水稻插秧机分插机构的创新设计
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第!!卷第"期!##$年%月
江苏理工大学学报（自然科学版）
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63>4=!##$水稻插秧机分插机构的创新设计
尹建军$，赵匀!，张际先$
（$=江苏理工大学机械工程学院，江苏镇江!$!#$?；!=浙江工程学院，浙江杭州?$##??）
［摘要］机构创新是机械产品创新的重要内容之一，文中应用运动合成法、机构传动特点、联想扩展等思维方法，归纳总结了水稻插秧机分插机构的创新构思，同时介绍了两种新型分插机构———椭圆齿轮差动轮系分插机构和旋转式偏心链轮分插机构的工作原理，最后指出创新构思可以结合@A B（计算机辅助工程）软件C D E F G;H I D J B K进行仿真的手段L
［关键词］水稻插秧机；分插机构；机构创新
［中图分类号］6!!?=%$［文献标识码］M［文章编号］$##N O$N P$（!##$）#"O###"O#?
分插机构是水稻插秧机的主要工作部件，它决定了机械插秧的质量和效率L我国是研究水稻插秧机起步较早的国家［$］，!#世纪N#年代就在全国范围内应用带转臂滑道机构的滚动直插式洗根苗插秧机，!#世纪Q#年代吸收日本插秧机连杆式分插机构的优点研制出!R9系列机型，直到现在仍是我国插秧机械的主力产品L而日本在!#世纪S#年代率先实现了水稻种植机械化，其主要措施有两条：一是应用曲柄摇杆机构作为水稻分插机构，以连杆作为栽植臂，为提高其工作可靠性并减少秧苗回带，在栽植臂上附加了推秧装置，大大提高了插秧机的工作质量；二是以先进的农艺与农机结合，创造了旱育稀植的育苗方式，即以带土苗取代裸苗插秧，进一步提高了插秧质量，特别是提高了每穴秧苗的数量精确度L在插秧质量满足要求后，又积极寻求提高其效率，主攻方向仍然是分插机构，并在!#世纪Q#年代中期研制出新型高效的分插机构，这就是偏心齿轮行星系分插机构，推出整机性能优良的高速插秧机，工作效率比连杆式插秧机提高了!T L在此基础上又发展了带椭圆齿轮行星系分插机构的高速插秧机，到!#世纪%#年代普及率达Q#T以上L这两种分插机构均在中国申请了专利L可以看出，日本插秧机械化的发展普及，除了农机与农艺相辅相成的结果之外，还在于插秧机产品的不断创新，尤其以其主要工作部件分插机构的创新作为标
志L在插秧机的发展历程中，分插机构的推陈出新，机构创新设计发挥着重要作用L
文中从插秧机分插机构的创新构思角度，运用机构学理论，归纳总结了分插机构的创新思路，同时介绍了两种笔者自己设计的既能插大苗又能插小苗的高效分插机构，以及创新构思结合@A B（计算机辅助工程）软件C D E F G;H I D J B K进行仿真的手段，试图为机械设计人员提供一些行之有效的创新途径，并应用到机械产品的研制中L
!分插机构的功能要求
分插机构是插秧机的主要工作部件之一，由分插器和驱动机构组成，实现分秧和插秧的动作［］L工作中，分插器直接与秧苗接触进行分秧和取秧，为合适地取秧，使秧苗插直、插深、插稳、不勾不伤，分插器必须按一定的轨迹和姿态运动，驱动机构的作用就是使分插器按要求的轨迹和姿态准确可靠地运转L因此，驱动机构的工作性能直接影响到插秧的质量和工作效率，它应实现如下的功能要求：!使分插器按一定的轨迹运动，动轨迹一般为余摆线状；"分插器沿着轨迹运动时，对应取秧、插秧位置应有不同的姿态，以保证取秧顺利和秧苗插直L
以曲柄摇杆式分插机构为例（计算以!R9O %?"S为准），如图$所示L
［收稿日期］!##$O#P O$#
［作者简介］尹建军（$%N?O），男，山西大同人，江苏理工大学助教，博士生!
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图!分插机构的工作轨迹及要求
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3#+(4(-05*65(./+/0#-$7.8/-0#-$4
(9’/-#54根据以上所述，凡能满足功能要求的任何机构，均可用作分插机构的驱动机构，但在工程实际中，寻求既能满足此功能要求又在结构上易于实现、工作可靠、作业效率高的机构却并非易事:
!分插机构的创新
机构创新的目的，一方面是要求能达到构思新颖、结构独特、动作合理和工作可靠等重要指标，另一方面应注意其经济性和实用性，本质是扩展构思思路，实现一定意义上的最优设计:确定所需机构的途径一般有两种：一是查阅按功能和动作分类的机构应用实例进行机构选型；二是构
思新机构［;］:机构创新是比较困难的，
但并不是没有规律可循:现按插秧机分插机构发展历程，将其创新思路归纳如下:
!"#转臂滑道机构［$
］
其结构简图如图;所示:它利用运动合成的
方法，秧爪<的运动是牵连运动为秧爪随分插轮
=
!秧箱;秧帘<秧爪排=分插轮
>环形滑道
（凸轮）?副滚轮@主滚轮图;转臂滑道机构
"#$%;A 9’(4/0#9B #()*69/41+#B ()#0’+*0/0#-$
/+4的转动和相对运动为通过主滚轮@和副滚轮?受
环形滑道>控制相对于分插轮=的摆动复合而成，从而形成所要求的轨迹和动作，满足了生产需要:
!"!曲柄摇杆机构［$
］其结构简图如图<所示:它利用了四杆机构
中连杆的特点和运动姿态来实现给定的轨迹和动作的，用简单机构完成了较为复杂的动作过程，并且附加有推秧机构（由@、=、;和?组成）
，形成了结构简单，工作可靠的分插机构
:
!摇杆
;推秧弹簧<栽植臂盖=拨叉>分离针?推秧器@凸轮C 曲柄D 栽植臂
图<曲柄摇杆机构