1.課程設計背景和引言
1.1設計背景
本次課程設計，是在學院資深指導老師的親自指揮和指導下完成的，旨在培養學生的創新思維能力和動手操作能力。學院高度重視學生實踐環節的進行，為給社會輸送更多的有用人才而努力。
我國歷來都是乙個農業大國，在國際化背景下，我國農業不可避免的捲入世界農業生產體系和交換體系當中。所以發展和改進我國的農業機械產品迫在眉睫，刻不容緩。學院從實際情況出發，根據我國農業發展在現階段的大背景，學院給出了十幾個具體的設計題目，讓學生親自動手進行設計，可見學院領導對教學實踐環節的重視以及指導老師們的不懈努力！
1.2 設計的目的及意義
課程設計是學校教學環節中的乙個相當重要的環節，也是著力培養學生創新思維能力的乙個重要平台。通過進行這樣的教學實踐，能從根本上提高學生的動手、動腦以及及時查閱資料和勤奮學習的良好習慣。
通過這樣的設計環節，是我們這些本來就學習設計專業的學生更能深刻地體會到自己所學專業的優勢和具體的應用方向。
設計過程當中最重要的是準確和可靠。不但要求設計引數的準確無誤，還有設計思路的明朗化和可推廣化。每乙個設計人員，都得揹著嚴謹認真，一絲不苟的態度去對待自己親手設計的題目，這是對廣大需求者和消費者的最大的肯定，也於無形中鍛鍊和激發了我們的責任意識。
更重要的是，本次設計是團體進行的專案，要求小組內部相互協作，相互促進，以便更好，更出色地完成設計任務，強化我們每個人的團隊合作意識。
1.3課程設計的具體要求
1.嚴格按照老師的設計要求進行設計，不得擅自做主張偷工減料；
2.自己要提出合理的創新思維，並附加到自己設計的具體產品上
3.要團隊間進行密切的合作與交流；
4.確定設計尺寸和具體的引數切合實際，不得隨意捏造資料；
5.認真對待，按時完成。
1.4該機械的發展前景以及發展趨勢
隨著蔬菜種植技術的廣泛應用與推廣，越來越多的新的技術要求也在不斷地更新。蔬菜移植機的插苗系統的設計問題就日漸被提到新的議事日程上來。
製作為世界最大的蔬菜生產基地，中國蔬菜行業的發展前景相當可觀。然而現如今在種植方式上卻仍然以人工種植為主，在蔬菜的需求量與日俱增、勞動力成本越來越高的今天，蔬菜種植的高效化和機械化成為了蔬菜種植業的迫切要求。
1.5設計內容
本設計主要對蔬菜移植機的插苗系統進行設計改進並實現自動化進行田間插苗作業。
本設計將對蔬菜移植機的插苗系統的機械部分和自動控制部分進行設計說明。
2.總體方案的設計及其論證
2.1總體方案設計
該設計主要任務是設計一種機械結構以實現插苗動作的全過程。並設計該系統的自動控制電路，以實現插苗系統的自動化進行。
該設計中採用的思路是：做一套機器系統來實現插苗的動作，完成如下幾個移栽過程：
1、機械向下插苗；
2、栽植鴨嘴的開啟剖開苗穴，苗自動放入苗穴；
3、機械向上拔起；
4、栽植鴨嘴閉合完成一次插苗作業。
2.2該插苗機構的工作原理：
2.2.1該插苗系統的機械執行原理
首先機械的插苗過程設計機構為一曲柄滑塊系統。曲柄轉動時帶動滑塊上下運動即可實現上下插苗運動。運動簡圖如下
圖1 插苗部分運動簡圖（曲柄滑塊機構）
a處連線電動機1，1 曲柄；2 搖桿；3 滑塊。
栽植鴨嘴（左）機構固定於滑塊3上。栽植鴨嘴（右）用一凸輪滾子擺桿機構做一動力。凸輪安裝在電動機2上。機構如下圖所示。
圖2 凸輪滾子擺桿機構運動簡圖
圖中6 凸輪；5 滾子；7 擺桿
栽植鴨嘴（右）固定於杆4末端隨著杆4繞點a旋轉。
為了實現栽植鴨嘴同步開合採用下示機構控制。下圖為機構簡圖。
圖3 移栽漏斗運動簡圖
8 移栽漏斗（左）；9 移栽漏斗（右）；10 滑塊；
b點即為圖2中b點。
2.2.2該插苗系統的執行過程
本機械由電動機1和電動機2運轉帶動，，控制電動機2執行時間剛好為半圈，此時茶苗機構剛好處於機構最低點同時移栽漏斗張開最大。電動機1繼續執行此時運動為插苗系統的向上拔起過程。運動到一定程度時電動機2再次工作半個週期後栽植漏斗剛好閉合，此為該插苗系統的乙個工作週期。
3.機構各部分零件尺寸設計
圖4 移栽鴨嘴部分裝配圖
3.1移栽鴨嘴尺寸的確定
選擇特殊的蔬菜苗南瓜苗進行分析。如下圖所示為7日齡的南瓜苗:
蔬菜苗物理特性的平均值
取鴨嘴最大處直徑為124 合適。據此確定移栽鴨嘴尺寸如下圖所示：
圖5 移栽鴨嘴（右）零件圖
圖6移栽鴨嘴（右）實體圖
3.2移栽鴨嘴上蓋板尺寸確定
如下圖所示：
圖7移栽漏斗上蓋板（右）零件圖
圖8移栽漏斗上蓋板（右）實體圖
3.3確定與計算圖2所示凸輪，滾子，擺桿等零件尺寸計算。
根據機器初始化位置（移栽鴨嘴閉合）及安裝位置要求可定四桿的長度分別為
4桿長60mm，11桿長120mm，7桿長100mm，12桿長為50mm，滾子直徑定位14mm。
凸輪長度採取畫圖法確定。
圖9 凸輪輪廓曲線確定
以下為其中各連桿的零件圖
圖10 杆4零件圖
圖11 杆11的零件圖
圖12 杆7的零件圖
3.4插苗部分尺寸設計（曲柄和搖桿長度的確定）
由於田間作業插苗系統上下運動位移為300mm。假設曲柄1和搖桿2的長度分別為x和y。預定曲柄的迴轉中心與移栽鴨嘴水平距離為400mm，豎直距離450mm。
根絕運動分析可知當傳動角γ=0°時，滑塊處於最高點，即移栽鴨嘴處於栽種時的最高點上，當傳動角γ=180°時，滑塊處於最低點，級移栽鴨嘴處於栽種最低點。
作圖如下：
圖13 曲柄和搖桿尺寸計算圖
由此可得 y+x=850 ①
y-x=725 ②
所以 x=125mm
y=725mm
尺寸圖如下
圖14 曲柄零件圖
圖15搖桿零件圖
4.電動機選擇
4.1曲柄處電動機1的選取
預計系統插苗用時1秒為乙個週期。即轉速為30r/min差《機械系統設計手冊》可知無此轉速的電動機，則此處須一減速器。則n2=30r/min
首先選定電動機型號為y250m-8，此電機額定功率為30kw，轉速為740r/min額定轉矩1.8。則n1=740r/min，所以傳動比
i>8一般採用二級齒輪減速器。
圖16 減速器傳**
4.1.1計算總傳動比
總傳動比 i=25
4.1.2分配傳動裝置各級傳動比
考慮兩級齒輪潤油問題，兩級齒輪應有相近的浸油深度，所以高速級齒輪傳動比與低速級齒輪傳動比的比值取1.3，即=1.3，且i=*=25
得=5.69，=4.38。
4.1.3選第一對（3，4）齒輪的尺寸
選小齒輪齒數z3=26則大齒輪齒數z4=26*5.69=147.94取z4=148
取模數m=3
幾何尺寸計算
齒頂高： mm
齒根高： mm
全齒高： mm
頂隙：分度圓直徑： mm
基圓直徑：
齒頂圓直徑：
齒根圓直徑：
齒距： mm
齒厚： mm
齒槽寬： mm
標準中心距：
齒輪寬度： 圓整後取。
4.1.4選第二對（1，2）齒輪的尺寸
選小齒輪齒數z1=24,則大齒輪齒數z2=24*4.38=105.12取z2 =105
取模數m=3。
幾何尺寸計算
齒頂高： mm
齒根高： mm
全齒高： mm
頂隙：分度圓直徑： mm
mm基圓直徑： mm
mm齒頂圓直徑： mm
齒根圓直徑：
齒距： mm
齒厚： mm
齒槽寬： mm
標準中心距：
齒寬：取。
4.2凸輪處電動機2的選取
預計系統插苗用時0.4秒為乙個週期。即轉速為150r/min差《機械系統設計手冊》可知無此轉速的電動機，則此處須一減速器。則n2=150r/min
首先選定電動機型號為y250m-8，此電機額定功率為30kw，轉速為740r/min額定轉矩1.8。則n1=740r/min，所以傳動比
i<8一般採用一級齒輪減速器
4.2.1計算總傳動比
i=54.2.2齒輪具體資料的確定
選小齒輪齒數z1=24,則大齒輪齒數z2=24*5=100.12取z2 =100
取模數m=3。
幾何尺寸計算
齒頂高： mm
齒根高： mm
全齒高： mm
頂隙：分度圓直徑: mm
基圓直徑： mm
齒頂圓直徑: mm
齒根圓直徑:
齒距： mm
齒厚： mm
齒槽寬： mm
標準中心距：
齒寬：取。
5.自動控制系統設計
分析該系統執行過程可知該系統由曲柄處電動機和凸輪處電動機帶動，曲柄處電動機開機後一直執行，而凸輪處電動機間歇式運動。因此自動控制部分只需編寫程式實現凸輪部分的間歇是運動即可。
5.1梯形圖
5.2指令表
ld x0
out m1
and t1
out t0
sp k3
ld t0
out t1
sp k2
out m2
5.3外部接線圖
5.4電路圖
6.整體總結
課程設計是培養學生綜合運用所學知識發現、提出、分析和解決實際問題的重要實踐環節，是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程。隨著科學技術的快速發展，結合我國是農業大國的現狀，農業機械已經成為當今農業國家空前活躍的領域，在生活中可以說是無處不在。因此，作為21世紀的大學生，在該方面發展和培養自己的能力是非常重要的。
回想此次課程設計，感慨頗多。從審題到提出方案，再到定稿，再到最後的設計，再到完成最後的方案設計。在整整三周的時間裡，我學到了許多有用的東西。
同時，不僅鞏固了原來所學的所有知識，而且鍛鍊了自己的創新思維能力和動手設計能力。
通過此次課程設計，我懂得了理論和實踐結合的重要性。只有把所學的理論知識應用於實踐環節中，才能真正做到學以致用。並且，在設計的過程中，也讓我明白了許多原來不甚懂的問題和知識，對於自己在以後的學習生活和工作實踐，有很大的幫助。
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