毕业设计论文麦田免耕施肥播种机设计含全套CAD图纸

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1、由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，CAD图纸等，联系153893706麦田免耕施肥播种机设计学 生： 指导老师： 摘 要：“保护生态环境，实现可持续发展”现在已经成为我们国家在谋求经济快速发展过程中所要遵循的基本方针。面对土地沙漠化面积的迅速扩大和沙尘暴的肆虐一年更盛一年，国家除了实施大规模的防沙治沙工程和全面退耕还草的重大举措之外，在农业方面则一直在积极倡导和推广应用保护性耕作技术。小麦免耕播种机采用的是“动力圆盘断草、与动力圆盘贴合的夹持式开沟器同位分层播种” 在已覆有秸杆的地中能一次性完成行方向秸杆切断、同位分层播种和中后镇压等多项作业的保护性耕作机具。关键词：保护性耕作机

2、具； 开沟器； 免耕播种机Design of the Wheat Field exempts Plows Fertilizer and Seed DrillsStudent:Hu PingTutor:RenShuguang(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract:“Ecological environment protection and sustainable development” become the basic policy of ou

3、r country which now in the economy fast developing process must be followed. Facing the land desertification areas rapid expansion and the sand storm, the country not only implement the large-scale against sand to control the sands the project but also take back from agriculture grasss major step co

4、mprehensively, positively has been initiating and promotes the application protection culivation technique in the agricultural aspect.The wheat exempts plows the seeder to use is “the power disc breaks the grass and with power disc fitting clamp type furrow opener isotopic lamination sowing seeds” a

5、fter duplicate had in the straw place can disposable form a line the direction straw cut-off, isotopic lamination sowing seeds and the suppression and so on many work protection tillage implements. Ecological environment protection and sustainable developmentKeywords: Protection tillage machine; Fur

6、row opener; Exempts plows the seeder1 前言1.1 论文的主要工作和意义土壤资源应该受到保护，才能够满足今后若干代人的需求并减少沙尘暴对畜健康的危害。这一认识促进了内蒙古自治区作物种植体系的发展。内蒙古自治区目前的限制条件包括：(1)需要通过土地耕作来除草；(2)秸秆回收作为家用燃料、牲畜饲料和垫圈草料；(3)缺少合适的播种机和收获机；(4)休闲地自由放牧；(5)耕作体系中缺少可供应饲料和改善土壤肥力的饲草作物；(6)保护性耕作技术推广不足；(7)小型农业单位应用保护性耕作面临着风险6。1999年，通过加拿大国际发展署，加拿大和中国建立了保护性耕作体系的合作

7、开发项目。中国农业部制定了一个保护性耕作的大型计划，鼓励几个农业机械研究所设计，测试，最终生产出直播机械。在该项目中，加拿大向中国提供了一台小型播种机，作为保护性耕作技术的示例，可用于进一步完善以符合内蒙古的条件。该播种机由加拿大萨斯卡彻温省斯韦福克瑞特市的法波公司生产，用34KW(45马力)拖拉机带动。播种机安装了可拆换的圆盘式开沟器和凿式开沟器，承受200N(450磅)的弹簧压力，带可调节的镇压轮，还使用了亚马逊牌既可排种又可施肥的排种器持7。但在田间试验中法波牌播种机存在的问题很突出。1） 播种机对于大多数农田和拖拉机来说还是太大，大多数小地块上的拖拉机只有10KW至18KW。2）播种机

8、为三点悬挂式，但与大多数中国产拖拉机悬挂装置不配套。3）开沟器无法沿不平整的土地行走，造成播种深度和随后的出苗差异太大。由于圆盘的材料问题圆盘式开沟器在中国还很难生产。4）分开的镇压装置使镇压和回土的土壤不平，还有种深不一致的问题。5）播种机的设计对中国生产商来说比较复杂和昂贵。亚马逊牌种肥并施机构难以保养，价格较高。在2002年，研究人员对一种新型直播机的潜力表示了认同，认为它能解决法波播种机遇到的问题。在秸秆覆盖地中免耕种植最大的问题就是易发生拥挤，而且目前可见到的几种防堵的方法和举措（如无动力滚动盘、开沟器两侧指盘拨草轮等）在使用效果上尚存在种种的不足。秸秆覆盖地小麦免耕播种机采用的是“

9、动力圆盘断草、与动力圆盘贴合的夹持式开沟器同位分层施肥播种”的方法，高速回转的动力圆盘能形成有效的切断能力，就如同圆盘式割草机和砂轮切割机一样，从而解决了无动力圆盘机体重，切割迟钝，性能不可靠的问题。夹持式同位分层开沟器与动力圆盘结合在一起能很好的防止未切断的秸秆在开沟器上缠挂可达到不出现堵塞的要求4。小麦免耕施肥播种机是一种在已覆有秸杆的地中能一次性完成行方向秸杆切断、同位分层施肥播种和中后镇压等多项作业的保护性耕作机具，整体包括三点悬挂装置、电动机、传动装置、播种箱、播种器、播种管、开沟圆盘、开沟器、镇压轮、支撑轮。全机主要由机架、三点悬挂装置、动力传动装置（包括中间锥齿轮传动箱）、切草圆

10、盘刀辊（刀轴上安装6个圆盘）、夹持式同位分层种肥开沟器、种肥箱总成、播后镇压轮、仿形地轮以及排种排肥传动系统等组成。基本设计参数：配套拖拉机 丰收180型轮式拖拉机 （13.2KW/18PS）动力圆盘直径回转速度 (mmr/min) 400234行距行数 （cm行） 206播种深度 （cm） 35施肥深度 (cm) 与小麦同位分层，较种种深56作业速度 (kmh) 36机具重量 （kg） 3201.2 总体方案的确定在翻阅和查找国内外的相关资料和信息，经过调查分析，我们发现传统的播种机，特别是免耕播种机存在的主要缺陷是播种机的开沟器往往与划切的圆盘很难达到相应的配合，结果使划切圆盘阻力太大，或

11、者开沟器容易挂上秸秆从而使开沟器发生堵塞。 经过试验观察和对传统机具结构的分析，我们首先选择了两种可行的方案来对传统的机具进行改进：1)提高切断圆盘和开沟器的配合精度等级，这种方法的优点可以运用传统机具的传动部分，减少设计的工作量,使制造的大部分元件可直接从原有生产厂家购得，但是这种方案使得圆盘和开沟器的制造精度较高，而播种机的工作环境决定了这两部分的制造精度不可能太高5。2)改动圆盘的转向，这种方法的优点是圆盘在向前行走的同时，不是按一般的滚动将秸秆挤压在开沟器上，而是将切断的秸秆向圆盘的前方抛起，从而大大减少了开沟器前端所积压的土块和秸秆，以此来达到顺利播种的过程。但这种方案的缺点需要对传

12、统的机具进行大量的改造，特别是要重新设计传动部分，使设计工作和制造过程都较复杂。比较两种方案，考虑当前的制造成本，及其理论的可行性分析，觉得方案2更加可行，既能满足耕作的基本需要，制造成本又不是太高，更适合当前我省的条件。我们以次为主导思想设计了秸秆覆盖地小麦免耕施肥播种机持1。2 动力性能的设计与校核2.1 丰收180型拖拉机的配套适应性计算动力的配套适应性应符合拖拉机的额定功率大于机具在作业中所消耗的功率这一原则,因此计算应按以下两步进行。1）机具在作业中要消耗的功率P1作业中机具消耗的功率主要由圆盘刀切入土层及切断秸秆消耗的功率P刀和开沟器在受牵引破土中消耗的功率P开两部分组成，驱动排种

13、器和排肥器的功率较小，几乎不予考虑。a. 圆盘刀组消耗的功率P刀借助圆盘式切碎器设计资料所提供的数据，每个圆盘刀切割的阻力Ni为：Ni=qs(kgf) （1）式中：q比阻，即单位刃口长度上的切割阻力（kg/cm）,可取值为0.6kg/cm。 S参加切割的圆盘刃口长度（cm）对于本机：在圆盘入土8cm，盘直径为400mm的情况下，可由图计算出参与切割的刃口长度S =37.7cm图1 受力分析图Fig. 1 Force analysis diagram代入有关数值，可得 Ni=0.637.7=22.6（kgf） 刀轴共安装6只圆盘圆盘刀组上所受总的切割阻力N为（kgf）再根据功率求解公式： （2）

14、式中： 圆盘边沿线速度(m/s)R圆盘半径为r=200mmw圆盘回转角速度（弧度/秒）n圆盘转速,这里为287并代入具体值，则可求得P=135.60.2287.73.14/30=900.312.0（ps）b. 开沟器消耗的功率P开：开沟器克服土壤阻力所消耗的功率P按下式计算： P= （3）式中 行机具行进速度(m/s),可按拖拉机一般正常作业速度（档）1.4m/s计各开沟器所受工作阻力为 （4）式中：k土壤比阻，对未耕但经过圆盘划切的土壤地，取k=0.4kg/cma开沟器迎土面宽度（cm）,设计值为5cmh开沟器入土深度（cm）,按要求h为10cm代入各有关值，则Fi=0.4510=20(kg

15、/f)开沟器工作耗功P为P=(ps)c.机具在作业中实际消耗的功率P为： P= P+P=12.02.23=14.23(ps)2)相应于作业功率，拖拉机发动机应具有的功率P：拖拉机发动机的额定功率应较作业消耗功率大一些，有所贮备，另外再考虑到动力传输的机械效率，因此发动机应具有的功率P发为：P= （5）式中：发动机贮备系数应在1.051.1之间，现可按1.06计算发动机滚动阻力系数，对未耕地可取0.10.15，这里取0.12机组总的机械效率，现在按0.9计将各有关值代入公式，则： P=17.7(ps)3) 结论计算结果表明18ps的丰收180型拖拉机与本机具配合使用，动力恰当，满足要求3。2.2

16、 拖拉机液压提升能力计算1）液压提升臂具有的额定提升力：在满足轮式拖拉机操作要求的“悬挂农具后，前轮对地面的压力不得小于拖拉机自重20%”的前提下，下悬挂臂端所具有的额定提升力可按下式计算 F （6）式中：F提升臂额定提升力(kgf) G拖拉机最小使用重量(kg)，丰收-180拖拉机为1150kg拖拉机重心到后驱动轮轴心的水平距离（mm） 丰收-180型拖拉机为685mmL拖拉机前后轮距离(mm)，丰收-180型拖拉机为1500mm 无量纲系数，旱地用拖拉机取为0.08运输状态下悬挂杆外端至拖拉机驱动轮轴心的水平 距离(mm),经测定本机l2=618mm代入有关数值后，得F为： F=1161(

17、kgf)相对于下悬挂端的额定提升力F，液压提升力F在铅锤方向分力F由图2计算可得出为：F =2403 (kg)图2 液压提升臂运输状态受力图Fig. 2 Hydraulic lift arm transport state diagram2）机具处于运输状态，实际需要的液压提升力F大小图3 机具提升状态图 Fig.3 Machine lifting state diagram图3为机具升起处于运输状态时，提升悬挂装置以及机具重心的状态图，由图提供的位置关系可列出下式：cos30=G代入有关数值即得F为F=1280（kgf）此处已删除图1双圆盘开沟器Fig 1 Double disk opene

18、r1圆盘 2圆盘鼓 3毡封 4轴承 5导种板 6分土板由于圆盘周边有刃口，滚动时可切断根茎和残茬。因此，在整地条件较差和土壤湿度较大时，也能正常工作，而且工作较稳定，能适用于较高速作业。开沟时不搅乱土层，且能用下层湿土覆盖种子。它的缺点是结构复杂、重量大、造价高、开沟阻力大。目前广泛用于谷物播种机上，也用于中耕作物精密播种机上，是一种适应性较好的通用型开沟器。图2双圆盘开沟器开沟宽度Fig 2 Double disk opener furrow width双圆盘开沟器两圆盘的交点称为聚点m(图2)，m点位置以a角表示。设圆盘直径为D，两圆盘夹角。则开沟宽度6为： 而所以由图2可见，两个圆盘各开

19、出一条凹沟，在两凹沟之间有一个凸起。当开沟宽度不大时，此凸起很小，对播种深度的影响可忽略不计。在窄行距播种机上，提高m点(a=O)，并将角加大(=23)，这时沟中凸起很大，形成了两条种沟，每个开沟器可播两行。一般的双圆盘开沟器，D为400mm，a约为1 5，角约为1 21 6，b为154cm。3.8.3 适用行距与前后列距开沟器工作时，将部分土壤升起、抛翻、推挤或挤压，使开沟器前方形成前丘和播后地表形成沟痕。特别是在整地条件差、土块大、杂草和残茬多的情况下，前丘突起较大。为了不使相邻两开沟器的前丘连片，它们之间必须要有足够的间距。若该间距大于农业技术要求的行距时，常使相邻两开沟器排成前后两列，

20、同时前后列开沟器的距离必须保证后列在已稳定的土壤中工作，以保证后列开沟器的开沟质量。各种类型开沟器的适用行距及前后列距离如表2表2开沟器适用行距及前后列距离Table 2 Opener for spacing and front and rear column distance开沟器类型 双圆盘式(=1016)最小相邻距离(cm) 2526适用行距(cm) 15前后列距离(cm) 15列数 23.8.4 开沟深度控制播种深度是农业技术严格要求的指标之一。过深、过浅或深浅不一，都将使出苗率降低，幼苗生长不旺。播种深度一致，是指种子上面所覆盖的土层厚度一致。显然，在地面起伏不平时，播深一致的种子在

21、土中也是高低不一的。因此，要保持播深一致就必须控制各播行的开沟器均能随地面起伏而浮动，使之入土深度一致。在现有的播种机上控制开沟器入土深度的方法有以下几种(图3)：(1)在双圆盘式开沟器上加装限深环。(2)在滑刀式开沟器上加装限深滑板。(3)锄铲式开沟器改变其牵引铰接点位置或增加配重。(4)利用弹簧增压机构。(5)利用限深轮控制。3.8.5 开沟深度及其阻力的计算开沟器阻力及播种机幅宽播种机的工作幅宽主要取决于配套拖拉机的牵引能力和播种机工作阻力。播种机工作阻力包括开沟器阻力，地轮滚动阻力，部件的传动阻力以及镇压轮、筑埂器等其它工作部件的工作阻力。开沟器的工作阻力受多种因素的影响，如开沟器型式

22、和结构参数、开沟深度、土壤特性及播种机作业速度等。双圆盘开沟器的工作阻力见表3。图3开沟器限深装置Fig 3 Ditching depth limiting device(a) 限深环 (b)限深滑板 (c)配重控制 (d)弹簧限深机构表3单个开沟器工作阻力Table 3 Single opener working resistance型式 双圆盘式 开沟深度(cm) 48平均阻力(N) 80160 播种机工作阻力也可按每米播幅的平均阻力Pm来计算。如双圆盘开沟器的条播机在行距为15cm、播深为36cm时，每米播幅的平均阻力为9801860N；而装滑刀式开沟器的中耕作物播种机每米播幅平均阻力为

23、9801370。据测定，2BF-24A条播机(圆盘夹角=14)，播深为35cm时，每米播幅工作阻力为1230N。2BL一16条播种机(=16)，播深为6cm时，每米幅宽工作阻力为1670N。单台播种机工作幅宽一般为35m，如配套拖拉机牵引力较大时，可采用多台联接作业，或折叠式机架结构。播种机组工作幅宽B可按下式计算： （1）式中T在正常作业速度下拖拉机的额定牵引力(N)；拖拉机牵引力利用系数，一般取0809；Pm播种机每米幅宽的工作阻力(Nm)。在播种机组工作幅宽B已确定，Pm已知的情况下，可按下式估算播种机的牵引阻力P和所需功率N： （2）计算得到的功率是拖拉机的牵引功率。在气力式播种机上，

24、还应考虑拖拉机动力输出轴驱动风机工作所需功率。4 结论在深入分析播种机的结构和工作原理的基础上，完成了此麦田免耕播种机的设计，首先对于所给的动力系统进行校核，在根据种子的最佳生长行距确定出播种轴的长度，在对轴的轴直径进行校核。轴确定好后在选择键，传动系统的设计主要采用了锥齿轮可以改变传动方向这一点。采用链传动不仅因为在潮湿的环境下可以工作还有链传动的效率为98%。在设计中充分利用CAD软件，大大的提高了工作效率。本播种机的创新部分是开沟器运用双圆盘开沟器，比起以前的单圆盘开沟器更有利于秸杆的切断。并在双圆盘刀上加了一个夹持装置不仅具有固定作用，还有防止秸杆和土塞住双圆盘刀和开沟器，影响播种的精

25、度。设计的播种器是采用的外槽轮式播种，播种具有强制性，适合条播。 参考文献1 范思冲主编.画法几何及机械制图M.机械工业出版社，2003.82 纪名刚.机械制造基础课程设计M.机械工业出版社，2003.83 沈敏德主编.机械制图与AutoCAD2000习题集M.机械工业出版社，2001 .84 机械设计手册编委会.机械设计手册M.机械工业出版社，2007.35 刘鸿文主编.材料力学M.高等教育出版社，2005.46 周宏莆主编.机械制造技术基础M.高等教育出版社，2006.127 单丽云，强颖怀，张亚非编.工程材料M.中国矿业大学出版社，2000.88 邱宣怀主编.机械设计M.第四版，高等教育

26、出版社，19979 孙桓，陈作模主编.机械原理M.高等教育出版社，200010 机械工程手册编辑委员会.机械工程手册（拖拉机）M.机械工业出版社，197811 北京轴承研究所.简明滚动轴承手册M.中国农业机械出版社，198212 吴宗泽.机械设计课程设计手册M.高等教育出版社，199913 (美）Hindhede, Zimmerman, Hookins, etal. Machine Design Fundamentals-A Pratical ApproachM. John Wiley & Sons, 98314 巩云鹏、田万禄等主编.机械设计课程设计M.沈阳：东北大学出版社，200015 孙

27、志礼，冷兴聚，魏严刚等主编.机械设计M.沈阳：东北大学出版社，200016 (美）Hymes.On communicative competenceM. Holmes Sociolinguistics Harmondsworth: Penguin, 197217 哈尔滨工业大学理论力学教研组编.理论力学M.北京：高等教育出版社，199718 大连理工大学工程画教研室编.机械制图M.北京：高等教育出版社，199319 孙 桓，陈作模主编.机械原理M.北京：高等教育出版社，200020 高泽远，吴金主编.机械设计基础课程设计M.沈阳东北工学院出版社，198721 崔东，刘金武.机械设计M.北京：化学工业出版社，2008.6致 谢本次设计是在任述光导师的悉心指导与严格要求下进的。从设计（论文）的选题、方案的设计、具体的测绘与绘图到论文撰写的每个环节，都凝聚着导师的心血和汗水。导师严谨的治学态度、开拓创新的工作作风及对事业的奋进执着精神，都将使我铭记在心，并时刻激励着我不断追求勇往直前。再次，我还要特地感谢邓凯同学。他在我们合作完成本设计的过程中给我了许多帮助和宝贵的意见。值此论文完成之际，谨向所有关心、支持和帮助我的老师、同学和朋友表示最衷心的感谢！14