一种同轴双杆弹射式偏心齿轮‑非圆锥锥齿轮行星系宽窄行抛秧机构的制作方法

本实用新型涉及农业机械领域，尤其是涉及一种同轴双杆弹射式偏心齿轮-非圆锥锥齿轮行星系宽窄行抛秧机构。

背景技术：

目前水稻机械种植主要有三种方式：直播、插秧和抛秧。其中直播是一种无序种植方式且生长期长，插秧有5～7天缓苗期，两种方法均会延长生长期；然而抛秧没有缓苗期，对于普通秧苗，抛秧可以提高10-15％产量。此外抛秧具有移植速度快，不伤根部的优点，被水稻种植专家推荐为增产比率最高的种植农艺。然而无序抛秧作业不利于后期田间管理，而且影响水稻通风、均匀吸收阳光和土壤养分，容易引发病虫害，不适合我国小田块种植的国情从而影响抛秧机的推广。因此有序抛秧机构的研发是解决以上问题的关键。

80年代初，日本已生产出有序抛秧机械，并进入市场；由于其结构复杂、加工精度要求高、成本高，工作效率低等诸多原因，未能大面积推广，只占水稻种植面积的0.5％以下。

此外宽窄行抛秧是指水稻抛秧机的行间距实行一宽一窄的种植方式，这种种植方式利用作物边际优势的增产原理，通过调整抛秧的行间距，改善植株间通风、透光度，减轻病害，增加叶面积指数，延长叶片寿命，加速干物质积累，从而达到优质高产、节本增效的目的。

宽窄行分插机构是抛秧机上实现取秧、弹射秧苗进入田中、使秧苗成宽窄行种植的部件。本实用新型采用斜齿轮、偏心锥齿轮、非圆锥锥齿轮实现宽窄行抛秧的要求，通过调节中心齿轮与中间齿轮螺旋角或行星非圆锥锥齿轮轴与中间偏心锥齿轮轴之间的轴交角，优化相关机构参数，可以设计出满足不同机型、不同宽窄行农艺要求的宽窄行弹射机构。

技术实现要素：

本实用新型的目的是根据现有的技术不足，提供一种同轴双杆弹射式偏心齿轮-非圆锥锥齿轮行星系宽窄行抛秧机构。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种同轴双杆弹射式偏心齿轮-非圆锥锥齿轮行星系宽窄行抛秧机构，包括齿轮箱，所述齿轮箱内部支承有中心齿轮、下中间齿轮、下中间偏心锥齿轮、下行星非圆锥锥齿轮、上中间齿轮、上中间偏心锥齿轮、上中间偏心锥齿轮，所述下中间齿轮和下中间偏心锥齿轮同轴固定相连，所述上中间齿轮和上中间偏心锥齿轮同轴固定相连，所述中心齿轮分别与下中间齿轮和上中间齿轮相啮合，所述下中间偏心锥齿轮和下行星非圆锥锥齿轮相啮合，所述上中间偏心锥齿轮和上中间偏心锥齿轮相啮 合；还包括上移栽臂和下移栽臂；所述下行星非圆锥锥齿轮与下移栽臂同轴相连，所述上中间偏心锥齿轮与上移栽臂同轴相连；

所述上、下移栽臂部件结构相同，均包括栽植臂壳体，所述栽植臂壳体内滑动设置有空心套杆，所述空心套杆中滑动设置有实心推杆，所述空心套杆的末端和栽植臂壳体之间设置有套杆弹簧，所述实心推杆和栽植臂壳体之间设置有推杆聚能弹簧；所述空心套杆上设有第一限位板、第二限位板和开合机构；所述实心推杆上开有扣槽，所述开合机构与扣槽开合连接；所述栽植臂壳体内铰接有双轮廓线凸轮、拨叉和扣扳机，所述拨叉和扣扳机同轴，所述拨叉的一端架在第一限位板和第二限位板之间，所述拨叉的另一端和扣扳机的一端均与双轮廓线凸轮抵接，所述扣扳机的另一端与开合机构配合传动，所述扣扳机的另一端与栽植臂壳体之间设置有扣扳机拉伸弹簧；所述空心套杆的外端部设置有取秧机构；

所述栽植臂壳体与下行星非圆锥锥齿轮同轴固定相连，所述双轮廓线凸轮与齿轮箱固定连接。

进一步的，所述的齿轮箱内的中心齿轮，下、上中间齿轮，下、上中间偏心锥齿轮和下、上行星非圆锥锥齿轮五轴齿轮行星系的轴心的相对位置成直线形排列或呈关于中心齿轮轴心对称的三角形布置。

进一步的，所述的下、上中间齿轮所在轴线与中心齿轮所在轴线呈交错布置的夹角为θ或呈平行布置，所述的下、上行星非圆锥锥齿轮所在轴线与下、上中间齿轮所在轴线之间的轴交角为不等于90度的夹角φ。

进一步的，所述开合机构包括Z形扣和Z形扣压缩弹簧，所述Z形扣铰接在空心套杆上，所述Z形扣的一端与空心套杆之间设置Z形扣压缩弹簧，所述Z形扣的另一端与扣槽开合连接。

进一步的，所述双轮廓线凸轮上具有第一环形凹槽和第二环形凹槽。

进一步的，所述第一环形凹槽的圆心角范围α为75-85度，第二环形凹槽的圆心角范围β为345-350度，所述第一环形凹槽和第二环形凹槽所在的对称轴线之间的夹角为100-250度。

进一步的，所述拨叉的一端架在第一限位板和第二限位板之间；所述拨叉的另一端与双轮廓线凸轮的第一环形凹槽抵接，所述扣扳机的一端与双轮廓线凸轮的第二环形凹槽抵接，扣扳机的另一端与栽植臂壳体之间设置扣扳机拉伸弹簧，扣扳机的另一端与Z形扣配合传动。

进一步的，所述取秧机构包括秧针，所述秧针对称铰接在空心套杆的外端上，所述秧针与空心套杆之间设置有秧针夹紧弹簧。

进一步的，所述实心推杆的外端固定连接有梯形导向块，所述梯形导向块位于两个秧针 之间。

本实用新型具有的有益效果是：

1、采用偏心锥齿轮、非圆锥锥齿轮兼顾偏心齿轮、非圆齿轮的非匀速比传动及锥齿轮的空间传动作为传动机构，配合同轴双杆弹射式栽植臂，能够有效地以满足不同的宽窄行抛秧的农艺要求，填补抛秧机的技术空白。

2、目前国内大部分抛秧机采用人力背负式抛秧机，其原理是利用压缩空气将水稻钵体吹出，并利用重力落地，与传统人力抛秧的方式如出一辙，虽然节省人工成本，但仍不能解决秧苗漂浮、秧苗分布不均等问题。本实用新型对抛秧机构的栽植臂做创新设计，钵苗的夹持和弹射过程分二个步骤实现，采用双凸轮廓线机构及可以分离的推秧杆装置，改变传统抛秧机构的工作顺序，增加水稻钵苗的弹射环节，本设计可以达到不伤秧苗，提高秧苗的存活率，并在一定高度将秧苗弹射入土，能有效解决秧苗漂浮、秧苗分布不均等问题，本次设计旨在解决水稻抛秧机构工作时秧苗漂浮、分布不均相关问题，用机械取代人工抛秧。

附图说明

图1是实用新型实施例的抛秧机构的结构示意图；

图2-3是本实用新型实施例的行星系齿轮传动立体图；

图4是本实用新型的行星非圆锥锥齿轮与中间偏心锥齿轮传动布置图，图中角表示行星非圆锥锥齿轮和中间偏心锥齿轮之间的轴交角；

图5是本实用新型的中心齿轮与中间齿轮有一交错角时的传动齿轮图，图中θ角表示中间轴与中心之间的交错角；

图6为本实用新型实施例中栽植臂的剖视图；

图7为本实用新型实施例中栽植臂的俯视图；

图8为图6中的局部放大图；

图9为本实用新型实施例中双轮廓线凸轮的轴测图；

图10为本实用新型实施例中扣扳机和拨叉的转配轴侧图；

图11为本实用新型实施例中第一环形凹槽的圆心角示意图；

图12为本实用新型实施例中第二环形凹槽的圆心角示意图；

图13为本实用新型实施例中第一环形凹槽和第二环形凹槽的位置关系示意图；

图14为本实用新型实施例中空心套杆5个运动过程在双轮廓线凸轮上体现的示意图；

图中：1.套杆弹簧、2.推杆聚能弹簧、3.空心套杆、4.实心推杆、5.拨叉、6.Z形扣、7.Z形扣压缩弹簧、8.扣扳机、9.扣扳机拉伸弹簧、10.双轮廓线凸轮、11.栽 植臂壳体、12.秧针、13.秧针夹紧弹簧、14.梯形导向块、15.秧针固定架、16.第一限位板、17.扣槽、18.第二限位板、101.第一环形凹槽、102.第二环形凹槽、19.中心链轮，20.中心轴，21.牙嵌式法兰，22.下中间齿轮，23.下行星轴，24.下行星非圆锥锥齿轮，25.下栽植臂，26.下中间偏心锥齿轮，27.下中间轴，28.上中间轴，29.上中间齿轮，30.上中间偏心锥齿轮，31.上行星轴，32.上行星非圆锥锥齿轮，33.上栽植臂，34.齿轮箱，35.中心齿轮，36.链条，37.主动链轮，38.主动链轮轴，39.链轮箱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，将本实用新型安装到抛秧机的传动部件上，所述传动部件包括传动箱39，在传动箱39内，动力由装在主动链轮轴38上的主动链轮37经链条36传递到中心链轮19上，中心链轮19固接在中心轴20上，中心轴20两轴端分别固定有内部传动结构相同的本实用新型；

如图2-3所示，本实用新型包括齿轮箱34，齿轮箱34的内部传动结构为：中心齿轮35空套在中心轴20的右侧，通过牙嵌式法兰21与链轮箱39固接，中心齿轮35分别与固装在下中间轴27上的下中间齿轮22和固装在上中间轴28上的上中间齿轮29相啮合，下中间齿轮22带动与下中间齿轮22同轴安装的下中间偏心锥齿轮26转动，上中间齿轮29带动与上中间齿轮29同轴安装的上中间偏心锥齿轮30转动，下中间偏心锥齿轮26与固装在下行星轴23上的下行星非圆锥锥齿轮24相啮合，上中间偏心锥齿轮30与固装在上行星轴31上的上行星非圆锥锥齿轮32相啮合，下行星轴23和上行星轴31伸出齿轮箱34的一端分别固接有下栽植臂25和上栽植臂33。

如图4-5所示，所述的齿轮箱34内的中心齿轮35，下、上中间齿轮22、29，下、上中间偏心锥齿轮26、30和下、上行星非圆锥锥齿轮24、32五轴齿轮行星系的轴心的相对位置成直线形排列或呈关于中心齿轮轴心对称的三角形布置。所述的下、上中间轴27、28与中心轴20呈交错布置的夹角为θ或呈平行布置，所述的下、上行星轴23、31与下、上中间轴27、28之间的轴交角根据相应的宽窄行行距农艺要求为不等于90度的夹角φ。

作为一种实施方式，所述的传动箱34内的中心齿轮35、下中间齿轮22、上中间齿轮29均为斜齿齿轮。

作为一种实施方式，所述的传动箱34内的中心齿轮35为斜齿齿轮，下中间齿轮22和上中间齿轮29为直齿齿轮。

作为一种实施方式，所述的传动箱34内的中心齿轮35为直齿齿轮，下中间齿轮22和上 中间齿轮29均为斜齿齿轮。

作为一种实施方式，所述的传动箱34内的中心齿轮35为直齿齿轮，下中间齿轮22和上中间齿轮29均为直齿齿轮。

作为一种实施方式，所述的传动箱34内的中心齿轮35、下中间齿轮22和上中间齿轮29为椭圆齿轮、非圆齿轮、偏心齿轮或偏心-非圆齿轮、正圆齿轮。所述的椭圆齿轮为一阶椭圆齿轮、一阶变性椭圆齿轮、高阶椭圆齿轮或高阶变性椭圆齿轮。

如图6-8所示，所述上栽植臂33和下栽植臂25结构相同，均包括栽植臂壳体11，所述栽植臂壳体11内滑动设置有空心套杆3，所述空心套杆3中滑动设置有实心推杆4，所述空心套杆3的末端和栽植臂壳体11之间设置有套杆弹簧1，所述实心推杆4和和栽植臂壳体11之间设置有推杆聚能弹簧2；所述空心套杆3上设有第一限位板16、第二限位板18和开合机构；所述实心推杆4上开有扣槽，所述开合机构与扣槽17开合连接；所述栽植臂壳体11内铰接有双轮廓线凸轮10、拨叉5和扣扳机8，拨叉5和扣扳机8同轴，如图7所示，所述拨叉5的一端架在第一限位板16和第二限位板18之间，所述拨叉5的另一端与双轮廓线凸轮10抵接，所述扣扳机8与开合机构配合传动，所述扣扳机8与栽植臂壳体11之间设置有扣扳机拉伸弹簧9；所述空心套杆3的外端部设置有取秧机构。

所述上栽植臂33的栽植臂壳体11与上行星非圆锥锥齿轮32同轴固定相连，即栽植臂壳体11与上行星非圆锥锥齿轮32具有相同的支撑轴，且栽植臂壳体11与上行星非圆锥锥齿轮32没有相对位移；所述下栽植臂25的栽植臂壳体11与下行星非圆锥锥齿轮24同轴固定相连，所述双轮廓线凸轮10与齿轮箱34固定连接。

如图8所示，所述开合机构包括Z形扣6和Z形扣压缩弹簧7，所述Z形扣6铰接在空心套杆3上，所述Z形扣6的一端与空心套杆3之间设置Z形扣压缩弹簧7，所述Z形扣6的另一端卡扣在与扣槽17上。

如图9、图11-13所示，所述双轮廓线凸轮10上具有两道环形凹槽，即第一环形凹槽101和第二环形凹槽102，第一环形凹槽101的圆心角范围α为75-85度，第二环形凹槽102的圆心角范围β为345-350度，第一环形凹槽101和第二环形凹槽102所在的对称轴线之间的夹角为100-250度。双轮廓线凸轮10对比普通凸轮其特点在于只需要一个动力源，并且在相同的旋转周期内，可完成多个相互独立的工作，且做到不互干扰。

本实施例中，采用两片拨叉5，两片拨叉5的中间夹住扣扳机8，这三个铰接在同一个转动轴上，如图10所示，所述拨叉5的一端架在第一限位板16和第二限位板18之间，拨叉5的一端在双轮廓线凸轮10的驱动下，绕其拨叉5的铰接点旋转，由于拨叉5的一端架在第一限位板16和第二限位板18之间以及空心套杆3的末端和栽植臂壳体11之间设置有套杆弹簧 1，使得拨叉5的一端始终抵住第一限位板16；当空心套杆3向外移动时，第二限位板18则限制空心套杆3的轴向行程；所述拨叉5的另一端与双轮廓线凸轮10的第一环形凹槽101抵接，所述扣扳机8的一端与双轮廓线凸轮10的第二环形凹槽102抵接，所述扣扳机8的另一端与Z形扣6配合传动，用来拨动Z形扣6，扣扳机8的另一端与栽植臂壳体11之间设置扣扳机拉伸弹簧9。

同轴双杆弹射机构是本设计的主要机构之一，其以空心套杆3套实心推杆4的设计，使双杆始终工作在同一轴线。图8中Z型扣6铰链在空心套杆3上，Z型扣6只能绕铰接处旋转运动或者跟随空心套杆3沿空心套杆3的轴线轴向运动，实心推杆4内有扣槽17，通过Z形扣6扣住实心推杆4(如图8所示)可以使双杆一起运动，依靠此种机构配合双轮廓线凸轮10在同一轴线上完成取秧和弹射两种特点动作。

如图7所示，所述取秧机构包括秧针固定架15和秧针12，所述秧针固定架15固定在空心套杆3的外端，所述秧针12对称铰接在秧针固定架15上，所述秧针12与秧针固定架15之间设置有秧针夹紧弹簧13。所述实心推杆4的外端固定连接有梯形导向块14，所述梯形导向块14位于两个秧针12之间。取秧机构属于本栽植臂的末端执行机构，其中的梯形导向块14与实心推杆4的外端刚性连接，随实心推杆4轴向运动的同时与秧针12的内侧导向面配合实现秧针的开合。与现有的插秧机的秧针作比较，因其采用秧针夹紧弹簧13提供夹紧的力，所以在夹持坚硬物体时不会损坏秧针、不易伤害秧苗。

本实用新型的工作原理如下：

中心齿轮35通过牙嵌式法兰21与链轮箱39固接，所以，中心齿轮35静止不转，中心轴20转动，带动与中心轴20固接的齿轮箱34转动，通过中心齿轮35与下中间齿轮啮合29、下中间偏心锥齿轮30与下行星非圆锥锥齿轮24啮合，实现了不等速的转动，由于双轮廓线凸轮10与齿轮箱34固定连接，下栽植臂25的栽植臂壳体11与下行星非圆锥锥齿轮24同轴固定相连，所以双轮廓线凸轮10与栽植臂壳体11具有相对转动。

取秧动作通过取秧机构实现，如图6所示，空心套杆3与整个秧针12固定架刚性连接实现两者同时运动；

如图14所示，空心套杆3由双轮廓线凸轮10、拨叉5和弹簧(包括Z形扣压缩弹簧7和扣扳机拉伸弹簧9)控制，整个运动过程包括近休、推程、回程、远休、弹射5个运动过程，详细如下：

(1)近休：秧针12处于起始状态，在该区段秧针12的绝对运动和牵连运动完全相同，此时实心推杆4和梯形导向块14处于弹出状态，Z形扣6的另一端未卡扣在与扣槽17上，第二限位板18抵住栽植臂壳体11，使空心套杆3不进行轴向运动。

(2)推程：实现秧针12的取秧过程，拨叉5的另一端滑入双轮廓线凸轮10的第一环形凹槽101内，通过双轮廓线凸轮10上的第一环形凹槽101使得空心套杆3、秧针固定架15和秧针12沿轴向向外伸出运动，此时实心推杆4和梯形导向块14仍然静止，则秧针12相对梯形导向块14向前运动，秧针12内侧与梯形导向块14相接触，使得秧针12在秧针夹紧弹簧13压力和梯形导向块14的共同作用下夹住钵体，Z形扣6的另一端卡扣在与扣槽17上。

(3)回程：拨叉5的另一端在双轮廓线凸轮10的第一环形凹槽101内完成滑动后，双轮廓线凸轮10继续转动，拨叉5的另一端开始滑出第一环形凹槽101，使得拨叉5推动第一限位板16，从而压缩套杆弹簧1，在此过程中Z形扣6已经扣住实心推杆4的扣槽17上并跟随空心套杆3一起向套杆弹簧1压缩的方向运动，同时钵体跟随空心套杆3一起运动。

(4)远休：整体处于图6状态，秧针12上面夹取着钵体，套杆弹簧1、推杆聚能弹簧2都处于压缩状态；期间秧针12尖点到抛秧机构行星轮系的行星轮旋转中心的距离保持不变。

(5)弹射：双轮廓线凸轮10的第二环形凹槽102控制扣扳机8的一端的运动，当扣扳机8的一端滑出第二环形凹槽102时，扣扳机8的另一端拨动Z型扣6的一端，Z型扣6利用杠杆原理，使得Z形扣6的另一端脱开与扣槽17的连接，此时被压缩的推杆聚能弹簧2释放弹性势能，使实心推杆带动导向块14快速运动，秧针12夹持的钵体被快速弹出，射入土地。之后状态保持，为下一次取秧做准备。