手推式电动小型免耕播种机三维设计含SW三维及18张CAD图
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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。摘要随着近来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,尤其以电力为动力装置的机械。然而目前广泛应用的播种机是 以内燃机及人力为动力装置。本设计电动小型播种机与传统的播种机相比.新颖 之处在于播种机完全采用电力为动力装置,从而改善了人们在田间作业时的工 作环境,况且更符合环保发展的观点。本设计主要用于农户田间播种和设施种植播种.增加部分装置也可用于施肥、 耙磨、除草等田间作业。详细介绍了播种机的结构组成以及各部件的形式、要 求以及功用。详细介绍了电动小型播种机动力装置及各部件要求,包括播种机 的动力选择、机械传动的选择及尺寸、排种轮设计、排肥轮的设计、开沟器的 设计、轴的设计、链轮的设计、其他的各部件设计以及播种机的工作要求、播 种前的准备及播种机的使用等。在设计中考虑播种深度连续可调、播种行距连 续可调、播种穴距可调、种子破碎率和播种均匀度符合国家标准。设计中在考 虑实用的同时,兼顾经济节约,从而达到结构合理、生产成本低、能耗小、效 率高,而且操作方便的目的。关键词:电动 小型 播种机IabstractWith the development of the greenhouse and the consiousness of protecting our ervironment ,boosting up ,the apply of the powy machine becomes more important ,especially the machine with electric power .but at the present time the seeding-machine which is adopted abroadly is drived ba gad engine or manpower .this kind of minitype seeding-machine knows from the conventionalseeding-machine .Its novel aspect is its drive set which are drived by electric power completly ,so they will improve the work condition ,and accord with euthenics .This design is applied mostly with the farms of the farmers ,they can also used to fertilize、abrade、get rid of grass and so on ,when we incress some equipment .My design introduce the structure of the seeding-machine and the typesof many parts 、some request an fuction .My design introduce the drive equipmentof the machine and the types of many parts 、request and fuction .My design also introduce the drive equipment of the machine and the request of the parts which consist of the selecting of the power 、the size 、the design of the axial 、chain wheel 、some other parts and so on .We must consider suiting well of the depth 、 the row spacing 、the distance of scoop and the rate of seeds breaking up when seeding .In my design ,while thinking over applied ,I give attention to saving econmy ,consequently achieve structure in reason 、the cost of produce lowness 、the cost of power lowness 、the effidiency highness and convenient when operating .KEYWORDS :electromotion minitype seeding-machine目录VI摘要IabstractII1.绪论11.1 设计的理论意义和应用价值11.1.1 本课题设计的理论意义11.1.2 本课题设计的应用价值11.2 免耕播种机的发展现状11.2.1 国外保护性耕作发展现状11.2.2 国外免耕播种机的研究概况21.2.3 国内保护性耕作发展现状21.2.4 国内免耕播种机的研究概况21.3 我国免耕播种机存在的问题31.4 国内外保护性工作发展趋势31.4.1 国外保护性耕作技术的发展呈现以下趋势:31.4.2 我国保护性耕作发展趋势主要体现在以下几点:42 总体设计52.1 概述52.2 设计任务52.3 设计目的52.4 动力方案选择62.5 设计题目分析及设计思想72.6 设计主参数及机构类型确定72.6.1 工作速度72.6.2 确定播量72.6.3 种、肥箱的容积82.6.4 机架设计82.6.5 工作幅度82.6.6 排种、排肥机构设计82.6.7 开沟器设计112.6.8 覆土器设计142.6.9 镇压轮设计142.6.10 地轮设计153 传动设计及播种技术措施163.1 传动原理简图和动力传递路线图163.1.1 传动原理简图163.2 传动原理163.3 技术措施173.3.1 播种均匀性和各行排量一致性措施173.3.2 降低破种率措施173.3.3 种肥同播时,肥料的利用率184.零部件设计194.1 种箱及肥箱设计194.2 开沟器设计及校核194.3 排种器214.4 地轮参数确定224.4.1 轮子直径和轮辋宽度的确定224.5 电机和电瓶选择及链轮设计224.5.1 电机总功率确定224.5.2 电动机及电瓶的选择234.6 地轮轴设计284.7 键的校核344.8 销的校核354.9 轴承的校核355 电气控制系统设计365.1 电气系统设计的原则365.2 电气元件的选择365.2.1 电机的选择366 播种机的使用376.1 播种量调整376.2 实际操作说明386.2.1 播种作业前的准备386.2.2 的试播及作业396.2.3 播种机的保养与保管406.2.4 播种质量检查407.三维建模软件的应用427.1 基本零部件的建模427.2 零件的装配438.结论44参考文献45致谢46附录 1:外文译文471.引言482. 材料和方法492.1. 设备描述492.2 实地实验502.3 播种深度522.4 幼苗出土522.5 种床不平532.6 覆盖指数532.7 土壤水分和土壤容重542.8 土壤渗透阻力543.结果和讨论553.1 播种深度和幼苗移植553.2 土壤形态学的影响563.3 土壤的物理特性和对根系生长的影响574结论60附录 2:外文原文611.绪论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。1.1 设计的理论意义和应用价值1.1.1 本课题设计的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。1.1.2 本课题设计的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。1.2 免耕播种机的发展现状1.2.1 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。9手推式免耕播种机设计1.2.2 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。1.2.3 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。1.2.4 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。1.3 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.1.4 国内外保护性工作发展趋势1.4.1 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。1.4.2 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。2 总体设计2.1 概述机械设计中最关键的环节就是总体设计,是对所设计产品的总体设想,总体设计的好坏,直接影响了整个产品的经济技术指标,决定机械设计的成败。总体设计指导机构设计和部件设计的进行,一般由主任工程师(或总工程师)主持进行。在接受设计任务以后,应进行深入细致的调查研究,收集国内外同类机械的有关资料,了解其使用、生产、设计和科研情况,并进行分析和比较,制定总的设计原则, 设计原则应当保证所设计机型符号有关的方针、政策,在满足使用要求的基础上,力求结构合理、技术先进、经济性好、寿命长。总体设计原则:1.遵守“三化”:零件标准化、产品系列化、部件通用化。2.采用“四新”:新技术、新结构、新材料、新工艺。3.满足“三好”:好制造、好使用、好维修。确定设计总则之后,即可撰写设计任务书,将专业知识应用在调研的基础上继而从优选择设计方案,确保设计成功本设计是手推式免耕播种机的设计。用直流电动机力替代传统的人力,减轻人的劳动强度,提高生产效率,将传统的拖拉机播种小型化,缩小了转弯半径,减少了碳排放和噪声污染,符合环保发展的观念,降低了作业成本。四轮驱动和两轮驱动方便转换,使其能够更好的适应松软土壤,提高工作能力,便用于设施种植以及有电的工作地点。2.2 设计任务技术指标:播种深度范围:2060mm 连续可调,播种行距范围:200500mm 连续可调,播种穴距范围:0500mm 可调,种子破碎率以及播种均匀度能够达到国家标准。设计要求结构合理、能耗小、生产成本低,效率高,并且操作方便能够满足工作性能。工作要求:要求最大日生产率为 10 亩。2.3 设计目的1培养学生应有所学理论知识及技能的方法,提高分析和应对工作问题的能力, 了解生产技术工作的步骤及方法。2培养学生的全局观念、经济观念和生产观念,树立正确的设计思想和严肃认真的工作作风。3培养学生调查研究,查阅技术言文献、资料、手册,进行工程计算、图样绘制及编写技术文件的能力。2.4 动力方案选择传统播种机的动力主要为拖拉机力跟人力,不仅劳动强度大,而且工作速度慢,对环境造成的污染也较为严重。用直流电动机作为输出动力,在减轻人力负担的同时对环境所造成的污染也更少。因此,以直流电机为动力输出设计方案一:直流电动机为动力装置,单行播种(如图 21)图 21 单行播种1.优点:结构简单,容易控制速度,操作简便,转向方便,适用于小范围播种,作业阻力小,对环境几乎零污染。2.缺点:单行播种,工作效率慢。设计方案二:直流电机动力,双行播种(如图 22)。图 22 双行播种1.优点:结构简单,速度便于控制,无污染,可以在封闭环境及开放环境长时间工作,作业阻力小,作业效率得到提高。2.缺点:转向不便,能源利用率低,工作总量大。设计方案三:直流电机动力,三行播种1.优点:结构简单,速度便于控制,无污染,可以在封闭环境及开放环境长时间工作,作业效率高。2.缺点:作业阻力大,工作总量小。经过比较,我选用直流电机动力,双行播种,兼顾效率和经济性。2.5 设计题目分析及设计思想现有播种机的发展方向:大型机械化和小型专业化。大型拖拉机带动的播种机工作速度快,工作幅度大,工作效率高,适合平原及大型农场;但不适合地域狭窄地带及丘陵和封闭环境;小型专业化播种机方便灵活,工作幅度较大型机械,适合丘陵山区和封闭环境,如温室;而不适合大型农场。我设计的播种机加入了电瓶作为动力系统,向小型专业化发展,相对于人力播种机来说提高了工作效率,较拖拉机驱动播种机来说,缩小了转弯半径,减少了碳排放和噪声污染,降低了作业成本;四轮驱动和两轮驱动方便转换,增强了松软土壤作业的适应性和机动能力。适合在小块地域及封闭环境工作,节能环保。便于实施种植和无电力条件的农田使用。同时人还可以提供一定的助力,以应对土壤较硬,电机动力不足的情况。2.6 设计主参数及机构类型确定2.6.1 工作速度机动播种机的工作速度主要由工作部件以及行走装置确定,人力播种机的速度取决于人的步进速度,与此同时步进速度还会受到负重的影响,负重大步进速度就小,两方面的因素此机都有考虑在内。由新编工程师手册查得人正常步进速度为 5km/h,以交流电机为主动力,遇到特殊情况时,速度会受到影响,这种情况下人力会弥补一些,正好可以应付所产生的阻力;与此同时播种机的行进速度不能比人步行速度高,否则会增加工作者的疲劳感,假设工作时人的步行速度是匀速的,可将此播种机的速度定为 3.6km/h(1m/s),稍低于步行速度。2.6.2 确定播量1. 计算穴间粒数和株距穴播株距的计算公式为:S =D/Zi(1-)(2-1)式中S穴距();Z排种轮型孔数(或槽孔数);D地轮直径(m;)i传动速比(i=n 排/n 地);滑移系数,一般取 5%9%。2.下种量的计算穴播时,首先确定株距、每穴粒数,然后将计算出的数据代入下列公式,可得亩播量(以玉米为例):Q = m1/750bs(2-2)式中m1每穴种子粒数(粒/穴) s 穴 距 (m) b 行 距 (m) 种子的千粒重(g)2.6.3 种、肥箱的容积种箱容积应使其所盛种量能供播种机工作较长地段,其容积公式:V = QmaxBL/1333(2-3)式中Qmax最大播量,斤/亩;B工作幅宽(m),单体种箱时为行距;L要求的地段长度(m);种子容重(kg/L)。2.6.4 机架设计机架设计选用方钢结构,可以承受开沟器的所产生的水平力、垂直力以及扭力。将开沟器安装在方钢上面。拆装方便并且方便调节开沟器之间的距离以达到改变行距的要求。2.6.5 工作幅度综合考虑人力、工作效率以及工作地点等因素,在保证人力劳动强度不过高的情况下同时满足工作效率,本播种机采用两沟播种设计,即二犁铧结构,采用种肥同播设计, 行间距为 200-500mm 连续可调。减轻劳动强度,提高工作效率,减少重复工作量。在加快工作速度的前提下,保证整机重量使其能够灵活操作。2.6.6 排种、排肥机构设计对于任何一种播种机来说,排种器都是关键部分,决定了播种机的工作质量及工作性能优劣;播种机是否能满足农业技术的要求或者说满足程度如何,在很大程度上由排种器的设计和工作状况决定。排种器的作用即将种子由种箱中均匀等量地排入输种管, 继而落入沟底。排种器的基本要求是:播种均匀,排量稳定,不损坏种子,播量不会受工作条件的影响,通用性好且使用范围大。排种器的工艺实质是:通过排种器,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。排种器具有代表性的是圆盘式排种器和外槽轮式排种器,别的类型的排种器基本上是由上述排种器演变而来。为了能够更好的选择排种器,下列简单介绍一些常用的排种器。1.窝眼式排种器(如图 23):主要部件为一个圆柱体,圆柱表面均匀分布着一些大小和数量确定的凹圆窝,圆窝的直径是由种子大小和下种的数量来决定的。圆柱装在种箱底部,可以绕轴旋转。工作时,种子掉在圆窝里,随着轴的转动一起,当凹槽转到种箱底部时,种子落入输种管。图 23 窝眼式排种器圆柱形排种器,凹槽的大小决定排种量的多少;选配不同数量凹坑的圆柱体可调节株距或穴距,亦或者可以添堵一部分原先就有的凹坑以达到目的。2.外槽轮式排种器:与窝眼式不同的是外槽轮排种器用外槽轮替代了窝眼。(如图24)。图 24 外槽轮式排种器外槽轮式排种器由排种轴、排种盒、阻塞套、外槽轮、内齿形档圈、排种舌等组成。外槽轮式排种器结构简单,使用方便,通用性好、工作可靠,排种量稳定准确。 外槽轮式排种器的工作原理是强制排种,当排种轴驱动槽轮旋转时,种子填充到槽中,并在槽中被排成一排由排种口排出,这层种子叫强制层。 同时,槽外的种子也通过槽和种子之间的摩擦以及被称为驱动层的种子,以低于圆周速度的播种速度引出,滑轮从内到外逐渐减少到零。 在驱动层,不流动静止层,轮子和种子的驱动层逐渐排出, 种子逐渐积聚在静止层内,从而完成连续排种.外槽轮式排种器有上排式和下排式两种。 下排式可以改变排种舌的位置,以调整种子间隙以适应种子大小。 上排式可改变旋转方向,下排适用于中小颗粒种子(种子间隙不变),上排适用于排大种子。可以通过改变槽轮的速度或长度(槽轮在盒内的长度)来调整排种量的大小,并且设计为便于更换。圆盘式排种器:这种类型播种机适用于点播机。 种子盘在种子盒的底部平坦,盘上有多个圆孔,种子填充在孔中,盘上固定盖,刮刀和播种机。 当盘与圆锥环一起旋转时,刮刀选择盘上多余的种子,使得进入盘孔的种子数量相等。 当盘旋转到盘的口处,种子底部的种子出口重合时,由于播种机的作用,使种子通过盘孔,落入由开启器打开的间隙中。 具有盘式播种机的点播机根据种子大小和播种量配备各种圆盘,播种时可根据需要选择。气吸式排种器:应用气吸排种的原理,其种子盘不是水平放置,而是垂直安装在种子箱的底部,种子的一侧与种子的种子,另一侧和电弧吸力腔室相位,在圆形圆盘上的空气通道的开孔上。种子室配有搅拌轮,以防止种子飞行并按压该排盘以减少泄漏。在种子室里也装有刮板,工作可以刮掉多余的种子。空气吸入室和抽吸泵连接到泵上时, 空气室产生真空,导致两排盘的压力差异,在压差作用下,种子吸附在吸入孔周围。当种子排旋转时,当播种孔通过刮刀通过种子时,多余的种子被刮伤。当排盘到吸气室外面,由于种子的气体吸收效应的丧失,种子会自己掉下来,通过管子进入沟渠。种子板继续旋转,刷毛网通过刷孔,吸入孔再次进入吸入室,同时也起到压力下吸附种子的作用,使循环连续进行。气吸式排种器基于机械和空气压力的组合。 因此,排种的质量是基于播种孔的形状,大小,数量和分布,相对速度; 另外还取决于吸气室的真空度和气流的稳定性。 气吸式播种器不损害种子,播种量更准确,节约种子,但对不规则种子(如玉米)的吸附能力差,结构较为复杂。通过对上述排种器的理解和对当前播种机的了解,从经济实践考虑,我的设计应该用常见的,低成本的外槽轮式排种器和外槽轮式排肥器(如图 25)。 外槽式适合中19型种子(小麦,大麦等)和肥料。 肥杯中外轮的工作长度可以轻松调整,以适应用户的要求。图 25 排肥轮示意图排种量可由改变槽轮的转速或工作长度(槽轮在排种盒内的长度)来调整,且设计为易更换式。(如图 26),其简图为:图 26 排种轮简图2.6.7 开沟器设计我选用的开沟器由前后两组构成,前者的主要作用是要实现化肥或小颗粒的种子的点播及行播,后开沟器的作用是实现玉米,花生等大 颗粒颗粒要求,所以工作电阻小, 节能,工作快捷,操作性好。开沟器是确保播种重质量关键部件,第一沟深度应能够直接影响播种深度,从而影响出苗率和出苗均匀度,调整后,在播种过程中不易变化; 平整的底部,种子可落在沟底湿土; 再次确保湿土覆盖而不是干盖。 以确保种子早出苗,出苗整齐。对开沟器的技术要求:1.沟深一致,沟形整齐;2.不乱土层;3.种子能在沟内均匀分布;4.有一定的覆土功能;5.入土能力好,不缠草不堵塞;6.结构简单、工作阻力小。常用开沟器的形状可分为两大类,锄铲式开沟器和圆盘式开沟器。锄铲式又可分为锐角开沟器和钝角开沟器;而圆盘式开沟器有双圆盘开沟器和单圆盘开沟器两种。1)锄铲式开沟器的长筒部分叫做落种管,尖头部分叫开沟器尖,其后部是侧板。(1)锐角开沟器,简单轻便的构造。 它的工作面和地面成锐角,破土能力强,但易缠草,造成堵塞。 因为开沟是一种土壤引起的作用,所以容易使干燥和潮湿的土壤混合形成干土覆盖,导致水分流失,对于侧板的背面做出斜线,开启者将会过时,干燥土壤被侧板的上部阻塞,使得湿土边的下部首先落入沟槽盖种。(2)钝角开沟器构造也简单轻便,其工作面与地面成钝角,由于其依靠重量工作,因此入土能力较差。开沟时将地表土壤向两侧挤压,开沟器前部拥土较少,干湿土不易混合,适于浅播作物。(3)滑刀式开沟器也属于钝角开沟器,它看起来更大,侧面看起来像一个冰刀,锋利的刀刃边缘,所以入土表现很好。 而深板的工作时间支持对地面深度的限制,不会翻出湿土。 适用于棉花等种植深度需要严格作的物。2)圆盘式开沟器双盘开沟器由两片带有刃口的钢盘组成。 圆盘本身可以围绕小轴自由旋转,两个圆盘不平行,但在前端相交一点,后端开 9 度至 11 度,交点位于地表前方。 种子由输种管在圆盘的开放部分中落入沟底。圆盘开沟器的入口角度是钝角。 由于圆盘向前滚动,可以将大块土石块和障碍物切断或由其过度,不易粘土,堵塞现象也较少,在潮湿的上层土壤中可以工作。 然而, 这种开沟器是复杂而昂贵的,不适合于浅层作物(最小开沟深度约 4 厘米)。各种开沟器的单行工作部件阻力见表 21 开沟器单行工作部件阻力。表 21 开沟器单行工作部件阻力部件项目播种机的开沟器型式锄铲式靴式双圆盘式单圆盘式滑刀式心铧式工作深度 cm21028484841056平均阻力 kg362581671220402080平均宽度 mm405010203050203040802080由于前开沟器是按要求,宽约为 40mm。 开沟器要求阻力小,质轻,结构简单, 成本低,沟槽平整工作平稳,容易覆盖土壤。前开沟器选用锄铲式,在播种深度为 60mm,开沟宽约为 40mm 时,其单行工作阻力约为 44 牛,示意图如图 27,后开沟器也选用锄铲式开沟器,其简图如图 28。图 27 前开沟器简图图 28 后开沟器简图只播种大颗粒种子不需要施肥时,可以将前开沟器连接螺栓将后提高开沟器,高于地面,以减少运行阻力,节约能源;同样道理,当播种小颗粒谷物或只施肥时,也可以将后开沟器取下;当耘地或除草时,将前后开沟器及镇压轮、覆土器一并取下,在后开沟器位置装上耘锄,就可以耘地,实现一机多用。2.6.8 覆土器设计种子播下后需要复盖一定厚度的土壤。在开沟过程中,当开沟器走过之后,沟壁的一部分土壤能自行回落,盖住种子。但是仅靠自行回落的土来覆盖是不够的,故在开沟器后面需加装覆土或者培土镇压的装置。要求覆土器能先使细湿土覆盖种子,覆盖要严,且深度要均匀一致。常用的经典覆土器主要有拖环式、拖杆式、板式、轮式。板式覆土器,由两块倾斜的板由两侧向播行中心线压挤,实现覆土,并有镇压作用, 覆土较厚,效果也好。目前使用的各式播种机采用的多为板式覆土器,并且还具有一定的镇压作用。我的设计也采用板式覆土器,如图 2-9图 29 轮式覆土器覆土器用钢板折弯而成,整体重量不能太大,防止覆土深度太深而增加播种机运行时的阻力。2.6.9 镇压轮设计播种后抑制干旱,潮湿和风蚀等作用,可以使种子与土壤紧密接触,有利于出苗, 保证苗齐,苗全,苗壮。 春季干旱的自然条件使我国大部分农作物具有播种后压制的要求,所以手推式播种机应该有镇压轮。播种后抑制强度有一定要求,一般为 0.30.5kg /cm2。但播种机承受的轮子本身不能太重,镇压轮直径选择 150-450mm,不要太大或太小,太大,使得结构体积笨重,太小,容易拥土并且不易旋转,并经过土体破裂的压力,容易流失水分。 本设计使用直径 400mm 的轮胎,如图 2-10 所示:2.6.10 地轮设计图 210 轮胎式镇压轮为了更接近现代化的运行模式,并且使得种植者在非工作状态下的运行更为方便, 我在这种设计中使用同样的轮胎,如图 2-10 所示。轮胎安装在金属轮辋上,由三部分组成:轮胎,内胎和衬垫。轮胎一般由帘线层,缓冲层,胎圈和胎面组成组成。1)胎面覆盖有帘线层,橡胶圈在缓冲层外面,具有很强的耐磨性,耐刺,耐冲击, 其主要作用是保护帘线层和缓冲层。2)帘线层是轮胎最重要的部分,其主要作用是承受轮胎负荷,冲击和填充空气压力的作用。3)缓冲层位于帘线和胎面的中间,主要是轮胎从外面的冲击,可以防止胎面直接产生裂缝和创伤,同时也可以避免胎面剥落的帘线层。4)胎圈的作用牢固地固定在轮胎的轮缘上,以防止充气压力和外部变形的作用, 以确保轮胎在行走时不会发生震动。内管内管由轮胎和阀咀组成。轮胎由内管充满气体,增加空气压力并承受负荷。内管材料除了具有良好的气密性外,还具有良好的耐热性和抗挠曲性。轮胎壁具有适当均匀的厚度,易于加热,可以具有良好的抗撕裂性能。阀喷嘴用作充气阀,并保持气密。3.靠垫带是无缝胶带形状的一定部分,管与轮辋和轮辋之间,轮胎阀上有一个垫可穿过该孔。垫的作用是保护内胎免受轮辋和轮胎的磨损。主要用于平底边缘。3 传动设计及播种技术措施3.1 传动原理简图和动力传递路线图3.1.1 传动原理简图图 31 传动原理简图 1直流减速电机2地轮3窝眼轮4扫种刷 5种箱6 种子7链轮和链条3.1.2 动力传递路线图图3.2 传动原理32 动力传递路线图整个机构使用了链条进行传动,链传动是具有一定挠性的啮合传动,通过安置在平行轴上的两个或多个链轮同绕在链轮上的链条组成。工作状态下主动轮通过链齿同链的啮合进而使从动轮旋转来传递动力。链传动的特点:可以传动较大的中心距;传动效率高,高达 98%;无张紧力,作用于轴上的载荷小;便于实现多轴传动。交流减速电机总成是经由超越离合器 1 与链条把动力传递给地轮,动力上有且只能由减速电机总成来传递给地轮,不能由地轮传递给减速电机;地轮再经过链条将种箱和肥箱的轴相连,从而带动了种盒和肥盒转动,如此种子就会在带动下排出种箱最后落到排种管里,便能够由开沟器管内部落下,落到到土壤里,完成整个播种动作;超越离合器 2 是为了解决前后驱动轴在同步传动上的问题;离合器闭合时,播种机就处于作业状态,这时开沟器会落下插入土壤,共同驱动前后轴,加强了播种机的驱动能力,也使得排种器和排肥器能够同时工作;离合器分离时是由前轴进行驱动的,排种器同排肥器这时是停止工作的,而且能用支撑架将播种机到行走位置上,开沟器提起能够减少阻力并强化了播种机的机动能力。3.3 技术措施当代,困扰我国国内播种机行业的难题主要有以下几个方面:1.播种上均匀性2.播种机在各行排种量一致性3.种子破碎率4.种肥同播时,提高了肥料的利用率。3.3.1 播种均匀性和各行排量一致性措施针对播种的均匀性和各行排量上的统一性,我们采用了实验调整法,使偏差控制在一定技术要求范围内,方法描述如下:先用手均匀转动地轮几圈,待停止后可将各排种器放入接种袋的种子进行分别称种并计算得到平均值。对比各排种器的排量与平均值的偏差大小,要求上不超过 2%,超过规定要求时,需要对单个槽轮的工作长度上进行修正。反复试直到达到要求。检查调整播种量。匀速地转动地轮几圈,待停止后,称取所排出种子的总量。与按农业技术要求亩播量来算得的排种量进行对照比较,保证误差上不超过 2%,如果超过要求,可使用播量调节杆调节槽轮工作长度,再测试直到满足要求。田间试验纠正。播种机在播量上可以经过上述试验调节后,下地的播种过程,还须要经田间反复查看及校正,保证播量准确无误。种箱内需要先倒入部分种子,将表面刮平整,并在内壁标注记号,然后计算出播种机在田间走过一段距离下能够播下的种子量。3.3.2 降低破种率措施针对破种率,可能无法通过现场计算来解决,只能够在出苗后才能估算;然而,可以通过一些措施,降低破种率,从而提高播种质量。在种子装置中采取措施:选择种子计量装置的适当类型和大小的主要选择,以确保计量装置及其配合; 在播种机侧安装软刷,减少种子和种子,种子和种子之间的硬接触, 从而保护胚胎,降低种子破碎率。在播种过程中采取措施:主要是减缓种子下落和土壤速度,减少种子的影响,保护种子,以降低播种率。 我采取的方法是在管下使用塑料螺旋,使种子的滑落下降,受到较小的冲击; 二,下一种管轻轻排列,减少种子下落速度,保护种子。3.3.3 种肥同播时,肥料的利用率根据国外的经验,化肥排放量最好的地方远离种子,但接近植物根源。最好的施肥量应使作物生产的最大经济效益不会对环境造成损失。播种同时施肥,化肥受作物种类和肥料种类的限制,一般施肥方法有:1.播种时侧施2.播种时在两行中间施肥3.单独施肥4.撒施此次设计的播种机,肥料排放安置在种子的 2 厘米深, 3 厘米旁侧。 既能合理利用好肥料,又不会造成“烧苗”。4.零部件设计4.1 种箱及肥箱设计设计原则:种箱所盛种量能满足较长地段的播种任务,其容积可由公式(2.3)求得:V=Qmax BL /1333g式中Qmax最大播量(斤/亩);B工作幅(m),单体种箱时为行距; L要求的地段长度(m); 种子容重(kg/L)。表 41主要作物播种技术要求(4-1)作物玉米大豆小麦行距cm4060242740707.5255570播量斤/亩46点播 236181260播深 cm483627注:取:Qmax=6 斤/亩B=0.4mL=400m=0.664g/cm3 计算得:V=60.44000.6642=2L为节省劳动时间,提高劳动效率,种子箱设计为 3L,玉米种子重量为:m = 30.664= 1.99kg。为增加镇压轮压力可使种箱重心尽量靠后,在保证整体协调性的前提下,满足整机结构简单合理的要求。同时种箱不亦过大,盛种不能过多,这样会增加地轮行进的阻力, 初步确定种箱重量为 2.5 公斤左右。同样,每亩施肥 6 公斤,密度为 1.2gf/cm3 ,则肥箱容积也为 3L,可盛化肥 3.6 公斤。4.2 开沟器设计及校核此设计前后开沟器两对组件,前者的主要功能是实现化肥或小颗粒种子播种,后者的作用是实现玉米,花生和其他大粒子的种子需求。当只播种小粒种子或仅施肥时,后开启器可以从地面移除或升起,以降低行走阻力并节约能源。 同样地,当大颗粒播撒时,前开沟器也可以升起地面; 当耕地或除草,将前后开沟器和覆土器一起取下,在前开沟器位置安装耘锄即可耘地,实现多用途。当犁铧深度最深时,犁杆受最大弯距,犁杆伸出最长,所以在此时犁承受最大的弯矩,所以只需校核最深的犁端弯矩即可,如图 4-1 所示。图 41 开沟器结构图杆的理论最大受力为 6.5Kg,即 65N。为了计算的方便,可将阻力作用点简化到犁铧中心。杆的受力简图可简化为一悬臂梁,如图 42。图 42 杆的受力简图杆的平面弯距图,如图 43。图 43 杆的平面弯距图29显然:梁的悬臂端的弯距为 0 ,固定端的弯距为 19500Nmm,此处为整悬臂梁的最受力弯距处;Mmax=MA=19500Nmm又因为犁杆可视为 8mm 厚的钢板来计算,由材料力学(刘鸿文)上册 P414 附表可得:zI = bh3 /12 = 8303 /12 =18000mm4(4-2)W = I / y= I /(h / 2) =18000/15 =1200mm3(4-3)zZmaxZ由强度条件:sb = Mmax /W s(4-4)得 Mmax WZ s于是由公式P WZ s/d=1200 (10-3 )3 140 106 / 300 10-2 = 504N因为 F=65N504N所以该钢管能达到强度要求4.3 排种器(4-5)对于任何一种播种机,排种器是核心部分,是确定播种机工作质量和表现优点的重 要因素; 播种机是否满足农业技术要求或满足程度如何取决于排种器的设计和工作条件。排种机用于将种子盒中的种子均匀均匀地分布到管中并落入沟中。为实现排量可调,并适应多种谷物播种,此设计将外槽轮设计为两组一体,可通过滑动来改变工作部分长度,进而改变下种量,且设计为易更换式,其简图如图 44。图 44 排种轮简图排肥和排种相互独立,以保证种子和肥料不会排到一个穴内避免烧苗。其对应关系见后文。4.4 地轮参数确定4.4.1 轮子直径和轮辋宽度的确定地轮的直径和轮辋的宽度对牵引力有直接的影响,因此地面参数的选择 Y 尤为重要, 查阅部分资料之后,初步确定地轮直径 D 为 400mm,轮辋宽度 B 为 120mm4.4.2 轮子滚 动阻力计算车轮的滚动阻力是由于车轮在与支承面接触时的变形引起的。 滚动阻力的大小根据车轮尺寸,支撑面材料(弹性模量),车轮尺寸(轮辋的宽度和直径)及其负载等因素决定。 农业机械在现场工作时,由于土壤相对较软,因此变形较大,因此车轮滚动能量消耗的能量比有效工作能量更多。刚性车轮在轧制中所需的牵引力的计算是基于土体的变形。 土体变形大,胎面压入深时,车轮滚动摩擦系数较大。广泛采用的计算刚性轮牵引力的公式为:Pf = f Q = 0.183 80 = 14.64kg = 146.4N(4-6)Pj = jQ = 0.65 80 = 52kg = 520N(4-7)其中系数 f ,j查参考书可得 由v/v0 = 1.00 ,轮胎充气压力为 330KP ,可得f = 1.83, j=0.65。其中播种机的自重 Q=80kg 为设计初期的假定值。所以地轮的滚动阻力为 Pf = 146.4N ,最大附着重量为 Pj = 520N 。4.5 电机和电瓶选择及链轮设计4.5.1 电机总功率确定P = FZ vm式中P 计算功率(W);FZ 作业阻力(N);vm 作业速度( m / s )。1. 作业阻力的确定(4-8)作业阻力主要是播种机与地面接触的各部件的工作阻力,包括开沟器、覆土器、行走轮等,排种器、排肥器及运动件之间的阻力很小,可省略不计,故Fz = Fk + Ff + Fx式中Fk 开沟器作业阻力(N);(4-9)Ff 覆土器作业阻力(N);Fx 行走轮滚动阻力(N)。开沟器选用锄铲式,在播种深度为 60mm,开沟宽度为 40mm 时,其单行工作阻力约为 44N,前后共 4 个开沟器,考虑前后重合部分,可按 3 个计算。单个板式覆土器工作阻力约为 20N,共 2 个。于是:Fz = Fk + Ff + Fx = 44 3+ 20 2 + 146.4 = 318.4N计算牵引力 TT1 =T2 =(Fz -Fx )/4 = (Fk + Ff )/4= (44 3 + 20 2)/4 = 43NPj/4=520/4=130N因此附着力可以提供牵引力,车轮不会打滑。2. 作业速度vm 的确定(4-10)(4-11)人的正常步行速度为 5km/h,单人用力时由于负重,速度会减慢,3.6km/h,稍低于人的正常步行速度。即vm = 1m / s3. 驱动功率 P 的确定P = Fz vm = 318.4 1 = 318.4W 考虑功率储备等因素,和由于工作阻力有的还没有考虑到且防止特殊情况出现,考虑功率储备和经济性等因素,选择大一些的直流减速电机取 P = 0.55KW 。4.5.2 电动机及电瓶的选择根据计算功率和转速选择电动机,由于工作阻力有的还没有考虑到又防止特殊情况出现,适当选择大一点功率的 ZYT 系列永磁直流电动机。查看中国电动车网按功率对应其型号,并且考虑到安装方便的问题选它的各参数如下:型号:ZLC 80-1 输出功率:0.8kw 额定电压:48V输出转速:3600r/min允许顺逆转速差率:100r/min 选择相应的减速器的参数如下: 型号:8000 系列 XLD类型:配 3600r/min 电机,一级直联型输出转速:52r/min输出转矩:250Nm 选择配用电瓶的参数如下:电池系列:电动三轮车电池型号:6-DG-140 技术参数:额定容量Ah额 定电 压 v外形尺寸 mm参考质量 Kg长宽高无液带液1401236217226227.536.54.5.3 传动比确定n总i = n 减排1. 外槽轮转速(412)un=m地2pr=3600地2p 0.2 3600= 0.80r / s =48r / min
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