拖拽式双行小型水稻插秧机结构设计

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由于地形限制，在我国大多数山区和丘陵地区的水稻移植在中型和大型机械下无法方便地使用，人工种植效率低，劳动强度大，并且成本高昂。构想出了一种可以在山区和丘陵地区实现水稻栽植的种植机械，并通过三维软件进行三维模型的创建和运动仿真的分析，利用有限元仿真模块对关键零部件进行了评估分析。
首先，本文对国内、外水稻插秧机的研究现状进行了阐述，并总结分析了水稻插秧机关键部分的基本原理及特点和未来的发展趋势。其次，根据作为插秧机核心组成机构移箱机构的工作原理和功能设计了一款链式往复循环移箱机构，该机构结构简单、工作可靠性高、步进精度满足需求，并实现了该机构的动画仿真。然后，基于插秧机分插机构的原理设计了曲柄摇杆式分插机构，利用Solidworks Simulation有限元仿真模块完成了对关键部件的分析评估，同时通过Solidworks Motion分析模块实现了机构的静力学和动力学仿真分析。仿真结果表明：秧爪爪尖的取秧速度和入土速度在合理范围内，秧爪摆角大小符合初始参数设定。

关键词：小型水稻插秧机；移箱机构；分插机构；有限元仿真；运动仿真

Structure Design of Towed Double Row Miniature Rice Transplanter

ABSTRACT
Due to topographic limitations, rice transplantation in most mountainous and hilly areas in China cannot be easily used under medium and large machines, and artificial planting is inefficient, labor intensive and costly. In order to solve this problem, proposed a suitable for mountainous and hilly region of small rice planting machine, formulate a can be implemented in a mountainous area and hilly area of rice planting plant machinery, and through the creation of 3 d software for 3 d model and the motion simulation analysis, the finite element simulation module analysis of key parts were evaluated.
Firstly, this paper describes the research status of rice transplanter at home and abroad, and summarizes and analyzes the basic principles and characteristics of key parts of rice transplanter and the development trend in the future. Secondly, according to the working principle and function of the core component of the transplanter, a chain reciprocating cycle transplanter mechanism was designed. The mechanism has the advantages of simple structure, high reliability and step precision to meet the needs, and the animation simulation of the mechanism was realized. Then, based on the principle of the transplanting mechanism of the rice transplanter, the crank-rocker transplanting mechanism is designed. The analysis and evaluation of the key components are completed by using the SolidWorks Simulation finite element Simulation module. At the same time, the static and dynamic Simulation analysis of the mechanism is realized by the SolidWorks Motion analysis module. The simulation results show that the speed of picking and planting are within a reasonable range, and the swinging Angle of the claw is in line with the initial parameters.

Key Words：Miniature rice transplanter; Moving box mechanism; Sub-insertion mechanism; Finite element simulation; Motion simulation

目录
摘要I
ABSTRACT II
第1章绪论1
1.1课题研究的目的与意义1
1.2插秧机国内外研究现状1
1.2.1插秧机国内研究现状1
1.2.2插秧机国外研究现状3
1.2.3插秧机国内外研究现状总结4
1.3水稻插秧机移箱机构的研究现状4
1.3.1转盘齿条式移箱机构4
1.3.2井关PF100型插秧机移箱机构5
1.3.3东洋PF455S插秧机的移箱机构6
1.3.4洋马乘坐式高速水稻插秧机移箱机构7
1.4水稻插秧机分插机构的研究现状7
1.4.1连杆式插秧机分插机构8
1.4.2高速水稻插秧机分插机构8
1.5本课题主要研究内容9
第2章拖拽式双行小型水稻插秧机的方案设计10
2.1插秧机工作原理及技术要求10
2.2结构方案的设计与确定11
2.2.1插秧机的方案设计11
2.2.2分插机构方案设计12
2.2.3移箱机构方案设计12
2.3本章小结14
第3章拖拽式双行小型水稻插秧机的详细结构设计15
3.1分插机构的设计与校核15
3.1.1曲柄摇杆机构的设计15
3.1.2最小传动角的校核15
3.2移箱机构的设计计算16
3.2.1移箱链轮传动的计算16
3.2.2移箱结构设计17
3.2.3移箱链轮轴的设计18
3.2.4移箱滑块的设计19
3.2.5棘轮与棘爪的设计19
3.3其他辅助结构的设计20
3.3.1叶轮轮轴的设计校核20
3.3.2承载浮体（秧船）的结构设计22
3.3.3行走取能叶轮的设计22
3.4整体三维模型23
3.5本章小结24
第4章机构关键件的仿真校核25
4.1秧爪的静力学分析25
4.2曲柄的静力学与动力学分析26
4.2.1曲柄静力学分析26
4.2.2曲柄动力学分析28
4.3本章小结30
第5章分插机构与移箱机构的运动仿真与经济性分析31
5.1分插机构运动仿真分析31
5.2移箱机构运动仿真分析33
5.3经济性分析34
5.4本章小结34
结论35
参考文献36
致谢38

第1章绪论
1.1课题研究的目的与意义
水稻作为亚洲各国人民的主粮，它的产量强烈影响着世界粮食的平衡[1]。目前我国水稻种植面积和总产量均居世界首位，水稻种植面积约为2930万公顷，种植面积约占全国粮食种植面积的30%，产量约占全国各类粮食总产量的45%，因此，在我国的农业生产中，确保水稻生产具有极为重要的地位，对国家粮食安全产生着深刻影响[2]。与我国目前各种粮食生产技术相比，水稻生产具有季节性强、劳动强度大的特点，同时其生产工艺也十分复杂，而其中最重要、最复杂的技术环节是水稻种植技术[3]。稻作技术至今已有7000多年的历史，而长期以来，我国主要以人工插秧为主，劳动强度大、劳动生产率低、稻作生产过程对劳动力的依赖性强，特别是近几年随着我国经济的飞速发展，大量的农村劳动力进城打工，造成农村劳动力大量短缺，严重影响我国稻作的综合生产能力，为解决我国稻作中劳动力短缺的问题，我国政府一直致力于推进稻作各环节的全机械化工作，尤其是难度较大的稻苗的种植环节[4,5]。

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