畢業設計（論文）機械手式水稻缽秧行拋機進給系統設計PAGEPAGE58目錄摘要 3ABSTRACT 41、本課題的研究和實用價值 61.1、國內水稻種植業發展狀況 71.1.1、機械插秧 91.1.2、機械拋秧 91.1.3、機械直播 101.2、國外水稻種植業發展狀況 111.3、國內水稻拋秧機生產狀況 131.3.1、國內企業 131.3.2、合資或外資企業 141.3.3、外部市場環境 162、水稻拋秧機的方案設計 172.1、水稻拋秧機的設計要求 172.2、水稻拋秧機的方案設計 182.3、工作原理及其動作分解 193、水稻拋秧機的方案論證 193.1、育秧穴盤的設計論證 203.2、機械手行拋機構工作原理 203.3、橫向進給機構 213.4、縱向進給機構 223.5、傳動部件的選擇和分析 243.5.1、齒輪傳動裝置 243.5.2、帶傳動 253.5.3、鏈傳動 253.5.4、蝸桿傳動 253.6、導軌的選擇與設計 263.7、總體方案的選擇 404、設計計算 404.1、伺服系統傳動系統的設計 404.4.1、降速比的計算 404.1.2、慣量計算 414.1.3、電動機力矩計算： 444.1.4、機械傳動系統的動態分析 474.1.5、系統增益的確定 484.1.6、驗算移動部件能達到的最大加速度 495、結構設計過程 495.1、方案圖的繪制及各部件間的關系 495.2、傳動軸的三維實體設計 52參考文獻

： 54摘要農業向產業化方向發展是提高農業經濟效益的必然趨勢。農業機械是先進的科學技術，是先進的生產工具。用產業化的要求組織發展農業，離不開農業機械。本文結合農業機械化發展的特點，論述了農業機械化在擴大生產規模，提高勞動生產率，促進農產品流通和精深加工轉化增值，銜接、引導農民逐步走向國內外大市場，提高農業整體素質和效益等諸多方面推動了農業向產業化方向發展，才能更加有力地推進農業產業化發展。水稻缽秧行拋機是用于栽植水稻秧苗的機具。結構簡單、體積小，使用壽命長。它主要包括送秧機構、傳動機構、分插機構、機架和船體等組成。本論文主要是對拋秧機進行總體方案設計，對拋秧機的橫向進給、縱向進給、變速箱等進行結構設計與計算；繪制機構總體布局圖、縱向進給機構圖、橫向進給機構圖、步進機構圖、變速系統展開圖、對變速系統中的主要部件進行三維實體設計。關鍵詞：機械手、水稻行拋機、進給系統ManipulatortypericebowlseedlinglinemachinefeedingsystemdesignABSTRACTAgriculturetodevelopinthedirectionofindustrializationisaninevitabletrendintheimprovementofeconomicefficiencyofagriculture.Agriculturalmachineryisadvancedscienceandtechnology,advancedproductiontools.Withtherequirementoftheindustrializationofagricultureorganizationdevelopment,cannotleavethefarmmachinery.Inthispaper,combiningwiththecharacteristicsofagriculturalmechanizationdevelopment,discussestheagriculturalmechanizationinexpandingtheproductionscale,improvelaborproductivity,promotingthetransformationofdeepprocessingofagriculturalproductscirculationandvalue-added,cohesion,guidingfarmersgraduallytowardsthebigmarketbothathomeandabroad,toimproveoverallqualitiesandefficiencyofagriculture,andmanyotheraspectstopromotethedevelopmentofagriculturetoindustrializationdirectionandcanmoreeffectivelypromoteagriculturalindustrializationdevelopment.Ricepotseedlinglinethrowingmachineisusedforriceseedlingplantingmachine.Simplestructure,smallvolume,longservicelife.Itmainlyincludestheseedlingmechanism,transmissionmechanism,mechanism,frameandhull,etc.Thisthesismainlyistheoveralldesignwascarriedoutonthethinplantingmachine,forsomemachineinthefeedinlongitudinalandtransversefeedofstructuredesignandcalculation,gearbox,etc;Mappingagencyoveralllayout,verticalfeedmechanismdiagram,traversemechanismdiagram,stepbystepforfigure,variablespeedsystemexpansionplan,thevariablespeedsystemofmainpartsfor3dentitydesign.Keywords:Manipulator,ricelinemachine,thefeedsystem機械手式水稻缽秧行拋機進給系統設計XXXXXXXXXXX1、本課題的研究和實用價值在經濟和科技高速發展的今天，中國面臨新的挑戰，特別是中國農業將面臨更大的機遇與挑戰。農業機械化是減輕農民勞動強度,解放農村勞動力，加快農村富余勞動力向二、三產業轉移，為農業增效，農民增收的有效途徑。

農業機械化是農業生產力和社會進步的根本體現，是把農民從繁重的體力勞動中解脫出來、提高勞動生產率、增加經濟效益的有效途徑，是實現社會化大生產的基本條件。建立農業支柱產業和主導產品基地，實施區域化布局、專業化生產、集約化經營、社會化服務；實行種養加、產供銷、農工貿一體化經營，都必須以農業機械化為紐帶。大力推進農業機械化，對加快科技興農步伐，提高農業科技水平，促進農業和農村經濟發展具有重要的保障作用。是實施農業產業化的重要手段。農業機械在農業生產、農村經濟和農民生活中的主力軍作用日益突出。我國的主要糧食作物為水稻跟小麥，世界上水稻插秧種植方式主要集中在亞洲，目前國外生產水稻插秧機的國家也全部在亞洲，主要是日本和韓國，日本是水稻插秧機械化水平最高的國家，也是水稻插秧機研究和制造水平最高的國家，插秧機技術和產品處于領先地位。農業裝備的發展直接關系到我國農機化發展水平，農機化發展水平是我國現代農業的重要標志，而水稻作為我國三大主要糧食作物之一，水稻生產機械化是提高農機化水平的重要內容。

水稻是我國種植面積最大、單產和總產量最高的糧食作物，抓好水稻生產，對實現恢復和發展糧食生產的目標具有舉足輕重的影響。大力發展水稻生產機械化，可以有效爭搶農時，抵御自然災害的影響，確保和擴大種植面積，提高水稻產量，節約生產成本。推進水稻主產區生產機械化，增強水稻生產的科技應用、節本增效和救災減災能力，是加強水稻生產能力建設，恢復和發展糧食生產的重要物質基礎和技術手段。目前，我國水稻機收水平僅有20%左右，機械化栽植水平還不到6%，地區發展也很不平衡，與發展水稻生產的需要差距巨大。加快推進水稻生產機械化，既是增強水稻生產能力建設的客觀要求，更是恢復和發展糧食生產的現實需要。

近年來，隨著我國農業機械化總體水平的提高，水稻生產機械化得到了長足發展。到2003年底，水稻機械化栽植面積達到了1347.61千公頃，比1995年翻了一番，機械化種植水平達到了5.08%，比1995年提高了近3個百分點，但與國際發達國家相比，我國水稻生產機械化水平依然很低，尤其是水稻種植機械化水平更低，因此今后幾年將是我國水稻種植機械化發展的關鍵時期，本文將就我國水稻種植機械化水平、生產現狀及2005年市場進行預測，為各農機生產企業提供參考。

1.1、國內水稻種植業發展狀況在我國，機械化栽植是水稻機械化生產過程中最薄弱的環節和最大的難點，有的地區甚至還是空白。目前我國水稻栽植機械化的現狀是總體水平較低，南方比北方低。在我國水稻機械化的發展中，水稻栽植機械化提出早、行動遲、進展慢。這主要是由于農機與農藝的配合不協調，地域遼闊、農情復雜，農村人多地少、經濟基礎薄弱，水稻生產環節多、作業工時長，現有機具價格昂貴等。

我國從黑龍江到海南島，從浙江到新疆，都有水稻種植，地域分布十分廣闊。不同區域間氣候和水土條件差異很大，形成了非常復雜的耕作制度和品種體系，有一熟制、兩熟制、三熟制和兩年三熟制，有單季稻、雙季稻、麥茬稻，有早稻、中稻、晚稻和粳稻、秈稻、雜交稻等。生態類型、耕作制度和品種熟制的多樣化，相應要求水稻栽培技術和機器系統的多樣化，這必然增加了機械化的難度，但也為各種水稻機械化栽培技術與機具提供了發展空間。

水稻栽植技術基本分為直播和移栽兩大類。直播有旱直播和水直播，水直播又分為干谷直播和芽谷直播；移栽分為深栽和淺栽，淺栽又分為有序和無序兩種基本形式，有序淺栽機有精密拋秧機、插秧機、擺秧機和擺栽機等；深栽機有插秧機和高速插秧機。直播省去了育秧環節，工藝流程大大簡化，省工節本，西方國家（以美國為代表）多采用這種模式，在我國單季稻區和太湖流域等稻麥區也有較大的發展空間。但由于水稻直播生長期長，秧苗生長速度慢，因此這種種植模式僅適用于一年一熟制的產稻區。淺栽有利于增產，但風險遠遠大于深栽，因此深栽技術的采用，為插秧機特別是高速插秧機提供了更為廣闊的市場前景。1.1.1、機械插秧這種栽植方式比較普遍，20世紀80年代，遼寧省就開始從國外引進插秧機進行試驗，90年代機械化插秧有較大進展。主要采用吉林省延邊插秧機廠生產的4行手扶拖拉機以及從日本引進的乘坐式4、6、8行四輪驅動插秧機。機插秧因具有秧苗分蘗早、分蘗多、行距和株距平行、通風和透光性好、單位面積增產效果顯著和生產效率高而受到農民的歡迎。但我國水稻插秧機由于存在以下問題，一直沒有得到迅速推廣：

1）稻產區傳統農業和機械化生產方式不適應，特別是與機械插秧配套的相關技術不過關，機械本身的高效率難以發揮，造成投入多、成本高和效益差；

2）水稻生產機械化技術與農藝技術缺乏有機結合，農藝規范、經營管理模式與機械化技術不相適應；

3）農民對水稻生產機械化的認識還不夠；

4）機手不能熟練掌握機械性能和操作技術；

5）國產插秧機可靠性差、生產率低，進口插秧機價格高，農民難以接受。

1.1.2、機械拋秧1998年遼寧省開始引進機械拋秧技術。當年從黑龍江省引進水稻缽秧擺栽機和氣力式水稻拋秧機，在盤錦、丹東、沈陽和營口等重點水田區進行試驗，生產實踐表明機械拋秧在遼寧省具有一定的局限性。該項技術與人工相比，具有如下特點：一是拋植淺、植傷輕、返青活棵快、分蘗早、蘗位低、爆發力強、莖蘗增長快；二是發根力強、根量大，淺層根分布廣，出葉速度快；三是省工節本，總用工量和成本比水稻直播高，比人工插秧和機械插秧低。缺點有以下幾方面：一是秧苗無序分布，不能充分利用光照、地力，特別是后期通風透光性差，易形成簇狀苗，因而造成株體之間差異較大；二是基本苗難以控制，分蘗控制難，高峰苗易過頭，成穗率低，易感染病蟲害，同時增大倒伏的可能性；三是拋秧時受天氣影響；四是服務性用工多，實際應用效率和效益不高。

拋秧栽培以拋栽替代了傳統的人工插秧作業，大大減輕了勞動強度，提高了勞動效率，而且具有不傷根、返青快、低節位、有效分蘗多、穗型整齊、成熟一致等優點。目前水稻拋秧作業主要由人工手拋完成，雖比插秧減輕了勞動強度，工效也有所提高，但由于人工操作的不準確性，拋秧均勻度差，拋秧密度不易控制，作業質量不十分理想等問題影響了水稻拋秧栽培技術優勢的進一步發展，直接影響了水稻的產量。國外水稻拋秧栽培技術最早始于日本，此后，尼日利亞、印度和韓國都相繼開始了拋秧技術的試驗研究和應用。目前國外水稻拋秧栽培面積不大，即使曾率先研究成功水稻拋秧栽培技術的日本，也由于其經濟發展水平高和勞動力少，使得該技術在日本未能得到推廣，而是注重農機與農藝的結合，研制了可供大、中、小苗配套使用的各種型號的插秧機，以工廠化育秧和機械插秧取代了拋秧栽培。

1.1.3、機械直播在水稻栽培中，機械直播是最簡單的水稻種植方式，水稻機直播的特點是水、旱直播省去育秧環節，工藝流程大大簡化，節約泡插用水，降低成本，操作方便，最有利于實施機械化作業。現有的水稻直播技術在解決了出苗和除草兩大關鍵環節后已基本成熟，但需要解決全苗立苗與化學除草的矛盾。水稻直播后全苗與扎根立苗需脫水通氣，而化學除草需適當水層，加上水稻直播后秧苗與雜草競爭力遠遠弱于移栽秧苗，雜草滋生幾率高；另外上茬作物收割后留茬過高、過多也難以保證水稻直播質量。西方國家多采用這種模式，在我國單季稻區和太湖流域等稻麥區也有較大的發展空間。

由于拋秧和直播的方式有其共同點，就是在水稻生產過程中都需要使用農藥進行治蟲、除草，與現行的環保農業政策提倡綠色環保食品不相符合。此外，拋秧和直播的種植方式，不利于水稻機收作業環境，隨著水稻機收水平的不斷提高，對株距、行距以及地腳有一定要求，因此使機械插秧方式大有用武之地，提供了更為廣闊的市場前景。

1.2、國外水稻種植業發展狀況目前世界上水稻生產機械化水平較高的國家有日本、韓國、美國、意大利、澳大利亞等國家。日本、韓國以育苗移栽機械為主，以日本為代表。歐美國家以直播機械化為主，以美國為代表。這些國家的水稻生產水平代表了世界先進水平。

從20世紀世界農業機械化發展的歷程看，各國都是從種植生產機械化起步的。美國于1940年左右率先實現了糧食種植生產的機械化，其他一些經濟發達國家，如英國、法國、德國、加拿大、澳大利亞、意大利、荷蘭、日本、以色列等也相繼在20世紀50～70年代初實現了種植業和養殖業的生產機械化。農業生產的機械化，使一個農業生產者能耕種更多的土地，極大地提高了農業勞動生產率和農產品商品率，也相應地提高了農業生產經營者的收入，促進了發達國家向工業化社會和現代社會的進步。

日本農業的特點是隨著工業化和現代社會的發展，農業從業人員大量流向城市二、三產業，農村主要勞動力呈現老齡化。為保持農業的持續發展，政府在政策上支持農民實現農業機械化，從而使農戶用于種植業的時間大大縮短，并有更多的時間從事非農產業活動。1985年，日本農戶兼業收入大大超過農業，其家庭平均收入550萬日元，超過了當年城市職工家庭平均收入469萬日元的水平。農業機械化間接而迅速地提高了農戶收入水平。

日本是一個人多地少以水稻生產為主的國家，水稻種植方式與我國大體相同，基本上是育秧、插秧。由于水稻機械插秧較直播難度大，加上第二次世界大戰的影響，直到1970年左右在較好地解決農藝與機械結合的難題后，才在水稻育秧、插秧、病蟲害防治、收獲、干燥等生產環節基本上實現了機械化，20世紀80年代實現了農業生產的高度機械化。

日本插秧機主要有乘坐式和步行式兩大類，根據插秧要求和用戶的使用層次不同，日本的帶土苗插秧機高、中、低檔規格俱全，每種機器各具特色，可滿足不同用戶的需要。日本生產插秧機的企業主要有久保田、洋馬和井關等。

日本插秧機的主要特點：

（1）機型系列化。步行式兩輪驅動，有2、4、6行，乘坐式三、四輪驅動，有4、6、8、10行（行距300毫米，株距120～200毫米可調），乘坐式插秧機采用四輪驅動底盤；

（2）作業效率高。插速高達300～500次/分，最高作業速度1.4m/s；

（3）自動化程度高。廣泛使用液壓技術、自動控制和安全裝置；

（4）具備電子監視功能。秧箱底板處裝有傳感器，對缺秧或秧苗快插完時發出警報；

（5）整機重量輕。廣泛采用高強度輕金屬，塑料制板和型材等，零件精密、輕巧。

韓國插秧機主要是從日本引進技術生產，因此機型和結構與日本插秧機類似。韓國目前規模較大的生產插秧機的企業有5家企業，這5家公司早期都從日本全面引進技術，其中：國際株式會社采用的是日本洋馬公司的技術，東洋株式會社采用的是日本井關的技術，大同工業株式會社采用的是日本久保田技術，LG采用的是日本三菱株式會社的技術。韓國企業在引進日本技術后，逐步致力于改進提高和關鍵技術的國產化，努力降低成本和價格，目前產品的質量和性能已基本接近日本同類產品水平。但由于受日本技術母公司的制約，產品一般比日本落后一到兩代，并且在市場分配上也受到日方的控制。為改變這種狀況，韓國企業在努力開發自主產品的同時，近年來已成功實現了部分技術來源的多樣化。

1.3、國內水稻拋秧機生產狀況1.3.1、國內企業目前國內生產插秧機的生產企業不多。據中國農機工業協會統計，全國近年插秧機產銷量一直維持在4000臺以下，1998、1999年的產銷形勢較好，以后由于日本和韓國在中國的獨資或合資企業產品的進入，擠占了國內的市場份額。

前幾年國產機動插秧機主要集中在延吉插秧機制造廠、齊齊哈爾市富林動力機械有限公司、瓦房店市精量播種機制造有限公司三家生產和銷售。延吉廠從1982年開始研制機動水稻插秧機，在日本井關產品技術基礎上，開發和生產了2ZT-9356、2ZT7358型機動水稻插秧機，采用的是獨輪驅動、分置式曲柄連桿裝置。以后又相繼生產了2ZTR-94型、2ZT-74型人力水稻插秧機；由于國產插秧機只有獨輪驅動加拖板仿形結構，存在壅泥、下陷、過梗困難、轉彎半徑大等問題，對農藝的要求較高，在產品質量、性能及可靠性等方面不能滿足用戶的需求，作業效率不甚理想，農民逐步把目光投向進口插秧機或獨資、合資產品，因此，研制和生產高質量、可靠性好、效率高、價格合理的高速插秧機勢必會得到市場的青睞。

2004年，現代農裝湖州有限公司申請了國家發改委裝備工業結構調整和重大裝備本地化國債項目，依托中國農機院的雄厚技術實力，投資5480萬元進行高速插秧機的研制和生產，項目完成后將形成1500臺的能力。該項目產品借鑒了國外產品的先進性，針對我國的國情和農情，兼顧產品的適應性、舒適性以及經濟性等因素，提高生產效率（高速插秧機前進速度可達1米/秒）。不但與國外產品可以平分秋色，填補國內空白，實現替代進口，而且也初步改變了國外產品充斥我國水田的局面，滿足國內高速插秧機產品市場的需求。

1.3.2、合資或外資企業在我國水稻插秧機產品進展緩慢的同時，生產水稻插秧機的國外企業已紛紛進入我國市場。日本久保田、洋馬和井關，韓國東洋、大同工業等企業的產品已先后登陸中國市場，有的已在我國建立了合資或獨資企業，其高速插秧機產品已在我國水田作業中占有一席之地。

1）久保田農業機械（蘇州）有限公司，1998年成立，總投資1000萬美元，是日本最大的農機制造商久保田株式會社與日本丸紅集團商社共同出資，在我國蘇州工業園區成立的日本獨資企業。主要經營范圍是研發和制造聯合收割機、插秧機及其他新型農業機械及零部件、組件，銷售本公司所生產的產品并提供相關服務。生產綱領為年產1200臺半喂入水稻聯合收割機，銷售日本久保田公司生產的高速插秧機，隨著插秧機市場的火爆，2000年開始生產高速插秧機，2003年產量為1500臺左右。

2）洋馬農機（中國）有限公司于1997年成立，總投資2998萬美元，主要股東日本洋馬農機株式會社55%，江蘇省農機局45%，為中外合資企業。生產綱領為年產20000臺半喂入水稻聯合收割機，2001年產銷850臺。近年隨著我國水稻生產機械化的快速發展，機械插秧有著廣闊的市場需求，洋馬公司也開始在中國組裝和銷售高速插秧機，2003年產銷1600臺左右。

3）在開發中國市場方面，東洋株式會社是最積極的韓國企業。東洋株式會社對華出口不受日方限制，從1992年開始積極開發中國市場，已在中國地區銷售四行步行式插秧機130臺（主要銷往江蘇淮陰）。鑒于市場反映良好，1998年又與中國四方集團達成代理銷售的協議，并于1999年在蘇州開發區獨資建立了生產廠，總投資10000萬元，已完成一期建設工程。

1.3.3、外部市場環境（1）作為水稻生產機械化重要環節的高速插秧機的發展與農村經濟的發展速度、農民收入、國家政策等密切相關。

“十五”大以后，中央進一步貫徹落實穩定農業生產和增加農民收入的政策，將成為農機市場穩定發展的主要因素。據農業部的測算和規劃，為了實現農業發展目標，從1996～2000年固定資產累計投資達到4360億元，年均800多億元，至2010年要達到17000億元，年均1000多億元。固定資產投資中，大部分將用于添置農業機械。國務院辦公廳以國辦發[2002]65號文轉發國家經貿委、國家計委、財政部、農業部等部門聯合簽署的《關于進一步扶植農業機械工業發展若干意見》，強調農業機械化的戰略地位和作用，又進一步加大政策扶植力度。所有這些有利因素，構成了“十五”至2015年農機市場發展的基礎。

《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十個五年計劃和2010年遠景目標規劃》強調要加強農業的基礎地位，明確了全國農業機械化及水田生產機械化的發展目標：到“十五”末和2010年，農機化對糧食生產增長和農業產值增長的貢獻率分別達到15%和20%，耕種收綜合機械化水平達到60%和70%。

2004年以來，國家又連續出臺了一系列鞏固和加強農業基礎地位、增加農民收入和扶持糧食生產的政策，特別是“三補一減”政策，對激發農民種糧積極性和增加農民收入起到了重要作用。購機補貼政策作為“三補一減”政策中的一項重要內容，得到了社會的普遍關注，深受農民歡迎。這項政策的落實工作已經取得了顯著成效。據統計，全國地方各級財政共投入購機補貼資金4.1億元，帶動農民投入20億元，共補貼購置各類農機具10萬多臺套。隨著這項支持力度的進一步加大，2005年全國農機行業的購買力將進一步增強。

（2）隨著農村經濟結構的調整，土地經營規模化、集約化的發展，農民也逐步認識到傳統的高強度農業耕作栽培方式已經制約了水稻生產的發展，關鍵要實現水稻栽培的“輕型化”和品種結構的“優質化”。水稻生產實施機械化，能提高勞動生產率，減輕勞動強度，提高農資利用率，降低生產成本，增加種稻收益，提高稻谷商品率，實現大米提前上市。由于水稻種植（栽插）的季節性要求非常強烈，一些地區的農民在水稻插秧季節，想爭分奪秒趕農時，受到小麥、水稻機收跨區作業的啟示，各地農民也期盼著實現插秧機械化，一些種田大戶和農機專業戶的誕生顯示出農民對水稻栽插機械化的渴求。2、水稻拋秧機的方案設計水稻拋秧機的總體設計構想是：水稻通過塑料軟盤工廠化育秧后進行機械手拋秧，水稻拋秧機主要要解決的問題是有序化栽植和穴盤中秧苗的自動供給。因此本設計在仿人工拋秧過程研究的基礎上設計了機械手式有序拋秧機，該機可自動完成從穴盤去除秧苗并按照固定的行距、株距進行有序栽植。2.1、水稻拋秧機的設計要求根據設計任務書中的設計目標：采用缽體育水稻秧盤直接撥取作業，作業時要求機械提供秧盤的橫向進給和縱向進給，橫向進給和縱向進給的誤差分別為±3mm;生產率為30~50畝/日，8行，株距12mm,行距300mm,育秧盤株距22mm,行距24mm。分析得出：1）水稻插秧機應包括連桿機構、凸輪機構等常用機構。2）插秧頻率120次/min。3）插秧深度10~25mm之間。4）發動機功率2.42kw，轉速2600r/min,傳動機構始末傳動比i=26。5)對移箱機構（送秧機構）的設計要求：a.每次移箱距離應與秧爪每次取秧寬度相配合，要求保證取秧準確、均勻。b.移箱的時間應與秧爪的運動相配合。c.傳動平穩，結構簡單，加工方便，必須使用可靠、耐久。2.2、水稻拋秧機的方案設計1、發動機2、行走動力總成3、萬向節傳動軸4、拋秧托盤總成5、縱向進給系統6、機架總成7、機械手滾筒總成8、行走輪9、船板10、工作傳動箱2.3、工作原理及其動作分解機械手式水稻缽秧行拋機其基本結構如上圖所示，該機的工作過程是：將整體缽苗育秧盤放在托盤上，并沿托盤斜平面向前推至定位點，由縱向進給機構將育秧盤自動定位后，機械手滾筒總成開始轉動，在到達拔苗位置之前秧鉗受開閉凸輪控制自動打開，當秧鉗轉至其軸線與盤面垂直位置時鉗口沿單穴秧苗兩側插入，與此同時擋鐵使開閉凸輪轉動，秧鉗迅速閉合夾緊秧苗并縮回，縮回過程中拔出秧苗，待轉過180°后鉗口通過擋鐵迫使開閉凸輪轉動而打開，將秧苗拋入田間，完成一次單株拋秧過程。在滾筒7的統一截面上沿圓周均布一組秧鉗10個，，沿軸向排列4組，當第一個秧鉗取秧后，秧盤隨同托盤橫向移動一個穴距，將第二珠缽苗送至取秧位置，此時第二個秧鉗重復第一個秧鉗的動作，依次循環。當機械手滾筒回轉一周后，同一截面上10個秧鉗俊完成第一次拔秧和拋秧的動作，此時第一行秧苗別拋完，托盤恰好移至側向的終點，通過短點的擋鐵使縱向進給機構動作，將秧盤沿著托盤向下進給一個縱向行距，使第二行秧苗處于被拔秧的位置，依次完成第三第四行直至整盤秧苗全部拋完。為保證連續拋秧，除了靠機械手總成之外，主要還靠縱向進給機構和橫向進給機構.3、水稻拋秧機的方案論證水稻拋秧機的總體設計包含了育秧穴盤、縱向進給、橫向進給、機械手滾筒、凸輪等部件組成，本論文中將一一闡述，不盡之處，請指導：3.1、育秧穴盤的設計論證傳統的育秧穴盤是用塑料制作的軟盤，穴孔呈上大下小的倒圓錐臺形，穴孔呈三角形交錯布置，這種布置當時的特點是充分節約秧盤空間，使單個秧盤內能更多的布置秧苗，適用于人工作業；但對于機械自動從秧盤內拔掉秧苗拋植技術來說，這種布置方式增加了機械的難度成本；因此本文中根據機械化作業，設計了矩形的秧盤，這種秧盤的穴孔更適合機械作業，其結構特點如下圖：育秧盤穴孔底部正中開2mm小孔，穴盤上共有400（25*8）個穴孔；這樣秧盤從中間橫向縱向分為四個部分，每個部分有8行秧苗，下面機械手一次夾持8行秧苗徐與此對應；秧盤上兩個秧學中心距為22，這是因為考慮到機械手夾持機構的寬度受限。3.2、機械手行拋機構工作原理裝有秧苗的育秧盤由工人放在送樣機構上，按下控制按鈕機械手開始工作。首先由送秧機構將育秧盤中的秧苗送到拔秧苗裝置位置，機械手夾持機構插入育秧盤中的秧苗并拔起，一次夾持9穴位，在轉軸旋轉的同時育秧盤另一側的機械手做同樣的動作夾持，兩個機械手將先后有序的將各自負責部分的秧苗拔起并送至相應落秧滑道中，秧夾打開的同時，秧苗沿著滑道落下定植于田間。本機構中所涉及的機械手機構有兩個方向的活動能力，其包括水平送秧動作和垂直的拔苗動作，采用的夾持機構為夾子型，夾持機構的開啟與閉通過電磁鐵西河一個楔形塊作升降運動來實現；機械手的工作原理示意圖如下：秧盤2、機械手夾持機構3、滑道機構秧苗由送秧機構送到位后機械手開始動作，夾持機構處于打開狀態，水平運動機構左移，帶動機械手夾持機構從一行秧苗側邊行間距間插入，水平移動到一定位置后電機停下來，夾持機構電磁鐵通電，楔塊上升，加持機構在彈簧作用下夾住秧苗，垂直運動機構上升，拔起秧苗到位后電機停，水平運動機構移動到滑道一定位置，垂直運動機構下行過程中夾持機構電磁鐵斷電，夾持機構打開，秧苗落入滑道中沿著滑道固定位置落入田間。如此反復一個動作，完成一個周期的拋秧動作.3.3、橫向進給機構橫向進給機構的作用是驅動秧盤托盤，連同秧盤一起產生左右雙向連續進給運動，從而使每個機械手能順序且連續工作，其工作原理見圖3。滑桿4與秧盤托盤5為剛性聯接。雙聯滑套3的一端套在螺旋凸輪軸1上，并由凸輪銷2將二者聯接在一起，凸輪銷2在凸輪軸槽內可以沿槽滑動；雙聯滑套3的另一端固定在滑桿4上。當雙向螺旋凸輪軸1轉動時，凸輪銷精槽滑動，并帶動滑桿4移動。凸輪軸1轉一周，滑桿4移動一個螺距(22ram)，滑桿再帶動托盤5也移動相同的距離，此距離也正是秧盤中缽苗的株距。由于機械手滾筒的同一圓周均布10只秧鉗，因此凸輪軸1轉10轉，滾筒轉一轉。凸輪軸的兩端各有一個180。的直槽，將雙向螺旋連接并封閉。凸輪銷移至兩端部時，停留一段時間，然后再向反向滑動。在兩端停留時．正是秧盤縱向進給機構作縱向進給運動的過程。當凸輪銷反向滑動時，反向進給開始，從而實現了單向轉動、雙向且定距連續進給的運動.3.4、縱向進給機構縱向進給機構的任務是當前一行秧苗被拔完后，即當托盤移至左或右端點時，能及時將秧盤向前進給一行。其動作是靠兩端擋鐵撞擊杠桿2實現的(圖4)當杠桿2受擋鐵撞擊時，杠桿的另一端向下拉動滑板5及板簧6．使板簧6向下移動+通過其端部推動步進輪7轉動，步進輪輪齒撥動秧盤方L使之向前移動一個行距．將第2行秧苗送至第1行被拔完的位置。當托盤回程時，杠桿2離開擋鐵，在彈簧3的作用下自動回位。此時，板簧6也隨之上升卡人第2個齒槽中。為了防止板簧在回位過程時帶動步進輪反轉．設置了彈性定位桿9，保證板簧6的正常工作及準確進給。杠桿2、定位桿9、滑板5和板簧6均裝在機架1上，機架連同步進輪軸固定在秧盤托盤的背面。拋秧部分需完成的動作主要有：①機械手滾筒相對于凸輪的回轉，②凸輪使機械手伸縮桿勻速直線上升，③開閉凸輪的回轉，④機械手鉗口的啟閉等其中機械手回轉速度與機車前進速度之比可控制拋秧株距；開閉凸輪控制機械手鉗口的打開拋秧、閉合夾苗動作，該動作的速度和時間可通過改變傳動比及調整擋鐵位置來分別控制；而凸輪的曲線形狀和機械手伸縮桿端部形狀及支撐形式等定量參數，則需要反復實驗及精確計算才能確定.3.5、傳動部件的選擇和分析3.5.1、齒輪傳動裝置

齒輪傳動是應用非常廣泛的一種機械傳動，各種機床的傳動裝置中幾乎都有齒輪傳動。在數控機床伺服進給系統中采用齒輪傳動裝置的目的有兩個。一是將高轉速的轉矩的伺服電機（如步進電機、直流和交流伺服電機等）的輸出改變為低轉速大轉矩的執行件的輸入；另一是使滾珠絲杠和工作臺的轉動慣量在系統中專有較小的比重。此外，對于開環系統還可以保證所要求的運動精度。

為了盡量減小齒側間隙對數控機床加工精度的影響，經常在結構上采取措施，以減小或消除齒輪副的空程誤差。如采用雙片齒輪錯齒法、利用偏心套調整齒輪副中心距或采用軸向墊片調整法消除齒輪側隙。

與采用同步齒形帶相比，在數控機床進給傳動鏈中采用齒輪減速裝置，更易產生低頻振蕩，因此減速機構中常配置阻尼器來改善動態性能。

3.5.2、帶傳動帶傳動時一種應用很廣泛的機械傳動。帶傳動又主動輪，從動輪和適度張緊在兩輪上的封閉環傳動帶組成，它時利用傳動帶作為中間的擾性件，依靠傳動帶與帶輪之間的摩擦力來傳遞運動的。3.5.3、鏈傳動鏈傳動是由閉合的撓性環形兩條和主，從動輪說組成，鏈輪時特殊齒形的齒，依靠鏈輪輪齒的鏈節的嚙合來傳遞運動和動力，鏈傳動時屬于帶有中間撓性的嚙合傳動。3.5.4、蝸桿傳動蝸桿傳動是用來傳遞空間年交錯軸之間的運動與動力，一般兩軸交角為90°。所選傳動方式為齒輪傳動（根據總體方案選定）。3.5.5、滾珠絲杠螺母副

為了提高進給系統的靈敏度、定位精度和防止爬行，必須降低數控機床進給系統的摩擦并減少靜、動摩擦系數之差。因此，形成不太長的直線運動機構常用滾珠絲杠副。

滾珠絲杠副的傳動效率高達85%-98%，是普通滑動絲杠副的2-4倍。滾珠絲杠副的摩擦角小于1°，因此不自鎖。如果滾珠絲杠副驅動升降運動（如主軸箱或升降臺的升降），則必須有制動裝置。

滾珠絲杠的靜、動摩擦系數實際上幾乎沒有什么差別。它可以消除反向間隙并施加預載，有助于提高定位精度和剛度。滾珠絲杠由專門工廠制造。

數控加工時，需將旋轉運動轉變成直線運動，故采用絲杠螺母傳動機構。數控機床上一般采用滾珠絲杠，它可將滑動摩擦變為滾動摩擦，滿足進給系統減少摩擦的基本要求。該傳動副傳動效率高，摩擦力小，并可消除間隙，無反向空行程；但制造成本高，不能自鎖，尺寸亦不能太大，一般用于中小型數控機床的直線進給。滑動絲杠螺母副用于舊機床的數控改造、經濟型數控機床等；滾珠絲杠螺母副用于中、高檔數控機床；靜壓絲杠螺母副用于高精度數控機床、重型機床。滾珠絲杠螺母副滾珠循環方式常用有兩種：外循環與內循環。所以選擇滾珠絲杠傳動部件。3.6、導軌的選擇與設計導軌的主要功能是導向和承載。導軌使運動部件沿一定的軌跡運動，從而保證各部件之間的相對位置精度。導軌主要由機床上兩個相對運動部件的配合而組成一對導軌副，其中，不動的配合面稱為支承導軌，運動的配合面稱為運動導軌3.6.1、導軌的基本類型導軌按運動軌跡可以分為直線運動導軌和圓周運動導軌；按摩擦性質可以分為滑動導軌和滾動導軌。其中滾動導軌又有普通滑動導軌、液體動壓導軌、液體靜壓導軌之分。滾動導軌按滾動體的形狀又可以分為滾珠導軌和滾柱導軌。滾動導軌在進給運動導軌中使用較多。3.6.2、導軌的基本要求（1）導向精度。導向精度主要是指運動部件沿導軌運動軌跡的直線度（對直線運動導軌）或圓度（對圓周運動導軌）導軌的幾何精度直接影響導向精度，因此在導軌檢驗標準中對縱向直線度及兩導軌面平行度都有規定。影響導向精度的主要因素除制造誤差外，還與導軌的結構形式、裝配質量、導軌及其支承件的剛度和熱變形等有關。（2）耐磨性。耐磨性直接影響機床的精度壽命，是導軌設計、制造的關鍵，也是衡量機床質量好壞的重要標志。提高導軌的耐磨性是提高導軌使用壽命的重要途徑。影響導軌耐磨性的主要因素有導軌的摩擦性質、材料、熱處理及其加工方法、受力情況、潤滑和保護等。（3）剛度。導軌受力后變形會影響部件之間的相對位置和導向精度，因此要求導軌有足夠高的剛度。導軌變形包括導軌受力后的接觸變形、扭轉變形、彎曲變形，以及由于導軌支承件的變形而引起的導軌變形。導軌變形主要取決于導軌的形式、尺寸及與支承件的連接方式與受力情況等。（4）低速運動平穩性。運動部件低速移動時易產生爬行現象。進給運動時出現爬行，會使工藝系統產生振動，增大被加工表面的粗糙度；定位運動時出現爬行，會降低定位精度，故要求導軌低速運動平穩。影響導軌低速運動平穩性的因素有：靜、動摩擦系數的差值，傳動系統的剛度，運動部件的質量及導軌的結構和潤滑情況。3.6.3、常用的導軌及其特點1．滑動導軌（1)滑動導軌的結構滑動導軌常見的截面形狀如圖1－1所示。其各個平面所起的作用各不相同。在矩形和三角形導軌中，M面主要起支撐作用，N面是保證直線移動精度的導向面，J面是防止運動部件抬起的壓板面；而在燕尾形導軌中，M面起導向和壓板作用，J面起支撐作用。圖1－2滑動導軌常見的截面形狀(a)矩形導軌；(b)三角形導軌；(c)燕尾槽導軌；(d)圓柱形導軌①矩形導軌。圖1－1所示的矩形導軌制造簡單，剛度和承載力大，水平方向和豎直方向上的位移互不影響，因此安裝、調整都較方便。M面既是保證垂直面內直線移動精度的導向面，又是承受載荷的主要支承面；N面是保證水平面內直線移動精度的導向面。因N面磨損后不能自動補償間隙，所以需要有間隙調整裝置。②三角形導軌。圖1－1所示的山形導軌及V形導軌均稱為三角形導軌，當其水平布置時，在豎直載荷的作用下，導軌磨損后能自動補償，不會產生間隙，因此導向性好。但壓板面仍需要有間隙調整裝置。導向性能與頂角有關，頂角越小，導向性越好；頂角加大，承載能力增加。支承導軌為凸三角形時，不易積存較大切削，也不易積存潤滑油。③燕尾槽導軌。圖1－1所示的燕尾導軌可視為三角形導軌的變形，磨損后不能自動補償間隙，需用鑲條調整。兩燕尾面起壓板面作用，用一根鑲條就可以調整水平、豎直方向的間隙。這種導軌制造、檢驗和修理均較復雜，摩擦阻力大。當承受豎直作用力時，它以支承面為主要工作面，其剛度與矩形導軌的相近；當承受顛覆力矩時，其斜面為主要工作面，其剛度較低。燕尾形導軌一般用于高度小的多層移動部件。兩個導軌面間的夾角為55°。④圓柱形導軌。圖1－1所示的圓柱形導軌制造簡單，內孔可珩磨，外圓經過磨削可達到精密配合，但磨損后調整間隙困難。為防止轉動，可在圓柱表面上開鍵槽或加工出平面，但不能承受大的轉矩。圓柱形導軌主要用于承受軸向載荷的場合，適用于同時作直線運動和轉動的場合，如拉床、珩磨機及機械手等。（2）滑動導軌的組合形式與應用滑動導軌一般由兩條導軌組成，不同的組合形式是為了滿足不同機床的工作要求。在數控機床上，滑動導軌的組合形式主要是三角形配矩形式和矩形配矩形式。只有少部分結構采用燕尾式。雙三角形組合。這種導軌同時起支承、導向作用，磨損后相對位置不變，能自行補償豎直方向及其水平方向的磨損，導向精度高，但要求四個表面刮削或磨削后接觸，工藝性較差。床身與運動部件熱變形不一樣時，不易保證四個表面同時接觸。這種導軌常用于龍門刨床與高精度車床。V形-平導軌組合。V形-平導軌組合，不需要用鑲條調整間隙，導向精度高，加工裝配也較方便，溫度變化不會改變導軌面的接觸情況，但熱變形會使移動部件水平偏移，常用于磨床、精密鏜床上。雙矩形導軌是用側邊導向，當采用一條導軌的兩側邊導向時稱為窄式導向（圖1－2（a）），若分別采用兩條導軌的兩個側面邊導向則稱為寬式導向（圖1－2（b））。窄式導向制造容易，受熱變形影響小。圖1－3窄式導向與寬式導向(a)窄式導向；(b)寬式導向④三角形-矩形組合。三角形-矩形組合導軌兼有導向性好、制造方便等優點，應用最為廣泛，常用于車床、磨床、精密鏜床、滾齒機等機床上。三角形導軌作主要導向面，其導向性比雙矩形組合導軌要好。三角形導軌磨損后不能調整，對位置精度有影響。⑤平-平-三角形組合。當龍門銑床工作臺寬度大于3000mm、龍門刨床工作臺寬度大于5000mm時，為了不使工作臺中間撓度過大，可用三根導軌的組合導軌。該導軌是重型龍門刨床工作臺導軌的一種形式，三角形導軌主要起導向作用，平導軌主要起承載作用，不需要鑲條調整間隙。（3）圓周運動導軌。這種導軌主要用于圓形工作臺、轉臺和轉塔等旋轉運動部件，常用的圓周運動導軌有平面圓環導軌、錐形圓環導軌、V形圓環導軌。①平面圓環導軌。這種導軌容易制造，熱變形后仍能接觸，適用于大直徑的工作臺和轉盤，便于鑲裝耐磨材料及采用動壓、靜壓導軌，減少摩擦。當它只能承受軸向力，不能單獨承受徑向力，需與帶徑向滾動軸承的主軸相配合來承受徑向力。此種導軌摩擦損失小，精度高，目前使用較多，如用于滾齒機、立式車床等。②錐形圓環導軌。這種導軌能承受軸向力與較大的徑向力，但不能承受較大的顛覆力，熱變形也不影響導軌接觸，其導向性比平面圓環導軌的好，但要保持錐面和主軸的同軸度較困難，母線傾斜角一般為30°，常用于徑向力較大的機床。③V形圓環導軌。這種導軌能承受較大的軸向力、徑向力和顛覆力矩，能保持很好的潤滑，當制造較復雜，需保證兩個V形錐面和主軸同心。V形一般用非對稱形狀。當床身熱變形量和工作臺的熱變形量不同時，兩導軌面將不同時接觸。（4）塑料滑動導軌。傳統的鑄鐵—鑄鐵和鑄鐵—淬火鋼的導軌副，靜摩擦系數大，且動摩擦系數隨速度變化而變化，摩擦損失大，低速時易出現“爬行”現象，影響運動平穩性和定位精度，因此在數控機床上已很少采用，取而代之的是鑄鐵—塑料滑動導軌或鑲鋼—塑料滑動導軌。目前，塑料導軌的材料可分為兩種：貼塑材料和涂塑材料。目前在國內生產使用的貼塑材料主要有塑料導軌板和塑料導軌軟帶兩種，它們是由聚四氟乙烯和多種金屬材料制成的復合材料。例如，ＦＱ－１塑料導軌板采用的是在渡銅鋼板上燒結一層多孔青銅，在青銅層間隙中扎入聚四氟乙烯及其他填料，再經適當處理形成金屬-氟塑料的復合體導軌板。這種材料的導軌板的摩擦系數小（約為0.04～0.08），并具有良好的自潤滑作用，特別適用于垂直導軌。塑料導軌軟帶是以聚四氟乙烯PTFE為基體，添加青銅粉二硫化鉬和石墨等多種填料所構成的復合材料。在油潤滑狀態下，其摩擦系數約為0.06，使用壽命為普通鑄鐵導軌的8～10倍。塑料導軌軟帶有各種厚度規格，長與寬由用戶自行裁剪，采用粘貼的方法固定。由于塑料導軌軟帶較軟，容易被硬物刮傷，因此要有良好的密封防護措施。概括起來，塑料導軌軟帶與其他導軌相比，有以下特點：（1）摩擦系數低而穩定，比鑄鐵導軌副低一個數量級。（2）動、靜摩擦系數相近，運動平穩性和爬行性能較鑄鐵導軌副好。（3）吸收振動，具有良好的阻尼特性，優于接觸剛度較低的滾動導軌和易漂浮的靜壓導軌。（4）耐磨性好，有自身潤滑作用，無潤滑劑也能工作，灰塵磨粒的嵌入性好。（5）化學穩定性好，耐低溫，耐強酸、強堿、強氧化劑及各種有機溶劑。（6）維護修理方便，軟帶耐磨，損壞后更換容易。（7）經濟性好，結構簡單，成本低，約為滾動導軌成本的1／20。圖1－4鑲粘塑料—金屬導軌結構塑料滑動導軌可分為兩種：①注塑導軌。導軌注塑的材料或耐磨涂料的材料是以環氧樹脂和二硫化鉬為基體，加入增塑劑，混合成膏狀為一組分，固化劑為另一組分的雙組分塑料。這種塑料附著力強，具有良好的可加工性，可經車削、銑削、刨削、鉆削、磨削和刮削加工，也有良好的摩擦特性和耐磨性，而且其抗壓強度比聚四氟乙烯導軌軟帶的要高，固化時體積不收縮，尺寸穩定。這種導軌的另一特性是可在調整好固定導軌和運動導軌間的相關位置精度后注入涂料，因此可節省許多加工工時，特別適用于重型機床和不能用導軌軟帶的復雜配合型面。②貼塑導軌。這種導軌是在導軌滑動面上貼一層耐磨的塑料導軌軟帶，對與之相配的導軌滑動面進行淬火和磨削加工。塑料導軌軟帶以聚四氟乙烯為基材，添加合金粉和氧化物制成。塑料導軌軟帶可切成任意大小和形狀，用膠黏劑黏接在導軌基面上。由于這類導軌軟帶用黏接方法加工，故稱為貼塑導軌。軟帶的粘貼工藝工程是：先將導軌粘貼面加工至表面粗糙度Ra為3.2~1.6μm(為了對軟帶起定位作用，導軌粘貼面應加工成0.5~1.0mm深的凹槽)，再以丙酮清洗粘貼面，用膠黏劑把軟帶粘貼在凹槽上，加壓初固化1~2小時后，合攏到配對的固定導軌（或專用夾具）上，施加一定的壓力，并在室溫下固化24h，然后取下配對的導軌，清除余膠，在軟帶上面開出油槽，進行精加工。2．滾動導軌1）滾動導軌的結構形式（1）滾動導軌塊。這是一種以滾動體作循環的滾動體。移動部件移動時，滾動體沿封閉軌道作循環運動。滾動體為滾珠或滾柱。數控機床上采用的滾柱式滾動導軌塊如圖1－4所示，它多用于中等負荷導軌。滾動導軌塊由專業廠家生產，有多種規格、形式供用戶選用。使用時，導軌塊裝在運動部件上，每一導軌應至少用兩塊或更多塊，導軌塊的數目取決于導軌的長度和負載的大小。與之相對的導軌多用鑲鋼淬火導軌。圖1－5滾柱式滾動導軌塊(a)單元滾動塊;(b)在加工中心上的應用(2)直線滾動導軌。直線滾動導軌又稱單元直線滾動導軌。它除導向外還能承受顛覆力矩，其制造精度高，可高速運行，并能長時間保持精度，通過預加負載可提高剛性，具有自調的能力，安裝基面允許誤差大。直線滾動導軌的外形和結構如圖1－5所示。導軌體固定在不動部件上，滑塊固定在運動部件上。當滑塊沿導軌體移動時，滾珠在導軌體和滑塊之間的圓弧直槽內滾動，并通過端蓋內的滾道，從工作負荷到非工作負荷區，然后再滾動回到工作負載區，不斷循環，從而把滾動體和滑塊之間的移動變成了滾珠的滾動。為防止灰塵和臟物進入導軌滾道，滑塊兩端及下部均有塑料密封墊。滑塊上還有潤滑油注油杯，只要定期將鋰基潤滑脂放入潤滑油注油杯即可實現潤滑。圖1－6直線滾動導軌的外形和結構2）滾動導軌的類型滾動導軌根據滾動體的形式不同，可以分為滾珠導軌、滾柱（或滾針）導軌等。（1）滾珠導軌。這種導軌的結構特點為滾珠與導軌之間點接觸，摩擦阻力小，承載能力較差，剛度低，其結構緊湊、制造容易、成本較低。通過合理設計滾道圓弧可大幅度降低接觸應力，提高承載能力。滾珠導軌一般適用于運動部件質量小于200kg，切削力矩和顛覆力矩都較小的機床。（2）滾柱導軌。這種導軌的結構特點為滾動體與導軌之間是線接觸，承載能力較同規格滾珠導軌高一個數量級，剛度高。滾柱導軌對導軌面的平面度敏感，制造精度要求比滾珠導軌高，適用于載荷較大的機床。3)滾動導軌的預緊為了提高滾動導軌的剛度，應對滾動導軌進行預緊。預緊可提高接觸剛度，消除間隙；在立式滾動導軌上，預緊可防止滾動體脫落和歪斜。常見的預緊方法有以下兩種：（1）采用過盈配合。預加載荷大于外載荷，預緊力產生過盈量2～3μm，過大會使牽引力增加。若運動部件較重，其重力可起預加載荷作用，若剛度滿足要求，可不施預加載荷。（2）調整法。調整螺釘、斜塊或偏心輪來進行預緊。圖1－6為滾動導軌的預緊方法。圖1－7滾動導軌的預緊方法(a)滾柱或滾針導軌自由支撐;(b)滾柱或滾針導軌預加載荷；(c)交叉式滾柱導軌;(d)循環式滾動導軌塊3.液壓導軌液壓導軌在機床上的使用主要是靜壓導軌。在靜壓導軌兩個相對運動的導軌面間通入壓力油，可使運動件浮起。在工作過程中，導軌面上油腔中的油壓能隨外加負載的變化自動調節，以平衡外加負載，保證導軌面間始終處于純液體摩擦狀態。所以靜壓導軌的摩擦系數極小（約0.0005）、功率消耗小、導軌不會磨損，因而導軌的精度保持性好，壽命長。油膜厚度幾乎不受速度的影響，油膜承載能力大、剛性高、吸振性良好，導軌運行平穩，既無爬行，也不會產生振動。但靜壓導軌結構復雜，并需要一套有良好過濾效果的液壓裝置，因此制造成本較高。目前，靜壓導軌較多應用在大型、重型數控機床上。靜壓導軌按導軌形式可分為開式和閉式兩種，數控機床用閉式的靜壓導軌。閉式靜壓導軌按供油方式可分為恒壓（即定壓）供油和恒流（即定量）供油兩種。恒壓供油方式中以毛細管節流和單面薄膜反饋節流用得較多，其原理如圖1－7所示。圖1－8閉式靜壓導軌恒壓供油原理3.6.4、導軌間隙的調整、潤滑與防護1．導軌的潤滑1)潤滑方法導軌最簡單的潤滑方式是人工定期加油或用油杯供油。這種方法簡單、成本低，但不可靠，一般用于調節輔助導軌及運動速度低、工作不頻繁的滾動導軌。對運動速度較高的導軌大都采用潤滑泵，以壓力油強制潤滑。這樣不但可連續或間歇供油給導軌進行潤滑，而且可利用油的流動沖洗和冷卻導軌表面。為實現強制潤滑，機床必須備有專門的供油系統。圖1－8為某加工中心導軌的潤滑系統。圖1－9加工中心導軌的潤滑系統2)對潤滑油的要求在工作溫度變化時，潤滑油粘度變化要小，要有良好的潤滑性能和足夠的油膜剛度，油中雜質盡量少且不浸蝕機件。常用的全損耗系統用油有L—AN10、15、32、42、68，精密機床導軌油L—HG68，汽輪機油L—TSA32、46等。2．導軌的防護為了防止切屑、磨粒或冷卻液散落在導軌面上而引起磨損、擦傷和銹蝕，導軌面上應有可靠的防護裝置。常用的刮板式、卷簾式和疊層式防護罩，大多用于長導軌機床上，如龍門刨床、導軌磨床等。另外，還有手風琴式的伸縮式防護罩等。在機床使用過程中應防止損壞防護罩，對疊層式防護罩應經常用刷子蘸機油清理移動接縫，以避免發生碰殼現象。3.間隙調整方法：（1）采用壓板來調整間隙并承受顛覆力矩。（2）采用鑲條來調整矩形和燕尾形導軌的間隙（3）采用壓條鑲條來調整間隙。（這種方法已標準化）3.6.5、選擇導軌的種類確定阻尼比進給系統中摩擦阻力的大小主要決定于導軌類型。為了盡可能減少摩擦力，廣泛采用各種類型的減摩導軌。其中考慮到進給系統的穩定性，并為適當增加導軌阻尼比，常常采用滾動導軌加預載的結構以及采用滾動、滑動復合導軌和靜壓卸荷導軌等等。其中滾動、滑動復合導軌同時具有滾動和滑動導軌的優點，也就是具有較小的摩擦系數，很好的剛性和阻力特性，因此近幾年來應用日益增多。導軌阻尼比導軌種類等價阻尼比滑動導軌0.02～0.3（一般0.15）靜壓導軌0.02滾動導軌0.02～0.05由于我們設計是數控龍門鏜銑床的溜板箱進給系統，數控龍門鏜銑床屬于重型機床，承載能力大，導向精度要求較好，所以可以選用截面是雙矩形的組合導軌，同時塑料滾動導軌具有良好的定位精度和運動平穩性，維護維修方便，經濟性好，可以采用貼塑導軌。數控龍門鏜銑床承受的顛覆力矩較大，故采用閉式導軌形式。3.7、總體方案的選擇采用半閉環控制型式；導軌為貼塑導軌；滾珠絲杠螺距：10mm；驅動元件為FANUC30交流伺服電動機。（注：初選滾珠絲杠螺距：12mm驅動元件為FANUC30R交流伺服電動機。經校核不滿足要求，計算過程省略，最后選擇方案計算過程如下）4、設計計算4.1、伺服系統傳動系統的設計驅動元件為FANUC30交流伺服電動機，這種型號的驅動電機參數如下：輸出功率：3.3kW額定轉矩：37.2N·m最大轉矩：225N·m轉子慣量：0.025機械時間常數：5ms最高轉速：1200r/min；4.4.1、降速比的計算對于半閉環，工作原理和閉環相似，主要是由驅動馬達的額定速度或轉矩與機床要求的進給速度或負載轉矩所決定。絲杠傳動時降速比公式為：其中：電機最大轉速絲杠螺距最大進給速度帶入數據則：按最小慣量的要求，該減速器采用1級傳動，傳動比為i=3。根據結構需要，確定傳動齒輪的齒數分別為=20、=60，模數m=4，齒寬=40mm、=35mm，那么小齒輪的直徑大齒輪的直徑兩齒輪嚙合時的中心距小齒輪齒頂圓直徑小齒輪齒根圓直徑大齒輪齒頂圓直徑大齒輪齒根圓直徑4.1.2、慣量計算根據經驗必須對所得降速比進行驗算，以滿足折算到電機軸上的負載慣量不能過大的要求。對于半閉環，應滿足以下的慣量匹配：交流電機驅動時：其中：——電機本身的慣量——折算到電機軸上的總慣量根據實踐經驗，值具有一定的范圍。這一比值不能太大，也不能太小。如果比值太小，則機床動態特性主要決定于負載特性，此時不同質量和行程的各坐標的特性將有很大區別，并且很容易受切削力、摩擦力等干擾的影響。所以為便于調整以及為保證穩定運行，應規定的最小值。另外也不能過大。1）計算滾珠絲杠的轉動慣量一般慣量計算公式為絲杠總轉動慣量為：2）工作臺折算到絲杠上的轉動慣量其中：W——工作臺重量，W=50000N；——絲杠的螺距，=10mm；g=9.8m/代入數據計算得：3）計算各齒輪的轉動慣量齒輪的轉動慣量計算公式為：其中：質量，（1）小齒輪轉動慣量為：（2）大齒輪轉動慣量為：4）計算折算到電機軸上的總慣量絲杠傳動時傳動系統折算到電機軸上的負載慣量為：其中：——小齒輪及其軸的轉動慣量——大齒輪及其軸的轉動慣量——絲