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中國地質(zhì)大學長城學院
本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計
題目 手推式花生播種機
系 別 工程技術(shù)系
專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
學生姓名 冷鵬月
學 號 05211638
指導教師 趙曉順
職 稱 副教授
2015 年 04 月 20 日
手推式花生播種機
摘 要
本設(shè)計是根據(jù)國內(nèi)外農(nóng)業(yè)播種機的發(fā)展趨勢，本著良好實用性、適應性和結(jié)構(gòu)簡單便于操作的原則，從而設(shè)計的一種新式手推式花生播種機。該機在結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點，能適應多種田地的播種。小到1-2分大的田塊，大到上百畝的田塊，不管是平壩、還是淺丘地區(qū)；無論是板結(jié)的土質(zhì)，還是疏松的土質(zhì)都能適應。本設(shè)計著重考慮了播種機的原理，包括鏈條鏈輪傳動機構(gòu)、排鐘排肥機構(gòu)、種箱、地輪、壓土輪、覆土器、開溝器和整體機架組成。從機器運動的功能出發(fā)，按類比法以及變異—組合法完成機構(gòu)的構(gòu)件和設(shè)計，使結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，噪音小、無污染，使用方便靈活的特點，適合一般土地環(huán)境的播種。采用手推提供動力，無需引擎驅(qū)動，達到了節(jié)能環(huán)保的目的，而且使用安全、可靠，便于維護。
關(guān)鍵詞：花生播種； 播種機； 手推。
Abstract
This design is based on the development trend of domestic and foreign agricultural seeder. With the principle of good practicability, adaptability ，simple structure and easy to operate , so design a new type of hand push peanut planter.。The advantage of this machine in structure is the ability of adapting to many field to planting.It can adapt range from 1-2?patch of land to hundred patch of land, from plain dam to shallow hill area， from the harden soil to loose soil.This design mainly considers the principle of the planter, including chain sprocket drive mechanism, bells distributing mechanism, types of boxes, wheel, soil pressure wheel, turns the soil, opener, and the overall frame.Starting from the function of machine movement and according to the analogy method and variation - combination to complete body components and design.It makes compact structure ,small volume , low noise,and no pollution . Using conveniently and flexibly is suited to the planting of general land environment.Using hand push power without the engine drive achieve the purpose of energy conservation and environmental protection,.And It is used safely, reliably, and easy to maintain.
Keywords peanuts seeding； planter； hand-push。
中國地質(zhì)大學長城學院2015屆畢業(yè)設(shè)計
目 錄
目 錄 1
1引言 3
1.1本設(shè)計的研究背景和意義 3
1.1.1本設(shè)計的研究背景 3
1.1.2本設(shè)計的研究意義 4
1.2 國內(nèi)外發(fā)展概況 5
1.2.1國內(nèi)發(fā)展概況 5
1.2.2 國外發(fā)展概況 5
2手推式花生播種機的設(shè)計要求 6
2.1 關(guān)于題目的具體要求 6
2.2 關(guān)鍵問題及解決方案 6
2.3 解決思路及方案 6
3 播種機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 7
3.1 播種機的整體結(jié)構(gòu) 7
3.2.選擇傳動方案 8
3.2.1 傳動方案的比較 8
3.2.2傳動方案的確定 8
3.3地輪的設(shè)計 8
3.4 排種排肥機構(gòu)箱體的設(shè)計 9
3.5 排種器設(shè)計 10
3.5.1 排種器的設(shè)計要求 10
3.5.2排種器的結(jié)構(gòu)確定 11
3.6 排肥器 11
3.6.1排肥器主要排施化肥的種類 11
3.6.2幾種化肥的主要技術(shù)特性 11
3.6.3 排肥器的要求 12
3.7開溝器 12
3.7.1 開溝器的設(shè)計要求 12
3.7.2開溝器的工作性質(zhì) 12
3.7.3開溝器根據(jù)其結(jié)構(gòu)類型不同，可以分為兩大類 13
3.8輸種管 13
3.8.1輸種管的參數(shù) 13
3.8.2輸種管的類型 14
3.8.3輸種管的尺度和傾斜角度 14
3.9壓土輪 14
3.9.1壓土輪的設(shè)計要求 14
3.9.2 壓土輪的結(jié)構(gòu)和工作原理 14
3.10種箱、肥箱 15
3.10.1 種箱、肥箱的設(shè)計要求 15
3.10.2 種箱、肥箱容量計算 16
3.10.3 種箱、肥箱結(jié)構(gòu)特點 16
3.11 機架 17
3.11.1 設(shè)計步驟 17
3.12覆土器 18
4 設(shè)計計算部分 18
4.1鏈輪的設(shè)計 18
4.1.1 鏈輪的設(shè)計 18
4.1.2 備用鏈輪的設(shè)計 20
4.2軸的設(shè)計 22
4.2.1 從動軸的設(shè)計 22
4.2.2主動軸的設(shè)計 26
4.3鍵的強度校核 27
5 播種機的保養(yǎng)與注意事項 27
5.1 播種機的保養(yǎng) 27
5.2 注意事項 27
6 結(jié) 論 28
參考文獻 29
致 謝 30
1引言
近年來，隨著世界經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人民不斷地提高生活水平,人們越來越注重生活的質(zhì)量和身體的健康，開始大量的食用植物油。從而導致了國內(nèi)油料供給不足，對國際油料市場的依賴性也日益增強。伴隨著人民生活水平和城市化率的不斷提高,對油料作物的消費需求必然會進一步釋放。所以，大力發(fā)展和種植油料作物來提高食用油自給量就顯得尤為重要。其中，花生是最主要的油料作物。它出油率高，對土壤土質(zhì)要求低，適合沙土地種植，經(jīng)濟效益好。因此,大力發(fā)展花生生產(chǎn)對于穩(wěn)定中國油料產(chǎn)業(yè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義。
在農(nóng)業(yè)發(fā)揮中，播種機是一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。因為農(nóng)業(yè)本身的特殊性，在每年春季的播種期內(nèi)必須完成播種，并需要同時完成播種和施肥，還要使種子能夠良好的生長和發(fā)育。因此，播種機的質(zhì)量好與壞，將直接影響農(nóng)作物的出苗率和生長情況，從而直接影響農(nóng)作物的產(chǎn)量。本次設(shè)計的課題為手推式花生播種機，它不但滿足以上要求，還可以進行精密播種，使種子在田地里合理分布，株距均勻，排鐘量相等，播種溝深一致。同時，播種機在保證農(nóng)作物產(chǎn)量的前提下大大的提高了工作效率，節(jié)省了大量的人力物力。
1.1本設(shè)計的研究背景和意義
1.1.1本設(shè)計的研究背景
雖然我國是一個農(nóng)業(yè)大國，但是我國的農(nóng)業(yè)機械技術(shù)還是處于比較落后的階段。從上世紀八十年代末開始，我國就開始研發(fā)和生產(chǎn)播種機。但由于種子的質(zhì)量，耕地的條件，機械制造生產(chǎn)水平和機械價格等多種因素的制約，我國當時主要研發(fā)、生產(chǎn)和推廣的是半精密播種機。九十年代中期以來，為了滿足農(nóng)業(yè)作業(yè)的更高需求，我國大力研發(fā)和生產(chǎn)精密播種機。當時，受到國情、農(nóng)民的認知程度以及播種的作物種類等原因的限制，我國主要研發(fā)和生產(chǎn)的都是主要種植作物的播種機，如玉米播種機。高粱播種機等。只有到了兩千年以后，人們才研發(fā)和生產(chǎn)花生播種機。原始的花生種植方法是人工開溝，人工播種， 人工施肥，人工覆土等一些列播種程序。不僅效率低、勞動強度大、而且播種質(zhì)量不易控制，造成花生產(chǎn)量低，人工成本高，總體效益過低；雖有部分地區(qū)采用簡單機械進行播種，但易出現(xiàn)漏播現(xiàn)象，造成缺苗、斷壟，影響產(chǎn)量及效益。又由于春耕的時間有限，這樣就限制了花生的大面積種植。在這樣的社會背景下，我國開始研發(fā)和生產(chǎn)花生播種機。起初，為了滿足大面積的花生種植，提高工作效率。我國主要研發(fā)和生產(chǎn)的都是有由大型、中型機械提供動力的大型、中型的花生播種機。該播種機由相應的農(nóng)業(yè)機械提供動力，可以多行播種，播種速度快，效率高，大大的滿足了人們種植花生的需求。近年來，隨著人們環(huán)保、安全和健康意識的增強，人們都想吃到自己親自種植的花生。因為是自家需要，并不需要大面積的種植，大費周折。人們只想在一些小范圍或閑暇的地方種植一些花生，只要滿足自家的需要即可。因此，人們就會利用一下地邊、地角、山坡、懸崖邊等一些小的地方。進行花生種植。但是這些地方不能使用大型、中型花生播種機。但為了滿足機器播種的要求，提高工作效率，節(jié)省人力物力，我研究和設(shè)計了手推式花生播種機。
1.1.2本設(shè)計的研究意義
手推式花生播種機的研究與設(shè)計，主要就是針對小范圍的地方，不適合大型、中型播種機工作的耕地。手推式花生播種機由傳動機構(gòu)、排鐘排肥機構(gòu)，地輪、壓土輪，開溝器、種箱肥箱、整體支架等其他一些輔助機構(gòu)組成。它可以同時播種和施肥，可以根據(jù)要求改變播種距離和播種深度。它的傳動機構(gòu)是由鏈輪、鏈條、地輪、軸、排鐘排肥機構(gòu)組成。首先，由人提供動力，推動播種機向前工作，地輪向前滾動，地輪滾動帶動地輪結(jié)構(gòu)中間的鏈輪轉(zhuǎn)動，然后由鏈條傳遞動力，帶動排鐘排肥機構(gòu)的鏈輪進行轉(zhuǎn)動，促使后面的兩個從動軸轉(zhuǎn)動，通過軸的轉(zhuǎn)動帶動排種器和排肥器轉(zhuǎn)動。使種子和肥料落入下面的箱體內(nèi)，再由輸送管把種子和肥料播撒在開溝器開出的土溝內(nèi)，然后覆土器把開溝器開出的濕土回填，隨著花生播種機的前進，壓土輪跟上對種溝進行碾壓。這樣，播種機就完成了這個播種工作。
與傳統(tǒng)的播種模式相比，手推式花生播種機可以進行精密播種，實現(xiàn)單粒精播，不但節(jié)約了大量的種子，還不需要進行二次間苗，節(jié)省了大量的人力物力；還可以根據(jù)種植、耕地地形的要求，進行相應的調(diào)節(jié)，可以改變播種的株距，播種的深度，給種子提供良好的生長條件；它在工作時，由一個人提供動力就可以，不需要太多的人。
手推式花生播種機結(jié)構(gòu)簡單，操作維修方便，可以自由調(diào)節(jié)扶手高度，適合各種人群使用，同時它質(zhì)量輕便，易搬運，適應多種地形。尤其像我國南方如云南、貴州等多山地區(qū)。而且，我國南方的大多省份多高山，可用的耕地面積很少，大部分耕地都分布在山坡或山頂上。并且土質(zhì)貧瘠，非常適合花生的種植。手推式花生播種機的出現(xiàn)和投入使用，大大的提高了工作效率，節(jié)省了大量的人力物力，更加滿足了人們的生活需求。
1.2 國內(nèi)外發(fā)展概況
在當前的國際形勢下，農(nóng)業(yè)的發(fā)展正向著機械化、自動化的方向發(fā)展，農(nóng)業(yè)的國際化已經(jīng)是一個基本趨勢。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，機械技術(shù)的不斷提升，農(nóng)業(yè)機械技術(shù)也得到了很大的提升和改變，改變了傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)作業(yè)模式，使農(nóng)業(yè)作業(yè)得到了進步和升級。
1.2.1國內(nèi)發(fā)展概況
我國人口是全世界的四分之一，并且我國有九億左右的農(nóng)民，是一個名副其實的農(nóng)業(yè)大國，我國農(nóng)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展對我國的國家政治穩(wěn)定非常重要，對人民的安居樂業(yè)影響也是很大。自從我國加入WTO以來，對農(nóng)業(yè)的發(fā)展也是越來越重視，政府不斷頒布和下發(fā)和農(nóng)業(yè)相關(guān)的各種條款和政策，因此，農(nóng)業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)與機遇也是非常巨大的.目前，我國的農(nóng)業(yè)機械技術(shù)相比于其他一些發(fā)到國家還是比較落后的。伴隨著改革開放的步伐和我國科學技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，在農(nóng)業(yè)機械方面我國已經(jīng)有了很大的發(fā)展，上升了一個新的層面。世界上一些發(fā)達國家，在很早很早以前就開始研究農(nóng)業(yè)機械，又因其技術(shù)先進，思維開闊，很多發(fā)達國家都已經(jīng)實現(xiàn)農(nóng)業(yè)自動化。而我國的機械技術(shù)就原本落后于一些發(fā)達國家，對農(nóng)業(yè)機械技術(shù)的研究和涉入也晚于其他國家，所以我國的多數(shù)地區(qū)的農(nóng)業(yè)作業(yè)還是半機械化或是人工的模式，因此在農(nóng)業(yè)機械方面，我國和西方發(fā)達國家相比還是非常落后的。所以說，發(fā)展農(nóng)業(yè)機械，對我國目前來說還是非常重要的。
目前，我國的傳統(tǒng)播種形式仍然是以條播為主，它是由小型農(nóng)業(yè)機械拖拉機提供動力，牽引播種機前進，實現(xiàn)農(nóng)作物的條播作業(yè)?，F(xiàn)在全國有幾百家播種機生產(chǎn)企業(yè)，其中很大一部分企業(yè)還是主要生產(chǎn)由小型拖拉機提供動力牽引的小型播種機。只有十家播種機生產(chǎn)企業(yè)研發(fā)和生產(chǎn)由大型或中型拖拉機提供動力牽引的大型播種機。近幾年，聯(lián)合作業(yè)播種機在我國市場上發(fā)展也是很快的，它主要的種類有播種-施肥聯(lián)合作業(yè)機，耕作-播種聯(lián)合作業(yè)機，松土—施肥—覆膜—穴播聯(lián)合作業(yè)機和施水—播種聯(lián)合作業(yè)機等。雖然我國的農(nóng)業(yè)機械發(fā)展技術(shù)已經(jīng)有一段很長的歷史，但是我國的主要研究還是自動化半精密播種機，隨著農(nóng)業(yè)機械的發(fā)展，全自動精密播種機的發(fā)展將會是農(nóng)業(yè)作業(yè)的發(fā)展主題。我國已經(jīng)開始了精密播種機的研發(fā)和生產(chǎn)，并且取得了一定的效果。為了增加農(nóng)民收入，黨中央頒布和下發(fā)了一系列相關(guān)的政策，并進行落地實施。隨著黨中央對農(nóng)業(yè)發(fā)展的力度加大，精密播種機的研發(fā)和生產(chǎn)得到了飛速發(fā)展。不斷提升精密播種技術(shù)，針對不同的農(nóng)作物，機械農(nóng)業(yè)專家通過試驗或是理論數(shù)據(jù)的推理，根據(jù)種子的物理特性設(shè)計了不同的播種、排種方式。大大的提高了播種機的工作通用性和適用性。
1.2.2 國外發(fā)展概況
國外農(nóng)業(yè)機械作業(yè)的水平和特點，其中主要以歐美國家為代表的經(jīng)濟發(fā)到的國家，這些國家的農(nóng)業(yè)機械作業(yè)的技術(shù)已經(jīng)是非常的先進并且足有一定的典型性。
近年來，國外很多發(fā)達的在不斷地改進和發(fā)展播種機。一，不斷改變和更新播種機的工作原理，對播種機的整體結(jié)構(gòu)進行完善。二，提高機械技術(shù)，保證播種機工作性能良好。三，注重并提高播種機具的使用通用性和適應性。例如可以通過改變排鐘器的種類來滿足不同農(nóng)作物的播種需求，可以通過傳動機構(gòu)的變速調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)播種株距。為了適應的地形、不同的土壤結(jié)構(gòu)，配備了相應的開溝器和壓土輪。可以通過改變種箱和肥箱的大小及其變速結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)播種量和施肥量。設(shè)計和生產(chǎn)不同系類型號的播種機，來滿足不同型號的拖拉機的使用。為了提高工作效率，提高播種機的作業(yè)速度或是增大播種機的工作幅寬。目前在國外，精密播種機的技術(shù)已經(jīng)是非常的成熟，在精密播種機上不但配備了聯(lián)合播種和施肥機構(gòu)，還配備了一些輔助裝置，如撒農(nóng)藥裝置、整地裝置等等。并且其排種排肥裝置都更換了新的工作原理。
目前，世界上的播種機機型各種各樣，市場上有可供選擇的機型也很多。其中，國外的播種機在向大型、高效、電子控制機械的方向發(fā)展。其播種機主要工作方式為氣力式(氣吹、氣吸)，該播種機工作幅度很寬，工作速度很快，農(nóng)業(yè)作業(yè)效率非常高。
2手推式花生播種機的設(shè)計要求
2.1 關(guān)于題目的具體要求
（1）設(shè)計有創(chuàng)新性，各個零部件的設(shè)計合理。
（2）零件圖，裝配圖要詳盡，可以清楚的表達出各部件間的關(guān)系。
（3）零件圖，裝配圖要符合國際的詳細工程圖。
（4）使用CAD軟件，完成各個零件的設(shè)計，并進行裝配。
2.2 關(guān)鍵問題及解決方案
（1）手推式花生播種機的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
（2）播種機的傳動機構(gòu)、排種排肥機構(gòu)的設(shè)計。
2.3 解決思路及方案
當今農(nóng)業(yè)發(fā)展中，大型、中型的花生播種機在山坡上、懸崖邊、空間小的地方或進行農(nóng)作物套種的地方均不能使用。針對這種情況，我設(shè)計出了手推式花生播種機。該播種機可以同時播種和施肥。其主要由傳動機構(gòu)、排肥排鐘機構(gòu)、地輪、壓土輪、覆土器、開溝器和整體支架組成。
其中，主要的問題就是傳動機構(gòu)的設(shè)計。在支架的前端裝有一個地輪，在地輪的中間軸上裝有一個鏈輪。在與前面鏈輪的同一垂直面上，即排種排肥機構(gòu)處裝有一組鏈輪。由人提供動力，使地輪向前滾動，帶動鏈輪轉(zhuǎn)動，由鏈條傳遞動力，帶動后面排鐘排肥機構(gòu)鏈輪的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)播種機的播種和施肥。
毛刷安裝在種箱內(nèi)，控制種子和肥料的播出量。支架的末端裝有斜向推桿，可以自由調(diào)節(jié)扶手的高度。合理的設(shè)計和安裝輸送管的長度和角度，使種子和化肥落入種溝時，與地面的相對速度很小，保證種子順利的落入種溝內(nèi)且株距均勻。合理的設(shè)計覆土器和壓土輪，使種子獲得良好的生長條件。
3 播種機的結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1 播種機的整體結(jié)構(gòu)
圖3-1 手推式花生播種機
主要機構(gòu)：①扶手和機架 ②種箱/肥箱 ③從動鏈輪 ④地輪 ⑤開溝器
⑥輸送管 ⑦覆土器 ⑧壓土輪 ⑨箱體
主梁、支架： 將各個零件安裝在上面，并支撐整體。
排種部件： 包括從動軸、種箱、排種器和毛刷，實現(xiàn)種子的單粒平播。
排肥部件： 包括從動軸、肥箱、排種器和毛刷，實現(xiàn)化肥定量的平播
土壤工作部件：包括開溝器、壓土輪及覆土器等。
3.2.選擇傳動方案
3.2.1 傳動方案的比較
選擇傳動方案→引用機械設(shè)計排肥排種系統(tǒng)工作的動力均來自于地輪，一組傳動機構(gòu)傳到排肥機構(gòu)。常見的傳動機構(gòu)齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動等。
(1) 齒輪傳動：主要優(yōu)點，瞬時傳動比較恒定，工作平穩(wěn)性價高，傳動比變化范圍大，傳動功率范圍大，傳動效率高。缺點：運轉(zhuǎn)中有振動、沖擊和噪聲，并且產(chǎn)生動載荷，無過載保護。傳動距離大時對齒輪價格較高。
(2) 帶傳動：帶傳動結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)，能緩沖減振。維護容易，不需潤滑，價格低廉，可以在長距離間傳遞動力，摩擦型帶傳動能過載打滑，運轉(zhuǎn)噪聲低，但傳動比不準確，適用速度一般在15r/s以上，不適于播種機的低速運轉(zhuǎn)
(3)鏈傳動：主要優(yōu)點 能在任意的中等軸間距離進行定速比的傳動，速度無滑動損失，傳動比允許較大，能在較為惡劣的條件工作，缺點：價格較高，速度有波動，不平穩(wěn)，鏈接伸長后運轉(zhuǎn)不易平穩(wěn)，易跳齒。
3.2.2傳動方案的確定
由于肥箱種箱安裝在機架后面，地輪與排種排肥機構(gòu)之間傳動距離比較大，傳動機構(gòu)暴漏在空氣中，工作環(huán)境不好，而且播種機的工作速度相對較低，故采用鏈傳動。
3.3地輪的設(shè)計
根據(jù)人機工程學原理，播種機的轉(zhuǎn)動部分不能大于400mm，如圖3-2所示，所以設(shè)計地輪外徑為380mm，由于在地輪的一端側(cè)壁上安裝有一個鏈輪，所以后側(cè)應有一定的寬度。故取在裝有鏈輪的一側(cè)寬度取值為25mm，另一側(cè)為20mm，整體寬度為177mm。
圖3-2 地輪
3.4 排種排肥機構(gòu)箱體的設(shè)計
首先，根據(jù)設(shè)計要求和實際應用的可行性,設(shè)計箱體結(jié)構(gòu)如圖3-3所示，在排鐘排肥機構(gòu)的箱體下面應設(shè)計成有一定的坡度，排種器應與箱體內(nèi)壁具有一定的間隙，這樣可以使種子順利的落入在箱體下面的排種導管內(nèi)，不會對種子的表面造成損壞。同時箱體應該有一定的厚度，可以承受住播種機在工作時外部帶來的載荷。應為播種機是有人提供動力，作業(yè)速度低，不會對箱體有太大的載荷，所以排鐘排肥機構(gòu)的箱體用硬質(zhì)塑料制造即可。
箱體的結(jié)構(gòu)：
圖3-3 箱體
3.5 排種器設(shè)計
3.5.1 排種器的設(shè)計要求
精密播種可以節(jié)省種子，避免間苗，減少了二次勞動量。同時可以進行平均播種，使丙幼苗間距相等，達到苗齊、均勻。有利于農(nóng)作物的生長，同時還可以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。其中排種器是達到精密播種的關(guān)鍵。其工作要求如下：
（1）排種均勻穩(wěn)定，排種的性能不受外界影響。每臺播種機每一次的排種量要一致。
（2）不能損傷種子，通用性好。
（3）株距調(diào)節(jié)范圍大。
（4）工作穩(wěn)定，不發(fā)生堵塞現(xiàn)象。
3.5.2排種器的結(jié)構(gòu)確定
目前，可進行精密播種的機械的排種器，很多都是孔型排種器，根據(jù)種子的大小、形狀、因素，設(shè)計出各種型孔，來實現(xiàn)精密播種。排種器一般用硬質(zhì)塑料制成，直徑大約為60-130mm。其中型孔可以設(shè)計成各種形狀，如圓錐形、圓柱形、用圓弧形等。本次設(shè)計的型孔為圓弧形。
型孔參數(shù)：直徑9-15mm 深度：11-16mm 每孔粒數(shù)：1
結(jié)構(gòu)如圖3-4所示：
圖3-4 排種器
3.6 排肥器
排肥器和排種器的結(jié)構(gòu)相差不大，只是型孔的形狀和尺寸發(fā)生一定的改變。
3.6.1排肥器主要排施化肥的種類
（1）粒狀和粉狀化肥
（2）粒狀復合肥
（3）自制的顆?；?
3.6.2幾種化肥的主要技術(shù)特性
表3-1
肥料名稱
外形
含水率
（百分比）
單位容積質(zhì)量 （克/升）
自然休止角
（度）
尿素
顆粒
720
35°
硫酸銨
顆粒
0.93
943
44°
碳酸銨
結(jié)晶
2.13
1010
35°
碳酸氫銨
粉狀
2.87
920
37°
磷酸銨
晶體
2
840
過磷酸鈣
粉狀
1.6
880
3.6.3 排肥器的要求
（1）排肥器可以控制施肥量，每畝5-13kg可調(diào)。排肥量穩(wěn)定，不斷條，不堵塞。
（2）通用性好，適用多種肥料。
（3）工作可靠，施肥控制調(diào)節(jié)方便，肥箱剩于肥料便于清理。
（4）各部件耐磨，耐腐蝕。
3.7開溝器
開溝器的作用是在播種機工作時，開溝器尖端入土開出種溝，箱體內(nèi)的種子和肥料沿著塑料導管直接落入溝內(nèi)。
3.7.1 開溝器的設(shè)計要求
（1）入土性能好
（2）入土深度可以調(diào)節(jié)，范圍2-10cm。
（3）力學性能好。堅固耐用。
3.7.2開溝器的工作性質(zhì)
（1）在花生播種機工作時，要保證開出的種溝深淺相同，溝型整齊并在一條直線上。同時，要保證開溝器開溝的深度可以調(diào)節(jié)。
（2）開溝時不能破亂土層結(jié)構(gòu)，不能使種溝內(nèi)的濕土翻到地表，不能將地表的干土帶入溝內(nèi)。種
子落入種溝后，要保證種子和肥料直接落在濕土上。
（3）具有回土功能，使?jié)裢量梢曰靥顚⒎N子和肥料覆蓋，有利于種子的發(fā)芽。
（4）具有良好的工作性能。
（5）結(jié)構(gòu)簡單，易于調(diào)整和維修，工作阻力要小，以便減輕工作強度。
3.7.3開溝器根據(jù)其結(jié)構(gòu)類型不同，可以分為兩大類
（1）銳角開溝器
（2）鈍角開溝器
根據(jù)本設(shè)計的要求，選用銳角式開溝器。其結(jié)構(gòu)如圖3-5所示，其主要由銳角鋼板和輸種管組成。開溝器的尖端一般由硬度較高的65Mn制成，同時要進行熱處理，為了增加其耐磨性，應選擇硬度為HRC37-42。
圖3-5 開溝器
3.8輸種管
3.8.1輸種管的參數(shù)
輸種管的作用是將種子從箱體中導出，并使之落入開溝器開出的種溝內(nèi)。輸種管對種子的均勻排播有很大影響，故輸種管的要求如下：
（1）保證種子可以自由下落，保證機器的均勻性播種。輸種管應有足夠大的橫截面積，保證種子落下時暢通無阻。
（2）輸種管與開溝器固定一在起，并且能隨著開溝器的升降能自行的升降，不影響種子下滑速度。
（3）要耐腐蝕，耐磨。并擁有適當?shù)纳炜s量和彈性。
（4） 結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，易于生產(chǎn)和維修。
3.8.2輸種管的類型
（1） 金屬管
（2） 橡膠管
（3） 塑料管
這了滿足上述要求，選用塑料作為排種管的材料。
3.8.3輸種管的尺度和傾斜角度
由于各種播種機的整體結(jié)構(gòu)不同和其工作特點的不同，對種子的下落速度的要求不同，來設(shè)計并確定輸種管的長度和傾斜角度。為了能夠?qū)崿F(xiàn)精密播種，要保證種子落入土溝內(nèi)時，種子的速度要非常的小，并以此保證兩株幼苗間的距離均勻性。因此，我們需設(shè)計成具有一定傾斜角度、離土溝較低的直導管。
通過實驗得出，有2/3的種子散落在半徑為20mm的范圍內(nèi)。因此得出，輸種管的直徑應在28-40mm范圍之內(nèi)，且應該有一定的傾斜角度。
3.9壓土輪
3.9.1壓土輪的設(shè)計要求
（1）強度要求：0.3-0.5kg/cm3。
（2）轉(zhuǎn)動靈活，不粘土。
（3）壓土輪的寬度稍大于苗幅寬。
（4）高度可以根據(jù)開溝器的深度而過行相應的自我調(diào)節(jié)，同時在鎮(zhèn)壓后，土壤表面不能發(fā)生鱗狀裂紋。
3.9.2 壓土輪的結(jié)構(gòu)和工作原理
（1）圓柱形壓土輪
（2）凹面壓土輪
（3）圓錐組合壓土輪
本設(shè)計的壓土輪結(jié)構(gòu)如圖3-6所示，圓柱形壓土輪。
圖3-6 壓土輪
壓土輪的作用是對覆土器回填的土壤進行碾壓，壓實土壤結(jié)構(gòu)，降低水分蒸發(fā)，保持土壤濕度，保證種子的良好生長條件。其中，壓土輪對于干旱地區(qū)的耕種的作用是很大的，由于其自身的重力加上作用在壓土輪上的附加重量，可以對成塊的土壤進行碾碎，有利于土壤對于水分的吸收和保濕。
3.10種箱、肥箱
3.10.1 種箱、肥箱的設(shè)計要求
（1）有足夠的含量，來減少加肥加種的次數(shù)，同時可以保證一箱種，肥可以播種到地頭。但種、肥箱過大，會使整個箱體自重的增加，也使整個機器的牽引阻力增加，所以種箱、肥箱的尺寸要適當。另外對于懸掛式的播種機來說，使整個機器縱向穩(wěn)定性下降。
（2） 箱底板的傾斜角度要大于種、肥的自然何止角，保證種、肥可以完全的進入排種器和排肥器內(nèi)，順利的完成播種。
（3）箱體應結(jié)實耐用，耐腐蝕，質(zhì)量輕。同時在箱體內(nèi)外均涂上油漆。
（4）加種加肥方便，剩于的種、肥容易清理。
3.10.2 種箱、肥箱容量計算
種、肥箱的容量是根據(jù)播種工作時的播種量或施肥量、耕地面積和此次播種長度以及和種子或肥料單位容積等因素來確定的。工作時，要保證種子、肥料播撒到可以進行再次添加的地頭，而且要保證種子和肥料不能全部播完。否則會因為箱體內(nèi)的量太少而影響播種機的性能，
種、肥箱的容量V可用下式確定
V=Qmm×B×L÷（1000t??）
式中：V—肥箱體積、種箱體積
Qmm—最大播量 斤/畝
B—播種機的工作幅寬
L—種子裝滿能行使的距離
?—種子箱的充滿系數(shù)
T—種子容量 kg/L
3.10.3 種箱、肥箱結(jié)構(gòu)特點
播種機上的種、肥箱的幾何形狀有矩形、梯形或圓形。材料有薄鋼板、玻璃纖維、塑料等。
結(jié)構(gòu)特點：① 增大容量，減少添加種子、肥的次數(shù)。
② 采用整體箱結(jié)構(gòu)，為了增加剛度使其與機架相連。
③ 種箱、肥箱相互所占的比例可以進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)以滿足不同的而要。
故種箱/肥箱的結(jié)構(gòu)如圖3-7所示：
圖3-7 種箱/肥箱
3.11 機架
任何機械的機架設(shè)計都要滿足其工作要求。
（1） 剛度要求
（2）強度要求
（3）穩(wěn)定性要求
（4）美觀
3.11.1 設(shè)計步驟
（1）對機架的形狀，尺寸進行初步確定，以保證其內(nèi)外零部件能正常運轉(zhuǎn)。
（2）確定制造工藝→焊接、螺栓連接。
（3) 分析載荷情況，機架上的載荷包括自身重量，各部件重量用各部件運轉(zhuǎn)時的動載荷。
（4）確定結(jié)構(gòu)形式
(5) 畫出結(jié)構(gòu)簡圖，如圖3-8所示
圖3-8 機架
機架：主要由角鐵、45鋼焊接和螺栓連接而成，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
3.12覆土器
覆土器主要作用：將開溝器開出的濕土回填到種溝內(nèi)，使?jié)裢林苯痈采w在種子和肥料上，讓種子獲得良好的生長條件。覆土器結(jié)構(gòu)如圖3-9所示：
圖3-9 覆土器
4 設(shè)計計算部分
4.1鏈輪的設(shè)計
4.1.1 鏈輪的設(shè)計
假設(shè)手推式花生播種機的功率P=0.24kw 主動鏈輪的轉(zhuǎn)速 n1=60r/min 到傳動比 i=1 載何平穩(wěn)，中心線垂直布置。
解： 1. 選擇鏈輪齒數(shù)
取主動鏈輪的齒數(shù)Z1=17 傳動比 i=1。
故從動鏈輪齒數(shù) Z2=i×17=1×17=17。
2. 確定計算功率
由表9-6查得工況系數(shù)Kz=1.52，單排鏈，則計算功率為
Pca=KAKZP=1.0×1.52×0.24kw=0.36kw
選擇鏈條型號和尺寸
根據(jù)Pca=0.36kw, n1=60r/min 和Pca ≤Pc ,查圖9-11可選10A-1，查表9-1鏈條節(jié)距為P=15.88mm
3.計算鏈節(jié)數(shù)和中心距
初選中心距 =（30~50）P =(30-50)×15.88=476.4~794.0mm 取α0 =500mm相應的鏈長節(jié)數(shù)為
Lpo =Z+2
取鏈節(jié)長數(shù) Lpo=80。
由表9-8，采用線性插值計算得出中心距計算系數(shù)f1=0.24578則鏈傳動的最大中心距為
Αmax=f1p[2Lp-(Z1+Z2)]=0.24578×15.88×[2×80-(17+17)]mm=491.78mm
4.計算鏈輪轉(zhuǎn)速V,確定潤滑方式。
V=
由V=0.27m/s和鏈條型號16A-1，查圖9-14可知，應采用定期人工潤滑。
5.計算壓軸力Fp
有效圓周力為：Fe=1000P/v=1000×鏈輪水平布置得壓軸力系數(shù)Kfp=1.15，則壓軸力為：Fp=KfpFe=1.15×1333.33N=1533.33N
6.主要設(shè)計結(jié)論
鏈條型號10A-1，鏈輪齒Z1=17 Z2=17
鏈節(jié)數(shù) Lp=80 中心距α=490mm
鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸
分度圓直徑d=
查表知d1=10.16
齒頂圓直徑 damin=d+p(1--d1=86.42+15.88×（1--10.16mm=90.65mm
Damax=d+1.25P-d1=86.42+1.25×15.88-10.16mm=96.11mm
齒根圓直徑：df=d-d1=86.42-10.16mm=76.26mm
齒高：hamin=0.5(p-d1)=0.5×（15.88-10.16）mm=2.86mm
hamax=0.6259-0.5d1+=0.625×15.88-0.5×10.16+=5.59mm
鏈輪的軸向齒廓尺寸
齒側(cè)圓弧半徑：remax =0.12d1 (z+2)=0.12×10.16（17+2）mm=23.16mm
remin =0.008d1 (z2+180)=0.008×0.16（172 +180）mm=38.12mm
滾子定位圓弧半徑：rimin =0.505d1 =0.505×10.16mm=5.13mm
rimin=0.505d1 +0.069=0.505d1 +0.069mm=5.27mm
滾子定位角： αmax =140°-=140°- =134.7°
αmin =120°-=120°-=114.7°
單排： bn=0.95b1 查表知：b1=9.4=0.95×9.4mm=8.93mm
齒側(cè)倒角：ba公稱=0.139=0.13×15.88=2.06°
齒側(cè)半徑：rx公稱=p=15.88mm
齒全寬：bfn=(n-1)pt+bn=8.93mm
n 為排數(shù)
圖4-1 鏈輪
4.1.2 備用鏈輪的設(shè)計
為了使手推式花生播種機可達到改變株距的要求，我在后面的排種排肥進行了雙層鏈輪的設(shè)計。即通過不同的鏈輪的大小，齒數(shù)的不同來實現(xiàn)調(diào)節(jié)株距的目的。，由于上面已對主從鏈輪其中一個小的從支鏈輪的計算，該鏈輪的設(shè)計結(jié)構(gòu)已達到設(shè)計的技術(shù)要求。為了避免重復的計算我下面只計算出大鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸。
大鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸
選擇大鏈輪齒數(shù)Z=19已知節(jié)距P=15.88mm
分度圓直徑：d= 查表知：d1=10.16mm
齒頂圓直徑：damin=d+p(1-
damax=d+1.259-d1=96.48+1.25×15.88-1016mm=106.17mm
齒根圓直徑: df=d-d1=96.48-10.16mm=86.32mm
齒高：hamin=0.5(p-d1)=0.5×（15.88-10.16）mm=2.86mm
hamax=0.625p-0.5×d1+=0.62×15.88-0.5×10.16+
鏈輪的軸向齒廓尺寸：
齒側(cè)圓弧半徑：remax = 0.12d1(z+2)=0.12×10.16（19+2）mm=25.6mm
remin = 0.008d1(z2+180)=0.008×10.16（192 +180）mm=43.97mm
滾子定位圓弧半徑：rimax =0.505d1 =0.505×10.16mm=5.13mm
rimin=0.505d1 +0.069=0.505d1 +0.069mm=5.27mm
滾子定位角：αmax =140°-=140°- =135.27°
αmin =120°-=120°-=115.27°
單排： bn=0.95b1=0.95×9.4mm=8.93mm 查表知 b1=9.4
齒側(cè)倒角：ba公稱=0.139=0.13×15.88=2.06°
齒側(cè)半徑：rx公稱=p=15.88mm
齒全寬： bfn=(n-1)pt+bn=8.93mm n 為排數(shù)
4.2軸的設(shè)計
4.2.1 從動軸的設(shè)計
假設(shè)手推式花生播種機的主動軸的功率 p=0.24kw轉(zhuǎn)速 n=60r/min 傳動比 i=1
解：
1.求從動軸上的功率 p1 轉(zhuǎn)速n1 和轉(zhuǎn)矩 T1 .
若取每級鏈輪的傳動功率（包括軸承效率在內(nèi)）?=0.97
則 p1=? p=0.97×0.24kw =0.233kw
又 n1=n=60×r/min =60r/min
于是 T1=9550000=9550000×N/mm=37086 Nmm
2.求作用在鏈輪上的力
因已知從動軸上的鏈輪的分度圓直徑為 d2 =86.42mm
而 Ft ==N =858N
Fr =Ft=858×N=279N
Fa =Fttanβ=858×tan2.06°=27.6N
3.初步確定軸的最小直徑
先按式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為40Cr。調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)表15-3取Ao=105 ,于是得
Dmin =Ao=105×mm =16.5mm
4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
⑴擬定軸上的裝配方案，現(xiàn)選用如圖4-1所示的裝配方案
⑵根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
根據(jù)設(shè)計要求，在Ⅰ-Ⅱ軸段上擰有螺母,在Ⅴ-Ⅵ軸段上結(jié)構(gòu)也是一樣的,故取 dⅠ-Ⅱ =dⅤ-Ⅵ =18mm
取 LⅠ-Ⅱ=20mm,取 LⅤ-Ⅵ =29mm 在Ⅱ-Ⅲ軸段上，Ⅳ-Ⅴ軸段上套有軸承,取dⅡ-Ⅲ=dⅤ-Ⅵ=20mm,取LⅡ-Ⅲ=14mm,取LⅣ-Ⅴ=14mm.根據(jù)力的作用要求選用滾子軸承6204,其尺寸為d×D×B=20×47×14,在Ⅲ-Ⅳ軸段上裝有排種器,取LⅢ-Ⅳ=100mm,dⅢ-Ⅳ=24mm.
(3) 在軸的Ⅴ-Ⅵ軸段上,鏈輪與軸之間采用平鍵連接.由于dⅤ-Ⅵ=20mm,與鏈輪連接部分L=19mm,查表6-1,平鍵的種類和尺寸,b×h×l=6×6×12.
取用配合H7/n6.
(4) 確定軸上倒角尺寸.
參考表15-2,取軸的倒角為C2..
圖5-1 從動軸
5 求軸上的載荷
首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的簡單計算，可知
FNH1=165.57N, FNH2=692.43N
FNV1=560N FNV2=170N
總彎矩：M1=42309.7N?mm M2=37387.1N?mm
6 抗彎矩合成應力校核軸的強度
在進行校核時，通常校核承受最大彎矩和扭矩的界面（寄危險界面C）的強度。根據(jù)式（15-5）及以上的數(shù)據(jù)及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭矩切應力為脈沖循環(huán)變應力。取α=0.6，軸的計算應力
=MPa=59.75MPa
前已選定軸的材料為40Cr,調(diào)制處理。由表15-1差得【σ-1】=70MPa,因此σca<【σ-1】
7 精確校核軸的疲勞強度
（1）截面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ只受扭矩作用，雖有鍵槽和過度配合所引起的應力集中將削弱軸的疲勞強度。但是由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強度力寬裕確定的，所以截面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均不需要校核。
從應力集中對軸的疲勞強度來看，截面Ⅳ所引起的應力集中最嚴重，故對截面Ⅴ進行力的校核。
（2） 截面Ⅴ左側(cè)
抗彎截面系數(shù)：W=0.1d3=0.1×203mm3=800mm3
抗扭截面系數(shù): W=0.2d3=0.2×203mm3=1600mm3
截面Ⅴ左側(cè)的彎矩
M=42309.7 ×N?mm=18510N?mm
截面Ⅴ上的扭矩：T1=37086 N?mm
截面上的彎曲應力：σb ==Mpa =23.12Mpa
截面上的扭轉(zhuǎn)切應力：τ==Mpa =23Mpa
軸的材料為40Cr 調(diào)質(zhì)處理 由表15-1查得σβ=700Mpa σ-1 =335Mpa τ-1=185Mpa
截面上形成的理論應力集中系數(shù),按附表3-2查取.因 ==0.11==1.11經(jīng)插值后可查得ασ=1.59 ,ατ=1.56又由附圖3-1查得軸的材料敏感系數(shù)為qσ =0.7 ,qτ=0.75故有效應力集中系數(shù)按式
（附3-4）為
Rσ =1+0.7×（1.59-1）=1.42 Rτ =1+0.75×(1.56-1)=1.42
由附圖3-2得尺寸系數(shù)qσ =0.75,由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)qτ=0.92,軸按磨削加工。由附圖3-4得表面系數(shù)為βσ=βτ=0.9
由未經(jīng)表面強化處理，即βσ=1 則按式（3-12）及式（3-14b)，列綜合系數(shù)為
Kσ=+-1=+-1=1.89
Kτ=+-1=+-1=1.89
又由ξ3-1及ξ3-2得特性系數(shù)為 φσ=0.1~0.2 取φσ=0.1
Φσ=0.05~0.1 取φσ=0.05
于是計算安全系數(shù)Sca 值，按式（15-6）—（15-8）則得
Sσ = ==7.67
Sτ ===10.92
Sca ===6.37≥1.5 故可知其安全。
同截面V右側(cè)
抗彎載面系數(shù)
W=0.1d3=0.1×183mm2 =583.2mm2
Wτ =0.2d3 =0.2×183mm3 =1166.4mm3
彎矩M及彎曲應力為
M=42309.7×N?mm=18510N?mm
σb ==Mpa=31.80Mpa
由附表3-8用插值法術(shù)出，并取=0.8，于是得=2.8， =0.8×2.8=2.24
故得綜合系數(shù)為Kσ= +-1=2.8+-1=2.91
Kτ=+-1=2.24+-1=2.35
Sσ=σ-1/(Kσ?εσ+φσ?σm)=335÷(2 .91×15.87+0.1×0)=7.25
Sτ=τ-1/(Kτ?Fτ+φτ?τm)=185÷(2.35×14.00÷2+0.05×14.00÷2)=11.01
Sca=Sσ?Sτ/=3.25×11.01/=6.06≧S=1.5
故安全。
由于軸在截面Ⅴ右側(cè)的強度也是足夠的。因本設(shè)計無大的瞬時過載及嚴重的應力循環(huán)不對稱性。故可以略去靜強度校核。
由于排肥器的軸與排種器的軸上所受力的要求和結(jié)果都是一樣的，故不再需要重復計算。把兩根軸設(shè)計成一個結(jié)構(gòu)即可。
4.2.2主動軸的設(shè)計
已知手推式花生播種機的功率P=0.24kw，轉(zhuǎn)速n=60r/min,
解：
1 軸的功率 P=0.24kw 轉(zhuǎn)速n=60r/min
轉(zhuǎn)矩T1=9550000=9550000×N?mm=38200N?mm
2 確定軸的最小直徑
先按式（15-2）初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)15-3，取A0=105，于是得：
dmin=A0=105×mm=16.67mm
主動軸的最小直徑是安裝螺母的直徑。
3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
根據(jù)設(shè)計的要求，在軸的中間部分設(shè)計成和自行車后輪中軸結(jié)構(gòu)一樣的軸的結(jié)構(gòu)，在兩個軸承之間有一個帶凸輪的套筒，軸承在套筒的內(nèi)部兩端。在軸的Ⅳ-Ⅴ上裝有軸承，在Ⅴ-Ⅵ的軸段上裝有一個鏈輪。鏈輪的內(nèi)徑稍大于軸的直徑，同時用螺母把鏈輪固定在中間套筒的凸輪上。這樣，就使鏈輪和套筒連為一體，就實現(xiàn)了地輪轉(zhuǎn)動帶動套筒轉(zhuǎn)動，套筒帶動鏈輪轉(zhuǎn)動。
源于本設(shè)計，主動軸是固定不動的，只是軸承、鏈輪在進行轉(zhuǎn)動，所以主動軸受到的扭轉(zhuǎn)毅力非常小，可以忽略不計。喲與鏈輪、套筒和軸承的自重對軸產(chǎn)生的壓力也非常小?？梢院雎圆挥嫛９手鲃虞S不需要再進行重復的校核?，F(xiàn)在主動軸的尺寸完全可以復合設(shè)計的要求。
4.3鍵的強度校核
已知鏈輪的軸徑d=18mm,T=37086N?mm
1 選擇鍵連接的類型和尺寸
一般8級以上的鏈輪有定心精度要求，應選用平鍵連接。由于鏈輪不在軸端，故選用源頭平鍵（A).
參考軸的直徑d=18mm，從表6-1中查得鍵的截面尺寸為：b×h×l=6×6×13
2 校核鍵連接的強度
由表6-2許用擠壓應力[σp]=110MPa.鍵的工作長度為12mm,由式（6-1）可得
σp==MPa=105.