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浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
王鵬 同學(xué)（ 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) /班級(jí)：09（4） ）
現(xiàn)下達(dá)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)書(shū)，望能保質(zhì)保量地認(rèn)真按時(shí)完成。
課題名稱
主要任務(wù)與
目標(biāo)
主要內(nèi)容與基
本要求
主要參
考資料
及文獻(xiàn)
閱讀任務(wù)
一種插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱設(shè)計(jì)
插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱是其高速水稻插秧的底盤(pán)的一個(gè)重要裝置 ，作用是調(diào)
整插秧機(jī)插秧時(shí)的株距，以滿足農(nóng)藝的要求，該高速插秧機(jī)株距有 6 種，要求
設(shè)計(jì)的調(diào)速裝置重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
本課題是設(shè)計(jì)插秧機(jī)機(jī)械有級(jí)變速器 ，用于高速水稻插秧機(jī)的作業(yè) 。
該同學(xué)在本課題中主要任務(wù)是：
1） 研究插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱的技術(shù)方案；
2） 設(shè)計(jì)插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱 ，設(shè)計(jì) 7 個(gè)株距 25,21,18,17,14,12,11
（mm）；
目標(biāo)：
提出的設(shè)計(jì)方案可行，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，完成的二維、三維圖紙滿足生產(chǎn)要求。
主要設(shè)計(jì)內(nèi)容有：
1）水稻機(jī)械化插秧的意義及發(fā)展
2）插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱方案設(shè)計(jì)；
3）插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ；
4）完成二維、三維圖紙；
基本要求：按照課題內(nèi)容，完成總體方案設(shè)計(jì)，完成三維、二維裝配圖和零件
圖，二維中 1 號(hào)圖紙 1 張，其他圖紙 12 張。
完成畢業(yè)設(shè)計(jì)要求的各種文檔，包括文獻(xiàn)綜述、開(kāi)題報(bào)告、外文翻譯及畢
業(yè)設(shè)計(jì)論文等。
嚴(yán)格按照進(jìn)度安排，保質(zhì)保量完成所承擔(dān)的任務(wù)；遵守實(shí)驗(yàn)室規(guī)定。
查閱與課題有關(guān)的文獻(xiàn)（論文、書(shū)籍或手冊(cè)等 ）不少于 10 篇（部），寫(xiě)出符
合要求的文獻(xiàn)綜述報(bào)告。主要參考文獻(xiàn)如下：
[1] 陳建能，趙勻 .水稻插秧機(jī)分插機(jī)構(gòu)的研究進(jìn)展 [J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2003，
19(2)：23-27
[2] 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)（上冊(cè)）.北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué):高等教育出版社,1981
[3] 金梅，夏春華等 . 水稻直播機(jī)排種器研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) .中國(guó)農(nóng)機(jī)
化,2010,5:40-43
[4] 俞高紅，趙鳳芹，武傳宇，趙勻.正齒行星輪分插機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性分析 [J].
農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2004，35(6)：55-57、51.
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21—22
[6] 張桐.世界農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)資料世界農(nóng)業(yè) .1997,6：62
[7] 黃鵬.變速器齒輪參數(shù)的選擇 .機(jī)械工程師,2006,1:147-148
[8] 王衛(wèi)榮、孫金升、汪國(guó)海 .參數(shù)化設(shè)計(jì)方法及其在齒輪設(shè)計(jì)上的應(yīng)用 .機(jī)械
1
外文
翻譯任務(wù)
計(jì)劃進(jìn)度：
工程師制造業(yè)信息化 ,2006,3:112-113
[9] 王昆、何小柏、汪信遠(yuǎn) .機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) .,北京.高等教育出版社,1996.
[10] 濮良貴、紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).第七版.西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教
研室,高等教育出版社,2001.
[11] 王知行、劉廷榮.機(jī)械原理，哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理教研室 :高等教育出
版社、2002.
[12] Ales Belsak , Joze Flasker . Detecting cracks in the tooth root of gears .Science
Direct Engineering Failure Analysis.2007，1：130-136
[13] Tezcan Sekercioglu , Volkan Kovan . Pitting failure of truck spiral bevel
gear .Science Direct Engineering Failure Analysis. 2007，14： 614–619
Development of a mechanism for transplanting rice seedlings
Detecting cracks in the tooth root of gears
起止時(shí)間
2012.11.15~2012.12.10
2012.12.10~2012.12.31
2013.01.01 ~2013.01.05
2013.01.21~2013.03.01
2013.03.02~2013.03.28
2013.03.29~2013.04.11
2013.05.03~2013.05.10
2013.05.11~2013.05.24
2013.05.25~2013.05.29
內(nèi)容
調(diào)研、信息匯總，文獻(xiàn)查閱分析
外文翻譯、文獻(xiàn)綜述、開(kāi)題報(bào)告，并熟悉理論力學(xué)、機(jī)械原理
等相關(guān)知識(shí)
提交開(kāi)題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述及外文翻譯，開(kāi)題答辯
整體方案設(shè)計(jì)
移箱箱體等零部件的設(shè)計(jì)
三維 CAD 建模
完成并提交畢業(yè)論文
整理材料準(zhǔn)備答辯
論文答辯
指導(dǎo)教師
實(shí)習(xí)地點(diǎn)
浙江理工大學(xué) 15 號(hào)樓 246 室
系主任簽名：
簽
名
主管院長(zhǎng)簽名：
年 月 日
系 意 見(jiàn)
年 月 日
2
學(xué)院
蓋章
年 月 日
外 文 翻 譯
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：一種插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱設(shè)計(jì)
原文1： Development of a mechanism for transplanting
rice seedlings
譯文1：水稻幼苗移植裝置的發(fā)展
原文2： Detecting cracks in the tooth root of gears
譯文2： 齒輪齒根的裂縫檢測(cè)
水稻幼苗移植裝置的發(fā)展
作者：Edathiparambil Vareed Thomas
出處：Mechanism and Machine Theory 37 (2002) 395–410
摘要：幼苗移植是水稻種植中的一種勞動(dòng)密集型操作。它是一種需要技能的工作，涉及彎腰工作。人們有將這種操作機(jī)械化的需要。正是基于此目的，一種機(jī)械裝置的設(shè)計(jì)根據(jù)分析合成方法已經(jīng)開(kāi)始實(shí)施。一個(gè)平面四桿機(jī)構(gòu)與耦合器擴(kuò)展被選為基本的設(shè)計(jì)。由機(jī)械裝置產(chǎn)生的路徑被繪制在電腦屏幕上。通過(guò)改變機(jī)械裝置中各個(gè)桿的尺寸規(guī)格來(lái)獲得各耦合點(diǎn)的輸出運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡。依據(jù)拾取路徑（輸送和種植幼苗以及返回運(yùn)動(dòng)的軌跡）的適度性確定連桿的尺寸規(guī)格。一個(gè)使用以上機(jī)械裝置和優(yōu)化種植曲線的四列自行式插秧機(jī)就被制造出來(lái)并加以測(cè)試。該機(jī)械裝置的移植系統(tǒng)在技術(shù)上是可行的。
1 介紹
印度主要是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó),水稻是主要的糧食作物。它每年生產(chǎn)大約8000萬(wàn)噸大米,這是世界上大約22%的稻米生產(chǎn)。從文化方面來(lái)講，將生長(zhǎng)20至35天的幼苗移植到水田中比直接種植要好。由于更好的作物管理實(shí)踐前者能帶來(lái)更高的產(chǎn)量。水稻移植需要大量的人手，而且這是一項(xiàng)非常艱辛的工作，它需要?jiǎng)趧?dòng)者彎腰工作，并且在泥濘的水田里移動(dòng)。因此，這是一項(xiàng)需要機(jī)械化的活動(dòng)。機(jī)械化移栽有利于水稻生產(chǎn)的后續(xù)活動(dòng)也得以機(jī)械化。這種早已在日本和韓國(guó)時(shí)間成功的機(jī)器可能不會(huì)被印度采用，主要是因?yàn)榻?jīng)濟(jì)條件約束以及這個(gè)國(guó)家主流文化的影響。
命名法
曲柄AB長(zhǎng)度
耦合器長(zhǎng)度
隨動(dòng)桿長(zhǎng)度
固定桿長(zhǎng)度
耦合器的擴(kuò)展連桿長(zhǎng)度
F點(diǎn)的X軸坐標(biāo)
F點(diǎn)的Y軸坐標(biāo)
固定桿的傾斜角度
耦合器和從動(dòng)桿之間的夾角
耦合器夾角
從動(dòng)桿夾角
數(shù)學(xué)常數(shù)，3.14…
曲柄夾角
耦合器和耦合器擴(kuò)展之間的夾角
操作機(jī)械移植系統(tǒng)可能被可視化為如下（圖1）。
l 幼苗被堆放在一個(gè)托盤(pán)。
l 一個(gè)被合適機(jī)構(gòu)操作的機(jī)械手從托盤(pán)中拾取秧苗。
圖1 一個(gè)機(jī)械水稻插秧機(jī)的示意圖
l 秧苗被帶到土壤然后以直立的姿勢(shì)被插入恰當(dāng)?shù)纳疃取?
l 機(jī)械手回到它的原始位置以便重復(fù)剛才的進(jìn)程。
l 機(jī)器向前移動(dòng)到另外一個(gè)位置繼續(xù)種植。
在目前的研究中，一種機(jī)械裝置被設(shè)計(jì)完成水稻幼苗移植。該機(jī)械裝置被大約40轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。插秧機(jī)的行走驅(qū)動(dòng)也是應(yīng)用同樣的發(fā)動(dòng)機(jī)。插秧機(jī)輪子和種植機(jī)構(gòu)曲柄之間的速度比例取決于秧苗間的距離。
1.1 動(dòng)力操作插秧機(jī)中種植機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
有匿名者的文章[1]指出大多數(shù)動(dòng)力操作插秧機(jī)的種植裝置可以被劃分為四連桿機(jī)構(gòu)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。作為裝置中連接桿的一部分的種植手指，會(huì)將幼苗從幼苗托盤(pán)中分離出來(lái)然后種植在土壤中。種植手指所走過(guò)的曲線可能會(huì)對(duì)幼苗種植的穩(wěn)定性有一定的影響。種植裝置的運(yùn)動(dòng)分析對(duì)于理解它的操作及進(jìn)一步提高其性能是必不可少的。
1.2 裝置設(shè)計(jì)
Erdman和Sandor[2]指出大多數(shù)機(jī)械裝置任務(wù)要求單一的輸入被轉(zhuǎn)換為單一的輸出。因此，單自由度的機(jī)械裝置是被應(yīng)用最頻繁的形式。Shigley[6]指出Grubler的標(biāo)準(zhǔn)是關(guān)心機(jī)械裝置中連桿的數(shù)量以及運(yùn)動(dòng)對(duì)的數(shù)量和種類(lèi)。它可以用來(lái)決定機(jī)械裝置的自由度。Erdman和Sandor[2]指出分析技術(shù)可以在測(cè)試和錯(cuò)誤設(shè)計(jì)中用來(lái)取代昂貴和耗時(shí)的物理樣機(jī)的構(gòu)建和測(cè)試。分析技術(shù)一般形成合成方法的基礎(chǔ)部分。Norton[4]指出四連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)該是解決被探討的運(yùn)動(dòng)控制問(wèn)題的首要考慮的方法之一。能夠完成工作的部件越少，通常是最廉價(jià)，最可靠的解決方案。Norton[4]指出格拉曉夫條件可以作為一個(gè)非常簡(jiǎn)單的關(guān)系，它可以基于連桿長(zhǎng)度預(yù)測(cè)四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。Zimmerman[7]指出如果在四連桿機(jī)構(gòu)中有一根桿的長(zhǎng)度比其它三根桿的長(zhǎng)度之和都要長(zhǎng)，那這個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)是不能運(yùn)動(dòng)的。Hirschhorn[3]指出在四連桿機(jī)構(gòu)中，截然不同類(lèi)型的機(jī)構(gòu)可以通過(guò)反演而得到。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)可以通過(guò)固定與最短鏈路成對(duì)的兩個(gè)鏈接之一而得到。Paul[3]建議可以使用的Newton-Raphson方法可以用于解決非線性方程組，這種方程組被用來(lái)解決四連桿機(jī)構(gòu)的位置問(wèn)題。Zimmerman[7]認(rèn)為四連桿鏈可以為一個(gè)基本機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題提供的解決方案是找到四連桿機(jī)構(gòu)的耦合點(diǎn)，它可以近似地描述所需要尋找的軌跡。
2 方法
在機(jī)械插秧機(jī)中，機(jī)械手指按照所需路徑運(yùn)動(dòng)。選用轉(zhuǎn)動(dòng)副平面四連桿機(jī)構(gòu)，因?yàn)槠浜?jiǎn)單，所以由其構(gòu)成的機(jī)械裝置容易維護(hù)且制造成本最少。輸入運(yùn)動(dòng)施加到曲柄從而使運(yùn)動(dòng)連續(xù)旋轉(zhuǎn)。輸出運(yùn)動(dòng)遵循一個(gè)合適的路徑從而滿足下面指出的插秧機(jī)要求。該機(jī)械裝置應(yīng)該有一個(gè)自由度和一個(gè)能夠不斷循環(huán)運(yùn)動(dòng)地耦合點(diǎn)。種植手指將被裝在耦合點(diǎn)處。
2.1擬議的種植機(jī)構(gòu)輸出運(yùn)動(dòng)要求
（1）幼苗能從被放置的托盤(pán)中取出。托盤(pán)上設(shè)有槽以便取苗器不間斷地運(yùn)動(dòng)。在向下行進(jìn)期間，取苗器能夠?qū)⒀砻缛〕霾У酵寥馈?
（2）秧苗能夠被種植到期望的深度。
（3）秧苗能夠被近似之力的種植。允許有30度的偏差。
（4）種植完成后取苗器能夠回到初始位置。在返回運(yùn)動(dòng)中，取苗器不能影響已經(jīng)被種植的秧苗。在種植結(jié)束時(shí)取苗器運(yùn)動(dòng)速度的逆向回轉(zhuǎn)有助于實(shí)現(xiàn)這一要求。
（5）在返回運(yùn)動(dòng)中，取苗器經(jīng)過(guò)的路徑必須不能干涉托盤(pán)。這是為了防止任何可能的干擾在托盤(pán)中布置好的幼苗。因此，前行運(yùn)動(dòng)和返回運(yùn)動(dòng)必須是不同的路徑。
（6）取苗器在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中必須不能與機(jī)械的其它裝置發(fā)生干涉。
（7）機(jī)械裝置的部件必須與田地之間有恰當(dāng)?shù)拈g隙以使在這些部件上的土壤積累量最少。拾取點(diǎn)離土壤必須有恰當(dāng)?shù)母叨纫员阌酌缤斜P(pán)與水田之間有恰當(dāng)?shù)拈g隙。
（8）在機(jī)器以恒定的速度向前移動(dòng)的過(guò)程中，種植循環(huán)必須是連續(xù)的。
齒輪齒根的裂縫檢測(cè)
作者：Ales Belsak , Joze Flasker
出處：Engineering Failure Analysis 14 (2007) 1466–1475
摘要：齒輪齒根的裂縫對(duì)齒輪單元是最不希望的破壞形式，它經(jīng)常導(dǎo)致齒輪單元運(yùn)作的失敗。齒輪單元的一種可能破壞形式可以通過(guò)檢測(cè)振動(dòng)來(lái)加以鑒別。與此相關(guān)，不同的時(shí)間信號(hào)分析方法就產(chǎn)生了。信號(hào)通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得。輪齒剛度的顯著變化是由于齒根的疲勞裂紋的產(chǎn)生。隨之而產(chǎn)生的，破損齒輪的動(dòng)態(tài)響應(yīng)與未損齒輪是不同的。通過(guò)頻率分析，時(shí)間信號(hào)的振幅隨時(shí)間頻率分析以頻譜的頻率函數(shù)形式呈現(xiàn)。
1 介紹
將技術(shù)系統(tǒng)（齒輪單元）維持在最合適的工作環(huán)境是保養(yǎng)的目標(biāo)；它的目的是發(fā)現(xiàn)，診斷，預(yù)測(cè)，阻止，預(yù)測(cè)以及消除破壞。然而，現(xiàn)代保養(yǎng)的目的，不僅僅是為了消除破壞，也是為了定義系統(tǒng)操作突然發(fā)生故障的潛在危險(xiǎn)的階段。診斷在于判斷系統(tǒng)當(dāng)前的環(huán)境以及位置，破壞的形狀及原因。下面的診斷評(píng)價(jià)方法常用于確定不正確的操作方法，破壞的可能性及位置以及消除這些破壞的可能性：不同的信號(hào)，條件參數(shù)以及其它間接的信號(hào)。損害的形式從完好的齒輪系統(tǒng)的偏差形式的基礎(chǔ)上確定。
2 模擬和裂紋構(gòu)成
齒輪直接嚙合區(qū)域的激發(fā)來(lái)產(chǎn)生于以下內(nèi)部來(lái)源：齒輪開(kāi)始嚙合時(shí)的影響，齒剛度，參數(shù)激勵(lì)，齒和軸承及軸變形的幾何偏差[1]。齒根的疲勞裂紋會(huì)導(dǎo)致輪齒剛度的顯著變化；其動(dòng)態(tài)響應(yīng)與未損齒輪的是不同的。動(dòng)態(tài)測(cè)試??的機(jī)器的機(jī)械元件用于形成兩個(gè)不同齒輪中小齒輪齒根的裂紋。兩條裂紋的長(zhǎng)度是4.5毫米（圖1）和1.1毫米。
動(dòng)態(tài)測(cè)試（形成預(yù)期裂紋長(zhǎng)度所需要的恰當(dāng)?shù)脑诤鸵约凹虞d周期的數(shù)量）的參數(shù)由采用的有限元方法（FEM）決定。有限元分析的目的在于與真實(shí)疲勞裂紋的實(shí)際產(chǎn)生掛鉤。由Glodez[2]提出的模型是有用的。這一模型使監(jiān)測(cè)齒輪單元關(guān)于裂紋尺寸的壽命成為可能。通過(guò)有限元方法獲得的結(jié)果使得確定對(duì)于裂紋長(zhǎng)度非常重要的循環(huán)次數(shù)成為可能。
對(duì)于真正的直齒圓柱齒輪的使用壽命的計(jì)算測(cè)定，表1中給出了完整的數(shù)據(jù)集。齒輪采用高強(qiáng)度合金鋼16MnCr5（含有0.16%的碳，1.15%的錳，1.15%的鉻，0.25%的硅）制成，楊氏模量E=2.1*105MPa，泊松比v=0.3。齒輪材料熱處理如下：加熱到810攝氏度，維持2分鐘；在油中淬硬3分鐘；保持180攝氏度2小時(shí)。
在疲勞裂紋萌生過(guò)程中， MSC/FATIGUE有限元程序代碼框架下的應(yīng)變壽命方法被運(yùn)用，其目的是為了確定裂紋萌生所需要的應(yīng)力循環(huán)數(shù)?；邶X輪數(shù)據(jù)和材料性能的有限元模型被構(gòu)建為在平面應(yīng)變條件下的齒輪齒根應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算。輪齒被施加正常的嚙合力，它作用于單齒接觸的外點(diǎn)。計(jì)算分析齒根產(chǎn)生最大主應(yīng)力的點(diǎn)。
FRANC2D有限元程序包被用來(lái)進(jìn)行疲勞裂紋擴(kuò)展的數(shù)值模擬。初始裂紋垂直于表面，并放置在齒輪輪齒拉伸區(qū)的最大主應(yīng)力的點(diǎn)處。在數(shù)值計(jì)算中，假設(shè)初始裂紋對(duì)應(yīng)于閾值裂紋長(zhǎng)度。
輪齒負(fù)荷等于數(shù)值分析得到的疲勞裂紋萌生時(shí)的負(fù)載。在圖2中展示了由數(shù)值方法確定的齒輪根部的裂紋擴(kuò)展路徑。
根據(jù)裂紋的萌生（Ni）和裂紋擴(kuò)展(Np)計(jì)算結(jié)果，有可能獲得齒輪齒根完整的壽命Nc。對(duì)于臨界裂紋長(zhǎng)度為7.9毫米，載荷為700牛頓/毫米時(shí)，總的循環(huán)次數(shù)為3.87*107，而臨界裂紋長(zhǎng)度為6.1毫米，載荷為900牛頓/毫米時(shí)，總的循環(huán)次數(shù)為4.62*106。
當(dāng)比較圖1和圖2時(shí)，可以清楚的看到，測(cè)試齒輪的裂紋擴(kuò)展方向與數(shù)值模擬中的結(jié)果是一樣的。依據(jù)為了獲得恰當(dāng)裂紋長(zhǎng)度而由數(shù)值確定的載荷循環(huán)次數(shù)，為了獲得相應(yīng)結(jié)果所需要的時(shí)間成功建立起來(lái)。
圖1. 具有真實(shí)齒根疲勞裂紋的齒
表1處理后直齒圓柱齒輪數(shù)據(jù)
輪廓
漸開(kāi)線
法向模數(shù)
Mn=4mm
齒數(shù)
Z=19
節(jié)圓壓力角
輪廓位移系數(shù)
X=0.228
齒寬
B=23mm
圖2.齒輪齒根的預(yù)測(cè)裂紋擴(kuò)展
在小齒輪的一個(gè)齒根部，真正的疲勞裂紋形成后（使用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備對(duì)機(jī)械元件進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試），然后齒輪被安裝在測(cè)試平臺(tái)上。因此，一個(gè)類(lèi)似于嚙合時(shí)齒輪受力的疲勞載荷被加載上。在特定載荷F=700牛頓/毫米下，為了獲得4.5毫米的裂紋長(zhǎng)度，載荷總共的循環(huán)次數(shù)為Nc=3.7*107，為了獲得1.1毫米的裂紋長(zhǎng)度，載荷總共的循環(huán)次數(shù)為Nc=3.2*107。
3 測(cè)試裝置
下面是兩對(duì)直齒圓柱齒輪的振動(dòng)測(cè)量方法。一對(duì)齒輪中有一個(gè)有疲勞裂紋而另一個(gè)沒(méi)有。測(cè)試在恒定載荷和振動(dòng)下由加速度計(jì)直接測(cè)得，它被固定在外殼上。測(cè)試在功率測(cè)試裝置上進(jìn)行。每一個(gè)齒輪單元包含了輪滲碳厚度為4毫米的直齒圓柱齒。小齒輪有19 個(gè)輪轂，34個(gè)齒。在[3]中齒輪進(jìn)一步的數(shù)據(jù)可以利用。呈現(xiàn)的結(jié)果與一個(gè)名義上的小齒輪20Nm的轉(zhuǎn)矩和名義上的齒輪1200 rpm（20Hz）的轉(zhuǎn)速是相關(guān)的。在工業(yè)應(yīng)用中,對(duì)這種類(lèi)型的齒輪單元，這是十分典型的載荷條件。實(shí)驗(yàn)裝置方案如圖3.
輸入軸的旋轉(zhuǎn)頻率和轉(zhuǎn)矩由Mohile Steiger測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量。固定在齒輪單元上的溫度傳感器用來(lái)測(cè)量齒輪重要部分的溫度。這些參數(shù)啟用齒輪單元的負(fù)載控制。在小齒輪軸承座上（在法蘭的中部），在徑向方向上進(jìn)行測(cè)量加速度振動(dòng)信號(hào)，以65.5的采樣頻率進(jìn)行采樣。兩個(gè)振動(dòng)信號(hào)從齒輪單元的殼體進(jìn)行同時(shí)測(cè)量。用于此目的的兩個(gè)壓電加速度計(jì)以及ICP電源被用到。預(yù)制的螺紋鉆孔可以使兩個(gè)加速度計(jì)固定在齒輪單元的殼體上。信號(hào)由ICP供應(yīng)單元控制。除此之外，一個(gè)精度等級(jí)為6度的指示軸的角位置的測(cè)速信號(hào)被采用。國(guó)家儀器采集卡
圖3.實(shí)驗(yàn)裝置方案
用于獲取這些信號(hào)，然后保存在個(gè)人電腦硬盤(pán)中。分析頻率上限為9KHz。雖然如此，它仍然包含最重要的嚙合諧波。
浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
班 級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 09 級(jí)（4）班
課題名稱 一種插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱設(shè)計(jì)
姓 名
王鵬
開(kāi)題報(bào)告（包括選題意義、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題、總體研究思路與可行性分析 ，預(yù)
期研究成果、研究工作計(jì)劃等內(nèi)容，非藝術(shù)類(lèi)不少于 3000 字）
目錄
1 選題的背景與意義
1.1 水稻插秧機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
1.2 插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱研究意義
2 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題
2.1 基本內(nèi)容
2.2 擬解決的主要問(wèn)題
3 研究方案、可行性分析及預(yù)期研究成果
3.1 研究方案
3.1.1 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法
3.1.2 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法
3.2 可行性分析
3.3 預(yù)期研究成果
4 研究工作計(jì)劃（進(jìn)度安排）
參考文獻(xiàn)
（開(kāi)題報(bào)告全文附后）
成績(jī)：
答 辯
意 見(jiàn)
（從選題、任務(wù)工作量、質(zhì)量預(yù)期、可行性等
幾個(gè)方面）
答辯組長(zhǎng)簽名：
年 月 日
系
主
任
審
核
意
見(jiàn)
簽名：
年 月 日
一種插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱設(shè)計(jì)
王鵬
（機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 09 級(jí)（4）班 I09690128 ）
1 選題的背景與意義
水稻是我國(guó)最主要的糧食作物 ，因其種植面積大 、單位面積產(chǎn)量與總產(chǎn)量高 ，
在糧食生產(chǎn)中地位舉足輕重，而水稻種植的機(jī)械化是水稻生產(chǎn)的必然趨勢(shì)[1]。大
力發(fā)展水稻生產(chǎn)機(jī)械化 ，可以有效爭(zhēng)搶農(nóng)時(shí) 、抵御自然災(zāi)害的影響 、確保和擴(kuò)大
種植面積、提高水稻產(chǎn)量、節(jié)約生產(chǎn)成本[2]。
1.1 水稻插秧機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
水稻機(jī)械化插秧技術(shù)是繼品種和栽培技術(shù)更新之后進(jìn)一步提高水稻勞動(dòng)生
產(chǎn)率的又一次技術(shù)革命 。目前，世界上水稻機(jī)插秧技術(shù)已成熟 ，日本、韓國(guó)等國(guó)
家以及我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的水稻生產(chǎn)全面實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化插秧。
國(guó)內(nèi)外較為成熟并普遍使用的插秧機(jī) ，其工作原理大體相同 。發(fā)動(dòng)機(jī)分別將
動(dòng)力傳遞給插秧機(jī)構(gòu)和送秧機(jī)構(gòu) ，在兩大機(jī)構(gòu)的相互配合下 ，插秧機(jī)構(gòu)的秧針插
入秧塊抓取秧苗 ，并將其取出下移 ，當(dāng)移到設(shè)定的插秧深度時(shí) ，由插秧機(jī)構(gòu)中的
插植叉將秧苗從秧針上壓下，完成一個(gè)插秧過(guò)程。同時(shí)，通過(guò)浮板和液壓系統(tǒng) ，
控制行走輪與機(jī)體相對(duì)位置和浮板與秧針的相對(duì)位置，使插秧深度基本一致[3]。
水稻插秧種植方式主要集中在亞洲 ，目前國(guó)外生產(chǎn)插秧機(jī)的國(guó)家也全部在亞
洲，主要是日本和韓國(guó) 。日本是世界上水稻插秧機(jī)械化水平最高的國(guó)家 ，也是插
秧機(jī)械研究和制造水平最高的國(guó)家，插秧機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品均處于領(lǐng)先地位。
日本插秧機(jī)產(chǎn)品已經(jīng)形成標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和多樣化的格局。乘坐式有
3 至
10 行，步行式有 1、2、4、6 行,每種產(chǎn)品各具特色 ,適應(yīng)于不同的環(huán)境條件和生
產(chǎn)規(guī)模，滿足不同用戶的需要 。日本種植單季水稻 ，普遍采用中、小苗旱育稀植
技術(shù)。插秧機(jī)行距為 300 和 330mm[4]。韓國(guó)生產(chǎn)的插秧機(jī)也有步進(jìn)式和乘坐式兩
類(lèi)，但型號(hào)比較單一，沒(méi)有形成系列。日本插秧機(jī)主要有下述五方面的特點(diǎn)：
(1)結(jié)構(gòu)型式有乘坐式和步進(jìn)式 2 大類(lèi)。
(2)乘坐式插秧機(jī)有高速型和普通型 2 個(gè)品種。
(3)高速插秧機(jī)又細(xì)分為側(cè)重點(diǎn)不同的多個(gè)機(jī)型。
(4)耕整地與插秧聯(lián)合作業(yè)。
(5)多用途插秧機(jī)。
隨著國(guó)內(nèi)插秧機(jī)市場(chǎng)需求的啟動(dòng) ，未來(lái)發(fā)展前景廣闊 。我國(guó)很多企業(yè)都介入
插秧機(jī)的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn) ，國(guó)外的插秧機(jī)企業(yè)也改變過(guò)去單一的產(chǎn)品出口方式 ，紛紛
在我國(guó)建立獨(dú)資或合資企業(yè)進(jìn)行插秧機(jī)生產(chǎn) ，國(guó)內(nèi)插秧機(jī)市場(chǎng)已經(jīng)形成國(guó)際化的
競(jìng)爭(zhēng)局面。
近年來(lái), 在國(guó)內(nèi)插秧機(jī)市場(chǎng)需求下 ，引進(jìn)和自主開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品發(fā)展很快 ，已初
步克服了品種單一的缺陷。國(guó)內(nèi)插秧機(jī)行距為 240 和 300mm。主要有步行式 、乘
坐式和獨(dú)輪乘坐式 3 種類(lèi)型。步行式插秧機(jī)和高速插秧機(jī)主要是合資企業(yè)的產(chǎn)品 ,
國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的主要是獨(dú)輪乘坐式插秧機(jī) , 自主開(kāi)發(fā)的步行式插秧機(jī)和高速插秧機(jī)
也進(jìn)入了批量生產(chǎn)階段 。目前插秧機(jī)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)主要來(lái)自國(guó)外產(chǎn)品 ，韓國(guó)的技術(shù)
來(lái)自日本其產(chǎn)品價(jià)格比較低 ，而且進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)的方式更為靈活 ，因此對(duì)我國(guó)市
場(chǎng)的沖擊很大[5]。
根據(jù)國(guó)外插秧機(jī)技術(shù)發(fā)展情況，插秧機(jī)的基本結(jié)構(gòu)形式不會(huì)有大的變化 ，將
來(lái)主要向著降低生產(chǎn)成本、提高作業(yè)效率的方向發(fā)展[6]。
（1）高速插秧機(jī)將是主導(dǎo)發(fā)展產(chǎn)品。從機(jī)型結(jié)構(gòu)來(lái)看，高速插秧機(jī)具有高
效率、高性能等優(yōu)勢(shì) ，是未來(lái)的主要發(fā)展方向與主導(dǎo)發(fā)展產(chǎn)品 ；步進(jìn)式插秧機(jī)由
于作業(yè)效率低、使用勞動(dòng)強(qiáng)度大。市場(chǎng)占有率將逐步下降。
（2）少免耕作業(yè)和復(fù)合作業(yè)。插秧機(jī)從單一插秧作業(yè)向插秧的同時(shí)施肥、
鋪膜和少耕或免耕插秧等復(fù)式作業(yè)方向發(fā)展。
（3）發(fā)展多功能插秧機(jī)底盤(pán)。插秧機(jī)底盤(pán)將向水田多功能通用底盤(pán)方向發(fā)
展， 以提高機(jī)器利用率，降低生產(chǎn)成本。
從國(guó)內(nèi)目前水稻生產(chǎn)機(jī)械化的發(fā)展情況看 ，水稻機(jī)插秧仍然是水稻生產(chǎn)全程
機(jī)械化的最薄弱環(huán)節(jié) ，插秧機(jī)還處于發(fā)展初期 ，未來(lái)幾年市場(chǎng)需求量將會(huì)保持快
速上升態(tài)勢(shì)。插秧機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平將進(jìn)一步提高 。發(fā)展將會(huì)出現(xiàn)下述幾個(gè)
方面的特點(diǎn)：
（1）手扶步進(jìn)式插秧機(jī)將是持續(xù)發(fā)展的機(jī)型。
（2）插秧機(jī)產(chǎn)品向系列化和多樣化發(fā)展。
（3）水稻種植機(jī)械向高速、精準(zhǔn)、創(chuàng)新的方向發(fā)展。
（4）向降低成本，提高可靠性的方向發(fā)展。
1.2 插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱研究意義
雖然機(jī)插水稻實(shí)現(xiàn)了定行 、定深、定穴和定苗栽插 ，滿足高產(chǎn)群體質(zhì)量栽培
中寬行淺栽稀植的要求 。但只有使插秧機(jī)獲得符合標(biāo)準(zhǔn)要求的插秧質(zhì)量 ，才能確
保水稻的增產(chǎn)增收 。為了達(dá)到滿意的插秧質(zhì)量 ，在插秧前必須對(duì)插秧機(jī)進(jìn)行適當(dāng)
的調(diào)整到位，并保證大田有基本的苗數(shù)。
因水稻品種不同 ，對(duì)大田基本苗數(shù)的要求也是不同的 ，基本苗數(shù)過(guò)大過(guò)小對(duì)
水稻的生長(zhǎng)都不利 ，也必然影響到水稻的產(chǎn)量 。而大田的基本苗數(shù)是由秧苗栽插
時(shí)的行距、株距和每穴株數(shù)決定的。插秧機(jī)的行距為 30cm 固定不變，可調(diào)的只
有株距和每穴株數(shù)[7]。所以，通過(guò)調(diào)整株距調(diào)整大田基本苗數(shù)來(lái)合理實(shí)現(xiàn)水稻栽
植密度，從而獲得最高的產(chǎn)量 ，對(duì)于水稻種植具有重要的意義 。通過(guò)設(shè)計(jì)合理而
高效的株距調(diào)整變速器 ，對(duì)于適應(yīng)多品種水稻種植 ，不同栽植密度要求 ，充分利
用機(jī)械具有重要意義。
2 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題
2.1 基本內(nèi)容
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中主要完成的內(nèi)容包括：
1）水稻機(jī)械化插秧的意義及發(fā)展
2）插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱方案設(shè)計(jì)
研究插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱的技術(shù)方案 ，按照課題內(nèi)容 ，完成總體方案設(shè)計(jì) ，
實(shí)現(xiàn) 7 個(gè)株距 25，21，18，17，14，12，11（cm）調(diào)整。
3）插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、簡(jiǎn)單，裝置重量輕。
4）完成二維、三維圖紙
完成三維、二維裝配圖和零件圖。
2.2 擬解決的主要問(wèn)題
在整個(gè)株距調(diào)整變速器設(shè)計(jì)中，首先要考慮的問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)
其
25,21,18,17,14,12,11 （cm）七個(gè)株距的調(diào)整 。要達(dá)到此目標(biāo)要求 ，必須根據(jù)插
秧機(jī)工作行走速度進(jìn)行插植臂插植速度的設(shè)計(jì)（株距調(diào)整變速器轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì) ）。在
確定株距調(diào)整變速箱的轉(zhuǎn)速后 ，要合理確定齒輪組的變速組數(shù) ，傳動(dòng)比以及齒輪
參數(shù)。
在此基礎(chǔ)上要保證變速器結(jié)構(gòu)合理 、簡(jiǎn)單輕便，以減輕整機(jī)的重量 ，便于插
秧機(jī)在水田中的作業(yè) 。所以在滿足七個(gè)株距調(diào)整的前提下 ，應(yīng)盡可能使得變速箱
整體結(jié)構(gòu)小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。
3 研究方案、可行性分析及預(yù)期研究成果
3.1 研究方案
3.1.1 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法
當(dāng)機(jī)械系統(tǒng)的執(zhí)行件的轉(zhuǎn)速或速度需要在一定范圍內(nèi)變化 ，而又允許有一定
的轉(zhuǎn)速損失時(shí) ，基于經(jīng)濟(jì)性考慮 ，采用有級(jí)變速系統(tǒng) ，而有級(jí)變速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方
法、原則比較系統(tǒng)而成熟。一般設(shè)計(jì)方法如下所述：
1）根據(jù)插秧機(jī)的工作速度確定株距調(diào)整的檔位數(shù)與各檔的傳動(dòng)比；
2）根據(jù)擋位數(shù)和各檔傳動(dòng)比，草擬變速箱的傳動(dòng)方案；
3）確定變速箱的主要參數(shù)，包括中心距 A 、齒輪模數(shù) m，齒寬 b 等；
4）根據(jù)變速箱的傳動(dòng)比選配齒輪，確定各檔齒輪的齒數(shù)；
5）進(jìn)行變速箱主要零部件的強(qiáng)度和壽命計(jì)算，包括齒輪、軸、軸承、嚙合
套、換擋離合器的計(jì)算；
6）進(jìn)行變速箱整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制總裝配圖；
7）進(jìn)行變速箱各零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) , 繪制零件圖[8]；
3.1.2 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法
插秧機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)，為減小插秧時(shí)的滾動(dòng)阻力，整車(chē)全部采用輕量化設(shè)計(jì) 。而
變速器作為高速插秧機(jī)的重要部分 ，在滿足強(qiáng)度和傳動(dòng)的平穩(wěn)性條件下 ，應(yīng)盡量
減小體積、減輕質(zhì)量。因此，在高速插秧機(jī)變速器的設(shè)計(jì)過(guò)程中 ，采用傳統(tǒng)的設(shè)
計(jì)方法很難得到理想的設(shè)計(jì)效果 。而優(yōu)化設(shè)計(jì)方法在汽車(chē)變速器設(shè)計(jì)中得到了廣
泛的應(yīng)用。借鑒此方法對(duì)高速插秧機(jī)的主變速器進(jìn)行設(shè)計(jì) ，使變速器在滿足一定
的性能條件下，減輕質(zhì)量、增加傳動(dòng)的平穩(wěn)性。
影響主變速器設(shè)計(jì)的因素很多 ，為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化 ，設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮各檔嚙合
齒輪的模數(shù)、齒數(shù)和齒寬，以此作為設(shè)計(jì)變量。
變速器在達(dá)到動(dòng)力性和使用性要求情況下，應(yīng)該盡量減小體積以減輕質(zhì)量 、
節(jié)省成本。由于變速器的整體尺寸主要取決于齒輪系 ，故以變速器齒輪體積之和
最小作為第一目標(biāo)函數(shù)。
高速插秧機(jī)變速器優(yōu)化的約束條件可以分為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則約束和性能條件約束 。
前者用以滿足設(shè)計(jì)變量的基本要求，后者用于限制變速器的強(qiáng)度性能[9]。
3.2 可行性分析
傳統(tǒng)有級(jí)變速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 、原則比較系統(tǒng)而成熟 。在本科學(xué)習(xí)期間已經(jīng)
對(duì)涉及其中的各種原理有了直接的接觸學(xué)習(xí) ，掌握了其基本規(guī)律 ，且有課程設(shè)計(jì)
的實(shí)踐基礎(chǔ)，運(yùn)用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行變速器的設(shè)計(jì)問(wèn)題不大。
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展 ，有限元分析方法和優(yōu)化設(shè)計(jì)等先進(jìn)設(shè)計(jì)方法都得
到開(kāi)發(fā)應(yīng)用，這些軟件的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)都是過(guò)去的力學(xué)分析和計(jì)算方法 ，很多新開(kāi)發(fā)
的軟件價(jià)格昂貴 ，但其中仍然存在很多的不足 ，通過(guò)對(duì)國(guó)外的很多齒輪計(jì)算資料
的研究和分析，同時(shí)結(jié)合我們自身變速器設(shè)計(jì)的實(shí)際條件和學(xué)習(xí)情況，使
MATLAB 編程可以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸和變速齒輪的輔助設(shè)計(jì)以及計(jì)算，節(jié)省了時(shí)間，并
用
簡(jiǎn)化了計(jì)算過(guò)程 ，且在降低成本的同時(shí) ，應(yīng)用起來(lái)比較方便 。并且程序的計(jì)算結(jié)
果較為準(zhǔn)確，在變速器傳動(dòng)軸和齒輪的設(shè)計(jì)上應(yīng)用值得信賴。
3.3 預(yù)期研究成果
在完成株距調(diào)整變速箱七個(gè)株距調(diào)整的設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上 ，實(shí)現(xiàn)變速箱結(jié)構(gòu)
設(shè)計(jì)合理、簡(jiǎn)單，裝置重量輕的優(yōu)化設(shè)計(jì)，完成二維圖紙，三維建模。
4 研究工作計(jì)劃（進(jìn)度安排）
起止時(shí)間
2012.11.15 至 2012.12.10
內(nèi)容
調(diào)研、信息匯總，文獻(xiàn)查閱分析
2012.12.10 至 2012.12.31
2013.01.01 至 2013.01.05
2013.01.21 至 2013.03.01
2013.03.02 至 2013.03.28
2013.03.29 至 2013.04.11
2013.05.03 至 2013.05.10
2013.05.11 至 2013.05.24
2013.05.25 至 2013.05.29
[1]高速水稻插秧機(jī)分插機(jī)構(gòu)研究 :1
外文翻譯、文獻(xiàn)綜述、開(kāi)題報(bào)告，并熟悉理論力學(xué) 、
機(jī)械原理等相關(guān)知識(shí)
提交開(kāi)題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述及外文翻譯，開(kāi)題答辯
整體方案設(shè)計(jì)
變速箱箱體等零部件的設(shè)計(jì)
三維 CAD 建模
完成并提交畢業(yè)論文
整理材料準(zhǔn)備答辯
論文答辯
參考文獻(xiàn)
[2]謝舒,藍(lán)峰，等.水稻插秧機(jī)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) .南方農(nóng)機(jī)，2009，6: 1.
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浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述報(bào)告
班 級(jí) 09 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（ 4）班
課題名稱 一種插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱設(shè)計(jì)
姓 名
王鵬
文獻(xiàn)綜述報(bào)告 （包括國(guó)內(nèi)外本課題及相關(guān)研究的現(xiàn)狀、分析及參考文獻(xiàn)目錄，理工類(lèi)要求不少 于
2000 字）
1 前言
目
錄
2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)
2.1 國(guó)外水稻插秧機(jī)產(chǎn)業(yè)與產(chǎn)品現(xiàn)狀
2.2 國(guó)內(nèi)水稻插秧機(jī)產(chǎn)業(yè)與產(chǎn)品現(xiàn)狀
3 國(guó)內(nèi)外水稻插秧機(jī)發(fā)展預(yù)測(cè)
3.1 國(guó)外水稻插秧機(jī)發(fā)展預(yù)測(cè)
3.2 國(guó)內(nèi)水稻插秧機(jī)發(fā)展預(yù)測(cè)
4 總結(jié)
參考文獻(xiàn)
（報(bào)告全文附后）
指導(dǎo)教師
審批意見(jiàn)
簽名：
年 月 日
1 前言
一種插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱設(shè)計(jì)
王鵬
（機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 09 級(jí)（4）班 I09690128 ）
水稻是我國(guó)最主要的糧食作物 ，因其種植面積大 、單位面積產(chǎn)量與總產(chǎn)量高 ，
在糧食生產(chǎn)中地位舉足輕重 。水稻移植需要大量的人手 ，而且這是一項(xiàng)非常艱辛
的工作，它需要?jiǎng)趧?dòng)者彎腰工作 ，并且在泥濘的水田里移動(dòng)[1]。所以水稻種植的
機(jī)械化是水稻生產(chǎn)的必然趨勢(shì)，近年來(lái)我國(guó)水稻種植的機(jī)械化水平逐年增高 ，尤
其是自上個(gè)世紀(jì)九十年代以來(lái)，我國(guó)水稻生產(chǎn)機(jī)械化水平明顯提高[2]。目前，我
國(guó)水稻種植機(jī)械化程度還相當(dāng)?shù)?，特別是插秧環(huán)節(jié)， 2006 年機(jī)械化種植水平只
有 9%[3]。
農(nóng)業(yè)裝備的發(fā)展直接關(guān)系到我國(guó)農(nóng)機(jī)化發(fā)展水平 ，農(nóng)機(jī)化發(fā)展水平是我國(guó)現(xiàn)
代農(nóng)業(yè)的重要標(biāo)志 ，而水稻作為我國(guó)三大主要糧食作物之一 ，水稻生產(chǎn)機(jī)械化是
提高農(nóng)機(jī)化水平的重要內(nèi)容。大力發(fā)展水稻生產(chǎn)機(jī)械化，可以有效爭(zhēng)搶農(nóng)時(shí) 、抵
御自然災(zāi)害的影響 、確保和擴(kuò)大種植面積 、提高水稻產(chǎn)量 、節(jié)約生產(chǎn)成本 。推進(jìn)
水稻主產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)機(jī)械化，增強(qiáng)水稻生產(chǎn)的科技應(yīng)用、節(jié)本增效和救災(zāi)減災(zāi)能力 ，
是加強(qiáng)水稻生產(chǎn)能力建設(shè)，恢復(fù)和發(fā)展糧食生產(chǎn)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)手段[4]。
2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)
水稻機(jī)械化插秧技術(shù)是繼品種和栽培技術(shù)更新之后進(jìn)一步提高水稻勞動(dòng)生
產(chǎn)率的又一次技術(shù)革命 。目前，世界上水稻機(jī)插秧技術(shù)已成熟 ，日本、韓國(guó)等國(guó)
家以及我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的水稻生產(chǎn)全面實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化插秧。
國(guó)內(nèi)外較為成熟并普遍使用的插秧機(jī) ，其工作原理大體相同 。發(fā)動(dòng)機(jī)分別將
動(dòng)力傳遞給插秧機(jī)構(gòu)和送秧機(jī)構(gòu) ，在兩大機(jī)構(gòu)的相互配合下 ，插秧機(jī)構(gòu)的秧針插
入秧塊抓取秧苗 ，并將其取出下移 ，當(dāng)移到設(shè)定的插秧深度時(shí) ，由插秧機(jī)構(gòu)中的
插植叉將秧苗從秧針上壓下，完成一個(gè)插秧過(guò)程。同時(shí)，通過(guò)浮板和液壓系統(tǒng) ，
控制行走輪與機(jī)體相對(duì)位置和浮板與秧針的相對(duì)位置，使插秧深度基本一致[5]。
2.1 國(guó)外水稻插秧機(jī)產(chǎn)業(yè)與產(chǎn)品現(xiàn)狀
水稻插秧種植方式主要集中在亞洲 ，目前國(guó)外生產(chǎn)插秧機(jī)的國(guó)家也全部在亞
洲，主要是日本和韓國(guó) 。日本是世界上水稻插秧機(jī)械化水平最高的國(guó)家 ，也是插
秧機(jī)械研究和制造水平最高的國(guó)家，插秧機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品均處于領(lǐng)先地位。
日本生產(chǎn)插秧機(jī)的企業(yè)主要有久保田 、井關(guān)、洋馬、三菱和日立等 。久保田
是日本最大的農(nóng)業(yè)機(jī)械制造商。與井關(guān)和洋馬并稱為日本 3 大農(nóng)機(jī)制造企業(yè) 。韓
國(guó)生產(chǎn)插秧機(jī)的企業(yè)主要有大同、東洋、國(guó)際、 LG 和亞細(xì)亞等。
由于日本和韓國(guó)都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)水稻插秧機(jī)械化 ，其國(guó)內(nèi)插秧機(jī)市場(chǎng)飽和 。產(chǎn)品
生產(chǎn)主要用于更新?lián)Q代和出口 。因此日本和韓國(guó)的插秧機(jī)企業(yè)都在積極拓展國(guó)外
市場(chǎng)，增加出口或直接海外投資。
日本插秧機(jī)產(chǎn)品已經(jīng)形成標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和多樣化的格局。乘坐式有
3 至
10 行，步行式有 1、2、4、6 行,每種產(chǎn)品各具特色 ,適應(yīng)于不同的環(huán)境條件和生
產(chǎn)規(guī)模，滿足不同用戶的需要 。日本種植單季水稻 ，普遍采用中、小苗旱育稀植
技術(shù)。插秧機(jī)行距為 300 和 330mm[6]。韓國(guó)生產(chǎn)的插秧機(jī)也有步進(jìn)式和乘坐式兩
類(lèi)，但型號(hào)比較單一，沒(méi)有形成系列。日本插秧機(jī)主要有下述五方面的特點(diǎn)。
(1)結(jié)構(gòu)型式有乘坐式和步進(jìn)式 2 大類(lèi)。
(2)乘坐式插秧機(jī)有高速型和普通型 2 個(gè)品種。
(3)高速插秧機(jī)又細(xì)分為側(cè)重點(diǎn)不同的多個(gè)機(jī)型。
(4)耕整地與插秧聯(lián)合作業(yè)。
(5)多用途插秧機(jī)。
2.2 國(guó)內(nèi)水稻插秧機(jī)產(chǎn)業(yè)與產(chǎn)品現(xiàn)狀
隨著國(guó)內(nèi)插秧機(jī)市場(chǎng)需求的啟動(dòng) ，未來(lái)發(fā)展前景廣闊 。我國(guó)很多企業(yè)都介入
插秧機(jī)的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn) ，國(guó)外的插秧機(jī)企業(yè)也改變過(guò)去單一的產(chǎn)品出口方式 ，紛紛
在我國(guó)建立獨(dú)資或合資企業(yè)進(jìn)行插秧機(jī)生產(chǎn) ，國(guó)內(nèi)插秧機(jī)市場(chǎng)已經(jīng)形成國(guó)際化的
競(jìng)爭(zhēng)局面。
國(guó)內(nèi)生產(chǎn)插秧機(jī)的企業(yè)主要有延吉插秧機(jī)制造有限公司 、現(xiàn)代農(nóng)裝湖州聯(lián)合
收割機(jī)有限公司和南通富來(lái)威農(nóng)業(yè)裝備有限公司等 。在我國(guó)投資生產(chǎn)插秧機(jī)的外
資企業(yè)有韓國(guó)東洋、日本久保田、洋馬和井關(guān)等公司。國(guó)外資本和技術(shù)的引進(jìn) ，
加速了我國(guó)插秧機(jī)市場(chǎng)發(fā)展，產(chǎn)銷(xiāo)量增長(zhǎng)很快。
20 世紀(jì) 50 年代我國(guó)就曾研制出為插大苗的插秧機(jī) ，由于大苗育秧生產(chǎn)機(jī)械
化沒(méi)有解決，因此也影響了插秧機(jī)的發(fā)展； 70 年代初步完成了轉(zhuǎn)臂滑道滾動(dòng)插
秧機(jī)型的系列設(shè)計(jì)； 80 年代生產(chǎn)了曲柄搖桿插秧機(jī)； 90 年代在引進(jìn)、改造日、
韓、臺(tái)灣等技術(shù)的基礎(chǔ)上 ，轉(zhuǎn)向生產(chǎn)插帶土秧苗的高速插秧機(jī) ，水稻生產(chǎn)過(guò)程中
的耕整地、育秧、栽植與收獲機(jī)械化有了較大的進(jìn)展，送秧和運(yùn)秧機(jī) (手扶式、
自走式、人力 )基本成熟，在分插機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)上有所突破，高速插秧機(jī)性能得到
提高[7]。
近年來(lái), 在國(guó)內(nèi)插秧機(jī)市場(chǎng)需求下 ，引進(jìn)和自主開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品發(fā)展很快 ，已初
步克服了品種單一的缺陷。國(guó)內(nèi)插秧機(jī)行距為 240 和 300mm。主要有步行式 、乘
坐式和獨(dú)輪乘坐式 3 種類(lèi)型。步行式插秧機(jī)和高速插秧機(jī)主要是合資企業(yè)的產(chǎn)品 ,
國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的主要是獨(dú)輪乘坐式插秧機(jī) , 自主開(kāi)發(fā)的步行式插秧機(jī)和高速插秧機(jī)
也進(jìn)入了批量生產(chǎn)階段 。目前插秧機(jī)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)主要來(lái)自國(guó)外產(chǎn)品 ，韓國(guó)的技術(shù)
來(lái)自日本其產(chǎn)品價(jià)格比較低 ，而且進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)的方式更為靈活 ，因此對(duì)我國(guó)市
場(chǎng)的沖擊很大[8]。
3 國(guó)內(nèi)外水稻插秧機(jī)發(fā)展預(yù)測(cè)
3.1 國(guó)外水稻插秧機(jī)發(fā)展預(yù)測(cè)
根據(jù)國(guó)外插秧機(jī)技術(shù)發(fā)展情況，插秧機(jī)的基本結(jié)構(gòu)形式不會(huì)有大的變化 ，將
來(lái)主要向著降低生產(chǎn)成本、提高作業(yè)效率的方向發(fā)展[9]。
(1)高速插秧機(jī)將是主導(dǎo)發(fā)展產(chǎn)品。從機(jī)型結(jié)構(gòu)來(lái)看，高速插秧機(jī)具有高效
率、高性能等優(yōu)勢(shì) ，是未來(lái)的主要發(fā)展方向與主導(dǎo)發(fā)展產(chǎn)品 ；步進(jìn)式插秧機(jī)由于
作業(yè)效率低、使用勞動(dòng)強(qiáng)度大。市場(chǎng)占有率將逐步下降。
(2)少免耕作業(yè)和復(fù)合作業(yè)。插秧機(jī)從單一插秧作業(yè)向插秧的同時(shí)施肥、鋪
膜和少耕或免耕插秧等復(fù)式作業(yè)方向發(fā)展。
(3)發(fā)展多功能插秧機(jī)底盤(pán) 。插秧機(jī)底盤(pán)將向水田多功能通用底盤(pán)方向發(fā)展 ，
以提高機(jī)器利用率，降低生產(chǎn)成本。
3.2 國(guó)內(nèi)水稻插秧機(jī)發(fā)展預(yù)測(cè)
從國(guó)內(nèi)目前水稻生產(chǎn)機(jī)械化的發(fā)展情況看 ，水稻機(jī)插秧仍然是水稻生產(chǎn)全程
機(jī)械化的最薄弱環(huán)節(jié) ，插秧機(jī)還處于發(fā)展初期 ，未來(lái)幾年市場(chǎng)需求量將會(huì)保持快
速上升態(tài)勢(shì)。插秧機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平將進(jìn)一步提高 。發(fā)展將會(huì)出現(xiàn)下述幾個(gè)
方面的特點(diǎn)。
（1）手扶步進(jìn)式插秧機(jī)將是持續(xù)發(fā)展的機(jī)型。
（2）插秧機(jī)產(chǎn)品向系列化和多樣化發(fā)展。
（3）水稻種植機(jī)械向高速、精準(zhǔn)、創(chuàng)新的方向發(fā)展。
（4）向降低成本，提高可靠性的方向發(fā)展。
4 總結(jié)
在農(nóng)機(jī)市場(chǎng)快速發(fā)展的今天 ，我們應(yīng)該看到 ，用戶在購(gòu)買(mǎi)農(nóng)機(jī)時(shí) ，對(duì)農(nóng)機(jī)產(chǎn)
品的造型越來(lái)越重視 ，因此企業(yè)應(yīng)確立對(duì)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品創(chuàng)新的設(shè)計(jì)理念 ，這不僅是為
了滿足更多的用戶 ，也是增強(qiáng)我國(guó)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng) ，也是農(nóng)機(jī)產(chǎn)品
發(fā)展的需要。由于形式設(shè)計(jì)與功能設(shè)計(jì)存在著內(nèi)在的聯(lián)系 ，由于設(shè)計(jì)的成果還將
被納入機(jī)械化大批量方式的生產(chǎn) ，所以決定產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的各項(xiàng)基本條件不僅與
審美因素，并且更主要的與功能 、技術(shù)緊密關(guān)聯(lián) 。而設(shè)計(jì)的這些基本條件又與人
類(lèi)工程學(xué)、產(chǎn)品的功能、構(gòu)造、所使用的材料與生產(chǎn)工藝等深刻相關(guān)。所以 ，作
為設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō) ，應(yīng)考慮運(yùn)用新的設(shè)計(jì)理念 ，應(yīng)用現(xiàn)代的工業(yè)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行系統(tǒng)的
設(shè)計(jì)，才能使原有的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品得以創(chuàng)新。
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