自由二階非圓齒—傅里葉齒缽苗移栽夾苗式取苗機構的制作方法
【專利摘要】本發明公開了自由二階非圓齒—傅里葉齒缽苗移栽夾苗式取苗機構。夾土式取苗造成非圓齒輪不規則或增加探出式秧針；瓜果、蔬菜作物允許夾苗式取苗。本發明的中心軸與行星架固定；自由二階中心非圓齒輪空套在中心軸上；第一中間軸、第二中間軸、第一行星軸和第二行星軸均與行星架軸承連接；第一行星軸和第二行星軸均與一個取苗爪的殼體固定；自由二階中心非圓齒輪與第一自由二階中間非圓齒輪及第二自由二階中間非圓齒輪嚙合；第一一階傅里葉中間非圓齒輪與第一一階傅里葉行星非圓齒輪嚙合，第二一階傅里葉中間非圓齒輪與第二一階傅里葉行星非圓齒輪嚙合；取苗爪形成夾苗式取苗軌跡。本發明的取苗軌跡利于機構實現，能實現瓜果、蔬菜的全自動移栽。
【專利說明】自由二階非圓齒一傅里葉齒缽苗移栽夾苗式取苗機構
【技術領域】
[0001]本發明屬于農業機械領域，涉及取苗機構，具體涉及一種自由二階非圓齒一傅里葉齒缽苗移栽夾苗式取苗機構。
【背景技術】
[0002]機械化移栽一般分為兩步完成:取苗和栽植。按不同的取苗方式將移栽機分為半自動和全自動，關鍵標志是看其是否采用機械化取苗作業。
[0003]國內的全自動取苗機構有多桿機構、曲柄滑道機構和不完全齒輪間歇機構，上述機構隨著移栽頻率的增加，移栽機振動加劇，導致傷苗率增加。機械式取苗方式一般有取苗爪夾土式取苗和夾苗式取苗兩種方式。新型行星輪系旋轉式取苗機構有混合高階變型橢圓齒輪行星系缽苗移栽機分秧機構、自由二階非圓齒輪行星系高速缽苗移栽機構和旋轉式水稻缽苗移栽機構，它們取苗方式為夾土式取苗，即需要秧針進入缽苗盤內夾取秧苗，且不能破壞缽盤和傷根，故軌跡需要一個尖銳的突起，從秧針進入缽盤到完全離開缽體，秧針需要一段接近于直線的運動軌跡，由于這個限制，造成了非圓齒輪不規則性增強或增加“探出式”秧針，機構力學性能變差、壽命降低；旋轉式水稻缽苗移栽機構實現8字形工作軌跡，考慮旱地取苗機構與植苗機構的配合，8字形軌跡不合適。對于基質育苗移栽，基質較輕，而部分瓜果、蔬菜作物的莖桿部分足夠堅韌，允許采用夾苗的方式作業。因此，有必要針對瓜果、蔬菜等作物，設計一種效率更高、傳動更平穩的取苗機構，使其與植苗機構配合，實現瓜果、蔬菜等作物的全自動移栽。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種自由二階非圓齒一傅里葉齒缽苗移栽夾苗式取苗機構，該取苗機構采用夾苗式取苗方式，使得取苗軌跡更利于機構實現，且能與植苗機構配合，實現瓜果·、蔬菜等作物的全自動移栽。
[0005]本發明包括中心軸、行星架、自由二階中心非圓齒輪、第一中間軸、第一自由二階中間非圓齒輪、第一一階傅里葉中間非圓齒輪、第一行星軸、第一一階傅里葉行星非圓齒輪、第二中間軸、第二自由二階中間非圓齒輪、第二一階傅里葉中間非圓齒輪、第二行星軸、第二一階傅里葉行星非圓齒輪和取苗爪。所述中心軸的一端與動力裝置連接，另一端與行星架固定；所述的自由二階中心非圓齒輪空套在中心軸上，并與機架固定。所述的第一中間軸和第二中間軸對稱設置在中心軸兩側，且均與行星架軸承連接；第一自由二階中間非圓齒輪與第一一階傅里葉中間非圓齒輪均固定在第一中間軸上，第二自由二階中間非圓齒輪與第二一階傅里葉中間非圓齒輪均固定在第二中間軸上。所述的第一行星軸和第二行星軸對稱設置在中心軸兩側，且均與行星架軸承連接；第一行星軸和第二行星軸的一端均伸出行星架外與一個取苗爪的殼體固定；第一一階傅里葉行星非圓齒輪固定在第一行星軸上，第二一階傅里葉行星非圓齒輪固定在第二行星軸上。所述的自由二階中心非圓齒輪同時與第一自由二階中間非圓齒輪及第二自由二階中間非圓齒輪嚙合；第一一階傅里葉中間非圓齒輪與第一一階傅里葉行星非圓齒輪嚙合，第二一階傅里葉中間非圓齒輪與第二一階傅里葉行星非圓齒輪嚙合。
[0006] 所述的行星架轉動，取苗爪的頭部尖點形成夾苗式取苗軌跡；所述的夾苗式取苗軌跡為封閉且無環扣的平面圓滑曲線，包括依次順序首尾連接的入缽段、取苗段、運苗段、投苗段和回復段；入缽段的頂端與取苗段的底端連接，底端與回復段的頂端連接；所述入缽段為平行于穴盤上表面的直線段，取苗段的底部為弧形段，頂部為垂直于穴盤上表面的直線段；入缽段、取苗段的頂部直線段的直線度均為lmm/20mm~Imm/lOmm，取苗段的頂部直線段長度大于穴盤的高度。
[0007]所述的取苗爪包括殼體、凸輪、撥叉、推苗桿、推苗彈簧、推土塊、推苗塊、夾苗塊和彈簧片；第一行星軸和第二行星軸上分別空套一個凸輪，兩個凸輪均與行星架固定；所述的撥叉通過銷軸安裝在殼體內，一端與凸輪通過凸輪副連接，另一端與推苗桿通過凸輪副連接；所述的推苗桿與殼體內壁滑動連接，尾部通過推苗彈簧與殼體尾部連接；所述的推土塊、推苗塊及夾苗塊均固定在推苗桿頭部，且沿推苗桿的頭部至尾部方向依次排布，夾苗塊開設有U形槽；兩片彈簧片間距設置在推土塊頂部，一端均固定在殼體的頂部兩側，另一端均伸入夾苗塊的U形槽內，且分別設置在推苗塊的兩側。
[0008]所述的第一一階傅里葉中間非圓齒輪、第二一階傅里葉中間非圓齒輪、第一一階傅里葉行星非圓齒輪與第二一階傅里葉行星非圓齒輪均采用傅立葉函數擬合型值點獲得節曲線。
[0009]所述的第一自由二階中間非圓齒輪與第二自由二階中間非圓齒輪的節曲線參數完全一致；所述的第一一階傅里葉中間非圓齒輪與第二一階傅里葉中間非圓齒輪、第一一階傅里葉行星非圓齒輪與第二一階傅里葉行星非圓齒輪的節曲線參數完全一致。
[0010]本發明的有益效果:
1、通過不等速傳動形成夾苗式取苗軌跡，該軌跡滿足缽苗移栽機平入缽、直拔苗、穩投苗的移栽農藝要求；采用自由二階非圓齒輪和一階傅里葉非圓齒輪傳動，使得取苗爪的二次擺動特性更靈活，為實現更理想取苗軌跡創造條件；能與植苗機構配合，實現瓜果、蔬菜等作物的全自動移栽。
[0011]2、采用夾苗式取苗方式，使得取苗軌跡更利于機構實現，齒輪規則性增強，設計的機構力學性能更好，機構壽命更高。
[0012]3、機構結構緊湊；取苗爪結構簡單、性能可靠。
[0013]4、采用行星輪系旋轉式取苗方式，能適應移栽機在任何轉速下作業。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發明的初始安裝位置及工作原理圖；
圖2為本發明的機構不意圖；
圖3為本發明中取苗爪的整體結構剖視圖；
圖4為本發明的取苗軌跡示意圖；
圖5為本發明初始安裝位置時彈簧片的張閉狀態示意圖；
圖6為本發明夾苗位置時彈簧片的張閉狀態示意圖；
圖7為本發明推苗位置時彈簧片的張閉狀態示意圖。【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。
[0016]如圖1和2所示，自由二階非圓齒一傅里葉齒缽苗移栽夾苗式取苗機構包括中心軸1、行星架2、自由二階中心非圓齒輪3、第一中間軸4、第一自由二階中間非圓齒輪5、第一一階傅里葉中間非圓齒輪6、第一行星軸7、第一一階傅里葉行星非圓齒輪8、第二中間軸9、第二自由二階中間非圓齒輪10、第二一階傅里葉中間非圓齒輪11、第二行星軸12、第二一階傅里葉行星非圓齒輪13和取苗爪14。中心軸I的一端與動力裝置連接，另一端與行星架2固定；自由二階中心非圓齒輪3空套在中心軸I上，并與機架固定。第一中間軸4和第二中間軸9對稱設置在中心軸I兩側，且均與行星架2軸承連接；第一自由二階中間非圓齒輪5與第一一階傅里葉中間非圓齒輪6均固定在第一中間軸4上，第二自由二階中間非圓齒輪10與第二一階傅里葉中間非圓齒輪11均固定在第二中間軸9上。第一行星軸7和第二行星軸12對稱設置在中心軸I兩側，且均與行星架2軸承連接；第一行星軸7和第二行星軸12的一端均伸出行星架外與一個取苗爪的殼體14-1固定；第一一階傅里葉行星非圓齒輪8固定在第一行星軸7上，第二一階傅里葉行星非圓齒輪13固定在第二行星軸12上。自由二階中心非圓齒輪3同時與第一自由二階中間非圓齒輪5及第二自由二階中間非圓齒輪10嚙合；第一一階傅里葉中間非圓齒輪6與第一一階傅里葉行星非圓齒輪8嚙合，第二一階傅里葉中間非圓齒輪11與第二一階傅里葉行星非圓齒輪13嚙合。
[0017]如圖3所示，取苗爪14包括殼體14-1、凸輪14-2、撥叉14_3、推苗桿14_4、推苗彈簧14-5、推土塊14-6、推苗塊14-7、夾苗塊14-8和彈簧片14_9 ;第一行星軸7和第二行星軸12上分別空套一個凸輪14-2，兩個凸輪14-2均與行星架2固定；撥叉14-3通過銷軸安裝在殼體14-1內，一端與凸輪14-2通過凸輪副連接，另一端與推苗桿14-4通過凸輪副連接；推苗桿14-4與殼體14-1內壁滑動連接，尾部通過推苗彈簧14-5與殼體14-1尾部連接；推土塊14-6、推苗塊14-7及夾苗塊14-8均固定在推苗桿14-4頭部，且沿推苗桿14_4的頭部至尾部方向依次排布，夾苗塊14-8開設有U形槽；兩片彈簧片14-6間距設置在推土塊14-6頂部，一端均固定 在殼體14-1的頂部兩側，另一端均伸入夾苗塊14-8的U形槽內，且分別設置在推苗塊14-7的兩側。
[0018]如圖1所示，第一一階傅里葉中間非圓齒輪6、第二一階傅里葉中間非圓齒輪11、第一一階傅里葉行星非圓齒輪8與第二一階傅里葉行星非圓齒輪13均采用傅立葉函數擬合型值點獲得節曲線。第一自由二階中間非圓齒輪5與第二自由二階中間非圓齒輪10的節曲線參數完全一致；第一一階傅里葉中間非圓齒輪6與第二一階傅里葉中間非圓齒輪11、第一一階傅里葉行星非圓齒輪8與第二一階傅里葉行星非圓齒輪13的節曲線參數完全一致。
[0019]如圖1和4所示，行星架2轉動，取苗爪14的頭部尖點形成夾苗式取苗軌跡15 ;夾苗式取苗軌跡15為封閉且無環扣的平面圓滑曲線，包括依次順序首尾連接的入缽段15-1、取苗段15-2、運苗段15-3、投苗段15-4和回復段15-5 ;入缽段15_1的頂端與取苗段15_2的底端連接，底端與回復段15-5的頂端連接；入缽段15-1為平行于穴盤上表面的直線段，取苗段15-2的底部為弧形段，頂部為垂直于穴盤上表面的直線段；入缽段15-1、取苗段15-2的頂部直線段的直線度均為lmm/14mm，取苗段的頂部直線段長度為80mm。入缽段15_1為直線段，保證取苗時沿平時土缽方向夾緊幼苗；取苗段15-2的頂部直線段保證沿垂直土缽方向取出幼苗；投苗段15-4保證幼苗與栽植機構只存在沿豎直方向的相對速度，利于準確投苗；可見，該夾苗式取苗軌跡15可以滿足缽苗移栽中取苗的平入缽、直取苗及穩投苗的要求。
[0020]該自由二階非圓齒一傅里葉齒缽苗移栽夾苗式取苗機構的工作原理如下:
如圖1和2所示，動力經由中心軸I傳給行星架2，帶動行星架2轉動。第一自由二階中間非圓齒輪5與自由二階中心非圓齒輪3嚙合、第一一階傅里葉中間非圓齒輪6與第一一階傅里葉行星非圓齒輪8嚙合，帶動第一行星軸7轉動；第二自由二階中間非圓齒輪10與自由二階中心非圓齒輪3嚙合、第二一階傅里葉中間非圓齒輪11與第二一階傅里葉行星非圓齒輪13嚙合，帶動第二行星軸12轉動。第一行星軸7和第二行星軸12分別帶動與其固定的取苗爪的殼體14-1相對行星架2周期轉動。
[0021]如圖1、3、5、6和7所示，取苗爪的殼體14-1相對行星架2周期轉動，使得撥叉
14-3相對凸輪14-2周期轉動。夾苗式取苗軌跡的入缽段15-1頂端為夾苗位置，當取苗爪14運行至夾苗位置時，撥叉14-3繞凸輪14-2的升程段擺動，帶動推苗桿14-4壓縮推苗彈簧14-5，并向殼體14-1尾部滑動。推苗桿14-4的運動使得夾苗塊14-8從外側擠壓兩片彈簧片14-9，兩片彈簧片14-9變形夾緊缽苗；當取苗爪14運行至取苗段15-2時，撥叉14_3繞凸輪14-2的圓弧段運動，從而撥叉14-3相對取苗爪14無擺動，兩片彈簧片14-9保持夾緊狀態，并隨取苗爪14沿取苗段15-2和運苗段15-3運行至投苗段15-4 ;運行至投苗段
15-4時，撥叉14-3在推苗彈簧14-5的作用下，繞凸輪14-2的回程段快速擺動，帶動推苗桿14-4向殼體14-1頭部滑動，使得推苗塊14-7從兩片彈簧片14-9內側將其推開，同時推土塊14-6作用于基質缽體，將幼苗送入植苗裝置內，完成投苗；運行至回復段15-5時，撥叉14-3繞凸輪14-2的圓弧 段運動，撥叉14-3相對取苗爪14無擺動，兩片彈簧片14_9保持張開狀態，并隨取苗爪14沿夾苗式取苗軌跡15運行至夾苗位置，準備下一次取苗，從而順利完成缽苗移栽的夾苗，送苗和放苗動作，實現缽苗移栽的機械化取苗、投苗。
[0022]該自由二階非圓齒一傅里葉齒缽苗移栽夾苗式取苗機構在一個工作循環中，取苗爪14 二次不等幅擺動，形成夾苗式取苗軌跡15。取苗爪14沿夾苗式取苗軌跡15運動過程中，從缽苗的下前方平行靠近土缽的上表面，便于夾緊幼苗最低的莖桿部位，隨后夾苗式取苗軌跡15有一段近似直線段，并且垂直于土缽，滿足垂直帶出缽苗要求。該自由二階非圓齒一傅里葉齒缽苗移栽夾苗式取苗機構可實現平入缽、直拔苗、穩投苗的取苗工作要求。
【權利要求】
1.自由二階非圓齒一傅里葉齒缽苗移栽夾苗式取苗機構，包括中心軸、行星架、自由二階中心非圓齒輪、第一中間軸、第一自由二階中間非圓齒輪、第一一階傅里葉中間非圓齒輪、第一行星軸、第一一階傅里葉行星非圓齒輪、第二中間軸、第二自由二階中間非圓齒輪、第二一階傅里葉中間非圓齒輪、第二行星軸、第二一階傅里葉行星非圓齒輪和取苗爪，其特征在于: 所述中心軸的一端與動力裝置連接，另一端與行星架固定；所述的自由二階中心非圓齒輪空套在中心軸上，并與機架固定；所述的第一中間軸和第二中間軸對稱設置在中心軸兩側，且均與行星架軸承連接；第一自由二階中間非圓齒輪與第一一階傅里葉中間非圓齒輪均固定在第一中間軸上，第二自由二階中間非圓齒輪與第二一階傅里葉中間非圓齒輪均固定在第二中間軸上；所述的第一行星軸和第二行星軸對稱設置在中心軸兩側，且均與行星架軸承連接；第一行星軸和第二行星軸的一端均伸出行星架外與一個取苗爪的殼體固定；第一一階傅里葉行星非圓齒輪固定在第一行星軸上，第二一階傅里葉行星非圓齒輪固定在第二行星軸上；所述的自由二階中心非圓齒輪同時與第一自由二階中間非圓齒輪及第二自由二階中間非圓齒輪嚙合；第一一階傅里葉中間非圓齒輪與第一一階傅里葉行星非圓齒輪嚙合，第二一階傅里葉中間非圓齒輪與第二一階傅里葉行星非圓齒輪嚙合； 所述的行星架轉動，取苗爪的頭部尖點形成夾苗式取苗軌跡；所述的夾苗式取苗軌跡為封閉且無環扣的平面圓滑曲線，包括依次順序首尾連接的入缽段、取苗段、運苗段、投苗段和回復段；入缽段的頂端與取苗段的底端連接，底端與回復段的頂端連接；所述入缽段為平行于穴盤上表面的直線段，取苗段的底部為弧形段，頂部為垂直于穴盤上表面的直線段；入缽段、取苗段的頂部直線段的直線度均為lmm/20mm~Imm/lOmm，取苗段的頂部直線段長度大于穴盤的高度。
2.根據權利要求1所述的自由二階非圓齒一傅里葉齒缽苗移栽夾苗式取苗機構，其特征在于:所述的取苗爪包括殼體、凸輪、撥叉、推苗桿、推苗彈簧、推土塊、推苗塊、夾苗塊和彈簧片；第一行星軸和第二行星軸上分別空套一個凸輪，兩個凸輪均與行星架固定；所述的撥叉通過銷軸安裝在殼體內，一端與凸輪通過凸輪副連接，另一端與推苗桿通過凸輪副連接；所述的推苗桿與殼體內壁滑動連接，尾部通過推苗彈簧與殼體尾部連接；所述的推土塊、推苗塊及夾苗塊均固`定在推苗桿頭部，且沿推苗桿的頭部至尾部方向依次排布，夾苗塊開設有U形槽；兩片彈簧片間距設置在推土塊頂部，一端均固定在殼體的頂部兩側，另一端均伸入夾苗塊的U形槽內，且分別設置在推苗塊的兩側。
3.根據權利要求1所述的自由二階非圓齒一傅里葉齒缽苗移栽夾苗式取苗機構，其特征在于:所述的第一一階傅里葉中間非圓齒輪、第二一階傅里葉中間非圓齒輪、第一一階傅里葉行星非圓齒輪與第二一階傅里葉行星非圓齒輪均采用傅立葉函數擬合型值點獲得節曲線。
4.根據權利要求1所述的自由二階非圓齒一傅里葉齒缽苗移栽夾苗式取苗機構，其特征在于:所述的第一自由二階中間非圓齒輪與第二自由二階中間非圓齒輪的節曲線參數完全一致；所述的第一一階傅里葉中間非圓齒輪與第二一階傅里葉中間非圓齒輪、第一一階傅里葉行星非圓齒輪與第二一階傅里葉行星非圓齒輪的節曲線參數完全一致。
【文檔編號】A01C11/02GK103621228SQ201310637066
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月27日 優先權日:2013年11月27日
【發明者】趙雄, 陳建能, 張國鳳, 趙勻 申請人:浙江理工大學