小型蕎麥播種機(jī)（施肥播種旋耕機(jī)構(gòu)）三維建模及仿真,小型,蕎麥,播種機(jī),施肥,播種,旋耕機(jī),三維,建模,仿真 重 慶 工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 題目山地用小型蕎麥播種機(jī)旋耕機(jī)構(gòu)，播種機(jī)構(gòu)，施肥機(jī)構(gòu)的設(shè)計 （任務(wù)起止日期 2013年 2 月 25 日～ 2013 年 6 月 9日） 機(jī)械工程 學(xué)院 109040205 班 學(xué)生姓名 張浩 學(xué) 號 10904020534 指導(dǎo)教師 系 主 任 二級學(xué)院院長 課題內(nèi)容： 完成山地用小型蕎麥播種機(jī)旋耕機(jī)構(gòu)，播種機(jī)構(gòu)，施肥機(jī)構(gòu)的設(shè)計方案。 完成結(jié)構(gòu)設(shè)計。 完成三維建模及仿真。 課題任務(wù)要求： 1、掌握農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計方法， 2、對旋耕機(jī)構(gòu)，播種機(jī)構(gòu)，施肥機(jī)構(gòu)進(jìn)行精確設(shè)計分析。 3、掌握三維繪圖機(jī)仿真軟件 4、提出技術(shù)方案 5、完成具體設(shè)計理論結(jié)果，形成技術(shù)文檔。 主要參考文獻(xiàn)（由指導(dǎo)教師選定） 1. 湖南省農(nóng)業(yè)機(jī)械化學(xué)校.農(nóng)業(yè)機(jī)械基礎(chǔ). 北京.農(nóng)業(yè)出版社.1993:216-217. 2. 鄭樹森主編.機(jī)械零件設(shè)計手冊.哈爾濱工業(yè)大學(xué).1998 3. 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計（第七版）.高等教育出版社.2001. 90~120 4. 張德文.精密播種機(jī)械.北京.農(nóng)業(yè)出版社.1982 5. 成大先.機(jī)械設(shè)計手冊（第四版）.化學(xué)工業(yè)出版社.2002，3：13—100~13—126 同組設(shè)計者 張弛 注：1、任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫； 2、任務(wù)書在第七學(xué)期期末下達(dá)給學(xué)生。 學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計（論文）工作進(jìn)度計劃表 序號 畢業(yè)設(shè)計（論文）工作任務(wù) 工 作 進(jìn) 度 日 程 安 排 周次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 前期準(zhǔn)備 — 提出設(shè)計方案 — — 完成具體設(shè)計 — — — — — — — — — 形成技術(shù)文檔，完成設(shè)計任務(wù) — — — 答辯 — 注：1、此表由指導(dǎo)教師填寫； 2、此表每個學(xué)生一份，作為畢業(yè)設(shè)計（論文）檢查工作進(jìn)度之依據(jù)； 3、進(jìn)度安排用“—”在相應(yīng)位置畫出。 畢業(yè)設(shè)計（論文）階段工作情況檢查表 時間 第 一 階 段 第 二 階 段 第 三 階 段 內(nèi)容 組織紀(jì)律 完 成 任 務(wù) 情 況 組織紀(jì)律 完 成 任 務(wù) 情 況 組織紀(jì)律 完 成 任 務(wù) 情 況 檢 查 情 況 教師簽字 簽字 日期 簽字 日期 簽字 日期 注：1、此表由指導(dǎo)教師認(rèn)真填寫（要求手寫）； 2、“組織紀(jì)律”一欄根據(jù)學(xué)生具體執(zhí)行情況如實填寫； 3、“完成任務(wù)情況”一欄按學(xué)生是否按進(jìn)度保質(zhì)保量完成任務(wù)的情況填寫； 4、對違紀(jì)和不能按時完成任務(wù)者，指導(dǎo)教師可根據(jù)情節(jié)輕重對該生提出警告或不能參加答辯的建議。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 文獻(xiàn)綜述 小型蕎麥播種機(jī)設(shè)計 --（旋耕機(jī)構(gòu)，播種機(jī)構(gòu)，施肥機(jī)構(gòu)） 前言 播種機(jī)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中六大環(huán)節(jié) ，播種機(jī)械化是農(nóng)業(yè)機(jī)械化過程中最為復(fù)雜，也是最為艱巨的工作。播種機(jī)械所面對的播種方式、作物種類、品種變化繁多，這就是需要播種機(jī)械油較強(qiáng)的適應(yīng)性和能滿足個種植要求的工作性能。 我國地域遼闊，作物生產(chǎn)的環(huán)境、條件、種植方式等多種多樣，南北方有著明顯的差異。北方表現(xiàn)旱地作業(yè)，以向土壤中播入規(guī)定量的種子為主要種植手段，所用機(jī)具為播種機(jī)械，這樣可充分利用土壤中的水分和溫度使之出苗、生長適時播種成為關(guān)鍵。而南方則表現(xiàn)為水田作業(yè)，種植方式主要使幼苗移栽，所用機(jī)械為栽植機(jī)械或插秧機(jī)械。但是，近幾年來有些作物的種植方式發(fā)生了逆轉(zhuǎn)，如玉米、棉花出現(xiàn)了工廠化育苗然后進(jìn)行移栽，且已證明在干旱缺水地區(qū)大有取代播種機(jī)的趨勢。而世代以栽植為主要種植手段的水稻、地瓜等作物，由于種植技術(shù)的革新現(xiàn)在出現(xiàn)了直播（水稻須進(jìn)行種子芽處理，地瓜須進(jìn)行防腐處理），可大大簡化生產(chǎn)過程，降低作業(yè)周期和生產(chǎn)成本。 正文 1、播種機(jī)定義 播種機(jī) （seeder） 以作物種子為播種對象的種植機(jī)械。用于某類或某種作 物的播種機(jī)，常冠以作物種類名稱，如谷物條播機(jī)、玉米穴播機(jī)、棉花播種機(jī)、牧草撒播機(jī)等。 2、按播種類型分類 （1）撒播機(jī)（如圖1所示）。使撒出的種子在播種地塊上均勻分布的播種機(jī) 。常用的機(jī)型為離心式撒播機(jī) ，附裝在農(nóng)用運輸車后部。 圖1 （2）條播機(jī)（如圖2所示）。主要用于谷類、蔬菜、牧牧草等小粒種子的播種作業(yè)，常用的有谷物條播機(jī)。 圖2 （3）穴播機(jī)（如圖3所示）。按一定行距和穴距，將種子成穴播種的種植機(jī)械 。 圖3 （4）精密播種機(jī)（如圖4所示）。以精確的播種量、株行距和深度進(jìn)行播種的機(jī)械。具有節(jié)省種子、免除出苗后的間苗作業(yè)、使每株作物的營養(yǎng)面積均勻等優(yōu)點。多為單粒穴播和精確控制每穴粒數(shù)的多粒穴播。 圖4 （5）聯(lián)合作業(yè)機(jī)和免耕播種機(jī)（如圖5所示）。如圖聯(lián)合作業(yè)機(jī)和免耕播種機(jī):如在谷物條播機(jī)上加設(shè)肥箱、排肥器和輸肥管，即可在播種的同時施肥。 圖5 3、國內(nèi)外播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 我國的播種機(jī)以傳統(tǒng)的谷物條播機(jī)為主，與小型拖拉機(jī)配套的播種機(jī)及畜力播 種機(jī)目前仍占主導(dǎo)地位。全國有500家左右的企業(yè)生產(chǎn)播種機(jī)，其中只有10家生產(chǎn)與大中型拖拉機(jī)配套的播種機(jī)，與小拖配套的播種機(jī)和畜力播種機(jī)的產(chǎn)量已占到全國播種機(jī)產(chǎn)量的90%以上。近幾年，我國的聯(lián)合作業(yè)播種機(jī)發(fā)展也較快，其機(jī)具主要有播種一拖肥聯(lián)合作業(yè)機(jī)、耕作—播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)、松土—施肥—覆膜—穴播聯(lián)合作業(yè)機(jī)和施水—播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)等，目前又發(fā)展了鋪膜播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)。另外，精少量播種機(jī)具推廣勢頭強(qiáng)勁，小麥精少量播種機(jī)和中耕作物精密播種機(jī)推廣應(yīng)用迅速。 目前國外精密播種機(jī)已達(dá)到相當(dāng)完善的程度，在精密播種機(jī)上除了設(shè)有完善的整地、覆土、鎮(zhèn)壓及施肥、灑農(nóng)藥裝置外，其排種裝置多采用新的工作原理，包括各種氣力式排種原理與機(jī)械式排種原理，以保證單粒精密播種。另外，液壓技術(shù)及電子技術(shù)也在播種機(jī)上得以應(yīng)用。20世紀(jì)80年代，美國、澳大利亞、加拿大、法國等西方國家開始研制并廣泛使用氣力式精密播種機(jī)械，其中氣流一階分配式集排排種系統(tǒng)大量應(yīng)用在谷物條播機(jī)上。 4、國內(nèi)播種機(jī)存在的問題 （1）效率低。①工作速度低。目前國外谷物播種機(jī)的工作速度已達(dá)到15km/h個別機(jī)型甚至達(dá)到20 km/h，由于受整地質(zhì)量、土壤各方面條件的限制，工作速度大多采用8~12 km/h。目前我國的谷物播種機(jī)的速度大約為4~7 km/h，常在5~6 km/h范圍內(nèi)使用。②播種機(jī)工作幅寬小。目前西歐谷物播種機(jī)的工作幅寬一般為5~6m，而美國、加拿大、前蘇聯(lián)等國家，不少機(jī)型可達(dá)10~15m，現(xiàn)在我國生產(chǎn)和使用的谷物播種機(jī)工作幅寬較大的達(dá)到3.6m。③排種器的排種效率低。因為傳統(tǒng)的排種器都是“一器一行”，即一個排種器播一行種子。 （2）外槽輪排種器工作效果不理想。目前國內(nèi)谷物播種機(jī)大多是以外槽輪式排種器為核心工作的部件，型號雖然很多，但由于外槽輪排種器的結(jié)構(gòu)所限，排種脈動性和種子溝內(nèi)分布不均勻性，是半精密播種難以實現(xiàn)的主要因素。為了克服傳統(tǒng)的外槽輪排種器的缺點，采用新的排種器，其種類很多，有水平圓盤式排種器、離心式排種器、擺桿式排種器、錐盤式排種器、氣力式排種器和氣壓式精密排種器等。 5、播種機(jī)的發(fā)展趨勢 （1）發(fā)展聯(lián)合作業(yè)的直接播種。播種聯(lián)合作業(yè)是指在播種的同時，完成耕整地、施肥、噴灑液等作業(yè)，其優(yōu)點是一次可以完成多項作業(yè)，作業(yè)效率高，保證及時播種，提高產(chǎn)量，可以充分利用配套動力，節(jié)省能源，降低作業(yè)成本，與傳統(tǒng)播種方法相比，聯(lián)合播種的勞動消耗的作業(yè)費用約降低30%。同時，可以減少機(jī)組進(jìn)地次數(shù)，使土壤免受機(jī)具的過度壓實。直接播種是指將作物種子直接播在留茬地里，用于直接播種的機(jī)具稱為免耕法或少耕法播種機(jī)。直接播種機(jī)與一般播種機(jī)相比，其結(jié)構(gòu)特點主要是在開溝裝置上，通常在播種機(jī)組前面加裝一個種床式開溝器，用以切斷地表的殘茬和硬稈或耕出窄帶作為種床，然后再由裝在后面的種溝開溝器在其上開出種溝。 （2）進(jìn)一步推廣精密播種。目前在歐美國家，播種已基本實現(xiàn)了精密化。我國自20世紀(jì)70年代初開始研究精密播種，目前全國精播的面積還很少，迄今精密播種的作物基本局限于中耕作物。谷物精播的難度較大，至今國內(nèi)尚無成熟的機(jī)型。氣力式播種機(jī)由于對種子尺寸要求不嚴(yán)，不需精選分級，傷種少，易達(dá)到單粒點播，通用性較好，同時它也具備高速作業(yè)的性能，滿足了對大功率拖拉機(jī)的配套和寬幅作業(yè)的要求，作業(yè)速度可達(dá)10~12 km/h，工作幅寬也可加大到8~12m以上。因此，氣力式播種機(jī)應(yīng)用越來越廣泛?？梢哉f，氣力式精密播種機(jī)是21世紀(jì)播種機(jī)械的發(fā)展方向。 （3）廣泛采用新原理新技術(shù)。目前國外正在發(fā)展一些新的播種技術(shù)，如日本提出適合蔬菜的靜電播種，英國提出適合于蔬菜的液體播種、適合于牧草的超音速播種，還有目前廣泛應(yīng)用的種子帶播種等。例如液壓等新技術(shù)在國外播種機(jī)的應(yīng)用也日益廣泛。美國塞科爾5000型氣壓式播種機(jī)用液壓馬達(dá)驅(qū)動風(fēng)機(jī)；東德A—697型精密播種機(jī)裝有供驅(qū)動排種錐體的液壓馬達(dá)，當(dāng)?shù)剌喕瑒訒r，液壓馬達(dá)啟動，以保證排種錐體的轉(zhuǎn)速與機(jī)器前進(jìn)速度相協(xié)調(diào)，現(xiàn)時也用以操作開溝器的升降，在大寬幅的播種機(jī)上還用液壓折疊機(jī)架，以便安全運輸。 小結(jié) 播種器的出現(xiàn)，從根本上改變了以往的生產(chǎn)方式。通過播種器的使用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率大大提升，它的生產(chǎn)效率較以往的傳統(tǒng)耕種方式要高出至少3倍!由于播種器進(jìn)行的是標(biāo)準(zhǔn)化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，所以種子的成活率非常高，這對農(nóng)業(yè)來說是一大技術(shù)的進(jìn)步，同時也是農(nóng)村的一大樂事。就一項播種器的發(fā)明就在很大程度上促進(jìn)了我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展，可見現(xiàn)代化的其他農(nóng)機(jī)工具對農(nóng)業(yè)發(fā)展的作用是相當(dāng)之大!播種器在播種上的應(yīng)用其實只是這樣產(chǎn)品一個很小的應(yīng)用。播種器的種類也并不想人們所想象的那樣單一。目前農(nóng)機(jī)設(shè)備中不僅有小麥播種機(jī)，還有玉米播種機(jī)、大豆播種機(jī)等，除此之外還有施肥播種機(jī)等播種機(jī)產(chǎn)品。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中將這些農(nóng)機(jī)設(shè)備進(jìn)行充分的利用，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的幫助真的不小。 播種機(jī)等農(nóng)機(jī)設(shè)備對于我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要，但是往往也有不太令人樂觀的一面，那就是我國部分地區(qū)還采用較為傳統(tǒng)落后的生產(chǎn)工具和生產(chǎn)方式，所以播種器的普及還需要我們進(jìn)行長時間的努力。 在本次畢業(yè)設(shè)計中，初步的方案是將開溝裝置、施肥裝置、覆土裝置以及壓實裝置與行走裝置融為一體，使之能夠一次性順利的完成開溝、施肥、播種、覆蓋和壓實等功能。因為肥料需要安置在種子下方，所以肥箱應(yīng)在種箱的前面，機(jī)構(gòu)最前面的是開溝器，下面安放排肥排種裝置。 參考文獻(xiàn) [1] 張峻青，岳祥榮.對小麥免耕播種機(jī)的幾點改進(jìn)意見.農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)[J].2002(3):13-14 [2] 程興田.播種機(jī)械的現(xiàn)狀及發(fā)展前景.農(nóng)機(jī)與食品機(jī)械[J]，1999(6) [3] 國委文.播種機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.農(nóng)業(yè)機(jī)械化與電氣化[J]，2007年(5) [4] 李寶筏.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué).中國農(nóng)業(yè)出版社[J]，2003(08)：48~77 [5] 姜黎晨，王旭. 農(nóng)機(jī)更新與推薦機(jī)型.現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)[J].1996(12)：18-18 [6] 劉衛(wèi)東，高柏楊. 引進(jìn)吸收先進(jìn)技術(shù)加速農(nóng)機(jī)化建設(shè)步伐. 中國農(nóng)機(jī)化[J].2002（4）： 49-50 [7] 許劍平，謝宇峰，徐濤. 國內(nèi)外播種機(jī)械的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.中國農(nóng)機(jī)化[J].2011(2) [8] 陳志.農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計手冊[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社，2007 [9] 張晉國，張小麗. 小麥播種機(jī)關(guān)鍵部件的改進(jìn)與試驗.農(nóng)機(jī)化研究[J].2009(9) 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播種機(jī)設(shè)計前期準(zhǔn)備 7 2.4.3 設(shè)計方案 7 2.5 播種機(jī)的總體結(jié)構(gòu) 8 2.5.1 播種機(jī)的幅寬匹配 8 2.5.2 基本結(jié)構(gòu) 8 2.5.3 播種機(jī)關(guān)鍵部件的設(shè)計及其參數(shù)的確定 8 3 排種器的選型設(shè)計 9 3.1 種箱結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計 9 3.1.1 種箱尺寸的確定 9 3.1.2 種箱容積的計算 9 3.2 排種器的選型與計算 10 3.2.1 小型蕎麥播種機(jī)對排種器的性能要求 11 3.2.3 排肥器的性能要求 13 3.2.4 常用排肥器的種類和特點 13 3.2.5 本次設(shè)計選用排種器 14 4 開溝器的選型設(shè)計 15 4.1 開溝器的性能要求 15 4.2 開溝器的性能要求 15 4.3 現(xiàn)有開溝器的種類和特點 16 4.4 開溝器的選型 16 5 輸種管的選型設(shè)計 17 5.1 輸種管的性能要求 17 5.2 輸種管的選型 18 6 覆土器的選型設(shè)計 18 7 鎮(zhèn)壓輪的選型與設(shè)計 18 8 其他零部件的設(shè)計和建模 20 8.1 鎮(zhèn)壓輪連接 20 8.2 軸承 21 8.3 端蓋、透蓋 21 8.4 撥動輪 22 8.5 軸 23 8.6 鏈輪 24 8.7 軸套 24 9 常見故障與排除 25 結(jié) 論 25 致 謝 26 參 考 文 獻(xiàn) 26 摘 要 隨著我國蕎麥科研和產(chǎn)業(yè)開發(fā)的發(fā)展，蕎麥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的地位越來越高。目前我國大中型播種機(jī)技術(shù)比較成熟，但受體積，轉(zhuǎn)彎半徑和配套動力的制約，不適合小地塊作業(yè)。而我國個體農(nóng)戶較多，種植面積較小。因此本文設(shè)計了一種小型蕎麥播種機(jī)，該播種機(jī)由拖拉機(jī)牽引，能一次完成施肥，播種，鎮(zhèn)壓作業(yè)。本文對播種機(jī)的排種器，開溝器，鎮(zhèn)壓輪以及覆土器等關(guān)鍵部件進(jìn)行了設(shè)計確定了工作部件的關(guān)鍵參數(shù),最后對關(guān)鍵部件進(jìn)行了強(qiáng)度校核，各部件均能滿足要求。 關(guān)鍵詞：小型播種機(jī) 播種機(jī)構(gòu) 開溝器 I Abstract In our country, With the development of our scientific research and industrial,straw is becoming more and more important in agricultural production.At present, the large and medium-sized seeder technologies are relatively mature. But limited by the volume, turning radius and motive power constraints, they are not suitable for small-block operation. However, particular peasant household of our country is more, but cultivated area is less. So this paper designed a small-sized seeder for straw. The seeder is hauled by the tractor, it can finished fertilizing and seed, covering soil and compacting at one time. This paper designed the opener, the seeding driller and other working parts, determined the key parameters of every component. Finally has carried on the intensity examination to the key components, various parts can satisfy the request. Key words：small seeder disseminator furrower I 緒 論 我國的農(nóng)業(yè)機(jī)械相對于發(fā)達(dá)國家還比較落后。美國等發(fā)達(dá)國家20世紀(jì)初就開始積極推進(jìn)土地的規(guī)模經(jīng)營，并實現(xiàn)了機(jī)械力對人力和畜力的替代，20 世紀(jì) 70年代實現(xiàn)了全面機(jī)械化，進(jìn)入 90 年代后全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)業(yè)工人的裝備水平已經(jīng)接近或超過產(chǎn)業(yè)工人。而我國目前仍實行以農(nóng)戶家庭為單位的小規(guī)模經(jīng)營，農(nóng)業(yè)機(jī)械雖有一定程度的推廣和應(yīng)用，但人力、畜力以及傳統(tǒng)的耕作習(xí)慣和耕作方式仍占主導(dǎo)地位。據(jù)國際年鑒統(tǒng)計，我國平均每個經(jīng)濟(jì)活動人口占有耕地面積 0.2 公頃，占世界平均水平的44.1%，占美國平均水平的0.7%；每千人化肥施用量64.6噸，略高于亞洲平均水平，但僅占世界平均水平的67.5%，占美國平均水平的1.2%?？茖W(xué)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用雖逐年增加，但應(yīng)用的廣度和深度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。在這種形式下，我們要提高我國農(nóng)業(yè)水平，就要實施農(nóng)業(yè)機(jī)械化，但對于我國小規(guī)模經(jīng)營的現(xiàn)狀，實施大型播種機(jī)械難度很大。因此本課題設(shè)計出的小型蕎麥播種機(jī)，它具有結(jié)構(gòu)簡單、功率消耗小、體積小等特點，對推廣農(nóng)業(yè)機(jī)械化相當(dāng)有利。 蕎麥為一年生草本植物，生育期短，抗逆性強(qiáng)，極耐寒瘠，當(dāng)年可多次播種多次收獲（蕎麥種子如圖1所示）。莖直立，下部不分蘗，多分枝，光滑，淡綠色或紅褐色，有時有稀疏的乳頭狀突起。葉心臟形如三角狀，頂端漸尖，基部心形或戟形，全緣。托葉鞘短筒狀，頂端斜而截平，早落?；ㄐ蚩偁罨驁A錐狀，頂生或腋生。春夏間開小花，花白色；花梗細(xì)長。果實為干果，卵形、黃褐色，光滑。莖紫紅色,葉子三角形，開白色小花，子實黑色，磨成面粉供食用。蕎麥播種3～5天就能出苗，并快速地生長發(fā)育，封攏后能抑制大多數(shù)雜草生長。種蕎麥?zhǔn)r省工，在農(nóng)時安排上，蕎麥從耕翻、播種到管理，通常都在其它作物之后，可調(diào)節(jié)農(nóng)時，全面安排農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)低投入高產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)效益。隨著中國蕎麥科研和產(chǎn)業(yè)開發(fā)的發(fā)展，蕎麥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的地位正在由“救災(zāi)補(bǔ)種”作物轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)民脫貧致富的經(jīng)濟(jì)小作物。 但是目前的蕎麥并沒有較為專用的播種機(jī)，已經(jīng)不能跟上社會需求，因此本次設(shè)計的是一個山地用小型蕎麥播種機(jī)。 圖1 1.1 本課題研究的背景、目的和意義 糧食是維持人類社會生存和發(fā)展的最基本的生活資料是最具基礎(chǔ)性戰(zhàn)略性的物資提高糧食產(chǎn)量、保障糧食安全是保持國家社會穩(wěn)定、保證國民健康、保障國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)和前提，也是農(nóng)業(yè)科技工作的首要任務(wù)。 機(jī)械化水平是衡量農(nóng)村、農(nóng)業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志，是確保提高農(nóng)村生產(chǎn)力，促進(jìn)更多的勞動力轉(zhuǎn)移，徹底改變傳統(tǒng)的小農(nóng)經(jīng)濟(jì)耕作方式的前提和依據(jù)。隨著社會主義新農(nóng)村建設(shè)步伐的不斷加大，中央加大對農(nóng)業(yè)和農(nóng)村發(fā)展的支持力度，農(nóng)村的機(jī)械化水平逐年提高。我國農(nóng)業(yè)發(fā)展已進(jìn)入“高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、安全”新階段，從而也引發(fā)了對提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度的強(qiáng)烈要求。 1.1.1 研究的目的和意義 蕎麥在我國屬于經(jīng)濟(jì)作物，目前大部分地區(qū)都未實現(xiàn)播種機(jī)械化。小型蕎麥播種機(jī)同時考慮到了農(nóng)戶經(jīng)營面積少，作業(yè)地塊小等特點，且功能較多，可一次性完成化肥深施、播種、鎮(zhèn)壓保墑等多道工序，與傳統(tǒng)的耕作方式相比，具有減少作業(yè)程序，省工省力，節(jié)本增效，提高化肥利用率，保護(hù)環(huán)境，抑制沙塵暴，增產(chǎn)糧食等優(yōu)點。通過改變開溝器的形狀和安裝形式能有效解決作業(yè)時的壅堵現(xiàn)象。此外還能改善土壤結(jié)構(gòu)，提高出苗率、品質(zhì)和產(chǎn)量，降低化肥施用量30%左右；可在平原和丘陵地區(qū)的小平原上作業(yè)。因此有著較高的應(yīng)用價值和廣闊的推廣前景。 1.2 國內(nèi)外播種機(jī)的研究現(xiàn)狀 1.2.1 國外機(jī)具研究現(xiàn)狀 目前國外對播種機(jī)具的研究已取得了較大的成就。國外農(nóng)場的土地面積一般比較大，田間拖拉機(jī)的功率也較大，國外的播種機(jī)大都以大中型為主，它們基本是多梁牽引式大型播種機(jī)（如圖2所示），橫梁多、開溝器之間間距大，播種機(jī)又寬又重，一般都是氣力式的，土壤工作部件也做得比較復(fù)雜。但轉(zhuǎn)彎半徑大，需要很長的地頭，主要用于大面積作業(yè)，與我國地塊小的實際情況相差甚遠(yuǎn)。如美國的USDA型、John Deer型和澳大利亞的KMC型等播種機(jī)的性能等都比較優(yōu)良。然而，由于種植方式、土地條件以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展等多種因素，國外的播種機(jī)從其結(jié)構(gòu)和工作性能方面均不能適應(yīng)在我國土地條件下使用。 圖2 澳大利亞鋤鏟式播種機(jī)圖 美國John Deere 1590 No-till Drill設(shè)計用于普通耕作和保護(hù)性耕作情況下的谷物播種整機(jī)開溝器為雙排結(jié)構(gòu)，播種行數(shù)為16行。排種(肥)器為外槽輪式，開溝器為圓盤切刀式，為此開溝器單體較重，有利于免耕作業(yè)。開溝器單體仿形，土壤擾動小，堅固耐用。圓盤切刀直徑為45.72cm，刃鋒角度為20o，標(biāo)準(zhǔn)配置為單圓盤開溝器，行距18.4-24.5mm可調(diào)，如擰松前方固定螺栓則可使行距加大到36.8-49 mm。單體仿形為壓簧式，壓簧可給每個開溝器提供734-2000N的壓力使其入土或用于切割殘茬。 1.2.2 國內(nèi)播種機(jī)研究概況 中國從20世紀(jì)50年代引進(jìn)了谷物條播機(jī)、棉花播種機(jī)等。40多年來，幾代農(nóng)業(yè)機(jī)械化工作者汲取傳統(tǒng)抗旱耕作法的精華，并結(jié)合現(xiàn)代耕作技術(shù)與機(jī)械化手段，已先后研制出一批機(jī)械化程度較高的旱地耕作機(jī)具，它們將逐步取代傳統(tǒng)的耕作機(jī)具，現(xiàn)已形成了適用于不同區(qū)域的機(jī)械化耕作體系。但目前國內(nèi)生產(chǎn)施肥播種機(jī)的專業(yè)廠產(chǎn)品開發(fā)能力很弱，現(xiàn)有的施肥播種機(jī)在產(chǎn)品數(shù)量質(zhì)量和上都不能滿足生產(chǎn)需要。而且存在對地域和土壤條件適宜能力差、機(jī)具通過能力不強(qiáng)、可靠性差，不能一次完成開溝、排種、排肥、覆土、鎮(zhèn)壓功能等問題。 圖3是由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的2BMF-9型小麥免耕覆蓋播種機(jī)。它采用了雙排梁結(jié)構(gòu)，使同一排梁上的開溝器間距達(dá)到40cm，采用了專利產(chǎn)品“復(fù)合型開溝器”實現(xiàn)現(xiàn)種肥垂直分施，種肥間距可達(dá)到5cm以上，但是體積大，不適合小地塊作業(yè)。 圖3 2BMF-9型小麥免耕覆蓋播種機(jī) 圖4 LZFB-200（14）系列聯(lián)合整地施肥播種機(jī) ?如圖4所示，LZFB-200（14）系列聯(lián)合整地施肥播種機(jī)是由旋耕機(jī)部分和播種、施肥部分組合而成的農(nóng)業(yè)機(jī)械，一次完成旋耕碎土、施肥、播種和震壓等多種農(nóng)藝，適用于種子直徑不小于2mm麥類、玉米、豆類、花生等農(nóng)作物的旋耕、播種作業(yè)，也可單獨完成旋耕、整地作業(yè)。但是制造成本高，價格昂貴，得不到很好的普及。 我國個體農(nóng)戶較多，地塊較小，為了操縱靈活，播種機(jī)一般都設(shè)計為懸掛式的，質(zhì)量相對比較小。但是由于土壤容重一般較高，故要求播種機(jī)單體又必須有一定的重量才能達(dá)到入土開溝的目的。同時，在我國拖拉機(jī)功率有限，播行不能太多，否則播種機(jī)工作阻力太大，而拖拉機(jī)動力不足，這就要求我們必須在現(xiàn)有的條件下，選擇或設(shè)計合適的小型稻麥兩用施肥播種機(jī)。 1.3 課題研究的主要任務(wù)、內(nèi)容與方法 1.3.1 課題的主要任務(wù) 本課題的主要任務(wù)是根據(jù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀完成一臺小型蕎麥播種機(jī)的總體設(shè)計。總結(jié)現(xiàn)在已有的播種機(jī)的不足，對其進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計出適合我國蕎麥種植的播種機(jī)械。設(shè)計時不僅要確定各部件的結(jié)構(gòu)還要確定最佳的工作參數(shù)，使其適合各種田地環(huán)境，工作效果最優(yōu)化。 1.3.2 本課題研究的內(nèi)容 該課題主要完成對小型蕎麥播種機(jī)的總體構(gòu)造的設(shè)計。用CAD制圖軟件進(jìn)行整體機(jī)構(gòu)設(shè)計分析，包括排種器，排肥器，種肥箱，開溝器，鎮(zhèn)壓輪等的設(shè)計。設(shè)計分析后對各關(guān)鍵部件進(jìn)行校核，使其滿足工作要求。并用solidworks進(jìn)行建模仿真。 2 小型蕎麥播種機(jī)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 2.1 農(nóng)藝要求 （1）能按質(zhì)量完成播種作業(yè)，適時播種，適量播種，保證合理的播種深度； （2）能適應(yīng)小地塊作業(yè)； （3）能改善土壤狀況，上下層土壤不翻轉(zhuǎn)，土壤側(cè)向位移小，保墑蓄水，提高地表積溫； （4）可以一次完成播種，施肥，鎮(zhèn)壓等工序。 2.2 機(jī)具要求 （1）針對我國農(nóng)業(yè)動力機(jī)械馬力小的特點，設(shè)計播種機(jī)具，機(jī)組作業(yè)速度5.4km/h； （2）結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，盡量減輕機(jī)具質(zhì)量； （3）作業(yè)時穩(wěn)定性好，播深和播量均勻。易于操作，減少作業(yè)過程中機(jī)具的振動； （4）地輪滑移率應(yīng)該在農(nóng)藝要求的范圍之內(nèi)； （5）要有很好的上下左右仿形功能，覆土鎮(zhèn)壓效果要好，播種作業(yè)后，仍然能保持良好的地形。 2.3 播種機(jī)的性能要求和性能指標(biāo) 播種應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖魑镌耘嘀贫?，農(nóng)藝要求進(jìn)行作業(yè)。播種時要求播種量滿足農(nóng)藝要求且可調(diào)；種子在田間分布均勻合理，保證播深、株距、行距一致且可調(diào)；種子播在濕土層中且用濕土覆蓋；施肥時要求肥料施于側(cè)下方，種子損傷率低。 播種機(jī)的性能指標(biāo)是評價其工作質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，常用如下指標(biāo)來評價： ①總排種穩(wěn)定性：播種機(jī)在規(guī)定的工作條件下排種量的穩(wěn)定程度，即在播種機(jī)允許的工作環(huán)境內(nèi)（如允許在±10o的坡地播種，允許機(jī)速在一定范圍內(nèi)變化，允許種箱沒種子量變化，等等）總排種量保持不變。田間可用不同行程或不同地段的整機(jī)總排量的變異系數(shù)或相對誤差來表示。 ②各行排量一致性：指一臺播種機(jī)上各個排種器在相同條件下排種量的一致程度。要求各行的排量一致。通常以播種機(jī)一定行距內(nèi)各行排量的變異系數(shù)或相對誤差來表示。 ③排種均勻性：指從排種器排種口排出種子的均勻程度。 ④播種均勻性：在種子種溝內(nèi)分布的均勻程度。 ⑤播深穩(wěn)定性：在種子上面覆土層的穩(wěn)定程度。要求規(guī)定播深±1cm為合格。 ⑥種子破碎率：在排種器排出種子中受機(jī)械損傷的種子量占排出種子的百分比。 ⑦粒距合格率：對單粒精密播種通常以測得粒距的合格率來表示。設(shè)t為粒距樣本（不小于250）的平均值，則0.5t<粒距≤1.5t為合格；粒距≤0.5t為重播，粒距>1.5t為漏播。合格粒距數(shù)占取樣總粒距數(shù)的百分比為粒距合格率。 2.4 小型蕎麥播種機(jī)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 2.4.1 播種機(jī)的整體設(shè)計原則 ①結(jié)合我國農(nóng)業(yè)的實際情況，參考蕎麥本身特性和國內(nèi)外的播種機(jī)，設(shè)計出一種既滿足功能要求又適合我國農(nóng)藝情況的播種機(jī)； ②為了避免土壤被壓實，盡量減少作業(yè)機(jī)器進(jìn)入土地作業(yè)的次數(shù)，因此采用復(fù)式作業(yè)，將施肥、播種、鎮(zhèn)壓等作業(yè)一次性完成； ③為了作業(yè)方便，要在滿足功能要求的基礎(chǔ)上，減少整機(jī)的體積，盡量將整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊。另外，在滿足強(qiáng)度要求的前提下，要減輕整機(jī)的重量，節(jié)約使用材料； ④為了降低成本，要在滿足各項要求的基礎(chǔ)上，盡量簡化結(jié)構(gòu)，同時還要考慮到零件的互換性和可裝配性。 2.4.2 播種機(jī)設(shè)計前期準(zhǔn)備 ①工作環(huán)境 本次設(shè)計的小型蕎麥播種機(jī)是用于山地條件下的播種施肥。山地地形下決定其作業(yè)地面高低不等，形狀不規(guī)則，因此播種機(jī)的整體大小較小。 蕎麥的播種 ②生產(chǎn)100kg蕎麥子實，需要從土壤中吸收氮3.3kg磷1.5kg，鉀4.3kg。磷肥能促進(jìn)子粒形成，增加飽滿度，并能促進(jìn)蜜腺的分泌作用，有利于授粉結(jié)實，提高產(chǎn)量。蕎麥忌用氯化鉀，因氯離子常引起葉斑病發(fā)生，鉀肥以施用草木灰為宜。氮肥不能多施或晚施，否則會延遲成熟和引起倒伏而減產(chǎn)。 蕎麥一般每公頃播種量45 - 60kg。南方多采用點播，行距30-35cm，穴距20cm左右；北方多采用條播，播幅10 - 12cm，行距30cm。播種深度3-4cm。綜合本次設(shè)計的是山地用小型播種機(jī)，選取播種的行距為30cm，播種間距為20cm。 2.4.3 設(shè)計方案 ①方案一：類似市場上其他播種機(jī)，采用種肥分開播種，即有兩箱體，一個放種子，一個放肥料。這種方案的優(yōu)點是播種均勻，可靠性較強(qiáng)。缺點是它的兩個箱體都需要電動機(jī)的支持，蕎麥種子形狀不規(guī)則，造成播種器設(shè)計的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，形體較大，成本也會較高。 ②方案二：目前蕎麥在我國大部分地區(qū)都是作為一種經(jīng)濟(jì)作物，多在山地和旱地種植，并且蕎麥籽粒小普通播種機(jī)不宜普通播種機(jī)播種。因此擬將肥料和種子混合在一起同時播種，這樣就只需要一個種箱。這種方案的缺點是播種可能會不夠均勻。但是優(yōu)點很明顯：種子和肥料能夠更好的結(jié)合，避免了浪費，結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本相對較低。 綜合選取方案二。 2.5 播種機(jī)的總體結(jié)構(gòu) 2.5.1 播種機(jī)的幅寬匹配 播種幅寬應(yīng)滿足幅寬配套的要求，即農(nóng)具作業(yè)幅寬應(yīng)小于播種機(jī)主動輪輪子內(nèi)廓寬度，以避免主動輪輪子碾壓已完成作業(yè)的地面。根據(jù)蕎麥播種的播種條件選取播種行距為30cm，播種間距20cm，作業(yè)行數(shù)為2行，開溝器個數(shù)為2。 2.5.2 基本結(jié)構(gòu) 該小型蕎麥播種機(jī)由機(jī)架、開溝器、輸送管、覆土器、種箱、排種器以及鎮(zhèn)壓輪構(gòu)成，具體如圖4所示。 圖4 2.5.3 播種機(jī)關(guān)鍵部件的設(shè)計及其參數(shù)的確定 本課題設(shè)計的蕎麥播種機(jī)采用三點懸掛式，主要機(jī)構(gòu)包括：排種器，開溝器，輸種管，鎮(zhèn)壓輪，種肥箱5個部分。 主要技術(shù)參數(shù)： 作業(yè)行數(shù) 2行 行距（mm） 300mm 種子箱容積（L） 45 播深（cm） 3~5.2 漏播率（%） <3 傳動機(jī)構(gòu)形式 鏈條 鎮(zhèn)壓輪形式 圓柱型 3 排種器的選型設(shè)計 3.1 種箱結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計 3.1.1 種箱尺寸的確定 種箱必需有足夠的容量，從而減少加種次數(shù)，一般情況下要求播種到了地頭才加種。但是種箱容量也不能太大，那樣會增加機(jī)構(gòu)的重量，對播種機(jī)的的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利的影響，還會影響機(jī)組的縱向移動性；種箱必須保證箱壁的傾斜角大于種子的自然休止角，以保證種子能順利滑落排種器，因為蕎麥種子很小，并且混合了肥料，所以流動性能較好，對種箱的傾角要求不高。除此以外，種箱還應(yīng)該堅固耐用，重量輕巧，具有一定的剛性，并具備防水和防潮的能力；種箱要便于加種、卸種和清種，因此該機(jī)所選的種箱形狀為梯臺型（上口大，下口?。疑隙擞蟹雷o(hù)蓋加以保護(hù)。 3.1.2 種箱容積的計算 種箱的容量由播種的行距、株距，播種量和播種距離共同確定。根據(jù)以往實驗結(jié)論：播種機(jī)在工作時不宜播完種子箱內(nèi)的全部種子，應(yīng)該保留至少10%的種子余量避免箱內(nèi)種子太少而影響播種的質(zhì)量。 種箱的建模如圖5所示 圖5 圖示中的種箱體積V=18L 其能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)播種的面積為S=V/V1*L*b=1800m*m； 其中，V1為蕎麥種子和肥料的體積和，為1立方厘米； L為播種行間距，為30cm； b為播種間距，取20cm。 箱體總為400mm，寬300mm，總高為200mm 上部分為長方體，高50mm 下部呈等腰梯形，高為150，長400mm，寬100 3.2 排種器的選型與計算 對本次設(shè)計播種機(jī)來說，排種器是其最核心的部件，其性能的優(yōu)劣將直接影響播種機(jī)的播種質(zhì)量，因此，對排種器的要求是很高的。并且本機(jī)的排種器包含了排種和排肥兩項功能。 3.2.1 小型蕎麥播種機(jī)對排種器的性能要求 ①排種器應(yīng)該具備較大的排種均勻性和穩(wěn)定性，能均勻連續(xù)地排種，并且能在不同外界條件下作業(yè)，其播量要保持穩(wěn)定，排種要均勻； ②具有較強(qiáng)的通用性和適應(yīng)性，播量調(diào)節(jié)范圍大； ③對種子的損傷率較小，一般要求不超過3%； ④結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，易于制造和維護(hù)，調(diào)整方便； ⑤漏種率和重播率低，皆要求不超過3%。 3.2.2 現(xiàn)有排種器的類型和特點 排種器種類很多，通常按播種方式分為撒播器、條播排種器和點播排種器三大類。條播是按要求的行距，播深與播量將種子播成條行，一般不計較種子的粒距，只注意一定長度區(qū)段內(nèi)的粒數(shù)，在農(nóng)業(yè)上使用的條播排種器有外槽輪式、內(nèi)槽輪式、磨紋盤式、錐面型孔式、擺桿式、離心式、匙式及刷式等類型。以下是幾種排4.2.3 種器的特點與適用范圍 ①水平圓盤式 排種盤上的孔形由種子形狀、尺寸和每穴要求粒數(shù)確定，并按一定的間距排列。排種的株（穴）距與排種盤轉(zhuǎn)速和孔數(shù)有關(guān)。播種機(jī)上都配有多種槽孔尺寸的排種盤?？筛鶕?jù)所播作物、種子尺寸、播量和株（穴）距來選用。該排種器主要用于精密播種玉米、高粱、大豆等種子的播種機(jī)上。作業(yè)速度一般不大于6km／h，否則排種質(zhì)量顯著惡化。 ②傾斜圓盤式 特點是排種通過充種、排種二個過程完成，即種子經(jīng)過充種盤進(jìn)入排種盤，然后再排入種溝內(nèi)。該排種器投種高度較低，有利于提高株距均勻性。傾斜配置的排種器提高了充種盤型孔側(cè)向填充能力和自然清種能力，損傷率較低。根據(jù)所播作物種子大小，有多種充種盤，排種盤供選用。還可通過傳動比的調(diào)節(jié)來改變株距大小。該排種器主要用于點（穴）播玉米、大豆、甜菜、蔬菜、花生等種子，其使用的作業(yè)速度較低。一般不超過6km／h，其排種性能尚好。 ③窩眼輪式 窩眼輪上的型孔大小可根據(jù)所播作物種子形狀、大小、每穴要求粒數(shù)設(shè)計，有單排型孔、雙排型孔，也可以設(shè)計成組合式排種輪，以滿足多種作物的點播、穴播或條播，因此，通用性較好。但是型孔對種子外形尺寸要求較廣，種子需清選分級，而且在排種過程中，易損傷種子。待排種器大多用于播種玉米、大豆、高粱、丸?；鸩说戎懈魑锊シN機(jī)上。組合式排種輪還可條播谷子。 ④傾斜勺式 特點是不需專門清種裝置的機(jī)械式排種器。排種勺盤的傾斜角為40°～45°，才能克服種子沿勺盤下滑時產(chǎn)生的摩擦阻力，而使多余種子在自身重力下滑落。通過更換排種勺盤可精播玉米、豆類、甜菜、棉花、花生、向日葵等作物。株距可通過改變傳動比調(diào)節(jié)，從8～25.5cm分為15級。傾斜勺式排種器結(jié)構(gòu)較簡單，不易傷種，對種子形狀、尺寸要求不高。在作業(yè)速度不大于8km／h時，排種性能尚可。 ⑤內(nèi)充型孔輪式 與傳統(tǒng)的型孔輪相比，其型孔的種子填充性能大大改善。因內(nèi)充型孔輪的充種區(qū)在下方內(nèi)部，種子充填入型孔時，除種子自重作用外，排種盤旋轉(zhuǎn)時，使種子產(chǎn)生的離心力與種子進(jìn)入型孔的方向一致，有助于種子充填入型孔內(nèi)。因此，內(nèi)充型孔輪排種器的作業(yè)速度可達(dá)7km／h，其排種性能良好。型孔尺寸根據(jù)種子形狀、大小設(shè)計。可以單粒播種和穴播玉米、甜菜和豆類等多種作物。 ⑥垂直轉(zhuǎn)勺式 更換不同型號的勺匙（其形狀為不同直徑的圓形、橢圓形、橄欖形）可以播種蔬菜、豆類、甜菜、玉米等。勺匙的容積與種子大小決定了每勺匙內(nèi)中子數(shù)，可單粒點播、穴播和條播。該排種器在運轉(zhuǎn)中不損傷種子，無清種裝置。調(diào)節(jié)傳動比可改變株距或每米粒數(shù)。作業(yè)速度較低，最大速度不能超過4.5km／h。 ⑦指夾式 排種過程中分夾種、清種、推種和導(dǎo)種四部分。種子被指夾強(qiáng)制夾住，工作可靠。對形狀較規(guī)則、尺寸差別不大的玉米種子比較適用。該排種器大部分零件是薄鋼板沖壓件和塑料件，重量較輕，拆裝方便。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，排種底座及指夾磨損后排種性能下降，需定期更換，使用成本較高。播種株距由改變排種盤轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)。在作業(yè)速度8km／h以內(nèi)排種性能良好。主要用于精密點播玉米，播大豆等其它作物時，需換用內(nèi)槽輪排種器，通用性差。 ⑧帶式 排種膠帶可根據(jù)不同作物的種子大小和穴粒數(shù)，用打孔機(jī)打出不同的型孔，可以有單排孔、雙排空和三排孔，以滿足點播、穴播或帶播的要求。結(jié)構(gòu)比較簡單，損傷種子較少，但型孔對種子形狀、尺寸要求較高，種子需篩選分級或球?；幚?。該排種器主要用于播蔬菜、甜菜等小粒種子，更換排種帶后可播玉米、大豆，通用性較廣。由于它投種高度很低，在作業(yè)速度不大于5km／h條件下，排種性能良好。但作業(yè)速度超過6km／h時，排種性能顯著下降。 ⑨氣吸式 排種盤吸孔直徑根據(jù)作物種子尺寸確定?？梢詥瘟｜c播、穴播和條播。氣室吸力可通過風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和進(jìn)、出口風(fēng)門大小來調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)排種盤轉(zhuǎn)速或改變孔數(shù)來適應(yīng)不同的株距的要求。該排種器的優(yōu)點是能適應(yīng)不同作物種子，對種子尺寸要求不嚴(yán)，損傷率小，能適應(yīng)較高速的播種作業(yè)，但需配置風(fēng)機(jī)，消耗功率多，而且制造和使用要求較高。主要用于玉米、大豆、甜菜、棉花等中耕作物的精密播種機(jī)上。 ⑩氣壓式 其特點是采用集中排種，即只有一個排種滾筒，其上有6～8排排種孔，通過不同長度的輸種管將種子送到各行，可同時播種6～8行。改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)風(fēng)壓來滿足不同種子所需壓附力。改變排種滾筒轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)株距。更換帶有不同型孔大小和孔數(shù)的排種滾筒，可以精密點播玉米、大豆、甜菜、高粱和向日葵等作物。在作業(yè)速度不大于8km／h時，其排種性能良好。 ⑾氣吹式 與窩眼輪排種器相比，其特點為：除種子自重充填入型孔外，還有氣流輔助力，且型孔較大，因此充填性能很好，對種子形狀尺寸要求也不嚴(yán)；利用氣嘴射出的氣流將多余種子吹掉，達(dá)到單粒精播；能在較高作業(yè)速度（８km／h）下，排種性能較好，不損傷種子。通過更換不同型孔的排種輪和調(diào)節(jié)吹氣壓力，可以精密播種玉米、大豆、脫絨棉籽、球化甜菜和菜籽等，改變排種輪轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)株距。 3.2.3 排肥器的性能要求 ①排肥量穩(wěn)定、均勻，不受肥箱內(nèi)肥料的多少、地形傾斜起伏及前進(jìn)速度等因素的影響。 ②通用性好，能施多種肥料。要求排肥器除了能排施流動性好的顆粒狀化肥和復(fù)合顆粒化肥外，也能排施流動性差的粉狀化肥。 ③排肥量調(diào)節(jié)靈敏、準(zhǔn)確，調(diào)節(jié)范圍能適應(yīng)不同化肥品種與不同作物的施用要求。 ④工作阻力小，使用調(diào)節(jié)方便，便于作業(yè)后清理殘茬化肥。 ⑤排肥器所有與肥料接觸的機(jī)構(gòu)、零件最好采用防腐耐磨材料制造。 3.2.4 常用排肥器的種類和特點 常用的化肥排肥器有以下幾種類型： ①外槽輪式排肥器外槽輪排肥器工作時，外槽輪旋轉(zhuǎn)，顆?；士孔灾爻錆M槽輪的凹槽并被槽輪帶著一起旋轉(zhuǎn)，在槽輪外面的肥料在槽輪的拔動和肥料顆粒之間的摩擦力作用下也被帶動起來由槽輪強(qiáng)制帶出，從排肥舌上調(diào)入輸肥管，然后經(jīng)開溝器導(dǎo)入種溝。該排肥器轉(zhuǎn)動的槽輪和不轉(zhuǎn)動的阻塞套可以在排種盒內(nèi)隨排種軸左右移動，通過改變槽輪的長度來調(diào)節(jié)排肥量。外槽輪排肥器的槽輪可以換成齒輪。槽輪的齒數(shù)相對排種器的來說有所減少。 ②星輪式排肥器工作時，旋轉(zhuǎn)的星輪星齒間的化肥強(qiáng)制排出。常用兩個星輪對轉(zhuǎn)以消除肥料架空和錐齒輪的軸向力。該排肥器的肥箱底部裝有活頁式鉸鏈，箱底可以打開，便于消除殘存的化肥；星輪的拆卸也很方便。排肥量的調(diào)節(jié)可以通過調(diào)節(jié)手柄改變排肥量活門的開度來實現(xiàn)。 ③螺旋式排肥器其主要工作部件是排肥螺旋。工作是螺旋回轉(zhuǎn)，將肥料導(dǎo)入排肥管。在排肥量較小時，螺旋式排肥器的排肥均勻性很差 ④水平刮板式排肥器水平刮板式排肥器是近年來我國為解決碳酸氫銨排肥問題而研制的一種排肥器。它的基本特征是由在水平面旋轉(zhuǎn)的曲面刮板或彈擊刮板將化肥排出。 ⑤攪---撥輪式排肥器這是一種通用型排肥器。其突出特點是能有效地消除肥料的“架空”可靠的排施含水量很大的碳酸氫銨。缺點是清肥不便。 ⑥振動式排肥器由于震動關(guān)系，肥料排量受肥箱內(nèi)肥料多少、肥料密度、粘結(jié)力等的影響較大排肥量的穩(wěn)定性和均勻性差。 3.2.5 本次設(shè)計選用排種器 因為蕎麥種子以及起播種的特殊性，以上所說的幾種排種器和排肥器結(jié)構(gòu)都不能很好的滿足播種的條件，借鑒以上的幾種機(jī)構(gòu)的創(chuàng)意特征自行設(shè)計了一個排種器。如圖所示 圖6 圖7 圖6為排種器的二維裝配圖，圖7為排種器和種箱的三維建模仿真模型。 排種器的工作原理是：動力通過鏈傳動傳遞到鏈輪，鏈輪通過鍵傳遞給軸，軸的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)出種功能。 出種功能的具體是由一個撥動輪實現(xiàn)的。撥動輪上開有4個槽口，軸轉(zhuǎn)動到槽口對準(zhǔn)種箱出種口的時候種子滑落到下箱體，通過下箱體出種口到輸種管。 4 開溝器的選型設(shè)計 4.1 開溝器的性能要求 開溝器是播種機(jī)上重要的部件之一，其功用是開溝、整理種床、自動覆土和導(dǎo)種、肥入土，開溝器工作性能的好壞將直接影響播種質(zhì)量和種子發(fā)芽生長條件。 因此，開溝器應(yīng)滿足如下幾個條件： ①開溝直、深淺一致，幅寬合適，溝底平整，有一定的自動覆土功能； ②有良好的入土性能，不壅土、不纏草、不堵塞、阻力小、工作可靠； ③使種子全部落如溝底，行內(nèi)種子分布幅度、均勻度應(yīng)符合農(nóng)業(yè)技術(shù)要求。 4.2 開溝器的性能要求 開溝器是播種機(jī)上重要的部件之一，其功用是開溝、整理種床、自動覆土和導(dǎo)種、肥入土，開溝器工作性能的好壞將直接影響播種質(zhì)量和種子發(fā)芽生長條件。因此，開溝器應(yīng)滿足如下幾個條件： ①開溝直、深淺一致，幅寬合適，溝底平整，有一定的自動覆土功能； ②有良好的入土性能，不壅土、不纏草、不堵塞、阻力小、工作可靠； ③使種子全部落如溝底，行內(nèi)種子分布幅度、均勻度應(yīng)符合農(nóng)業(yè)技術(shù)要求。 4.3 現(xiàn)有開溝器的種類和特點 根據(jù)開溝器的入土角不同可分為銳角和鈍角二種。 ①鋤鏟式開溝器：屬于銳角型開溝器，工作時開溝器隨著播種機(jī)向前移動，土壤在鏟前突起，兩側(cè)土壤受擠壓而分開，開溝器離開后溝壁上的土壤自行下落覆蓋種子。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、入土能力強(qiáng)、工作阻力小，a=3~6cm，R=30~65N/個。缺點是易壅土和纏草，會使干濕土混雜，高速作業(yè)時播深不穩(wěn)。 ②雙圓盤開溝器：鈍角型開溝器，主要由一對平面圓盤、開溝器體、圓盤軸和散種板組成。工作時，兩圓盤向前滾動，利用兩圓盤在前下方一點（稱聚點）接觸所形成的夾角，將土壤向兩側(cè)擠壓，開成中間代郵凸尖的溝（溝底呈W 形）。種子和肥料由種、肥輸入管通過開溝器體上的種、肥輸送筒落入溝底。工作平穩(wěn)、溝形整齊、不亂土層、斷草能力強(qiáng)。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸較大，工作阻力大。a=4~8cm，R=80~160N/個。 ③芯鏵式開溝器：銳角型開溝器，工作時先由芯鏵入土開溝，兩個側(cè)板向兩側(cè)分土形成種溝。開溝寬度大、入土性能好，但工作阻力大。a=6~12cm，R=200~800N/個。 ④滑刀式開溝器：鈍角型開溝器，工作時滑刀在豎直方向切入土壤，刀后側(cè)板向兩側(cè)擠壓土壤形成種溝。特點是靠重力入土，溝深穩(wěn)定、溝形整齊、不亂土層，斷草能力強(qiáng)、工作阻力大。a＝5~10cm，R=200~400N/個。 4.4 開溝器的選型 蕎麥播種機(jī)通常在新耕地上進(jìn)行播種，新耕地的雜草和殘茬對開溝器的影響不大，出現(xiàn)纏繞和堵塞的幾率不大，再考慮到開溝的性能和經(jīng)濟(jì)因素，本次設(shè)計決定選用鋤鏟式開溝器。其優(yōu)點是： （1) 開溝深度大，因為要求開溝深度最大達(dá)到50mm，上述幾種開溝器只有鋤鏟式能達(dá)到要求； （2) 開出的地溝平整、開闊，受地形的影響較?。? （3) 結(jié)構(gòu)簡單，易于制造與維護(hù)。 4.5 入土角α的確定 入土角α選得過大，開溝器工作時土壤上移大，土層也抬得高，并有相互混亂的趨勢，同時還會加大工作阻力；入土角也不能選得過小，過小的入土角將會造成刃部強(qiáng)度減弱。通常情況下入土角的取值范圍在30°～50°之間，為了保證入土能力，因此入土角不應(yīng)該取得太小，這里取入土角為45°。 最終結(jié)果如圖8所示為開溝器的三維建模圖形，上方通過兩個螺栓孔連接到機(jī)架上，其入土角為45度，最大的開溝深度為52.3mm。 該開溝器高為265mm，通過兩個M5的螺栓連接到機(jī)架上。開溝器后方的凸起的作用是確定開溝深度，確保所開的溝不會超過52.3mm。 圖8 5 輸種管的選型設(shè)計 5.1 輸種管的性能要求 輸種管的作用主要是將排種器排出的種子導(dǎo)入開溝器，使種子能夠順利落入種溝內(nèi)，它對排種的均勻性有很大的影響。本次設(shè)計播種機(jī)對輸種管的要求有： ①對種子流的干擾小，能保證種子能自由流動，不致降低排種的均勻性； ②有足夠的伸縮性并能隨意擾曲，從而能夠適應(yīng)開溝器的升降和調(diào)節(jié)。輸種管一般要求鉸接在排種器上，能在各個方向擺動的同時不影響種子通過； ③結(jié)構(gòu)要簡單，易于制造和維修。 5.2 輸種管的選型 在本次設(shè)計中，考慮到蕎麥的形狀和對導(dǎo)種管的要求，設(shè)計選用螺旋骨架型塑料管。這種輸種管是用1mm 厚的鋼絲或尼龍絲作骨架纏敷塑料薄膜并通過加熱制作而成，管內(nèi)壁光滑，具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、彎曲靈活、耐腐蝕等優(yōu)點。 6 覆土器的選型設(shè)計 覆土器的功能是將前面開溝器所開溝的土壤覆蓋到種子上，結(jié)構(gòu)較為簡單，三維建模圖形如圖9，覆土器下方開口是為了不使土壤積壓對機(jī)器行走造成阻礙。該覆土器通過兩個M5的螺栓連接到機(jī)架上。 圖9 7 鎮(zhèn)壓輪的選型與設(shè)計 7.1 鎮(zhèn)壓輪的使用條件 通過鎮(zhèn)壓輪的鎮(zhèn)壓作用，能使種子與濕土壤接觸更加緊密，有利于種子的發(fā)芽和生長，可減少水分的蒸發(fā)，有利于土壤保墑，還可以增強(qiáng)土壤毛細(xì)管的作用。鎮(zhèn)壓輪對土壤的壓強(qiáng)主要根據(jù)土壤性質(zhì)、水分、密度和作物的要求而定，一般為30～50kPa。而鎮(zhèn)壓輪的壓力大小取決于其自身的重量和作用在它上面的附加重量。壓緊后土壤的容重一般為8～1.2g/cm2 7.2 設(shè)計要求 ①轉(zhuǎn)動靈活 ②鎮(zhèn)壓力可調(diào)； ③鎮(zhèn)壓后地表不產(chǎn)生鱗狀裂紋； ④不壅土，不纏草。 7.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計 現(xiàn)有的播種機(jī)中的鎮(zhèn)壓輪, 一般采用常規(guī)鎮(zhèn)壓輪。其質(zhì)量輕, 結(jié)構(gòu)簡單,壓而不實, 影響種植作業(yè)質(zhì)量。該設(shè)計選取了一種鎮(zhèn)壓效果好且有利于防寒的措施。 由上面式子可知，鎮(zhèn)壓輪要想正常運轉(zhuǎn)，必須有足夠大的附著力。土壤對鎮(zhèn)壓輪的附著系數(shù)f 取決于輪緣的材料和土壤的條件，在一定情況下f 是個常數(shù)。雖然增大鎮(zhèn)壓輪的負(fù)荷可以提高土壤對輪緣的附著力，但是增大鎮(zhèn)壓輪的負(fù)荷無疑會使輪子下陷程度增大，輪子行駛的阻力增加，同時還會加大對土壤的壓實程度，從而造成對種子發(fā)芽的不利后果。因此最好的途徑是減小軸套中產(chǎn)生的摩擦力矩，那就要求使用在軸套中產(chǎn)生摩擦力矩較小的滾動軸承。同樣增大輪子的直徑也能有利于鎮(zhèn)壓輪的正常運轉(zhuǎn)。 通過分析和計算，鎮(zhèn)壓輪的直徑D 的取值為200mm，寬度為80mm。 鎮(zhèn)壓輪的三維建模圖如圖10所示：該鎮(zhèn)壓輪中心開有一個直徑為24mm的孔，通過一根軸連接到鎮(zhèn)壓輪連接，鎮(zhèn)壓輪連接可以實現(xiàn)鎮(zhèn)壓輪的定位，防止鎮(zhèn)壓輪的側(cè)滑。 圖10 8 其他零部件的設(shè)計和建模 8.1 鎮(zhèn)壓輪連接 如圖11所示，它的作用是將鎮(zhèn)壓輪連接到機(jī)架上。 圖11 8.2 軸承 如圖12所示，該軸承為一個標(biāo)準(zhǔn)件，內(nèi)徑大小為15mm，外徑大小為35mm，寬度為11mm。 圖12 8.3 端蓋、透蓋 如圖13和圖14，圖13為端蓋，圖14為透蓋。本次設(shè)計中的端蓋因為尺寸原因而設(shè)計成一個非完整的圓形。它的最大直接為55mm，上有三個M5的螺栓孔以起到固定的作用。 圖13 圖14 8.4 撥動輪 如圖15所示，該輪是一個自行設(shè)計的輪，其直徑為50mm，通過鍵連接到軸，以實現(xiàn)出種的功能。該輪最大直徑為50mm，中心與軸連接部分直徑為19mm，通過一個4*4*8mm的鍵連接，在軸上兩邊分別依靠套筒和軸肩固定。該輪隨軸轉(zhuǎn)動的同時，種子從種箱的出種口漏到撥動輪的間隙當(dāng)中，撥動轉(zhuǎn)動將種子送入輸種管。 該撥動輪的寬度為14mm，較出種(10mm）大,這樣可以有效的防止種子的泄漏。 圖15 8.5 軸 如圖16和圖17所示，圖16是軸的三維模型，圖17為軸的CAD圖示。該軸是連接撥動輪實現(xiàn)出種功能以及傳輸動力的功能，與鏈輪所在軸通過離合器連接實現(xiàn)播種機(jī)是否工作的功能。 圖16 圖17 8.6 鏈輪 如圖18所示，鏈輪將主動輪上傳遞上來的動力傳遞給撥動輪所在軸。 該鏈輪節(jié)距P=19.05， 齒全寬為19.050mm 最大直徑為115.576mm 內(nèi)徑為20mm 通過一個6*6*34mm的鍵連接到軸上。 圖18 8.7 軸套 如圖19所示，它的作用是定位撥動輪與軸承。 9 常見故障與排除 ①播種不均勻 若因作業(yè)速度變化大，應(yīng)使作業(yè)速度保持均勻；若因刮種舌嚴(yán)重磨損，應(yīng)更換刮種舌；若困外槽輪卡箍松動，使工作長度變化，應(yīng)調(diào)整外槽輪工作長度，固定好卡箍。 ②排種器不排種 種子箱內(nèi)種子不足時，應(yīng)添加種子；傳動機(jī)構(gòu)不工作，應(yīng)檢修、調(diào)整傳動機(jī)構(gòu)；驅(qū)動輪不轉(zhuǎn)動，應(yīng)排除驅(qū)動輪故障；排種輪卡箱、鍵銷松脫時，應(yīng)重新緊固排種輪；輸種管或下種口堵塞，應(yīng)及時排除堵塞物。， ③種子破碎率高 作業(yè)速度快，使傳動速度過高，易使種子破碎率高，應(yīng)降低作業(yè)速度，保持勻速前進(jìn)；護(hù)種裝置損壞，應(yīng)更換護(hù)種裝置；刮種舌離排種輪太近時，應(yīng)調(diào)整刮種舌與排種輪的間距。 ④播種深度不夠 主要因開溝器拉桿變形，入土角度小，使開溝器壓力不足所致。應(yīng)矯直開溝器拉桿，增大入土角，并調(diào)緊彈簧，增加開溝器壓力。 結(jié) 論 本設(shè)計書較全面的闡述了播種機(jī)的概況和發(fā)展歷程，并結(jié)合本課題提出了存在的問題，著重分析了總體結(jié)構(gòu)設(shè)計及排種器、開溝器和鎮(zhèn)壓輪的設(shè)計思路，提出了小型蕎麥播種機(jī)（旋耕機(jī)構(gòu)，播種機(jī)構(gòu)，施肥機(jī)構(gòu)）的總體設(shè)計方案。該機(jī)具主要由開溝器、排種器、鎮(zhèn)壓輪，覆土板等部件組成。能一次完成施肥、播種、鎮(zhèn)壓等多道工序。對關(guān)鍵部件的參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計，開溝器采用前方布置；排種器經(jīng)老師指導(dǎo)設(shè)計出了個結(jié)構(gòu)簡單更為適合的機(jī)構(gòu)；鎮(zhèn)壓輪采用圓柱形鎮(zhèn)壓輪，并在solidworks上進(jìn)行了三維圖形建模和仿真，所做設(shè)計方案合理。 在本次設(shè)計過程中，由于理論知識掌握的不夠和經(jīng)驗不足，因此在設(shè)計一些裝置時需要很長的時間和精力，而結(jié)果卻不大理想（例如沒能實現(xiàn)調(diào)節(jié)種子和肥料播種量的功能，開溝器的深度調(diào)節(jié)不方便，主要靠操作人員實現(xiàn)開溝深度的調(diào)節(jié)）。由于條件有限，沒有實際的參照機(jī)械，因此只能通過書上的圖形資料再結(jié)合自己的想法進(jìn)行設(shè)計，因此有的數(shù)據(jù)只能有大體估算（例如種箱體的結(jié)構(gòu)尺寸），不能很準(zhǔn)確的確定機(jī)具的結(jié)構(gòu)形狀、受力情況以及性能指標(biāo)。希望以后有機(jī)會繼續(xù)以上研究，以求得到一個圓滿的結(jié)論。 致 謝 首先我要感謝的是我的導(dǎo)師楊巖老師，在整個設(shè)計過程中， 遇到困難的時候，他給予了我很大的支持；其次我要感謝的是我的父母，是他們?yōu)槲姨峁┝松畹谋Ｕ虾蛯W(xué)習(xí)的動力，使得我能順利完成這次畢業(yè)設(shè)計；再次，我要感謝我的同學(xué)和朋友，在本次設(shè)計中他們在困惑的時候總是不斷地鼓勵我，讓我知難而進(jìn)，迎難而上。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 成大先.機(jī)械設(shè)計手冊（第四版）.化學(xué)工業(yè)出版社.2002，3：13—100~13—126 [2] 程興田．播種機(jī)械的現(xiàn)狀及發(fā)展前景．農(nóng)機(jī)與食品機(jī)械，1999， 6 [3] 國委文．播種機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.農(nóng)業(yè)機(jī)械化與電氣化，2007 年，5 [4] 李寶筏.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué).中國農(nóng)業(yè)出版社.2003，08：48~77 [5] 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計（第七版）.高等教育出版社.2001. 90~120 [6] 陶為民. 國外農(nóng)業(yè)裝備發(fā)展趨勢. 新農(nóng)村，2001，7：471~474 [7] 王廣勝，王玉忠，樊文憲.2BSM—1B 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