基于UG三维软件的一种小型吊篮式自动移栽机设计

迟旭+何冯光+李振+许杨+严晓丽

摘要：随着我国农业机械化水平的提高，育苗移栽技术因其能使作物增产、减轻劳动量而被广大农民所接受，得到了很大的发展。然而我国现阶段与之配套的移栽机械水平却是高低分化。传统的半自动移栽机劳动强度大，工作有风险，而大型电气化的自动移栽机成本高，不适用于农户小地块。针对以上问题，我们基于UG三维软件平台，利用一些成熟的技术，设计了一种机械式小型自动移栽机，适用于根部带土移栽的钵苗移栽，该机型机构简单，成本低廉，技术成熟，在小地块以及丘陵地带适应性好，为我国移栽机械产品的多样化发展起到了补充的作用。

关键词：全自动；移栽机；UG；自动送苗；数字化设计

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）06-0070-02

0 引言

随着社会的进步和农业技术水平的提高，农作物的机械化种植已经得到了广泛的应用。近几年来，劳动力成本不断上升，农业劳动力缺口增大，人工移栽的成本也变得越来越高了，因此全自动移栽机的大面积推广已成为必然趋势。

我国现阶段使用范围比较广的依然是一些半自动移栽机，需要人工取苗和喂苗，然而机器在前进中投苗不方便，受车速的影响大，当行进速度提高时，吊篮转动的速度提高，会出现人投苗不及时的现象，增大了漏苗率。小型自动移栽机机构简单，便于维护，成本低廉，可适应多种作物的农业技术要求，能有效降低农民种植的劳动强度，节约成本，提高经济效益。本文主要是基于UG NX 8.0三维实体软件研究设计一种吊篮式小型自动移栽机，如图1所示。

1 整体构想及工作原理

1.1基本组成

吊篮式半自动移栽机适用于形态大的钵苗，它可以在膜上打孔移栽，对钵苗有一定的扶持力，而且开沟与移栽合二为一减少了种植的工序。因为没有开沟器，也降低了动力损耗。本文在此移栽机的基础上，加入曲柄滑杆顶苗机构、接苗机构、转盘机构和转杯式投苗机构等部件，设计出一种新的吊篮式自动移栽机。整个机器用拖拉机牵引，利用链传动从地轮输出动力带动整个机器运转。

1.2自动取苗装置工作原理

首先用人工将硬质苗盘取出放入苗盘支架上，支架上带有导轨，在重力的作用下苗盘可以自由向下滑动。支架下端有控制苗盘位置的装置，可以控制苗盘每次只有一格的下滑距离。苗盘支架后面有由曲柄滑块机构变形改进的双顶杆顶苗机构。两个顶杆交替滑移，分别顶出一排苗中的奇数编号和偶数编号的秧苗，这样一次只顶出有间隔的一排苗，便于实现下一步的接苗。

被顶出的秧苗由接苗盘承接，落入相对应的槽中，接苗盘在可实现单侧停歇的摆动导杆机构的带动下，停歇时处于近似水平位置接苗，然后在连杆的带动下绕自身转动，在接近竖直位置时，正好处于转杯上方，此时机架上的凸起刚好顶开弹簧拉紧闭合的槽口挡板，使秧苗在重力的作用下自由滑出接苗盘，落入下面的转杯里。接苗盘随即返回到接苗位置，准备接下一批次的秧苗。

转杯固定在链节上随链一起运动，而链轮在槽轮机构的带动下做间歇运动，一次运动一个转杯间距的距离。每个转杯下面有一个可以向下打开的活门，下面的固定盘支撑着活门使其处于关闭状态，固定盘上有一个缺口，保证每次有一个转杯处于缺口上方。秧苗在落入转杯后，转动到缺口上方时，由于没有支撑，活门靠自身重力和秧苗重力打开，苗便自由落下，通过导苗嘴引导落入栽植器的吊杯中，吊杯运动到底部将钵苗栽植在苗穴中，最后由覆土轮覆土镇压。

2 关键部件研究

2.1顶苗机构的研究与设计

为了节约设计和制造成本，根据苗盘底部有孔的特点，利用顶杆从小孔中将苗从苗盘中顶出，送入接苗盘中。考虑到苗与苗之间的距离太小，不容易分别落入相对应的槽中，采用双顶杆交替顶苗的装置。

如图2所示，曲轴4上交替做出曲柄，通过连杆2分别带动顶杆组，在曲轴转动一周时，带动顶杆组Ⅰ和顶杆组Ⅱ分别做出一次顶苗运动，顶出对应1、3、5和2、4、6苗穴中的苗。

2.2移盘机构的研究与设计

在顶苗机构顶出一排苗之后，秧盘需要下滑一格的距离，为下一次顶苗做好准备，为了简化设计，在秧盘支架上安装滚轮，减小秧盘下滑的摩擦，使其能够利用自身重力自由下滑。在秧盘支架的侧面安装一个限制秧盘位置的装置，如图3所示。

秧盘下滑位置由限位针1保持，限位针在拉紧弹簧的作用下，卡在秧盘格的隔板下面，挡住秧盘下滑，限位针和旋转臂3通过套筒绕固定轴旋转，凸轮轴4和顶苗曲轴是一体的，当曲轴转动一周顶出一排完整的秧苗后，凸轮的凸起部分顶起旋转臂，使限位针打开，秧盘下滑，凸轮凸起部分和旋转臂作用的时间非常短，所以限位针在弹簧的拉力下迅速复位（在秧盘沿斜面下滑一个格子前），对秧盘起到了很好的限制和定位作用。

2.3接苗机构的设计

秧苗在被顶杆退出后，用接苗盘承接，并转送到转杯中，如图4所示。根据工作特点，接苗盘设计成直槽型，一面开口方便接苗，底部做有活门3，由弹簧2拉紧闭合，在转动到准备上方时，用顶针5强迫打开，使苗靠重力下落到转杯中。接苗盘由可实现单侧停歇的摆动导杆机构4驱动，在接苗位置实现停歇，从而保证接苗的准确度。

3 结论

本文针对目前国内半自动移栽机栽植效率低、人力投入大等缺点，利用UG NX 8.0三维设计软件，综合现有成熟的吊篮式半自动移栽机栽植技术，加入一些新的机构，研究设计了一种机械式小型自动移栽机。该移栽机结构简单，便于维护，栽植效率高，适用于番茄、茄子、黄瓜、棉花、甜菜、烟草等作物，方便在广大农村大面积推广使用，这也对我国农业机械化起到了积极的作用。endprint