贵州大学烤烟装盘播种机创新设计课程设计论文

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1、课程设计说明书课程名称： 农业机械学 课题名称： 农业机械综合创新设计 学 院： 机械工程学院 专 业： 农业机械化及其自动化 前言 我国是一个农业大国，农业是国民经济的重要组成部分，卷烟业是国家税收的重要来源，发展卷烟产业必须有烟叶原料，要利用信息技术、遥感技术等现代化手段，规范基本烟田管理，建立基本烟田数据档案。目前，烟草育苗大都采用漂浮育苗，烟草采用漂浮育苗有利于实现育苗技术的规范化和成苗质量的标准化，有利于减少烟苗草害和土传病虫害，有利于促进烟苗根系发育，提高根冠比，培育出健壮烟苗。育苗是烟草栽培过程中的一个极重要的环节，由于烟草千粒质量一般在0.070.08g，因此很难实现单位精密播

2、种，常因播种量大造成间苗费工费时。采用烟种包衣技术，一方面可以为烟苗提供营养，保证壮苗，防止烟草病害；另一方面包衣后种子尺寸变大，便于实现单位精密播种，节省烟种，节省间苗费用。因此，烟草包衣种子育苗特别是烟草包衣种子漂浮育苗推广迅速，工厂化集中漂浮育苗已成为目前育苗的主流。目前，烟草漂浮育苗装盘播种设备主要有气吸滚筒式和型孔板式两种。气吸式装盘播种设备播种精度较高，但是结构较复杂工作时需要气源，播种精度受吸孔真空度影响较大，吸孔容易堵塞，特别是包衣种子受潮后，包衣材料容易脱落，吸孔堵塞的故障率较高，精量播种的可靠性较差；型孔板机械式装盘播种设备结构较简单，不需要气源，但是其穴播量一般为1-3粒

3、，播种量较大，不但造成种子浪费严重，而且给苗间管理带来很大的工作量，播种时若种子尺寸差别较大，包衣破损率较高，包衣破碎后易堵塞型孔，从而造成空穴率较高的问题。为此，目前科学家不断致力于研制烟草漂浮育苗装盘播种机，目的是为烟农提供一种造价低、播种精度与气吸式装盘播种设备相当、工作不需要气源、结构简单、移动方便、工作可靠以及生产效率高的自动装盘播种设备，以适应烟草工厂化集中漂浮育苗工艺的需要。烤烟装盘播种机属于烟叶农业种植机械，用于代替烟叶手工播种作业。可一次完成填充基质、压穴、点种、裂解、覆基质全过程。目录第1章 烟草装盘播种机的简介1 1.1烟草装盘播种机的研究现状状况 1 2.2烟草装盘播种

4、机的研究意义 1第2章 烟草装盘播种机的结构与工作原理1 2.1烟草装盘播种机的结构 1 2.2烟草装盘播种机的工作原理 2第3章 基质填充压穴装置的设计2 第4章 型孔轴式机械排种器的结构设计 3 4.1型孔轴式机械排种器的结构 3 4.2型孔轴式机械排种器的工作原理 4 4.3型孔轴机械式排种器与苗盘移动运动配合相关计算 4 第5章 其他装置的作用5 5.1包衣裂解装置 5 5.2覆盖基质装置 5 5.3下漏基质收集运出装置 5第6章 创新设计部分5总结 7文献 8附图9第1章 烟草装盘播种机的简介1.1烟草装盘播种机的研究现状状况国外的一些发达国家，对机械化育苗的研究起步较早，已经有了4

5、0多年的发展历程，研究出的机型多、功能全、自动化程度高。目前国外精量播种机已达到相当完善的程度，这些精量播种机具虽然心梗比较先进、自动化程度高，但它们结构复杂、体积庞大、机器价格高，一般只适用于大型农场使用；其次这些播种器不是烟草专用机械，难以满足烟草漂浮育苗的精量播种需要。国外净量播种器不符合我国国情，难以在我国推广。而国内出现的一些烟叶播种机，都普遍存在机械化程度地、故障率高等问题。 1.2烟草装盘播种机的研究意义 目前，烟草育苗大都采用漂浮育苗，漂浮育苗烟苗通风透光条件好，幼苗有适宜的营养面积，能显著提高烟苗素质、烟苗粗壮、叶片大、根系发达，为烟草优质丰产奠定了基础。但漂浮育苗劳动强度大

6、、效率低。近几年，国内也出现了一些烟叶播种机，但普遍存在机械化程度地、故障率高等问题，因此对新型的全机械化烟草鱼苗播种机的需求急切。 第2章 烟草装盘播种机的结构与工作原理2.1烟草装盘播种机的结构烟草装盘播种机由机架、主电动机、基质填充部分、压穴部分、播种装置、包衣裂解装置、覆基装置及皮带输送装置等组成，如图2-1所示。1. 覆基部分 2.裂解部分 3.播种部分 4.压穴部分 5.基质填充部分 6.苗盘 7.轮子 8.机架 9.主电动机 10.链条图2-1 烟草装盘播种机的结构2.2烟草装盘播种机的工作原理 排种部分由一台步进电机驱动，剩余部分由另一台单相交流异步电动机驱动。工作时，空苗盘放

7、在左侧的输送带上，在输送带摩擦力作用下苗盘向右移动；移动到填充基质箱下面时，把料箱中基质均匀抛洒到苗盘上，苗盘在移动过程中完成了对基质连续填充；接着，在弹簧力作用下，在移动的苗盘上均匀滚压出松紧适度的种穴，为穴播奠定基础；随后，嵌入式控制系统根据检测到的苗盘位置及移动速度信号控制步进电机的转速，由步进电机驱动机械式型孔轴排种器，实现精量播种，确保型孔轴上每个型孔排出的包衣烟种能准确落入种穴中央；播种后的苗盘移至裂解水管下方，从水管微孔中喷出水雾使包衣裂开；最后，覆基部分在播种后的苗盘上均匀覆盖一层13mm的基质，使烟种暴露于空气中，以提高烟草种子的发芽率。第3章 基质填充压穴装置的设计 3.1

8、填充压穴装置的分析 烟草装盘播种机的基质填充及压穴装置均采用1 次填充压穴装置，其结构如下图所示。1. 基质箱 2.搅拌钉齿轴 3.抛撇轮 4.刮板 5.浮动压穴辊 6.带轮 7.凿盘图3-1基质填充压穴装置结构输送装置靠摩擦力驱动苗盘移动，当苗盘移动到基质箱下部时，箱底部的基质抛撒辊开始相向转动，基质在摩擦力作用下，从间隙中排出，下落到空苗盘上，多余基质被浮动刮板刮下，然后在自重及浮动弹簧压力紧贴盘面，苗盘靠摩擦力驱动滚珠轴在苗盘上滚动，依次滚压出种穴该压穴装置结构简单，工作时不需要动力，滚珠轴的滚珠与苗盘种穴的运动同步性好，不损伤苗盘。在间隙一定的前提下，通过增加抛撒辊的转速可以增加基质的

9、抛撒量，但是当基质的纤维长度 过长、 湿度过大时，基质易架空，导致基质填充穴坑的能力下降，大部分基质架空在苗盘上表面，随后被刮板刮下，而种穴坑里的基质填充量很少，造成滚珠压到与苗盘接触时种穴内的基质压实度仍不够。第4章 型孔轴式机械排种器的结构设计 4.1型孔轴式机械排种器的结构 该排种器主要由种子箱、型孔轴、护种器和刷轮等组成，如图4-1所示。型孔轴沿轴向均布设计10排孔，每排型孔4个，沿圆周方向均匀加工。包衣种子和型孔轴圆周接触，刷轮位于型孔轴上部，其外圆包有柔软的绒刷，滚刷外圆与型孔轴相切，转向与型孔轴相同，以提高刮种效果，减少包衣破损率。此外，每个型孔靠近充种区的一侧加工有倒角，以改善

10、充种效果，减少空穴率。1. 种子箱 2.刷轮 3.护种器 4.型孔轴 5.包衣种子图4-1 型孔轴式机械排种器的结构4.2型孔轴式机械排种器的工作原理当型孔转到充种区时，与型孔接触的包衣种子在重力作用下充入型孔，经刷轮刷掉多余种子后，型孔内的剩余种子进入护种区；当型孔中烟种转出护种区后，种子在重力作用下投入苗盘穴孔中。排钟的速度与型孔轴转速成正比。目前，国内烟草种子包衣尚无国家标准，仅有烟草行业标准YC/T141-1998。该标准仅对包衣后种子的千粒质量和均匀度给出要求，而对于包衣种子的大小未做具体要求，导致目前烟草种子尺寸差别较大。4.3 型孔轴机械式排种器与苗盘移动运动配合相关计算对于给定

11、的烟草包衣种子而言，型孔的尺寸大小、型孔轴的转速高低是决定播种性能的主要因素。当型孔轴线速度较高时，型孔充种性能下降，造成空穴率较高；若把型孔轴线速度控制在0.3m/s，则型孔轴线速度的变化对排钟性能几乎无影响。型孔的尺寸参数对播种性能的影响较为复杂，因此在研制确定型孔尺寸参数时，需要多次试验，才能得出一定结果。假定烟草育苗盘规格为647mm327mm55mm,每行10穴，每盘20行，计200穴。苗盘上孔径为25mm，两孔之间的中心距8mm，假设皮带运输速度与苗盘移动速度相等为0.10m/s，若要使在型孔轴转动时种子恰好掉入苗盘穴孔，则需控制好线速度与皮带移动速度的配合，根据两穴孔之间的中心距

12、，以及苗盘移动的速度，可以计算出当型孔轴转动一周，穴孔可充满4行，依次可知充满一盘需转四周，因此可得出型孔轴直径420mm,作业生产率为720盘/h，型孔轴排种器线速度约为0.21m/s。第5章 其他装置的作用5.1包衣裂解装置 在播完种子后，将播种后的苗盘移至裂解水管下方，从微孔中喷出的水雾使包衣裂开，其作用是为了不影响烟草种子的发芽率，所以需要对包衣种子进行包衣裂解动作，使种子完全与基质接触，促进种子的发芽生长。 5.2覆盖基质装置在对种子进行包衣裂解动作后，需要对种子进行覆基动作，覆基部分在播种后的苗盘上均匀覆盖1-3mm的基质，使烟种不曝露于空气中以提高烟草种子的发芽率。覆基装置与基质

13、填充装置的区别在于用往复移动筛网代替基质抛洒辊，控制覆盖基质的厚度，防止因覆基过厚而影响烟种的出芽率。5.3下漏基质收集运出装置为了满足烟草农艺要求，在进行基质填充时，基质抛撒量均大于苗盘对基质实际需求量，因此目前烟草装盘播种机均会导致基质下漏，工作中下漏的基质需要由人工对其进行清理，这无疑增加操作人员的工作量。因此在烟草精量装盘播种机的设计中，增设了将下漏填充基质自动清理出去的机构，减少了人工清理下漏基质的环节，提高了生产效率。第6章 创新设计部分对于任何一种播种机来说，核心就是排种器，它是决定播种机工作质量和工作性能优劣的重要因素，播种机能否满足农业技术的要求或满足程度如何，在很大程度上主

14、要取决于排种器的工作状况。当然，烟草装盘播种机的排种器也是影响其工作的重要核心部件。排种器的工艺实质是通过排种器对种子的作用，将种子由群体化为个体、化为均匀的种子流或连续的单粒种子。因此对排种器必须有一定的技术要求：首先播种量稳定，排种均匀，不损伤种子；其次通用性好且使用范围大，调整方便、工作可靠。通过老师知道，我们小组知道，在排种器中以外槽轮式排种器和水平圆盘式排种器最具有代表性，其他类型的排种器大多是在上述排种器的基础上的演进产物。借此我们小组想到了以型轴孔式排种器，之前翻阅资料发现有气吸式烟草播种机，但其易堵塞和故障率较高。这种排种器与气吸式排种器相比，其具有结构简单、动力消耗少、工作可

15、靠、故障率低等优点，较好地满足了烟草工厂化集中穴盘漂浮育苗的需要。针对不同大小的烟草包衣种子，设计不同型孔尺寸的型孔轴，能满足不同尺寸烟草包衣种子精密穴播的要求。但该设计还是有一定不足，对于型孔轴需要精密加工，才能保证种子下落能够准确掉入穴孔。总结农业机械综合创新设计是农业机械化及其自动化专业的一门集中实践课程，是一门以培养学生创新意识、提高学生综合素质、启发创新思维、注重工程能力培养、熟悉农业机械创新设计方法与机电产品制作实践的课程。通过本课程的教学，使学生了解创新设计、产品制作的过程与方法，进行工程实践应用训练，提高学生分析问题和解决问题的能力；培养适应现代技术与社会发展、具备国际竞争能力

16、与创新能力的人才。此次农业机械综合创新设计课程设计，老师采用布置的设计任务采取团队合作方式进行，每3人组成一个设计团队，根据创新设计方法与理论，分工完成相应的设计任务，团队成员之间既有合作，也有具体分工，便于考核每个人的任务量完成情况。我们组依据每个人的优缺点，擅长与否各自分配任务，均设置了每一个人负责的区域点，但不完全是各做各的，每个人还是得跟着全部走一遍，对于自己负责的点的就尽自己最大的能力弄懂弄熟，其他人不懂得就询问，或者互相讨论，这样既充分发挥和利用了每个学生各方面的才能和潜质，同时又让课程设计的进度加快，相对更为有效。我们组的组员有任强、罗颖婕、王容三位同学，经过小组讨论，我们具体的

17、分配任务如下：小组共同完成全部方案设计，王容负责详细计算及编写设计说明书，罗颖婕负责绘制设计示意图；任强负责完成三维建模运动仿真，三人互相帮助对仿真过程中出现的现象进行分析，一起讨论，找出原因直至仿真实验成功，三人一齐协同合作共同完成课程设计。这样既达到了个人学习又实现了小组学习，让我们学到的更多更快更好，总之，大大提高了学习效率以及课程设计的进度。课程设计时我们使用了Soildworks、Proe等软件，新软件的学习和使用使我们重新学习了很多知识。经过两个星期的课程设计，我们得到了充分的锻炼，不仅对农业机械学的学习有了深刻的理解，同时也增强了我们的毅力和处理突发问题的能力。学习是要付出一定的

18、艰辛与努力的，做事情一定要有不怕困难的吃苦精神，唯有坚持不懈，发扬团队协作才能够克服困难，取得最后的胜利。最后，通过本次课程设计，让我们认识到学好专业课的重要性，知跟懂底才是硬道理，千万不要处于半壶水的状态，虽然考试能蒙混过关可一旦涉及深一点的东西就道不出所以然，从广义的角度看来，这是一种对自己、对自己所学专业、对社会不负责任的表现，应该改掉这个坏习惯。同时经历了这次的课程设计，也让我们意识到原来我们在某些方面还是很欠缺的，虽然在老师和同学的帮助下顺利的完成了课程设计，但设计过程的坎坷、曲折、犯下的错误无一不表明我们仍然需要不断的学习，不断的强化提高自己的能力，虽说整个过程发生了些小问题，有点

19、曲折，但总能峰回路转，从一开始的一无所知到最后收获满满，从开始的满脸抱怨到最后的开心喜悦，从一开始的压力山大到最后的如释重负等等足以验证了“实践是检验真理的唯一标准”，只有理论没有实践就是光说不做，而只有实践没有理论就是一味的埋头苦干终将事倍功半，唯有将理论与实践真正的结合运用起来才能达到真正意义上的成功。总之，这次课程设计让我受益匪浅，有专业知识的收获，也有非专业知识的收获，真正的做到了学有所用，真切的体会到了专业的乐趣所在。参考文献1. 赵匀.农业机械分析与综合.北京：机械工业出版社，20092. 杨家军.机械创新设计技术.北京：科学出版社，20083. 张有忱.机械创新设计.北京：清华大学出版社，20114. 徐桂云.机电创新设计.北京：中国矿业大学出版社，2009 5. 肖人彬.机构轨迹生成理论及其创新设计.北京：科学出版社，20106. 黄纯颖：机械创新设计，高等教育出版社 2000年出版7. 王玉新：机构创新设计方法学，天津大学出版社 1996出版 附图一 播种机主轴二维视图附图二 装盘机三维视图