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專(zhuān)家系統(tǒng)與應(yīng)用程序
基于模糊集理論的有效性的評(píng)估農(nóng)業(yè)機(jī)械
摘要：
農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)的服務(wù)質(zhì)量是代表農(nóng)業(yè)成功的基本因素之一。從這個(gè)意義上說(shuō),有一個(gè)明確需要定義這些機(jī)器質(zhì)量的具體指標(biāo),它有可能決定哪些機(jī)器適合不同工作條件。服務(wù)的技術(shù)系統(tǒng)概念的有效性代表質(zhì)量的一個(gè)綜合指標(biāo)。本文運(yùn)用模糊集理論定義的有效性和可靠性、可維護(hù)性和功能作為影響指標(biāo)的有效性。在這個(gè)意義上的模型評(píng)估的有效性拖拉機(jī)作為農(nóng)業(yè)的典型代表機(jī)器已經(jīng)形成。本模型是基于集成上述的語(yǔ)言描述。利用模糊集理論和max-min成分影響指標(biāo)，模型進(jìn)行了測(cè)試。同一類(lèi)別的三個(gè)拖拉機(jī)為例,利用的氣候和土壤條件在更廣泛的貝爾格萊德(塞爾維亞)地區(qū)。即使在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中條件是非常重要參數(shù) , 相比于其他操作，實(shí)現(xiàn)的效果差異也達(dá)到大致相等
。
1.介紹
為達(dá)到擴(kuò)張的全球農(nóng)產(chǎn)品的要求，實(shí)現(xiàn)更大的農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展。人們普遍認(rèn)識(shí)到當(dāng)代農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中需要適當(dāng)?shù)臋C(jī)器和設(shè)備，仔細(xì)和詳細(xì)規(guī)劃的需求和控制所有相關(guān)的生物、技術(shù)、技術(shù)和其他進(jìn)程。最終結(jié)果的準(zhǔn)確、可靠的預(yù)測(cè)為每個(gè)指定的操作,以及完整的作物生產(chǎn)過(guò)程中,。要求加強(qiáng)了引入復(fù)雜的實(shí)驗(yàn),數(shù)學(xué),農(nóng)業(yè)科學(xué)統(tǒng)計(jì),機(jī)械和其他方法都是特別重要的。在過(guò)去的幾十年。除了上述的要求,一個(gè)適當(dāng)?shù)募夹g(shù)體系必須滿(mǎn)足生產(chǎn)力的標(biāo)準(zhǔn),期望的作物生產(chǎn)。在大多數(shù)情況下,在塞爾維亞，tractor-machinery農(nóng)場(chǎng)系統(tǒng)的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)最優(yōu)級(jí)別(尼克里奇′,2005),增加成本作物生產(chǎn)。目前,現(xiàn)有的數(shù)學(xué)優(yōu)化方法、支持的高性能計(jì)算機(jī)有效地解決優(yōu)化問(wèn)題(Dette &韋伯達(dá)菲et al .,1990;1994;Mileusnic′,2007;等等)。一個(gè)最優(yōu)的技術(shù)體系的形成為我們生產(chǎn)了更便宜的食品,高度影響拖拉機(jī)的可靠性、可維護(hù)性和系統(tǒng)的功能。
與系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展同樣,實(shí)際上的開(kāi)始是IIWorld戰(zhàn)爭(zhēng)后,在適當(dāng)?shù)墓こ毯涂茖W(xué)文獻(xiàn)定義了一系列的概念,來(lái)描述技術(shù)系統(tǒng)的基本特征的點(diǎn)的服務(wù)質(zhì)量。可靠性的指標(biāo)是技術(shù)系統(tǒng)和行為操作,技術(shù)指標(biāo)和可維護(hù)性systembehaviors期間的失敗可以表示為大多數(shù)可辨認(rèn)的概念。這兩個(gè)概念及其實(shí)現(xiàn)最先進(jìn)的發(fā)展。有效性的概念被定義在試圖描述同時(shí)技術(shù)操作系統(tǒng)的行為和失敗的時(shí)期。這概念考慮可靠性和可用性的表演,以及提出了技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能(Papic&Milovanovic2007)。換句話說(shuō),一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)的有效性的概率,一個(gè)成功的功能系統(tǒng)技術(shù)和執(zhí)行所需的準(zhǔn)則函數(shù)限制允許的差異對(duì)于給定時(shí)間和給定的周?chē)鷹l件。雖然在相同的精神,一些作者定義有效性有所不同。在(Ebramhimipour &鈴木,2006)被定義為總體有效性的指標(biāo)包含效率、可靠性和可用性。這兩個(gè)引用定義包括并行關(guān)于可靠性和可用性,雖然可用性包括可靠性和可維護(hù)性(Ivezic′,Tanasijevic′,& Ignjatovic′,2008)。因此它可以商定有效性是影響可靠性、可維護(hù)性的功能?？煽啃韵到y(tǒng)不斷的被定義為特征保持操作abilitywithin允許的差異極限在現(xiàn)在;可維護(hù)性的能力是預(yù)防和發(fā)現(xiàn)故障及損壞,系統(tǒng)更新通過(guò)參加技術(shù)和操作能力和功能維修,功能實(shí)現(xiàn)功能的程度要求,即調(diào)整環(huán)境,或更準(zhǔn)確系統(tǒng)運(yùn)行的條件。
監(jiān)測(cè)的可靠性和可維護(hù)性是常見(jiàn)的監(jiān)控時(shí)間的狀態(tài)顯示(圖1)可靠性和可維護(hù)性的函數(shù)可以確定,以及操作的平均時(shí)間和平均時(shí)間相關(guān)。主要問(wèn)題出現(xiàn)在形成時(shí)間的照片數(shù)據(jù)監(jiān)控和記錄。在現(xiàn)實(shí)條件的機(jī)器應(yīng)該連接到信息系統(tǒng)將準(zhǔn)確記錄每一個(gè)失敗、持續(xù)時(shí)間和修復(fù)程序。這通常是昂貴或簡(jiǎn)易監(jiān)測(cè)機(jī)器的性能,即關(guān)閉的,是不精確的。此外,提供的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理時(shí)間的狀態(tài)要求所有的機(jī)器在平等的條件下工作,這是難以實(shí)現(xiàn)。至于技術(shù)體系的功能,沒(méi)有共同的方法測(cè)量和量化。這在本文的原因,為了評(píng)估的有效性, 將使用專(zhuān)業(yè)知識(shí)和分析機(jī)器判斷工作的工作過(guò)程。應(yīng)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)判斷主要用于文學(xué),主要是為數(shù)據(jù)處理和評(píng)估的技術(shù)系統(tǒng)而言:風(fēng)險(xiǎn)(Li 廖,2007)、安全(王2000;王、楊、&森1995)或可靠性，用專(zhuān)業(yè)知識(shí)判斷自然的語(yǔ)言形式。因此,數(shù)學(xué)和邏輯概念模型進(jìn)行處理的經(jīng)驗(yàn)判斷,即計(jì)算的語(yǔ)言描述,模糊集合理論使用(Klir &元,1995;枝,1996)。應(yīng)用模糊今天集代表了最常用的工具之一各領(lǐng)域解決問(wèn)題的優(yōu)化(黃顧,&杜,2006)和識(shí)別(陳,1996)過(guò)程問(wèn)題。Cai(1996)提出了不同的概述應(yīng)用程序方面的模糊方法在系統(tǒng)失敗工程,這是一個(gè)接近效能評(píng)估問(wèn)題。應(yīng)用模糊邏輯理論和專(zhuān)家系統(tǒng)(遼、一般2011;Liebowitz,1988)也用于解決優(yōu)化問(wèn)題的農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域。(Abbaspour-Fard Rohani & Abdolahpour,2011)的基礎(chǔ)上神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序,在拖拉機(jī)預(yù)測(cè)失敗。(Yu,你們&趙,2010)模糊數(shù)學(xué)、可靠性理論和多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)拖拉機(jī)最終傳動(dòng)。機(jī)器的可預(yù)測(cè)性和可靠性,顯著依賴(lài)于其有效性的技術(shù)系統(tǒng)。本文的觀點(diǎn)是根據(jù)模糊集理論的利用率建立模型的有效性。從而說(shuō)明模糊集是用于分析可靠性、可維護(hù)性和功能表現(xiàn)(部分指標(biāo)的有效性)以及為他們?nèi)谌胄省Ｋ麄兊墓ぷ魇且赃@種有效模型質(zhì)量的方式評(píng)估技術(shù)系統(tǒng)。模型可以作為標(biāo)準(zhǔn)購(gòu)買(mǎi)決策相關(guān)的任何程序,系統(tǒng)的操作或維護(hù),修理的預(yù)測(cè)和維護(hù)成本。質(zhì)量和功能的建議模型有效性的確定農(nóng)業(yè)所示機(jī)械、拖拉機(jī)。
2?；谀：挠行员憩F(xiàn)評(píng)估理論
數(shù)學(xué)和概念模型的有效性評(píng)估實(shí)際上是在兩個(gè)步驟:總結(jié)模糊命題的部分的效性指標(biāo);模糊提到的分成一個(gè)指標(biāo)——合成。模糊命題過(guò)程為代表的聲明,包括語(yǔ)言變量基于可用的信息技術(shù)系統(tǒng)。在這個(gè)意義上它必須定義語(yǔ)言的名字變量,代表不同的等級(jí)的效果考慮技術(shù)系統(tǒng)和定義的模糊集描述提到的變量。作文是一個(gè)模型,它提供了影響結(jié)構(gòu)有效性性能的指標(biāo)。
2.1。模糊模型解決問(wèn)題
第一步創(chuàng)建的模糊有效性模型(E)評(píng)估本身和定義語(yǔ)言變量以及可靠性(R)、可維護(hù)性(M)和功能(F)有關(guān).許多語(yǔ)言變量,它可以發(fā)現(xiàn)最大數(shù)量的理性,人類(lèi)可辨認(rèn)的表達(dá)式可以同時(shí)識(shí)別(王et al .,1995)。然而,識(shí)別的考慮甚至較小的特征數(shù)量的變量可以有用,因?yàn)閷?zhuān)家的判斷(Ivezic′et al .,2008)模糊集的靈活性一般包括過(guò)渡現(xiàn)象。根據(jù)以上,五個(gè)語(yǔ)言變量為代表的有效性表現(xiàn)包括:窮,充足,平均,和優(yōu)秀。這些語(yǔ)言形式變量給出適當(dāng)?shù)娜悄：?Klir 元,1995),圖2所示。
在圖2中,j = 1,。實(shí)際上,5代表的計(jì)量單位有效性。因此,部分指標(biāo)的有效性:R、M和F,隸屬函數(shù)l:在下一步中,執(zhí)行max-min組成。馬克斯-敏成分,也稱(chēng)為悲觀,經(jīng)常用于模糊代數(shù)作為一個(gè)綜合模型(Ivezic′et al .,2008;Tanasijevic et al .,2011;王王et al .,1995;2000)。這個(gè)想法是為了讓整體評(píng)估(E)等于部分虛擬代表評(píng)估。這評(píng)估被確定為之間的最好的一個(gè)最壞的打算部分成績(jī)(R、M或F)。
它可以得出的結(jié)論是,所有的元素(R、M和F)E有同等影響E,max-min組成以并行方式被使用,這將部分的到綜合指標(biāo)。在文學(xué)(Ivezic′et al .,2008;etal .,1995)max-min成分通過(guò)運(yùn)營(yíng)商”和“和”或“提供一個(gè)優(yōu)勢(shì)在其他的某些元素在合成的過(guò)程中,也使用。
準(zhǔn)確地說(shuō),如果我們看看三個(gè)部分指標(biāo),即他們的隸屬函數(shù)(1),可以使C:= j3 = 53組合
的隸屬度函數(shù)。每一種組合代表一個(gè)可能的合成效果評(píng)估(E)。
這個(gè)表達(dá)式(6)有必要映射回E模糊集(圖2)。最佳(王et al .,1995),用于轉(zhuǎn)換方法E描述(6)形成定義等級(jí)的會(huì)員模糊集:貧窮、充足,平均,和優(yōu)秀的好。這個(gè)過(guò)程被公認(rèn)為識(shí)別。最佳方法是使用距離E(d)之間通過(guò)“max-min”成分(6)和每個(gè)人E表達(dá)式(根據(jù)圖2)來(lái)表示的程度E是確認(rèn)每個(gè)模糊集的有效性(圖2)。越接近勒(6)是第i個(gè)語(yǔ)言變量,小迪。距離di等于零,如果勒(6)只是第i個(gè)相同隸屬度函數(shù)的表達(dá)式。在這種情況下,E不應(yīng)該評(píng)估其他表達(dá)式,由于這些表達(dá)式的排他性。假設(shè)迪民(i = 1,。,5)是最小的距離對(duì)Ej,讓a1,。,a5代表相對(duì)的倒數(shù)距離(計(jì)算相應(yīng)的比率距離di(7)和迪民提到的值)。然后,人工智能
:
1.一個(gè)說(shuō)明性的例子
作為一個(gè)說(shuō)明性的例子對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的評(píng)價(jià)有效性,比較分析三個(gè)拖拉機(jī)A1 B2、本文給出和C2。
在拖拉機(jī)7.146 l發(fā)動(dòng)機(jī)LO4V TCD 2013安裝。謝謝從35%的扭矩儲(chǔ)備,拖拉機(jī)是能夠滿(mǎn)足所有需求預(yù)期表現(xiàn)最差的農(nóng)業(yè)操作在農(nóng)業(yè)?？偼侠瓩C(jī)質(zhì)量是16000公斤。根據(jù)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(代碼2)報(bào)告最大動(dòng)力輸出軸功率測(cè)量在2200轉(zhuǎn)243千瓦的燃油消耗率嗎198 g /千瓦小時(shí)(ECE-R24)。發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩1482海里在引擎1450 rpm的政權(quán)。傳動(dòng)裝置是精心“不一樣的”傳達(dá)。事業(yè)聯(lián)動(dòng)機(jī)制是一個(gè)類(lèi)別II / III與提升11800公斤。
在拖拉機(jī)B2和C2 8.134 l發(fā)動(dòng)機(jī)6081 hrw37 JD安裝,儲(chǔ)備扭矩的40%,這能夠滿(mǎn)足所有的拖拉機(jī)需求預(yù)期表現(xiàn)最差的農(nóng)業(yè)在農(nóng)業(yè)操作。拖拉機(jī)總重量是14000公斤。根據(jù)經(jīng)合組織(代碼2)報(bào)告最大的權(quán)力來(lái)衡量動(dòng)力輸出軸在2002轉(zhuǎn)217千瓦燃料消耗率193克/千瓦小時(shí)(ECE-R24)。在發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩1320海里轉(zhuǎn)速為1400 rpm。傳播是“AutoPower。聯(lián)動(dòng)機(jī)制是一個(gè)類(lèi)別II / III 10790丹的提升力。
兩個(gè)模型都是電子控制拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料供給系統(tǒng),滿(mǎn)足排放法規(guī)。從提交的技術(shù)特點(diǎn)的拖拉機(jī),B和C看到所有三個(gè)拖拉機(jī)全功能forperforming困難操作不同的農(nóng)業(yè)技術(shù)生產(chǎn)。拖拉機(jī)B和C有相同的技術(shù)特征,和實(shí)踐是相同的類(lèi)型和模式,除了拖拉機(jī)B進(jìn)入操作在2007年5月,一輛拖拉機(jī)C 6月2007年。一輛拖拉機(jī)實(shí)驗(yàn)農(nóng)場(chǎng),這是技術(shù)文檔的基本模型,在7月份進(jìn)入操作2009年。保持農(nóng)業(yè)技術(shù)的主要任務(wù)提供功能和機(jī)器的可靠性。維護(hù)所有三個(gè)拖拉機(jī)是通過(guò)機(jī)器商店所擁有的用戶(hù)升級(jí)選擇。
十個(gè)工程師(分析師)致力于維護(hù)和操作拖拉機(jī)的采訪。他們?cè)u(píng)價(jià)R,D和F表1中給出。首先,拖拉機(jī)是計(jì)算的有效性。可以看出可靠性是由十的分析師評(píng)為優(yōu)秀(6/10 = 0.6),平均三(0.3)和一樣好(0.1)。以這種方式獲得評(píng)估R在表單中，在下一步中,這些評(píng)估是映射在模糊集(圖1)為了獲得評(píng)估(1)。例如,可靠性在這個(gè)例子中確定(11),它是語(yǔ)言0.6變量?jī)?yōu)秀加入重量。
因此,模糊集優(yōu)秀定義為:Rexc=(1/0,1/0,1/0,4/0.25 5/1.0)(據(jù)嗎圖1)。這樣的特定的值模糊集優(yōu)秀Rexc0.6 =(1 / 0.6(0),2 / 0.6(0),3 / 0.6(0),4 /(0.25 - 0.6),5 /(1.0 - 0.6)}。剩下的四個(gè)語(yǔ)言變量被以同樣的方式對(duì)待。最后對(duì)于每個(gè)j = 1,。5具體隸屬度函數(shù)(最后一行,表2)被添加到最后拖拉機(jī)可靠性模糊形式(1):這些fuzzificated評(píng)估(11)和(12)是合成所必需的評(píng)估的有效性,使用max-min邏輯。在這種情況下可以使C = 53 = 125組合,走出48的結(jié)果。
第一個(gè)結(jié)果是組合2-2-3:E2-2-3(0.025,0.05,0.125),哪里X2-2-3 =(2 + 2 + 3)/ 3 = 2(四舍五入為整數(shù))。最小值的隸屬度函數(shù)這一結(jié)果的是0.025。其他的結(jié)果和相應(yīng)的我的值如表3所示。所有這些結(jié)果都可以圍繞尺寸X = 2、3、4和5。拖拉機(jī)在很大程度上為0.30065(與30%)評(píng)估那么好,拖拉機(jī)在很大程度上0.27538(27.5%)評(píng)估一樣好,而拖拉機(jī)C在很大程度上為0.25468平均(25.5%)評(píng)估。它可以得出的結(jié)論是,C是最糟糕的,當(dāng)拖拉機(jī)只是稍微比B,特別是如果我們看到的評(píng)估為優(yōu)秀的28.8%,而B(niǎo)的程度23.8%的程度。分析了拖拉機(jī)可以提出的有效性如圖3。,它可以更清楚地看到,拖拉機(jī)的最大的效果。如果這個(gè)評(píng)估(EA,EB,EC)defuzzificated是重心點(diǎn)計(jì)算- Z(Bowles & Pelaez,1995),我們得到了評(píng)估的效果如下:
這就意味著在1 - 5(即從貧困的規(guī)模優(yōu)秀)拖拉機(jī)是最好的和拖拉機(jī)C是最壞的打算。驗(yàn)證的實(shí)現(xiàn)結(jié)果,統(tǒng)計(jì)分析的可用性,像家庭與有效性概念,已經(jīng)被使用。那在我們的模型顯示,拖拉機(jī)是最好的,和C的壞的效果。在現(xiàn)實(shí)中,如果我們分析的可用性,它是看到2904 moto-hours拖拉機(jī)在工作3130年可用moto-hours;如果10000 moto-hours計(jì)算,在9244年的工作將花費(fèi)moto-hours。拖拉機(jī)B的10004年moto-hours可用,它花9069moto-hours在工作,和拖拉機(jī)C 9981可用moto-hours花了9045年的工作。實(shí)驗(yàn)表明,更可靠和有效的拖拉機(jī)是少是延遲。在某種程度上,這個(gè)初始的優(yōu)勢(shì)消滅更糟糕的物流交付備件的時(shí)候涉及到拖拉機(jī),拖拉機(jī)a . 1100年moto-hours工作可憐的物流在維護(hù)希望8個(gè)工作日, 一個(gè)給定的拖拉機(jī)和它極大地影響了可維護(hù)性的下降帶來(lái)的好處,因此相同的效率(內(nèi)部技術(shù)PKB)總剝削的下降。
1.結(jié)論
本文提出一種模型有效性的評(píng)估技術(shù)系統(tǒng)、精確農(nóng)業(yè)機(jī)械、基于模糊集理論。表現(xiàn)作為整體的有效性指標(biāo)系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量,即為整個(gè)測(cè)量技術(shù)系統(tǒng)的可用性?？煽啃?、可維護(hù)性和功能表演已經(jīng)公認(rèn)的有效性參數(shù)或指標(biāo)。語(yǔ)言可以被任命為形式所有提到的共同特征指標(biāo)。因此模糊集理論出現(xiàn)自然工具建模的有效性。在本文中,應(yīng)用模糊集理論,這是必要的定義:語(yǔ)言變量及其描述隸屬函數(shù)、模糊規(guī)則的組成和模型集成和去模糊化。模糊的成分即max-min邏輯已經(jīng)被用于集成的有效性指標(biāo)有效性的整體性能,最適合集成的方法模糊集的隸屬函數(shù)和質(zhì)心點(diǎn)去模糊化的模糊數(shù)的計(jì)算數(shù)值。Max-min組合模型,它暴露在這篇文章中,沒(méi)有以這種方式處理相應(yīng)的文獻(xiàn)。另外,在案例研究中,模型的模糊化的問(wèn)卷調(diào)查的結(jié)果,它代表的正是所積累的方式工程師的知識(shí)和技能。
提出的模型可以作為一個(gè)簡(jiǎn)單的工具的快速估計(jì)的有效性即為農(nóng)業(yè)服務(wù)的質(zhì)量機(jī)械、基于專(zhuān)家判斷和估計(jì)。在同時(shí),該模型不需要復(fù)雜的IT基礎(chǔ)設(shè)施。分析實(shí)現(xiàn)模糊集和適當(dāng)?shù)哪：行钥煽啃?、可維護(hù)性和功能表現(xiàn)可以糾正措施的指導(dǎo)購(gòu)買(mǎi)的方向嗎的設(shè)備,結(jié)構(gòu)調(diào)整,改變的維護(hù)政策或管理/運(yùn)營(yíng)商變更
本文具體分析了三個(gè)拖拉機(jī),標(biāo)志著一個(gè)B和C,這表明更高效的拖拉機(jī)越頻繁宕機(jī)。在某種程度上,這種最初的優(yōu)勢(shì)就終止了窮交付備件物流。
感謝
研究工作得到了塞爾維亞共和國(guó)教育部和科學(xué)界的支持。
XX大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)
設(shè)計(jì)（論文）
課題名稱(chēng)
手扶插秧機(jī)插植部分設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
XX
院（系）
工學(xué)院
專(zhuān) 業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師
XX
職 稱(chēng)
講師
學(xué) 歷
博士
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求：
本設(shè)計(jì)以洋馬步行式插秧機(jī)為原型，設(shè)計(jì)插秧機(jī)的插植部分，對(duì)插秧機(jī)的插植臂和送秧箱的整體設(shè)計(jì)，傳動(dòng)齒輪和軸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。
圖紙不少于1.5個(gè)A0，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)字?jǐn)?shù)不少于4000字。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容與技術(shù)參數(shù)：
發(fā)動(dòng)機(jī)輸出/轉(zhuǎn)數(shù) KW（PS）min-1 2.6KW (3.5PS)/3000 [最大3.2KW (4.3PS)]
作業(yè)速度：道路速度：0.38~0.76 m/s
栽插速度：0.72~1.54 m/s
后退速度：0.18~0.36 m/s
株距檔位：220mm 、150mm 、120mm
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作計(jì)劃：
工作時(shí)長(zhǎng)（9周）：
插植系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1周 確定具體設(shè)計(jì)方案以及確定插植臂主軸尺寸 2周
機(jī)械制圖 3周 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2周
改進(jìn)設(shè)計(jì) 1周 檢查錯(cuò)誤 1周
接受任務(wù)日期 20011 年 11月 9日 要求完成日期2012 年 5 月 9 日
學(xué) 生 簽 名 年 月 日
指導(dǎo)教師簽名 年 月 日
院長(zhǎng)（主任）簽名 年 月 日
UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）
題目： 手扶插秧機(jī)插植部分設(shè)計(jì)
學(xué) 院：
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
年 級(jí)：
指導(dǎo)教師： 職 稱(chēng)：講師
二O一二年 五 月
XX大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)
設(shè)計(jì)（論文）
課題名稱(chēng)
手扶插秧機(jī)插植部分設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
XX
院（系）
工學(xué)院
專(zhuān) 業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師
XX
職 稱(chēng)
講師
學(xué) 歷
博士
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求：
本設(shè)計(jì)以洋馬步行式插秧機(jī)為原型，設(shè)計(jì)插秧機(jī)的插植部分，對(duì)插秧機(jī)的插植臂和送秧箱的整體設(shè)計(jì)，傳動(dòng)齒輪和軸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。
圖紙不少于1.5個(gè)A0，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)字?jǐn)?shù)不少于4000字。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容與技術(shù)參數(shù)：
發(fā)動(dòng)機(jī)輸出/轉(zhuǎn)數(shù) KW（PS）min-1 2.6KW (3.5PS)/3000 [最大3.2KW (4.3PS)]
作業(yè)速度：道路速度：0.38~0.76 m/s
栽插速度：0.72~1.54 m/s
后退速度：0.18~0.36 m/s
株距檔位：220mm 、150mm 、120mm
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作計(jì)劃：
工作時(shí)長(zhǎng)（9周）：
插植系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1周 確定具體設(shè)計(jì)方案以及確定插植臂主軸尺寸 2周
機(jī)械制圖 3周 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2周
改進(jìn)設(shè)計(jì) 1周 檢查錯(cuò)誤 1周
接受任務(wù)日期 20011 年 11月 9日 要求完成日期2012 年 5 月 9 日
學(xué) 生 簽 名 年 月 日
指導(dǎo)教師簽名 年 月 日
院長(zhǎng)（主任）簽名 年 月 日
畢業(yè)論文題目
摘 要
隨著農(nóng)業(yè)種植規(guī)?；?，機(jī)械化，水稻插秧機(jī)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中占有極為重要的地位，高性能插秧機(jī)是與當(dāng)今世界插秧機(jī)設(shè)計(jì)，制造技術(shù)接軌的高新技術(shù)。本設(shè)計(jì)是基于洋馬AP4步行式插秧機(jī)為原型，設(shè)計(jì)插秧機(jī)的插植部分。為保證水稻栽植的順利進(jìn)行，栽植運(yùn)動(dòng)的插植部分系統(tǒng)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。本文對(duì)插植結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)和計(jì)算，得到合理的機(jī)構(gòu)參數(shù)，為插秧機(jī)的精確插植設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
關(guān)鍵詞：插秧機(jī)，插植部，設(shè)計(jì)，機(jī)構(gòu)
The hand transplanter planting design
Abstract:Along with the agriculture planting scale, mechanization, rice transplanting machine in agricultural machinery occupies a very important position, high performance rice transplanter is with the current world rice transplanter design, manufacturing technology integration of high-tech. The design is based on AP4race walking type rice transplanter for prototype, design of rice transplanter transplanting part. In order to ensure the smooth rice planting, planting movement of the planting system design is very important. This paper analyses the structure of planting structure design and the computation, obtains the reasonable parameters for rice transplanter, the precise planting design basis
Keywords:rice transplanter, transplanting, design, mechanism
- 20 -
目錄
1緒論 - 2 -
1.1插秧機(jī)發(fā)展歷史 - 2 -
1.2發(fā)展趨勢(shì) - 2 -
2 插秧機(jī)總體介紹 - 3 -
2.1 插秧機(jī)總體結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)原理 - 3 -
2.2手扶插秧機(jī)的各類(lèi)參數(shù) - 4 -
2.3 插秧機(jī)動(dòng)力傳送路線 - 7 -
3 插植臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)原理 - 8 -
3.1 分插運(yùn)動(dòng)軌跡和結(jié)構(gòu)參數(shù) - 8 -
3.2插植臂結(jié)構(gòu) - 9 -
4 插植部送秧結(jié)構(gòu) - 11 -
5 校核計(jì)算 - 12 -
5.1主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 - 12 -
5.2 錐齒輪的校核 - 15 -
參考文獻(xiàn) - 19 -
致謝 - 20 -
1緒論
1.1插秧機(jī)發(fā)展歷史
中國(guó)傳統(tǒng)的插秧工具秧馬和蒔扶，已有近千年的使用歷史。宋代蘇軾曾作“秧馬歌”，敘說(shuō)了湖北農(nóng)民使用秧馬的情景。使用蒔扶可以代替手工分秧，并將秧苗梳入泥中定植，直至20世紀(jì)50年代，某些地區(qū)仍在使用。中國(guó)水稻插秧機(jī)的研制工作始于1953年。1956年在蒔扶分秧方式的啟發(fā)下，首次提出群體逐次分格取秧、直接栽插的秧苗分插原理，從而在水稻插秧機(jī)的研制上取得了突破，研制出水稻拔取苗移栽的第一代樣機(jī)。到1960年，各地推薦生產(chǎn)上使用的人力、畜力插秧機(jī)已達(dá)21種。1967年，第一臺(tái)自走式機(jī)動(dòng)插秧機(jī)“東風(fēng)-2S”型通過(guò)鑒定定型并投入生產(chǎn),每天可插秧15～20畝。
日本于1898年,發(fā)表第一個(gè)水稻插秧機(jī)專(zhuān)利;意大利于1915年開(kāi)始研究拔秧苗的水稻插秧機(jī)，至50年代已有拖拉機(jī)配套的商品出售,但都由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高,作業(yè)時(shí)需用輔助勞力多而未能推廣。日本于60年代研制帶土小苗的栽植技術(shù)和相應(yīng)的水稻插秧機(jī)。1966年后，工廠化水稻育秧設(shè)備研制成功，促進(jìn)了插秧機(jī)械化的迅速發(fā)展。
1.2發(fā)展趨勢(shì)
插秧機(jī)的研究應(yīng)該根據(jù)各國(guó)土質(zhì)和人口等地區(qū)因素，因地制宜，發(fā)展適合當(dāng)?shù)厍闆r的插秧機(jī)，此外，插秧機(jī)也要向提高作業(yè)效率，提高對(duì)秧苗的適應(yīng)性，提高使用操作性能方向發(fā)展。為了克服漏插、漂秧和鉤傷秧等缺陷,今后將通過(guò)對(duì)送秧、分秧、插秧等工作機(jī)構(gòu)的改進(jìn)與創(chuàng)新，繼續(xù)提高插秧質(zhì)量和對(duì)各種秧苗的適應(yīng)性，同時(shí)要研制適用于每穴一株雜交水稻秧苗的新型插秧機(jī)；研究提高工作裝置的自動(dòng)化程度，如實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝秧及故障自動(dòng)停機(jī)等的途徑；進(jìn)一步完善包括育秧在內(nèi)的水稻全套種植機(jī)械化體系，提高非插秧季節(jié)水稻插秧機(jī)的綜合利用程度。
2 插秧機(jī)總體介紹
2.1 插秧機(jī)總體結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)原理
類(lèi)型
水稻插秧機(jī)按適應(yīng)秧苗的狀態(tài)分拔洗苗型、帶土苗型和兩用型。按動(dòng)力分為人力插秧機(jī)和機(jī)動(dòng)插秧機(jī)兩類(lèi)。人力插秧機(jī)采用間歇插秧方式，插秧動(dòng)作在機(jī)器停歇狀態(tài)下進(jìn)行，插秧動(dòng)作結(jié)束后，手拉機(jī)器移動(dòng)一個(gè)株距，再次進(jìn)行插秧動(dòng)作。機(jī)動(dòng)插秧機(jī)采用連續(xù)插秧方式，在機(jī)器行進(jìn)過(guò)程中完成分秧、插秧動(dòng)作。機(jī)動(dòng)插秧機(jī)又分手扶自走式、乘坐自走式和拖拉機(jī)懸掛式等類(lèi)型。按分秧和插秧機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特征可分為縱分滾動(dòng)直插式、縱分?jǐn)[動(dòng)直插式和橫分?jǐn)[動(dòng)直插式。滾動(dòng)直插和擺動(dòng)直插是指取秧器定位桿件分別由作圓周運(yùn)動(dòng)和作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，并在軌跡控制機(jī)構(gòu)的控制下完成分秧、插秧動(dòng)作，取秧器在插秧段的運(yùn)動(dòng)軌跡接近與地面垂直，使形成的插孔較小，秧苗直立性和穩(wěn)定性好。滾動(dòng)直插只用于機(jī)動(dòng)插秧機(jī)。
原理和構(gòu)造
插秧機(jī)的工作過(guò)程，因結(jié)構(gòu)不同而各有差異，但基本流程大致相同。其“群體逐次分格取秧直接栽插”原理為：秧苗以群體狀態(tài)整齊放入秧箱，隨秧箱作橫向移動(dòng)，使取秧器逐次分格取走一定數(shù)量的秧苗，在插秧軌跡控制機(jī)構(gòu)作用下，按農(nóng)藝要求將秧苗插入泥土中，取秧器再按一定軌跡回至秧箱取秧。
各種插秧機(jī)栽插部分的組成基本相同：人力插秧機(jī)由秧箱、分插秧機(jī)構(gòu)、機(jī)架和浮體(船板)等組成，自走式機(jī)動(dòng)插秧機(jī)還設(shè)有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、行走裝置、送秧機(jī)構(gòu)等部分。
秧箱
主要功能是承載秧苗，并與送秧機(jī)構(gòu)、分插秧機(jī)構(gòu)配合，完成送秧和分秧作業(yè)。主要有箱體、箱架、秧門(mén)(包括秧簾)和秧刷等組成。在橫向移箱機(jī)構(gòu)作用下，使秧箱橫向移動(dòng)，從而使秧苗移向秧門(mén)，以配合取秧器有規(guī)律的取秧栽插。
分插秧機(jī)構(gòu)
是水稻插秧機(jī)的主要工作部件，由取秧器及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和軌跡控制機(jī)構(gòu)組成。取秧器在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)和軌跡控制機(jī)構(gòu)的控制下，按照一定的軌跡從秧箱中分取一定數(shù)量的秧苗并將其插入土中，然后返回原始位置開(kāi)始下一次循環(huán)動(dòng)作。按分秧動(dòng)作，有橫分和縱分兩種。①橫分取秧器有適于拔取苗栽插的秧夾和適于帶土苗栽插的切扒式秧爪，兩者根據(jù)需要可互換使用。秧夾由活動(dòng)夾片和固定夾片構(gòu)成，其張開(kāi)度根據(jù)秧苗的粗細(xì)和秧苗數(shù)量進(jìn)行調(diào)節(jié)；切扒式秧爪帶有脫秧片，使帶土秧苗從秧爪上順利脫出。②縱分取秧器有適于拔取苗栽插的梳式秧爪，適于帶土苗栽插的有裝上脫秧器的梳式秧爪，或采用筷子式秧爪。梳式秧爪在分秧過(guò)程中對(duì)秧苗有分理作用；筷子式秧爪在插入帶土秧苗中取秧時(shí)，由推秧片把帶土苗強(qiáng)制推出。
一定數(shù)量的秧夾或秧爪按規(guī)定行距配置在秧夾（或秧爪）排上。在滾動(dòng)直插式插秧機(jī)上，一般有2～4個(gè)秧爪排與作圓周運(yùn)動(dòng)的分插輪轉(zhuǎn)臂鉸接相連；在擺動(dòng)直插式插秧機(jī)上。一般是一個(gè)秧爪排同作往復(fù)擺動(dòng)的搖臂鉸接相連，也可將一個(gè)取秧器直接裝在一組曲柄連桿機(jī)構(gòu)的連桿上，進(jìn)行分組驅(qū)動(dòng)。在多數(shù)插秧機(jī)上，取秧器的運(yùn)動(dòng)軌跡除由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制外，還受軌跡控制機(jī)構(gòu)的控制。常用的軌跡控制機(jī)構(gòu)有導(dǎo)槽、滑道、凸輪、行星齒輪和四桿機(jī)構(gòu)等，與各種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)配合組成各種類(lèi)型的分插秧機(jī)構(gòu)。
送秧機(jī)構(gòu)
包括縱向送秧機(jī)構(gòu)和橫向送秧機(jī)構(gòu)，其作用是按時(shí)、定量地把秧苗送到秧門(mén)處，使秧爪每次獲得需要的秧苗。①縱向送秧機(jī)構(gòu)的送秧方向同機(jī)器行進(jìn)方向一致，有重力送秧和強(qiáng)制送秧兩種。重力送秧是利用壓秧板和秧苗自身的重量，使秧苗隨時(shí)貼靠在秧門(mén)處，常用于人力插秧機(jī)，其送秧能力隨秧箱形式及秧箱內(nèi)秧苗數(shù)量多少而變化，因而送秧均勻度較差。強(qiáng)制送秧是由縱向送秧機(jī)構(gòu)定期推送秧苗，其送秧能力強(qiáng)，又分整體送秧和對(duì)準(zhǔn)送秧兩種。前者主要用于帶土苗。當(dāng)秧箱橫向移動(dòng)至兩端極限位置時(shí)，將整體秧苗往秧門(mén)推送一次；后者主要用于拔取苗，取秧器每取秧一次，即相應(yīng)的送秧一次，送秧寬度等于取秧器的取秧寬度。②橫向送秧機(jī)構(gòu)的送秧方向同機(jī)器行進(jìn)方向垂直，都采用移動(dòng)秧箱法，因而又稱(chēng)移箱機(jī)構(gòu)。按其移動(dòng)方式又分為間歇移箱和連續(xù)移箱:間歇移箱機(jī)構(gòu)用于拔取苗和帶土苗,其特點(diǎn)是在秧爪分取秧苗時(shí)停止移箱，以利于秧爪梳理分秧。連續(xù)式移箱機(jī)構(gòu)是在作業(yè)中使秧箱作橫向連續(xù)等速運(yùn)動(dòng)，移至兩端極限位置后自動(dòng)換向，因而在分秧階段，秧爪和秧箱相對(duì)移動(dòng)，適用于帶土苗。
機(jī)架
是插秧機(jī)各部件和機(jī)構(gòu)安裝的基礎(chǔ)，要求剛性好、重量輕。按機(jī)架與船板連接方式可分為整體式和鉸接式兩種：整體式是用插深調(diào)節(jié)器調(diào)整插深后，把機(jī)架和船板鎖定；鉸接式是機(jī)架和船板僅靠插鎖連接，在作業(yè)過(guò)程中插秧深度隨泥腳深淺而變化。
行走裝置和承載浮體
人力插秧機(jī)以船板為承載浮體，支承機(jī)器的全部重量,一般不設(shè)行走裝置,作業(yè)時(shí)由人力牽引，使船板在泥面滑行。自走式機(jī)動(dòng)插秧機(jī)的行走裝置包括驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪和陸地運(yùn)輸輪等。驅(qū)動(dòng)輪多采用葉片式鐵輪，并有獨(dú)輪驅(qū)動(dòng)、兩輪驅(qū)動(dòng)和四輪驅(qū)動(dòng)等類(lèi)型，其承載浮體有整式船板和間隔配置的浮板兩種類(lèi)型，支承機(jī)器的部分重量。中國(guó)的乘坐自走式機(jī)動(dòng)插秧機(jī)多采用前面一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪、后面為整體式船板的獨(dú)輪驅(qū)動(dòng)方式,陸地運(yùn)輸時(shí)加裝2個(gè)尾輪，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、行駛阻力小、操縱輕便、行駛直線性和轉(zhuǎn)彎靠行性能好等特點(diǎn)。日本則采用前面兩個(gè)導(dǎo)向輪、后面兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪加3～4塊浮板的驅(qū)動(dòng)方式,或前、后4個(gè)驅(qū)動(dòng)輪加浮板的驅(qū)動(dòng)方式。日本的手扶自走式機(jī)動(dòng)插秧機(jī)多采用兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪加浮板的驅(qū)動(dòng)方式。 動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分及其他 自走式機(jī)動(dòng)插秧機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分包括發(fā)動(dòng)機(jī)、 變速傳動(dòng)裝置，以及轉(zhuǎn)向、換檔、離合等操縱機(jī)構(gòu)。此外還有各種調(diào)節(jié)裝置、監(jiān)測(cè)訊號(hào)裝置、牽引架、插秧手座位、秧籃及遮陽(yáng)裝置等輔助部分。
2.2手扶插秧機(jī)的各類(lèi)參數(shù)
洋馬AP4步行式插秧機(jī)是雙輪驅(qū)動(dòng)步行式插秧機(jī)，人在機(jī)后步行操作，其主要操作系統(tǒng)都在機(jī)器后部，用剛絲與各控制部分相連，便于操作，控制機(jī)器。苗箱與插植臂也在機(jī)器后部，便于機(jī)手查看并添加秧苗。為了提高機(jī)器的機(jī)動(dòng)性能，減輕重量，洋馬步行式AP4插秧機(jī)大大采用了工程塑料（浮板、秧箱、罩蓋等）和鋁合金鑄件（主變速箱、插枝傳動(dòng)箱、導(dǎo)軌等）。插秧機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)在前部，使機(jī)器前后平衡。
洋馬步行式AP4插秧機(jī)是一種適合于我國(guó)水稻產(chǎn)區(qū)廣大經(jīng)濟(jì)條件使用的步行式水稻插秧機(jī)，洋馬步行式AP4插秧機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕巧，操作靈便，使用安全可靠，它主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)架及行走系統(tǒng)、液壓仿行及插深控制系統(tǒng)等組成。見(jiàn)圖（1-1）
圖（2-1）
洋馬AP4步行式插秧機(jī)各類(lèi)參數(shù)
型號(hào)名稱(chēng)
2ZQS-4(AP4型)
機(jī)器尺寸
總長(zhǎng)（mm）
2190
總寬（mm）
1500
總高（mm）
1034
機(jī)身重量（kg）
145
發(fā)動(dòng)機(jī)
型號(hào)名稱(chēng)
MZ175
種類(lèi)
空氣冷卻OHV四沖程單缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)
排氣量（cc）
171
輸出/轉(zhuǎn)速 kW（PS）min-1
2.6Kw（3.5PS）/3000[最大3.2kW（4.3PS）]
使用燃料
汽車(chē)用無(wú)鉛汽油
燃料油箱容量（L）
4
啟動(dòng)方式
手拉式啟動(dòng)
行走部
機(jī)體上下調(diào)節(jié)
液壓式調(diào)節(jié)（手動(dòng)、自動(dòng)、連動(dòng)）
車(chē)輪（mm）
橡膠凸緣車(chē)輪外徑660
變速檔數(shù)（檔）
前進(jìn)2（插植1）后退1
插植部
插植方式
曲柄搖桿式
插植行數(shù)（行）
4
插植行距（cm）
30
插植株距（cm）
22、15、12
插植株數(shù)（株/3.3m2）
50.65.75.90（簡(jiǎn)易手柄調(diào)節(jié)）
插植深度（mm）
15-40（6段調(diào)節(jié)）
苗數(shù)
調(diào)節(jié)量
橫向進(jìn)給（mm）
11（26回），14（20回）
縱向抓取（mm）
8-17（10段手柄調(diào)節(jié)）
秧苗條件
秧苗的種類(lèi)
幼苗、中苗
葉齡·苗高 （葉）·（cm）
（2.0-4.5）·8-25
預(yù)備用秧苗搭載數(shù)（箱）
3
作業(yè)速度（m/s）
載插：0.38-0.76（0.34-0.68）
道路上：0.72-1.54
后退：0.18-0.36（0.16-0.32）
作業(yè)效率（畝/小時(shí)）
—2.09（最大）
表2-1
2.3 插秧機(jī)動(dòng)力傳送路線
1-2
圖2-2
3 插植臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)原理
3.1 分插運(yùn)動(dòng)軌跡和結(jié)構(gòu)參數(shù)
(1)分插結(jié)構(gòu)：用以完成分秧和插秧的工作部件稱(chēng)為秧爪，而控制秧爪運(yùn)動(dòng)軌跡的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為分插結(jié)構(gòu)。插秧機(jī)工作時(shí)秧爪尖相對(duì)于插秧機(jī)機(jī)架的軌跡稱(chēng)為秧爪靜軌跡（即機(jī)器不前進(jìn)時(shí)的軌跡）或者稱(chēng)為相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡，而秧爪相對(duì)于地面的軌跡稱(chēng)為秧爪動(dòng)軌跡(即秧爪正常前進(jìn)時(shí)的軌跡)或者稱(chēng)為絕對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡。秧爪運(yùn)動(dòng)軌跡可以分為分秧、運(yùn)秧、插秧、出土、回程段5個(gè)階段。如圖2-1所示（圖中主要參數(shù)見(jiàn)表2-1），秧爪進(jìn)入秧箱取秧走過(guò)的軌跡D1D2稱(chēng)分秧段，分秧之后到插秧之前的軌跡D2D3稱(chēng)運(yùn)秧段，插秧時(shí)秧爪尖的動(dòng)軌跡D3`D4`稱(chēng)插秧段，插秧之后秧爪尖到離開(kāi)地面的運(yùn)動(dòng)軌跡D4`D5`稱(chēng)為出土段，出土之后回到取秧之前的靜軌跡D5D1稱(chēng)為回程段。
圖3-1 插秧機(jī)插秧軌跡
名稱(chēng)
代號(hào)
參數(shù)
名稱(chēng)
代號(hào)
參數(shù)
曲柄（OA）
R2
35mm
B點(diǎn)調(diào)節(jié)長(zhǎng)槽長(zhǎng)度
BL
30 mm
連桿（AC）
R4
90mm
調(diào)節(jié)長(zhǎng)槽與X軸夾角
RB
16°
搖桿（BC）
R5
90mm
秧門(mén)角點(diǎn)M坐標(biāo)值
XM
YM
-202 mm
30 mm
秧爪尖與A點(diǎn)距離（AD）
L
190 mm
秧門(mén)與X軸夾角
RM
138°
AD與連桿夾角
R
163.17°
秧爪與連桿夾角
RD
50°
最大取秧量B點(diǎn)坐標(biāo)值
X0
Y0
72 mm
80 mm
推秧時(shí)曲柄與連桿夾角
RT
50.87°
曲柄中心安裝高度
H0
120 mm
3寸穴距機(jī)器前進(jìn)速度
V0
-0.36m/s
表2-1
3.2插植臂結(jié)構(gòu)
插秧機(jī)共設(shè)有四個(gè)插植臂，插植臂間隔距離相等，呈左右對(duì)稱(chēng)狀態(tài)。插植臂主要由曲軸臂、插植臂殼體、推桿、秧爪、彈簧、插植臂上蓋、凸輪等組成（如圖3-2所示）。作用是從苗箱上切取一定面積的秧塊并栽插到田里。
如圖所示，由曲柄臂、從動(dòng)臂、插植臂殼體和機(jī)架組成四連桿機(jī)構(gòu)，相互鉸接處都安裝有軸承，保證轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，工作平穩(wěn)，運(yùn)動(dòng)軌跡準(zhǔn)確。曲軸臂固定在插植臂軸上，當(dāng)動(dòng)力通過(guò)插植臂軸傳入時(shí)，曲軸臂做圓周運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)臂做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而插植臂殼體（即連桿）做平面內(nèi)的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，與插植臂殼體固定為一個(gè)構(gòu)件的秧爪按預(yù)訂的軌跡（連桿曲線）進(jìn)入秧門(mén)取秧后插入地面，當(dāng)秧爪插入地面的時(shí)由凸輪和推桿手柄脫離接觸，在彈簧的壓力下推桿使秧苗脫離秧爪而栽植于農(nóng)田。
分析插植臂結(jié)構(gòu)的工作過(guò)程，主要是看分秧段和插秧段。分秧段影響分秧的質(zhì)與量，分秧時(shí)秧爪與秧苗間夾角一般較小，均在30°以?xún)?nèi)，進(jìn)入秧門(mén)D1點(diǎn)距秧門(mén)口的高度稱(chēng)為取秧高度，應(yīng)大于苗根土厚10mm；在D2點(diǎn)秧爪分秧速度一般在1.0m/s以上，最佳范圍為1.5~2m/s便于利索分秧;擰動(dòng)調(diào)節(jié)按鈕可以改變從動(dòng)臂B點(diǎn)連接在鏈箱后蓋長(zhǎng)槽中的位置可改變分秧段軌跡而調(diào)整取秧量大小，插秧段主要討論運(yùn)動(dòng)軌跡，由于D3D5插孔大小，時(shí)有利于提高插秧的穩(wěn)定性，而推秧的相位與軌跡影響秧苗插秧時(shí)的直立性。在插秧段秧爪速度應(yīng)急劇減小，依靠慣性作用（此時(shí)秧爪加速度最大）而提高插秧直立性與穩(wěn)定性。
圖3-2 插植臂結(jié)構(gòu)
4 插植部送秧結(jié)構(gòu)
插植部送秧箱：把秧苗定時(shí)輸送到秧爪取秧部位的結(jié)構(gòu)稱(chēng)為送秧結(jié)構(gòu)。它由橫向送秧結(jié)構(gòu)和縱向送秧結(jié)構(gòu)組成。它的主要作用是將由齒輪箱傳遞過(guò)來(lái)的動(dòng)力傳遞給送秧機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)橫、縱向送秧。
圖4-1
橫向送秧結(jié)構(gòu)的作用是使秧爪能在秧箱的工作幅度內(nèi)依次均勻取秧，使秧箱連同秧苗做整體移動(dòng)，它主要由插植動(dòng)力輸入軸、輸入鏈輪、導(dǎo)向螺桿，橫送軸，縱送軸，端蓋等構(gòu)成（圖3-1）。插植臂軸通過(guò)鏈條帶動(dòng)輸入鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，鏈輪通過(guò)一對(duì)直齒輪將動(dòng)力傳動(dòng)給導(dǎo)向螺桿，插入導(dǎo)向螺桿內(nèi)的螺旋槽的導(dǎo)塊沿著螺旋槽斜面移動(dòng)從而帶動(dòng)橫送軸左右運(yùn)動(dòng)，隨之完成了橫向送秧運(yùn)動(dòng)。
縱向送秧結(jié)構(gòu)：一般縱向送秧結(jié)構(gòu)安裝在秧箱底部。主動(dòng)凸輪安裝在導(dǎo)向螺桿上，主動(dòng)凸輪間歇性地帶動(dòng)從動(dòng)凸輪，使固定在送秧軸上的抬把隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)秧箱下的棘爪而推動(dòng)棘輪帶動(dòng)送秧星輪轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度完成縱向整體送秧，送秧完畢，棘爪與抬把依靠扭簧復(fù)位。
5 校核計(jì)算
5.1主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：（圖5-1）
圖5-1
軸材料選用45鋼調(diào)質(zhì)，=650Mpa，=360Mpa。軸的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟如下：
計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果
初算軸徑d 由表，C=112
=112×
=16.72mm 取d=20mm
初步計(jì)算軸上各段長(zhǎng)度 軸承選6001，寬度B=12mm
計(jì)算軸上載荷：
由前計(jì)算：
鏈輪作用軸上載荷=1552N，T=110N·m
齒輪作用在軸上載荷：
=1100N，=110N·m
繪制軸的彎扭矩圖，對(duì)危險(xiǎn)截面進(jìn)行校核
簡(jiǎn)化軸上載荷如圖：
其中， =1552N，T==110N·m， ==1100×cos=1033.6N
==3458×=376.3N
畫(huà)軸的彎矩圖，扭矩圖
由彎矩圖、扭矩圖可知B點(diǎn)為危險(xiǎn)截面。對(duì)B點(diǎn)進(jìn)行校核計(jì)算：
M===78.6Nm
查表得：=215Mpa，=102.5Mpa，=60Mpa
對(duì)于不變的轉(zhuǎn)矩，取
=114.4N.m
所以：
=14.3Mpa=60Mpa
滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。
。
5.2 錐齒輪的校核
（1）選用直齒錐齒輪傳動(dòng)，7級(jí)精度。
已知輸入功率P1=1.4 kw ；
錐齒輪轉(zhuǎn)速n=80r/min ；
齒數(shù)比u=i1=1
條件：動(dòng)力機(jī)為電動(dòng)機(jī)，工作平穩(wěn)，傳動(dòng)不逆向。
（2）材料選擇
1軸上的小齒輪材料為40cr（調(diào)質(zhì)），硬度為241～286HB,取硬度為260HB，嚙合的中齒輪材料為45#鋼(調(diào)質(zhì))，硬度229～286HB,硬度取為240HB。
（3） 計(jì)算
（I） 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
轉(zhuǎn)矩 T1=257040 n/mm
齒寬系數(shù) Ψd=1.0
解除疲勞強(qiáng)度 σHlim1= 710 MPa
σHlim2= 580 Mpa
初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力 [σH1]=0.9σHlim1=639
[σH2]=0.9σHlim2=522
取Ad=83
初步計(jì)算齒輪直徑 d1≥83=35.7
取d=40
齒寬b b=Ψdd1=3.63 mm
計(jì)算圓周速度
V =πdn1/(60×1000)
= 3.14×40×80/(60×1000)
=1.79 m/s
齒數(shù)與模數(shù) 初取齒數(shù)z=11 m=d1/z1=2
載荷系數(shù)
根據(jù)v=1.79 m/s , 選擇齒輪為7級(jí)精度，
由機(jī)械設(shè)計(jì)查得動(dòng)載系數(shù) KV =1.25.
使用系數(shù) KA=1.5
Ft=2T1/d1=6112 N
=79.6 n/mm <100 n/mm
由表查得：KHα=KFα=1.3 ;
載荷系數(shù)K=1.5*1.25*1.2*1.2=2.7
ε=[1.88-3.2(1/z1+1/z2)]
=1.68
Zε==0.88
彈性系數(shù)ZE1=189
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.5
接觸最小安全系數(shù) SHmin=1.05
由公式計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
N1 = 60 n1jLh
= 60×80×1×4000= 1.92×107
N2 =0.24×108
接觸壽命系數(shù) ZN ZN1=1.15 ZN2=1.25
許用接觸應(yīng)力[σH] : [σH1] =777.6MPa
[σH2]= 690MPa
驗(yàn)算σH=ZEZHZε=570 MPa <[σH2]
計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無(wú)需調(diào)整
確定傳動(dòng)主要尺寸
d=m*z=2*11=22
（II）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
重合度Yε=0.25+0.75/ε=0.7
齒向載荷分配系數(shù) KFα=1/Yε=1.43 KFβ=1.35
載荷系數(shù) K=KAKVKFαKFβ=3.62
[σF]1= Mpa
[σF]2= Mpa
查取齒形系數(shù)
YFa1=2.4 YFa2=2.1
應(yīng)力修正系數(shù) YSa1=1.63 YSa2=1.75
彎曲疲勞極限 σFmin1=600 MPa σFmin2=450 MPa
最小安全系數(shù) SFmin=1.25
由公式計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
N1 = 60 n1jLh
= 60×485×1×4000= 1.2×108
N2 =0.24×108
彎曲壽命系數(shù) YN1=0.85 YN2=0.92
尺寸系數(shù) FX=1.0
許用彎曲應(yīng)力[σF] [σF1]==408 MPa
[σF2]==331.2 MPa
驗(yàn)算 σF1==102.6 MPa <[σF1]
σF2=σF1=98.5 MPa <[σF2]
所以滿(mǎn)足要求
（III）確定齒輪的齒形參數(shù)
標(biāo)準(zhǔn)錐齒輪幾何尺寸：
① 分度圓直徑d :
d=mz=2×11=22 mm
② 齒頂高h(yuǎn)a
ha=ha*m=1×2=2mm
③ 齒根高 hf=(ha*+c*)m=(1+0.25)×2=2.5 mm
④ 齒全高 h=ha+hf =(2ha*+c*)m=2+2.5=4.5 mm
（IV）齒輪結(jié)構(gòu)
對(duì)于小齒輪，其齒數(shù)較少，分度圓直徑與軸的直徑相差不是很大，可以采用整體式設(shè)計(jì)。
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致謝
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是在XX老師導(dǎo)下完成的，通過(guò)本次設(shè)計(jì)，不僅檢驗(yàn)了我大學(xué)四年來(lái)知識(shí)積累的程度，而且豐富了我在實(shí)際設(shè)計(jì)中經(jīng)驗(yàn)的累積，更是對(duì)我設(shè)計(jì)思想的一次全面升華。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，本著認(rèn)真刻苦的態(tài)度去學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的步驟、方法、以及經(jīng)驗(yàn)，但是由于該設(shè)計(jì)許多方面的細(xì)節(jié)問(wèn)題涉及面太廣，而本人知識(shí)面和能力都極其有限，同時(shí)由于時(shí)間倉(cāng)促，因而不能科學(xué)詳盡地做出正確的選擇與判斷。所以設(shè)計(jì)中難免出現(xiàn)很多錯(cuò)誤。雖然有這些不足和遺憾，但是總的來(lái)說(shuō)，基本上完成了插秧機(jī)的插植部設(shè)計(jì)和一些零部件設(shè)計(jì)，成功的完成了老師布置的任務(wù)。由于本人的設(shè)計(jì)能力有限，在設(shè)計(jì)過(guò)程中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤，懇請(qǐng)老師們多多指教,我十分樂(lè)意接受你們的批評(píng)與指正，本人將萬(wàn)分感謝。
在這一個(gè)學(xué)期的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們得到了有豐富工作經(jīng)驗(yàn)的指導(dǎo)老師肖老師的大力支持和幫助，在設(shè)計(jì)過(guò)程中他們不知疲倦、不厭其煩的給我們分析和講解，而且也給我灌輸了一些先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)理念，使我大受裨益。在此，我忠心地向XX老師表示感謝。同時(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我也得到很多同學(xué)的支持和幫助，在此，我一同表示最忠誠(chéng)的感謝。