山地用小型蕎麥播種機旋耕機構播種機構施肥機構的設計仿真【三維SW】【含圖紙】

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重 慶 理 工 大 學 畢 業(yè) 設 計（論文）開 題 報 告 題目山地用小型蕎麥播種機旋耕機構，播種機構，施肥機構的設計 二級學院 機械工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 109040205 姓 名 張浩 學 號 10904020534 指導教師 楊巖 系 主 任 時 間 2013.3.25 1、 本課題的研究目的及意義 1、掌握農業(yè)機械的設計方法， 2、對播種機構、施肥機構、旋耕機構進行精確設計分析。 3、掌握三維繪圖機仿真軟件 4、提出技術方案 5、完成具體設計理論結果，形成技術文檔。 2、 本人對課題任務書提出的任務要求及實現(xiàn)目標的可行性分析 任務要求：完成小型蕎麥播種機的旋耕機構、播種機構以及施肥機構的設計 主要內容： 1、旋耕機構的選擇與設計 2、播種機構的選擇與設計 3、施肥機構的選擇與設計 4、三維建模 5、運動仿真 首先對小型播種機的相關資料進行搜集閱讀，了解相關知識，并進行文獻翻譯等工作，第4、5周左右開始進行行走裝置的選擇和傳動機構的選擇與設計， 完成后進行三維建模與運動仿真。 期間可以咨詢指導老師并利用互聯(lián)網(wǎng)、圖書館等查找資料、分析問題等，充分利用可以使用的資源來完成畢業(yè)設計。完成設計計算及三維建模運動仿真后編寫說明書。相關的知識已經(jīng)在之前進行了學習閱讀，完成目標十分可行。 3、 本課題的關鍵問題及解決問題的思路 關鍵問題： 1、 選擇合理的播種裝置 2、 播種類型的選擇與合理性分析 3、 三維建模及仿真 解決思路： 提出不同的方案，多次嘗試，在不同的方案之中選擇較為合理且符合要求的方案。若機構設計計算合理，三維運動及仿真并不困難。一旦出現(xiàn)問題馬上查找問題所在，同時咨詢指導老師。 4、 完成本課題所需的工作條件（如工具書、計算機、實驗、調研等）及解決辦法 工作條件： 機械設計相關參考書，如《機械設計》 、《機械原理》 、《現(xiàn)代設計法》 、《現(xiàn)代工程圖學》 、《互換性與技術測量》等。 Solidworks三維設計軟件 AutoCAD二維制圖軟件 所需工作條件皆可以通過圖書館或互聯(lián)網(wǎng)等可行手段完成。 5、 工作方案分析及進度計劃 1-2周 查閱并熟悉相關書籍文獻，翻譯外文 3-5周 撰寫開題報告，確定初步設計方案 6-11周 設計各零件并利用有限元分析模擬軟件進行模擬分析 12-14周 對數(shù)值模擬結果進行分析，撰寫畢業(yè)論文 15周 畢業(yè)答辯 報告人：張浩 2013年 3月 26日 指導教師意見 指導教師： 　　 年 月 日 開題報告應根據(jù)教師下發(fā)的設計（論文）任務書，在指導教師的指導下由學生獨立撰寫。 重 慶 工 學 院 畢業(yè)設計（論文）任務書 題目山地用小型蕎麥播種機旋耕機構，播種機構，施肥機構的設計 （任務起止日期 2013年 2 月 25 日～ 2013 年 6 月 9日） 機械工程 學院 109040205 班 學生姓名 張浩 學 號 10904020534 指導教師 系 主 任 二級學院院長 課題內容： 完成山地用小型蕎麥播種機旋耕機構，播種機構，施肥機構的設計方案。 完成結構設計。 完成三維建模及仿真。 課題任務要求： 1、掌握農業(yè)機械的設計方法， 2、對旋耕機構，播種機構，施肥機構進行精確設計分析。 3、掌握三維繪圖機仿真軟件 4、提出技術方案 5、完成具體設計理論結果，形成技術文檔。 主要參考文獻（由指導教師選定） 1. 湖南省農業(yè)機械化學校.農業(yè)機械基礎. 北京.農業(yè)出版社.1993:216-217. 2. 鄭樹森主編.機械零件設計手冊.哈爾濱工業(yè)大學.1998 3. 濮良貴，紀名剛.機械設計（第七版）.高等教育出版社.2001. 90~120 4. 張德文.精密播種機械.北京.農業(yè)出版社.1982 5. 成大先.機械設計手冊（第四版）.化學工業(yè)出版社.2002，3：13—100~13—126 同組設計者 張弛 注：1、任務書由指導教師填寫； 2、任務書在第七學期期末下達給學生。 學生完成畢業(yè)設計（論文）工作進度計劃表 序號 畢業(yè)設計（論文）工作任務 工 作 進 度 日 程 安 排 周次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 前期準備 — 提出設計方案 — — 完成具體設計 — — — — — — — — — 形成技術文檔，完成設計任務 — — — 答辯 — 注：1、此表由指導教師填寫； 2、此表每個學生一份，作為畢業(yè)設計（論文）檢查工作進度之依據(jù)； 3、進度安排用“—”在相應位置畫出。 畢業(yè)設計（論文）階段工作情況檢查表 時間 第 一 階 段 第 二 階 段 第 三 階 段 內容 組織紀律 完 成 任 務 情 況 組織紀律 完 成 任 務 情 況 組織紀律 完 成 任 務 情 況 檢 查 情 況 教師簽字 簽字 日期 簽字 日期 簽字 日期 注：1、此表由指導教師認真填寫（要求手寫）； 2、“組織紀律”一欄根據(jù)學生具體執(zhí)行情況如實填寫； 3、“完成任務情況”一欄按學生是否按進度保質保量完成任務的情況填寫； 4、對違紀和不能按時完成任務者，指導教師可根據(jù)情節(jié)輕重對該生提出警告或不能參加答辯的建議。 重慶理工大學畢業(yè)論文 文獻綜述 小型蕎麥播種機設計 --（旋耕機構，播種機構，施肥機構） 前言 播種機是農業(yè)生產過程中六大環(huán)節(jié) ，播種機械化是農業(yè)機械化過程中最為復雜，也是最為艱巨的工作。播種機械所面對的播種方式、作物種類、品種變化繁多，這就是需要播種機械油較強的適應性和能滿足個種植要求的工作性能。 我國地域遼闊，作物生產的環(huán)境、條件、種植方式等多種多樣，南北方有著明顯的差異。北方表現(xiàn)旱地作業(yè)，以向土壤中播入規(guī)定量的種子為主要種植手段，所用機具為播種機械，這樣可充分利用土壤中的水分和溫度使之出苗、生長適時播種成為關鍵。而南方則表現(xiàn)為水田作業(yè)，種植方式主要使幼苗移栽，所用機械為栽植機械或插秧機械。但是，近幾年來有些作物的種植方式發(fā)生了逆轉，如玉米、棉花出現(xiàn)了工廠化育苗然后進行移栽，且已證明在干旱缺水地區(qū)大有取代播種機的趨勢。而世代以栽植為主要種植手段的水稻、地瓜等作物，由于種植技術的革新現(xiàn)在出現(xiàn)了直播（水稻須進行種子芽處理，地瓜須進行防腐處理），可大大簡化生產過程，降低作業(yè)周期和生產成本。 正文 1、播種機定義 播種機 （seeder） 以作物種子為播種對象的種植機械。用于某類或某種作 物的播種機，常冠以作物種類名稱，如谷物條播機、玉米穴播機、棉花播種機、牧草撒播機等。 2、按播種類型分類 （1）撒播機（如圖1所示）。使撒出的種子在播種地塊上均勻分布的播種機 。常用的機型為離心式撒播機 ，附裝在農用運輸車后部。 圖1 （2）條播機（如圖2所示）。主要用于谷類、蔬菜、牧牧草等小粒種子的播種作業(yè)，常用的有谷物條播機。 圖2 （3）穴播機（如圖3所示）。按一定行距和穴距，將種子成穴播種的種植機械 。 圖3 （4）精密播種機（如圖4所示）。以精確的播種量、株行距和深度進行播種的機械。具有節(jié)省種子、免除出苗后的間苗作業(yè)、使每株作物的營養(yǎng)面積均勻等優(yōu)點。多為單粒穴播和精確控制每穴粒數(shù)的多粒穴播。 圖4 （5）聯(lián)合作業(yè)機和免耕播種機（如圖5所示）。如圖聯(lián)合作業(yè)機和免耕播種機:如在谷物條播機上加設肥箱、排肥器和輸肥管，即可在播種的同時施肥。 圖5 3、國內外播種機的發(fā)展現(xiàn)狀 我國的播種機以傳統(tǒng)的谷物條播機為主，與小型拖拉機配套的播種機及畜力播 種機目前仍占主導地位。全國有500家左右的企業(yè)生產播種機，其中只有10家生產與大中型拖拉機配套的播種機，與小拖配套的播種機和畜力播種機的產量已占到全國播種機產量的90%以上。近幾年，我國的聯(lián)合作業(yè)播種機發(fā)展也較快，其機具主要有播種一拖肥聯(lián)合作業(yè)機、耕作—播種聯(lián)合作業(yè)機、松土—施肥—覆膜—穴播聯(lián)合作業(yè)機和施水—播種聯(lián)合作業(yè)機等，目前又發(fā)展了鋪膜播種聯(lián)合作業(yè)機。另外，精少量播種機具推廣勢頭強勁，小麥精少量播種機和中耕作物精密播種機推廣應用迅速。 目前國外精密播種機已達到相當完善的程度，在精密播種機上除了設有完善的整地、覆土、鎮(zhèn)壓及施肥、灑農藥裝置外，其排種裝置多采用新的工作原理，包括各種氣力式排種原理與機械式排種原理，以保證單粒精密播種。另外，液壓技術及電子技術也在播種機上得以應用。20世紀80年代，美國、澳大利亞、加拿大、法國等西方國家開始研制并廣泛使用氣力式精密播種機械，其中氣流一階分配式集排排種系統(tǒng)大量應用在谷物條播機上。 4、國內播種機存在的問題 （1）效率低。①工作速度低。目前國外谷物播種機的工作速度已達到15km/h個別機型甚至達到20 km/h，由于受整地質量、土壤各方面條件的限制，工作速度大多采用8~12 km/h。目前我國的谷物播種機的速度大約為4~7 km/h，常在5~6 km/h范圍內使用。②播種機工作幅寬小。目前西歐谷物播種機的工作幅寬一般為5~6m，而美國、加拿大、前蘇聯(lián)等國家，不少機型可達10~15m，現(xiàn)在我國生產和使用的谷物播種機工作幅寬較大的達到3.6m。③排種器的排種效率低。因為傳統(tǒng)的排種器都是“一器一行”，即一個排種器播一行種子。 （2）外槽輪排種器工作效果不理想。目前國內谷物播種機大多是以外槽輪式排種器為核心工作的部件，型號雖然很多，但由于外槽輪排種器的結構所限，排種脈動性和種子溝內分布不均勻性，是半精密播種難以實現(xiàn)的主要因素。為了克服傳統(tǒng)的外槽輪排種器的缺點，采用新的排種器，其種類很多，有水平圓盤式排種器、離心式排種器、擺桿式排種器、錐盤式排種器、氣力式排種器和氣壓式精密排種器等。 5、播種機的發(fā)展趨勢 （1）發(fā)展聯(lián)合作業(yè)的直接播種。播種聯(lián)合作業(yè)是指在播種的同時，完成耕整地、施肥、噴灑液等作業(yè)，其優(yōu)點是一次可以完成多項作業(yè)，作業(yè)效率高，保證及時播種，提高產量，可以充分利用配套動力，節(jié)省能源，降低作業(yè)成本，與傳統(tǒng)播種方法相比，聯(lián)合播種的勞動消耗的作業(yè)費用約降低30%。同時，可以減少機組進地次數(shù)，使土壤免受機具的過度壓實。直接播種是指將作物種子直接播在留茬地里，用于直接播種的機具稱為免耕法或少耕法播種機。直接播種機與一般播種機相比，其結構特點主要是在開溝裝置上，通常在播種機組前面加裝一個種床式開溝器，用以切斷地表的殘茬和硬稈或耕出窄帶作為種床，然后再由裝在后面的種溝開溝器在其上開出種溝。 （2）進一步推廣精密播種。目前在歐美國家，播種已基本實現(xiàn)了精密化。我國自20世紀70年代初開始研究精密播種，目前全國精播的面積還很少，迄今精密播種的作物基本局限于中耕作物。谷物精播的難度較大，至今國內尚無成熟的機型。氣力式播種機由于對種子尺寸要求不嚴，不需精選分級，傷種少，易達到單粒點播，通用性較好，同時它也具備高速作業(yè)的性能，滿足了對大功率拖拉機的配套和寬幅作業(yè)的要求，作業(yè)速度可達10~12 km/h，工作幅寬也可加大到8~12m以上。因此，氣力式播種機應用越來越廣泛?？梢哉f，氣力式精密播種機是21世紀播種機械的發(fā)展方向。 （3）廣泛采用新原理新技術。目前國外正在發(fā)展一些新的播種技術，如日本提出適合蔬菜的靜電播種，英國提出適合于蔬菜的液體播種、適合于牧草的超音速播種，還有目前廣泛應用的種子帶播種等。例如液壓等新技術在國外播種機的應用也日益廣泛。美國塞科爾5000型氣壓式播種機用液壓馬達驅動風機；東德A—697型精密播種機裝有供驅動排種錐體的液壓馬達，當?shù)剌喕瑒訒r，液壓馬達啟動，以保證排種錐體的轉速與機器前進速度相協(xié)調，現(xiàn)時也用以操作開溝器的升降，在大寬幅的播種機上還用液壓折疊機架，以便安全運輸。 小結 播種器的出現(xiàn)，從根本上改變了以往的生產方式。通過播種器的使用，農業(yè)生產的效率大大提升，它的生產效率較以往的傳統(tǒng)耕種方式要高出至少3倍!由于播種器進行的是標準化的農業(yè)生產，所以種子的成活率非常高，這對農業(yè)來說是一大技術的進步，同時也是農村的一大樂事。就一項播種器的發(fā)明就在很大程度上促進了我國農業(yè)的發(fā)展，可見現(xiàn)代化的其他農機工具對農業(yè)發(fā)展的作用是相當之大!播種器在播種上的應用其實只是這樣產品一個很小的應用。播種器的種類也并不想人們所想象的那樣單一。目前農機設備中不僅有小麥播種機，還有玉米播種機、大豆播種機等，除此之外還有施肥播種機等播種機產品。在農業(yè)生產中將這些農機設備進行充分的利用，對農業(yè)生產的幫助真的不小。 播種機等農機設備對于我國農業(yè)的發(fā)展至關重要，但是往往也有不太令人樂觀的一面，那就是我國部分地區(qū)還采用較為傳統(tǒng)落后的生產工具和生產方式，所以播種器的普及還需要我們進行長時間的努力。 在本次畢業(yè)設計中，初步的方案是將開溝裝置、施肥裝置、覆土裝置以及壓實裝置與行走裝置融為一體，使之能夠一次性順利的完成開溝、施肥、播種、覆蓋和壓實等功能。因為肥料需要安置在種子下方，所以肥箱應在種箱的前面，機構最前面的是開溝器，下面安放排肥排種裝置。 參考文獻 [1] 張峻青，岳祥榮.對小麥免耕播種機的幾點改進意見.農業(yè)裝備技術[J].2002(3):13-14 [2] 程興田.播種機械的現(xiàn)狀及發(fā)展前景.農機與食品機械[J]，1999(6) [3] 國委文.播種機的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.農業(yè)機械化與電氣化[J]，2007年(5) [4] 李寶筏.農業(yè)機械學.中國農業(yè)出版社[J]，2003(08)：48~77 [5] 姜黎晨，王旭. 農機更新與推薦機型.現(xiàn)代化農業(yè)[J].1996(12)：18-18 [6] 劉衛(wèi)東，高柏楊. 引進吸收先進技術加速農機化建設步伐. 中國農機化[J].2002（4）： 49-50 [7] 許劍平，謝宇峰，徐濤. 國內外播種機械的技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.中國農機化[J].2011(2) [8] 陳志.農業(yè)機械設計手冊[M].北京：中國農業(yè)科技出版社，2007 [9] 張晉國，張小麗. 小麥播種機關鍵部件的改進與試驗.農機化研究[J].2009(9) [10] 馬根眾.幾種新型小麥播種機.農業(yè)知識[J].2008(10) [11] 馮曉靜，劉俊峰，楊欣，吳曉萍. 排種器排種均勻性分析研究[N].河北農業(yè)大學學報，2001-01-24(1) [12] 張禮鋼，沐森林，張彬. 我國旱作農業(yè)保護性耕作機具——免耕播種機設計應注意的問題.農業(yè)開發(fā)與裝備[J].2008(6)：25-27 [13] 林靜，陳英心，李立新，李寶筏. 免耕播種機械化技術的分析.農機化研究[J].2012(4)：32-32 6 重慶理工大學畢業(yè)論文 小型蕎麥播種機設計（旋耕機構，播種機構，施肥機構） 編號 畢 業(yè) 設 計（論文） 題目小型蕎麥播種機設計（旋耕機構，播種 機構，施肥機構） 二級學院 機械工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 109040205 學生姓名 張浩 學號 10904020534 指導教師 楊巖 職稱 教授 時 間 2013.5.30 目 錄 摘 要 I Abstract II 緒 論 1 1.1 本課題研究的背景、目的和意義 2 1.2 國內外播種機的研究現(xiàn)狀 3 1.2.1 國外機具研究現(xiàn)狀 3 1.2.2 國內播種機研究概況 3 1.3 課題研究的主要任務、內容與方法 5 1.3.1 課題的主要任務 5 1.3.2 本課題研究的內容 5 2 小型蕎麥播種機總體結構的設計 5 2.1 農藝要求 5 2.3 播種機的性能要求和性能指標 6 2.4 小型蕎麥播種機整體結構的設計 6 2.4.1 播種機的整體設計原則 6 2.4.2 播種機設計前期準備 7 2.4.3 設計方案 7 2.5 播種機的總體結構 8 2.5.1 播種機的幅寬匹配 8 2.5.2 基本結構 8 2.5.3 播種機關鍵部件的設計及其參數(shù)的確定 8 3 排種器的選型設計 9 3.1 種箱結構參數(shù)的設計 9 3.1.1 種箱尺寸的確定 9 3.1.2 種箱容積的計算 9 3.2 排種器的選型與計算 10 3.2.1 小型蕎麥播種機對排種器的性能要求 11 3.2.3 排肥器的性能要求 13 3.2.4 常用排肥器的種類和特點 13 3.2.5 本次設計選用排種器 14 4 開溝器的選型設計 15 4.1 開溝器的性能要求 15 4.2 開溝器的性能要求 15 4.3 現(xiàn)有開溝器的種類和特點 16 4.4 開溝器的選型 16 5 輸種管的選型設計 17 5.1 輸種管的性能要求 17 5.2 輸種管的選型 18 6 覆土器的選型設計 18 7 鎮(zhèn)壓輪的選型與設計 18 8 其他零部件的設計和建模 20 8.1 鎮(zhèn)壓輪連接 20 8.2 軸承 21 8.3 端蓋、透蓋 21 8.4 撥動輪 22 8.5 軸 23 8.6 鏈輪 24 8.7 軸套 24 9 常見故障與排除 25 結 論 25 致 謝 26 參 考 文 獻 26 摘 要 隨著我國蕎麥科研和產業(yè)開發(fā)的發(fā)展，蕎麥在農業(yè)生產中的地位越來越高。目前我國大中型播種機技術比較成熟，但受體積，轉彎半徑和配套動力的制約，不適合小地塊作業(yè)。而我國個體農戶較多，種植面積較小。因此本文設計了一種小型蕎麥播種機，該播種機由拖拉機牽引，能一次完成施肥，播種，鎮(zhèn)壓作業(yè)。本文對播種機的排種器，開溝器，鎮(zhèn)壓輪以及覆土器等關鍵部件進行了設計確定了工作部件的關鍵參數(shù),最后對關鍵部件進行了強度校核，各部件均能滿足要求。 關鍵詞：小型播種機 播種機構 開溝器 I Abstract In our country, With the development of our scientific research and industrial,straw is becoming more and more important in agricultural production.At present, the large and medium-sized seeder technologies are relatively mature. But limited by the volume, turning radius and motive power constraints, they are not suitable for small-block operation. However, particular peasant household of our country is more, but cultivated area is less. So this paper designed a small-sized seeder for straw. The seeder is hauled by the tractor, it can finished fertilizing and seed, covering soil and compacting at one time. This paper designed the opener, the seeding driller and other working parts, determined the key parameters of every component. Finally has carried on the intensity examination to the key components, various parts can satisfy the request. Key words：small seeder disseminator furrower I 緒 論 我國的農業(yè)機械相對于發(fā)達國家還比較落后。美國等發(fā)達國家20世紀初就開始積極推進土地的規(guī)模經(jīng)營，并實現(xiàn)了機械力對人力和畜力的替代，20 世紀 70年代實現(xiàn)了全面機械化，進入 90 年代后全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)廣泛應用于農業(yè)生產中，農業(yè)工人的裝備水平已經(jīng)接近或超過產業(yè)工人。而我國目前仍實行以農戶家庭為單位的小規(guī)模經(jīng)營，農業(yè)機械雖有一定程度的推廣和應用，但人力、畜力以及傳統(tǒng)的耕作習慣和耕作方式仍占主導地位。據(jù)國際年鑒統(tǒng)計，我國平均每個經(jīng)濟活動人口占有耕地面積 0.2 公頃，占世界平均水平的44.1%，占美國平均水平的0.7%；每千人化肥施用量64.6噸，略高于亞洲平均水平，但僅占世界平均水平的67.5%，占美國平均水平的1.2%。科學技術在農業(yè)生產中的應用雖逐年增加，但應用的廣度和深度都遠遠不夠。在這種形式下，我們要提高我國農業(yè)水平，就要實施農業(yè)機械化，但對于我國小規(guī)模經(jīng)營的現(xiàn)狀，實施大型播種機械難度很大。因此本課題設計出的小型蕎麥播種機，它具有結構簡單、功率消耗小、體積小等特點，對推廣農業(yè)機械化相當有利。 蕎麥為一年生草本植物，生育期短，抗逆性強，極耐寒瘠，當年可多次播種多次收獲（蕎麥種子如圖1所示）。莖直立，下部不分蘗，多分枝，光滑，淡綠色或紅褐色，有時有稀疏的乳頭狀突起。葉心臟形如三角狀，頂端漸尖，基部心形或戟形，全緣。托葉鞘短筒狀，頂端斜而截平，早落。花序總狀或圓錐狀，頂生或腋生。春夏間開小花，花白色；花梗細長。果實為干果，卵形、黃褐色，光滑。莖紫紅色,葉子三角形，開白色小花，子實黑色，磨成面粉供食用。蕎麥播種3～5天就能出苗，并快速地生長發(fā)育，封攏后能抑制大多數(shù)雜草生長。種蕎麥省時省工，在農時安排上，蕎麥從耕翻、播種到管理，通常都在其它作物之后，可調節(jié)農時，全面安排農業(yè)生產，實現(xiàn)低投入高產出的經(jīng)濟效益。隨著中國蕎麥科研和產業(yè)開發(fā)的發(fā)展，蕎麥在農業(yè)生產中的地位正在由“救災補種”作物轉變?yōu)檗r民脫貧致富的經(jīng)濟小作物。 但是目前的蕎麥并沒有較為專用的播種機，已經(jīng)不能跟上社會需求，因此本次設計的是一個山地用小型蕎麥播種機。 圖1 1.1 本課題研究的背景、目的和意義 糧食是維持人類社會生存和發(fā)展的最基本的生活資料是最具基礎性戰(zhàn)略性的物資提高糧食產量、保障糧食安全是保持國家社會穩(wěn)定、保證國民健康、保障國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎和前提，也是農業(yè)科技工作的首要任務。 機械化水平是衡量農村、農業(yè)發(fā)展水平的重要標志，是確保提高農村生產力，促進更多的勞動力轉移，徹底改變傳統(tǒng)的小農經(jīng)濟耕作方式的前提和依據(jù)。隨著社會主義新農村建設步伐的不斷加大，中央加大對農業(yè)和農村發(fā)展的支持力度，農村的機械化水平逐年提高。我國農業(yè)發(fā)展已進入“高產、高效、優(yōu)質、安全”新階段，從而也引發(fā)了對提高農業(yè)機械化程度的強烈要求。 1.1.1 研究的目的和意義 蕎麥在我國屬于經(jīng)濟作物，目前大部分地區(qū)都未實現(xiàn)播種機械化。小型蕎麥播種機同時考慮到了農戶經(jīng)營面積少，作業(yè)地塊小等特點，且功能較多，可一次性完成化肥深施、播種、鎮(zhèn)壓保墑等多道工序，與傳統(tǒng)的耕作方式相比，具有減少作業(yè)程序，省工省力，節(jié)本增效，提高化肥利用率，保護環(huán)境，抑制沙塵暴，增產糧食等優(yōu)點。通過改變開溝器的形狀和安裝形式能有效解決作業(yè)時的壅堵現(xiàn)象。此外還能改善土壤結構，提高出苗率、品質和產量，降低化肥施用量30%左右；可在平原和丘陵地區(qū)的小平原上作業(yè)。因此有著較高的應用價值和廣闊的推廣前景。 1.2 國內外播種機的研究現(xiàn)狀 1.2.1 國外機具研究現(xiàn)狀 目前國外對播種機具的研究已取得了較大的成就。國外農場的土地面積一般比較大，田間拖拉機的功率也較大，國外的播種機大都以大中型為主，它們基本是多梁牽引式大型播種機（如圖2所示），橫梁多、開溝器之間間距大，播種機又寬又重，一般都是氣力式的，土壤工作部件也做得比較復雜。但轉彎半徑大，需要很長的地頭，主要用于大面積作業(yè)，與我國地塊小的實際情況相差甚遠。如美國的USDA型、John Deer型和澳大利亞的KMC型等播種機的性能等都比較優(yōu)良。然而，由于種植方式、土地條件以及經(jīng)濟發(fā)展等多種因素，國外的播種機從其結構和工作性能方面均不能適應在我國土地條件下使用。 圖2 澳大利亞鋤鏟式播種機圖 美國John Deere 1590 No-till Drill設計用于普通耕作和保護性耕作情況下的谷物播種整機開溝器為雙排結構，播種行數(shù)為16行。排種(肥)器為外槽輪式，開溝器為圓盤切刀式，為此開溝器單體較重，有利于免耕作業(yè)。開溝器單體仿形，土壤擾動小，堅固耐用。圓盤切刀直徑為45.72cm，刃鋒角度為20o，標準配置為單圓盤開溝器，行距18.4-24.5mm可調，如擰松前方固定螺栓則可使行距加大到36.8-49 mm。單體仿形為壓簧式，壓簧可給每個開溝器提供734-2000N的壓力使其入土或用于切割殘茬。 1.2.2 國內播種機研究概況 中國從20世紀50年代引進了谷物條播機、棉花播種機等。40多年來，幾代農業(yè)機械化工作者汲取傳統(tǒng)抗旱耕作法的精華，并結合現(xiàn)代耕作技術與機械化手段，已先后研制出一批機械化程度較高的旱地耕作機具，它們將逐步取代傳統(tǒng)的耕作機具，現(xiàn)已形成了適用于不同區(qū)域的機械化耕作體系。但目前國內生產施肥播種機的專業(yè)廠產品開發(fā)能力很弱，現(xiàn)有的施肥播種機在產品數(shù)量質量和上都不能滿足生產需要。而且存在對地域和土壤條件適宜能力差、機具通過能力不強、可靠性差，不能一次完成開溝、排種、排肥、覆土、鎮(zhèn)壓功能等問題。 圖3是由中國農業(yè)大學研制的2BMF-9型小麥免耕覆蓋播種機。它采用了雙排梁結構，使同一排梁上的開溝器間距達到40cm，采用了專利產品“復合型開溝器”實現(xiàn)現(xiàn)種肥垂直分施，種肥間距可達到5cm以上，但是體積大，不適合小地塊作業(yè)。 圖3 2BMF-9型小麥免耕覆蓋播種機 圖4 LZFB-200（14）系列聯(lián)合整地施肥播種機 ?如圖4所示，LZFB-200（14）系列聯(lián)合整地施肥播種機是由旋耕機部分和播種、施肥部分組合而成的農業(yè)機械，一次完成旋耕碎土、施肥、播種和震壓等多種農藝，適用于種子直徑不小于2mm麥類、玉米、豆類、花生等農作物的旋耕、播種作業(yè)，也可單獨完成旋耕、整地作業(yè)。但是制造成本高，價格昂貴，得不到很好的普及。 我國個體農戶較多，地塊較小，為了操縱靈活，播種機一般都設計為懸掛式的，質量相對比較小。但是由于土壤容重一般較高，故要求播種機單體又必須有一定的重量才能達到入土開溝的目的。同時，在我國拖拉機功率有限，播行不能太多，否則播種機工作阻力太大，而拖拉機動力不足，這就要求我們必須在現(xiàn)有的條件下，選擇或設計合適的小型稻麥兩用施肥播種機。 1.3 課題研究的主要任務、內容與方法 1.3.1 課題的主要任務 本課題的主要任務是根據(jù)國內外研究現(xiàn)狀完成一臺小型蕎麥播種機的總體設計?？偨Y現(xiàn)在已有的播種機的不足，對其進行改進，設計出適合我國蕎麥種植的播種機械。設計時不僅要確定各部件的結構還要確定最佳的工作參數(shù)，使其適合各種田地環(huán)境，工作效果最優(yōu)化。 1.3.2 本課題研究的內容 該課題主要完成對小型蕎麥播種機的總體構造的設計。用CAD制圖軟件進行整體機構設計分析，包括排種器，排肥器，種肥箱，開溝器，鎮(zhèn)壓輪等的設計。設計分析后對各關鍵部件進行校核，使其滿足工作要求。并用solidworks進行建模仿真。 2 小型蕎麥播種機總體結構的設計 2.1 農藝要求 （1）能按質量完成播種作業(yè)，適時播種，適量播種，保證合理的播種深度； （2）能適應小地塊作業(yè)； （3）能改善土壤狀況，上下層土壤不翻轉，土壤側向位移小，保墑蓄水，提高地表積溫； （4）可以一次完成播種，施肥，鎮(zhèn)壓等工序。 2.2 機具要求 （1）針對我國農業(yè)動力機械馬力小的特點，設計播種機具，機組作業(yè)速度5.4km/h； （2）結構簡單，使用方便，盡量減輕機具質量； （3）作業(yè)時穩(wěn)定性好，播深和播量均勻。易于操作，減少作業(yè)過程中機具的振動； （4）地輪滑移率應該在農藝要求的范圍之內； （5）要有很好的上下左右仿形功能，覆土鎮(zhèn)壓效果要好，播種作業(yè)后，仍然能保持良好的地形。 2.3 播種機的性能要求和性能指標 播種應根據(jù)當?shù)氐淖魑镌耘嘀贫?，農藝要求進行作業(yè)。播種時要求播種量滿足農藝要求且可調；種子在田間分布均勻合理，保證播深、株距、行距一致且可調；種子播在濕土層中且用濕土覆蓋；施肥時要求肥料施于側下方，種子損傷率低。 播種機的性能指標是評價其工作質量的標準，常用如下指標來評價： ①總排種穩(wěn)定性：播種機在規(guī)定的工作條件下排種量的穩(wěn)定程度，即在播種機允許的工作環(huán)境內（如允許在±10o的坡地播種，允許機速在一定范圍內變化，允許種箱沒種子量變化，等等）總排種量保持不變。田間可用不同行程或不同地段的整機總排量的變異系數(shù)或相對誤差來表示。 ②各行排量一致性：指一臺播種機上各個排種器在相同條件下排種量的一致程度。要求各行的排量一致。通常以播種機一定行距內各行排量的變異系數(shù)或相對誤差來表示。 ③排種均勻性：指從排種器排種口排出種子的均勻程度。 ④播種均勻性：在種子種溝內分布的均勻程度。 ⑤播深穩(wěn)定性：在種子上面覆土層的穩(wěn)定程度。要求規(guī)定播深±1cm為合格。 ⑥種子破碎率：在排種器排出種子中受機械損傷的種子量占排出種子的百分比。 ⑦粒距合格率：對單粒精密播種通常以測得粒距的合格率來表示。設t為粒距樣本（不小于250）的平均值，則0.5t<粒距≤1.5t為合格；粒距≤0.5t為重播，粒距>1.5t為漏播。合格粒距數(shù)占取樣總粒距數(shù)的百分比為粒距合格率。 2.4 小型蕎麥播種機整體結構的設計 2.4.1 播種機的整體設計原則 ①結合我國農業(yè)的實際情況，參考蕎麥本身特性和國內外的播種機，設計出一種既滿足功能要求又適合我國農藝情況的播種機； ②為了避免土壤被壓實，盡量減少作業(yè)機器進入土地作業(yè)的次數(shù)，因此采用復式作業(yè)，將施肥、播種、鎮(zhèn)壓等作業(yè)一次性完成； ③為了作業(yè)方便，要在滿足功能要求的基礎上，減少整機的體積，盡量將整機結構設計緊湊。另外，在滿足強度要求的前提下，要減輕整機的重量，節(jié)約使用材料； ④為了降低成本，要在滿足各項要求的基礎上，盡量簡化結構，同時還要考慮到零件的互換性和可裝配性。 2.4.2 播種機設計前期準備 ①工作環(huán)境 本次設計的小型蕎麥播種機是用于山地條件下的播種施肥。山地地形下決定其作業(yè)地面高低不等，形狀不規(guī)則，因此播種機的整體大小較小。 蕎麥的播種 ②生產100kg蕎麥子實，需要從土壤中吸收氮3.3kg磷1.5kg，鉀4.3kg。磷肥能促進子粒形成，增加飽滿度，并能促進蜜腺的分泌作用，有利于授粉結實，提高產量。蕎麥忌用氯化鉀，因氯離子常引起葉斑病發(fā)生，鉀肥以施用草木灰為宜。氮肥不能多施或晚施，否則會延遲成熟和引起倒伏而減產。 蕎麥一般每公頃播種量45 - 60kg。南方多采用點播，行距30-35cm，穴距20cm左右；北方多采用條播，播幅10 - 12cm，行距30cm。播種深度3-4cm。綜合本次設計的是山地用小型播種機，選取播種的行距為30cm，播種間距為20cm。 2.4.3 設計方案 ①方案一：類似市場上其他播種機，采用種肥分開播種，即有兩箱體，一個放種子，一個放肥料。這種方案的優(yōu)點是播種均勻，可靠性較強。缺點是它的兩個箱體都需要電動機的支持，蕎麥種子形狀不規(guī)則，造成播種器設計的結構復雜，形體較大，成本也會較高。 ②方案二：目前蕎麥在我國大部分地區(qū)都是作為一種經(jīng)濟作物，多在山地和旱地種植，并且蕎麥籽粒小普通播種機不宜普通播種機播種。因此擬將肥料和種子混合在一起同時播種，這樣就只需要一個種箱。這種方案的缺點是播種可能會不夠均勻。但是優(yōu)點很明顯：種子和肥料能夠更好的結合，避免了浪費，結構簡單，生產成本相對較低。 綜合選取方案二。 2.5 播種機的總體結構 2.5.1 播種機的幅寬匹配 播種幅寬應滿足幅寬配套的要求，即農具作業(yè)幅寬應小于播種機主動輪輪子內廓寬度，以避免主動輪輪子碾壓已完成作業(yè)的地面。根據(jù)蕎麥播種的播種條件選取播種行距為30cm，播種間距20cm，作業(yè)行數(shù)為2行，開溝器個數(shù)為2。 2.5.2 基本結構 該小型蕎麥播種機由機架、開溝器、輸送管、覆土器、種箱、排種器以及鎮(zhèn)壓輪構成，具體如圖4所示。 圖4 2.5.3 播種機關鍵部件的設計及其參數(shù)的確定 本課題設計的蕎麥播種機采用三點懸掛式，主要機構包括：排種器，開溝器，輸種管，鎮(zhèn)壓輪，種肥箱5個部分。 主要技術參數(shù)： 作業(yè)行數(shù) 2行 行距（mm） 300mm 種子箱容積（L） 45 播深（cm） 3~5.2 漏播率（%） <3 傳動機構形式 鏈條 鎮(zhèn)壓輪形式 圓柱型 3 排種器的選型設計 3.1 種箱結構參數(shù)的設計 3.1.1 種箱尺寸的確定 種箱必需有足夠的容量，從而減少加種次數(shù)，一般情況下要求播種到了地頭才加種。但是種箱容量也不能太大，那樣會增加機構的重量，對播種機的的穩(wěn)定性產生不利的影響，還會影響機組的縱向移動性；種箱必須保證箱壁的傾斜角大于種子的自然休止角，以保證種子能順利滑落排種器，因為蕎麥種子很小，并且混合了肥料，所以流動性能較好，對種箱的傾角要求不高。除此以外，種箱還應該堅固耐用，重量輕巧，具有一定的剛性，并具備防水和防潮的能力；種箱要便于加種、卸種和清種，因此該機所選的種箱形狀為梯臺型（上口大，下口?。?，而且上端有防護蓋加以保護。 3.1.2 種箱容積的計算 種箱的容量由播種的行距、株距，播種量和播種距離共同確定。根據(jù)以往實驗結論：播種機在工作時不宜播完種子箱內的全部種子，應該保留至少10%的種子余量避免箱內種子太少而影響播種的質量。 種箱的建模如圖5所示 圖5 圖示中的種箱體積V=18L 其能夠實現(xiàn)連續(xù)播種的面積為S=V/V1*L*b=1800m*m； 其中，V1為蕎麥種子和肥料的體積和，為1立方厘米； L為播種行間距，為30cm； b為播種間距，取20cm。 箱體總為400mm，寬300mm，總高為200mm 上部分為長方體，高50mm 下部呈等腰梯形，高為150，長400mm，寬100 3.2 排種器的選型與計算 對本次設計播種機來說，排種器是其最核心的部件，其性能的優(yōu)劣將直接影響播種機的播種質量，因此，對排種器的要求是很高的。并且本機的排種器包含了排種和排肥兩項功能。 3.2.1 小型蕎麥播種機對排種器的性能要求 ①排種器應該具備較大的排種均勻性和穩(wěn)定性，能均勻連續(xù)地排種，并且能在不同外界條件下作業(yè)，其播量要保持穩(wěn)定，排種要均勻； ②具有較強的通用性和適應性，播量調節(jié)范圍大； ③對種子的損傷率較小，一般要求不超過3%； ④結構簡單，工作可靠，易于制造和維護，調整方便； ⑤漏種率和重播率低，皆要求不超過3%。 3.2.2 現(xiàn)有排種器的類型和特點 排種器種類很多，通常按播種方式分為撒播器、條播排種器和點播排種器三大類。條播是按要求的行距，播深與播量將種子播成條行，一般不計較種子的粒距，只注意一定長度區(qū)段內的粒數(shù)，在農業(yè)上使用的條播排種器有外槽輪式、內槽輪式、磨紋盤式、錐面型孔式、擺桿式、離心式、匙式及刷式等類型。以下是幾種排4.2.3 種器的特點與適用范圍 ①水平圓盤式 排種盤上的孔形由種子形狀、尺寸和每穴要求粒數(shù)確定，并按一定的間距排列。排種的株（穴）距與排種盤轉速和孔數(shù)有關。播種機上都配有多種槽孔尺寸的排種盤?？筛鶕?jù)所播作物、種子尺寸、播量和株（穴）距來選用。該排種器主要用于精密播種玉米、高粱、大豆等種子的播種機上。作業(yè)速度一般不大于6km／h，否則排種質量顯著惡化。 ②傾斜圓盤式 特點是排種通過充種、排種二個過程完成，即種子經(jīng)過充種盤進入排種盤，然后再排入種溝內。該排種器投種高度較低，有利于提高株距均勻性。傾斜配置的排種器提高了充種盤型孔側向填充能力和自然清種能力，損傷率較低。根據(jù)所播作物種子大小，有多種充種盤，排種盤供選用。還可通過傳動比的調節(jié)來改變株距大小。該排種器主要用于點（穴）播玉米、大豆、甜菜、蔬菜、花生等種子，其使用的作業(yè)速度較低。一般不超過6km／h，其排種性能尚好。 ③窩眼輪式 窩眼輪上的型孔大小可根據(jù)所播作物種子形狀、大小、每穴要求粒數(shù)設計，有單排型孔、雙排型孔，也可以設計成組合式排種輪，以滿足多種作物的點播、穴播或條播，因此，通用性較好。但是型孔對種子外形尺寸要求較廣，種子需清選分級，而且在排種過程中，易損傷種子。待排種器大多用于播種玉米、大豆、高粱、丸?；鸩说戎懈魑锊シN機上。組合式排種輪還可條播谷子。 ④傾斜勺式 特點是不需專門清種裝置的機械式排種器。排種勺盤的傾斜角為40°～45°，才能克服種子沿勺盤下滑時產生的摩擦阻力，而使多余種子在自身重力下滑落。通過更換排種勺盤可精播玉米、豆類、甜菜、棉花、花生、向日葵等作物。株距可通過改變傳動比調節(jié)，從8～25.5cm分為15級。傾斜勺式排種器結構較簡單，不易傷種，對種子形狀、尺寸要求不高。在作業(yè)速度不大于8km／h時，排種性能尚可。 ⑤內充型孔輪式 與傳統(tǒng)的型孔輪相比，其型孔的種子填充性能大大改善。因內充型孔輪的充種區(qū)在下方內部，種子充填入型孔時，除種子自重作用外，排種盤旋轉時，使種子產生的離心力與種子進入型孔的方向一致，有助于種子充填入型孔內。因此，內充型孔輪排種器的作業(yè)速度可達7km／h，其排種性能良好。型孔尺寸根據(jù)種子形狀、大小設計?？梢詥瘟２シN和穴播玉米、甜菜和豆類等多種作物。 ⑥垂直轉勺式 更換不同型號的勺匙（其形狀為不同直徑的圓形、橢圓形、橄欖形）可以播種蔬菜、豆類、甜菜、玉米等。勺匙的容積與種子大小決定了每勺匙內中子數(shù)，可單粒點播、穴播和條播。該排種器在運轉中不損傷種子，無清種裝置。調節(jié)傳動比可改變株距或每米粒數(shù)。作業(yè)速度較低，最大速度不能超過4.5km／h。 ⑦指夾式 排種過程中分夾種、清種、推種和導種四部分。種子被指夾強制夾住，工作可靠。對形狀較規(guī)則、尺寸差別不大的玉米種子比較適用。該排種器大部分零件是薄鋼板沖壓件和塑料件，重量較輕，拆裝方便。但結構復雜，排種底座及指夾磨損后排種性能下降，需定期更換，使用成本較高。播種株距由改變排種盤轉速來調節(jié)。在作業(yè)速度8km／h以內排種性能良好。主要用于精密點播玉米，播大豆等其它作物時，需換用內槽輪排種器，通用性差。 ⑧帶式 排種膠帶可根據(jù)不同作物的種子大小和穴粒數(shù)，用打孔機打出不同的型孔，可以有單排孔、雙排空和三排孔，以滿足點播、穴播或帶播的要求。結構比較簡單，損傷種子較少，但型孔對種子形狀、尺寸要求較高，種子需篩選分級或球?；幚?。該排種器主要用于播蔬菜、甜菜等小粒種子，更換排種帶后可播玉米、大豆，通用性較廣。由于它投種高度很低，在作業(yè)速度不大于5km／h條件下，排種性能良好。但作業(yè)速度超過6km／h時，排種性能顯著下降。 ⑨氣吸式 排種盤吸孔直徑根據(jù)作物種子尺寸確定?？梢詥瘟｜c播、穴播和條播。氣室吸力可通過風機轉速和進、出口風門大小來調節(jié)。通過調節(jié)排種盤轉速或改變孔數(shù)來適應不同的株距的要求。該排種器的優(yōu)點是能適應不同作物種子，對種子尺寸要求不嚴，損傷率小，能適應較高速的播種作業(yè)，但需配置風機，消耗功率多，而且制造和使用要求較高。主要用于玉米、大豆、甜菜、棉花等中耕作物的精密播種機上。 ⑩氣壓式 其特點是采用集中排種，即只有一個排種滾筒，其上有6～8排排種孔，通過不同長度的輸種管將種子送到各行，可同時播種6～8行。改變風機轉速以調節(jié)風壓來滿足不同種子所需壓附力。改變排種滾筒轉速來調節(jié)株距。更換帶有不同型孔大小和孔數(shù)的排種滾筒，可以精密點播玉米、大豆、甜菜、高粱和向日葵等作物。在作業(yè)速度不大于8km／h時，其排種性能良好。 ⑾氣吹式 與窩眼輪排種器相比，其特點為：除種子自重充填入型孔外，還有氣流輔助力，且型孔較大，因此充填性能很好，對種子形狀尺寸要求也不嚴；利用氣嘴射出的氣流將多余種子吹掉，達到單粒精播；能在較高作業(yè)速度（８km／h）下，排種性能較好，不損傷種子。通過更換不同型孔的排種輪和調節(jié)吹氣壓力，可以精密播種玉米、大豆、脫絨棉籽、球化甜菜和菜籽等，改變排種輪轉速可調節(jié)株距。 3.2.3 排肥器的性能要求 ①排肥量穩(wěn)定、均勻，不受肥箱內肥料的多少、地形傾斜起伏及前進速度等因素的影響。 ②通用性好，能施多種肥料。要求排肥器除了能排施流動性好的顆粒狀化肥和復合顆?；释?，也能排施流動性差的粉狀化肥。 ③排肥量調節(jié)靈敏、準確，調節(jié)范圍能適應不同化肥品種與不同作物的施用要求。 ④工作阻力小，使用調節(jié)方便，便于作業(yè)后清理殘茬化肥。 ⑤排肥器所有與肥料接觸的機構、零件最好采用防腐耐磨材料制造。 3.2.4 常用排肥器的種類和特點 常用的化肥排肥器有以下幾種類型： ①外槽輪式排肥器外槽輪排肥器工作時，外槽輪旋轉，顆?；士孔灾爻錆M槽輪的凹槽并被槽輪帶著一起旋轉，在槽輪外面的肥料在槽輪的拔動和肥料顆粒之間的摩擦力作用下也被帶動起來由槽輪強制帶出，從排肥舌上調入輸肥管，然后經(jīng)開溝器導入種溝。該排肥器轉動的槽輪和不轉動的阻塞套可以在排種盒內隨排種軸左右移動，通過改變槽輪的長度來調節(jié)排肥量。外槽輪排肥器的槽輪可以換成齒輪。槽輪的齒數(shù)相對排種器的來說有所減少。 ②星輪式排肥器工作時，旋轉的星輪星齒間的化肥強制排出。常用兩個星輪對轉以消除肥料架空和錐齒輪的軸向力。該排肥器的肥箱底部裝有活頁式鉸鏈，箱底可以打開，便于消除殘存的化肥；星輪的拆卸也很方便。排肥量的調節(jié)可以通過調節(jié)手柄改變排肥量活門的開度來實現(xiàn)。 ③螺旋式排肥器其主要工作部件是排肥螺旋。工作是螺旋回轉，將肥料導入排肥管。在排肥量較小時，螺旋式排肥器的排肥均勻性很差 ④水平刮板式排肥器水平刮板式排肥器是近年來我國為解決碳酸氫銨排肥問題而研制的一種排肥器。它的基本特征是由在水平面旋轉的曲面刮板或彈擊刮板將化肥排出。 ⑤攪---撥輪式排肥器這是一種通用型排肥器。其突出特點是能有效地消除肥料的“架空”可靠的排施含水量很大的碳酸氫銨。缺點是清肥不便。 ⑥振動式排肥器由于震動關系，肥料排量受肥箱內肥料多少、肥料密度、粘結力等的影響較大排肥量的穩(wěn)定性和均勻性差。 3.2.5 本次設計選用排種器 因為蕎麥種子以及起播種的特殊性，以上所說的幾種排種器和排肥器結構都不能很好的滿足播種的條件，借鑒以上的幾種機構的創(chuàng)意特征自行設計了一個排種器。如圖所示 圖6 圖7 圖6為排種器的二維裝配圖，圖7為排種器和種箱的三維建模仿真模型。 排種器的工作原理是：動力通過鏈傳動傳遞到鏈輪，鏈輪通過鍵傳遞給軸，軸的轉動實現(xiàn)出種功能。 出種功能的具體是由一個撥動輪實現(xiàn)的。撥動輪上開有4個槽口，軸轉動到槽口對準種箱出種口的時候種子滑落到下箱體，通過下箱體出種口到輸種管。 4 開溝器的選型設計 4.1 開溝器的性能要求 開溝器是播種機上重要的部件之一，其功用是開溝、整理種床、自動覆土和導種、肥入土，開溝器工作性能的好壞將直接影響播種質量和種子發(fā)芽生長條件。 因此，開溝器應滿足如下幾個條件： ①開溝直、深淺一致，幅寬合適，溝底平整，有一定的自動覆土功能； ②有良好的入土性能，不壅土、不纏草、不堵塞、阻力小、工作可靠； ③使種子全部落如溝底，行內種子分布幅度、均勻度應符合農業(yè)技術要求。 4.2 開溝器的性能要求 開溝器是播種機上重要的部件之一，其功用是開溝、整理種床、自動覆土和導種、肥入土，開溝器工作性能的好壞將直接影響播種質量和種子發(fā)芽生長條件。因此，開溝器應滿足如下幾個條件： ①開溝直、深淺一致，幅寬合適，溝底平整，有一定的自動覆土功能； ②有良好的入土性能，不壅土、不纏草、不堵塞、阻力小、工作可靠； ③使種子全部落如溝底，行內種子分布幅度、均勻度應符合農業(yè)技術要求。 4.3 現(xiàn)有開溝器的種類和特點 根據(jù)開溝器的入土角不同可分為銳角和鈍角二種。 ①鋤鏟式開溝器：屬于銳角型開溝器，工作時開溝器隨著播種機向前移動，土壤在鏟前突起，兩側土壤受擠壓而分開，開溝器離開后溝壁上的土壤自行下落覆蓋種子。其優(yōu)點是結構簡單、入土能力強、工作阻力小，a=3~6cm，R=30~65N/個。缺點是易壅土和纏草，會使干濕土混雜，高速作業(yè)時播深不穩(wěn)。 ②雙圓盤開溝器：鈍角型開溝器，主要由一對平面圓盤、開溝器體、圓盤軸和散種板組成。工作時，兩圓盤向前滾動，利用兩圓盤在前下方一點（稱聚點）接觸所形成的夾角，將土壤向兩側擠壓，開成中間代郵凸尖的溝（溝底呈W 形）。種子和肥料由種、肥輸入管通過開溝器體上的種、肥輸送筒落入溝底。工作平穩(wěn)、溝形整齊、不亂土層、斷草能力強。但結構復雜、尺寸較大，工作阻力大。a=4~8cm，R=80~160N/個。 ③芯鏵式開溝器：銳角型開溝器，工作時先由芯鏵入土開溝，兩個側板向兩側分土形成種溝。開溝寬度大、入土性能好，但工作阻力大。a=6~12cm，R=200~800N/個。 ④滑刀式開溝器：鈍角型開溝器，工作時滑刀在豎直方向切入土壤，刀后側板向兩側擠壓土壤形成種溝。特點是靠重力入土，溝深穩(wěn)定、溝形整齊、不亂土層，斷草能力強、工作阻力大。a＝5~10cm，R=200~400N/個。 4.4 開溝器的選型 蕎麥播種機通常在新耕地上進行播種，新耕地的雜草和殘茬對開溝器的影響不大，出現(xiàn)纏繞和堵塞的幾率不大，再考慮到開溝的性能和經(jīng)濟因素，本次設計決定選用鋤鏟式開溝器。其優(yōu)點是： （1) 開溝深度大，因為要求開溝深度最大達到50mm，上述幾種開溝器只有鋤鏟式能達到要求； （2) 開出的地溝平整、開闊，受地形的影響較??； （3) 結構簡單，易于制造與維護。 4.5 入土角α的確定 入土角α選得過大，開溝器工作時土壤上移大，土層也抬得高，并有相互混亂的趨勢，同時還會加大工作阻力；入土角也不能選得過小，過小的入土角將會造成刃部強度減弱。通常情況下入土角的取值范圍在30°～50°之間，為了保證入土能力，因此入土角不應該取得太小，這里取入土角為45°。 最終結果如圖8所示為開溝器的三維建模圖形，上方通過兩個螺栓孔連接到機架上，其入土角為45度，最大的開溝深度為52.3mm。 該開溝器高為265mm，通過兩個M5的螺栓連接到機架上。開溝器后方的凸起的作用是確定開溝深度，確保所開的溝不會超過52.3mm。 圖8 5 輸種管的選型設計 5.1 輸種管的性能要求 輸種管的作用主要是將排種器排出的種子導入開溝器，使種子能夠順利落入種溝內，它對排種的均勻性有很大的影響。本次設計播種機對輸種管的要求有： ①對種子流的干擾小，能保證種子能自由流動，不致降低排種的均勻性； ②有足夠的伸縮性并能隨意擾曲，從而能夠適應開溝器的升降和調節(jié)。輸種管一般要求鉸接在排種器上，能在各個方向擺動的同時不影響種子通過； ③結構要簡單，易于制造和維修。 5.2 輸種管的選型 在本次設計中，考慮到蕎麥的形狀和對導種管的要求，設計選用螺旋骨架型塑料管。這種輸種管是用1mm 厚的鋼絲或尼龍絲作骨架纏敷塑料薄膜并通過加熱制作而成，管內壁光滑，具有結構簡單、重量輕、彎曲靈活、耐腐蝕等優(yōu)點。 6 覆土器的選型設計 覆土器的功能是將前面開溝器所開溝的土壤覆蓋到種子上，結構較為簡單，三維建模圖形如圖9，覆土器下方開口是為了不使土壤積壓對機器行走造成阻礙。該覆土器通過兩個M5的螺栓連接到機架上。 圖9 7 鎮(zhèn)壓輪的選型與設計 7.1 鎮(zhèn)壓輪的使用條件 通過鎮(zhèn)壓輪的鎮(zhèn)壓作用，能使種子與濕土壤接觸更加緊密，有利于種子的發(fā)芽和生長，可減少水分的蒸發(fā)，有利于土壤保墑，還可以增強土壤毛細管的作用。鎮(zhèn)壓輪對土壤的壓強主要根據(jù)土壤性質、水分、密度和作物的要求而定，一般為30～50kPa。而鎮(zhèn)壓輪的壓力大小取決于其自身的重量和作用在它上面的附加重量。壓緊后土壤的容重一般為8～1.2g/cm2 7.2 設計要求 ①轉動靈活 ②鎮(zhèn)壓力可調； ③鎮(zhèn)壓后地表不產生鱗狀裂紋； ④不壅土，不纏草。 7.3 結構設計 現(xiàn)有的播種機中的鎮(zhèn)壓輪, 一般采用常規(guī)鎮(zhèn)壓輪。其質量輕, 結構簡單,壓而不實, 影響種植作業(yè)質量。該設計選取了一種鎮(zhèn)壓效果好且有利于防寒的措施。 由上面式子可知，鎮(zhèn)壓輪要想正常運轉，必須有足夠大的附著力。土壤對鎮(zhèn)壓輪的附著系數(shù)f 取決于輪緣的材料和土壤的條件，在一定情況下f 是個常數(shù)。雖然增大鎮(zhèn)壓輪的負荷可以提高土壤對輪緣的附著力，但是增大鎮(zhèn)壓輪的負荷無疑會使輪子下陷程度增大，輪子行駛的阻力增加，同時還會加大對土壤的壓實程度，從而造成對種子發(fā)芽的不利后果。因此最好的途徑是減小軸套中產生的摩擦力矩，那就要求使用在軸套中產生摩擦力矩較小的滾動軸承。同樣增大輪子的直徑也能有利于鎮(zhèn)壓輪的正常運轉。 通過分析和計算，鎮(zhèn)壓輪的直徑D 的取值為200mm，寬度為80mm。 鎮(zhèn)壓輪的三維建模圖如圖10所示：該鎮(zhèn)壓輪中心開有一個直徑為24mm的孔，通過一根軸連接到鎮(zhèn)壓輪連接，鎮(zhèn)壓輪連接可以實現(xiàn)鎮(zhèn)壓輪的定位，防止鎮(zhèn)壓輪的側滑。 圖10 8 其他零部件的設計和建模 8.1 鎮(zhèn)壓輪連接 如圖11所示，它的作用是將鎮(zhèn)壓輪連接到機架上。 圖11 8.2 軸承 如圖12所示，該軸承為一個標準件，內徑大小為15mm，外徑大小為35mm，寬度為11mm。 圖12 8.3 端蓋、透蓋 如圖13和圖14，圖13為端蓋，圖14為透蓋。本次設計中的端蓋因為尺寸原因而設計成一個非完整的圓形。它的最大直接為55mm，上有三個M5的螺栓孔以起到固定的作用。 圖13 圖14 8.4 撥動輪 如圖15所示，該輪是一個自行設計的輪，其直徑為50mm，通過鍵連接到軸，以實現(xiàn)出種的功能。該輪最大直徑為50mm，中心與軸連接部分直徑為19mm，通過一個4*4*8mm的鍵連接，在軸上兩邊分別依靠套筒和軸肩固定。該輪隨軸轉動的同時，種子從種箱的出種口漏到撥動輪的間隙當中，撥動轉動將種子送入輸種管。 該撥動輪的寬度為14mm，較出種(10mm）大,這樣可以有效的防止種子的泄漏。 圖15 8.5 軸 如圖16和圖17所示，圖16是軸的三維模型，圖17為軸的CAD圖示。該軸是連接撥動輪實現(xiàn)出種功能以及傳輸動力的功能，與鏈輪所在軸通過離合器連接實現(xiàn)播種機是否工作的功能。 圖16 圖17 8.6 鏈輪 如圖18所示，鏈輪將主動輪上傳遞上來的動力傳遞給撥動輪所在軸。 該鏈輪節(jié)距P=19.05， 齒全寬為19.050mm 最大直徑為115.576mm 內徑為20mm 通過一個6*6*34mm的鍵連接到軸上。 圖18 8.7 軸套 如圖19所示，它的作用是定位撥動輪與軸承。 9 常見故障與排除 ①播種不均勻 若因作業(yè)速度變化大，應使作業(yè)速度保持均勻；若因刮種舌嚴重磨損，應更換刮種舌；若困外槽輪卡箍松動，使工作長度變化，應調整外槽輪工作長度，固定好卡箍。 ②排種器不排種 種子箱內種子不足時，應添加種子；傳動機構不工作，應檢修、調整傳動機構；驅動輪不轉動，應排除驅動輪故障；排種輪卡箱、鍵銷松脫時，應重新緊固排種輪；輸種管或下種口堵塞，應及時排除堵塞物。， ③種子破碎率高 作業(yè)速度快，使傳動速度過高，易使種子破碎率高，應降低作業(yè)速度，保持勻速前進；護種裝置損壞，應更換護種裝置；刮種舌離排種輪太近時，應調整刮種舌與排種輪的間距。 ④播種深度不夠 主要因開溝器拉桿變形，入土角度小，使開溝器壓力不足所致。應矯直開溝器拉桿，增大入土角，并調緊彈簧，增加開溝器壓力。 結 論 本設計書較全面的闡述了播種機的概況和發(fā)展歷程，并結合本課題提出了存在的問題，著重分析了總體結構設計及排種器、開溝器和鎮(zhèn)壓輪的設計思路，提出了小型蕎麥播種機（旋耕機構，播種機構，施肥機構）的總體設計方案。該機具主要由開溝器、排種器、鎮(zhèn)壓輪，覆土板等部件組成。能一次完成施肥、播種、鎮(zhèn)壓等多道工序。對關鍵部件的參數(shù)進行了設計，開溝器采用前方布置；排種器經(jīng)老師指導設計出了個結構簡單更為適合的機構；鎮(zhèn)壓輪采用圓柱形鎮(zhèn)壓輪，并在solidworks上進行了三維圖形建模和仿真，所做設計方案合理。 在本次設計過程中，由于理論知識掌握的不夠和經(jīng)驗不足，因此在設計一些裝置時需要很長的時間和精力，而結果卻不大理想（例如沒能實現(xiàn)調節(jié)種子和肥料播種量的功能，開溝器的深度調節(jié)不方便，主要靠操作人員實現(xiàn)開溝深度的調節(jié)）。由于條件有限，沒有實際的參照機械，因此只能通過書上的圖形資料再結合自己的想法進行設計，因此有的數(shù)據(jù)只能有大體估算（例如種箱體的結構尺寸），不能很準確的確定機具的結構形狀、受力情況以及性能指標。希望以后有機會繼續(xù)以上研究，以求得到一個圓滿的結論。 致 謝 首先我要感謝的是我的導師楊巖老師，在整個設計過程中， 遇到困難的時候，他給予了我很大的支持；其次我要感謝的是我的父母，是他們?yōu)槲姨峁┝松畹谋Ｕ虾蛯W習的動力，使得我能順利完成這次畢業(yè)設計；再次，我要感謝我的同學和朋友，在本次設計中他們在困惑的時候總是不斷地鼓勵我，讓我知難而進，迎難而上。 參 考 文 獻 [1] 成大先.機械設計手冊（第四版）.化學工業(yè)出版社.2002，3：13—100~13—126 [2] 程興田．播種機械的現(xiàn)狀及發(fā)展前景．農機與食品機械，1999， 6 [3] 國委文．播種機的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.農業(yè)機械化與電氣化，2007 年，5 [4] 李寶筏.農業(yè)機械學.中國農業(yè)出版社.2003，08：48~77 [5] 濮良貴，紀名剛.機械設計（第七版）.高等教育出版社.2001. 90~120 [6] 陶為民. 國外農業(yè)裝備發(fā)展趨勢. 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