1、1机械原理自由度的计算 水稻插秧机的机械原理毕业论文水稻插秧机的机械原理课程设计1水稻插秧机设计要求水稻插秧机是用于栽植水稻秧苗的机具。结构简单、体积小，使用寿命长。它主要包括送秧机构、传动机构、分插机构、机架和船体等组成。本设计主要完成分插机构和送秧机构的设计。 设计要求：1）水稻插秧机应包括连杆机构、凸轮机构等常用机构。2）插秧频率 120 次 min 。3）插秧深度 1025mm 之间。4）发动机功率 2.42kw ，转速 2600rmin, 传动机构始末传动比i=26。5) 对移箱机构（送秧机构）的设计要求：2a. 每次移箱距离应与秧爪每次取秧宽度相配合，要求保证取秧准确、均匀。b.
2、移箱的时间应与秧爪的运动相配合。c. 传动平稳，结构简单，加工方便，必须使用可靠、耐久。2. 工作原理及其动作分解分插机构 是水稻插秧机的主要工作部件，由取秧器（栽植臂和秧爪） ，驱动机构和轨迹控制机构组成。取秧器在驱动机构的驱动和轨迹控制机构的控制下，按照一定的轨迹从秧箱中分取一定数量的秧苗并将其插入土中，然后返回原始位置，开始下一次循环动作。秧爪在栽植臂的带动下完成取秧和插秧工作，图 1 中虚线给出秧爪的静轨迹图， 。由于 传动机构 始末传动比 i = 26 ，故 皮带轮 与 齿轮 1 的 转速 为 100rmin 。在设计要求中，插秧频率 为 120 次 min ，故 齿轮 2 的 转速
3、 为 120rmin ，即 齿轮 1 与 齿轮 2 的 传动比 为 5:6 。两齿轮的设计如下：齿轮 1 与 齿轮 2 之间的中心距为 99 mm 。3齿轮传动 如图：连杆机构：杆 AB 为 曲柄，杆 CD 为 摇杆，BE 与 连杆 BC 固结。本设计的要求中，点 E 的轨迹如 图 1 中所示。假设 AB 长为 10mm ，BC 长为 30mm ，CD 长为20mm ，AD 长为 30mm ，BE 长为 55mm ，以 A 为 原点，AD 所在直线为 x 轴，建立平面直角坐标系。 由 10 *cos1 + 30 *cos2 = 30 + 20 *cos3，10 *sin1 + 30* sin2
4、 = 20* sin3， 得，2 = 2* arctan 2*sin1 16 ( 2*cos1 +1) （4 *cos 1 11）点 E 的轨迹方程如下：x = 10 *cos1 + 55*cos（2+ ）y = 10* sin1 + 55 *sin（2+ ）利用 MATLAB 软件，通过改变角 的大小（ 的值依次取 10,15，20，25，30，35 ，40 ，45，50） ，来获得 点 E 的 9 个轨迹图。在 MATLAB 编译器中输入以下语言：for i=1:94theta1=0:pi100:2*pi;theta2=2*atan(2*sin(theta1)-sqrt(16-(2*cos
5、(theta1)+1). ).(4*cos(theta1)-11);x=10*cos(theta1)+55*cos(i-1)*3.75*pi180+pi12+theta2); y=10*sin(theta1)+55*sin(i-1)*3.75*pi180+pi12+theta2); subplot(3,3,i);plot(x,y);end得出轨迹图：（第一行， 的值依次为 10,15，20，第二行， 的值依次为 25，30，35 ，第三行， 的值依次为 40，45，50 。 ）经过比较这 9 个轨迹图，发现 第二行第二列 的轨迹图（=30）中的轨迹与 图 1 中的轨迹近似，故 选择 第二行第二
6、列 的轨迹图（=30） 。考虑到设计要求插秧深度在 1025mm 之间，而通过观察此轨迹图，发现点 E 轨迹最右端点的 x 坐标（略小于 40）与点 D 的 x 坐标（等于 30）之差小于 10mm 且大于 5mm ，所以需改进方案尺寸： 将各杆的长度增加一倍，即AB = 20 mm ， BC = 60 mm ，CD = 40 mm ，AD = 60 5mm ，BE = 110 mm ，= 30在此情况下，点 E 轨迹 最右端点的 x 坐标与 点 D 的 x 坐标 之差必大于 10mm 且小于 20mm ，即 方案可以满足插秧深度在 1025mm 之间的要求。2）送秧机构从动件（秧箱）运动线图
7、的设计，采用摆线运动修正等速运动规律的加速度曲线（从动件无柔性冲击，运行平稳） ，如下所示：从动件的运动线图分为 6 个阶段，各阶段运动方程式如下：1) 01 （秧箱做加速运动）S = S11sin(1) v = S11 cos （1） 1a = S1sin(1) 12) 1 2 （秧箱做匀速运动）S = S1 + (S2 - S1)( -1)( 2 -1)v = 2 S11a = 03) 2 （秧箱做减速运动）6S = S1 (-2) 1sin （-2+1）1 + S2 v = S11 cos （-2+1）1 1a = S1sin （-2+1）1 14) +1 （秧箱做加速运动）S = S1
8、（21+2）1 sin （31+2-）1 v = S1cos （ 21）1 1 1a = S1sin （21 ）1 15) +1 +2 （秧箱做匀速运动）S = S1 + (S2 - S1)( 22 +1 - )( 2 -1)v = 2 S11a = 06) +2 2 （秧箱做减速运动）S = S1 (22 + 21 ) 1sin （22 + 21 ）1 v = S1cos （ + 21 ）1 1 1a = S1sin （ - 22 -1 ）1 1设计要求“每次移箱距离应与秧爪每次取秧宽度相配合”，即取秧宽度 点 E 的往复运动周期 = 从动件（秧箱）的匀速运动速度点 E 的往复运动周期已知，
9、周期大小为 0.5 s 。7设 取秧宽度 为 10 mm ，则 v = 2S11 = 20mm s ，即 从动件（秧箱）的匀速运动速度的大小为 20mm s 。 根据实际需要，设定 1，2 ，S1，S2 的值，且满足2 * S1 * 1 = 20 mms 。1，S1 应尽量小些，以减小从动件从启动达到稳定速度所经过的时间和位移。取 1 = 6, 2 = 56 ，S1 = 10 mm ，S2 = 110 mm ， 将 1，2 ，S1 ，S2 的值 代入 行程 S 的表达式 ，得S = 60 - 10sin(6) , ( 0 6 ) S = 150 - 15, ( 6 56 )S = 60 - 1
10、 水稻插秧机的机械原理毕业论文 0sin(6) + 60， （ 56 ） S = 70 - 60 + 10sin（6 ）, ( 76 ) S = 285 - 150, ( 76 116 ) S = 120 - 60 + 10sin(6) . ( 116 2 ) 由 2 * S1 * 1 = 20mm s ， S1 = 10 mm，1 = 6，得 =6 rads,即 凸轮转速 为 5 rmin 。根据已求出的从动件的 行程 S 的表达式 ，则 对心从动件凸轮机构 的 凸轮廓线方程式 为可写：X =（r b + S）* sin 8Y =（r b + S）* cos （r b 为 凸轮基圆 的 半径
11、值）取 r b = 20 mm ，滚子半径为 10 mm，在制作 运动仿真 过程中，得到 理论廓线 和 实际廓线，如下图所示：凸轮机构的运动仿真图：5. 心得体会：本课程设计考察了我们所学的机械原理知识。在设计过程中，要综合多方面的要求和需要来进行合理的选择，这是一个并不简单的过程。由此可以了解到，自己的能力远不能解决复杂的实际问题。我们还应不断地学习和积累。在对水稻插秧机完全不了解的情况下，通过网络，查找了大量的相关资料。尽管对现实生活中的水稻插秧有了一定的了解，但这些资料对其工作的描述仍不够详细和清晰。我们未能对水稻插秧机的工作流程和原理完全清楚，比如秧箱的具体结构和工作方式。这是设计过程中一个比较大的遗憾。设计尺寸的部分是其中最难的步骤，我们只能在做出一个自我感觉合理的尺寸假设的前提下，继续以后的设计，而且应用了一个之前我们完全陌生的软件 MATLAB 。因为不懂得如何使用该软件，所以寻求朋友的帮助，我们顺9利得出了点 E （秧爪）的与要求轨迹近似的静轨迹图。接下来的步骤水到渠成，花费较多时间是一些繁杂的运算。通过本次设计，积累了经验，对已学知识的理解更加深刻。表面看似简单的问题，在解决的过程中，逐渐显现出其复杂。在以后的学习中，应避免犯眼高手低的错误。
