本實用新型屬于農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域，具體涉及一種同軸雙桿彈射式橢圓—不完全非圓與圓齒輪行星系拋秧機構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前水稻機械種植主要有三種方式：直播、插秧和拋秧。其中直播是一種無序種植方式且生長期長，插秧有5～7天緩苗期，兩種方法均會延長生長期；然而拋秧沒有緩苗期，對于普通秧苗，拋秧可以提高10-15％產(chǎn)量。此外拋秧具有移植速度快，不傷根部的優(yōu)點，被水稻種植專家推薦為增產(chǎn)比率最高的種植農(nóng)藝。然而無序拋秧作業(yè)不利于后期田間管理，而且影響水稻通風(fēng)、均勻吸收陽光和土壤養(yǎng)分，容易引發(fā)病蟲害，不適合我國小田塊種植的國情從而影響拋秧機的推廣。因此有序拋秧機構(gòu)的研發(fā)是解決以上問題的關(guān)鍵。

80年代初，日本已生產(chǎn)出有序拋秧機械，并進入市場；由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工精度要求高、成本高，工作效率低等諸多原因，未能大面積推廣，只占水稻種植面積的0.5％以下。

目前國內(nèi)大部分拋秧機采用人力背負式拋秧機，其原理是利用壓縮空氣將水稻缽體吹出，并利用重力落地，與傳統(tǒng)人力拋秧的方式如出一轍，雖然節(jié)省人工成本，但仍不能解決秧苗漂浮、秧苗分布不均等問題。國內(nèi)也開發(fā)了多種不同類型的有序拋秧機構(gòu)，典型的有中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的2ZPY-H530型水稻缽苗行栽機，沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的氣吸式小型手扶式水稻缽苗有序移栽機，南京農(nóng)機化研究所設(shè)計的頂桿推出式有序拋秧機構(gòu)，此外黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)、浙江大學(xué)、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)和廣西大學(xué)都對缽苗輸送排序式拋秧機構(gòu)進行了研究。這些機構(gòu)由于工作效率或結(jié)構(gòu)上原因，未能得到廣泛推廣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種同軸雙桿彈射式橢圓—不完全非圓與圓齒輪行星系拋秧機構(gòu)，該機構(gòu)能滿足水稻拋秧機栽植臂所需的特殊軌跡要求，且傳動平穩(wěn)、沖擊小。

為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案如下：一種同軸雙桿彈射式橢圓—不完全非圓與圓齒輪行星系拋秧機構(gòu)，包括行星架；所述行星架上支承有中心不完全非圓齒輪、中心不完全圓齒輪、第一中間橢圓齒輪、第一中間不完全圓齒輪、第二中間橢圓齒輪、第二 中間不完全圓齒輪、第一行星橢圓齒輪、第二行星橢圓齒輪；

所述中心不完全非圓齒輪和中心不完全圓齒輪同軸固定相連，且中心不完全圓齒輪的輪齒與中心不完全非圓齒輪的輪齒設(shè)置在不同側(cè)；所述第一中間橢圓齒輪和第一中間不完全圓齒輪同軸固定相連，且第一中間橢圓齒輪的輪齒和第一中間不完全圓齒輪的輪齒設(shè)置在不同側(cè)；所述第二中間橢圓齒輪、第二中間不完全圓齒輪同軸固定相連，且第二中間橢圓齒輪的輪齒和第二中間不完全圓齒輪的輪齒設(shè)置在不同側(cè)；

所述第一中間橢圓齒輪和第二中間橢圓齒輪的轉(zhuǎn)動中心呈180度對稱設(shè)置在中心不完全非圓齒輪的轉(zhuǎn)動中心兩側(cè)；所述第一行星橢圓齒輪和第二行星橢圓齒輪的轉(zhuǎn)動中心呈180度對稱設(shè)置在中心不完全非圓齒輪的轉(zhuǎn)動中心兩側(cè)；

所述第一中間橢圓齒輪的兩側(cè)分別與中心不完全非圓齒輪及第一行星橢圓齒輪相嚙合；所述第二中間橢圓齒輪的兩側(cè)分別與中心不完全非圓齒輪及第二行星橢圓齒輪相嚙合；所述的中心不完全圓齒輪與第一中間不完全圓齒輪或第二中間不完全圓齒輪相嚙合；

還包括兩個拋秧栽植臂，所述第一行星橢圓齒輪和第二行星橢圓齒輪均與拋秧栽植臂同軸相連。

進一步的，所述的第一中間橢圓齒輪、第二中間橢圓齒輪、第一行星橢圓齒輪及第二行星橢圓齒輪的節(jié)曲線參數(shù)相同；所述的第一中間不完全圓齒輪與第二中間不完全圓齒輪的節(jié)曲線參數(shù)相同。

進一步的，所述開合機構(gòu)包括Z形扣和Z形扣壓縮彈簧，所述Z形扣鉸接在空心套桿上，所述Z形扣的一端與空心套桿之間設(shè)置Z形扣壓縮彈簧，所述Z形扣的另一端與扣槽開合連接。

進一步的，所述雙輪廓線凸輪上具有第一環(huán)形凹槽和第二環(huán)形凹槽。

進一步的，所述第一環(huán)形凹槽的圓心角范圍α為75-85度，第二環(huán)形凹槽的圓心角范圍β為345-350度，所述第一環(huán)形凹槽和第二環(huán)形凹槽所在的對稱軸線之間的夾角為100-250度。

進一步的，所述撥叉的一端架在第一限位板和第二限位板之間；所述撥叉的另一端與雙輪廓線凸輪的第一環(huán)形凹槽抵接，所述扣扳機的一端與雙輪廓線凸輪的第二環(huán)形凹槽抵接，扣扳機的另一端與栽植臂殼體之間設(shè)置扣扳機拉伸彈簧，扣扳機的另一端與Z形扣配合傳動。

進一步的，所述取秧機構(gòu)包括秧針，所述秧針對稱鉸接在空心套桿的外端上，所述秧針與空心套桿之間設(shè)置有秧針夾緊彈簧。

進一步的，所述實心推桿的外端固定連接有梯形導(dǎo)向塊，所述梯形導(dǎo)向塊位于兩個秧針之間。

本實用新型的有益效果如下：

1、本實用新型的不等速傳動，使栽植臂的秧針尖點形成取苗軌跡，滿足缽苗移栽的農(nóng)藝要求；

2、本實用新型采用不完全圓齒輪副代替現(xiàn)有機構(gòu)中的鎖止弧機構(gòu)，不僅在行星架轉(zhuǎn)動小角度范圍內(nèi)實現(xiàn)了中心不完全圓齒輪與中間不完全圓齒輪的整個傳動比變化過程，同時實現(xiàn)了行星架轉(zhuǎn)動的整個周期內(nèi)，行星系第一級齒輪副傳動比平緩的變化，使得中心不完全圓齒輪與中間不完全圓齒輪從開始嚙合至分離的整個過程中，中間橢圓齒輪及行星橢圓齒輪轉(zhuǎn)速上較小的突變，減弱了現(xiàn)有機構(gòu)中傳動不穩(wěn)定、沖擊大的缺點；

3、本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、振動小、制造成本低；

4、本實用新型采用兩個栽植臂的布置方案，行星架轉(zhuǎn)動一次，取苗和彈射工作兩次，工作效率高，能適應(yīng)拋秧機在任何轉(zhuǎn)速下的水田和旱地拋秧作業(yè)。

5、目前國內(nèi)大部分拋秧機采用人力背負式拋秧機，其原理是利用壓縮空氣將水稻缽體吹出，并利用重力落地，與傳統(tǒng)人力拋秧的方式如出一轍，雖然節(jié)省人工成本，但仍不能解決秧苗漂浮、秧苗分布不均等問題。本實用新型對拋秧機構(gòu)的栽植臂做創(chuàng)新設(shè)計，缽苗的夾持和彈射過程分二個步驟實現(xiàn)，采用雙凸輪廓線機構(gòu)及可以分離的推秧桿裝置，改變傳統(tǒng)拋秧機構(gòu)的工作順序，增加水稻缽苗的彈射環(huán)節(jié)，本設(shè)計可以達到不傷秧苗，提高秧苗的存活率，并在一定高度將秧苗彈射入土，能有效解決秧苗漂浮、秧苗分布不均等問題，本次設(shè)計旨在解決水稻拋秧機構(gòu)工作時秧苗漂浮、分布不均相關(guān)問題，用機械取代人工拋秧。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例的工作原理示意圖；

圖3為本實用新型實施例的行星系的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型實施例中栽植臂的剖視圖；

圖5為本實用新型實施例中栽植臂的俯視圖；

圖6為圖4中的局部放大圖；

圖7為本實用新型實施例中雙輪廓線凸輪的軸測圖；

圖8為本實用新型實施例中扣扳機和撥叉的轉(zhuǎn)配軸側(cè)圖；

圖9為本實用新型實施例中第一環(huán)形凹槽的圓心角示意圖；

圖10為本實用新型實施例中第二環(huán)形凹槽的圓心角示意圖；

圖11為本實用新型實施例中第一環(huán)形凹槽和第二環(huán)形凹槽的位置關(guān)系示意圖；

圖12為本實用新型實施例中空心套桿5個運動過程在雙輪廓線凸輪上體現(xiàn)的示意圖；

圖中：1.套桿彈簧、2.推桿聚能彈簧、3.空心套桿、4.實心推桿、5.撥叉、6.Z形扣、7.Z形扣壓縮彈簧、8.扣扳機、9.扣扳機拉伸彈簧、10.雙輪廓線凸輪、11.栽植臂殼體、12.秧針、13.秧針夾緊彈簧、14.梯形導(dǎo)向塊、15.秧針固定架、16.第一限位板、17.扣槽、18.第二限位板、101.第一環(huán)形凹槽、102.第二環(huán)形凹槽、19、中心軸，20、行星架，21、中心不完全非圓齒輪，22、中心不完全圓齒輪，23、第一中間軸，24、第二中間軸，25、第一中間橢圓齒輪，26、第一中間不完全圓齒輪，27、第二中間橢圓齒輪，28、第二中間不完全圓齒輪，29、第一行星軸，30、第二行星軸，31、第一行星橢圓齒輪，32、第二行星橢圓齒輪，33、栽植臂，34、取苗軌跡，35、缽苗。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型實施方案作進一步說明。

如圖1、2和3所示，本實用新型提供一種同軸雙桿彈射式橢圓—不完全非圓與圓齒輪行星系拋秧機構(gòu)，包括行星架20、中心不完全非圓齒輪21、中心不完全圓齒輪22、第一中間軸23、第二中間軸24、第一中間橢圓齒輪25、第一中間不完全圓齒輪26、第二中間橢圓齒輪27、第二中間不完全圓齒輪28、第一行星軸29、第二行星軸30、第一行星橢圓齒輪31、第二行星橢圓齒輪32和栽植臂33。中心軸19的一端與拋秧機的動力裝置連接，另一端與行星架20固定；中心不完全非圓齒輪21與拋秧機的機架固定，中心不完全圓齒輪22與中心不完全非圓齒輪21固定，且中心不完全圓齒輪的輪齒22與中心不完全非圓齒輪21的輪齒設(shè)置在不同側(cè)；中心不完全非圓齒輪21和中心不完全圓齒輪22均空套在中心軸上；第一中間軸23和第二中間軸24呈180度對稱設(shè)置在中心軸19的兩側(cè)，且均與行星架20通過軸承連接；第一中間橢圓齒輪25與第一中間軸23通過花鍵連接，第一中間不完全圓齒輪26空套在第一中間軸上，并與第一中間橢圓齒輪25固定，且第一中間橢圓齒輪25的輪齒和第一中間不完全圓齒輪26的輪齒設(shè)置在不同側(cè)；第二中間橢圓齒輪27與第二中間軸24通過花鍵連接，第二中間不完全圓齒輪28空套在第二中間軸上，并與第二中間橢圓齒輪27固定，且第二中間橢圓齒輪27的輪齒和第二中間不完全圓齒輪28的輪齒設(shè)置在不同側(cè)；第一行星軸29和第二行星軸30呈180度對稱設(shè)置在中心軸19的兩側(cè)，分布在行星架20的兩端，且均與行星架20通過軸承連接；第一行星橢圓齒輪31與第一行星軸29通過花鍵連接，第二行星橢圓齒輪32與第二行星軸30通過花鍵連接；第一行星軸29和第二行星軸30的一端均伸出行星架20外與一個栽植臂的殼體11固定。第一中間橢圓齒輪25的兩側(cè)分別與中心不完全非圓齒輪21及第一行星橢圓齒輪31通過齒輪副連接；第二中間橢圓齒輪27的兩側(cè)分別與中心不完全非 圓齒輪21及第二行星橢圓齒輪32通過齒輪副連接；當(dāng)中心不完全非圓齒輪21與第一中間橢圓齒輪25開始嚙合時，中心不完全圓齒輪22與第一中間不完全圓齒輪26分離，與第二中間不完全圓齒輪28嚙合；當(dāng)中心不完全非圓齒輪21與第二中間橢圓齒輪27開始嚙合時，中心不完全圓齒輪22與第二中間不完全圓齒輪28分離，與第一中間不完全圓齒輪26嚙合，保證傳動的連續(xù)性。

第一中間橢圓齒輪25、第二中間橢圓齒輪27、第一行星橢圓齒輪31及第二行星橢圓齒輪32的節(jié)曲線參數(shù)相同；第一中間不完全圓齒輪26與第二中間不完全圓齒輪28的節(jié)曲線參數(shù)相同。

所述拋秧栽植臂包括栽植臂殼體11，所述栽植臂殼體11內(nèi)滑動設(shè)置有空心套桿3，所述空心套桿3中滑動設(shè)置有實心推桿4，所述空心套桿3的末端和栽植臂殼體11之間設(shè)置有套桿彈簧1，所述實心推桿4和和栽植臂殼體11之間設(shè)置有推桿聚能彈簧2；所述空心套桿3上設(shè)有第一限位板16、第二限位板18和開合機構(gòu)；所述實心推桿4上開有扣槽，所述開合機構(gòu)與扣槽17開合連接；所述栽植臂殼體11內(nèi)鉸接有雙輪廓線凸輪10、撥叉5和扣扳機8，撥叉5和扣扳機8同軸，如圖4所示，所述撥叉5的一端架在第一限位板16和第二限位板18之間，所述撥叉5的另一端與雙輪廓線凸輪10抵接，所述扣扳機8與開合機構(gòu)配合傳動，所述扣扳機8與栽植臂殼體11之間設(shè)置有扣扳機拉伸彈簧9；所述空心套桿3的外端部設(shè)置有取秧機構(gòu)。

所述第一行星橢圓齒輪31和第二行星橢圓齒輪32均與栽植臂殼體11同軸固定相連，所述雙輪廓線凸輪10與行星架20固定連接。

如圖6所示，所述開合機構(gòu)包括Z形扣6和Z形扣壓縮彈簧7，所述Z形扣6鉸接在空心套桿3上，所述Z形扣6的一端與空心套桿3之間設(shè)置Z形扣壓縮彈簧7，所述Z形扣6的另一端卡扣在與扣槽17上。

如圖7、圖9-11所示，所述雙輪廓線凸輪10上具有兩道環(huán)形凹槽，即第一環(huán)形凹槽101和第二環(huán)形凹槽102，第一環(huán)形凹槽101的圓心角范圍α為75-85度，第二環(huán)形凹槽102的圓心角范圍β為345-350度，第一環(huán)形凹槽101和第二環(huán)形凹槽102所在的對稱軸線之間的夾角為100-250度。雙輪廓線凸輪10對比普通凸輪其特點在于只需要一個動力源，并且在相同的旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)，可完成多個相互獨立的工作，且做到不互干擾。

本實施例中，采用兩片撥叉5，兩片撥叉5的中間夾住扣扳機8，這三個鉸接在同一個轉(zhuǎn)動軸上，如圖8所示，所述撥叉5的一端架在第一限位板16和第二限位板18之間，撥叉5的一端在雙輪廓線凸輪10的驅(qū)動下，繞其撥叉5的鉸接點旋轉(zhuǎn)，由于撥叉5的一端架在第一限位板16和第二限位板18之間以及空心套桿3的末端和栽植臂殼體11之間設(shè)置有套桿彈簧 1，使得撥叉5的一端始終抵住第一限位板16；當(dāng)空心套桿3向外移動時，第二限位板18則限制空心套桿3的軸向行程；所述撥叉5的另一端與雙輪廓線凸輪10的第一環(huán)形凹槽101抵接，所述扣扳機8的一端與雙輪廓線凸輪10的第二環(huán)形凹槽102抵接，所述扣扳機8的另一端與Z形扣6配合傳動，用來撥動Z形扣6，扣扳機8的另一端與栽植臂殼體11之間設(shè)置扣扳機拉伸彈簧9。

同軸雙桿彈射機構(gòu)是本設(shè)計的主要機構(gòu)之一，其以空心套桿3套實心推桿4的設(shè)計，使雙桿始終工作在同一軸線。圖4中Z型扣6鉸鏈在空心套桿3上，Z型扣6只能繞鉸接處旋轉(zhuǎn)運動或者跟隨空心套桿3沿空心套桿3的軸線軸向運動，實心推桿4內(nèi)有扣槽17，通過Z形扣6扣住實心推桿4(如圖6所示)可以使雙桿一起運動，依靠此種機構(gòu)配合雙輪廓線凸輪10在同一軸線上完成取秧和彈射兩種特點動作。

如圖5所示，所述取秧機構(gòu)包括秧針固定架15和秧針12，所述秧針固定架15固定在空心套桿3的外端，所述秧針12對稱鉸接在秧針固定架15上，所述秧針12與秧針固定架15之間設(shè)置有秧針夾緊彈簧13。所述實心推桿4的外端固定連接有梯形導(dǎo)向塊14，所述梯形導(dǎo)向塊14位于兩個秧針12之間。取秧機構(gòu)屬于本栽植臂的末端執(zhí)行機構(gòu)，其中的梯形導(dǎo)向塊14與實心推桿4的外端剛性連接，隨實心推桿4軸向運動的同時與秧針12的內(nèi)側(cè)導(dǎo)向面配合實現(xiàn)秧針的開合。與現(xiàn)有的插秧機的秧針作比較，因其采用秧針夾緊彈簧13提供夾緊的力，所以在夾持堅硬物體時不會損壞秧針、不易傷害秧苗。

本實用新型的工作原理如下：

如圖2所示，行星架20逆時針轉(zhuǎn)動，通過橢圓—不完全非圓與圓齒輪行星系的不等速傳動，栽植臂的秧針12尖點形成取苗軌跡34；從頭部尖點至缽苗盤頂部為取苗段34，栽植臂垂直離開缽苗盤，避免取苗時損傷缽苗35，當(dāng)?shù)竭_預(yù)定位置是進行彈射工作，將缽體彈射入土。

取秧動作通過取秧機構(gòu)實現(xiàn)，如圖5所示，空心套桿3與整個秧針12固定架剛性連接實現(xiàn)兩者同時運動；

如圖12所示，空心套桿3由雙輪廓線凸輪10、撥叉5和彈簧(包括Z形扣壓縮彈簧7和扣扳機拉伸彈簧9)控制，整個運動過程包括近休、推程、回程、遠休、彈射5個運動過程，詳細如下：

(1)近休：秧針12處于起始狀態(tài)，在該區(qū)段秧針12的絕對運動和牽連運動完全相同，此時實心推桿4和梯形導(dǎo)向塊14處于彈出狀態(tài)，Z形扣6的另一端未卡扣在與扣槽17上，第二限位板18抵住栽植臂殼體11，使空心套桿3不進行軸向運動。

(2)推程：實現(xiàn)秧針12的取秧過程，撥叉5的另一端滑入雙輪廓線凸輪10的第一環(huán)形凹槽101內(nèi)，通過雙輪廓線凸輪10上的第一環(huán)形凹槽101使得空心套桿3、秧針固定架15和秧針12沿軸向向外伸出運動，此時實心推桿4和梯形導(dǎo)向塊14仍然靜止，則秧針12相對梯形導(dǎo)向塊14向前運動，秧針12內(nèi)側(cè)與梯形導(dǎo)向塊14相接觸，使得秧針12在秧針夾緊彈簧13壓力和梯形導(dǎo)向塊14的共同作用下夾住缽體，Z形扣6的另一端卡扣在與扣槽17上。

(3)回程：撥叉5的另一端在雙輪廓線凸輪10的第一環(huán)形凹槽101內(nèi)完成滑動后，雙輪廓線凸輪10繼續(xù)轉(zhuǎn)動，撥叉5的另一端開始滑出第一環(huán)形凹槽101，使得撥叉5推動第一限位板16，從而壓縮套桿彈簧1，在此過程中Z形扣6已經(jīng)扣住實心推桿4的扣槽17上并跟隨空心套桿3一起向套桿彈簧1壓縮的方向運動，同時缽體跟隨空心套桿3一起運動。

(4)遠休：整體處于圖4狀態(tài)，秧針12上面夾取著缽體，套桿彈簧1、推桿聚能彈簧2都處于壓縮狀態(tài)；期間秧針12尖點到拋秧機構(gòu)行星輪系的行星輪旋轉(zhuǎn)中心的距離保持不變。

(5)彈射：雙輪廓線凸輪10的第二環(huán)形凹槽102控制扣扳機8的一端的運動，當(dāng)扣扳機8的一端滑出第二環(huán)形凹槽102時，扣扳機8的另一端撥動Z型扣6的一端，Z型扣6利用杠桿原理，使得Z形扣6的另一端脫開與扣槽17的連接，此時被壓縮的推桿聚能彈簧2釋放彈性勢能，使實心推桿帶動導(dǎo)向塊14快速運動，秧針12夾持的缽體被快速彈出，射入土地。之后狀態(tài)保持，為下一次取秧做準備。