1新型番茄移栽机的工作原理和总体设计
1．1新型番茄移栽机总体设计
番茄移栽机械主要由落苗机构，行走机构，行距调整机构等组成。其工作原理是来自拖拉机的动力由驱动轮7传动到偏心机构3和长连杆8，长连杆运动过程中带动下顶杆的上移，推开门杆，同时顶开上顶杆，苗盘中的秧苗通过隔板式带式输送装置23将苗由送料轮输送至导苗器，偏心轮机构转过180°后，中门打开，苗落入漏斗中，随着驱动轮的运转实现插苗。
1．2番茄移栽机械的主要技术参数
1)移栽机配套动力:15kW以上轮式拖拉机;作业行数/行:2;2)栽培模式:株距:25～40cm;行距:30～60cm可调;3)送苗方式:人工配合机械送苗4)番茄钵苗的形状:30mm×20mm×40(底部直径×高×度)的锥体5)作业速度/m/s:0．4～0．6(60～80株/min)6)机械栽苗率:?90%技术指标;7)质量:900kg以下。
2新型番茄移栽机械的关键机构设计
2．1番茄落苗机构设计
2．1．1番茄苗的特点
新疆的番茄主要采用育苗移栽，番茄育苗的底部的形状为30mm×20mm×40mm的锥体，苗的高度一般在15～20cm之间。由于育苗移栽前施水后存在一些尺寸变异，育苗底部一般在2mm尺寸范围内。
2．1．2番茄苗运动轨迹
为了节省人力，使番茄顺利落苗，不会伤苗且不影响苗移栽的直立度。要求具体轨迹和姿态应该是:1)使苗按一定的轨迹运动，苗在略带斜度的苗架上借助重力能顺利到达送苗输送带，2)苗沿着轨迹运动时，对应落苗、送苗、接苗、植苗位置应有不同的姿态，送苗与接苗夹角为90°，投苗时接苗器与植苗器轴线的夹角为0°左右，苗在离开导苗管时不受阻力，植苗器轴线应垂直地面，以保证接苗顺利和植苗准确;3)植苗器在接苗点处和植苗点处的速度为0。
2．1．3番茄落苗机构的设计
a)输送苗、落苗机构的落苗过程番茄苗的落苗过程可分为4个阶段:1)番茄苗由苗盘取出落入输送器，输送器借助拖拉机的动力驱动，将番茄苗逐一输送到送料，苗做匀速运动。2)苗由拔苗盘送至导苗管口，苗做平面运动，此时为转动。3)苗在导苗管内视为质点的重力加速直线运动，忽略叶片与管内表面的摩擦。4)从整个苗移出导苗管口到苗钵接触地面，假设苗钵与地面是塑性碰撞，碰撞后苗钵的运动简化为定点的运动，到被覆土定位。b)输送苗、落苗机构的结构番茄送苗机构主要采用输送带结构，主要由隔板、输送带、带轮构成。c)输送苗、落苗机构的原理秧苗通过隔板带式输送装置将苗输送至送料轮，苗随着送料轮的转动被运送到接苗管;在重力加速度作用下，苗直线运动被送到喂苗机构。喂苗机构主要有连杆、鸭嘴漏斗等组成。工作时，苗落入送料轮中，随着移栽单体的转动放在接苗管中的苗落下，落入栽植单体的鸭嘴漏斗中，完成了喂苗工作。苗移出喂苗口到接触地面，到被覆土定位。
2．2番茄移栽机移栽行距调整方式
2．2．1番茄移栽行距特点
按照番茄农艺技术的要求制定移栽行距调整的方案，确定最佳的调整方案。
2．2．2番茄移栽机移栽行距调整方式
考虑确保投苗准确性，该机采取离合器实现苗株数的调整，且机架的相对位置可调，通过调整机架的相对位置，可实现30～60cm行距。其功能调整简单、易操作。
3番茄移栽机械的关键机构的运动仿真
3．1移栽机虚拟样机的建立
运动仿真是一种简单的运动模拟，是在Solidworks平台上建立已设计好的番茄移栽机械模型。运动仿真是将对机构的运动无影响和不起作用的零件都做简化处理，只将最主要的零部件装配在一起，在不影响运动情形的前提下对零部件的结构进行必要的优化。基于这样的思路，建立番茄移栽机的仿真模型前，需先将机架、轮子、连杆、漏斗、送料轮、输送带、苗盘等结构和运动主要零部件装配成一个简化的装配体模型。
3．2基于Solidworks的番茄移栽机械运动仿真分析
3．2．1设定番茄移栽机械运动仿真参数
在Solidworks环境下，结合实际工况和技术要求对番茄移栽机械的运动参数进行设定，设定旋转马达代表番茄移栽机械的运动，选择长轴为动力源。然后确定运动参数，根据实际工况和技术图样确定竖直方向位移为300mm，时间初步设定为5s，所以运动的马达类型为［等速］，转速为100r/min。马达的运动参数设定完后，确定各个马达相应的时间起止点，完成后的运动仿真模型和MotionManager界面。
3．2．2动画仿真番茄移栽机械运动过程
在MotionManager界面中将仿真类型选为［动画］，对番茄移栽机的运动过程进行仿真和再现。运动仿真后进行干涉检查，发现零部件之间不存在干涉，动作完成以后单击［保存动画］将仿真动画保存为AVI或其他文件类型，如图5所示。番茄苗经过倾斜板在重力作用下落入输送带，秧苗通过隔板式带式输送装置能将苗正确地输送至送料轮，苗随着送料轮转过180°，后接苗管能完好的接到苗;连杆在转动过程中送料轮已接到苗准备下落，落入栽植单体的鸭嘴漏斗中的苗接触地面，到被覆土定位。另一个鸭嘴漏斗已接到第二颗苗，在往复过程中完成了移栽。由仿真结果可知，输送带、送料轮、导苗管、漏斗的运动保证移栽机能够顺利地取苗和投苗，当前进速度与主轴转速数值比一定时，株距值始终保持不变，只要保持前进速度与转速的比值不变，则取苗轨迹和植苗轨迹都不会受影响。
4结语
针对现有番茄移栽机械自动化程度不高的现状，本文设计了基于新型机构的自动化番茄育苗移栽机械，重点研究了送苗、落苗机构和行距调整机构的设计，在此基础上，进行了新型番茄育苗移栽机械关键机构的运动过程仿真和分析。研究结果表明:仿真所得的轨迹能够很好地满足移栽机的高效自动化移栽要求。
作者：卢华 纳斯哈提 叶德军 咸丽 胡斌 单位：新疆昌吉职业技术学院机械工程分院
