插秧机系统设计样本
插秧机电控操作机构和控制算法设计
第２５卷第４期１１８２００９年４月农业工程学报ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅＣＳＡＥ、，０１．２５ＮＯ．４Ａｐｒ．２００９插秧机电控操作机构和控制算法设计胡炼１，一，罗锡文１，２※，赵祚喜１，一，张智刚１，２胡均万１２，陈斌１，２（１．华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室，广州５１０６４２；２．华南农业大学工程学院，广州５１０６４２）摘要：为了进行农业机械导航和变量作业试验研究，以久保田ＳＰＵ．６８型插秧机为试验平台，对插秧机转向机构、变速机构和插秧机具升降机构进行了改造，实现自动控制。
采用小功率直流电机为动力，设计了带双阈值死区的ＰＤ电机位置控制算法。
转向操纵机构导向信号跟踪试验及与驾驶员操作的对比试验结果表明，转向系统具有良好的响应特性，电控操作装置控制作业效果与驾驶员操作作业效果相当。
关键词：插秧机，自动导航，电机位置控制，双闽值死区中图分类号：￥２２３．１９＋２文献标识码：Ａ文章编号：１００２—６８１９（２００９）－４－０１１８—０５胡炼，罗锡文，赵祚喜，等．插秧机电控操作机构和控制算法设计［Ｊ】．农业工程学报，２００９，２５（４）：１１８—１２２．ＨｕＬｉａｎ，ＬｕｏＸｉｗｅｎ，ＺｈａｏＺｕｏｘｉ，ｅｔａ１．Ｄｅｓｉｇｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｏｎｔｒｏｌｄｅｖｉｃｅａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｆｌｇｏｆｉｔｈｍｆｏｒｒｉｃｅｔｒａｎｓｐｌａｎｔｅｒ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅＣＳＡＥ，２００９，２５（４）：１１８—１２２．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅｗｉｔｈＥｎｇｌｉｓｈａｂｓｔｒａｃＯ０引言目前商品化的农田作业机械一般都是采用人工驾驶和手工操作机构，将农田作业机械的人工驾驶和手工操作机构改造为电控机构是实现农田作业机械自动导航控制和变量作业的关键之一。
国外对转向控制系统进行了较多研究，常用方法可分为电液控制方法和电机控制方法。
电液控制转向系统具有控制功率大和响应速度快等特点，因而广泛应用于农田作业机械导航中。
插秧机供秧系统说明书
机电一体化课程设计计算说明书设计题目：高速插秧机供苗系统的设计目录一.设计任务 (3)二.改进系统拟定流程图 (3)三.电机的选择和动力选择 (3)四.电动机转速的测量和控制 (4)五.联轴器的选用 (12)六.变速箱的设计 (12)七.滚珠丝杠副的选型 (14)八.行程开关控制电机正反转 (17)九.附录 (17)一、设计任务本次机电一体化课程设计的设计任务主要是通过对vp6洋马插秧机的高速供苗系统的学习，对供苗原理的探索，掌握供苗系统的基本设计知识，而通过小组的讨论思考对原有供苗系统进行可行性的改进，在改进设计过程中培养小组成员独立完成机械设计任务的能力。
二、改进系统拟定流程图图1改进系统示意图优点：改进后系统，电机转速，可以平滑调整，中低速运行。
通过单片机控制电机转速可使电机运行噪声低。
变速箱可以实现四个速比，插苗的行距可以进行优化调整，提高作业质量。
缺点：滚珠丝杠精度要求较高，成本增加很大，且行程开关控制电机正反转使得栽秧台来回运动使插苗间距有点不齐。
三．电机的选择和动力计算图2直流电机选择参数图系统要求动力源具有良好的控制性能和运行性能，因此选择直流电动机，采用PWM直流调速系统，适宜在大范围内平滑调速，从而实现平滑调速。
采用直流电动机：型号55ZYN51 额定转矩265.3mN.m 转速1800r/min 功率50W 额定电压24V 额定电流3.2A滚珠丝杆副的动力和横向送秧装置的动力由电动机提供。
四.电动机转速的测量和控制本设计基于直流电动机在51单片机中的应用，设计出大功率直流电动机转速的测量与控制。
单片机控制直流电机的基本方法是通过改变直流电机电枢电压的接通时间与通电周期的比值（即占空比）来控制电机速度。
PWM中采用定宽调频法是系统工作稳定。
4.1.测量直流电动机转速的传感器采用飞利浦（Philips）公司生产的KMI15-1传感器，它主要包括以下六部分：①磁敏电阻传感器；②前置放大器A1；③施密特触发器；④开关控制电路源；⑤恒流源；⑥电压控制器。
全自动智能插秧机的设计
全自动智能插秧机的设计摘要：水稻是我国大部分地区都种植的一种主要农作物，也是我国主要粮食的来源之一。
但因受各种观念和技术等多方面因素的影响，我国很大一部分地区的水稻种植仍是以人工播种为主，尤其是地形狭小、地势高低不平的的地区，水稻机械化种植的普及率不高，这也导致我国水稻生产效率相对较低，并对农业行业及市场的发展造成限制。
本文针对水稻种植机械化的发展问题，在简要分析水稻种植机械化发展前景的基础上，并且阐述全自动智能插秧机在这种问题下的解决方法。
关键词：水稻种植机械化小型1.研究背景在美国、日本、德国这些国家他们的国家人口基数较小，人口的数量较少，所以导致劳动费用高，人工种植的方法显然是不可取。
而且由于文化传统和地域的不同，一些国家受地理因素影响，适合种植水稻的土地相对分散，不能大规模的用机械进行操作，所以他们国家的关于水稻种植方面的小型设备也是较少。
但是每个国家对水稻的需求量都很高，所以一个自动化机械化水平高的全自动智能插秧机更会有很大的市场可以推广。
如今政府对于水稻种植设备方面的市场发展情况，设备技术水平，市场供需情况以及未来几年影响市场走向的因素来看，以现阶段的农业机械化水平还远远不足。
在当今科技水平飞速发展的大背景下，农业机械自动化水平也有了质的飞跃。
就我国所处的地理环境而言，水稻是我国的主要农作物，早期种植水稻主要依靠人力资源，费时费力而且效率低，随着近几年农业机械化的普及，种植水稻的方式有所改善，但仍存在较多问题。
水稻播种机受限于我国错综复杂的地形，在推广和普及等方面还不如人意，种植生产效率仍然较低。
此外，随着我国城市化的发展，乡村大部分劳动力流向城市，导致农业劳动力出现缺口，急需高水平的自动化农业机械来补足。
以此提高水稻生产效率并促进农业的发展。
总体来说，国内市场对水稻种植这方面的很不完善。
随着我国科技水平的不断提高，我国农业工业的改革和发展不断进行，农业机械化的发展逐渐受到重视。
水稻是我国大部分地区种植的主要粮食作物之一，随着农业机械化的发展，水稻种植方法逐渐向机械化发展。
新型小型水稻插秧机结构设计
新型小型水稻插秧机结构设计1.外壳结构：外壳采用轻质铝合金材料，抗压、抗拉强度高，造型可靠，表面美观，实用性强，耐腐蚀，减少颜色的脱落或褪色的问题，也可有效地降低机器运行噪音。
2.驱动系统：使用PLC控制器，具有易于操作，稳定可靠，功能强大，安全可信任，能够在恶劣环境下安全运行！控制电源采用DC 24V，使用低压电源，可以有效避免非机械物理因素造成的印刷过程中的失误。
3.传输系统：采用全传动系统，电机、减速机、轴承，都是传动系统的基础组件。
齿轮采用剃耳落口齿轮磨削工艺，满足精密机械方面的要求。
4.抓取系统：首先采用机械结构抓取床秧苗，然后秧苗抓取牙瓣将秧苗抓取，将秧苗放入插秧模具内；再使用凹槽内注水模块，完成秧苗湿化，其次将湿化的秧苗抓取到插秧模具，实现水稻插秧。
5.控制系统：PLC控制系统是小型水稻插秧机的核心，负责对整机的控制。
它具有可靠性强，多步技术，程序易改动，能够满足插秧的自动控制要求，可以让用户更好的使用设备。
二、电路设计1.控制电路：采用PLC控制系统，由高压、中低压、开关技术组成，其中具有传感器、控制器、控制电磁开关和传动系统等，控制器用来控制传动系统，完成水稻插秧任务。
2.传动电路：调节高压（220V）调节开关，改变水稻插秧机的作业时间，改变插秧步进步进比，使插秧速度可以更好的适应水稻插秧机的运行环境。
3.液压电路：使用液压电磁换向阀控制液阀，实现水稻插秧机的启动、停止和反转等功能，确保水稻插秧机在各种运行环境下实现最佳性能。
4.加热电路：采用高压石英加热电热元件，UV辐射和热风吹打功能，保证秧苗发芽、生根、茁壮的大量水稻的插秧。
总之，小型水稻插秧机的设计重点是希望机器运行安全可靠，市场投入最小，结构简单，操作简单，投入的技术成本低，并且还可以安全而可靠的完成水稻插秧的功能。
自动导航插秧机转向控制系统设计
［36］科研开发第5期自动导航插秧机转向控制系统设计赵熙玮(青岛工学院 山东胶州 266300)摘要：水田农业机械具有转向阻力大的特点，而农机导航系统的转向执行机构电动转向盘是否能够适应这样的工作条件需要进一步的研究。
本设计采用一种水稻插秧机作为平台，对插秧机进行转向控制系统的研究，构建转向机构的系统模型，通过实验的方法，获得对应的系统参数。
设计转向控制的方法，并采用Simulink 仿真验证该PID 嵌套转向算法的可行性。
分别进行不同参数的实验，验证系统的稳定性及动态响应特性。
保证插秧机在工作条件下能够实现自动转向控制，满足其自动导航作业的要求。
关键词：插秧机；农业机械；自动导航；转向控制1绪论作为农业机械自动导航控制的基础，自动转向控制也是导航系统的关键执行环节，能够影响导航的工作效果。
作为最常用的自动转向控制方法，电机控制法和电控液压控制法有不同的特点。
第一种方法系统不需要大的改动，但在切换手动自动时结构繁杂，传动机构安装要求严格，对不同的插秧机适应性较弱。
针对这个特点，采用电动方向盘对机器进行改造。
针对插秧机水田作业控制阻力多变化，阻力大的特点，重新设计转向机构的模型，采用带死区的嵌套控制算法，通过仿真和具体环境的实际效果，来验证电动方向盘自动转向控制的适应性。
2系统设计硬件设计部分主要包含：电动方向盘的转向机构设计、轮角传感器的应用和转向控制器。
软件方面主要包含：转向系统模型的设计、转向控制算法的设计和嵌套算法的仿真。
固定部分加上转动部分组成了电动方向盘的结构。
固定部分主要包含圆柱形电气的电子部分，使用固定支架安装在转向轴的固定筒上；转动部分上端固定在转子上，下端连接到转向柱上，主要组成为花键套、方向盘和转子。
轮角传感器主要作用为控制转向，影响精度，根据具体情况采用间接测量的方法，得到插秧机前轮转角旋转的角度。
转向控制器运算和决策，实现对应的通信功能，电动方向盘控制对应的角度与速度，形成一个闭环的控制系统。
高速插秧机横向仿形插深自适应系统的开发
够大幅提高水稻综合生产能力 ， 是水稻现代化种植的 发展方向， 也是我国未来水稻种植的主导性技术 � 因 此， 在吸收和借鉴国外先进水稻种植机械技术经验的 基础上， 结 合我国具体水稻 插秧农艺要求 ， 通过 自主 创新改进我国自主生产水稻种植机械的综合性能， 是 一个重要的研究课题 � 在水稻插秧种植技术中， 秧苗 的入土深度控制对 高速插秧 机插秧性 能有很高 的要 求， 直接决 定着 秧 苗的 成活 率以 及 分蘖 效 果 �目 前， 国内外大多数高速插秧机对插秧深度的自动控制 主要是通过在行进方向上的液压仿形机构来实现的， 像日本久保田的 P R O SP A6 型及韩国洋马 V P 6 型高速 插秧机就都是利用 前进方向 的仿形机 构随着大 田表 面及硬底层起伏， 运用液压控制机构不断调整插秧机 插值部的仰俯状态 ， 调节 插秧臂的工作高 度， 使 秧苗 的根部进入泥土的深度基本保持一致 ， 达到稳定的插 秧效果
+ 2 3. 91 2 中图分类号: S2
文献标识码: A
003-1 88X ( 2 01 2 ) 09-006 9 -04 文章编号: 1
0
引言
水稻机械化种植技术是一项先进的农业技术， 能
将失去效果， 最终导致同时插种的秧苗入土深度不一 致， 严重影响栽 植质量 � 因此， 在前进 方向仿 形功能 的基础上 ， 设计性能优良的插秧机插深自适应调节系 统， 使其具备水田 横向仿形功能 ， 提高 其在水田作业 的横向稳定性， 确保秧苗插植的均一深度以及成活率 是水稻机械化 种植技术 中非常重 要且亟待 解决的问 题之一� 为此 ， 笔 者结 合 当前 水 稻高 速 插秧 机 的工 作特 点， 开发了基于插秧机插植部倾角检测的可横向仿形 的秧苗插深自适应调节系统， 并在虚拟仿真实验平台 上开展了该系统静态和动态实验研究， 力图解决插秧 盘随水田表面 横向起伏 引起的秧 苗插植深 度不一致 现象 ， 确保机插质量稳定， 实现浅栽 � 稳定� 高产�
插秧机升降系统的设计
机电一体化系统课程设计说明书题目：插秧机的升降系统的设计小组成员：专业年级：指导教师：完成日期：目录一、插秧机升降系统设计的意义及目的 (1)1、插秧机升降系统设计的意义 (1)2、插秧机升降系统设计的目的 (1)二、方案的评价与优选 (1)1、方案一：通过机械转动进行升降 (1)2、方案二：利用链条和链轮进行升降 (2)3、方案三：利用齿条和齿轮进行升降 (2)4、方案的选择 (3)三、液压控制设计 (3)1、绘制液压回路 (3)2、选择液压阀型号 (4)3、绘制总示意图 (5)4、电磁换向阀的控制 (5)四、尺寸设计及校核 (6)1、总体安装尺寸设计 (6)2、机械部分具体尺寸设计与校核 (7)2.1 机械尺寸设计 (7)2.2 尺寸校核 (7)2.2.1 弯曲应力校核 (7)2.2.2 强度校核 (8)3、液压缸部分设计与校核 (8)3.1 液压缸尺寸计算 (8)3.1.1计算活塞杆受力 (8)3.1.2 初选系统压力 (9)3.1.3 液压缸尺寸设计 (10)3.2 液压缸活塞杆行程计算 (12)3.3 液压缸材料和精度的选择 (13)3.3.1 缸筒材料 (13)3.3.2 活塞材料 (13)3.3.3 活塞杆材料 (14)3.3.4 导向套、密封、防尘 (14)插秧机升降系统的设计3.4 液压缸尺寸校核 (14)3.4.1缸筒壁厚δ (14)3.4.2活塞杆强度和稳定性 (15)五、感悟和体会 (16)参考文献 (17)插秧机升降系统的设计第 1 页插秧机升降系统的设计一、插秧机升降系统设计的意义及目的1、插秧机升降系统设计的意义我国是典型的农业大国，水稻的种植面积在我国比较大，随着科学技术的不断的发展，依靠人力和手扶式插秧机来进行插秧已不再符合当前的生产力发展水平，因此，便出现了高速插秧机，升降系统在整个插秧机的工作中有着至关重要的作用，他直接影响插秧的质量和插秧机的工作效率，所以，在设计插秧机时，要对其升降系统进行相关的设计。
毕业设计(论文)-手扶六行机动插秧机的设计模板
第一章引言水稻是我国三大粮食作物之一，终止面积约占我国粮食作物总面积的三分之一，因此，水稻在我国国民经济中占有着极其重要的地位。
然而，水稻种植机械化问题越发成为农业生产机械化的瓶颈，成为制约我国农业机械化发展的主要障碍，第十个五年计划，水稻机械化问题将成为我国农业生产需要解决的重中之重的问题。
目前机械化种植工艺主要有抛秧、摆秧、旱直播、插秧四种，而前三种均在试验阶段，至今不算成熟，有些还有地域局限性，在机械化插秧工艺中也唯有插秧中、小苗工艺属于成熟工艺。
现在，中、小苗插秧工艺及其设备均得到政府的大力推广，所以，发展机动插秧机遇到了前所未有的大好机遇。
目前国内同类型的机型不多，国产插秧机以吉林某插秧机厂生产的2ZT—935型乘骑式插秧机为代表，进口的以日本洋马，韩国东洋系列为代表。
通过比较可知目前国内生产的插秧机主要存在以下缺陷：1）整机故障率高，在试用期间基本上几天就要发生一次故障；2）前面一轮驱动的三轮式插秧机，附着重量不够，操作性能不好，而且整体结构显得不够紧凑，造型也显粗糙和缺乏整体感；3）仿形机构不太灵活，导致插秧深度一致性差，容易产生浮秧现象。
国外插秧机性能大大优于国产插秧机，基本上不存在上述问题。
在调查使用者谈到机插苗刚刚插好时，看上去好象太稀和，基本苗不够，但机插苗发得快，分多，插好后一个月就可看出苗长势好于手插苗；此外，机插苗行距大，通风透气性好，抗病力强，秸杆相对粗壮，抗倒伏能力强得多。
结合调查研究并在张瑞宏老师的指导下，我们设计出适合我国国情的一款新型插秧机。
该机的主要特点是：①在手扶步行式插秧机上实现六行插秧，利用同样的生产成本可以比现有手扶机型插秧效率增加30%；②行距由30cm降为22cm，保证单位面积基本苗，更加符合中国国情和土地肥力情况，也更加符合中国农民的习惯；③用美国发动机，大大降低了插秧机的故障率；④重量轻，这样不但操纵轻快且成本大大降低。
第二章目前国内插秧设备和技术现状2.1研发的意义和目的水稻是我国三大粮食作物之一，种植面积约占我国粮食作物总面积的三分之一，总产量却近全国粮食总产量的60%，因此，水稻在我国国民经济中有着极其重要的地位。
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0 引言
中国是农业大国, 水稻是中国的主要粮食作物, 种植面积为0.29亿公顷.各级技术人员经过多年的探索,总结出群体质量栽培模式。
高性能插秧机是与当今世界插秧机设计、制造技术接轨的高新技术, 她与过去的插秧机有关很大的区别, 首先她的性能依据于现代水道群体质量栽培管理理论, 促进水稻高产稳定。
高兴能插秧机所插的秧苗是经过表准化育秧规范培育而成的, 插秧机所用的秧苗规格基本一致, 插秧机就是为这样的秧苗而设计的因此查插秧质量比过去高的多, 这也符合现代前后工序的衔接的工业化原理, 这显然与形态千差万别的手拨有着本质的区别, 能够说是先带农业发展的必然结果。
它的行走底盘和国产机不同, 有别于国产机的独轮驱动的插秧机, 机动性能和水田经过性好。
还有高性能插秧机的分体式浮板及液压放行装置基本上解决了长期以来国产机插秧机没有解决的壅泥、壅水及栽插深度不一致等弊端。
它配有调整取秧数量的手柄, 能够方便的调整索取秧苗的数量。
她采用高强度铝合金、合金钢、 PVC等材料先进工艺制造, 保证了机器使用的可靠性。
可是由于中国土地条件的不同, 及其正进行国产化开发, 因此在使用中出现了和多的问题, 首先是侧理合器手柄组装, 调试, 使用都出现了比较严重的问题, 还有就是齿轮箱等也出现不少问题。
本设计也是最求进经济合理, 和稳定性的方案进行的。
PF455S能够说是一种完美的中国型插秧机, 可是问题也是不可避免的。
首先, 对于它的的手柄安装加紧不当问题, 其次, 再者, 支螺栓改进, 最后, 油门拉线的安装孔改进等问题。
本课题所着重研究是侧离器手柄板金件加工, 操作设计较为简单, 由于本次是改进设计, 所设计的模具修改, 没有作详细的介绍, 本文着重于改进设计的探讨和相关的设计计算。
我的毕业设计题目是《PF455S插秧机及其侧离合器手柄的探讨和改进设计》, 在东洋插秧机公司实习且完成了我的毕业设计。
在公司的开发部, 我协助同事对策离合器手柄进行了改进设计。
对插秧机的工作原理及其特点有了深入的了解, 在此基础上, 我开始完成我的毕业设计。
我先熟悉产品的工作原理, 熟悉各零件的加工工艺, 在充分了解产品的基础上, 我确定了设计思路和总体的方案。
先设计计合尺寸, 对材料的
校核计算, 但因为时间的关系, 我只是对于策离合器手柄进行了探讨和改进设计, 我将在以后的工作中完善我的知识。
在设计过程中, 我把整个产品每一个部分进行了较为深刻了解, 然后分别根据各自的组成原理, 初步设计零件以及机构传动特点, 然后考虑其装配的要求, 力争小巧, 美观; 在链轮的设计中我主要考虑其以前出现的问题点, 以及重要部件的加工工艺, 热处理工艺, 装配关系。
在此改进设计中, 我都提供了装配图以及非标的零件图其中包括改进前后的图纸; 另外, 还提供了一些和计算相关的主要的零件图和PF455S插秧机总装图, 以保持设计的完整。
经过本次改进设计之后, 我们取得更好的产品、更廉价的成本, 完全符合我们所研究的初衷, 原来配件生产中出现的问题, 在此我们都已经解决。
很多东西。
本文所用公式引用及文献的引用, 均来自与参考文献资料, 见参考文献。
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1 设计说明书正文
1．1 总体方案论证
PF455S插秧机是一种适合于中国水稻产区广大经济条件使用的步行式水稻插秧机, PF455S插秧机设计结构简单、轻巧, 操作灵便, 使用安全可靠, 她主要由发动机、传动系统、机架及行走系统、液压仿行及插深控制系统等组成。
见图( 1-1)
1－1
PF455S插秧机是双轮驱动步行式插秧机, 人在机后步行操作, 其主要操作系统都在机器后部, 用刚丝与各控制部分相连, 便于操作, 控制机器。
苗箱与插植臂也在机器后部, 便于机手查看并添加秧苗。
为了提高机器的机动性能, 减轻重量, PF455S 插秧机大大采用了工程塑料( 浮板、秧箱、罩盖等) 和铝合金铸件( 主变速箱、插
枝传动箱、 导轨等) 。
插秧机的发动机在前部, 使机器前后平衡。
PF455S 插秧机技术参数如下:
大苗小苗PF455S 148170245东洋散播4行插秧机四冲程、汽油，E130G型2.3/3600(3/4000)散播苗2轮三浮板型84（95）橡胶轮爪驱动轮前2档,倒1档发
动
机
几
何
尺
寸
种 类驱 动 轮 长 度宽 度高 度重 量名 称输出功率（马力/转数)变 速名 称型 号11.7（10.5）23（26）40（45）29（33）17（19）94（105）1.44m/s 14.6（12.6）32（37）13（15）19（22）24（28）稚苗标准幼苗标准中苗标准中苗大株75（87）株（标准，调节式）36（41）13.1（11.5）15（17）21（24）26（30）85（96）四行并列式30（固定）0.34~0.74m/s 中苗中苗稚苗幼苗耕 深水 深
整 地 次 数叶次叶叶幼苗稚苗能
力
栽
培
密
度
苗
条
件
整
地
条
件行使速度行距（cm)株距（每3.3)株数穴距数行数插秧速度 3.1以上插秧能力（亩/小时）
机器主要部件具有以下特点:
动力部分: 采用2.3马力汽油发动机, 性能稳定, 启动方便。
插植部分: 配有调整秧数量的手柄, 纵向取苗量调节从0.8cm 到1.7cm,共10档;横向取苗调节有20、 24、 26三档, 能提供0.9-2.4cm 内30个不同的量化面积和形
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状, 给局农艺要求调整。
行走部分: 采用三条船行浮板, 能够有效的防止或减少水田行走时产生的壅泥而冲起已插好的秧苗的弊端。
采用钢圈式包叫胶驱动轮, 在水田行走时, 附着效果好, 打滑率低, 同时由于轮子很窄, 所留轮痕轻微。
1.1.1PF455S插秧机的动力传递。