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浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
班 級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 09 級(jí)（4）班
課題名稱(chēng) 一種插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱設(shè)計(jì)
姓 名
王鵬
開(kāi)題報(bào)告（包括選題意義、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題、總體研究思路與可行性分析 ，預(yù)
期研究成果、研究工作計(jì)劃等內(nèi)容，非藝術(shù)類(lèi)不少于 3000 字）
目錄
1 選題的背景與意義
1.1 水稻插秧機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
1.2 插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱研究意義
2 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題
2.1 基本內(nèi)容
2.2 擬解決的主要問(wèn)題
3 研究方案、可行性分析及預(yù)期研究成果
3.1 研究方案
3.1.1 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法
3.1.2 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法
3.2 可行性分析
3.3 預(yù)期研究成果
4 研究工作計(jì)劃（進(jìn)度安排）
參考文獻(xiàn)
（開(kāi)題報(bào)告全文附后）
成績(jī)：
答 辯
意 見(jiàn)
（從選題、任務(wù)工作量、質(zhì)量預(yù)期、可行性等
幾個(gè)方面）
答辯組長(zhǎng)簽名：
年 月 日
系
主
任
審
核
意
見(jiàn)
簽名：
年 月 日
一種插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱設(shè)計(jì)
王鵬
（機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 09 級(jí)（4）班 I09690128 ）
1 選題的背景與意義
水稻是我國(guó)最主要的糧食作物 ，因其種植面積大 、單位面積產(chǎn)量與總產(chǎn)量高 ，
在糧食生產(chǎn)中地位舉足輕重，而水稻種植的機(jī)械化是水稻生產(chǎn)的必然趨勢(shì)[1]。大
力發(fā)展水稻生產(chǎn)機(jī)械化 ，可以有效爭(zhēng)搶農(nóng)時(shí) 、抵御自然災(zāi)害的影響 、確保和擴(kuò)大
種植面積、提高水稻產(chǎn)量、節(jié)約生產(chǎn)成本[2]。
1.1 水稻插秧機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
水稻機(jī)械化插秧技術(shù)是繼品種和栽培技術(shù)更新之后進(jìn)一步提高水稻勞動(dòng)生
產(chǎn)率的又一次技術(shù)革命 。目前，世界上水稻機(jī)插秧技術(shù)已成熟 ，日本、韓國(guó)等國(guó)
家以及我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的水稻生產(chǎn)全面實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化插秧。
國(guó)內(nèi)外較為成熟并普遍使用的插秧機(jī) ，其工作原理大體相同 。發(fā)動(dòng)機(jī)分別將
動(dòng)力傳遞給插秧機(jī)構(gòu)和送秧機(jī)構(gòu) ，在兩大機(jī)構(gòu)的相互配合下 ，插秧機(jī)構(gòu)的秧針插
入秧塊抓取秧苗 ，并將其取出下移 ，當(dāng)移到設(shè)定的插秧深度時(shí) ，由插秧機(jī)構(gòu)中的
插植叉將秧苗從秧針上壓下，完成一個(gè)插秧過(guò)程。同時(shí)，通過(guò)浮板和液壓系統(tǒng) ，
控制行走輪與機(jī)體相對(duì)位置和浮板與秧針的相對(duì)位置，使插秧深度基本一致[3]。
水稻插秧種植方式主要集中在亞洲 ，目前國(guó)外生產(chǎn)插秧機(jī)的國(guó)家也全部在亞
洲，主要是日本和韓國(guó) 。日本是世界上水稻插秧機(jī)械化水平最高的國(guó)家 ，也是插
秧機(jī)械研究和制造水平最高的國(guó)家，插秧機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品均處于領(lǐng)先地位。
日本插秧機(jī)產(chǎn)品已經(jīng)形成標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和多樣化的格局。乘坐式有
3 至
10 行，步行式有 1、2、4、6 行,每種產(chǎn)品各具特色 ,適應(yīng)于不同的環(huán)境條件和生
產(chǎn)規(guī)模，滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需要 。日本種植單季水稻 ，普遍采用中、小苗旱育稀植
技術(shù)。插秧機(jī)行距為 300 和 330mm[4]。韓國(guó)生產(chǎn)的插秧機(jī)也有步進(jìn)式和乘坐式兩
類(lèi)，但型號(hào)比較單一，沒(méi)有形成系列。日本插秧機(jī)主要有下述五方面的特點(diǎn)：
(1)結(jié)構(gòu)型式有乘坐式和步進(jìn)式 2 大類(lèi)。
(2)乘坐式插秧機(jī)有高速型和普通型 2 個(gè)品種。
(3)高速插秧機(jī)又細(xì)分為側(cè)重點(diǎn)不同的多個(gè)機(jī)型。
(4)耕整地與插秧聯(lián)合作業(yè)。
(5)多用途插秧機(jī)。
隨著國(guó)內(nèi)插秧機(jī)市場(chǎng)需求的啟動(dòng) ，未來(lái)發(fā)展前景廣闊 。我國(guó)很多企業(yè)都介入
插秧機(jī)的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn) ，國(guó)外的插秧機(jī)企業(yè)也改變過(guò)去單一的產(chǎn)品出口方式 ，紛紛
在我國(guó)建立獨(dú)資或合資企業(yè)進(jìn)行插秧機(jī)生產(chǎn) ，國(guó)內(nèi)插秧機(jī)市場(chǎng)已經(jīng)形成國(guó)際化的
競(jìng)爭(zhēng)局面。
近年來(lái), 在國(guó)內(nèi)插秧機(jī)市場(chǎng)需求下 ，引進(jìn)和自主開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品發(fā)展很快 ，已初
步克服了品種單一的缺陷。國(guó)內(nèi)插秧機(jī)行距為 240 和 300mm。主要有步行式 、乘
坐式和獨(dú)輪乘坐式 3 種類(lèi)型。步行式插秧機(jī)和高速插秧機(jī)主要是合資企業(yè)的產(chǎn)品 ,
國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的主要是獨(dú)輪乘坐式插秧機(jī) , 自主開(kāi)發(fā)的步行式插秧機(jī)和高速插秧機(jī)
也進(jìn)入了批量生產(chǎn)階段 。目前插秧機(jī)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)主要來(lái)自國(guó)外產(chǎn)品 ，韓國(guó)的技術(shù)
來(lái)自日本其產(chǎn)品價(jià)格比較低 ，而且進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)的方式更為靈活 ，因此對(duì)我國(guó)市
場(chǎng)的沖擊很大[5]。
根據(jù)國(guó)外插秧機(jī)技術(shù)發(fā)展情況，插秧機(jī)的基本結(jié)構(gòu)形式不會(huì)有大的變化 ，將
來(lái)主要向著降低生產(chǎn)成本、提高作業(yè)效率的方向發(fā)展[6]。
（1）高速插秧機(jī)將是主導(dǎo)發(fā)展產(chǎn)品。從機(jī)型結(jié)構(gòu)來(lái)看，高速插秧機(jī)具有高
效率、高性能等優(yōu)勢(shì) ，是未來(lái)的主要發(fā)展方向與主導(dǎo)發(fā)展產(chǎn)品 ；步進(jìn)式插秧機(jī)由
于作業(yè)效率低、使用勞動(dòng)強(qiáng)度大。市場(chǎng)占有率將逐步下降。
（2）少免耕作業(yè)和復(fù)合作業(yè)。插秧機(jī)從單一插秧作業(yè)向插秧的同時(shí)施肥、
鋪膜和少耕或免耕插秧等復(fù)式作業(yè)方向發(fā)展。
（3）發(fā)展多功能插秧機(jī)底盤(pán)。插秧機(jī)底盤(pán)將向水田多功能通用底盤(pán)方向發(fā)
展， 以提高機(jī)器利用率，降低生產(chǎn)成本。
從國(guó)內(nèi)目前水稻生產(chǎn)機(jī)械化的發(fā)展情況看 ，水稻機(jī)插秧仍然是水稻生產(chǎn)全程
機(jī)械化的最薄弱環(huán)節(jié) ，插秧機(jī)還處于發(fā)展初期 ，未來(lái)幾年市場(chǎng)需求量將會(huì)保持快
速上升態(tài)勢(shì)。插秧機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平將進(jìn)一步提高 。發(fā)展將會(huì)出現(xiàn)下述幾個(gè)
方面的特點(diǎn)：
（1）手扶步進(jìn)式插秧機(jī)將是持續(xù)發(fā)展的機(jī)型。
（2）插秧機(jī)產(chǎn)品向系列化和多樣化發(fā)展。
（3）水稻種植機(jī)械向高速、精準(zhǔn)、創(chuàng)新的方向發(fā)展。
（4）向降低成本，提高可靠性的方向發(fā)展。
1.2 插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱研究意義
雖然機(jī)插水稻實(shí)現(xiàn)了定行 、定深、定穴和定苗栽插 ，滿(mǎn)足高產(chǎn)群體質(zhì)量栽培
中寬行淺栽稀植的要求 。但只有使插秧機(jī)獲得符合標(biāo)準(zhǔn)要求的插秧質(zhì)量 ，才能確
保水稻的增產(chǎn)增收 。為了達(dá)到滿(mǎn)意的插秧質(zhì)量 ，在插秧前必須對(duì)插秧機(jī)進(jìn)行適當(dāng)
的調(diào)整到位，并保證大田有基本的苗數(shù)。
因水稻品種不同 ，對(duì)大田基本苗數(shù)的要求也是不同的 ，基本苗數(shù)過(guò)大過(guò)小對(duì)
水稻的生長(zhǎng)都不利 ，也必然影響到水稻的產(chǎn)量 。而大田的基本苗數(shù)是由秧苗栽插
時(shí)的行距、株距和每穴株數(shù)決定的。插秧機(jī)的行距為 30cm 固定不變，可調(diào)的只
有株距和每穴株數(shù)[7]。所以，通過(guò)調(diào)整株距調(diào)整大田基本苗數(shù)來(lái)合理實(shí)現(xiàn)水稻栽
植密度，從而獲得最高的產(chǎn)量 ，對(duì)于水稻種植具有重要的意義 。通過(guò)設(shè)計(jì)合理而
高效的株距調(diào)整變速器 ，對(duì)于適應(yīng)多品種水稻種植 ，不同栽植密度要求 ，充分利
用機(jī)械具有重要意義。
2 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題
2.1 基本內(nèi)容
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中主要完成的內(nèi)容包括：
1）水稻機(jī)械化插秧的意義及發(fā)展
2）插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱方案設(shè)計(jì)
研究插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱的技術(shù)方案 ，按照課題內(nèi)容 ，完成總體方案設(shè)計(jì) ，
實(shí)現(xiàn) 7 個(gè)株距 25，21，18，17，14，12，11（cm）調(diào)整。
3）插秧機(jī)株距調(diào)整變速箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、簡(jiǎn)單，裝置重量輕。
4）完成二維、三維圖紙
完成三維、二維裝配圖和零件圖。
2.2 擬解決的主要問(wèn)題
在整個(gè)株距調(diào)整變速器設(shè)計(jì)中，首先要考慮的問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)
其
25,21,18,17,14,12,11 （cm）七個(gè)株距的調(diào)整 。要達(dá)到此目標(biāo)要求 ，必須根據(jù)插
秧機(jī)工作行走速度進(jìn)行插植臂插植速度的設(shè)計(jì)（株距調(diào)整變速器轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì) ）。在
確定株距調(diào)整變速箱的轉(zhuǎn)速后 ，要合理確定齒輪組的變速組數(shù) ，傳動(dòng)比以及齒輪
參數(shù)。
在此基礎(chǔ)上要保證變速器結(jié)構(gòu)合理 、簡(jiǎn)單輕便，以減輕整機(jī)的重量 ，便于插
秧機(jī)在水田中的作業(yè) 。所以在滿(mǎn)足七個(gè)株距調(diào)整的前提下 ，應(yīng)盡可能使得變速箱
整體結(jié)構(gòu)小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。
3 研究方案、可行性分析及預(yù)期研究成果
3.1 研究方案
3.1.1 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法
當(dāng)機(jī)械系統(tǒng)的執(zhí)行件的轉(zhuǎn)速或速度需要在一定范圍內(nèi)變化 ，而又允許有一定
的轉(zhuǎn)速損失時(shí) ，基于經(jīng)濟(jì)性考慮 ，采用有級(jí)變速系統(tǒng) ，而有級(jí)變速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方
法、原則比較系統(tǒng)而成熟。一般設(shè)計(jì)方法如下所述：
1）根據(jù)插秧機(jī)的工作速度確定株距調(diào)整的檔位數(shù)與各檔的傳動(dòng)比；
2）根據(jù)擋位數(shù)和各檔傳動(dòng)比，草擬變速箱的傳動(dòng)方案；
3）確定變速箱的主要參數(shù)，包括中心距 A 、齒輪模數(shù) m，齒寬 b 等；
4）根據(jù)變速箱的傳動(dòng)比選配齒輪，確定各檔齒輪的齒數(shù)；
5）進(jìn)行變速箱主要零部件的強(qiáng)度和壽命計(jì)算，包括齒輪、軸、軸承、嚙合
套、換擋離合器的計(jì)算；
6）進(jìn)行變速箱整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制總裝配圖；
7）進(jìn)行變速箱各零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) , 繪制零件圖[8]；
3.1.2 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法
插秧機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)，為減小插秧時(shí)的滾動(dòng)阻力，整車(chē)全部采用輕量化設(shè)計(jì) 。而
變速器作為高速插秧機(jī)的重要部分 ，在滿(mǎn)足強(qiáng)度和傳動(dòng)的平穩(wěn)性條件下 ，應(yīng)盡量
減小體積、減輕質(zhì)量。因此，在高速插秧機(jī)變速器的設(shè)計(jì)過(guò)程中 ，采用傳統(tǒng)的設(shè)
計(jì)方法很難得到理想的設(shè)計(jì)效果 。而優(yōu)化設(shè)計(jì)方法在汽車(chē)變速器設(shè)計(jì)中得到了廣
泛的應(yīng)用。借鑒此方法對(duì)高速插秧機(jī)的主變速器進(jìn)行設(shè)計(jì) ，使變速器在滿(mǎn)足一定
的性能條件下，減輕質(zhì)量、增加傳動(dòng)的平穩(wěn)性。
影響主變速器設(shè)計(jì)的因素很多 ，為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化 ，設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮各檔嚙合
齒輪的模數(shù)、齒數(shù)和齒寬，以此作為設(shè)計(jì)變量。
變速器在達(dá)到動(dòng)力性和使用性要求情況下，應(yīng)該盡量減小體積以減輕質(zhì)量 、
節(jié)省成本。由于變速器的整體尺寸主要取決于齒輪系 ，故以變速器齒輪體積之和
最小作為第一目標(biāo)函數(shù)。
高速插秧機(jī)變速器優(yōu)化的約束條件可以分為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則約束和性能條件約束 。
前者用以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)變量的基本要求，后者用于限制變速器的強(qiáng)度性能[9]。
3.2 可行性分析
傳統(tǒng)有級(jí)變速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 、原則比較系統(tǒng)而成熟 。在本科學(xué)習(xí)期間已經(jīng)
對(duì)涉及其中的各種原理有了直接的接觸學(xué)習(xí) ，掌握了其基本規(guī)律 ，且有課程設(shè)計(jì)
的實(shí)踐基礎(chǔ)，運(yùn)用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行變速器的設(shè)計(jì)問(wèn)題不大。
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展 ，有限元分析方法和優(yōu)化設(shè)計(jì)等先進(jìn)設(shè)計(jì)方法都得
到開(kāi)發(fā)應(yīng)用，這些軟件的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)都是過(guò)去的力學(xué)分析和計(jì)算方法 ，很多新開(kāi)發(fā)
的軟件價(jià)格昂貴 ，但其中仍然存在很多的不足 ，通過(guò)對(duì)國(guó)外的很多齒輪計(jì)算資料
的研究和分析，同時(shí)結(jié)合我們自身變速器設(shè)計(jì)的實(shí)際條件和學(xué)習(xí)情況，使
MATLAB 編程可以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸和變速齒輪的輔助設(shè)計(jì)以及計(jì)算，節(jié)省了時(shí)間，并
用
簡(jiǎn)化了計(jì)算過(guò)程 ，且在降低成本的同時(shí) ，應(yīng)用起來(lái)比較方便 。并且程序的計(jì)算結(jié)
果較為準(zhǔn)確，在變速器傳動(dòng)軸和齒輪的設(shè)計(jì)上應(yīng)用值得信賴(lài)。
3.3 預(yù)期研究成果
在完成株距調(diào)整變速箱七個(gè)株距調(diào)整的設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上 ，實(shí)現(xiàn)變速箱結(jié)構(gòu)
設(shè)計(jì)合理、簡(jiǎn)單，裝置重量輕的優(yōu)化設(shè)計(jì)，完成二維圖紙，三維建模。
4 研究工作計(jì)劃（進(jìn)度安排）
起止時(shí)間
2012.11.15 至 2012.12.10
內(nèi)容
調(diào)研、信息匯總，文獻(xiàn)查閱分析
2012.12.10 至 2012.12.31
2013.01.01 至 2013.01.05
2013.01.21 至 2013.03.01
2013.03.02 至 2013.03.28
2013.03.29 至 2013.04.11
2013.05.03 至 2013.05.10
2013.05.11 至 2013.05.24
2013.05.25 至 2013.05.29
[1]高速水稻插秧機(jī)分插機(jī)構(gòu)研究 :1
外文翻譯、文獻(xiàn)綜述、開(kāi)題報(bào)告，并熟悉理論力學(xué) 、
機(jī)械原理等相關(guān)知識(shí)
提交開(kāi)題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述及外文翻譯，開(kāi)題答辯
整體方案設(shè)計(jì)
變速箱箱體等零部件的設(shè)計(jì)
三維 CAD 建模
完成并提交畢業(yè)論文
整理材料準(zhǔn)備答辯
論文答辯
參考文獻(xiàn)
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