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畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 題目名稱：單筒滾動式播種機及其播種精度監(jiān)控裝置設(shè)計 學(xué) 院： 機械工程學(xué)院 專業(yè)年級： 機械設(shè)計制造及其自動化08級 二Ｏ一二 年 三 月 二十二 日 單筒滾動式播種機及其播種精度監(jiān)控裝置設(shè)計 一.本課題的項目背景及研究意義 1.項目背景 我國玉米主要種植地區(qū)在黑龍江、吉林、遼寧、北京、河北、山東、河南、內(nèi)蒙古、西北等地。播種機是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中關(guān)鍵作業(yè)環(huán)節(jié)，必須在較短的播種農(nóng)時內(nèi)，根據(jù)農(nóng)業(yè)技術(shù)要求，將種子播到田地里去，使作物獲得良好的發(fā)育生長條件。播種質(zhì)量的好壞，將直接影響到作物的出苗、苗全和苗壯，因而對產(chǎn)量的影響也很大。傳統(tǒng)的播種方式有：(1)點播 人工開穴、人工撒種、人工覆土，最傳統(tǒng)的播種方式，優(yōu)點：用種量少、隨機性強，缺點：效率低、勞動強度大、播種質(zhì)量不易控制，主要用于麥田套種、山地或丘陵地播種；(2)條播 用人力或畜力開溝、人工撒種、人工覆土，比較傳統(tǒng)的播種方式，優(yōu)點：用種量少、行距和播種深度容易控制，缺點：效率不高、勞動強度大，主要用于比較平整地塊，多集中于經(jīng)濟不太發(fā)達地區(qū)；(3)機播 用專門播種機械一次完成播種任務(wù)，優(yōu)點：行距和播種深度容易控制、效率高，缺點：易出現(xiàn)漏播現(xiàn)象，造成缺苗、斷壟，主要用于大面積平整土地，多集中于經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)。 2.研究意義 由于年年播種，尤其是科研上就得考慮播種器這個實際的問題，所以播種器就在不斷地創(chuàng)新著與發(fā)展著，那么現(xiàn)在就總結(jié)一下玉米播種器的發(fā)展段。 第一個階段：主要是鎬了，用鎬刨然后由工人將種子點播在刨出的坑內(nèi)，再覆上土就OK了，相信很多人都這么種過！用鎬的優(yōu)點是能保證種子直接接觸到濕土，有利于種子快速萌發(fā)。缺點是密度上不去，聽說先鋒最大的密度都在15公分以內(nèi)，那再小的鎬也得哭了，心有余而力不足啊！再有揮舞一天大鎬的人就是生有銅肩鐵臂，一天下來也會體力不支的！所以用鎬缺點多，效率低！ 第二階段：由于生產(chǎn)及育種思想的變化而導(dǎo)致增加玉米的播種密度的變化，所以產(chǎn)生了一些設(shè)計較新的播種器，主要是解決鎬所不能解決的密度的問題，這一時期的代表有現(xiàn)在生產(chǎn)出售的玉米點播器及專家們設(shè)計的具有類似的功能的點播器，這類工具都是利用一個暫貯種子的部位，一個通暢的管道，一個能伸入土中的設(shè)計，在條件具備后種子落入土中。 傳統(tǒng)的玉米種植法是采用一穴多粒的方式，在一個穴里播種三到四粒種子，根據(jù)種子的出苗情況再通過間苗（把多余的除掉），僅留一株。這是因為傳統(tǒng)的玉米種子出苗率得不到保障，為了保證玉米能出齊苗，農(nóng)民不得不采取每穴多粒的方式播種，但這種方式不僅浪費種子而且也浪費了農(nóng)民們寶貴的錢財。而玉米單粒種植法是指玉米種子一穴一粒，其出苗率達到95％以上，可滿足芽率、芽勢、純度三個方面的指標要求。單粒機播技術(shù)的優(yōu)點一是簡化節(jié)本。玉米單粒機播技術(shù)基本上可以實現(xiàn)“一穴播一粒、一粒出一苗”，出苗后不再像常規(guī)條播那樣需要進行間苗、定苗等田間作業(yè)，簡化了玉米的田間管理技術(shù)，節(jié)省勞力、降低成本。據(jù)測算，單粒機播每畝可節(jié)省間苗和定苗用工費10元左右。在規(guī)?；N植條件下，單粒機播技術(shù)的簡化節(jié)本優(yōu)勢會更加突出。二是節(jié)省種子。通過采取單粒機播方式，種子用量會大幅度降低。傳統(tǒng)機械條播方式一般每畝用種量2.5～3公斤，改單粒機播后每畝用種量可降低到1.5公斤左右，每畝可節(jié)省用種1～1.5公斤，節(jié)省40%～50%，進而也降低了種子的成本投入。三是出苗均勻整齊。玉米單粒播種機可以按照留苗密度需要確定行距和株距。由于落粒均勻一致，保證了植株之間距離均勻一致。加上用于單粒機播的種子經(jīng)過精選和分級，種子粒度整齊一致。因此，單粒機播的地塊出苗整齊、分布均勻，保證了“苗全、苗齊、苗勻、苗壯”，為實現(xiàn)玉米高產(chǎn)打下了良好的基礎(chǔ)。由于單粒機播技術(shù)在諸多方面的優(yōu)點，該技術(shù)目前正在迅速被廣大農(nóng)民所接受，今后也必將成為我國玉米主產(chǎn)區(qū)的一項主導(dǎo)技術(shù)。 玉米單粒播種將是玉米生產(chǎn)的發(fā)展方向，這將給我國傳統(tǒng)的玉米播種方式帶來一次革命。 二.國內(nèi)外發(fā)展概況 1.國內(nèi)發(fā)展概況 隨著黨中央大力發(fā)展農(nóng)業(yè)，提高農(nóng)業(yè)水平，增加農(nóng)民收入等一系列相關(guān)政策的頒布和實施，國內(nèi)對于播種機和播種均勻性的研究也有了飛速發(fā)展。吉林大學(xué)南嶺校區(qū)研究所開發(fā)的2BDY-6型種子著地后產(chǎn)生的彈跳滾動等關(guān)鍵技術(shù)，在告訴精播大豆的粒距分布均勻性的表現(xiàn)上效果明顯。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院提出并研究的種子動態(tài)圖像匹配與拼接技術(shù)，是國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域信息化水平較高的一種解決方法，解決了基于機器視覺在多排種體動態(tài)監(jiān)測技術(shù)研究中，播種后種子動態(tài)圖像的匹配與拼接精度的難題。系統(tǒng)從實時性要求出發(fā)，在運用模式識別技術(shù)進行檢測的實踐基礎(chǔ)上，闡述了檢測系統(tǒng)的構(gòu)建原理，從而為試驗臺自動檢測奠定了基礎(chǔ)。 2.國外發(fā)展概況 國外農(nóng)業(yè)裝備的水平和特點，主要以經(jīng)濟發(fā)達的歐美國家為代表。這些國家在農(nóng)業(yè)裝備和機械化水平等方面具有一定典型性。 美國是世界上農(nóng)業(yè)最發(fā)達、技術(shù)最先進的國家之一。近幾年，美國在谷物聯(lián)合收割機、噴霧機、播種機等農(nóng)業(yè)裝備上開始采用衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)監(jiān)控作業(yè)等高新技術(shù)。農(nóng)業(yè)出現(xiàn)了向精準農(nóng)業(yè)方向發(fā)展的趨勢。美國、加拿大以及西歐各發(fā)達國家的播種機播種幅度比較大，且速度快，這在一定程度上解決了播種機滾筒在排鐘上的問題，并且通過對相關(guān)器件性能的改進和提高，加上高新技術(shù)的使用，在農(nóng)業(yè)播種和其他機械方面，精確性都有了很大提高。 三.本課題研究的主要內(nèi)容 1.主要內(nèi)容 本次設(shè)計的主要內(nèi)容是通過廣泛查閱和深入研究國內(nèi)外關(guān)于相關(guān)技術(shù)方面的資料文獻和發(fā)展趨勢，尋找更為簡單易行的方法。完成單筒滾動式播種機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并設(shè)計其播種精度監(jiān)控裝置。 采用更方便的機械設(shè)備與電子系統(tǒng)結(jié)合的方式解決相關(guān)問題，針對本國國情提出相應(yīng)的種子播撒方法和相應(yīng)的檢測方法，最大程度的提高種子播撒精確性和測量數(shù)據(jù)的精確性。 2.技術(shù)要求 (1）排種機構(gòu)單籽率>95%，單籽、雙籽可控，種子破碎率<1%。 (2）注塑件材料選用ABS。 (3）監(jiān)控裝置具有語音提示功能。 (4）注意制圖的標準與配合件的配合公差應(yīng)合理。 3.關(guān)于題目的具體要求 (1）設(shè)計要有創(chuàng)新性，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理。 (2）圖紙要詳細，要符合制圖標準。 (3）生成符合國標的詳細的工程圖，包括裝配圖和各零件圖 (4）使用UG軟件完成全部零件的設(shè)計，并進行裝配。 四.關(guān)鍵問題及解決思路 1.關(guān)鍵問題 (1）單筒滾動式播種機的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 (2）播種監(jiān)控裝置的設(shè)計。 2.解決思路及方案 大中型施肥播種機在小地塊、山坡地或套種作物行間進行播種時難以適應(yīng)，而傳統(tǒng)人工播種的勞動強度較大、效率低、播種質(zhì)量差，針對此種情況，應(yīng)用人機工程學(xué)的原理研究設(shè)計了一種手持式播種施肥機，該機也可在作物根部進行追肥。主要由控制器、種肥箱、排鐘肥系統(tǒng)、鴨嘴式開溝器等部件組成，適用于谷物穴播或追肥，可使傳統(tǒng)的人工播種操作變?yōu)榘霗C械化操作，將開溝、播種施肥、覆土一次性完成。它采用了簡單可靠的機構(gòu)和通用的零部件，具有攜帶方便、使用可靠、耗材少、易加工、成本低等特點。 其解決的主要技術(shù)方案是在Ｕ形支架的兩端頭上裝有旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸與外殼——行走地輪相連，行走地輪上開有鴨嘴排種器，鴨嘴排種器根部開有能與接種漏斗相通的排種口，地輪內(nèi)側(cè)設(shè)有擋塊，旋轉(zhuǎn)軸的一側(cè)裝有鏈輪，鏈輪斜下方裝有毛刷和排種輪，鏈輪與毛刷輪通過鏈條連接，排種輪與排種盤相連，排種輪上開有排種槽，排種輪斜下方裝有接種漏斗，兩旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)側(cè)則與U形支架連接，不能旋轉(zhuǎn)，排種輪、毛刷輪和儲種箱均安置在固定結(jié)構(gòu)內(nèi)，Ｕ形支架的末端連接著斜向推桿，推桿上端焊有橫向工作手柄。 播種時，先將玉米種子裝入儲種箱內(nèi)，在人力推動下，地輪向前滾動時，種子進入排種槽，排種盤在碰到地輪擋塊時隨之轉(zhuǎn)動一定角度，帶動排種輪轉(zhuǎn)動，同時鏈輪帶動毛刷輪轉(zhuǎn)動，將多余種子清除，只留一粒種子在排種槽里，（由于排種輪與毛刷輪轉(zhuǎn)動方向相同，避免了種子因擠夾導(dǎo)致的種子碾碎和多粒種子擠在一個排種槽里的問題），當(dāng)漏斗下方出口與排種口對準時，種子落入鴨嘴，同時與鴨嘴連接的擋桿碰到固定在U形支架上的擋塊，使鴨嘴張開，由鴨嘴排種器將種子自然懸入土壤內(nèi)，當(dāng)?shù)诙€鴨嘴排種器依次進入土壤開始播種時，第一個鴨嘴排種器離開穴窩，鴨嘴擋桿脫離擋塊，并受鴨嘴排種器彈簧的張力關(guān)閉鴨舌，播種機地輪繼續(xù)向前轉(zhuǎn)動時，重復(fù)上述行程，實現(xiàn)精量播種。當(dāng)播種時想播雙籽時，可將排種輪上一側(cè)的擋板打開。 圖4.1正視圖 圖4.2后視圖 圖4.3部分內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 監(jiān)控裝置設(shè)計：由于C51單片機速度和集成度等都很高并滿足本裝置使用條件，而且性價比很好，所以基于C51單片機開發(fā)監(jiān)控程序，在鴨嘴根部的相對應(yīng)的兩側(cè)分別安裝紅外發(fā)射管和紅外接收管，當(dāng)種子經(jīng)鴨嘴落下時，紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外線被短暫阻隔，紅外接收管因短暫接收不到紅外線而通過蜂鳴器發(fā)聲，提示種子落下，也可以安裝兩對發(fā)射—接收裝置，以提高監(jiān)控精度。 五.預(yù)期的成果 1.使用UG軟件完成全部零件的設(shè)計，并進行裝配。 2.作生成符合國標的詳細的工程圖，包括裝配圖和各零件圖。 3.圖紙、說明書、光碟。 六.進度安排 序號 設(shè)計（論文）各階段名稱 日期 備注 1 資料收集與開題報告 3.19---4.1 開題階段 2 確定總體方案、繪制零件的三維實體模型、裝配 4.2---4.15 設(shè)計階段 3 工程圖繪制 4.16---4.30 繪圖階段 4 制定加工工藝、編程、仿真 5.1---5.25 仿真加工階段 5 打印圖紙、編寫說明書、刻錄光盤 5.26---6.6 答辯準備階段 6 畢業(yè)答辯 6.7----6.10 答辯 七.參考文獻 [1]《塑料模具設(shè)計》哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李碩本編 湖南科學(xué)技術(shù)出版社 [2]《模具設(shè)計與制造簡明手冊》馮炳堯編 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 [3]《工模具制造工藝學(xué)》姚開彬編 江蘇科學(xué)技術(shù)出版社 [4]《典型零件模具圖冊》何忠保編 機械工業(yè)出版社 [5]《模具設(shè)計大典》黨根茂會編 中國工程機械學(xué)會 [6]《模具設(shè)計與制造》馮炳堯編 西安電子科技大學(xué)出版社 [7]《使用模具設(shè)計與制造手冊》許發(fā)樾編 機械工業(yè)出版社 [8]《簡明模具工實用技術(shù)手冊》彭建聲編 機械工業(yè)出版社 [9]《模具標準應(yīng)用手冊》許發(fā)樾編 機械工業(yè)出版社 [10]《UG注塑模具設(shè)計》陸勁昆編 北京大學(xué)出版社 [11]《UGNX基礎(chǔ)及應(yīng)用教程》曾向陽編 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Yang，Computer Aided Design