本實用新型屬于農(nóng)業(yè)機械領域，涉及高速水稻缽苗Z字形寬窄行移栽機，具體涉及一種高速缽苗Z字形寬窄行移栽機構。

背景技術：

目前，水稻插秧機品種多樣，但無論是寬窄行插秧還是等行距插秧，移栽機構所取的秧苗都為毯狀苗，容易傷根。而缽苗寬窄行移栽機構所取的秧苗為缽苗，缽與缽之間的苗不存在盤根現(xiàn)象，所以在取苗過程不存在傷根問題，相比毯狀苗插秧具有更加短的返青周期，這對提高水稻產(chǎn)量具有重大意義。

水稻Z字形寬窄行種植是指水稻秧苗植株行間距實行一寬一窄的同時，相鄰兩行的水稻植株成Z字形交錯的種植方式，這種種植方式利用作物邊際優(yōu)勢的增產(chǎn)原理，通過調(diào)整秧苗的行間距，改善植株間通風，并能提高單位面積的光照利用率，同時可減輕病蟲害，從而達到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、節(jié)本增效的目的。

公開號為CN102640604A的專利申請公開了一種高速插秧機非圓齒輪寬窄行移栽機構，雖然該專利申請中提到了第一級斜齒輪和第二級非圓齒輪傳動，實現(xiàn)寬窄行插秧，其運動規(guī)律在一定程度上滿足了移栽機構秧針的取秧、插秧軌跡和姿態(tài)，但其功能僅限于插秧機的“腰子形”軌跡或“海豚形”軌跡，并不能滿足水稻缽苗Z字形寬窄行移栽的要求。

公開號為CN103493634A的發(fā)明專利提出了一種空間行星輪系玉米寬窄行斜Z字形移栽機構的兩種方案，方案中傳動箱內(nèi)采用鏈輪鏈條傳動，齒輪箱內(nèi)采用錐齒輪傳動，實現(xiàn)空間移栽軌跡，通過兩個齒輪箱呈90°布置，以實現(xiàn)交錯取秧和插秧，該機構可以改善植株間通風、透光度；但是錐齒輪機構所實現(xiàn)的移栽軌跡在取秧段有較大偏移量，取秧成功率較低。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種應用于高速水稻缽苗移栽機的高速缽苗Z字形寬窄行移栽機構。

為了達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

本實用新型包括傳動箱、主傳動軸、主動錐齒輪、從動錐齒輪、中間傳動軸、主動鏈輪、中心軸、鏈條、中心鏈輪、變差速組合輪系、右移栽臂和左移栽臂；所述的主傳動軸、中間傳動軸和中心軸均通過軸承支承在傳動箱上；主動錐齒輪固定在主傳動軸上，從動錐齒輪和主動鏈輪均固定在中間傳動軸上；所述的從動錐齒輪與主動錐齒輪嚙合；所述的中心鏈輪固定在中心軸上，并與主動鏈輪通過鏈條連接；兩個變差速組合輪系設置在中心軸的兩端。

所述的變差速組合輪系包括差速主動齒輪、差速從動齒輪、齒輪箱、中心非圓齒輪、上中間非圓齒輪、上中間斜齒輪、上行星斜齒輪、下中間非圓齒輪、下中間斜齒輪和下行星斜齒輪，以及通過軸承支承在齒輪箱內(nèi)的上中間軸、上行星軸、下中間軸和下行星軸；所述的差速主動齒輪固定在中間傳動軸上，差速從動齒輪固定在中心軸上，并與差速主動齒輪嚙合；所述的齒輪箱與中心軸伸出傳動箱外的端部通過銷釘固定；所述的中心非圓齒輪通過牙嵌與差速從動齒輪固定；上中間非圓齒輪和上中間斜齒輪均固定在上中間軸上，上中間非圓齒輪與中心非圓齒輪嚙合；上行星斜齒輪固定在上行星軸上，并與上中間斜齒輪嚙合；下中間非圓齒輪和下中間斜齒輪均固定在下中間軸上，下中間非圓齒輪與中心非圓齒輪嚙合；下行星斜齒輪固定在下行星軸上，并與下中間斜齒輪嚙合。

所述上行星軸伸出齒輪箱外的右端與右移栽臂的移栽臂殼體固定，下行星軸伸出齒輪箱外的左端與左移栽臂的移栽臂殼體固定；所述左移栽臂和右移栽臂的凸輪均與齒輪箱固定；右移栽臂和左移栽臂的結構完全相同。

所述上行星斜齒輪的齒數(shù)為上中間斜齒輪齒數(shù)的2倍，下行星斜齒輪的齒數(shù)為下中間斜齒輪齒數(shù)的2倍；所述的上中間斜齒輪和上行星斜齒輪為左旋斜齒輪，下中間斜齒輪和下行星斜齒輪為右旋斜齒輪。

所述的上中間軸和下中間軸對稱設置在中心軸兩側；所述的上行星軸和下行星軸對稱設置在中心軸兩側，上行星軸與中心軸、下行星軸與中心軸之間的軸交角均為λ；上中間斜齒輪、上行星斜齒輪、下中間斜齒輪及下行星斜齒輪的螺旋角均為β；λ＝2β；β根據(jù)寬窄行移栽的行距要求取值。

所述中心非圓齒輪的節(jié)曲線由三次非均勻B樣條曲線擬合而成；所述上中間非圓齒輪與下中間非圓齒輪的幾何參數(shù)完全相同。

所述主動鏈輪和中心鏈輪的傳動比為1；差速主動齒輪和差速從動齒輪均為圓齒輪，且傳動比為1，或為相互嚙合的非圓齒輪。

所述的左移栽臂和右移栽臂的取秧夾片尖點所形成的移栽軌跡的取秧段在水平面上的投影為一條直線段。

本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型解決了交錯齒輪-橢圓錐齒輪行星輪系和交錯齒輪-非圓齒輪移栽機構僅能應用于插秧機的問題，相比于這些分插機構的“腰子形”和“海豚形”移栽軌跡，本實用新型的移栽機構可以形成復雜的大環(huán)扣空間“8字形”軌跡，以適應水稻Z字形缽苗移栽的特殊要求。缽苗Z字形種植是比機插秧和常規(guī)寬窄行種植更先進的農(nóng)藝技術，實現(xiàn)機械化的難度也更高，所以本實用新型以簡單的齒輪機構實現(xiàn)了插秧機的分插機構所不能實現(xiàn)的缽苗寬窄行移栽功能，同時，與專利號CN103493634A中的Z字形移栽機構相比，本實用新型的單側機構就能移栽兩行秧苗，可大幅減小移栽機整機的生產(chǎn)成本，同時，取秧段沒有橫向偏移使機構的取秧成功率較高，能為水稻的優(yōu)質(zhì)增產(chǎn)和進一步機械化做出貢獻。

2、本實用新型為二自由度的變差速輪系移栽機構，與傳統(tǒng)的單自由度行星輪系移栽機構不同，變差速輪系移栽機構能夠?qū)崿F(xiàn)復雜的傳動比，同時，平面非圓齒輪與交錯斜齒輪組合的形式，使得移栽機構的行星輪系在具有不等速傳動特性的同時具備空間傳動特性，使移栽機構能夠?qū)崿F(xiàn)復雜的大環(huán)扣“8字形”空間移栽軌跡；由于機構靈活的傳動比，使得機構只需交錯安裝的斜齒輪就能實現(xiàn)理想的空間軌跡；本實用新型的變差速輪系均為平面齒輪，易于加工且使成本大大降低，更適合應用于生產(chǎn)實踐。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構原理示意圖。

圖2是本實用新型中各個齒輪的裝配示意圖。

圖3是本實用新型中各個齒輪的嚙合狀態(tài)圖。

圖4是本實用新型的下中間斜齒輪與下行星斜齒輪交錯嚙合示意圖。

圖5是本實用新型的移栽臂剖視圖。

圖6是本實用新型的移栽臂俯視圖。

圖7是本實用新型的取苗過程示意圖。

圖8是本實用新型實現(xiàn)移栽軌跡的俯視圖。

圖9是本實用新型作業(yè)時形成寬窄行移栽的移栽效果示意圖。

圖10是本實用新型作業(yè)時形成Z字形寬窄行移栽的移栽效果示意圖。

圖中：1、傳動箱，2、主傳動軸，3、主動錐齒輪，4、從動錐齒輪，5、中間傳動軸，6、主動鏈輪，7、中心軸，8、鏈條，9、中心鏈輪，10、差速從動齒輪，11、差速主動齒輪，12、齒輪箱，13、下行星斜齒輪，14、下移栽臂，15、下中間斜齒輪，16、下中間軸，17、下中間非圓齒輪，18、中心非圓齒輪，19、上中間非圓齒輪，20、上中間軸，21、上中間斜齒輪，22、上移栽臂，23、上行星斜齒輪，24、上行星軸，25、下行星軸，26、凸輪，27、彈簧，28、彈簧座，29、撥叉，30、推秧桿，31、移栽臂殼體，32、固定塊，33、取秧夾片，34、U形塊，35、秧箱，36、缽盤，37、缽苗，38、移栽軌跡，39、地面，m、取秧進入點，n、取秧點，t、推秧點。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

如圖1、圖2和圖3所示，一種高速缽苗Z字形寬窄行移栽機構，包括傳動箱1、主傳動軸2、主動錐齒輪3、從動錐齒輪4、中間傳動軸5、主動鏈輪6、中心軸7、鏈條8、中心鏈輪9、變差速組合輪系、右移栽臂22和左移栽臂14；主傳動軸2、中間傳動軸5和中心軸7均通過軸承支承在傳動箱1上；主動錐齒輪3固定在主傳動軸2上，從動錐齒輪4和主動鏈輪6均固定在中間傳動軸5上；從動錐齒輪4與主動錐齒輪3嚙合；中心鏈輪9固定在中心軸7上，并與主動鏈輪6通過鏈條8連接；兩個變差速組合輪系設置在中心軸7的兩端。動力由主傳動軸2傳遞到中間傳動軸5，再經(jīng)變差速組合輪系傳遞到右移栽臂22和左移栽臂14。

如圖1、圖2和圖3所示，變差速組合輪系包括差速主動齒輪11、差速從動齒輪10、齒輪箱12、中心非圓齒輪18、上中間非圓齒輪19、上中間斜齒輪21、上行星斜齒輪23、下中間非圓齒輪17、下中間斜齒輪15和下行星斜齒輪13，以及通過軸承支承在齒輪箱12內(nèi)的上中間軸20、上行星軸24、下中間軸16和下行星軸25；差速主動齒輪11固定在中間傳動軸5上，差速從動齒輪10固定在中心軸7上，并與差速主動齒輪11嚙合；齒輪箱12與中心軸7伸出傳動箱外的端部通過銷釘固定；中心非圓齒輪18通過牙嵌與差速從動齒輪10固定；上中間非圓齒輪19和上中間斜齒輪21均固定在上中間軸20上，上中間非圓齒輪19與中心非圓齒輪18嚙合；上行星斜齒輪23固定在上行星軸24上，并與上中間斜齒輪21嚙合；下中間非圓齒輪17和下中間斜齒輪15均固定在下中間軸16上，下中間非圓齒輪17與中心非圓齒輪18嚙合；下行星斜齒輪13固定在下行星軸25上，并與下中間斜齒輪15嚙合。

如圖1、圖6和圖7所示，上行星軸24伸出齒輪箱12外的右端與右移栽臂22的移栽臂殼體31固定，下行星軸25伸出齒輪箱12外的左端與左移栽臂14的移栽臂殼體31固定；左移栽臂14和右移栽臂22的凸輪均與齒輪箱12固定。右移栽臂22和左移栽臂14的結構完全相同，均采用成熟的現(xiàn)有技術，如申請?zhí)枮?01110164729.9的專利。

如圖1和圖5所示，上中間軸20和下中間軸16對稱設置在中心軸7兩側；上行星軸24和下行星軸25對稱設置在中心軸7兩側；上行星軸24與中心軸7、下行星軸25與中心軸7之間的軸交角均為λ；上中間斜齒輪21、上行星斜齒輪23、下中間斜齒輪15及下行星斜齒輪13的螺旋角均為β；λ＝2β；斜齒輪螺旋角β根據(jù)Z字形寬窄行移栽的行距要求取值。

如圖2、圖3和圖4所示，中心非圓齒輪18的節(jié)曲線由三次非均勻B樣條曲線擬合而成；上中間非圓齒輪19與下中間非圓齒輪17的幾何參數(shù)完全相同。

上行星斜齒輪23的齒數(shù)為上中間斜齒輪21齒數(shù)的2倍，下行星斜齒輪13的齒數(shù)為下中間斜齒輪15齒數(shù)的2倍；上中間斜齒輪21和上行星斜齒輪23為左旋斜齒輪，下中間斜齒輪15和下行星斜齒輪13為右旋斜齒輪。

如圖1、圖8、圖9和圖10所示，主動鏈輪6和中心鏈輪9的傳動比為1；差速主動齒輪11和差速從動齒輪10均為圓齒輪，且傳動比為1，或為相互嚙合的非圓齒輪；左移栽臂14和右移栽臂22的取秧夾片33尖點所形成的移栽軌跡38的取秧段在俯視圖上為一條直線段，即圖8中取秧進入點m到取秧點n的一段軌跡在一條直線上。

如圖1、圖8、圖9和圖10所示，變差速組合輪系與傳統(tǒng)的單自由度行星輪系不同，中心非圓齒輪和齒輪箱在機構工作過程中都會轉(zhuǎn)動，使機構可以實現(xiàn)自由的傳動比特性；為實現(xiàn)缽苗寬窄行種植的行距一寬一窄要求，移栽機構取秧夾片33尖點的移栽軌跡38要滿足移栽過程有一定的偏移量，如圖8和圖9所示，移栽臂在取秧點n取秧后偏移距離△D，在推秧點t將缽苗推入土中，當幾套機構同時工作時，可以形成秧苗寬行和窄行交替種植的效果。在移栽過程中，為了防止移栽臂的取秧動作與秧箱的橫移動作相互干涉，要保證移栽軌跡38上從m到n的取秧段的橫向偏移量盡量小，如圖9所示，本實用新型的變差速組合輪系缽苗寬窄行移栽機構結合了變差速組合輪系與非圓齒輪的變速傳動特性，使機構的移栽軌跡上m到n在一條直線上，沒有橫向偏移量，實現(xiàn)了“直取秧”。

該高速缽苗Z字形寬窄行移栽機構的工作原理是：

動力由傳動箱1內(nèi)的主傳動軸2經(jīng)主動錐齒輪3傳遞到從動錐齒輪4上，帶動中間傳動軸5轉(zhuǎn)動，主動鏈輪6通過鏈條8帶動中心鏈輪9轉(zhuǎn)動，將動力傳遞到中心軸7，中心軸7的一端與齒輪箱12固定，帶動齒輪箱12轉(zhuǎn)動，同時，中間傳動軸5帶動差速主動齒輪11轉(zhuǎn)動，將動力傳遞到空套在中心軸7上的差速從動齒輪10；齒輪箱16內(nèi)，空套在中心軸7上與差速從動齒輪10固定的中心非圓齒輪18分別與上中間非圓齒輪19、下中間非圓齒輪17嚙合；差速從動齒輪10帶動中心非圓齒輪18轉(zhuǎn)動，再經(jīng)上中間非圓齒輪19、上中間斜齒輪21、上行星斜齒輪23傳遞到上移栽臂22；經(jīng)下中間非圓齒輪17、下中間斜齒輪15、下行星斜齒輪13傳遞到下移栽臂14；同時，齒輪箱12在中心軸7的帶動下轉(zhuǎn)動，齒輪箱12的轉(zhuǎn)動帶動箱內(nèi)的齒輪組、上移栽臂22和下移栽臂14轉(zhuǎn)動，兩個移栽臂同時受到來自中心非圓齒輪18的動力和齒輪箱12的動力的驅(qū)動，由于兩個動力存在轉(zhuǎn)速差，使移栽臂實現(xiàn)了差速轉(zhuǎn)動。

移栽臂的轉(zhuǎn)動使撥叉29圍繞固定在齒輪箱12上的凸輪26擺動，在取秧前撥叉29經(jīng)過凸輪26的上升段而抬起，將與彈簧座28連接的推秧桿30向后拉，同時壓縮彈簧27，焊接在推秧桿上的U形塊34也隨推秧桿向后移動，擠壓取秧夾片33(取秧夾片33通過固定塊32固定在移栽臂殼體上)，使兩個夾片閉合并夾緊秧苗，完成取秧動作；從取秧后到推秧前，撥叉29處于凸輪26的最高位置保持段；當移栽臂到達推秧點t時，撥叉29轉(zhuǎn)至凸輪26的回程段，彈簧27回位推動推秧桿30和U形塊34向前快速運動，取秧夾片33在自身彈性下張開，松開缽苗，推秧桿將缽苗37的土缽推入地面39的土中，完成推秧動作。由于上行星斜齒輪14與中心非圓齒輪18之間及下行星斜齒輪6與中心非圓齒輪18之間的軸交角λ不為零，因此右移栽臂22、左移栽臂14的轉(zhuǎn)動平面與齒輪箱12的轉(zhuǎn)動平面不平行，引起右移栽臂22上的取秧夾片33在秧箱35的缽盤36上取秧點n取缽苗37后，向左側偏移距離△D至推秧點t推秧，同時，左移栽臂14在取秧點n取秧后向右偏移距離△D至推秧點t推秧，由此實現(xiàn)水稻缽苗的機械化寬窄行移栽。