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第一章 緒論 2
第二章 排種器的工作原理及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4
2.1 排種器的工作結(jié)構(gòu)原理分析及其特點(diǎn) 4
2.1.1 排種器的結(jié)構(gòu)分析 4
2.1.2 排種器的工作原理分析 5
2.1.3 垂直式圓盤花生排種器的特點(diǎn) 5
2.2 排種器的模型設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
2.2.1 花生排種器的模型建立 9
2.2.2 排種輪的參數(shù)設(shè)計(jì) 10
2.2.3 協(xié)助攪動(dòng)板結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì) 12
第三章 輸入軸的設(shè)計(jì) 13
3.1 輸入軸的材料的選擇 13
3.2 輸入軸的參數(shù)設(shè)計(jì) 15
3.2.1 初步選擇軸的材料 15
3.2.2 求輸入軸上的功率P2，轉(zhuǎn)矩T2 15
3.2.3 初步確定軸的最小直徑 16
3.3 輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
3.3.1 初步確認(rèn)軸上各零件的裝配方案 16
3.3.2 確定軸上各段具體參數(shù) 17
3.4 軸的受力分析與校核 18
3.4.1 輸入軸的受力分析 18
3.4.2 輸入軸及軸承的校核 19
總結(jié)與致謝 22
本次課題總結(jié) 22
致謝 23
參考文獻(xiàn) 24
第一章 緒論
我們都知道中國(guó)是四大文明古國(guó)之一，自古以來(lái)就是作為農(nóng)業(yè)大國(guó)而聞名于世界，其中花生屬于我國(guó)的四大油料作物之一，對(duì)于我們來(lái)說(shuō)花生既是一種十分重要的經(jīng)濟(jì)行作物，同樣也是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值相對(duì)很高很高的蛋白類植物，它有著豐富的產(chǎn)量以及價(jià)值，使得這一農(nóng)作物在世界范圍內(nèi)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中都一直有著一個(gè)及其重要的位置。在我國(guó)的范圍內(nèi)，花生這一個(gè)品種的種植面積大約占了世界范圍內(nèi)花生的種植總面積的 2百分之二十以上，這個(gè)數(shù)量?jī)H次于同為四大文明古國(guó)之一的印度，其中印度的產(chǎn)量之高，目前而言居于世界的花生產(chǎn)量的首位，比例約占世界總產(chǎn)量的百分之三十五以上。國(guó)內(nèi)而言，目前，除了西藏自治區(qū)以外，我們國(guó)家的其他數(shù)幾十個(gè)省區(qū)都有一定量的花生面積的種植，其中的山東、廣東、河南等幾個(gè)省區(qū)數(shù)量較多，范圍較廣。目前隨著當(dāng)代的農(nóng)業(yè)科技的飛速進(jìn)步，現(xiàn)今的花生已經(jīng)朝向優(yōu)良化、機(jī)械化以及地域化的這些特色種植方向而發(fā)展。除此以外，我國(guó)花生的大部分產(chǎn)區(qū)基本上已經(jīng)屬于一個(gè)高產(chǎn)區(qū)，我國(guó)的產(chǎn)量已經(jīng)是世界上花生的平均產(chǎn)量的約2～3倍，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到了世界的前列。所以，就現(xiàn)在而言，目前我國(guó)的種植花生已經(jīng)完全成為了一種我國(guó)在世界范圍內(nèi)的最具國(guó)與國(guó)之間競(jìng)爭(zhēng)力的一種優(yōu)質(zhì)的油料農(nóng)作物，同時(shí)這也成為了農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)化調(diào)整以及產(chǎn)業(yè)中國(guó)家重點(diǎn)支持與關(guān)注的重要方向與內(nèi)容。但是，我國(guó)的實(shí)際情況是：花生的批量播種機(jī)械化目前依然處在一個(gè)相對(duì)較低的水平，特別是對(duì)于當(dāng)今廣東花生的大部分產(chǎn)區(qū)的機(jī)械化農(nóng)作物的播種比例相對(duì)其他國(guó)家而言更低，許久以來(lái)，我國(guó)的花生等農(nóng)作物的播種基本上都是靠人工播種來(lái)完成的，這一因素成為了制約我國(guó)廣東省農(nóng)業(yè)機(jī)械化設(shè)備飛速發(fā)展的一項(xiàng)很關(guān)鍵的方面。就整個(gè)過(guò)程而言，播種過(guò)程和收獲過(guò)程是花生在其整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中最耗時(shí)以及最耗工的兩個(gè)環(huán)節(jié)，而當(dāng)今現(xiàn)一階段的比較重要的問(wèn)題是花生這一農(nóng)作物播種的機(jī)械品種暫時(shí)還比較少，并且機(jī)器的性能和質(zhì)量目前并不能完全滿足我們生產(chǎn)者的要求。其中特別是播種屬于花生在整個(gè)生產(chǎn)中機(jī)器重要的環(huán)節(jié)，當(dāng)今這一階段特別是缺少一類對(duì)種植花生的產(chǎn)區(qū)的具有一種普遍通用性的、性能良好穩(wěn)定的播種機(jī)械。另外，當(dāng)今我國(guó)的花生播種這一方向的機(jī)械化水平不管是同其他同類別的主要糧食作物（如大麥，水稻）比，還是與世界上其他一些發(fā)達(dá)國(guó)家的水平相比，都處于一個(gè)較低的層次。所以無(wú)論從哪方面來(lái)說(shuō)，我國(guó)的機(jī)械化設(shè)備都需要大力發(fā)展一種適用并且高水平的花生播種機(jī)械，這一個(gè)任務(wù)將會(huì)變得越來(lái)越急迫。播種質(zhì)量在很大程度上決定花生的產(chǎn)量，而作為播種機(jī)核心部件的排種器是主導(dǎo)花生播種機(jī)播種質(zhì)量的關(guān)鍵。目前花生的排種器大部分的地區(qū)都采用一種內(nèi)充式垂直圓盤排種器，這類排種器他將會(huì)創(chuàng)造性地運(yùn)用了目前這種內(nèi)側(cè)充種的新型充種理論這一原理。并且這類內(nèi)充式的垂直圓盤排種器，它具有一個(gè)非常良好的充種性能，這一設(shè)備在工作時(shí)投種比較均勻，并且清種的定量比較準(zhǔn)確，并能適應(yīng)一定量不同的速度范圍：比如常速以及高速或者變速運(yùn)作。目前而言相當(dāng)一部分的國(guó)內(nèi)外專家在不同的條件下對(duì)這類內(nèi)充式圓盤類排種器進(jìn)行了一定規(guī)模的的研究，同時(shí)也取得了一些很不錯(cuò)的成果。但是對(duì)于在實(shí)際的應(yīng)用中，當(dāng)我們所使用的花生的種子粒徑大小尺寸或者形狀差異較大的時(shí)候，這時(shí)候播種就會(huì)出現(xiàn)空穴、高漏播率等現(xiàn)象。另外還有比如花生待播的種子在整個(gè)排種的過(guò)程中，由于其中的護(hù)種板尺寸比較長(zhǎng)和以及開出的型孔與結(jié)構(gòu)不夠合理，這樣就會(huì)使得整個(gè)排種的過(guò)程中，播種的種子會(huì)受到一定量的摩擦，這樣就是使得種子的損傷，并且這樣的破壞還會(huì)影響到種子出芽成功率，使得播種不能達(dá)到農(nóng)民的要求，造成經(jīng)濟(jì)損失。本文綜和各種不同的問(wèn)題，研制出來(lái)這一種簡(jiǎn)易的圓盤排種器，并對(duì)這種排種器里面的關(guān)鍵部件進(jìn)行了一定的研究。
第二章 排種器的工作原理及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.1 排種器的工作結(jié)構(gòu)原理分析及其特點(diǎn)
下面介紹本文設(shè)計(jì)的這種花生排種器的結(jié)構(gòu)及其工作的基本原理，此為一種內(nèi)充式的帶有一個(gè)垂直圓盤的花生排種器。
2.1.1 排種器的結(jié)構(gòu)分析
這種排種器主要由以下一些零部件組成：排種輪、輸入軸、排種器殼體（外殼）、協(xié)助攪動(dòng)板、進(jìn)料倉(cāng)等零件組成，其中單個(gè)的排種盤具體結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖如圖 2-1 所示。
1.排種輪；2.輸入軸；3.排種器外殼；4.協(xié)助攪動(dòng)板；5.進(jìn)料倉(cāng)；6.滾動(dòng)軸承
圖2-1 排種器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
這種簡(jiǎn)易花生排種器使用的是一種復(fù)式型孔的結(jié)構(gòu)，并且采用了內(nèi)側(cè)充種的原理，這種簡(jiǎn)易花生排種器有著一個(gè)十分良好的、適應(yīng)性較強(qiáng)的充種性能，并且清種的定量比較準(zhǔn)確，實(shí)踐中花生的投種也比較均勻，同時(shí)還能同時(shí)適應(yīng)一定的速度范圍，其中包括常速和變速及高速的作業(yè)工況。其中主要結(jié)構(gòu)包括有：1.排種輪；2.輸入軸；3.排種器外殼；4.協(xié)助攪動(dòng)板；5.進(jìn)料倉(cāng)；6.滾動(dòng)軸承。
2.1.2 排種器的工作原理分析
這種帶有一個(gè)垂直圓盤的花生排種器中，各種結(jié)構(gòu)的主要工作原理為：1 排種器的構(gòu)造中，其中排種盤分布在這個(gè)花生排種器的內(nèi)腔，并且正常工況下排種輪在地輪的同步帶動(dòng)下勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)排種輪按照預(yù)期設(shè)置的速度每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈就等于是完成了一個(gè)完整的排種周期，其整個(gè)的工作周期及其轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程如圖 2-2 所示。這種帶有一個(gè)垂直圓盤的花生排種器的排種過(guò)程大致可以分為以下幾個(gè)階段：充種、護(hù)種、清種以及投種四個(gè)主要階段。其中預(yù)先準(zhǔn)備好的的種子從進(jìn)料倉(cāng)中流入該花生排種器的內(nèi)腔當(dāng)中，然后伴隨著這種排種輪的勻速地緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣花生排種器中，其內(nèi)腔中已經(jīng)填滿的種子均會(huì)在旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力以及花生自身的重力的同時(shí)雙雙作用下，首先進(jìn)入到花生排種盤上的這種復(fù)式型孔外部的一層外孔當(dāng)中去，并隨著旋轉(zhuǎn)的進(jìn)行，花生種子便會(huì)逐漸的進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)筒的復(fù)式型孔中的內(nèi)孔當(dāng)中。最終原本停留在復(fù)式型孔中的內(nèi)孔中的花生種子將會(huì)在協(xié)助攪動(dòng)板的預(yù)期保護(hù)下依次逐步進(jìn)入到投種區(qū)當(dāng)中，從而在花生自身的重力和旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力的雙重作用下完成整個(gè)花生種子的投種。
圖2-2 圓盤式花生排種器的工作原理圖
2.1.3 垂直式圓盤花生排種器的特點(diǎn)
這種垂直式圓盤花生排種器主要結(jié)構(gòu)由排種輪、輸入軸、排種器外殼、協(xié)助攪動(dòng)板、進(jìn)料倉(cāng)、滾動(dòng)軸承等組成。工作時(shí)種子靠重力與離心力進(jìn)行充種，隨著排種盤轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)入充種區(qū)，較大型孔內(nèi)的種子靠自重滑下，進(jìn)入內(nèi)窩小孔的單粒種子在擋種環(huán)作用下被送至投種區(qū)，最后種子在離心力與重力作用下沿投種口方向投出。
特點(diǎn)：這種圓盤式的花生排種器中的各項(xiàng)性能指標(biāo)都會(huì)慢慢地隨著施工者在播種的過(guò)程中播種的作業(yè)速度的提高而發(fā)生變化，但是變化的程度比較小，比較利于實(shí)際的手工操作；另外，這種排種器比較適用于播種者進(jìn)行不同速度范圍的播種，其中包括高速和低速的播種情形。另外，因?yàn)槲覀冞@種花生排種器近似屬于一種零速度的投種，所以最終滾出我的種子一般都能穩(wěn)定地落到地表。該機(jī)器主要是讓花生種子借助自身的重力來(lái)進(jìn)行清種，這樣還能夠使得花生種子的破損率達(dá)到一個(gè)較低的值。
另外，這種圓盤式的花生排種器在實(shí)際過(guò)程中是不需要專門的清種機(jī)構(gòu)的，可以自我完成清種，這樣就可以避免一些作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)的的壞種傷種等消極現(xiàn)象，而且最終播出的種子的破損率是比較低的，另外會(huì)因?yàn)橥估獾拇嬖诘挠绊?，?dǎo)致在排種的過(guò)程中有一定量的脈動(dòng)現(xiàn)象。這種花生排種器它主要是依靠電機(jī)的轉(zhuǎn)速的改變來(lái)等比例地改變排種軸的轉(zhuǎn)速?gòu)亩鴣?lái)調(diào)節(jié)整個(gè)排種量，因而從整體上看來(lái)，它的傳動(dòng)是比較復(fù)雜的。排種過(guò)程比較被動(dòng)，并且充種一般情況下受外力的影響比較大，而且當(dāng)外力不夠以用來(lái)排種或者作業(yè)時(shí)運(yùn)行速度比較低時(shí)，這樣就會(huì)導(dǎo)致花生種子非法工作運(yùn)行而沖入型孔等現(xiàn)象的發(fā)生，這樣的現(xiàn)象是不愿意看到的，這樣會(huì)使充種的可靠性大大的降低，并且還有可能導(dǎo)致最后變成漏播。而當(dāng)我們主動(dòng)取種時(shí)，這種情況一般是依靠取種器按照我們意愿進(jìn)行勻速的運(yùn)動(dòng)讓取種器主動(dòng)從種箱中取種，這種方法的可靠性一般比較高。
2.2 排種器的模型設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
我國(guó)的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械存在的一個(gè)極其重要的突破點(diǎn)就是播種機(jī)的設(shè)計(jì)與推廣，其中，尤其是精密級(jí)別的播種機(jī)更為重要，因?yàn)榇蟛糠洲r(nóng)作物的發(fā)芽到它們的生產(chǎn)和產(chǎn)量等等著一些過(guò)程都是與事先播種的高度、深度、播種的間隔以及預(yù)先準(zhǔn)備的種子在機(jī)械播種時(shí)的質(zhì)量和速度等因素密切相關(guān)。我們通常所用的傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程一般是通過(guò)設(shè)計(jì)者或者生產(chǎn)者事先根據(jù)自己的經(jīng)歷或者意愿事先的想象畫出構(gòu)思圖，然后以平面的cad二維圖的形式初步地以一定的規(guī)模表示出來(lái)，然后圖紙會(huì)送到工廠，工廠的技術(shù)員就會(huì)根據(jù)這樣一幅構(gòu)思的圖樣來(lái)初步加工處第一代的成樣機(jī)。這樣一個(gè)過(guò)程下來(lái)就會(huì)產(chǎn)生許多問(wèn)題和矛盾，第一是這樣的一整個(gè)過(guò)程在理論上要耗費(fèi)很長(zhǎng)的一段時(shí)問(wèn)，首先設(shè)計(jì)者需要自己根據(jù)其在構(gòu)思中想象的雛形畫出二維圖，然后工廠的生產(chǎn)者就需要將這一想法還原出零件或者機(jī)器的立體圖，這樣一來(lái)需要二維與三維的圖形經(jīng)過(guò)一定的過(guò)程來(lái)回轉(zhuǎn)化，存在一定的誤差率。第二是這樣的過(guò)程產(chǎn)生的成本相對(duì)比較高，因?yàn)閺淖畛醯脑O(shè)計(jì)者的想象當(dāng)中，這些構(gòu)思中有許多細(xì)節(jié)的因素或者實(shí)際的條件沒(méi)有完全的考慮進(jìn)去，這樣子就會(huì)導(dǎo)致這樣的一個(gè)初步的樣機(jī)在生產(chǎn)出來(lái)以后，這些生產(chǎn)出未經(jīng)二次加工零件之間的尺寸不是十分吻合，甚至相互之問(wèn)會(huì)存在一定的嚴(yán)重的干涉，或者還有的情況是它們?cè)谘b配時(shí)，無(wú)法進(jìn)行很好的匹配等，由此，這樣的一個(gè)過(guò)程就會(huì)突然增加了許多無(wú)法預(yù)算的制造高額成本在內(nèi)。但是solidworks等設(shè)計(jì)軟件的使用則會(huì)很好的彌補(bǔ)了這些設(shè)計(jì)初期產(chǎn)生的缺陷，它們能為我們解決了很多想不到的小問(wèn)題、小細(xì)節(jié)。solidworks軟件作為一個(gè)三維設(shè)計(jì)軟件，它的使用讓這些設(shè)計(jì)者在根據(jù)自己的想象的同時(shí)作出相同的高仿真的三維立體模型圖形出來(lái)，并還可以根據(jù)自己的實(shí)時(shí)想法的變化來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)的一個(gè)修改，這樣子的功能就便于我們的設(shè)計(jì)者更加方便的容易地去了解自己所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品中的遇到的細(xì)節(jié)，并且solidworks這款軟件還具有一定的參數(shù)化設(shè)計(jì)的能力，它可以根據(jù)自己的想法使得零件的設(shè)計(jì)盡可能地符合當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況，并且還可以進(jìn)行一系列人無(wú)法察覺(jué)的干涉檢查等等，這樣子的功能就會(huì)有便于我們的生產(chǎn)者在生產(chǎn)之前了解到實(shí)際設(shè)計(jì)上的一些失誤，大大的節(jié)約了整個(gè)設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)的成本與一定的周期。另外solidworks這款軟件還具有一定的分析處理功能，他不但可以使我們?cè)O(shè)計(jì)的機(jī)器完成一些機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)以及動(dòng)力學(xué)方面的仿真，還可以進(jìn)行一定的有限元分析等問(wèn)題的處理，同時(shí)它還具有多種仿真軟件的參數(shù)接口，這樣子我們就能夠進(jìn)行多種的仿真，因此我們可以利用它來(lái)增加我們?cè)O(shè)計(jì)的農(nóng)機(jī)機(jī)械等設(shè)備的可靠性與通用性以及穩(wěn)定性等。為此，本課題中利用solidworks這一款三維軟件進(jìn)行了對(duì)這一種精密播種機(jī)的外形的三維設(shè)計(jì)，力爭(zhēng)取這樣的結(jié)果能使得設(shè)計(jì)更加的貼近我們的生產(chǎn)實(shí)際。
這種簡(jiǎn)易的花生排種器使用的是一種復(fù)式型孔的結(jié)構(gòu)，并且采用了內(nèi)側(cè)充種的原理，這種簡(jiǎn)易花生排種器有著一個(gè)十分良好的、適應(yīng)性較強(qiáng)的充種性能，并且清種的定量比較準(zhǔn)確，實(shí)踐中花生的投種也比較均勻，同時(shí)還能同時(shí)適應(yīng)一定的速度范圍，其中包括常速和變速及高速的作業(yè)工況。其中主要結(jié)構(gòu)包括有：排種輪、輸入軸、排種器外殼、協(xié)助攪動(dòng)板、進(jìn)料倉(cāng)等。
2.2.1 花生排種器的模型建立
這種簡(jiǎn)易的花生排種器使用的是一種復(fù)式型孔的結(jié)構(gòu)，并且采用了內(nèi)側(cè)充種的原理，這種簡(jiǎn)易花生排種器有著一個(gè)十分良好的、適應(yīng)性較強(qiáng)的充種性能，并且清種的定量比較準(zhǔn)確，實(shí)踐中花生的投種也比較均勻，同時(shí)還能同時(shí)適應(yīng)一定的速度范圍，其中包括常速和變速及高速的作業(yè)工況。其中主要結(jié)構(gòu)包括有：1.排種輪；2.輸入軸；3.排種器外殼；4.協(xié)助攪動(dòng)板；5.進(jìn)料倉(cāng)等。
這種花生排種器的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，我們無(wú)法通過(guò)想象而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的分析和合理安排，所以在這里，我們預(yù)先在solidworks2013中建立了實(shí)物的模型，通過(guò)模型中各個(gè)零件的相互關(guān)系來(lái)分析整個(gè)結(jié)構(gòu)的合理性，并且不斷調(diào)整實(shí)際的數(shù)值，讓整個(gè)花生排種器的結(jié)構(gòu)最優(yōu)化，同時(shí)也可以更方便地進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。整個(gè)結(jié)構(gòu)的模型圖如圖2-3所示。
圖2-3 花生排種器的結(jié)構(gòu)模型示意圖
其中各個(gè)關(guān)鍵性的零件的模型示意圖分別如圖2-4中所示，所有零件裝配最后得到上面的圖2-3的花生排種器的結(jié)構(gòu)模型示意圖。其中2-4（a）為外殼，2-4（b）為內(nèi)部的排種輪，2-4（c）為漏料倉(cāng)，2-4（d）為輸入軸。
2-4（a） 外殼的模型圖 2-4（b） 排種輪的模型圖
2-4（c） 漏料板的模型圖 2-4（d） 輸入軸的模型圖
圖2-4 零件的模型示意圖
2.2.2 排種輪的參數(shù)設(shè)計(jì)
我們所設(shè)計(jì)的排種輪是這一種圓盤碟式花生排種器的一個(gè)十分核心的部件，因?yàn)樗闹匾裕晕覀冃枰苤?jǐn)慎地確定一個(gè)合理的花生排種輪的內(nèi)部結(jié)構(gòu)宏觀參數(shù)，這樣的結(jié)構(gòu)參數(shù)是保證花生播種時(shí)播種質(zhì)量的一個(gè)重要的前提條件。首先需要確定的是：要保證轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)內(nèi)部的持種空間的大小與寬度，如果持種空間不是足夠大，這樣我們放進(jìn)去的種子就會(huì)難以進(jìn)入到排種輪當(dāng)中去，這樣的結(jié)果就是造成一定量的漏播；加入持種的整個(gè)空間過(guò)大，這樣就會(huì)導(dǎo)致多粒種子同時(shí)進(jìn)入到分種匙，這樣就會(huì)導(dǎo)致造成重播的現(xiàn)象。第二個(gè)需要注意的地方是：保證一個(gè)適當(dāng)?shù)母舭鍍A斜的角度，假如我們?cè)O(shè)計(jì)的傾斜角度過(guò)大，這樣就會(huì)造成加大了分種匙對(duì)花生等種子的加持作用，這樣最終會(huì)影響到清種的結(jié)果，同樣也會(huì)造成重播的現(xiàn)象出現(xiàn)；假如傾斜的角度過(guò)小，這樣會(huì)降低排種輪對(duì)花生的把持作用，最后的結(jié)果就是花生種子還沒(méi)有到隔板上部的楔形開口，它就會(huì)自動(dòng)地落回到充種區(qū)，從而造成漏播。因此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候，就應(yīng)該根據(jù)實(shí)際播種的花生種子的具體平均尺寸以及花生種子在排種輪腔內(nèi)的持種空間中的排布，合理地規(guī)劃設(shè)計(jì)一個(gè)合適的持種空間。其中，經(jīng)過(guò)查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，種窩的每次取種的個(gè)數(shù)與種窩的宏觀參數(shù)和以及種子的大小有著一個(gè)比較直接的比例關(guān)系，其主要的宏觀參數(shù)主要有以下幾個(gè)：種窩的深度 h ，有效的長(zhǎng)度 S，種窩的寬度 W，其中我們所使用的花生種子的厚度與長(zhǎng)度的比例應(yīng)該要求符合農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)當(dāng)中所規(guī)定的這樣標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)厚長(zhǎng)比，它的值要求大于 0.55 這樣一個(gè)數(shù)值。我們通過(guò)一些實(shí)驗(yàn)中得到，發(fā)現(xiàn)對(duì)這種傾斜圓盤式的花生排種器進(jìn)行充種的試驗(yàn)可知，優(yōu)選出一個(gè)合適的排種輪的種窩宏觀尺寸，這樣就可以提高我們的花生種子的單穴單粒率，從這樣的一個(gè)結(jié)局就可以確定花生排種輪的具體尺寸，其中包含單排型孔寬 W、深 h、總長(zhǎng) L、種窩長(zhǎng) S等一系列尺寸。排種輪的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-5所示。
圖2-5 排種輪的結(jié)構(gòu)示意圖
2.2.3 協(xié)助攪動(dòng)板結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)
現(xiàn)在多數(shù)的花生排種器都是定值排種，即只能排一定寬度范圍的花生種子。在運(yùn)行過(guò)程中，我們要想保證轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)內(nèi)部的持種空間的大小與寬度，如果持種空間不是足夠大，這樣我們放進(jìn)去的種子就會(huì)難以進(jìn)入到排種輪當(dāng)中去，這樣的結(jié)果就是造成一定量的漏播；加入持種的整個(gè)空間過(guò)大，這樣就會(huì)導(dǎo)致多粒種子同時(shí)進(jìn)入到分種匙，這樣就會(huì)導(dǎo)致造成重播的現(xiàn)象。第二個(gè)需要注意的地方是：保證一個(gè)適當(dāng)?shù)母舭鍍A斜的角度，假如我們?cè)O(shè)計(jì)的傾斜角度過(guò)大，這樣就會(huì)造成加大了分種匙對(duì)花生等種子的加持作用，這樣最終會(huì)影響到清種的結(jié)果，同樣也會(huì)造成重播的現(xiàn)象出現(xiàn)；假如傾斜的角度過(guò)小，這樣會(huì)降低排種輪對(duì)花生的把持作用，最后的結(jié)果就是花生種子還沒(méi)有到隔板上部的楔形開口，它就會(huì)自動(dòng)地落回到充種區(qū)，從而造成漏播。由于排種型孔尺寸為固定值，不能隨著花生種子大小的變化而變化，當(dāng)遇到花生種子尺寸較小時(shí)，就會(huì)造成多粒排種，從而造成排種的不均勻性，而且會(huì)造成浪費(fèi)。所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)好一個(gè)排種輪的前提下，還需要額外添加一個(gè)很好的協(xié)助攪動(dòng)板，這樣一個(gè)協(xié)助攪動(dòng)板的存在能夠讓排種輪更好的轉(zhuǎn)動(dòng)，播種效果也會(huì)更好。
現(xiàn)在市場(chǎng)上的多數(shù)的花生排種器生產(chǎn)廠家為了解決以上所提到的各種問(wèn)題，他們都各自生產(chǎn)了多種不同款式和結(jié)構(gòu)的復(fù)式型孔型號(hào)的圓盤式花生排種盤，當(dāng)排種過(guò)程中遇到了一些不同寬度范圍的種植的花生種子時(shí)，我們就可以根據(jù)實(shí)際的情況來(lái)選擇不同型號(hào)和大小的花生排種盤。但是這樣去多次生產(chǎn)較多的不同大小與型號(hào)的花生排種盤，在制造的角度來(lái)說(shuō)會(huì)造成很大程度上的浪費(fèi)，并且還會(huì)加大我們的生產(chǎn)成本。所以針對(duì)以上出現(xiàn)的種種問(wèn)題，我們?cè)谶@里設(shè)計(jì)了一種新型的協(xié)助攪動(dòng)板的結(jié)構(gòu)，這種新型的結(jié)構(gòu)是預(yù)先固定在排種盤的護(hù)種板的左右兩個(gè)極限的位置，另外我們還可以通過(guò)松開協(xié)助攪動(dòng)板的緊固螺栓的位置來(lái)進(jìn)行一個(gè)位置微調(diào)整，這個(gè)結(jié)構(gòu)的示意圖如圖 2-6所示，這樣的一個(gè)協(xié)助攪動(dòng)板可以適應(yīng)不同的具有一定寬度范圍的花生種子。
圖 2-6 協(xié)助攪動(dòng)板的結(jié)構(gòu)示意圖
第三章 輸入軸的設(shè)計(jì)
3.1 輸入軸的材料的選擇
我們常見(jiàn)的軸用材料一般主要是碳鋼與合金鋼。另外，常見(jiàn)的鋼軸的毛坯材料大多數(shù)一般都是用軋制圓鋼、鍛件等，有的軸則會(huì)使用圓鋼。
碳鋼一般用途比較多，這是由于碳鋼的價(jià)格相比較合金鋼來(lái)比較價(jià)廉，另外它還有個(gè)特點(diǎn)是對(duì)應(yīng)力集中的這種現(xiàn)象表現(xiàn)出來(lái)的敏感性比較低，同時(shí)碳鋼也可以通過(guò)各種方法的熱處理或者是其他的化學(xué)熱處理等常見(jiàn)的處理辦法來(lái)提高碳鋼在工作時(shí)的耐磨性以及抗疲勞強(qiáng)度，所以對(duì)于生產(chǎn)者來(lái)說(shuō)采用碳鋼用來(lái)制造一些軸零部件就變的尤為之廣泛，其中我們工業(yè)上和生活中最常見(jiàn)的鋼材的種類是45鋼。
通常說(shuō)來(lái)，我們常見(jiàn)的合金鋼一般情況下都比碳鋼具有一定的更高的機(jī)械性能和更優(yōu)的淬火性能。所以在我們需要傳遞大動(dòng)力等工況下，并且還要求減小軸上徑向的尺寸與質(zhì)量，需要提高一定軸頸上的耐摩擦性、耐磨性，以及工作條件需要處于一個(gè)溫度條件處在高溫或低溫條件下高速運(yùn)轉(zhuǎn)工作的軸，這時(shí)候我們都通常采用合金鋼。
同時(shí)這里必須需要特別指出來(lái)的是：通常在一定工作溫度下（假設(shè)溫度低于200攝氏度），這時(shí)候各種碳鋼與合金鋼相比較，他們的彈性模量基本上都相差不多。因此我們常常在選擇工作需要的鋼的種類以及決定對(duì)選擇的鋼進(jìn)行一系列的熱處理的方法時(shí)，一般都是根據(jù)所選鋼材的強(qiáng)度以及它的耐磨性，而不是根據(jù)所選軸的彎曲或者是扭曲剛度。但我們還應(yīng)該注意的是，在一些特許的條件下，有時(shí)我們也可以去選擇一些強(qiáng)度相對(duì)較低的鋼材，反之用一種適當(dāng)?shù)脑龃笳麄€(gè)軸的截面面積的這種辦法來(lái)提高我們這個(gè)工作軸的剛度。
我們通常所用的各種熱處理（比如氮化.氰化.高頻淬火.滲碳等一系列方法）以及一些表面應(yīng)力強(qiáng)化的處理方式（如噴丸.滾壓等），這些方法都對(duì)提高軸的使用時(shí)的抗疲勞強(qiáng)度有著一個(gè)特別好的優(yōu)異效果。
其中高強(qiáng)度鑄鐵以及球墨鑄鐵在工業(yè)中使用時(shí)，他們?nèi)菀鬃龀梢恍?fù)雜的形狀，并且這些鋼材具有價(jià)格低廉.具有良好的吸振性和比較好的耐磨性，以及他們?cè)诠ぷ鲿r(shí)對(duì)應(yīng)力集中的這類問(wèn)題表現(xiàn)出敏感性較低等一系列的優(yōu)點(diǎn)，這樣的優(yōu)點(diǎn)的存在讓他們可用于制造一些外形比較復(fù)雜的軸。
下表3-1列出了軸能選用的一些常用的材料及其這些材料的主要機(jī)械性能：
表3-1 軸的常用材料及其主要機(jī)械性能
材料牌號(hào)
熱處理
毛坯直徑（mm）
硬度（HBS）
抗拉強(qiáng)度極限σb
屈服強(qiáng)度極限σs
彎曲疲勞極限σ-1
剪切疲勞極限τ-1
備注
（Mpa）
Q235—A
熱軋或鍛后空冷
≤100
400~420
226
170
106
通常用于受載荷不太大的軸
>100~250
376~390
216
45
正火
≤100
170~216
590
296
256
140
應(yīng)用范圍最為最廣泛
回火
>100~300
162~216
570
286
246
136
調(diào)質(zhì)
≤200
217~256
640
356
276
155
因此，結(jié)合各方面的情況，我們可選擇45鋼作為軸的材料
3.2 輸入軸的參數(shù)設(shè)計(jì)
3.2.1 初步選擇軸的材料
從前文可知，我們?cè)谶@里選擇軸的材料為45鋼，其機(jī)械性能由上表可查得：
[σ-1]b=60MPa,
σb=640MPa,σ-1=276MPa,τ-1=156MPa.
3.2.2 求輸入軸上的功率P2，轉(zhuǎn)矩T2
若取帶傳動(dòng)的效率η1=0.96，則：
P2=P0*η1 =0.96*1.5kw
=1.44kw
則計(jì)算得到：轉(zhuǎn)速n2=192r/min。
所以：
T2=9550000*P2/n2
=9550000*1.44/192=71625N.mm=71.6N/m
表3-2 幾種軸的材料的[τT]和C值
軸的材料
A3,20
1Cr18Ni9Ti
35
45
40Cr,35SiMn,2Cr13,20CrMnTi
τT
11~20
12~24
20~35
30~40
42~52
C
160~135
147~125
136~118
119~107
107~98
表3-3零件倒角C與圓角半徑R的推薦值（mm）
直徑d
>6~10
>10~18
>18~30
>30~50
>50~80
>80~120
>120~180
C或R
0.5
0.6
0.8
1.0
1.2
1.6
2.0
2.5
3.0
表3-4 軸的許用彎曲應(yīng)力（Mpa）
材料
σb
[σ+1]b
[σ0]b
[σ-1]b
碳鋼
400
130
70
40
500
170
75
45
600
200
95
55
700
230
110
65
3.2.3 初步確定軸的最小直徑
根據(jù)表3-1~3-4，選取C=122,C為取決于軸材料的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力[τt]的系數(shù)。dmin=C*=112=41.9372mm,
為了保險(xiǎn)起見(jiàn)，我們?cè)谶@里取保守值50mm。
3.3 輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
普通常見(jiàn)的輸入軸的整體結(jié)構(gòu)主要是取決于以下一些因素：輸入軸在機(jī)器中所處于的安裝位置及安裝的形式；輸入軸上安裝的零部件的類型以及尺寸與零件的數(shù)量；軸與其他零件（比如電機(jī)等）連接所使用的方法；所承受載荷的性質(zhì)及載荷的大小、方向及不同載荷的分布情況；輸入軸的加工時(shí)所使用的工藝等等。
3.3.1 初步確認(rèn)軸上各零件的裝配方案
從結(jié)構(gòu)上分析，該機(jī)器上軸上所支承的零件主要有排種輪，漏料倉(cāng)及滾動(dòng)軸承等?？紤]到方便滾動(dòng)軸承的裝拆，軸頸（與軸承配合的軸段）直徑比軸端直徑大2mm左右，故確定1段d=50mm。再根據(jù)軸的受力選取6000型深溝球軸承（GB276），內(nèi)徑d=50mm、外徑D=80mm，寬度B=26mm。與排種輪配合的軸段直徑d=80mm。依據(jù)計(jì)算所得的軸端直徑和軸上零件的位置、尺寸，同時(shí)考慮軸上零件定位、固定、裝拆和加工等要求，可依次定出該軸上各軸段的直徑和長(zhǎng)度，從而完成這一輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3-1所示。
圖3-1 輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖
軸上零件的裝配方案對(duì)軸的結(jié)構(gòu)形式起著決定性的作用。具體設(shè)計(jì)方案如圖3-1所示。下面我們進(jìn)行一系列的參數(shù)計(jì)算。
3.3.2 確定軸上各段具體參數(shù)
我們將該輸入軸從右到左的軸段依次定為1,2,3段。已確定軸的最小直徑為50mm，則可1段軸的直徑為50mm，因?yàn)槊恳欢蔚膮?shù)都是自己給定，所以這里我們?yōu)榱朔奖阌?jì)算都選取了整十的數(shù)值，其中第二段軸徑為60mm，第三段軸徑的大小為80mm，其中第二段軸與漏料倉(cāng)相配合，第三段軸徑與排種輪相配合。整個(gè)軸的設(shè)計(jì)具體參數(shù)如圖3-2所示。
圖3-2 輸入軸的參數(shù)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖
帶輪用平鍵作周向固定，用套筒作軸向固定。軸承的固定是靠軸承蓋來(lái)保證的和輪架來(lái)保證。若與軸承配合的表面需進(jìn)行磨削加工，則軸肩處應(yīng)先切出砂輪越程槽。至此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本完成。
3.4 軸的受力分析與校核
3.4.1 輸入軸的受力分析
計(jì)算同步帶處壓軸力F q =1000P / V = 1000×0.07 / 0.4 = 175 N
軸傳遞的轉(zhuǎn)矩：T=9.55×1000P / n N·m=5.35 N·m
傳送皮帶的壓軸力FP = 2T / d = 2×5.35 / 0.09 N= 118.89 N
畫軸的受力簡(jiǎn)圖，如圖3-3和3-4所示。壓軸力與帶輪的布置有關(guān)，這里假定壓軸力的方向垂直向下，軸的轉(zhuǎn)向向右看為順時(shí)針，傳送皮帶的壓軸力垂直紙面向里。將軸上作用力分解為鉛垂面受力和水平面受力分別求出鉛垂面上的支反力和水平面上的支反力。對(duì)于零件作用于軸上的分布力或轉(zhuǎn)矩（因軸上零件如帶輪和傳送皮帶等均有寬度）可當(dāng)作集中載荷作用于軸上零件寬度的中點(diǎn)。支反力的作用點(diǎn)隨軸承類型和布置方式不同而異，近似計(jì)算時(shí)，一般取為軸承寬度的中點(diǎn)。鉛垂面內(nèi)支反力：
R va =F q ×13.5 / 54 = ―43.75 N
R vb=F q―R va= 162.64N
負(fù)號(hào)表示方向與圖示相反。
水平面內(nèi)支反力： R ha=R hb=FP / 2 = 59.45N
圖3-3 軸的受力分析
圖3-4 軸校核力矩分析圖
3.4.2 輸入軸及軸承的校核
這里我們按彎、扭合成強(qiáng)度校核，首先第一步是計(jì)算出軸的彎矩，并且畫出彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖。（這里的內(nèi)容在圖3-4中已經(jīng)給出）
對(duì)應(yīng)實(shí)際的受力情況，我們得到：
支點(diǎn)A處：
M vb=﹣F q×13.5×0.001 N·m=﹣2.36N·m
M vp =M vb / 2 =﹣1.18 N·m
水平面彎矩：
M hp=R ha×0.037=1.62 N·m
合成彎矩：按計(jì)算。
p-p處：Mp = 2.06 N·m
支點(diǎn)B處：Mb=︳M vb︳= 2.36N·m
轉(zhuǎn)矩作用于p-p截面至軸右端面之間的軸段。
計(jì)算當(dāng)量彎矩
據(jù)已知條件，軸屬于單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷沖擊較小，故其轉(zhuǎn)矩可看作脈動(dòng)循環(huán)變化，取=0.6，經(jīng)計(jì)算得到
p-p截面：M cap=3.81N·m
支點(diǎn)B處：M cab=3.98N·m
軸是否滿足強(qiáng)度要求只需要對(duì)危險(xiǎn)截面進(jìn)行校核即可。而軸的危險(xiǎn)截面多發(fā)生在當(dāng)量彎矩最大或當(dāng)量彎矩較大且軸的直徑較小處，即當(dāng)量應(yīng)力較大的截面屬危險(xiǎn)截面。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸和當(dāng)量彎矩可知，p-p截面處當(dāng)量彎矩最大，支點(diǎn)b處截面最小，但支點(diǎn)A處當(dāng)量彎矩遠(yuǎn)小于p-p截面當(dāng)量彎矩，故需要校核p-p截面和c-c處。
抗彎截面系數(shù)。按校核：
σcap =M cap / W =3810/410 MPa =9.29 MPa ≤ [σ-1]b =60MPa
σcac =M cac / W =3980/100 MPa =39.8MPa ≤ [σ-1]b =60MPa
所以，該軸的強(qiáng)度滿足要求。
2.4.3 軸承的校核
主動(dòng)軸兩端軸承選用80205型帶防塵蓋深溝球軸承（GB278-82），內(nèi)徑d=10mm、外徑D=26mm，寬度B=8mm，徑向基本額定動(dòng)載荷=4580N，徑向基本額定靜載荷=1980N[37]。運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中有輕微沖擊，工作溫度小于。
（1）軸承受力分析
軸承所承受的徑向載荷
Fr1= = =73.81N ，
軸向外載為零，受力如圖3-5所示。
圖3-5 深溝球軸承受力簡(jiǎn)圖
（2）求當(dāng)量動(dòng)載荷P
因深溝球軸承沒(méi)有軸向派生力（），所以軸承1和軸承2都不受軸向載荷作用，即
由于軸承1所受的徑向載荷比軸承2大，故只需對(duì)軸承1進(jìn)行壽命計(jì)算。查表，輕微沖擊，取載荷系數(shù)=1.2,=0，故=1，=0。
當(dāng)量動(dòng)載荷為：=1.2×（1×173.16+0）N=208N
（3）計(jì)算軸承的壽命
已知球軸承壽命指數(shù)=3，因工作溫度小于，查表得，軸承壽命
所以，軸承的基本額定壽命約為47449小時(shí)，按一天工作8小時(shí)，一年360天計(jì)算，約為16.48年，符合要求。
總結(jié)與致謝
本次課題總結(jié)
本論文所做的工作有以下一些：
(1)搜集了一些有關(guān)于各種類型花生排種器的資料，并且通過(guò)調(diào)研結(jié)果綜合地考慮了目前對(duì)于實(shí)際中各種播種器需求的一些具體要求，提出了這個(gè)簡(jiǎn)易的圓盤排種器的總體結(jié)構(gòu)方案，這樣一個(gè)簡(jiǎn)易的圓盤排種器具有結(jié)構(gòu)新穎、緊湊，體積小，自適應(yīng)能力強(qiáng)，維修方便等特點(diǎn)。
(2)本文還結(jié)合了其他類型的花生排種器（甚至小麥排種器等）的獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從而對(duì)新型的圓盤排種器進(jìn)行了選型，并且還對(duì)該簡(jiǎn)易的圓盤排種器的輸入軸進(jìn)行了一些相關(guān)的力學(xué)分析和運(yùn)動(dòng)同步性的分析，從而計(jì)算得到了一些比較重要的設(shè)計(jì)參數(shù)。
(3)在這個(gè)簡(jiǎn)易的圓盤排種器的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，將它的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、出錯(cuò)檢測(cè)系統(tǒng)、電源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、主控制器系統(tǒng)等進(jìn)行了集成，這樣就使得了該壓力機(jī)針對(duì)一些非正常工作工況的判別相比較其他的機(jī)器而言有了一個(gè)質(zhì)的提高。
另外，本文還查閱了其他一些相關(guān)的花生排種器的結(jié)構(gòu)和類型，通過(guò)對(duì)照和分析，研制了這一種實(shí)用性裝置，并且對(duì)該裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了多次設(shè)計(jì)。但是從初步的應(yīng)用與實(shí)際的需求看來(lái)，目前還存在著一些不容易解決的問(wèn)題要去多分析和檢驗(yàn)，這里就不再多加敘述。
致謝
本科最后階段的畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)整個(gè)大學(xué)生涯所學(xué)的一切主干知識(shí)及能力的運(yùn)用的一次綜合性的檢驗(yàn)，同時(shí)也是對(duì)即將離校的本科生的一次就業(yè)前的基本訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)，這對(duì)于一名普通的畢業(yè)生來(lái)說(shuō)具有及其重要的意義與地位。它意味著大學(xué)生即將走向工作崗位的最后一堂課，是非常重要的一課，甚至可以說(shuō)是最重要的一門課程。它不僅僅是大學(xué)四年來(lái)的所學(xué)理論知識(shí)的綜合運(yùn)用，同時(shí)還提高了我們自己的個(gè)人創(chuàng)造力，使得我們對(duì)自己的所學(xué)能有所表達(dá)，我們也可以從中獲得一些基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)以及經(jīng)歷都將會(huì)為今后我們走向社會(huì)發(fā)揮專業(yè)知識(shí)提供了一個(gè)可靠的保障。同時(shí)畢業(yè)設(shè)計(jì)也是鍛煉自己能力水平以及檢測(cè)自身能力的最好的一個(gè)方法。
本次設(shè)計(jì)題目是一種圓盤式排種器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這個(gè)設(shè)計(jì)是基于四年來(lái)對(duì)專業(yè)知識(shí)的所學(xué)的檢驗(yàn)，并在專業(yè)指導(dǎo)老師精心指導(dǎo)下完成的，在整個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，除了指導(dǎo)老師的精心教導(dǎo)，也與其他的同學(xué)的幫助離不開的，感謝室友和部分班上的同學(xué)提供的生活上的關(guān)心和專業(yè)上指導(dǎo)，同時(shí)也要感謝父母在這二十年來(lái)對(duì)我的關(guān)心與呵護(hù)，謝謝你們一直支持著我的理想和目標(biāo)，謝謝幫助過(guò)我的每一位。由于初次設(shè)計(jì)這樣一個(gè)實(shí)用性型的機(jī)器以及缺乏實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，本次設(shè)計(jì)中難免會(huì)存在不少的錯(cuò)誤與不足之處，希望各位老師和同學(xué)批評(píng)指正。
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