基于UG三維軟件的一種小型吊籃式自動移栽機設計

遲旭+何馮光+李振+許楊+嚴曉麗

摘要：隨著我國農業機械化水平的提高，育苗移栽技術因其能使作物增產、減輕勞動量而被廣大農民所接受，得到了很大的發展。然而我國現階段與之配套的移栽機械水平卻是高低分化。傳統的半自動移栽機勞動強度大，工作有風險，而大型電氣化的自動移栽機成本高，不適用于農戶小地塊。針對以上問題，我們基于UG三維軟件平臺，利用一些成熟的技術，設計了一種機械式小型自動移栽機，適用于根部帶土移栽的缽苗移栽，該機型機構簡單，成本低廉，技術成熟，在小地塊以及丘陵地帶適應性好，為我國移栽機械產品的多樣化發展起到了補充的作用。

關鍵詞：全自動；移栽機；UG；自動送苗；數字化設計

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）06-0070-02

0 引言

隨著社會的進步和農業技術水平的提高，農作物的機械化種植已經得到了廣泛的應用。近幾年來，勞動力成本不斷上升，農業勞動力缺口增大，人工移栽的成本也變得越來越高了，因此全自動移栽機的大面積推廣已成為必然趨勢。

我國現階段使用范圍比較廣的依然是一些半自動移栽機，需要人工取苗和喂苗，然而機器在前進中投苗不方便，受車速的影響大，當行進速度提高時，吊籃轉動的速度提高，會出現人投苗不及時的現象，增大了漏苗率。小型自動移栽機機構簡單，便于維護，成本低廉，可適應多種作物的農業技術要求，能有效降低農民種植的勞動強度，節約成本，提高經濟效益。本文主要是基于UG NX 8.0三維實體軟件研究設計一種吊籃式小型自動移栽機，如圖1所示。

1 整體構想及工作原理

1.1基本組成

吊籃式半自動移栽機適用于形態大的缽苗，它可以在膜上打孔移栽，對缽苗有一定的扶持力，而且開溝與移栽合二為一減少了種植的工序。因為沒有開溝器，也降低了動力損耗。本文在此移栽機的基礎上，加入曲柄滑桿頂苗機構、接苗機構、轉盤機構和轉杯式投苗機構等部件，設計出一種新的吊籃式自動移栽機。整個機器用拖拉機牽引，利用鏈傳動從地輪輸出動力帶動整個機器運轉。

1.2自動取苗裝置工作原理

首先用人工將硬質苗盤取出放入苗盤支架上，支架上帶有導軌，在重力的作用下苗盤可以自由向下滑動。支架下端有控制苗盤位置的裝置，可以控制苗盤每次只有一格的下滑距離。苗盤支架后面有由曲柄滑塊機構變形改進的雙頂桿頂苗機構。兩個頂桿交替滑移，分別頂出一排苗中的奇數編號和偶數編號的秧苗，這樣一次只頂出有間隔的一排苗，便于實現下一步的接苗。

被頂出的秧苗由接苗盤承接，落入相對應的槽中，接苗盤在可實現單側停歇的擺動導桿機構的帶動下，停歇時處于近似水平位置接苗，然后在連桿的帶動下繞自身轉動，在接近豎直位置時，正好處于轉杯上方，此時機架上的凸起剛好頂開彈簧拉緊閉合的槽口擋板，使秧苗在重力的作用下自由滑出接苗盤，落入下面的轉杯里。接苗盤隨即返回到接苗位置，準備接下一批次的秧苗。

轉杯固定在鏈節上隨鏈一起運動，而鏈輪在槽輪機構的帶動下做間歇運動，一次運動一個轉杯間距的距離。每個轉杯下面有一個可以向下打開的活門，下面的固定盤支撐著活門使其處于關閉狀態，固定盤上有一個缺口，保證每次有一個轉杯處于缺口上方。秧苗在落入轉杯后，轉動到缺口上方時，由于沒有支撐，活門靠自身重力和秧苗重力打開，苗便自由落下，通過導苗嘴引導落入栽植器的吊杯中，吊杯運動到底部將缽苗栽植在苗穴中，最后由覆土輪覆土鎮壓。

2 關鍵部件研究

2.1頂苗機構的研究與設計

為了節約設計和制造成本，根據苗盤底部有孔的特點，利用頂桿從小孔中將苗從苗盤中頂出，送入接苗盤中。考慮到苗與苗之間的距離太小，不容易分別落入相對應的槽中，采用雙頂桿交替頂苗的裝置。

如圖2所示，曲軸4上交替做出曲柄，通過連桿2分別帶動頂桿組，在曲軸轉動一周時，帶動頂桿組Ⅰ和頂桿組Ⅱ分別做出一次頂苗運動，頂出對應1、3、5和2、4、6苗穴中的苗。

2.2移盤機構的研究與設計

在頂苗機構頂出一排苗之后，秧盤需要下滑一格的距離，為下一次頂苗做好準備，為了簡化設計，在秧盤支架上安裝滾輪，減小秧盤下滑的摩擦，使其能夠利用自身重力自由下滑。在秧盤支架的側面安裝一個限制秧盤位置的裝置，如圖3所示。

秧盤下滑位置由限位針1保持，限位針在拉緊彈簧的作用下，卡在秧盤格的隔板下面，擋住秧盤下滑，限位針和旋轉臂3通過套筒繞固定軸旋轉，凸輪軸4和頂苗曲軸是一體的，當曲軸轉動一周頂出一排完整的秧苗后，凸輪的凸起部分頂起旋轉臂，使限位針打開，秧盤下滑，凸輪凸起部分和旋轉臂作用的時間非常短，所以限位針在彈簧的拉力下迅速復位（在秧盤沿斜面下滑一個格子前），對秧盤起到了很好的限制和定位作用。

2.3接苗機構的設計

秧苗在被頂桿退出后，用接苗盤承接，并轉送到轉杯中，如圖4所示。根據工作特點，接苗盤設計成直槽型，一面開口方便接苗，底部做有活門3，由彈簧2拉緊閉合，在轉動到準備上方時，用頂針5強迫打開，使苗靠重力下落到轉杯中。接苗盤由可實現單側停歇的擺動導桿機構4驅動，在接苗位置實現停歇，從而保證接苗的準確度。

3 結論

本文針對目前國內半自動移栽機栽植效率低、人力投入大等缺點，利用UG NX 8.0三維設計軟件，綜合現有成熟的吊籃式半自動移栽機栽植技術，加入一些新的機構，研究設計了一種機械式小型自動移栽機。該移栽機結構簡單，便于維護，栽植效率高，適用于番茄、茄子、黃瓜、棉花、甜菜、煙草等作物，方便在廣大農村大面積推廣使用，這也對我國農業機械化起到了積極的作用。endprint