開題報告-單筒滾動式播種機及其播種精度監(jiān)控裝置設計.doc

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畢業(yè)設計（論文）開題報告 題目名稱：單筒滾動式播種機及其播種精度監(jiān)控裝置設計 學 院： 機械工程學院 專業(yè)年級： 機械設計制造及其自動化08級 二Ｏ一二 年 三 月 二十二 日 單筒滾動式播種機及其播種精度監(jiān)控裝置設計 一.本課題的項目背景及研究意義 1.項目背景 我國玉米主要種植地區(qū)在黑龍江、吉林、遼寧、北京、河北、山東、河南、內蒙古、西北等地。播種機是農業(yè)生產(chǎn)中關鍵作業(yè)環(huán)節(jié)，必須在較短的播種農時內，根據(jù)農業(yè)技術要求，將種子播到田地里去，使作物獲得良好的發(fā)育生長條件。播種質量的好壞，將直接影響到作物的出苗、苗全和苗壯，因而對產(chǎn)量的影響也很大。傳統(tǒng)的播種方式有：(1)點播 人工開穴、人工撒種、人工覆土，最傳統(tǒng)的播種方式，優(yōu)點：用種量少、隨機性強，缺點：效率低、勞動強度大、播種質量不易控制，主要用于麥田套種、山地或丘陵地播種；(2)條播 用人力或畜力開溝、人工撒種、人工覆土，比較傳統(tǒng)的播種方式，優(yōu)點：用種量少、行距和播種深度容易控制，缺點：效率不高、勞動強度大，主要用于比較平整地塊，多集中于經(jīng)濟不太發(fā)達地區(qū)；(3)機播 用專門播種機械一次完成播種任務，優(yōu)點：行距和播種深度容易控制、效率高，缺點：易出現(xiàn)漏播現(xiàn)象，造成缺苗、斷壟，主要用于大面積平整土地，多集中于經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)。 2.研究意義 由于年年播種，尤其是科研上就得考慮播種器這個實際的問題，所以播種器就在不斷地創(chuàng)新著與發(fā)展著，那么現(xiàn)在就總結一下玉米播種器的發(fā)展段。 第一個階段：主要是鎬了，用鎬刨然后由工人將種子點播在刨出的坑內，再覆上土就OK了，相信很多人都這么種過！用鎬的優(yōu)點是能保證種子直接接觸到濕土，有利于種子快速萌發(fā)。缺點是密度上不去，聽說先鋒最大的密度都在15公分以內，那再小的鎬也得哭了，心有余而力不足??！再有揮舞一天大鎬的人就是生有銅肩鐵臂，一天下來也會體力不支的！所以用鎬缺點多，效率低！ 第二階段：由于生產(chǎn)及育種思想的變化而導致增加玉米的播種密度的變化，所以產(chǎn)生了一些設計較新的播種器，主要是解決鎬所不能解決的密度的問題，這一時期的代表有現(xiàn)在生產(chǎn)出售的玉米點播器及專家們設計的具有類似的功能的點播器，這類工具都是利用一個暫貯種子的部位，一個通暢的管道，一個能伸入土中的設計，在條件具備后種子落入土中。 傳統(tǒng)的玉米種植法是采用一穴多粒的方式，在一個穴里播種三到四粒種子，根據(jù)種子的出苗情況再通過間苗（把多余的除掉），僅留一株。這是因為傳統(tǒng)的玉米種子出苗率得不到保障，為了保證玉米能出齊苗，農民不得不采取每穴多粒的方式播種，但這種方式不僅浪費種子而且也浪費了農民們寶貴的錢財。而玉米單粒種植法是指玉米種子一穴一粒，其出苗率達到95％以上，可滿足芽率、芽勢、純度三個方面的指標要求。單粒機播技術的優(yōu)點一是簡化節(jié)本。玉米單粒機播技術基本上可以實現(xiàn)“一穴播一粒、一粒出一苗”，出苗后不再像常規(guī)條播那樣需要進行間苗、定苗等田間作業(yè)，簡化了玉米的田間管理技術，節(jié)省勞力、降低成本。據(jù)測算，單粒機播每畝可節(jié)省間苗和定苗用工費10元左右。在規(guī)?；N植條件下，單粒機播技術的簡化節(jié)本優(yōu)勢會更加突出。二是節(jié)省種子。通過采取單粒機播方式，種子用量會大幅度降低。傳統(tǒng)機械條播方式一般每畝用種量2.5～3公斤，改單粒機播后每畝用種量可降低到1.5公斤左右，每畝可節(jié)省用種1～1.5公斤，節(jié)省40%～50%，進而也降低了種子的成本投入。三是出苗均勻整齊。玉米單粒播種機可以按照留苗密度需要確定行距和株距。由于落粒均勻一致，保證了植株之間距離均勻一致。加上用于單粒機播的種子經(jīng)過精選和分級，種子粒度整齊一致。因此，單粒機播的地塊出苗整齊、分布均勻，保證了“苗全、苗齊、苗勻、苗壯”，為實現(xiàn)玉米高產(chǎn)打下了良好的基礎。由于單粒機播技術在諸多方面的優(yōu)點，該技術目前正在迅速被廣大農民所接受，今后也必將成為我國玉米主產(chǎn)區(qū)的一項主導技術。 玉米單粒播種將是玉米生產(chǎn)的發(fā)展方向，這將給我國傳統(tǒng)的玉米播種方式帶來一次革命。 二.國內外發(fā)展概況 1.國內發(fā)展概況 隨著黨中央大力發(fā)展農業(yè)，提高農業(yè)水平，增加農民收入等一系列相關政策的頒布和實施，國內對于播種機和播種均勻性的研究也有了飛速發(fā)展。吉林大學南嶺校區(qū)研究所開發(fā)的2BDY-6型種子著地后產(chǎn)生的彈跳滾動等關鍵技術，在告訴精播大豆的粒距分布均勻性的表現(xiàn)上效果明顯。中國農業(yè)大學工學院提出并研究的種子動態(tài)圖像匹配與拼接技術，是國內相關領域信息化水平較高的一種解決方法，解決了基于機器視覺在多排種體動態(tài)監(jiān)測技術研究中，播種后種子動態(tài)圖像的匹配與拼接精度的難題。系統(tǒng)從實時性要求出發(fā)，在運用模式識別技術進行檢測的實踐基礎上，闡述了檢測系統(tǒng)的構建原理，從而為試驗臺自動檢測奠定了基礎。 2.國外發(fā)展概況 國外農業(yè)裝備的水平和特點，主要以經(jīng)濟發(fā)達的歐美國家為代表。這些國家在農業(yè)裝備和機械化水平等方面具有一定典型性。 美國是世界上農業(yè)最發(fā)達、技術最先進的國家之一。近幾年，美國在谷物聯(lián)合收割機、噴霧機、播種機等農業(yè)裝備上開始采用衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)監(jiān)控作業(yè)等高新技術。農業(yè)出現(xiàn)了向精準農業(yè)方向發(fā)展的趨勢。美國、加拿大以及西歐各發(fā)達國家的播種機播種幅度比較大，且速度快，這在一定程度上解決了播種機滾筒在排鐘上的問題，并且通過對相關器件性能的改進和提高，加上高新技術的使用，在農業(yè)播種和其他機械方面，精確性都有了很大提高。 三.本課題研究的主要內容 1.主要內容 本次設計的主要內容是通過廣泛查閱和深入研究國內外關于相關技術方面的資料文獻和發(fā)展趨勢，尋找更為簡單易行的方法。完成單筒滾動式播種機的結構設計，并設計其播種精度監(jiān)控裝置。 采用更方便的機械設備與電子系統(tǒng)結合的方式解決相關問題，針對本國國情提出相應的種子播撒方法和相應的檢測方法，最大程度的提高種子播撒精確性和測量數(shù)據(jù)的精確性。 2.技術要求 (1）排種機構單籽率>95%，單籽、雙籽可控，種子破碎率<1%。 (2）注塑件材料選用ABS。 (3）監(jiān)控裝置具有語音提示功能。 (4）注意制圖的標準與配合件的配合公差應合理。 3.關于題目的具體要求 (1）設計要有創(chuàng)新性，結構設計合理。 (2）圖紙要詳細，要符合制圖標準。 (3）生成符合國標的詳細的工程圖，包括裝配圖和各零件圖 (4）使用UG軟件完成全部零件的設計，并進行裝配。 四.關鍵問題及解決思路 1.關鍵問題 (1）單筒滾動式播種機的結構設計。 (2）播種監(jiān)控裝置的設計。 2.解決思路及方案 大中型施肥播種機在小地塊、山坡地或套種作物行間進行播種時難以適應，而傳統(tǒng)人工播種的勞動強度較大、效率低、播種質量差，針對此種情況，應用人機工程學的原理研究設計了一種手持式播種施肥機，該機也可在作物根部進行追肥。主要由控制器、種肥箱、排鐘肥系統(tǒng)、鴨嘴式開溝器等部件組成，適用于谷物穴播或追肥，可使傳統(tǒng)的人工播種操作變?yōu)榘霗C械化操作，將開溝、播種施肥、覆土一次性完成。它采用了簡單可靠的機構和通用的零部件，具有攜帶方便、使用可靠、耗材少、易加工、成本低等特點。 其解決的主要技術方案是在Ｕ形支架的兩端頭上裝有旋轉軸，旋轉軸與外殼——行走地輪相連，行走地輪上開有鴨嘴排種器，鴨嘴排種器根部開有能與接種漏斗相通的排種口，地輪內側設有擋塊，旋轉軸的一側裝有鏈輪，鏈輪斜下方裝有毛刷和排種輪，鏈輪與毛刷輪通過鏈條連接，排種輪與排種盤相連，排種輪上開有排種槽，排種輪斜下方裝有接種漏斗，兩旋轉軸內側則與U形支架連接，不能旋轉，排種輪、毛刷輪和儲種箱均安置在固定結構內，Ｕ形支架的末端連接著斜向推桿，推桿上端焊有橫向工作手柄。 播種時，先將玉米種子裝入儲種箱內，在人力推動下，地輪向前滾動時，種子進入排種槽，排種盤在碰到地輪擋塊時隨之轉動一定角度，帶動排種輪轉動，同時鏈輪帶動毛刷輪轉動，將多余種子清除，只留一粒種子在排種槽里，（由于排種輪與毛刷輪轉動方向相同，避免了種子因擠夾導致的種子碾碎和多粒種子擠在一個排種槽里的問題），當漏斗下方出口與排種口對準時，種子落入鴨嘴，同時與鴨嘴連接的擋桿碰到固定在U形支架上的擋塊，使鴨嘴張開，由鴨嘴排種器將種子自然懸入土壤內，當?shù)诙€鴨嘴排種器依次進入土壤開始播種時，第一個鴨嘴排種器離開穴窩，鴨嘴擋桿脫離擋塊，并受鴨嘴排種器彈簧的張力關閉鴨舌，播種機地輪繼續(xù)向前轉動時，重復上述行程，實現(xiàn)精量播種。當播種時想播雙籽時，可將排種輪上一側的擋板打開。 圖4.1正視圖 圖4.2后視圖 圖4.3部分內部結構圖 監(jiān)控裝置設計：由于C51單片機速度和集成度等都很高并滿足本裝置使用條件，而且性價比很好，所以基于C51單片機開發(fā)監(jiān)控程序，在鴨嘴根部的相對應的兩側分別安裝紅外發(fā)射管和紅外接收管，當種子經(jīng)鴨嘴落下時，紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外線被短暫阻隔，紅外接收管因短暫接收不到紅外線而通過蜂鳴器發(fā)聲，提示種子落下，也可以安裝兩對發(fā)射—接收裝置，以提高監(jiān)控精度。 五.預期的成果 1.使用UG軟件完成全部零件的設計，并進行裝配。 2.作生成符合國標的詳細的工程圖，包括裝配圖和各零件圖。 3.圖紙、說明書、光碟。 六.進度安排 序號 設計（論文）各階段名稱 日期 備注 1 資料收集與開題報告 3.19---4.1 開題階段 2 確定總體方案、繪制零件的三維實體模型、裝配 4.2---4.15 設計階段 3 工程圖繪制 4.16---4.30 繪圖階段 4 制定加工工藝、編程、仿真 5.1---5.25 仿真加工階段 5 打印圖紙、編寫說明書、刻錄光盤 5.26---6.6 答辯準備階段 6 畢業(yè)答辯 6.7----6.10 答辯 七.參考文獻 [1]《塑料模具設計》哈爾濱工業(yè)大學 李碩本編 湖南科學技術出版社 [2]《模具設計與制造簡明手冊》馮炳堯編 上?？茖W技術出版社 [3]《工模具制造工藝學》姚開彬編 江蘇科學技術出版社 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Yang，Computer Aided Design