棉花缽苗移栽機的結構設計目錄TOC\o"1-3"\h\u27215摘要 26061緒論 232811.1課題研究的目的和意義 2157061.2國內外研究現狀與分析 494231.2.1 4185471.2.2國內移栽機研究現狀 6163711.3研究的內容 98415第三章 971103.1缽苗移栽總成的設計及工作過程 9138863.1.1缽苗移栽總成的結構設計 9227163.1.2缽苗移栽總成的工作過程 985143.2缽苗移栽總成關鍵部件的設計與選擇 10262743.2.1分缽裝置的設計 10278643.2.2分苗裝置工作過程 10321643.2.3分缽裝置傳動方案的選擇 10116943.3分缽裝置關鍵部件的設計 11205343.3.1缽苗盤的設計 117283.3.2移盤器的設計 11178413.3.3導軌的設計 12124463.4 12190373.4.1投缽裝置的設計 12201553.4.2投缽裝置關鍵部件的設計 13269413.5栽植器的選擇與設計 1634773.6.1 17176333.6.2懸掛裝置的設計 17292383.7單元小結 17286674.1.液壓系統主要參數的計算與選擇 18100004.1.1液壓缸參數計算 18275474.1.2液壓泵的選取 19122354.1.3液壓控制元件的選取 20534.2相關配套元件的選擇 201844.3電動機的選擇原理 214059單元小結 2116027展望 21論文題目摘要棉花育苗移栽是一種增加棉花產量并提高棉花纖維品質的重要農業種植手段，它不僅可以保護幼苗在出土期不受部分病害，還可以提高部分地區的土地復種指數，從而增加棉農的收入。棉花進行缽苗移栽可以提高棉花的產量和品質，并延長作物的生育期，所以移栽具有比直播更明顯的優勢，而我國一再的經濟效益過低，原因有移栽種植的機械化程度不高，現有移栽機械結構復雜，主要的移栽方式仍然是人工移栽，這些原因都制約著棉花產業的發展。據了解、分析國內外移栽機的研究現狀，并在我國棉花移栽的農藝要求的基礎上，針對現有的半自動移栽機機械結構復雜，輔助人員多等，移栽速度慢，機械效益不明顯，難以在旱地大田中推廣使用等問題，以棉花缽苗移栽機構為研究對象，主要設計研究內容及創新之處如下：（1）確定棉花缽苗移栽機的總體方案，移栽機主要由行走系統、送苗裝置、投缽裝置、栽苗裝置和液壓傳動系統組成。（2）設計了一種曲柄連桿式喂秧分插機構，該分插機構采用曲柄連桿機構。根據水稻秧苗移栽的軌跡，采用曲柄與連桿相結合的方式，實現了水稻秧苗移栽的間歇往復擺動，本實用新型已在機構為水稻秧苗移栽提供了一種水稻秧苗移栽裝置，使設計的水稻秧苗移栽裝置能夠實現棉花缽苗的秧苗移栽作業。關鍵詞：棉花移栽；移栽機；旱地移栽；機械結構設計緒論1.1課題研究的目的和意義棉花在我國的種植歷史悠久，不僅是我國主要的經濟作物還是重要的棉紡織工業原料。自1978年以來，我國的棉花種植面積和產量都位居世界棉花種植前列，同時也是世界上棉花消費量最大的國家。然而，進入新世紀以來，棉花種植面積由2010年的481萬公頃減至2015年的380萬公頃，種植畝數的減少導致國內棉花產量不足，供不應求。除種植面積的減少，棉花幼苗出土期間，立枯病對棉花生產的危害極大，棉苗出土的一個月內如果土壤溫度持續在15℃左右甚至遇到寒流或低溫多雨（發病的適溫在20℃以下），立枯病就會嚴重發生，棉苗立枯病的主要癥狀是：幼苗出土后，在莖基部靠近地面處發生褐色凹陷的病斑，逐漸向四周發展，顏色變成黑褐色，直到病斑擴大縊縮，切斷了水分、養分供應，造成子葉垂萎，最終致使幼苗枯倒。而移栽幼苗可以避免棉苗在子葉期感染立枯病，避免大片死苗。因此，勞動力高成本和機械化程度低、移栽機構復雜、棉花幼苗期感染立枯病是影響我國棉花種植產量減少的重要因素。目前，棉花育苗移栽和大田種子直播是我國棉花的主要種植方式。營養缽育苗移栽是棉花育苗移栽主要移栽方式，也是國內棉花種植區主要的栽培方式。與直播相比，棉苗秧苗移栽勞動強度大，成本高，但缽苗移栽可以保護棉苗根部，提高成活率，從而達到穩產高產的目的，棉苗移栽產量是直播的兩倍。我國棉花種植面積廣泛，主要分布在新疆、黃河流域和長江流域等地。在三大棉區中，20多個省區占有45%的種植面積。移栽技術優勢明顯，但三個棉區的經濟效益不顯著，主要原因是三個棉區的機械化程度很低，許多地區仍處于人工作業階段。人工種植存在許多問題，如勞動強度大，生產效率低，作業質量差等，而且不利于保證后續機械化作業所需要的株距與行距，影響了農民種植棉花的積極性。因此采用何種新方式對棉花進行機械化移栽，降低機器損壞率和復雜機器維修費用降低農業工作者的勞動成為擺在農機科研人員面前的難題。目前，國內旱地缽苗種植機構種類繁多，大多是借鑒國外模式，而我國實行家庭聯產承包制，家庭承包種植面積相對較小，秧苗移栽機和插秧機的結構設計不匹配，成本較高。棉花缽苗育苗技術具有產量高、移栽質量好等優點，但目前可供農戶接受并在田間推廣應用的機械移栽模式較少。市場上大部分移栽機多為半自動棉花缽苗移栽機，機構設計復雜且對棉花根莖的抓取損傷較嚴重，導致移栽后的棉花秧苗存活率低，還需要較多輔助人員進行操作，人均生產效率低。設計了一種可以有序送苗、間歇投缽、開溝和栽缽的自動移栽裝置，來這些半自動棉花移栽機存在的問題，提高勞動生產率，也為以后開發研究新型的棉花缽苗移栽機提供部分參考。1.2國內外研究現狀與分析1.2.120世紀初，歐洲發達國家開始研究適合作物移植的機械。20世紀30年代，部分移栽機構取代了人工種植，在一定程度上降低了勞動強度。20世紀50年代，西方國家開始進一步研究作物的盆栽育苗和栽植機理，開發出不同結構型式的半自動插秧機和造盆機，其中美國、荷蘭、英國、日本等國家移栽技術發展迅速。到80年代，半自動移栽機開始隨著機械育苗技術的發展與移栽的匹配逐漸在西方國家得到推廣，并同時開始全自動移栽機的研究，而實現移栽自動化的關鍵部件則是自動喂苗機構。經過多年的發展，在移栽作業中的傳感技術、液壓技術等應用程度逐漸變高，自動化水平也越來越高。歐洲、美國，日本等國家的自動移栽技術發展較快，設計了多種取送苗機構的自動移栽機構，主要用于花卉、煙草、蔬菜等經濟作物中。日本是一個在插秧機研究方面比較先進的國家，東風精管、陽馬等公司研制出了全自動插秧機，機械化程度高，專用性強。如圖所示是洋馬公司研制的乘坐式全自動蔬菜移栽機，該移栽機單行作業，利用回轉機構帶動取苗針實現準時、準確取苗。取苗針到達位置的秧苗進行插土、夾苗、轉動移位等系列過程，缽苗到達栽植器的上方時自由落下，最后覆土定植。該移栽機可以實現自動移栽，但整機結構復雜，對秧苗根系及幼莖的扎取損傷較大。意大利法拉利公司生產的FPC型集鋪膜、移栽于一體的移栽機。如圖所示。本采用鏟形工具，在傾斜輸送裝置上放置一排缽苗，每排缽苗放置10株，缽苗從傾斜裝置的上端滑至底部，隨后缽苗通過的夾緊放入孔內，從而使移栽機實現逐行播種，該移栽機的株距可以進行連續調整，最多可移載6行，使作物大面積移栽，但只是將缽苗放置于裸露的薄膜空隙之間，不利于缽苗的后續生長。圖澳大利亞公司研制的穴盤苗自動移栽機。所述移栽機的托盤垂直設置，可以將多個幼苗由苗爪載水平狀態下取出，將在苗爪取出的垂直狀態下的幼苗放入導苗管。本實用新型采用氣動驅動移動、可轉動苗爪，移栽機構復雜，僅適用于大田作業。1.2.2國內移栽機研究現狀我國開始對旱地移栽技術的研究開始于20世紀50年代末但由于，當時國內農業機械化的發展處于起步階段，機械化發展水平比較低，自動化移栽機械的研究進展比較落后。1970年間，由于育苗技術的落后，配套設施性能較差等原因，我國棉花移栽總成在借鑒國外秧苗移栽技術并進行仿造和改造的道路上發展較為困難，因此移栽技術沒有得到較好的發展和應用。1990年以來，我國農業經濟和農業機械化程度得到了顯著提升，農業從業人員對移栽機械的期盼也越來越高，國家也出臺了一系列扶持農業機械化發展的新政策，企業、科研院所和高校也開始積極研究機械化育秧和移栽技術，所設計的移栽機構結構越來越簡單，效率越來越高，但由于沒有與我國的育秧技術和農藝學相結合，沒有綜合綜合考慮到經濟效益，因此沒有大面積推廣。近年來，我國主要進行了半自動移栽機的研制。而近年自動移栽機在我國也開始積極研究，同時嘗試將電子、氣動控制、液壓控制、傳感器等技術結合至移栽機構。然而，由于其功能多樣、結構復雜，因此全自動移栽機的研究仍處于理論和實驗階段。徐立明等人已經開發出一種新式自動插秧機，該插秧機使用平面四桿機構來完成自動采苗過程，如圖所示。平面四桿機構上的苗指通過旋轉曲柄驅動進入缽內，將秧苗與托苗器分離，將秧苗運至導苗管頂部，在行苗桿的作用下，將秧苗的苗指與缽苗分離，投入導苗管播種機完成播種。本實用新型機械結構簡單，但對移栽的幼苗傷害大，幼苗存活率和移栽效率難以保證。2002年包春江等人以采用氣吸式的分缽機構為核心，研制出一種新型水稻秧苗有序自動移栽機構。如圖所示。缽苗在運送機構的運送下送至氣吸口上部，投苗活門封閉，吸氣活門開放，缽苗在負壓的作用下豎直加快落到空氣室，落苗活門開放，此時吸氣活門封閉，秧苗在導苗管中自由掉落到水田中，完成的移栽過程，該機構的投缽頻率能夠達到120次/min。但該機構采用開環控制的電機驅動，使得株距穩定性較差，移箱工作的精度不高。2014年，尹大慶等人運用杠桿原理設計了缽苗從苗盤中脫出的機構，如圖1所示。缽苗盤中的缽苗通過動力機構實現縱向進給，撥桿驅動軸推動撥桿連續轉動，使杠桿產生轉動，撥桿旋轉一周使頂桿將一排的缽苗依次頂出，在彈簧的作用下頂桿復位，被頂桿頂出的缽苗靠重力的作用豎直的落入到導苗裝置中。分選缽苗的機構工作效率可達300株/分鐘。結構簡單，效率高，但株距穩定性差。1.3研究的內容(1)棉花缽苗力學性能試驗。根據資料及相關試驗數據，分析了盆栽幼苗在徑向和軸向壓縮條件下的破碎力，并分析了盆栽幼苗在不同高度和時間下的跌落損失率。為棉花缽苗移栽機構的設計提供理論參考。(2)棉花缽苗移栽機組關鍵部件的設計。建立了一種新型的自動移植裝置，該裝置包括自動分種裝置、投種裝置、播種裝置和懸掛裝置，可以實現自動移植。利用相關的機械理論及力學知識，對移栽機關鍵部件的工作參數進行了計算和分析，對移栽機的投缽、栽苗、開溝及覆土等部件進行了結構設計。（3）棉花移栽總成分缽裝置的液壓系統設計。棉花移栽總成的分缽機構要求能夠實現往復直線運動，并將苗盤中的缽苗準時、準確的投送到投缽裝置中。因此，設計出一套能夠控制分缽速度的液壓傳動系統，且對相關元件進行選型和計算。第三章3.1缽苗移栽總成的設計及工作過程3.1.1缽苗移栽總成的結構設計根據棉麥套作的種植要求，設計了一種棉花缽苗移栽總成，如圖所示。該裝置主要由分缽裝置、投缽裝置、栽苗裝置、液壓系統、開溝覆土裝置和懸掛裝置等組成。分缽裝置包括移盤器、缽苗盤、隔板、滑軌等組成，其通過移盤器中的滑輪在滑軌上移動，滑軌固定在機架上。投缽裝置包括豎直導苗管、水平導苗管、曲柄圓盤、連桿、滑塊、滑輪、翻轉板、電機、調速器等。栽苗裝置包括接苗管和栽苗管等組成。液壓系統包括液壓油箱、濾清器、液壓泵、溢流閥、調速閥、三位四通手動方向控制閥、液壓缸和油管及油管接頭等，其中調速閥、換向閥、三位四通手動換向閥、液壓泵和電機固定在液壓油箱上，液壓缸的一端與安裝在分缽裝置上的移盤器聯接，另一端固定在機架上。棉花移栽總成由懸掛裝置與土槽臺車相掛接。3.1.2缽苗移栽總成的工作過程本文研究的棉花缽苗移栽裝置是以電動機為動力的。為了方便移動設備，在機器中機架下設有通用自動調節輪，在車輪上設有腳制動器，在進行室內臺架試驗時鎖定腳制動器，防止臺架移動，在進行室內土槽臺車試驗時拆卸調節輪，移植組件安裝在臺車前懸架上。工作過程:馬達為液壓系統提供動力。在三位四通手動方向控制閥的控制下，液壓缸帶動與液壓缸右端鉸接的分度裝置前后移動。碗式育苗盤前移時，碗式育苗盤的下層幼苗依次前后放入碗式育苗器的垂直導苗管內，等待拋入碗中，碗式育苗盤的上層幼苗自前后落入碗式育苗盤的下層，等待分碗;在分缽器后移過程中，將分缽盤下層幼苗從后到前放入分缽器垂直導苗管內，等待拋入碗中，完成整個分缽過程。同時，還進行了拋碗過程，即曲柄滑塊機構中的滑塊將留在垂直導苗筒中的缽苗推至倒轉盤拋碗。由于翻板的寬度小于苗高，翻板借助重力將苗水平翻轉至90°并垂直進入接苗管，將苗盆種植在開溝器打開的苗溝內，然后利用覆土裝置進行覆土栽植。曲柄滑塊機構由90w電機帶動曲柄盤旋轉，曲柄盤每旋轉一次即完成拋碗。為了適應不同的前進速度，通過調速閥控制液壓缸的速度，使分碗裝置和拋碗裝置的速度相匹配。在移栽過程中實現了自動拋秧，大大提高了移栽效率，降低了勞動強度。3.2缽苗移栽總成關鍵部件的設計與選擇3.2.1分缽裝置的設計分缽裝置是棉花缽苗移栽總成中最主要的組成部分，將缽苗進行有序排列并送通過對拋缽機構的改進，可以取代機械化移栽中的人工喂秧過程，降低勞動強度，減少人工勞動，自動準確地實現缽盤分缽過程，有利于提高移栽效率。從目前的研究現狀可以看出，現有的分選機構主要有拉桿式、吸氣式、頂出式等形式(郭林強2016)，但這些結構仍停留在室內研究階段，不能推廣。國內外先進的自動分類機構采用整排抽出式、推出式和固定平面移動式，并將電子、氣動、液壓控制等先進技術應用于插秧機。因此以此為設計理念，設計一種結構簡單，可靠性好且能夠實現整排分缽的分缽機構。3.2.2分苗裝置工作過程由缽苗盤、移盤器、導軌、液壓系統等組成該分苗裝置，如圖將分苗裝置通過滑軌放置在機架上，并通過液壓缸的固定座與機架連接，可在液壓缸的作用下移動。機構工作時，將苗盤固定在移盤上，用隔板隔開苗盤的上下格柵，當托盤的下層格柵依次通過拋缽裝置的垂直導苗管入口時，移盤裝置將一排秧苗依次放入垂直導苗管，每50mm的移盤裝置依次放下一排秧苗;當托盤的上柵格遠離隔板時，上柵格中的幼苗落入下柵格中;在液壓缸伸長結束時，下層每個網格中的所有幼苗落入垂直管道中，上層每個網格中的所有幼苗落入對應下層的每個網格中。在縮短液壓缸的過程中，托盤移動器向后移動，當托盤下格子依次通過缽拋裝置的垂直育苗導管入口時，各格子中的幼苗依次落入垂直育苗導管中。液壓缸通過換向閥作往返運動，重復分缽過程，直至幼苗完全落入拋秧裝置，實現自動分缽功能。3.2.3分缽裝置傳動方案的選擇分缽裝置需要準確、準時地將秧苗從缽盤送到拋缽裝置的垂直導管上。托盤移栽機和苗盤的運動采用連續往復直線運動。實現這一功能的常用機構有螺旋機構、齒輪齒條機構、液壓傳動等。螺旋機構將旋轉運動轉化為直線運動，但機械效率低;齒輪齒條機構傳動準確、運行可靠、效率高，但對制造精度和成本要求較高液壓傳動比機械傳動更容易實現直線運動。工作平穩，易于設計和制造，但易受油溫和能量損失的影響。為了減少更換秧盤的次數，設計了一種體積更大、移動距離更大、移動速度更低的托盤移動器。因此，本設計采用液壓系統，通過液壓缸驅動盤式移位器做往復直線運動。使用本實用新型，可使托盤移動器連續移動，將幼苗送入拋碗裝置，實現整排分碗。分碗裝置通過液壓缸的右連接座與分碗裝置連接。工作時，通過調節液壓系統中的調速閥來控制液壓缸的轉速，從而控制磁盤移動器的轉速三位四通手動換向閥用于控制盤式移位器的來回運動和停止，從而控制碗狀分度裝置的行程。3.3分缽裝置關鍵部件的設計3.3.1（1）缽苗盤的設計圓柱形營養缽易滾動，推動時運動阻力小當棉花營養缽規模較小時，棉苗生長緩慢，影響棉花產量。當營養缽大小較大時，種植機構的結構尺寸和質量都有所提高。為了使盆栽幼苗成行排列，減少盆栽幼苗之間的相互干擾，保證缽體的均勻性，設計了網格狀托盤，如圖3-3所示。盆栽幼苗采用托盤裝載，手工將幼苗放入網格中，每行裝載10株盆栽幼苗。將盆栽幼苗水平堆放在網格上，盆栽幼苗移栽裝置的前方為0°倒伏。碗體在劃分過程中，落下的碗體會與導軌發生碰撞。缽體強度不足或落苗高度過高，缽體徑向破裂，缽苗成活率降低，因此合理選擇缽苗高度是不損害缽苗和根系的重要保證。缽苗盤分為兩層，中間用隔板隔開，減少缽苗與落苗高度的相互擠壓。擋板通過導軌安裝在缽苗盤上，導軌的固定導軌通過螺釘與缽苗盤連接，移動導軌通過螺釘與擋板連接，移動導軌可拆卸，移植缽苗盤中的所有秧苗后，壓緊移動軌道的固定裝置和中橋軌道的手柄將其分離，取出更換缽苗盤，節省時間。考慮到缽苗盤滿載時重量不宜過大，缽苗盤設計為400mm500mm80mm，可容80碗，單缽苗重約為0。2kg時，單盆苗的最大擠壓壓力為7。84N，遠小于物料試驗測得的徑向壓縮時的抗壓壓力73.選用的滑軌可承受50kg的重量，遠大于盆苗和盆苗盤的重量。3.3.2移盤器的設計移盤器的功能主要是對缽苗盤進行有效的固定，控制缽苗盤的前后移動，實現一排排的秧苗在盆栽幼苗盤里。移動盤主要由支承導輪連接板、支承導輪固定座、碗座、限位導輪和液壓缸連接座組成，如圖3-4所示。液壓缸的連接座位固定在碗座的背面;所述碗盤座兩側設有支承導輪連接板;支承導輪固定座設置在支承導輪的連接板下方;限位導輪通過螺栓固定在支承導輪固定座上，限位導輪采用h型滑輪，在導軌上運行時起到限位和導向作用。本實用新型將幼苗托盤固定在托盤底座上，保持了幼苗托盤底面與導軌之間的間隙，減少了幼苗托盤與導軌之間的摩擦。托盤移位器通過托盤背面的液壓缸連接座與托盤連接，托盤移位器由液壓缸驅動，作橫向連續往復直線運動，因此，控制液壓缸的速度可實現連續拋碗的功能。盤式移動器的移動速度主要取決于投擲頻率。磁盤移位器的移動速度如下:3.3.3導軌的設計導軌是利用金屬等原料加工成的槽或脊，能夠承擔、固定、指引移動機構或裝置使其減少摩擦的一種裝置，一般用在直線往復運動的場合。本裝置所使用的導軌是根據H型限位導輪的形狀設計成的u形軌道，將H型滑輪的滑槽嵌裝在導軌上，能夠保證滑輪在其上滑動不脫軌，同時起到固定作用，根據需要將導軌做成兩段，通過螺釘分別安裝在機架的兩側，導軌將投缽裝置和分缽裝置連接在一起。3.43.4.1投缽裝置的設計投缽裝置與分缽裝置相互配合，安裝在分缽裝置的下方，是將豎直導苗管中的缽苗依次間歇投入到栽苗裝置中，因此需要具有間歇性和做往復直線運動。能夠達到此條件的有曲柄滑塊機構、凸輪機構、槽輪機構等結構形式。曲柄滑塊機構具有結構簡單，加工制造容易，且能獲得較高的制造精度，成本低，各構件以面接觸，磨損小，能傳遞較大的動力，但是它的精度低，不能實現精確復雜的運動；凸輪機構具有設計簡單，結構緊湊，工作可靠，但是加工成本高，且從動件的行程受到限制；槽輪機構具有結構簡單，效率高，但是在運動過程中加速度變化較大，沖擊嚴重。綜合考慮各個機構的優缺點和裝置的結構布置，本裝置采用曲柄滑塊機構來實現往復直線運動。為了了解影響滑塊運動速度的因素，對曲柄滑塊機構進行運動分析，如圖所示：圖3-5曲柄滑塊運動分析示意圖建立直角坐標系xoy，建立機構在x,y軸上投影的幾何方程：rsinθ＋lsinβ=0rcosθ＋lcosβ=xc當滑塊運動由圖示的位置運動到θ=0o位置時，由曲柄滑塊的幾何量關系得：S=（r+l）-（rcosθ＋lcosβ）可得sinβ=r/lsinθ得S=r-l2?r2sin由θ=wt，所以得到：ds得到滑塊的速度：V=根據以上的滑塊速度表達式可得：想要改變滑塊的速度，可以通過通過改變曲柄的轉速、長度和連桿的長度來實現按照曲柄滑塊的結構特點，曲柄滑塊機構可以分為偏置式、對心式和偏心輪結構[10]。機構的設計選擇偏心輪式的曲柄滑塊結構，偏心輪結構可以簡便實現復雜的非線性傳動關系，并且擁有緊湊的結構和平穩的傳動的優點，可以用簡單的機構來實現的較為困難運動。由于電機和液壓馬達都可以帶動曲柄滑塊來實現曲柄滑塊做直線運動，其中液壓馬達主要通過調速閥來控制曲柄滑塊轉動的快慢，調節滑塊的運動頻率的準確度較低；電機可以通過調速器得調節，準確的控制曲柄的轉速，從而控制滑塊的運動速度，因此選用電機能夠滿足設計要求。投缽裝置如圖所示，由水平導苗管、曲柄圓盤、連桿、滑塊、翻轉板、電機和調速器組成。其工作過程是：啟動電機，通過調速器調節曲柄的轉速使其與分缽速度相匹配，豎直導苗管中的缽苗依次進入到水平導苗管中，滑塊將其推送到翻轉板上，通過翻轉板的翻轉落到栽苗管中。3.4.2投缽裝置關鍵部件的設計（1）投苗端導苗管投苗端導苗管在拋缽機構中起著重要作用。將投苗端導苗管焊接在滑塊擋板上，使滑塊在投苗端導苗管中保持直線運動，避免滑塊在運動過程中左右搖擺，從而增加推力，同時設計投苗端導苗管的高度與缽苗直徑之間的距離，用來減少育苗管中缽苗對滑塊的干擾，從而減小滑塊的推力。（2）曲柄滑塊投苗機構曲柄圓盤與電機的輸出軸相連接，其結構如圖所示，滑塊的設計采用滑塊和桿相連接的方法來減輕滑塊的重量，同時在滑塊的兩側安裝四個軸承滑輪，使滑塊與導苗管不接觸來減少滑塊與投苗端導苗管的摩擦，使結構更加的緊湊。將滑塊的上表面設計成15°的傾角，減少上層缽苗對滑塊的送苗時的摩擦力，同時減少滑塊在推送過程中對上層缽苗的破損，將缽苗順利推送到栽苗裝置中，保證投缽機構運行的流暢和穩定。（3）翻轉板為了使缽苗水平放置在缽苗拋栽器中的缽苗垂直放入苗管中，必須將缽苗翻轉90°，并確保缽苗能夠順利翻轉直立倒下，考慮利用缽苗自身的重力完成翻轉，因此，翻轉盤的設計。離開滑塊后，幼苗進入翻轉板，然后開始在翻轉板接觸點周圍做逆時針方向翻轉，并以直立狀態進入苗管。當支點與重心之間的距離為s時，轉彎力矩為:M=mgssin只要s>0就能完成苗木周轉。根據扭矩，s越大，翻轉效果越好，但翻轉半徑越大，苗管尺寸越大，應考慮翻轉板的寬度。缽苗進入翻轉板后，缽苗與翻轉間的摩擦力使水平方向的速度減為0，以翻轉點為坐標原點，如圖所示，在翻轉瞬間根據機械守恒定律，有1其中：JS—缽苗的質心到翻轉中心的距離ω—翻轉板在翻轉時的角速度θ—翻轉板與缽苗之間的夾角得出：ω=因此，可以由以上關系式確定翻轉板的適宜寬度。（4）曲柄滑塊機構電機和調速器的選擇電機為投缽機構提供動力，根據缽體的重量約為9.8N。考慮到缽苗運動時相互之間有摩擦力和壓力，水平導苗管對上層的缽苗有阻力，因此選用電機為90W單向220V電壓的電機，轉速為1350r/min。設機器前進速度為v，移栽缽苗的株距為Xr，Δt為兩株缽苗的下落間隔，則有Xr=vΔtΔt=其中t1—缽苗在栽苗管里運動的時間t'—缽苗進入導苗管前的運動時間h—導苗管的高度n0—曲柄盤的轉速由公式可知，在株距一定的情況下，拖拉機的前進速度越大，曲柄盤的轉速越大，移栽頻率也越大，但是進行室內臺架試驗時，移栽頻率過大也會增大人工勞動強度，因此移栽頻率選擇在100株/min以內，因此選用減速器將轉速降為135r/min，為了達到分缽機構所需要的精確轉速，選用最大轉速為100r/min，功率為25w，電壓為220v的調速器。3.5栽植器的選擇與設計(1)鉗式插秧機:根據傳動夾具運動部件的不同，有盤式和鏈式兩種形式。移栽時，將盆苗手工放置在旋轉夾具上適當的位置。將盆苗通過鏈條輸送到育苗溝時，控制裝置打開夾具，缽苗垂直落入育苗溝，然后將線條覆蓋土壤，完成整個播種過程。本實用新型結構簡單，直立度好，株距穩定性好，但容易損傷苗木，播種速度慢，株距調整困難，播種速度高時容易錯過。(2)掛籃式移栽機:掛籃式移栽機主要有偏心式和單鉸鏈式兩種，單鉸鏈式比偏心式結構簡單。在工作中，當吊籃到達頂部位置時，將幼苗手動放入吊籃中。當吊籃轉到底部時，固定滑塊使吊籃下開口，幼苗落入廟溝，然后用壓土裝置栽種。懸籃移栽機的特點是盆栽幼苗不受懸籃內外力的影響，更適合幼苗和根系較少的幼苗。(3)軟盤式移栽機:這種移栽機使用較早。在工作過程中，幼苗被人工放置在盤子的開口處。采用軟盤育苗。當盤中幼苗垂直于地面時，盤被打開，缽苗落入溝中，然后用土覆蓋并壓碎，完成整個盆苗的種植。本實用新型可用于盆栽或不盆栽幼苗。圓盤由橡膠或彈簧鋼制成，結構簡單，成本低廉，對株距適應性強，但壽命短，播種深度不穩定，難以保證苗木的直立程度。(4)苗管移栽機:是一種較新型的缽苗移栽機。將幼苗垂直放入育苗器，運至育苗管頂部，重力作用使幼苗落入育苗管內，由開溝器開溝，再覆土完成育苗作業。本實用新型結構簡單，適應性好，可移植于盆栽苗或裸根苗，裸根苗移植無根坑現象，株距調整方便，穩定性好，但導苗筒式有序分缽器結構復雜，垂直度不易保證。我國在育苗管道移栽機方面進行了大量的研究和應用。(5)杯式插秧機:在機構運轉時，轉動圓盤，杯子隨圓盤旋轉，當杯子達到最高位置時，手動將碗狀幼苗放入碗狀幼苗杯中，當杯狀幼苗到達最低位置時，杯狀幼苗嘴撞入孔中，同時盆狀幼苗自由落入孔中，完成盆狀幼苗的種植。本實用新型的特點是缽式移栽機的缽苗不受杯子的沖擊，避免機械損傷，不易損傷秧苗，株距調整方便，但結構復雜，移栽速度有限。考慮到移栽機的優缺點和棉花缽苗的機械特性，插管式移栽機與自動拋秧裝置可以更好地匹配。插秧筒式插秧機的插秧機結構如圖3-8所示，主要由秧苗連接管、秧苗栽植管、播種機固定板等組成。苗管呈圓錐形，保證缽狀苗順利落入苗管。根根據實測的棉花盆栽苗高，將盆栽苗管底部200mm處設計成半開狀態，使盆栽苗管順利脫出，不產生任何阻力，不影響盆栽苗的直立程度。盆苗從水平管移入移栽裝置的過程大致可分為以下幾個階段:（1）缽苗由投苗裝置送到接苗管上方的翻轉板上，經翻轉板翻轉90°到直立狀態進入接苗管，此時缽苗做翻轉運動。（2）忽略棉花幼苗與栽苗管壁的摩擦，缽苗由接苗管豎直的進入到栽苗管后做自由落體運動。（3）缽苗完全離開栽苗管進入到苗溝，缽苗在進入苗溝前做自由落體運動和隨機器前進的水平運動，缽苗在落入到苗溝瞬時，如果缽苗與地面之間的沖擊是彈塑性的，那么在沖擊后，缽苗垂直方向的沖擊減小為0，缽苗著地時質心的速度為水平方向，此點等于單位前進速度，使幼苗繼續沿單位前進方向移動，幼苗圍繞定點前進翻轉運動，然后用覆土器覆蓋。本實用新型通過分析缽苗在播種機中的運動狀態，發現缽苗落入缽苗溝會引起缽苗繞定點旋轉，缽苗的轉動狀態與單位前進速度、溝槽寬度和秧苗管傾斜角度有關，可以降低單位前進速度，選擇合適的開溝裝置或將管苗的傾斜角度調整到合適的狀態。3.6.1開溝覆土裝置的選擇移栽時采用導苗管式播種機構，需要開溝器切出苗槽。根據棉花盆苗的落苗狀態，采用開溝器切割出苗槽時，溝槽形狀上下窄，溝槽底部相對平坦，以保證幼苗垂直落入溝底，市場上常見的開溝器鏟式、翼式、單盤式等結構。根據移栽苗的深度和寬度以及挖溝機的特點，選擇了翼鏟式挖溝機。如圖所示，本實用新型具有阻力小、粘土和牧草夾持少、堵塞少、工作質量高的特點，溝槽的寬度取決于擋板的間距，可使濕土下層先覆蓋苗木，在一定程度上支撐苗木。所述覆土裝置覆蓋掉苗后覆土苗上的返土苗頂層，達到所需覆土深度。常用的覆土裝置有刮板式、鏟式、雙圓盤式等。雙圓盤式具有推土導土的作用。可與翼鏟式開溝機一起安裝在擋板上，高度可上下調節，結構如圖所示。3.6.2懸掛裝置的設計本系統的懸掛裝置掛接在土槽臺車前端的升降掛接裝置上，如圖3-11所示，采用平板連接的方式，懸掛梁主要通過焊接方式連接移栽裝置，其兩端采用10mm厚的鋼板，中間為方鋼結構，主要由懸掛板、支撐架、連接板組成。懸掛板通過螺栓與土槽臺車前端的升降掛接裝置相連接，連接板與移栽裝置通過焊接連在一起，支撐架選用方鋼設計，使移栽裝置能夠調節到合適的位置，保證栽植的深度，采用平板式的連接方式，使移栽裝置和土槽臺車的升降掛接裝置掛接穩定可靠。懸掛裝置主要承受移栽裝置的重量，因此設計時必須保證懸掛裝置的結構強度和移栽裝置的穩定性。3.7單元小結本章根據棉花缽苗移栽總成的設計方案，完成了對分缽裝置、投缽裝置、栽苗器件和吊架的結構設計設計和計算。主要研究內容如下:根據棉花缽苗移栽的工作要求和農藝要求，在分析國內外先進移栽技術的基礎上，經過比較和創新，提出了整機的設計方案，詳細介紹了移栽裝置的結構和工作過程。根據對棉花缽苗和缽體機械性能的數據資料分析，確定了該裝置的結構參數，并對其關鍵工作部件進行了設計和選型，包括缽體分離裝置和缽體拋撒裝置的結構設計，缽體分離裝置的設計主要包括缽體秧盤、托盤移位器和導軌的設計，缽體輸送裝置的設計包括秧苗導管的設計，曲柄滑塊機構的設計計算，翻轉盤的計算以及調速器和電機的選型。并對栽植裝置、開溝覆蓋裝置的選擇設計和懸掛裝置的設計進行了論述。對栽植裝置、開溝覆蓋裝置的選擇設計和懸掛裝置的設計進行了論述。4.1.液壓系統主要參數的計算與選擇4.1.1液壓缸參數計算液壓缸驅動移盤器做往復運動，主要負載來自于滑輪與軌道的摩擦，液壓缸伸縮都要受到負載的作用，通常以液壓缸無桿腔作為主工作腔時，根據油液作用在單位面積上的壓強公式可計算出液壓缸內徑尺寸。由公式p式中：P1—液壓缸主工作腔壓力,（Pa）P2—液壓缸回油腔壓力（背壓力）,（Pa）Fmax—缸的最大負載力（N）A1—無桿腔活塞有效工作面積，（m2）A1=πD2/4A2—有桿腔活塞有效工作面積，（m2）A2=π(D2-d2)/4ηcm—缸的機械效率，一般取η根據機械設計手冊液壓傳動部分中，在農業機械中使用的系統工作壓力范圍在7-21MPa，本液壓系統選取壓力為7MPa,根據缽苗盤移動裝置的尺寸和缽體的重量，考慮到液壓缸在實際的推送過程還會受到其他因素的影響，因此選取外載荷為1KN，可求得：

D=式中：Φ為桿徑比，?=由于桿徑比可按壓力選取，取Φ=0.7，ηcmD=A式中：vmin—缸的最小工作速度，m/sqmin—系統的最小穩定流量，m3/s其中節流調速系統取決于流量控制閥的最小穩定流量，根據現有移栽機械的移栽速度為30-40株/min,每個缽苗盤里一次可投缽5個，可得出液壓缸移動速度最小為5×10-3m/s，經查調速閥可調的最小穩定流量是0.3L/min，由式計算D≥35.7mm，d=?D=0.7×0.35=24.99mm

經查缸的內徑和活塞桿外徑尺寸系列選用內徑D=40mm，活塞桿直徑d=25mm。液壓缸運動的行程是根據缽苗盤移動裝置的尺寸決定的，缽苗盤寬度為384mm，因此選用液壓缸的行程為S0=450mm。4.1.2液壓泵的選取選擇液壓泵時要達到系統的工作需求，根據本章所確定的液壓缸的行程S0=450mm,本研究旨在提高移栽速度，假設移栽速度達到60株/min時，活塞桿伸出的平均速度為v=0.01m/s，推動缽苗盤裝置所需要的流量為Q當缽苗盤裝置返回時，液壓缸收縮時的速度不變，液壓缸有效面積減小，所需要的流量小于伸出時所需流量，故液壓缸所需最大流量為0.75L/min。選擇液壓泵的額定流量需要達到液壓缸的最高速度要求，因此泵的輸出流量Q式中：QP一泵的輸出流量(L/min)K一系統的泄漏系數,一般K=1.1~1.3(管路長取大值,管路短取小值)Q'取K=1.3，經計算Q假定轉速nb為1000r/min時，液壓泵的排量q根據所選系統的壓力7MPa