手推式电动小型免耕播种机设计【含18张CAD图纸和文档资料】
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附录 1:外文译文免耕播种机的新型双翼型开沟器对玉米种区土壤物理特性和根系固定的影响:和双圆盘开沟器相比较摘要使用这种新型双翼型开沟器的免耕播种机可以改善各种土壤的物理特性以及土壤的气候条件,因此,间接的影响了作物的幼苗出土和早期生长。播种机的技术改进是在作物耕作过程中进行的,并且近年来改进的步伐逐渐加大, 但是一些新技术的革新仍需进行单独的试验。在意大利的实验田里,通过 20022003 年对四块不同土壤的试验田的评估得出:和被广泛使用的双圆盘开沟器相比较,新型双翼型开沟器影响了玉米种区土壤物理特性和根系的固定。对于双圆盘开沟器和双翼型开沟器,它们导致更了高的土壤残留物,使土壤覆盖指数在不过量情况下明显下降,各自下降-27%和-6%。双翼型开沟器使种区上层 5 厘米处的土壤容重和土壤渗透阻力变得更低,然而在玉米生长到 3 个叶的时候并没有发现更大的根系密度,这可能是由于双翼型开沟器旁铲播种深度的不平导致的。在某些情况下, 幼苗出土延期可能也与双翼型开沟器有关,它使种子和土壤的接触深度增加。关键词:玉米;免耕;开沟器类型;根系生长;种区物理特性;缩写:CI:覆盖指数DAS:播种几天后DDO:双圆盘开沟器FRSD:种沟平度标准偏差PR:渗透阻力RLD:根系容积密度SOC:土壤有机碳WSO: 双翼型开沟器1.引言在过去几年内,由于传统的耕作经济和环境的影响,譬如侵蚀,击实和倒置土壤层数, 导致意大利不得不重新考虑免耕播种。尤其在土壤难耕的意大利,深层犁田旨在增加土壤孔隙,至少暂时能为种子发芽、根系生长创造适当的条件。杂草的简单化管理和夏季的谷物更高出产量都与免耕播种有关,少数有用的数据被意大利作为文献资料的证据。免耕播种机的性能取决于与实地情况有关的几个因素,包括类型和土壤表面相当数 量的残留物、开沟器的设计(Morrison 2002)、被播种作物等。使用这些播种机的必须有很高的灵活性,以便各种各样的庄稼可能被用正确的方法播种在不同条件的区域内。在免 耕播种的实践中,种子沟的特征起了重要的作用,许多专家都指出,最重要的因素是调节 发芽,如土壤基质潜力气温(1976 年,施耐德)、播种深度(阿莱西、1971 马赫迪等.1998 年) 等受土壤/开沟器接触的影响。特别是,为了保持固定的播种深度,在过去几十年期间,人 们提出拉应力各种各样的类型拉杆来联结在开沟器和播种机具的建议。例如,结合春天的 播种体制,最古老而简单的解决方法是不用总要保证播种深度一致,尤其是泥泞的土地里。以平行拉杆来联结开沟器和播种机具是使上述要求得到巨大改善, 因为它允许开沟器准确地跟随土壤表面外形前行。许多免耕播种的种子区域的特征取决于类播种机上开沟器的类型和两种类型的中耕铲和圆盘铲的不同,中耕铲开沟器对土壤的破碎效果和减震器在土壤表面的效果大致相同-尤其是具有明显的不对称形状工具,若播种后雨水较少,土壤干燥将会加速。在相似的情况,圆盘开沟器造成的在种子层之上的水分流失比中耕开沟器更为严重,虽然在湿粘土沟这种弊端很明显.人们普遍认识到,对作物残留(前作物)的管理是世界上最重要的制约免耕播种的素,(卡特,1994 年).中耕开沟器可以将有机废弃物从作物一边移到土壤表面,那样可能堵塞播种机,但是圆盘开沟器也许会导致hairpinning,由此破坏不好的土壤/可能和有毒的种子产生种苗效应(hultgreen,2000).残渣在播种时产生很多问题,但它们的存在对土壤表面的些负面效应有限制作用象侵蚀和水土流失等.关于土壤和气侯条件,开沟器应达到这样几个目标,象播种均匀、隔和深度- 适当的播种数量以保证土壤/种子的良好接触,减少水分流失,避免种子和肥料或废弃物接触和土壤压实,所有这些可能将阻碍作物根系生长。中耕开沟器对作物的幼苗出土和根系固定的影响尤其明显,特别是在地壳形成的土壤里,但这要比使用双圆盘开沟器的效果好的多。免耕技术的改善是直接在作物耕地里实施的,并且逐步在各个行业里实现,但仍有大量的改进要进行单独的测试和仔细的评估。此外,很多这方面的资料指向开沟器/土壤的相互作用,而不分析作物生长的影响。和土壤条件和技术参数对沟型及性质的影响要我们广泛的学习不同类型的开沟器,如深度和播种速度。然而,只有少数研究针对作物参数,他们普遍对秋季谷物播种的研究,例如,乔德里和贝克(1988)发现各种不同类型的开沟器导致大麦幼苗生长情况不同,即当大麦芽和根系重量因使用(T 形槽)或锄头(U 型槽)和以前的开沟器不同而不同。在这种思想框架内,这个研究的创新性评价表现在宽箭型开沟器由一个双挂钩机构连接在机架上,它对播种区域的土壤特性,作物幼苗出土和根系的早期生长起作用,这在意大利是很普遍的。1. 材料和方法1.1. 设备描述圆盘开沟器相比较,气动播种机上一种良好性能的新型宽箭型开沟器已经试制成功, 并被马克思第 2 代免耕播种机所使用。如图 1 所示。图 1(a) 前凿刀; (b) 旁铲刀 (c) 端铲刀; (d) 多行分种器; (e)平行连接支架.双翼型开沟器有一个竖直的轴线,前面有凿刀,后面有两个宽 18 厘米的铲, 前面的在工作方向有轻微的角度,端铲垂直(90 度)向上,高 25 毫米。前铲削去的土壤比后面的铲刀深 25-30 毫米,种子通过一个气动管道从中央容器运送给每一个播种机构,(让播种机承担一定的种子),虽然各种行距能够确定,在我们的试验田里-作为第一个样本机实验的开沟器-玉米的行距为 0.45 米,这是实验常用的行距。双翼型开沟器有一个刚性机架和一个可折叠的机构,刚性机架支撑前支架是播种机与拖拉机连接,后面两个低压轮子作为运输,折叠机构旨在尽可能的确保开沟器沿土壤断面行走。因为这个原因,它有 3 个部分组成,每部分 1.5 米宽,用弹性关节和刚性机架相连接,每个关节有 5 个开沟器,共 15 个排种器,它们用 3 个和平行连杆连动以确保它的稳定性,另外每个关节有前轮和后轮压紧。后者是工作时的重要组成部分,在这种播种机上,每节 10 个轮子,有 3-8 个轮胎和 0.9 磅的压力。图 2使用双翼型开沟器的免耕播种机 (上) 和使用双圆盘开沟器的免耕播种机(下)使用双圆盘开沟器的播种机配备有 8 组免耕设备,使用气动输种,播种间距 0.75米,工作宽度 6 米,这里使用的双圆盘开沟器有一个槽,圆刃铲刀,双圆盘组成,并与两个辊和后面的 V 型抡联结,开沟器要求将不同播种机的差异降到最小,虽然这并不完全可行,特别是当开沟器的设计很大不同时,尽管如此,以下这些参数,结果只集中区的种子工作,主要是受、轮子等机械部件的限制而非其他机械零件。2.2 实地实验59在意大利等 4 个初始条件不同领域的(表 1)私人农场进行为期 2 年(2002-200355n451310e,晚间 8 时)的测试。开沟器的作用影响了种子区些土壤物理性质,表层土壤的形态和作物幼苗的出土及根系的早期生长。如表 1 所示。表 1:在 2 年的试验四个领域的最初的情况和土壤特征在(NE 意大利).年20022003试验田 A试验田 B试验田 C试验田 D以前作物Glycine max Merr.Glycine max Merr.Sorghum vulgare L.Sorghum vulgare L.覆盖作物Avena sativa L.Avena sativa L.Triticum aestivum L.Triticum aestivum L.Vicia sativa L.Vicia sativa L.Vicia sativa L.Vicia sativa L.Vicia faba minor L.Secale cereale L.FAO 土壤分类标准Eutric fluvisolEutric fluvisolEutric fluvisolEutric fluvisol结构(010cmdepth)沙土地沙土地黏土地淤泥地沙子(%)Clay2119229泥沙 (%)21205355土(%)58612536土壤有机碳1.452.270.991.45在 2002 年,黏质试验田 A 和实验田 B 含有不同数量的有机碳,分别为:1.45%和2.27%;在 2003 年,两块不同土壤结构的试验田,一块为沙质土壤(试验田 C)和一块沙质覆盖的黏质土壤(试验田 D),它们的有机碳的值比 2002 年更接近。根据 FAO 的分类标准,所有土地按真空量分类。观测 2002 年 4 月 26 日和 2003 年 4 月 15 日种植并使用除草剂的玉米,双翼型开沟器和双圆盘开沟器的种植密度分别为 8.2 每平方米和 7.7 每平方米。调整不同播种机调整机构,可以将开沟器的种子密度降到最小,在一般情况下,至少在这项研究中,开沟器间的不同种植间距并不影响研究参数。在本地的测试中,19611990 年间的年平均降雨量为 1200mm 比 4 月份和 8 月份下降了 680mm(57%),年平均气温为 12.9 摄氏度,8 月份最高气温为 24 摄氏度,11 月份最低气温为 1.5 摄氏度。在 2003 年的作物循环周期,(4 月到 8 月)平均气温较 2002年高,和过去三十年相比降雨量低,而在 2002 年,情况恰恰相反,事实上 2002 年的降雨量为 1410mm,在作物生长期下降了(46%)650mm。2003 年的降雨量为 966mm,在作物生长期下降了(37%)362mm。3 气温和降雨量一类的数据,由本地部门和环境保护协会提供。对土壤物理性能和根系密度的观测实验实在玉米播种后 25 天且没有降雨的情况下进行的,这些数据由播种机的测量孔测得,和播种机构相比土壤参数受开沟器和镇压轮的影响。2.3 播种深度在2002和2003年,分别出现向前四和二排放置的五个播种排,每排一个苗木。因此,总数为20和10个植物,这些能完全地从土壤中生长出来吗?允许无叶绿素的长度量过。当深度的系数变化,也就是,尺寸被认为是种子沉淀的深度,那么播种深度是有计划的,在标准的偏离和理论上的深度之间的比是3,但在地势比较高的地方这个参数的数值时能降低的。2.4 幼苗出土幼苗出芽率的计算是看在播种后的一段不同的时间内在一个 3 平方米的区域内 5 行种子的发芽率(2002 年和 2003 年分别重复 5-8 次),2002 年的计算是在播种后的 8、10、12、14、21、和 25 天内进行计算的,2003 年的计算是在播种后 6、8、14、19 和25 天内进行的。幼苗出芽率的百分比用来确定种子的最终出芽率,The Gompertz 得出的时间和发芽率的方程式如下:Y=c e-e-b(x-m)回归系数 C、B、M 和它们确定的曲线被列在表 2。图中表明系数最大值 Y(三) 和时间 X 等于 30 米时的值(二)。表 2. 回归系数(S.D.)描述的治疗过程中出现各种情况实验田开沟器回归系数R2cbmA双翼型开沟器96.28242.93960.42360.05968.75650.22540.998A双圆盘开沟器99.25450.75700.59990.03047.91770.05620.999B双翼型开沟器97.16973.23630.49570.08718.34680.24150.997B双圆盘开沟器99.020.67670.87790.06487.59180.05390.999C双翼型开沟器98.85160.55341.27740.60057.49870.23630.999C双圆盘开沟器97.87621.73581.46392.06257.32010.95820.999D双翼型开沟器98.52500.88901.32800.88937.43080.38200.999D双圆盘开沟器98.70970.52682.332216.65157.04136.76300.9992.5 种床不平开沟器对土壤的破碎是通过对播种行的(2 年内的重复 5 次)种床不平度测量得到的。土壤断面的轮廓用黑色描绘在白色的 A4(21 厘米*29.7 厘米)纸上,长的一边固定在土壤里由同样尺寸的镀锌金属支撑,根据桑德拉的解释(1998 年),土壤的覆盖指数是根据种沟平度标准偏差估计的。例如:从薄片底部到黑色最低点的外形在播种作物行间隔 20 厘米宽的断面的标准偏差的测量值在 05 厘米。2.6 覆盖指数覆盖指数(CI),是由数码照片检测到的作物残留物来确定的,该数码照片由奥林巴斯 2000 摄象机在土壤表面(两年重复 4 次)一点围绕播种行固定区域(0.4 米0.4 米)内拍到的,播种行距可以随意设定。也可以在播种之前重复相同的次数。对作物残留值(RI)在的估计被用来区分播种前后的土壤覆盖指数。在把图像传送给电脑后, 是一个虚拟的 25 点珊格被下载到图象上, 因此能手动计算每一个节点是否有作物残留,相交点作物残留量用来确定土壤覆盖指数,根据 1988 年的资料。2.7 土壤水分和土壤容重在深 6 厘米直径 8 厘米中未被破碎的土核,在烤干至 105 度且恒重后来确定土壤水分含量和土壤容重.在 2003 年是在播种 6 和 8 天内来提取样本来确定土壤水分和土壤容重。2.8 土壤渗透阻力在两年内,用一个平伸的管状透度针来测试种沟的土壤渗透阻力,测试是在双圆盘开沟器和双翼型开沟器形成的种沟一侧每 15 厘米深的断面内重复测量 3 次,断面位置在靠近种行 1 厘米处,在这两年内,三次测量得到的数据被作为以后播种的参考(图3)。图 3双翼型开沟器种沟形状 (上左) 和双圆盘(上右) 开沟器 和 草图表示(下).垂直向下的箭头说明土壤渗透系数的测量方法3.结果和讨论3.1 播种深度和幼苗移植双翼型开沟器和双圆盘开沟器在不同条件的土壤中的播种深度几乎相同,过去平均两年的播种深度分别为 26.5mm 和 26.4mm,差别并不明显,除了在干燥的试验田 C 中, 覆盖土明显比双圆盘开沟器要浅,(17.4mm 对 26.7mm)。开沟器间的播种深度的标准偏差差别并不明显,双翼型开沟器和双圆盘开沟器分别为 0.73mm 和 0.63mm,因此, 深度均值接近,尽管比中耕铲开沟器和凿型开沟器的期望值低些。在传统文献的报道中, 虽然情况如此。但在我们看来,双翼型开沟器完整的覆土系统的播种深度的深度值是可以精确提高的。关于幼苗移植,双翼型开沟器比双圆盘开沟器的推迟期明显可见,尤其在 2002 年, 相差一天试验田 A0.84 天,试验田 B0.25 天,为了观测 50%的幼苗出土情况。(图4)图 4 玉米发芽在四块不同土壤的时间进程当移植延期明显时,也许部分原因就是由于过低的土壤容重和渗透阻力的下降,通过观察上面的用双圆盘开沟器播的种子,都使土壤直接接触种子。这是对以前作物研究结果的进一步支持,随没有推迟幼苗移植期但却降低了作物产量和在干旱土壤中播种机的压力轮得不到利用。3.2 土壤形态学的影响表层的土壤破碎因开沟器的不同和不同土壤的物理性能不同而有着明显的差别(表3)。四块试验田的中,使用双翼型开沟器的试验田的粗糙程度要比使用双圆盘开沟器的更高些,分别为 0.91 和 0.41,被作为高于种沟平度偏差的证据。这种结果在所有的试验田里明显可见,它是由于两种开沟器的不同作业系统导致的。双翼型开沟器的前凿刀和端犁刀更大、更长,破碎和混合土壤的效果要比双圆盘开沟器好。表 3 不同开沟器对不同领域土壤的破碎效果的影响试验田双翼型开沟器双圆盘开沟器CI (%)RI (%)FR SDCI (%)RI (%)FR SD播种前播种后播种前播种后A69a37b32a1.04 a75a68a7 a0.43 aB79a54b25b0.81 b83a78a5 a0.48 aC67a44b23b0.70 b81a77a4 a0.29 bD67a41b26b1.07 a88a79a9 a0.43 aMean71a44b27A0.91 A82a76a6 B0.41 B双圆盘开沟器的土壤断面呈典型的 V 型,这种结果导致的土壤不平在各个试验田中是很相似的,除试验田 C,试验田 C 有较低的种沟不平标准偏差,由于圆盘盘的有限的冲击使的土壤水分很低(表 3)。虽然使用双翼型开沟器的表面并非完全对称,表面的高低观察较为明显(图 5)。图 5 种沟的宽度和高度然而,我们测量了在土壤坎坷上有些变化用不同的情况,低种沟不平标准偏差降低了土壤水分(试验田 C)(两种开沟器)和有机碳的高含量(试验田 B)(仅双翼型开沟器)(表 3),主要原因是由于表土聚集体面积的大小。两个开沟器的不同作业体制对土壤覆盖指数还有些影响(表 3),双圆盘开沟器并没有改变土壤表面所有作物残留物的数量,因此作物残留物仍然包含在土壤里面,播种前后的土壤覆盖指数分别是 85%和 76%。前排凿刀导致作物残留物仍然残留在土壤中(RI=27%),土壤覆盖指数从 71%下降到 41%,有一种要超出种沟不平度标准偏差的趋势。3.3 土壤的物理特性和对根系生长的影响不同的开沟器对不同土壤的破碎程度不同,并且希望上层 5 厘米处为湿度不同的土壤。尽管如此,两种开沟器在播种前后几小时内的测量值几乎相同。在 2003 年,在播种后 8 天内且降雨稀少的情况下,对试验田 C 和试验田 D 的土壤湿度的检测并不明显, 尽管不能排除 05 厘米的土壤断面的差别,这表明作物残留物可用来保护土壤的水分流失,即使双翼型开沟器和双圆盘开沟器的土壤覆盖指数比较低。开沟器的类型以不同的方式影响土壤容重,双翼型开沟器几乎使所有类型的土壤容重下降,试验田 A 下降 17%,试验田 B 下降 20%,试验田 D 下降 14%。(图 6)在试验田 C 中,容重并不确定,FRSD 可能和土壤水分和土质含量低有关,而双圆盘开沟器对这种土壤特性的影响较小,是土壤破碎小图 6一般而言,两种开沟器都降低了种区的渗透阻力,但在土壤的类型上有一定的差别。在 2002 年,两种试验田中有机碳的含量不同即使它们有相同的黏质土质结构,在播种前不仅受土壤指数的影响而且受开沟器的影响。两种开沟器导致有机碳的含量明显不同(试验田 A 和试验田 B),例如,播种前渗透阻力和深度有关(232Kpa,平均 05 厘米),但播种后变化相当明显,两种开沟器有明显的不同,尤其在 03 厘米处(图7)图 7两种开沟器在 4 块土壤上层 5 厘米处的土壤渗透阻力在平均 05 厘米处。使用双翼型开沟器渗透阻力下降 64%;而使用双圆盘开沟器仅下降 23%,并且使容重更低。在试验田 B 中,播种前渗透阻力比试验田 A 降低了 2.6倍,开沟器的影响更低了,尤其是双圆盘开沟器。在 2003 年,在试验田 C 和试验田 D, 和 2002 年相比,使用双翼型开沟器明显降低了渗透阻力(图 7)鉴于使用双圆盘开沟器使土壤断面的特性曲线和播种前比较仅有一点变化。当渗透阻力的标准值较播种前有很明显的变化时,使用双翼型开沟器得到的特性曲线和所有试验田 3 厘米初的渗透阻力相比下降明显,而在 2 厘米处增加相当明显,它们的标准值变成1。(图 8)图 8 使用两种开沟器的四块试验田在播种前的土壤渗透阻力这些情况表明:不同程度的平整性对播种深度的影响由端铲控制。根据土壤类型和水分湿度,双圆盘开沟器对渗透阻力的影响较标准值更不明显,有一种随深度增加其值降低的趋势。图 9 使用两种开沟器的四块试验田的根系土壤容重尽管双翼型开沟器使土壤渗透阻力在前 3 厘米内下降,在几乎所有的试验田根系生长的长度和深度没有明显增长的信息被透露,这两种根系特征明显和两种确定的高度系数有关(2002 年:R2=0.87,在 2003 年:R2=0.71)。出乎意料,在使用双圆盘开沟器的试验田 A 低于根系容积系数的值在顶层 5 厘米处被发现。(图 9)也许因为平整度的影响,它使一些根斜向生长,至少在初始阶段有一部分钻出了土壤容积。开沟器在 5 厘米以下的深度对根系生长的影响并不明显,即使在其它两种土壤内,也要比正常深度减少,试验田 A 的高根系容积密是由于极低的渗透阻力和大量有机碳含量导致的。对于根系的直径,两种开沟器对在不同测试地和不同深度影响并不明显,尽管这种根系的特征受土壤物理特性的影响。例如:渗透阻力随开沟器的不同而不同。尽管如此, 在这项研究中也要求渗透阻力的值不能太高,不能超过 400Kpa(实验田 C,深度:5 厘米)。4结论在意大利,对低环境影响和低成本的土壤耕作制的关注,使他们注重新型机器的设计,在这一项研究中,一种新型双翼型开沟器对土壤特性的影响和双圆盘开沟器对土壤特性的影响相比有明显不同。双翼型开沟器由一个平行连杆体系连接,在统一播种深度和清除作物残留物的土壤耕作中达到了较高的程度,它还影响渗透阻力和容重,虽然这些参数有所降低,但是仍然超过了双圆盘开沟器。它的平整性明显影响了播种深度,稍微降低了根系的生长及其生长方向,但对直径并无影响,在玉米生长 3 个月的时候,在顶层 5 厘米的黏土地中有少许的有机碳。各种沟的特性表现在两种开沟器在不同土壤中的稳定性,在某些情况下,由于某些特性的初始条件(例如水分减少、土壤容重等)的变化是明显的,尤其是双圆盘开沟器。这些发现是一个少有的综合运用力学,物理学和土壤根系生态学的例子,它表示为了更好的了解农业机械的运作,应当考虑几个紧密结合的研究课题。鸣谢我们感谢克劳德在工业制图方面的帮助和加布里埃尔对英文所做的修改。60任务书论文(设计)题目:手推式免耕播种机三维设计工作日期:2017年12月18日 2018年05月25日1.选题依据:播种机是现代农业必备的设备之一,也是农业现代化的重要标志。除此之外,免耕播种技术是一种保护性耕作技术,能保护农田、减少农田扬沙、减少土壤风蚀和水蚀。手推式免耕播种机,主要适应面积狭小、山地、坡地等不适合大中型播种机工作的地方。它可以大大提高播种效率,降低劳动强度,制造成本低,结构简单,操作方便,由一人就可以提供动力,播种精准,也能节约大量的种子。同时,维修更换配件也简单方便。2.论文要求(设计参数):1.总体结构设计,要求该机器能够一人独立操作使用。至少两种设计方案比较优选,并验证播种机的稳定性。 2.各子结构设计,完成开沟、排种、施肥、覆土、压土等各项功能。3.链传动系统设计,完成链轮的设计、主动轴、被动轴的设计计算和校核。4.机架部分的设计,包括机架、地轮、种箱、肥箱的设计。5.动力系统设计6.绘制各部件的工程图纸,图量不小于三张A0,必须有一个其中部件的3D图。撰写设计说明书,字数不少于6000字。产品技术参数要求外形大小(cm):10060120(最大) 播种行数:两行行距(mm):300500 株距(mm):200400 播种深度(mm):30603.个人工作重点:1.链传动系统的设计计算及校核。2.链轮的设计,可调株距备用链轮设计。3.主、从动轴的设计计算及校核。4.运用三维绘图软件绘制整机或者某个部件的装配图,并做爆炸视图和动画演示。4.时间安排及应完成的工作:第1周:了解题目研究的主要内容和理论意义及应用价值,查阅有关文献。 第2周:查阅文献、阅读文献,了解研究的内容及实现的技术路线第3周:撰写文献综述并完成开题报告第4周:修改开题报告及文献综述准备开题答辩。第5周:总体结构的设计,各子机构的功能总体设计,绘制二维总装配图草图第6周:链传动系统设计,完成链轮的设计、主动轴、被动轴的设计计算和校核。 第7周:链轮的设计,可调株距备用链轮设计。第8周:动力系统设计。主动轴、从动轴的设计计算及校核。 第9周:排种器及排肥器的机构设计及尺寸计算第10周:机架部分的设计,包括机架、地轮、种箱、肥箱的设计,绘制二维工程图草图。第11周:修改并完成部件二维工程图第12周:绘制其中一个部件的三维装配图,并做爆炸视图和动画演示。 第13周:撰写设计说明书第14周:提交论文、图纸、查重报告,准备答辩5.应阅读的基本文献:1濮良贵,陈国定,吴立言主编.机械设计(第九版)M.北京:高等教育出版社,2013.52耿端阳主编.新编农业机械学 M.北京:国防工业出版社,2011.12 3闻邦椿主编.现代机械设计实用手册M.北京:机械工业出版社 4孙桓,陈作模,葛文杰主编.机械原理(第八版)M,高等教育出版社,2013.4 5佘大庆.国内外免耕播种机研究概况J.农业工程,2016 6王玉华.可调式免耕播种施肥机的设计研究J.农业科技与装备,2013 7毕晓伟.免耕播种机的现状与发展趋势J.内蒙古民族大学学报(自然科学版),2013 8白晓虎.免耕播种机关键部件及其参数化设计方法研究D.沈阳农业大学博士学位论文,20129张旭,刘飞,董帅,等.免耕播种机排种装置振动试验研究J.中国农机化学报,2015 10 张守德,杜健民,郝飞,等.2BQM-6型免耕播种机结构设计及开沟器的力学分析J.农机化研究,2016 11杨慧.小麦免耕播种机的研究D.安徽农业大学硕士学位论文,2014 12高娜娜,张东兴,杨丽,等.玉米免耕播种机滚筒式防堵机构的设计与试验J.农业工程 学 报 ,2012 13申冰冰主编.实用机构图册(第二版)M.北京:机械工业出版社,2013指导教师签字:XX教研室主任意见:同意签字:XX 2017年12月14日教学指导分委会意见:同意签字:XX 2017年12月15日 学院公章进度检查表第-4周工作进展情况确认选题之后,搜集了相关的一些期刊、论文等资料,阅读整理之后撰写了文献综述,同时查找了相关的外文文献并做了阅读翻译。2018年01月11日指导教师意见讲解设计题目要求和理论意义及应用价值。讲解开题报告的内容及写作方法,讲解文献资料的查阅及文献综述的写作要求。该生能充分领会选题的内容及意义。指导教师(签字):XX 2018年01月11日第-1周工作进展情况修改整理文献综述,了解国内外免耕式手推播种机的发展历程以及现状,并对其整理,完成开题报告的相关工作。同时对整个课题所需的工作做出了详细计划。2018年01月11日指导教师意见开题报告中的工作时间安排合理,技术路线规划切实可行。文献资料查阅比较充,文献综述格式正确,内容详实。该生能较好地完成开题报告,及开题答辩。同意开题。指导教师(签字):XX 2018年01月11日第 5周工作进展情况进行子结构的功能设计,并绘制二维草图,对各子结构进行功能分析,确定各部件在总装配中的位置并完成二维总装草图。2018年04月06日指导教师意见工作进度按计划进行,各子部分设计合理可信。设计计算需要进一步校核及更改设计图纸。二维草图需要标注全技术要求。三维部分的装配关系需要进一步检验装配干涉问题,及时修改。指导教师(签字):XX 2018年04月07日第 10周工作进展情况完成各子结构的尺寸计算及校核,绘制各结构三维图并完成总装配以及实现部分关键部件的爆炸效果,整理计算过程并完成设计说明书。2018年05月12日指导教师意见总体设计进度按要求完成。三维装配中,各子结构的链接装配需要核实,部分高级装配,要做干涉检查。三维图生成二维图纸过程中,一些不合理的尺寸需要删掉和修改。二维图纸需要标注全技术要求。三维爆炸视图基本合理。设计说明书格式需要进一步修改。指导教师(签字):XX 2018年05月12日过程管理评价表评价内容具体要求总分评分工作态度态度认真,刻苦努力,作风严谨33遵守纪律自觉遵守学校有关规定,主动联系指导教师,接受指导33开题报告内容详实,符合规范要求54任务完成按时、圆满完成各项工作任务44过程管理评分合计14 过程管 理评语 该同学工作态度认真,学习态度端正,工作作风较为严谨,能够联系老师,虚心接受指导。 该生能自觉遵守校规校纪,在毕业设计阶段能够较为专心做设计,基本能按拟定的进度计划开展毕业设计工作。 该生有一定的文献资料检索能力,占有资料较为全面,开题报告的撰写内容较为详实,格式基本符规范要求,文献综述较为全面,外文翻译基本正确可信。 中期检查能够按时达到计划进度的设计任务。整个毕业设计全程能够基本按照拟定的计划完成各阶段的任务。最后的论文设计图纸等按时提交。指导教师签字:XX日期:2018-05-23指导教师评价表评价内容具体要求总分评分选题质量符合培养目标要求,有一定的研究价值和实践意义,有一定的开拓性、创新性,深度、难度适宜,工作量饱满55能力水平有较强的综合运用知识能力、科研方法运用能力、中文表达与外语能力、文献资料检索能力、计算机应用能力54完成质量文题相符,概念准确,分析、论证、计算、设计、实验等正确合理,结论明确;论文结构、撰写格式、图表等符合基本规107指导教师评分合计16 指导教 师评语 设计题目来源于农业机械化半机械化生产实践,有一定的研究价值和和实际意义,符合机械设计制造及其自动化专业培养目标要求,该题目深度、难度适宜,工作量饱满,尤其是三维绘图工作量较大。 该同学有一定的综合运用所学专业知识的能力,科研方法运用能力较好,中英文表达能力尚好,有较好的文献资料检索能力,计算机应用能力熟练。 该设计文题相符,分析、设计、计算基本正确,结论可信。说明书结构、图、表等基本符合规范要求。 同意参加答辩。指导教师签字:XX日期:2018-05-23评阅人评价表评价内容具体要求总分评分选题质量符合培养目标要求,有一定的研究价值和实践意义,有一定的开拓性、创新性,深度、难度适宜,工作量饱满54能力水平有较强的综合运用知识能力、科研方法运用能力、中文表达与外语能力、文献资料检索能力、计算机应用能力54完成质量文题相符,概念准确,分析、论证、计算、设计、实验等正确合理,结论明确;论文结构、撰写格式、图表等符合基本规107评阅人评分合计15 评阅人 评语 温室大棚的发展以及环保发展意识的日益增强,小型机的需求就显得更为重要。以手推式免耕播种机的设计为题,符合本专业培养目标的要求,具有一定的实际应用价值,难度和工作量适中。吴博同学完成了手推式免耕播种机各组成结构的设计与计算,绘制了相应的机械结构图。设计说明书内容较为完整、层次基本清晰、格式符合基本规范、公式引用及计算合理,绘制的工程图样符合基本标准要求,但工程图样的尺寸标注、细节表达等尚有欠缺。提交的设计资料及过程表现反映出该生具备基本的知识综合应用能力、文字表达能力和使用工程软件进行设计的能力。评阅人签字:XX评阅人工作单位:XX日期:null答辩委员会评价表评价内容具体要求总分评分自述总结思路清晰,语言表达准确,概念清楚,论点正确,分析归纳合理107答辩过程能够正确回答所提出的问题,基本概念清楚,有理论根据107选题质量符合培养目标要求,有一定的研究价值和实践意义,有一定的开拓性、创新性,深度、难度适宜,工作量饱满55完成质量文题相符,概念准确,分析、论证、计算、设计、实验等正确合理,结论明确;论文结构、撰写格式、图表等符合基本规108能力水平有较强的综合运用知识能力、科研方法运用能力、中文表达与外语应用能力、文献资料检索能力、计算机应用能力107答辩委员会评分合计34 答辩委员会评语 吴博同学在毕业设计工作期间,工作努力,态度比较认真,能遵守各项纪律,表现一般。 能按时、全面、独立地完成与毕业设计有关的各环节工作,具有一定的综合分析问题和解决问题的能力。 论文立论正确,理论分析无原则性的错误,解决问题方案比较实用,结论正确。 论文使用的概念正确,语句通顺,条理比较清楚。 论文中使用的图表,设计中的图纸在书写和制作时,能够执行国家相关标准,基本规范。 能够独立查阅文献,外语应用能力一般,原始数据搜集得当,实验或计算结论准确可靠。 答辩过程中,能够简明地阐述论文的主要内容,回答问题基本正确,但缺乏深入地分析。答辩成绩: 34答辩委员会主任:XX2018年05月30日成绩评定 项目分类成绩评定过程管理评分14指导教师评分16评阅人评分15答辩委员会评分34总分79成绩等级C成绩等级按“A、B、C、D、F”记载成绩审核人签章: XX审核人签章: XX一、选题依据1论文(设计)题目手推式免耕播种机三维设计2研究领域农业机械设计3论文(设计)工作的理论意义和应用价值理论意义:国内外许多年的保护性耕作实践表明,旱地保护性耕作能够减少径流和蒸发,提高水分利用率;增加土壤中有机质含量。培肥地力;减少土壤风蚀水蚀,抑制沙尘暴;提高播种效率,降低成本。目前,旱作农业区占我国耕地面积的一半以上, 推广应用保护性耕作方式是改造我国北方旱地传统耕作制度的有效途径,是旱地农业可持续发展的根本出路。应用价值:目前我国土壤沙化现象严重,自然环境受到严重破坏,为了更好地保护环境,近几年国家一直在推广保护性耕作技术。其次在我国的西北部由于地理环境的特殊性,粮食生产未能实现农场化、大型化,依然以个体农业户生产为主,因此,小型化的免耕播种技术有着很大的开发必要。为了解放生产力、提高生产效率,需要设计一种适应上述情况的手推式播种机,以达到精密播种的功能,又避免了种子的浪费。这种播种机结构简单、易操作,只需一人提供动力即可,无需太多人。各组件的安装拆卸简单,维修方便,更换配件简单易做,非常适合广大的山区耕作使用。 4目前研究的概况和发展趋势国外对免耕播种机的研究较早,目前,免耕播种技术已十分成熟,国内对免耕播种机的研究起步较晚,最初是在学习国外免耕播种机的基础上设计而成,逐步发展到自行研制。目前,国内的免耕播种机种类较多,功能各有特点。手推式的免耕播种机在国内也有所发展,但由于造价,以及产品性能的稳定性不足等多方面因素导致其未能大范围推广使用。我国保护性耕作从开始大规模示范推广已经十多年了,保护性耕作技术在我国已受到重视并得到了应用。保护性耕作技术已经由研究试验阶段逐步进入示范推广阶段,随着保护性耕作原理为越来越多的人所认识和实践,保护性耕作应用的内容越来越丰富完善,保护性耕作的效果也愈来愈显著.保护性耕作应用已经从初期的掌握基本作业、熟化机具、探索合适模式,向着融入先进配套技术,实现模式与机具的系统化、标准化扩展.保护性耕作将从保护土壤、保护环境技术进一步发展成重要的增产技术、资源节约技术。作为保护性耕作的关键机具免耕播种机,从发展趋势来看,由于免耕播种机是联合作业机,一次完成破茬、开沟、播种、施肥等多项作业,具有抢农时,保墒节水, 节省作业成本等优势,发展前景是广阔的。从当前各行业的发展方向来看,其后的免耕播种机可能会更趋向于智能化、人性化。相关的工作人员还有很长的路要走,此行还有很大的发展空间。二、论文(设计)研究的内容1.重点解决的问题1) 支架部分的设计及校核2) 传动方式的选择及传动系统的设计计算3) 动力系统设计2.拟开展研究的几个主要方面(论文写作大纲或设计思路)1) 整理阅读相关资料书籍2) 确定产品实际工作必需的功能性部件3) 开沟器选型及尺寸计算4) 落种机构的设计5) 拟定地轮、压土论的尺寸及材质6) 排肥器及覆土器的结构设计7) 制定传动方案,确定支架结构及尺寸8) 产品整体分析,评估其稳定性及可行性3.本论文(设计)预期取得的成果首先,在作品设计完成的基础上完善工程图,保证其能够批量生产以及能够在一个成人的操作下适应多种复杂的地形完成播种工作,其次,相对于人工播种能够大大提高播种效率,解放人力。最终成品能够得到农民的认可及广泛使用。三、论文(设计)工作安排1.拟采用的主要研究方法(技术路线或设计参数);1) 文献研究法,大量搜集相关文献熟知目前有关设计的结构原理。2) 计算机辅助设计,确定所设计产品的工作方案。3) 链传动在本设计中的应用。2.论文(设计)进度计划第 1 周 了解题目研究的主要内容和理论意义及应用价值,查阅有关文献。第 2 周 查阅文献、阅读文献,了解研究的内容及实现的技术路线第 3 周 撰写文献综述并完成开题报告第 4 周 修改开题报告及文献综述准备开题答辩。第 5 周 总体结构的设计,各子机构的功能总体设计,绘制二维总装配图草图第 6 周 链传动系统设计,完成链轮的设计、主动轴、被动轴的设计计算和校核。第 7 周 链轮的设计,可调株距备用链轮设计。第 8 周 动力系统设计。主动轴、从动轴的设计计算及校核。第 9 周 排种器及排肥器的机构设计及尺寸计算第 10 周 机架部分的设计,包括机架、地轮、种箱、肥箱的设计,绘制二维工程图草图。第 11 周 修改并完成部件二维工程图第 12 周 绘制其中一个部件的三维装配图,并做爆炸视图和动画演示。第 13 周 撰写设计说明书第 14 周 提交论文、图纸、查重报告,准备答辩四、需要阅读的参考文献1耿端阳主编.新编农业机械学 M.北京:国防工业出版社,2011.122佘大庆.国内外免耕播种机研究概况J.农业工程,20163王玉华.可调式免耕播种施肥机的设计研究J.农业科技与装备,20134毕晓伟.免耕播种机的现状与发展趋势J.内蒙古民族大学学报(自然科学版), 20135白晓虎.免耕播种机关键部件及其参数化设计方法研究D.沈阳农业大学博士学位论文,20126张旭,刘飞,董帅,等.免耕播种机排种装置振动试验研究J.中国农机化学报, 20157 Hanna H M . Soil loading effects of planter depth-gauge wheels on early corn growth J.Applied Engineering in Agriculture.20108 Vamerali T.Effects of a new wide-sweep o-pener for no-till planter on seed zone properties and root establish-ment in maize(Zea mays L.):a comparison with double-disk open-erJ.Soil and Tillage Research.20069P.S.G.Magalhaes.Simulated and experimental analyses of atoothed rolling coulter for cutting crop residuesJ.Biosystems Engineering.200710 张守德,杜健民,郝飞,等.2BQM-6 型免耕播种机结构设计及开沟器的力学分析J.农机化研究,201611刘正道.小麦免耕播种关键技术研究与装备研发D.西北农林科技大学硕士学位论文,201612杨慧.小麦免耕播种机的研究D.安徽农业大学硕士学位论文,201413高娜娜,张东兴,杨丽,等.玉米免耕播种机滚筒式防堵机构的设计与试验J. 农业工程学报,201214绕孟付.保护性耕作条件下免耕播种机的技术要求J.江苏农机化,201115王在满,,杨文武, 蒋恩臣.型孔轮式水稻排种器排种机构的优化设计J.农机化研究,201016马荣朝;,杨文钰, 樊高琼等.小麦免耕播种机开沟器的设计J农业工程学报.201217张守德,杜健民, 郝飞等.2BQM-6 型免耕播种机结构设计及开沟器的力学分析J农机化研究.201618 刘正道.小麦免耕播种关键技术研究与装备研发D西北农林科技大学.201619王景立,刘选伟, 韩明月等.双圆盘式覆土器的优化设计J中国农机化学报.2016附:文献综述或报告文献综述0 引言传统农业耕作技术的发展经历了三个阶段:由不耕作到刀耕火种、由刀耕火种到用铧式犁进行人畜力耕作、由人畜力耕作到机械化耕作。人类通过耕作干预自然,特别是掌握了耕作工具以后,可以随意改变土地的原有状态,提高作物产量和劳动生产率。但是,耕作强度愈大,土壤偏离自然状态就愈远,自然本身的保护恢复功能就丧失愈多,导致土壤风蚀、水蚀加剧、河流泛滥、沙尘暴猖獗、气候异常,人类和自然的矛盾也愈来愈突出4。保护性耕作正是为了解决这些问题而出现的相对于传统翻耕的一种新型耕作技术,是农业耕作技术的一场革命,是国内外农业可持续发展的主要技术内容之一。1 免耕播种机的发展现状1.1 国外保护性耕作发展现状保护性耕作基本上适用于世界各个地区,目前已推广应用到 70 多个国家,主要应用在玉米、小杂粮、大豆、棉花、高粱、苜蓿等作物的生产上。美国、加拿大、澳大利亚、阿根廷等国保护性耕作面积占耕地面积 60%以上,英国、法国、德国、瑞士等欧洲国家保护性耕作面积占 20%左右,亚洲、非洲国家保护性耕作面积相对较少5。1.2 国外免耕播种机的研究概况国外对小麦和玉米免耕播种机的研究较早,目前,免耕播种技术已十分成熟,大型农机企业都有多型号、多系列的播种机产品。如美国迪尔公司的 1910 型免耕施肥播种机,技术先进、适应性强,在地况复杂的条件下能保证播深准确,但是价格昂贵。该播种机的主要特点是播种监控装置可以记录播种作业过程的数据,如作物种类、播种深度、作业时间和作业面积等,此功能主要依靠嵌入在监控装置内的 Green StarTM系统实现,该系统的程序可以根据不同作业区域的地形状况进行调整,以确保数据文件的准确性2。1.3 国内保护性耕作发展现状我国干旱、半干旱及半湿润偏旱地区的面积占国土面积的 52.5,旱作农业面积约 3300 万 hm2,分布在北方的 16 个省、市、自治区5。大部分旱区仍然沿用传统的以翻耕为主的耕作制度,由于过度开垦及不适当的耕作方式,造成干旱少雨、土地贫瘠、水土流失和风蚀沙化等问题日趋严重,使得农作物产量下降,沙尘暴发生的次数逐年上升,严重影响了农业生产和人民群众的生活。针对这些问题,我国从 20 世纪 60 年代开始引进和试验示范少免耕、深松、秸秆覆盖等单项保护性耕作技术,如黑龙江国营农场免耕种植小麦试验,江苏省稻茬地免耕播种小麦研究,陕西省农科院“旱地小麦高留茬少耕全程覆盖技术”,山西省农科院“旱地玉米免耕整秆半覆盖技术”,河北省农科院“一年两熟地区少免耕栽培技术”等。但由于受技术、机具及社会经济发展水平等因素的制约,这些技术只在部分地区进行小规模的示范试验,没能大面积推广应用。20 世纪 90 年代以来,随着农业科技的进步,机械化保护性耕作的系统试验和示范发展速度加快。中国农业大学、山西省农机局与澳大利亚在山西设立长期实验区,开展保护性耕作试验研究。经过 9 年试验,开发出适合中国国情的以中小型农机具为实施手段的旱地农业机械化保护性耕作体系,研制成功配套的免耕播种施肥机、深松机、浅松机等保护性耕作机具,在表土作业、杂草虫害控制方面也取得了一定成果,证明了保护性耕作在我国北方是可行的,具有显著的降低地表径流、增加休闲期土壤贮水量、增加土壤肥力、减少生产作业工序、抑制沙尘暴、提高经济效益等优点。到 2000 年底,保护性耕作已在山西省 31 个县推广,总面积达 10 多万 hm25。1.4 国内免耕播种机的研究概况国内对免耕播种机的研究起步较晚,最初是在学习国外免耕播种机的基础上设计而成,逐步发展到自行研制。目前,国内的免耕播种机种类较多,功能各有特点。典型的产品有中机美诺公司生产的 6115、6119、6124 型系列免耕播种机,排种器为条播式,配套方式为牵引式,播种行数 15、19、24,主要用于播种小麦。现代农装科技股份有限公司生产的 2BMG-14、19、20、24、28 型系列免耕施肥播种机,根据用户需求,可选择不同的工作行数,该系列产品主要用于播种小麦; 公司还生 2BJ-470870 型玉米免耕精量播种机,排种器为气吸式,主要用于播种玉米。河北农哈哈集团是国内生产免耕播种机的著名厂家,其 2BMGF-14 型免耕施肥覆盖播种机,播种行数 14, 配套方式为悬挂式,主要用于播种小麦; 该公司还生产 2BYFSF-4、5、6 型系列玉米免耕施肥精播机,排种器为气吸式,播种行数 4、5、6。典型产品还有河南豪丰机械公司生产的 2BMSF-10、12、14、16 型系列免耕施肥播种机,播种行数 10、12、14、16,排种器为条播式,主要用于播种小麦; 该公司生产的 2BMJF-10、12 型免耕施肥播种机,排种器为穴播式,配套方式为悬挂式,主要用于播种玉米。中国一拖集团生产的 2BMF-7、14 型多功能免耕施肥播种机,增加了施肥功能。中联重机公司也有免耕播种机推向市场,主要用于播种玉米,型号包括 2BGYM-4、6 等。哈尔滨沃尔科技公司生产的免耕精量播种机,型号有 2BQD-4、2BQ-7 和 2BQ-9 等2。2 我国免耕播种机存在的问题目前的免耕播种机在性能和质量上虽然是可用的,但同时也存在一定的问题,主要表现在以下几个方面:1) 安全质量方面,主要是在安全防护装置和警示标识没能全部满足相关规定和要求, 比如链传动无防护罩或防护罩不完整;无脚踏板,无扶手;结构不合理、重心不稳;警示标志不齐全;2) 可靠性方面,主要表现为:三点悬挂强度不够,与悬挂架连接的横梁易变形;镇压轮强度不够、开焊,连接轴断裂、轴承易损;开沟器铲尖磨损过快;旋耕刀易磨损等;3) 工作效率方面,工作效率低,工作速度与国外机型相比有一定的差距;4) 作业性能方面,主要有:秸秆量大时部分机型的通过性能不够理想;有的橡胶镇压轮工作面较窄,偏离开沟器平面,导致碎土效果和镇压性能较差.5) 售后服务质量问题方面,主要表现在有些企业的售后服务不及时,维修人员的技术水平较低,零件供应及维修不及时及零件供应点不合理.3 国内外保护性工作发展趋势3.1 国外保护性耕作技术的发展呈现以下趋势:1) 农机与农艺相结合并突出农艺措施。在发展少免耕等农机具的基础上,重点开发裸露农田覆盖技术、施肥技术、茬口与轮作、品种选择与组合等农艺农机相结合的综合技术。2) 向综合性可持续性技术方向发展。保护性耕作技术不仅仅是土壤耕作技术,也是减少农田侵蚀、改善农田理化性状、减少能源消耗、降低土壤及水体污染和受损农田生态系统恢复等领域的保护性技术。3) 发展轮作体系。保护性耕作的研究不单纯注重当季作物的生长,更注重一个种植制度的周期、作物轮作、土壤轮耕的综合技术配置及其效应。4) 研究长期效应及理论机制。保护性耕作最初的研究主要集中在减少耕作、秸秆残茬管理技术的效果,现在逐步转向保护性耕作的长期效应及其对温室效应的影响、生物多样性等理论研究,为保护性耕作的长期推广提供理论依据。5) 向规范化、标准化方向发展。将保护性耕作技术与农产品质量安全技术、有机农业技术结合,同时引入教育和金融机制,提高保护性耕作技术的规范化和标准化。3.2 我国保护性耕作发展趋势主要体现在以下几点:1) 加强保护性耕作模式创新。各地要在保护性耕作原则下,结合推荐模式,因地制宜,创新适合本地区特点的保护性耕作技术模式。2) 进一步强化农机和农艺的结合。重视保护性耕作技术体系中农艺的基础地位,加强作物秸秆管理、作物轮作、播种质量、除草灭虫、水肥利用等关键技术环节的把握,保障保护性耕作技术集成配套的质量和效果。3) 加强机具的研发改进。提高专用农机具的适应性和工作可靠性,保证播种质量, 改进免耕施肥技术。4) 加强保护性耕作的技术评价体系、技术推广组织机制和配套技术政策研究。重点解决区域保护性耕作技术标准不一、技术分布零散、缺乏可行的评价技术和规划方案以及配套经济政策滞后等问题。5) 加强宣传培训、示范引导。以国家为主导来示范推动,引导农民正确采用这一先进技术,帮助农民掌握保护性耕作技术路线和操作规范,提高实际操作技能。4 结束语免耕播种机是大面积推广实施保护性耕作的关键。通过对国内外免耕播种机发展情况的分析可知,国外免耕播种机工作幅宽大,重量大,与大功率拖拉机配套,采用牵引式作业,适用于大面积田块作业。而我国农村地块小,必须开发适合我国国情的免耕播种机。
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