本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域，涉及高速水稻缽苗寬窄行移栽機，具體涉及一種差速輪系水稻缽苗寬窄行移栽機構(gòu)。

背景技術(shù)：

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(gòu)所取的秧苗都為毯狀苗，容易傷根。而缽苗寬窄行移栽機構(gòu)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。

水稻寬窄行種植是指水稻秧苗植株行間距實行一寬一窄的種植方式，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(fēng)、透光度，減輕病害(稻瘟病)，從而達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、節(jié)本增效的目的。

寬窄行移栽機構(gòu)是在不改變現(xiàn)有缽苗移栽機秧箱結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)秧苗寬窄行不等行距種植的部件。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(gòu)，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(gòu)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，并不能形成缽苗移栽所需要的“8字形”空間復(fù)雜軌跡，即該專利所提出的機構(gòu)僅能應(yīng)用于插秧機，并不能滿足水稻缽苗寬窄行移栽的要求。

公開號為CN103004346A的專利公開了一種非圓錐齒輪缽苗寬窄行移栽機構(gòu)，該專利中提出的直齒輪、斜齒輪和非圓齒輪的組合形式機構(gòu)的取秧動作為“夾土”，即在取秧過程中夾片夾持的是缽苗的缽?fù)?；該機構(gòu)的移栽軌跡為帶有尖嘴的空間運動軌跡，在高速作業(yè)時會有較大的沖擊振動，可靠性不高。

申請?zhí)枮镃N201310318352.7的專利申請公開了一種七非圓錐錐齒輪行星輪系缽苗寬窄行移栽機構(gòu)，該機構(gòu)的核心部件為七非圓錐錐齒輪的行星輪系，其取苗爪可以實現(xiàn)“8字形”的空間運動軌跡，但是該機構(gòu)的“8字形”移栽軌跡在取秧段有較大的橫向偏移量，即取秧爪在取秧的同時又橫向偏移的動作，與秧箱的左右送秧動作相互干擾，造成取秧不準(zhǔn)確，取秧成功率較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種應(yīng)用于高速水稻缽苗移栽機的差速輪系水稻缽苗寬窄行移栽機構(gòu)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明包括傳動箱、主傳動軸、主動錐齒輪、從動錐齒輪、副傳動軸、副傳動軸齒輪、中心軸、中心軸齒輪、差速輪系、上移栽臂和下移栽臂；所述的副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，從動錐齒輪和副傳動軸齒輪均固定在副傳動軸上，中心軸齒輪固定在中心軸上；所述的從動錐齒輪與主動錐齒輪嚙合，中心軸齒輪與副傳動軸齒輪嚙合；兩個差速輪系對稱設(shè)置在中心軸的兩端；差速輪系的兩端設(shè)置上移栽臂和下移栽臂。

所述的差速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、上第一中間非圓齒輪、上第二中間非圓齒輪、上第三中間非圓齒輪、上中間斜齒輪、上行星斜齒輪、下第一中間非圓齒輪、下第二中間非圓齒輪、下第三中間非圓齒輪、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)的上第一中間軸、上第二中間軸、上行星軸、下第一中間軸、下第二中間軸和下行星軸；所述的差速主動齒輪固定在副傳動軸上；差速從動齒輪空套在中心軸上，并與差速主動齒輪嚙合；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；上第一中間非圓齒輪和上第二中間非圓齒輪均固定在上第一中間軸上；上第一中間非圓齒輪與中心非圓齒輪嚙合；上第三中間非圓齒輪和上中間斜齒輪均固定在上第二中間軸上；上第三中間非圓齒輪與上第二中間非圓齒輪嚙合；上行星斜齒輪固定在上行星軸上，并與上中間斜齒輪嚙合；下第一中間非圓齒輪和下第二中間非圓齒輪均固定在下第一中間軸上；下第一中間非圓齒輪與中心非圓齒輪嚙合；下第三中間非圓齒輪和下中間斜齒輪均固定在下第二中間軸上；下第三中間非圓齒輪與下第二中間非圓齒輪嚙合；下行星斜齒輪固定在下行星軸上，并與下中間斜齒輪嚙合。

所述上移栽臂的移栽臂殼體與上行星軸伸出齒輪箱外的一端固定，下移栽臂的移栽臂殼體與下行星軸伸出齒輪箱外的一端固定，且上移栽臂和下移栽臂設(shè)置在齒輪箱的同一側(cè)；上移栽臂和下移栽臂的凸輪均與齒輪箱固定；上移栽臂和下移栽臂的結(jié)構(gòu)完全相同。

所述的上第一中間軸和下第一中間軸對稱設(shè)置在中心軸兩側(cè)；所述的上第二中間軸和下第二中間軸對稱設(shè)置在中心軸兩側(cè)；所述的上行星軸和下行星軸對稱設(shè)置在中心軸兩側(cè)，上行星軸與中心軸、下行星軸與中心軸之間的軸交角均為α；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；α＝2β；β根據(jù)寬窄行移栽的行距要求取值。

所述的上第一中間非圓齒輪與下第一中間非圓齒輪的幾何參數(shù)完全相同，上第二中間非圓齒輪與下第二中間非圓齒輪的幾何參數(shù)完全相同，上第三中間非圓齒輪與下第三中間非圓齒輪的幾何參數(shù)完全相同；所述的上中間斜齒輪、上行星斜齒輪、下中間斜齒輪和下行星斜齒輪的幾何參數(shù)完全相同，均是模數(shù)為3、齒數(shù)為17的左旋斜齒輪。

所述的中心非圓齒輪、上第二中間非圓齒輪及下第二中間非圓齒輪的節(jié)曲線均由三次非均勻B樣條曲線擬合而成，并由12個型值點的向徑控制節(jié)曲線的形狀。

所述的副傳動軸齒輪和中心軸齒輪均為圓齒輪，且傳動比為1，或為相互嚙合的非圓齒輪；所述的差速主動齒輪和差速從動齒輪均為圓齒輪，且傳動比1：2，或為相互嚙合的非圓齒輪。

上移栽臂或下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。

本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明解決了交錯齒輪-橢圓錐齒輪行星輪系和交錯齒輪-非圓齒輪移栽機構(gòu)僅能應(yīng)用于插秧機的問題，相比于這些分插機構(gòu)的“腰子形”和“海豚形”移栽軌跡，本發(fā)明的移栽機構(gòu)可以形成復(fù)雜的空間“8字形”軌跡，以適應(yīng)水稻缽苗移栽的特殊要求。缽苗移栽是比機插秧更先進(jìn)的農(nóng)藝技術(shù)，在具體的實施上也更加困難，所以本發(fā)明以簡單的齒輪機構(gòu)實現(xiàn)了插秧機的分插機構(gòu)所不能實現(xiàn)的缽苗寬窄行移栽功能，能為水稻的優(yōu)質(zhì)增產(chǎn)和進(jìn)一步機械化做出貢獻(xiàn)。

2、本發(fā)明為二自由度的差速輪系移栽機構(gòu)，與傳統(tǒng)的單自由度行星輪系移栽機構(gòu)不同，差速輪系移栽機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)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(gòu)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(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的移栽軌跡；同時，由于機構(gòu)靈活的傳動比，使得機構(gòu)只需交錯安裝的斜齒輪就能實現(xiàn)理想的空間軌跡，與公開號CN103004346A中機構(gòu)的球面非圓齒輪相比，本發(fā)明的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(yīng)用于生產(chǎn)實踐。

3、本發(fā)明解決了申請?zhí)枮镃N201310318352.7中缽苗移栽機構(gòu)取秧段偏移量過大，造成的取秧率低的問題，七非圓齒輪移栽機構(gòu)的移栽臂在取秧時有一個橫向偏移的動作，與秧箱的左右移動相互干涉，在實際的生產(chǎn)作業(yè)中，取秧成功率很低，而本發(fā)明的差速機構(gòu)在取秧時軌跡為一條直線，沒有橫向偏移量，可以實現(xiàn)精準(zhǔn)取秧，保證取秧的成功率。

4、本發(fā)明采用；通過優(yōu)化非圓齒輪的節(jié)曲線參數(shù)和斜齒輪螺旋角，可以得到能實現(xiàn)水稻缽苗一寬一窄種植的缽苗移栽機構(gòu)；與專利號CN201510005883.X和CN201510213119.1中提到的缽苗寬窄行機構(gòu)相比，該機構(gòu)齒輪數(shù)量較少，結(jié)構(gòu)更加簡單和緊湊，在降低了生產(chǎn)成本的同時提高了機構(gòu)的可靠性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖2是本發(fā)明中各個齒輪的裝配示意圖。

圖3是本發(fā)明中各個齒輪嚙合狀態(tài)的一側(cè)側(cè)視圖。

圖4是本發(fā)明中各個齒輪嚙合狀態(tài)的另一側(cè)側(cè)視圖。

圖5是本發(fā)明的下中間斜齒輪與下行星斜齒輪交錯嚙合示意圖。

圖6是本發(fā)明的移栽臂剖視圖。

圖7是本發(fā)明的移栽臂俯視圖。

圖8是本發(fā)明的中心非圓齒輪節(jié)曲線圖。

圖9是本發(fā)明的上第二中間非圓齒輪節(jié)曲線圖。

圖10是本發(fā)明的取苗過程示意圖。

圖11是本發(fā)明實現(xiàn)移栽軌跡的俯視圖。

圖12是本發(fā)明作業(yè)時形成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、副傳動軸，6、副傳動軸齒輪，7、中心軸，8、中心軸齒輪，9、差速主動齒輪，10、差速從動齒輪，11、下第二中間非圓齒輪，12、下第三中間非圓齒輪，13、下行星軸，14、下行星斜齒輪，15、齒輪箱，16、下移栽臂，17、下第二中間軸，18、下中間斜齒輪，19、下第一中間軸，20、下第一中間非圓齒輪，21、中心非圓齒輪，22、上第一中間非圓齒輪，23、上第一中間軸，24、上第二中間非圓齒輪，25、上中間斜齒輪，26、上第二中間軸，27、上移栽臂，28、上行星斜齒輪，29、上行星軸，30、上第三中間非圓齒輪，31、凸輪，32、彈簧，33、彈簧座，34、撥叉，35、推秧桿，36、移栽臂殼體，37、固定塊，38、取秧夾片，39、U形塊，40、秧箱，41、缽盤，42、缽苗，43、移栽軌跡，44、地面，a、取秧進(jìn)入點，b、取秧點，c、推秧點。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，差速輪系水稻缽苗寬窄行移栽機構(gòu)，包括傳動箱1、主傳動軸2、主動錐齒輪3、從動錐齒輪4、副傳動軸5、副傳動軸齒輪6、中心軸7、中心軸齒輪8、差速輪系、上移栽臂27和下移栽臂16；主傳動軸2、副傳動軸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16主傳動軸2上，從動錐齒輪4和副傳動軸齒輪6均固定在副傳動軸5上，中心軸齒輪8固定在中心軸7上；從動錐齒輪4與主動錐齒輪3嚙合，中心軸齒輪8與副傳動軸齒輪6嚙合；兩個差速輪系對稱設(shè)置在中心軸7的兩端；差速輪系的兩端設(shè)置上移栽臂27和下移栽臂16；動力由主傳動軸2傳遞到副傳動軸5，再經(jīng)差速輪系傳遞到上移栽臂27和下移栽臂16。

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，差速輪系包括差速主動齒輪9、差速從動齒輪10、齒輪箱15、中心非圓齒輪21、上第一中間非圓齒輪22、上第二中間非圓齒輪24、上第三中間非圓齒輪30、上中間斜齒輪25、上行星斜齒輪28、下第一中間非圓齒輪20、下第二中間非圓齒輪11、下第三中間非圓齒輪12、下中間斜齒輪18和下行星斜齒輪14，以及通過軸承支承在齒輪箱15內(nèi)的上第一中間軸23、上第二中間軸26、上行星軸29、下第一中間軸19、下第二中間軸17和下行星軸13；差速主動齒輪9固定在副傳動軸5上；差速從動齒輪10空套在中心軸7上，并與差速主動齒輪9嚙合；齒輪箱15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21通過牙嵌與差速從動齒輪10固定；上第一中間非圓齒輪22和上第二中間非圓齒輪24均固定在上第一中間軸23上；上第一中間非圓齒輪22與中心非圓齒輪21嚙合；上第三中間非圓齒輪30和上中間斜齒輪25均固定在上第二中間軸26上；上第三中間非圓齒輪30與上第二中間非圓齒輪24嚙合；上行星斜齒輪28固定在上行星軸29上，并與上中間斜齒輪25嚙合；下第一中間非圓齒輪20和下第二中間非圓齒輪11均固定在下第一中間軸19上；下第一中間非圓齒輪20與中心非圓齒輪21嚙合；下第三中間非圓齒輪12和下中間斜齒輪18均固定在下第二中間軸17上；下第三中間非圓齒輪12與下第二中間非圓齒輪11嚙合；下行星斜齒輪14固定在下行星軸13上，并與下中間斜齒輪18嚙合。

如圖1、圖6和圖7所示，上移栽臂27的移栽臂殼體36與上行星軸29伸出齒輪箱外的一端固定，下移栽臂16的移栽臂殼體與下行星軸13伸出齒輪箱外的一端固定，且上移栽臂和下移栽臂設(shè)置在齒輪箱的同一側(cè)；上移栽臂和下移栽臂的凸輪均與齒輪箱固定；上移栽臂27和下移栽臂16的結(jié)構(gòu)完全相同，均采用成熟的現(xiàn)有技術(shù)，如申請?zhí)枮?01110164729.9的專利。

如圖1和圖5所示，上第一中間軸23和下第一中間軸19對稱設(shè)置在中心軸7兩側(cè)；上第二中間軸26和下第二中間軸17對稱設(shè)置在中心軸7兩側(cè)；上行星軸29和下行星軸13對稱設(shè)置在中心軸7兩側(cè)，上行星軸29與中心軸7、下行星軸13與中心軸7之間的軸交角均為α；上中間斜齒輪25、上行星斜齒輪28、下中間斜齒輪18及下行星斜齒輪14的螺旋角均為β；α＝2β；β的值可根據(jù)寬窄行移栽的行距要求進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)寬行和窄行的行距分別為400mm和200mm時，β＝8°。

如圖2、圖3和圖4所示，上第一中間非圓齒輪22與下第一中間非圓齒輪20的幾何參數(shù)完全相同，上第二中間非圓齒輪24與下第二中間非圓齒輪11的幾何參數(shù)完全相同，上第三中間非圓齒輪30與下第三中間非圓齒輪12的幾何參數(shù)完全相同；上中間斜齒輪25、上行星斜齒輪28、下中間斜齒輪18和下行星斜齒輪14的幾何參數(shù)完全相同，均是模數(shù)為3、齒數(shù)為17的左旋斜齒輪。

如圖2、圖3、圖4、圖8和圖9所示，中心非圓齒輪21、上第二中間非圓齒輪24及下第二中間非圓齒輪11的節(jié)曲線均由三次非均勻B樣條曲線擬合而成，并由12個型值點參數(shù)控制節(jié)曲線的形狀，通過優(yōu)化型值點參數(shù)的數(shù)值來獲得符合要求的不等速傳動特性；中心非圓齒輪21節(jié)曲線的12個型值點參數(shù)分別為：r₁＝17.5mm，r₂＝19.8mm，r₃＝22.4mm，r₄＝21.5mm，r₅＝22.4mm，r₆＝19.8mm，r₇＝17.5mm，r₈＝19.8mm，r₉＝22.4mm，r₁₀＝21.5mm，r₁₁＝22.4mm，r₁₂＝19.8mm；中心非圓齒輪21和上第一中間非圓齒輪22、下第一中間非圓齒輪20的中心距為41.5。如圖9所示，上第二中間非圓齒輪24或下第二中間非圓齒輪11節(jié)曲線的12個型值點參數(shù)分別為：r₁′＝11mm，r₂′＝12mm，r₃′＝17mm，r₄′＝30mm，r₅′＝33mm，r₆′＝27mm，r₇′＝26mm，r₈′＝29mm，r₉′＝33mm，r₁₀′＝31mm，r₁₁′＝19mm，r₁₂′＝13mm；上第二中間非圓齒輪24和上第三中間非圓齒輪30、下第二中間非圓齒輪11和下第三中間非圓齒輪12的中心距均為51mm。

如圖1、圖10、圖11和圖12所示，副傳動軸齒輪6和中心軸齒輪8為傳動比為1的圓齒輪，或為相互嚙合的非圓齒輪，差速主動齒輪9和差速從動齒輪10為傳動比1：2的圓齒輪，或為相互嚙合的非圓齒輪；移栽機構(gòu)取秧夾片38尖點所形成的移栽軌跡43的取秧段在俯視圖上為一條直線段，即圖中a到b的一段軌跡在一條直線上。

如圖1、圖10、圖11和圖12所示，差速輪系與傳統(tǒng)的行星輪系不同，為二自由度機構(gòu)，中心非圓齒輪和齒輪箱15在機構(gòu)工作過程中都會轉(zhuǎn)動，使機構(gòu)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(gòu)取秧夾片尖點的移栽軌跡43要滿足移栽過程有一定的偏移量，如圖11和圖12所示，移栽臂在取秧點b取秧后偏移距離△D，在推秧點c將缽苗推入土中，當(dāng)幾套機構(gòu)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43上從取秧進(jìn)入點a到取秧點b的取秧段的橫向偏移量盡量小，如圖11所示，本發(fā)明結(jié)合了差速輪系與非圓齒輪的傳動特性，使機構(gòu)的移栽軌跡上a到b在一條直線上，沒有橫向偏移量，實現(xiàn)了“直夾苗”。

該差速輪系水稻缽苗寬窄行移栽機構(gòu)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，帶動副傳動軸5轉(zhuǎn)動，副傳動軸齒輪6帶動中心軸齒輪8轉(zhuǎn)動，將動力傳遞到中心軸7，中心軸7的一端與齒輪箱15固定，帶動齒輪箱15轉(zhuǎn)動，同時，副傳動軸5帶動差速主動齒輪9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21分別與上第一中間非圓齒輪22、下第一中間非圓齒輪20嚙合；差速從動齒輪10帶動中心非圓齒輪21轉(zhuǎn)動，再經(jīng)上第一中間非圓齒輪22、上第二中間非圓齒輪24、上第三中間非圓齒輪30、上中間斜齒輪25、上行星斜齒輪28傳遞到上移栽臂27；經(jīng)下第一中間非圓齒輪20、下第二中間非圓齒輪11、下第三中間非圓齒輪12、下中間斜齒輪18、下行星斜齒輪14傳遞到下移栽臂16；同時，齒輪箱15在中心軸7的帶動下轉(zhuǎn)動，齒輪箱15的轉(zhuǎn)動帶動箱內(nèi)的齒輪組、上移栽臂27和下移栽臂16轉(zhuǎn)動，兩個移栽臂同時受到來自中心非圓齒輪21的動力和齒輪箱15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34圍繞固定在齒輪箱15上的凸輪31擺動，在取秧前撥叉34經(jīng)過凸輪31的上升段而抬起，將推秧桿35向后拉，同時通過彈簧座33壓縮彈簧32，焊接在推秧桿上的U形塊39也隨推秧桿向后移動，擠壓取秧夾片38(取秧夾片38通過固定塊37固定在移栽臂殼體36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34處于凸輪31的最高位置保持段；當(dāng)移栽臂到達(dá)推秧點c時，撥叉34轉(zhuǎn)至凸輪31的回程段，彈簧32回位推動推秧桿35和U形塊39向前快速運動，取秧夾片38在自身彈性下張開，松開缽苗，推秧桿將缽苗42的土缽?fù)迫氲孛?4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21之間及下行星斜齒輪6與中心非圓齒輪21之間的軸交角α不為零，因此上移栽臂27、下移栽臂16的轉(zhuǎn)動平面與齒輪箱15的轉(zhuǎn)動平面不平行，引起移栽臂上的取秧夾片38在秧箱40的缽盤41上取秧點b取缽苗42后，向外側(cè)偏移距離△D至推秧點c推秧，由此實現(xiàn)水稻缽苗的機械化寬窄行移栽。