本實用新型屬于農業機械領域，涉及高速水稻缽苗Z字形寬窄行移栽機，具體涉及一種非圓齒輪-斜齒輪缽苗Z字形寬窄行移栽機構。

背景技術：

目前，水稻插秧機品種多樣，但無論是寬窄行插秧還是等行距插秧，移栽機構所取的秧苗都為毯狀苗，容易傷根。而缽苗寬窄行移栽機構所取的秧苗為缽苗，缽與缽之間的苗不存在盤根現象，所以在取苗過程不存在傷根問題，相比毯狀苗插秧具有更加短的返青周期，這對提高水稻產量具有重大意義。

水稻Z字形寬窄行種植是指水稻秧苗植株行間距實行一寬一窄的同時，相鄰兩行的水稻植株成Z字形交錯的種植方式，這種種植方式利用作物邊際優勢的增產原理，通過調整秧苗的行間距，改善植株間通風，并能提高單位面積的光照利用率，同時可減輕病蟲害，從而達到優質高產、節本增效的目的。

公開號為CN102640604A的專利申請公開了一種高速插秧機非圓齒輪寬窄行移栽機構，雖然該專利申請中提到了第一級斜齒輪和第二級非圓齒輪傳動，實現寬窄行插秧，其運動規律在一定程度上滿足了移栽機構秧針的取秧、插秧軌跡和姿態，但其功能僅限于插秧機的“腰子形”軌跡或“海豚形”軌跡，并不能滿足水稻缽苗Z字形寬窄行移栽的要求。

公開號為CN103493634A的發明專利提出了一種空間行星輪系玉米寬窄行斜Z字形移栽機構的兩種方案，方案中傳動箱內采用鏈輪鏈條傳動，齒輪箱內采用錐齒輪傳動，實現空間移栽軌跡，通過兩個齒輪箱呈90°布置，以實現交錯取秧和插秧，該機構可以改善植株間通風、透光度；但是錐齒輪機構所實現的移栽軌跡在取秧段有較大偏移量，取秧成功率較低。

技術實現要素：

本實用新型的目的是針對現有技術的不足，提供一種應用于高速水稻缽苗移栽機的非圓齒輪-斜齒輪缽苗Z字形寬窄行移栽機構。

為了達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

本實用新型包括傳動箱、傳動軸、主動錐齒輪、從動錐齒輪、中間傳動軸、中間傳動軸齒輪、中心軸、中心軸齒輪、復合輪系、右移栽臂和左移栽臂；所述的傳動軸、中間傳動軸和中心軸均通過軸承支承在傳動箱上；所述的主動錐齒輪固定在傳動軸上，從動錐齒輪和中間傳動軸齒輪均固定在中間傳動軸上；從動錐齒輪與主動錐齒輪嚙合；中心軸齒輪固定在中心軸上，并與中間傳動軸齒輪嚙合；兩個復合輪系設置在中心軸的兩端。

所述的復合輪系包括差速主動齒輪、差速從動齒輪、齒輪箱、中心非圓齒輪、上第一中間非圓齒輪、上第二中間非圓齒輪、上第三中間非圓齒輪、上中間斜齒輪、上行星斜齒輪、下第一中間非圓齒輪、下第二中間非圓齒輪、下第三中間非圓齒輪、下中間斜齒輪和下行星斜齒輪，以及通過軸承支承在齒輪箱內的上第一中間軸、上第二中間軸、上行星軸、下第一中間軸、下第二中間軸和下行星軸；所述的差速主動齒輪固定在中間傳動軸上；差速從動齒輪固定在中心軸上，并與差速主動齒輪嚙合；齒輪箱與中心軸伸出傳動箱外的端部通過銷釘固定；所述的中心非圓齒輪通過牙嵌與差速從動齒輪固定；上第一中間非圓齒輪和上第二中間非圓齒輪均固定在上第一中間軸上；所述的上第一中間非圓齒輪與中心非圓齒輪嚙合；上第三中間非圓齒輪和上中間斜齒輪均固定在上第二中間軸上，上第三中間非圓齒輪與上第二中間非圓齒輪嚙合；上行星斜齒輪固定在上行星軸上，并與上中間斜齒輪嚙合；下第一中間非圓齒輪和下第二中間非圓齒輪均固定在下第一中間軸上，下第一中間非圓齒輪與中心非圓齒輪嚙合；下第三中間非圓齒輪和下中間斜齒輪均固定在下第二中間軸上，下第三中間非圓齒輪與下第二中間非圓齒輪嚙合；下行星斜齒輪固定在下行星軸上，并與下中間斜齒輪嚙合。

所述的上行星軸右端伸出齒輪箱外，并與右移栽臂的移栽臂殼體固定；下行星軸的左端伸出齒輪箱外，并與左移栽臂的移栽臂殼體固定；右移栽臂和左移栽臂的凸輪均與齒輪箱固定；右移栽臂和左移栽臂的結構完全相同。

所述的上行星軸與中心軸、下行星軸與中心軸之間的軸交角均為α；上中間斜齒輪、上行星斜齒輪、下中間斜齒輪及下行星斜齒輪的螺旋角均為β；α＝2β；β根據Z字形寬窄行移栽的行距要求取值。

所述的上第一中間非圓齒輪與下第一中間非圓齒輪的幾何參數完全相同，上第二中間非圓齒輪與下第二中間非圓齒輪的幾何參數完全相同，上第三中間非圓齒輪與下第三中間非圓齒輪的幾何參數完全相同。

上中間斜齒輪與下中間斜齒輪除旋向相反外，其它幾何參數均相同；上行星斜齒輪與下行星斜齒輪除旋向相反外，其它幾何參數均相同。

所述的中心非圓齒輪、上第二中間非圓齒輪及下第二中間非圓齒輪的節曲線均由三次非均勻B樣條曲線擬合而成，并由12個型值點徑向值控制節曲線的形狀。

所述的上中間斜齒輪、上行星斜齒輪均是模數為3、齒數為17的左旋斜齒輪；所述的下中間斜齒輪和下行星斜齒輪均是模數為3、齒數為17的右旋斜齒輪。

所述的中間傳動軸齒輪和中心軸齒輪均為圓齒輪，且傳動比為1，或為相互嚙合的非圓齒輪；差速主動齒輪和差速從動齒輪均為圓齒輪，且傳動比為1：2，或為相互嚙合的非圓齒輪。

所述右移栽臂或左移栽臂的取秧夾片尖點所形成的移栽軌跡的取秧段在水平面上的投影為一條直線段。

本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型解決了交錯齒輪-橢圓錐齒輪行星輪系和交錯齒輪-非圓齒輪移栽機構僅能應用于插秧機的問題，相比于這些分插機構的“腰子形”和“海豚形”移栽軌跡，本實用新型的移栽機構可以形成復雜的大環扣空間“8字形”軌跡，以適應水稻Z字形缽苗移栽的特殊要求。缽苗Z字形種植是比機插秧和常規寬窄行種植更先進的農藝技術，實現機械化的難度也更高，所以本實用新型以簡單的齒輪機構實現了插秧機的分插機構所不能實現的缽苗寬窄行移栽功能；與專利號CN103493634A中的Z字形移栽機構相比，本實用新型的單側機構就能移栽兩行秧苗，可大幅減小移栽機整機的生產成本，同時，取秧段沒有橫向偏移使機構的取秧成功率較高，能為水稻的優質增產和進一步機械化做出貢獻。

2、本實用新型為二自由度的復合輪系移栽機構，與傳統的單自由度行星輪系移栽機構不同，復合輪系移栽機構能夠實現復雜的傳動比，同時，平面非圓齒輪與交錯斜齒輪組合的形式，使得移栽機構的行星輪系在具有不等速傳動特性的同時具備空間傳動特性，使移栽機構能夠實現復雜的大環扣“8字形”空間移栽軌跡；同時，由于機構靈活的傳動比，使得機構只需交錯安裝的斜齒輪就能實現理想的空間軌跡；同時，本實用新型的復合輪系中齒輪均為平面齒輪，易于加工且使成本大大降低，更適合應用于生產實踐。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構原理示意圖。

圖2是本實用新型中各個齒輪的裝配示意圖。

圖3是本實用新型中各個齒輪嚙合狀態的一側側視圖。

圖4是本實用新型中各個齒輪嚙合狀態的另一側側視圖。

圖5是本實用新型的下中間斜齒輪與下行星斜齒輪交錯嚙合示意圖。

圖6是本實用新型的移栽臂剖視圖。

圖7是本實用新型的移栽臂俯視圖。

圖8是本實用新型的中心非圓齒輪節曲線圖。

圖9是本實用新型的上第二中間非圓齒輪節曲線圖。

圖10是本實用新型的取苗過程示意圖。

圖11是本實用新型實現移栽軌跡的俯視圖。

圖12是本實用新型作業時形成寬窄行移栽的移栽效果示意圖。

圖13是本實用新型作業時形成Z字形寬窄行移栽的移栽效果示意圖。

圖中：1、傳動箱，2、傳動軸，3、主動錐齒輪，4、從動錐齒輪，5、中間傳動軸，6、中間傳動軸齒輪，7、中心軸，8、中心軸齒輪，9、差速主動齒輪，10、差速從動齒輪，11、下第二中間非圓齒輪，12、下第三中間非圓齒輪，13、下行星軸，14、下行星斜齒輪，15、齒輪箱，16、左移栽臂，17、下第二中間軸，18、下中間斜齒輪，19、下第一中間軸，20、下第一中間非圓齒輪，21、中心非圓齒輪，22、上第一中間非圓齒輪，23、上第一中間軸，24、上第二中間非圓齒輪，25、上中間斜齒輪，26、上第二中間軸，27、右移栽臂，28、上行星斜齒輪，29、上行星軸，30、上第三中間非圓齒輪，31、凸輪，32、彈簧，33、彈簧座，34、撥叉，35、推秧桿，36、移栽臂殼體，37、固定塊，38、取秧夾片，39、U形塊，40、秧箱，41、缽盤，42、缽苗，43、移栽軌跡，44、地面，a、取秧進入點，b、取秧點，c、推秧點。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，一種非圓齒輪-斜齒輪缽苗Z字形寬窄行移栽機構，包括傳動箱1、傳動軸2、主動錐齒輪3、從動錐齒輪4、中間傳動軸5、中間傳動軸齒輪6、中心軸7、中心軸齒輪8、復合輪系、右移栽臂27和左移栽臂16；傳動軸2、中間傳動軸5和中心軸7均通過軸承支承在傳動箱1上；主動錐齒輪3固定在傳動軸2上，從動錐齒輪4和中間傳動軸齒輪6均固定在中間傳動軸5上；從動錐齒輪4與主動錐齒輪3嚙合；中心軸齒輪8固定在中心軸7上，并與中間傳動軸齒輪6嚙合；兩個復合輪系設置在中心軸7的兩端；動力由傳動軸2傳遞到中間傳動軸5，再經復合輪系傳遞到右移栽臂27和左移栽臂16。

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，復合輪系包括差速主動齒輪9、差速從動齒輪10、齒輪箱15、中心非圓齒輪21、上第一中間非圓齒輪22、上第二中間非圓齒輪24、上第三中間非圓齒輪30、上中間斜齒輪25、上行星斜齒輪28、下第一中間非圓齒輪20、下第二中間非圓齒輪11、下第三中間非圓齒輪12、下中間斜齒輪18和下行星斜齒輪14，以及通過軸承支承在齒輪箱15內的上第一中間軸23、上第二中間軸26、上行星軸29、下第一中間軸19、下第二中間軸17和下行星軸13；差速主動齒輪9固定在中間傳動軸5上；差速從動齒輪10固定在中心軸7上，并與差速主動齒輪9嚙合；齒輪箱15與中心軸7伸出傳動箱外的端部通過銷釘固定；中心非圓齒輪21通過牙嵌與差速從動齒輪10固定；上第一中間非圓齒輪22和上第二中間非圓齒輪24均固定在上第一中間軸23上；上第一中間非圓齒輪22與中心非圓齒輪21嚙合；上第三中間非圓齒輪30和上中間斜齒輪25均固定在上第二中間軸26上，上第三中間非圓齒輪30與上第二中間非圓齒輪24嚙合；上行星斜齒輪28固定在上行星軸29上，并與上中間斜齒輪25嚙合；下第一中間非圓齒輪20和下第二中間非圓齒輪11均固定在下第一中間軸19上，下第一中間非圓齒輪20與中心非圓齒輪21嚙合；下第三中間非圓齒輪12和下中間斜齒輪18均固定在下第二中間軸17上，下第三中間非圓齒輪12與下第二中間非圓齒輪11嚙合；下行星斜齒14輪固定在下行星軸13上，并與下中間斜齒輪18嚙合。

如圖1、圖6和圖7所示，上行星軸29右端伸出齒輪箱15外，并與右移栽臂27的移栽臂殼體36固定；下行星軸13的左端伸出齒輪箱15外，并與左移栽臂16的移栽臂殼體36固定；右移栽臂和左移栽臂的凸輪均與齒輪箱固定；右移栽臂27和左移栽臂16的結構完全相同，均采用成熟的現有技術，如申請號為201110164729.9的專利。

如圖1和圖5所示，上行星軸29、下行星軸13與中心軸7的軸交角均為α；上中間斜齒輪25、上行星斜齒輪28、下中間斜齒輪18及下行星斜齒輪14的螺旋角均為β；α＝2β；β根據寬窄行移栽的行距要求取值，當寬行和窄行的行距分別為400mm和200mm時，螺旋角β＝7.5°。

如圖2、圖3和圖4所示，上第一中間非圓齒輪22與下第一中間非圓齒輪20的幾何參數完全相同，上第二中間非圓齒輪24與下第二中間非圓齒輪11的幾何參數完全相同，上第三中間非圓齒輪30與下第三中間非圓齒輪12的幾何參數完全相同；上中間斜齒輪25與下中間斜齒輪18除旋向相反外，其它幾何參數均相同；上行星斜齒輪28與下行星斜齒輪14除旋向相反外，其它幾何參數均相同。

如圖2、圖3、圖4、圖8和圖9所示，中心非圓齒輪21、上第二中間非圓齒輪24及下第二中間非圓齒輪11的節曲線均由三次非均勻B樣條曲線擬合而成，并由12個型值點參數控制節曲線的形狀，通過優化型值點參數的數值可獲得符合要求的傳動比特性；中心非圓齒輪21節曲線的12個型值點參數分別為：r₁＝21.2mm，r₂＝23.4mm，r₃＝27.2mm，r₄＝28mm，r₅＝28mm，r₆＝25.3mm，r₇＝23.4mm，r₈＝24.2mm，r₉＝28mm，r₁₀＝28mm，r₁₁＝28mm，r₁₂＝25.2mm；中心非圓齒輪21與上第一中間非圓齒輪22和下第一中間非圓齒輪20的中心距均為51.1mm。如圖9所示，上第二中間非圓齒輪24或下第二中間非圓齒輪11節曲線的12個型值點參數分別為：r₁′＝12mm，r₂′＝13.6mm，r₃′＝21mm，r₄′＝33mm，r₅′＝35mm，r₆′＝30mm，r₇′＝27mm，r₈′＝30mm，r₉′＝32mm，r₁₀′＝30mm，r₁₁′＝21mm，r₁₂′＝13.5mm；上第二中間非圓齒輪24和上第三中間非圓齒輪30、下第二中間非圓齒輪11和下第三中間非圓齒輪12的中心距均為53.6mm；上中間斜齒輪25和上行星斜齒輪28均是模數為3、齒數為17的左旋斜齒輪；下中間斜齒輪18和下行星斜齒輪14均是模數為3、齒數為17的右旋斜齒輪。

如圖1、圖10、圖11和圖12所示，中間傳動軸齒輪6和中心軸齒輪8均為圓齒輪，且傳動比為1，或為相互嚙合的非圓齒輪；差速主動齒輪9和差速從動齒輪10均為圓齒輪，且傳動比為1：2，或為相互嚙合的非圓齒輪；右移栽臂27或左移栽臂16的取秧夾片尖點所形成的移栽軌跡從a到b的取秧段在俯視圖上為一條直線段。

如圖1、圖10、圖11、圖12和圖13所示，復合輪系與傳統的行星輪系不同，為二自由度機構，中心非圓齒輪和齒輪箱在機構工作過程中都會轉動，使機構可以實現自由的傳動比特性；為實現缽苗寬窄行種植的行距一寬一窄要求，移栽機構取秧夾片尖點的移栽軌跡43要滿足移栽過程有一定的偏移量，如圖11和圖12所示，移栽臂在取秧點b取秧后偏移距離△D，在推秧點c將缽苗推入土中；為實現Z字形移栽要求，兩行秧苗需要交替種植，右移栽臂27和左移栽臂16安裝在齒輪箱15的兩側，進行交替取秧和推秧，形成如圖13所示的Z字形寬窄行種植效果。在移栽過程中，為了防止移栽臂的取秧動作與秧箱的橫移動作相互干涉，要保證移栽軌跡43上從取秧進入點a到取秧點b的取秧段的橫向偏移量盡量小，如圖11所示，本實用新型的復合輪系缽苗寬窄行移栽機構結合了復合輪系與非圓齒輪的傳動特性，使機構的移栽軌跡上a到b在一條直線上，實現了“直夾苗”。

該非圓齒輪-斜齒輪缽苗Z字形寬窄行移栽機構的工作原理是：

動力由傳動箱1內的傳動軸2經主動錐齒輪3傳遞到從動錐齒輪4上，帶動中間傳動軸5轉動，中間傳動軸齒輪6帶動中心軸齒輪8轉動，將動力傳遞到中心軸7，中心軸7的一端與齒輪箱15固定，帶動齒輪箱15轉動，同時，中間傳動軸5帶動差速主動齒輪9轉動，將動力傳遞到空套在中心軸7上的差速從動齒輪10；齒輪箱16內，空套在中心軸7上與差速從動齒輪10固定的中心非圓齒輪21分別與上第一中間非圓齒輪22、下第一中間非圓齒輪20嚙合；差速從動齒輪10帶動中心非圓錐齒輪21轉動，再經上第一中間非圓齒輪22、上第二中間非圓齒輪24、上第三中間非圓齒輪30、上中間斜齒輪25、上行星斜齒輪28傳遞到右移栽臂27；經下第一中間非圓齒輪20、下第二中間非圓齒輪11、下第三中間非圓齒輪12、下中間斜齒輪18、下行星斜齒輪14傳遞到左移栽臂16；同時，齒輪箱15在中心軸7的帶動下轉動，齒輪箱15的轉動帶動箱內的齒輪組、右移栽臂27和左移栽臂16轉動，兩個移栽臂同時受到來自中心非圓齒輪21的動力和齒輪箱15的動力的驅動，由于兩個動力存在轉速差，使移栽臂實現了差速轉動。

移栽臂的轉動使撥叉34圍繞固定在齒輪箱15上的凸輪31擺動，在取秧前撥叉34經過凸輪31的上升段而抬起，將推秧桿35向后拉，同時通過彈簧座33壓縮彈簧32，焊接在推秧桿上的U形塊39也隨推秧桿向后移動，擠壓取秧夾片38(取秧夾片38通過固定塊37固定在移栽臂殼體36上)，使兩個夾片閉合并夾緊秧苗，完成取秧動作；從取秧后到推秧前，撥叉34處于凸輪31的最高位置保持段；當移栽臂到達推秧點c時，撥叉34轉至凸輪31的回程段，彈簧32回位推動推秧桿35和U形塊39向前快速運動，取秧夾片38在自身彈性下張開，松開缽苗，推秧桿將缽苗42的土缽推入地面44的土中，完成推秧動作。由于上行星斜齒輪14與中心非圓齒輪21之間及下行星斜齒輪6與中心非圓齒輪21之間的軸交角α不為零，因此右移栽臂27、左移栽臂16的轉動平面與齒輪箱15的轉動平面不平行，引起取秧夾片38在秧箱40的缽盤41上取秧點b取缽苗42后，右移栽臂27向左偏移距離△D，左移栽臂向右偏移距離△D，在推秧點c將缽苗植入土中，由此實現水稻缽苗的機械化Z字形寬窄行移栽。