椭圆齿轮行星系大株距植苗机构的设计（全套完整有CAD）

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用户通过人机交互界面与系统交流，并进行操作。

小如收音机的播放按键，大至飞机上的仪表板或是发电厂的控制室。

人机交互界面的设计要包含用户对系统的理解即心智模型，那是为了系统的可用性或者用户友好性。

操作系统的人机交互功能是决定计算机系统“友善性”的个重要因素。

人机交互功能主要靠可输入输出的外部设备和相应的软件来完成。

可供人机交互使用的设备主要有键盘显示鼠标各种模式识别设备等。

与这些设备相应的软件就是操作系统提供人机交互功能的部分。

人机交互部分的主要作用是控制有关设备的运行和理解并执行通过人机交互设备传来的有关的各种命令和要求。

早期的人机交互设施是键盘显示器。

操作员通过键盘打入命令，操作系统接到命令后立即执行并将结果通过显示器显示。

打入的命令可以有不同方式，但每条命令的解释是清楚的，唯的。

随着计算机技术的发展，操作命令也越来越多，功能也越来越强。

随着模式识别，如语音识别汉字识别等输入设备的发展，操作员和计算机在类似于自然语言或受限制的自然语言这级上进行交互成为可能。

此外，通过图形进行人机交互也吸引着人们去进行研究。

这些人机交互可称为智能化的人机交互。

这方面的研究工作正在积极开展。

.运动学仿真与优化软件的功能根据建立的运动学模型，借用基于.编写的椭圆齿轮行星系大株距植苗机构运动学仿真与优化软件。

通过人机对话，在数据输入框中输入组参数，然后单击“轨迹运动分析”菜单中的“相对运动模拟”或“绝对运动模拟”，对机构进行运动模拟，并输出栽植嘴的运动学曲线。

置啮合时，值最小图.为主动轮转角与传动比的关系只与的大小有关。

图.主动轮转角与传动比的关系运动学分析符合的说明为方便分析，将运动学分析所涉及到的相关变量和常量列表于.。

表.运动学分析符号说明符号意义备注符号意义备注椭圆的长半轴已知常量椭圆的短长轴之比已知常量时刻行星架转过的角位移已知常量点与点连线对线的角位移已知常量点与行星轮包括取苗臂质心连线对线的角位移已知常量行星架中心连线与行星轮轴心与取苗片尖点连线的初始夹角变量行星架相对行星轮的角位移变量植苗机构栽植嘴位移分析椭圆齿轮行星轮系植苗机构栽植嘴的初始安装位置如图.。

齿轮长半轴为，短半轴为，为太阳轮转动中心，也是行星架转动中心，为齿轮Ⅱ中间轮转动中心。

和分别为椭圆齿轮Ⅰ和Ⅱ的焦点，和分别为椭圆齿轮Ⅰ和Ⅱ对应的另焦点。

中心轮Ⅰ太阳轮固定于机架，在工作中保持静止。

设长轴作为行星架转动初始边，与轴角度为初始安装角，行星架转角为，相对于初始边逆时针转动时为正，顺时针转动时为负。

图.植苗机构初始安装位置结构简图以为行星架的始边，行星架顺时针转动，用极坐标方程表示椭圆齿轮Ⅰ和Ⅱ啮合位置，则，此时，为椭圆齿轮Ⅰ和Ⅱ的啮合点。

以为行星架的始边，行星架相对轮Ⅱ长轴转过，则有，当在之间时，在之间当在之间时，在之间。

可根据或确定的唯角。

以为行星架的始边，行星架相对轮Ⅲ长轴转过，则有，当在之间时，在之间当在之间时，在之间。

同样可根据或确定的唯角。

从上分析可知，植苗机构栽植嘴旋转周，其中间轮和行星轮相对行星架的转角可以唯确定。

栽植嘴上各点位移方程和各构件角位移方程对栽植嘴进行运动学和动力学分析，首先要求出各点的位移速度和加速度及和各构件的角位移角速度和角加速度方程。

图.为椭圆齿轮行星系植苗机构栽植嘴简图，建立如图所示的直角坐标系，各点的位移方程为由于取苗机械手是对称的，个栽植嘴没两个之间都相差，因此只分析个栽植嘴令太阳轮和中间轮啮合点行星轮与中间轮啮合点中间轮轴心行星轮轴心图.椭圆齿轮行星系植苗机构栽植嘴简图由于箱体旋转周植苗次，蔬菜钵苗移栽机前进个株距，故行星轮轴心的绝对运动方程为是我们对植苗机构有了更深的认识，对各自的优缺点得以了解，给我以下要进行的设计提供了参考方案和显示出了要注意的细节。

.本文的研究目标针对目前植苗机构工作效率低立苗率低等缺点，以及日韩等发达国家的植苗机构的复杂结构高制造成本以及在我国申请了专利保护等问题。

本文将在对现有植苗机构的分析研究基础上设计种稳定性高效率高的植苗机构，以满足大株距植苗的机械自动化。

本文将设计拥有三个栽植嘴的椭圆齿轮行星系大株距植苗机构，相对于两个栽植嘴的植苗机构而言，本文设计的植苗机构在不提高转速的情况下将极大的增加工作效率。

.本文的主要工作及内容安排第章论述了国内外钵苗移栽机植苗机构的研究现状，分析了各植苗机构的优缺点。

第二章论述了椭圆齿轮植苗机构的工作原理和整体结构分析，对机构进行运动学分析。

第三章利用.对机构进行分析，得到机构栽植嘴的运动轨迹及速度变化曲线。

第四章论述对重要零件的设计，应用和.分别画零件的二维图和三维图。

.本章小结介绍了论文的研究背景及意义论述了国内外钵苗移栽机植苗机构的研究现状，分析了各植苗机构的优缺点指出本文的研究目标介绍了论文的主要工作及内容安排。

第章椭圆齿轮行星系大株距植苗机构的总体设计及分析基于对各种植苗机构的优缺点分析，提出非圆齿轮行星系大株距植苗机构的设计方案，并利用平台编写该植苗机构的运动学仿真，以确保植苗特殊的轨迹要求。

.椭圆齿轮行星系大株距植苗机构工作原理图.为非圆齿轮行星系大株距植苗机构二维装配图。

作业时太阳齿轮固定不动，中心轴带动右箱体匀速转动。

通过太阳齿轮中间轮和行星轮的啮合，使得行星轮轴相对右箱体做反方向非匀速转动，由于鸭嘴型栽植器固定在左右摆动齿轮上，左右摆动齿轮连接在右定位法兰左上，右定位法兰左通过右定位法兰右以及行星轴定位销固定在行星轮轴上，所以就形成了鸭嘴型栽植器的随箱体转动的特殊植苗轨迹。

行星轮轴相对右箱体做反方向非匀速转动，行星轮轴和右箱体的相对运动，使得固定在右箱体上的凸轮挤压摆动齿轮左使其摆动，由于摆动齿轮左摆动齿轮右啮合，鸭嘴型栽植器固定在左右摆动齿轮上，左右摆动齿轮通过复位弹簧连接，所以就形成了鸭嘴型栽植器的开合运动，使秧苗通过重力落入穴口，形成植苗过程。

植苗机构旋转周植苗次，效率高，振动较小。

.中心轴.行星轮轴.行星轮.中心轴固定销.行星轴定位销.中间轮.中间轴.右定位法兰左.右定位法兰右.鸭嘴型栽植器.复位弹簧.左箱体.右目前国内外的蔬菜移栽机都是以没有取苗机构的半自动的为主，从已有的取苗机构来看，这些机器的取苗机构要么结构复杂，设计制造成本高，要么工作可靠性差，最关键的是，日本的取苗机构在中国都申请了专利保护。

目前在我国，蔬菜取苗机构的应用还处于空白，而针对蔬菜取苗机构的研究才刚刚起步，未见系统的理论研究，这将制约我国具有自主知识产权的蔬菜取苗机构的开发。

而且，实现蔬菜钵苗顺利并可靠的自动取苗是项系统工程，建立适宜的系统化蔬菜钵苗自动取苗技术体系，将涉及多个研究领域，如园艺植保农学机械设计与制造自动控制等，这就需要进行多学科的联合攻关。

从我国国情及农村状况考虑，要形成我国特有的蔬菜钵苗取苗技术体系，需要将农机与农艺栽植机械与育苗技术相结合，应对蔬菜钵苗栽培工艺的规范化标准化，深入研究取苗机构工作原理及与蔬菜钵苗相适应性的关系，而不能仅限于仿制国外引进的取苗机械。

我们应该积极发展全自动蔬菜移植器械，同时走专用的蔬菜钵苗取苗机械与通用的蔬菜钵苗取苗机械相结合的发展道路，以通用蔬菜钵苗取苗机械为主，并向标准化系列化规格化方向发展，同时机构结构简单成本低廉秧苗栽植质量可靠。

实现取苗作业机械化已成为我国蔬菜种植迫切需要解决的问题。

蔬菜育苗取苗机械化是推广普及蔬菜育苗移栽技术，提高蔬菜产量和季节性供应蔬菜，以及提高蔬菜经济作物经济效益和社会效益的必要途径。

通过提高种植技术的机械化水平，达到进步完善与取苗机械相配套的育苗设施及相应的配套技术，使育苗和取苗有机的结合，就可以降低种植成本，达到增加产量，提高经济效益的目的。

因此，从长远看，蔬菜取苗机械具有良好的发展趋势和广阔的发展前景。

.国内外植苗机构研究现状及分析植苗机构个作业循环可以分为接苗运苗植苗和回程个阶段。

植苗机构根据能否在膜上打孔实现铺膜移栽，分膜下移栽不能在塑料薄膜上打孔移栽，开沟器事先开沟，秧苗被栽植嘴植入沟中并由后续的覆土镇压轮定植，栽植嘴主要有钳夹链夹挠性圆盘和导苗管和膜上移栽可在事先铺好的塑料薄膜上打孔移栽，无需开沟器，秧苗被植入穴口栽植嘴从进入到退出垄面过程中在垄面以下包络出来的凹坑中，栽植嘴通常为对开的鸭嘴。

根据作业方式还可分为旋转式机构包括钳夹式链夹式挠性圆盘式和吊杯式植苗机构往复式机构七杆式和多杆式植苗机构和滑道式机构四连杆滑道式和行星轮滑道式植苗机构。

旋转式机构钳夹式植苗机构如图.，由人工将秧苗放入转动的钳夹上，随栽植盘转动，到达苗沟时，钳夹在滑道开关控制下打开，秧苗因自身重落入苗沟，然后镇压轮覆土，完成移栽。

该植苗机构，株距调节困难，钳夹容易伤苗，高速时漏苗增加。

.横向输送链.钳夹.机架.栽植盘.镇压轮.开沟器图.钳夹式植苗机.我国移栽机发展概况我国的旱地栽植机械的研究开始于世纪年代，但农机和农艺明显脱节，忽略了综合经济效益，更没有科学地分析育苗移栽机械化过程的种种技术难题，从而使这技术搁浅。

近年来，栽植机械伴随着旱地育苗移栽技术的研究和推广而发展起来，已成为科研和生产部门关注的问题之，又有多种新型栽植机械出现。

但总体来讲，我国研制使用的栽植机械目前仍处于起步阶段，以半自动为主。

目前，移栽机按栽植器型式可分为钳夹式链夹式吊杯式导苗管式及挠性圆盘式移栽机。

不同型式的移栽机有其各自的特点，适合不同作物移栽的要求。

目前国内已有的移栽机主要适用于秧苗株高小于，株距大于大于的玉米甜菜和烟草等作物的移栽。

我国蔬菜钵苗移栽机存在的问题我国栽植机械的研究开发方面虽然已有四十年的历史，并随着育苗技术的发展，以及劳动力成本的上升，在移栽机的研制方面取得了较大的进展，并逐步转向自动移栽机方面的研究，但目前仍然处于起步阶段，研制的移栽机都没有得到大面积推广应用。

蔬菜移栽机械研究刚起步，主要体现在以下几方面。

蔬菜移栽的品种育苗方式苗龄行距株距种植密度及深度等方面在我国各地区存在很大的差异，对蔬菜栽植机械的开发提出了挑战。