小型播種機(jī)的設(shè)計(jì) 說明書

本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì) ） 題目 小型播種機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)教師 起訖時(shí)間 I 目 錄 設(shè)計(jì)總說明 . 1 THE GENERAL DESCRIPTION OF THE DESIGN . 2 1. 緒 論 . 3 1.1播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 . 3 1.1.1我國播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 . 3 1.1.2 國外播種機(jī)械的研究現(xiàn)狀 . 4 1.2國內(nèi)外播種機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì) . 4 1.3小型播種機(jī)的發(fā)展前景 . 4 2. 小型播種機(jī)依據(jù)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)原理概述 . 5 2.1 小型播種機(jī)設(shè)計(jì)依據(jù) . 5 2.2小型播種機(jī)的原理 . 5 3. 小型播種機(jī)的總體設(shè)計(jì) . 8 3.1小型播種機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn) . 8 3.2播種機(jī)的主要參數(shù)的確定 . 8 3.2.1 播種機(jī)動(dòng)力來源 . 8 3.2.2 播種機(jī)工作速度 . 9 3.2.3 播種機(jī)的工作功率 . 9 4. 播種機(jī)的具體設(shè)計(jì) . 10 4.1 排種器 . 10 4.1.1 排種器作用和要求 . 10 4.1.2排種器的選用 . 10 4.1.3 排種輪參數(shù)的選用 (本論文以大豆專用排種器為例 ) . 11 4.1.4毛刷輪的參數(shù)選擇 . 11 4.2 開溝器 . 12 4.2.1 開溝器要求 . 12 4.2.2 開溝器的分類 . 12 4.2.3開溝器的設(shè)計(jì) . 13 4.3 覆土器 . 14 4.4 導(dǎo)種管 . 14 4.5 地輪 . 15 4.6 鏈輪及鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì) . 15 4.6.1選擇鏈輪齒數(shù)和材料 . 15 4.6.2 選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距 . 16 4.6.3 鏈輪的主要尺寸計(jì)算 . 18 4.7齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) . 19 4.7.1選齒輪的基本參數(shù) . 19 4.7.2按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪 . 20 4.7.3齒輪幾何尺寸 . 23 II 4.8 種箱 . 24 4.8.1種子箱的要求： . 24 4.8.2種箱容量計(jì)算 . 24 5. 播種機(jī)播前準(zhǔn)備與注意事項(xiàng) . 25 5.1播種機(jī)的播前準(zhǔn)備 . 25 5.2正確操作播種機(jī) . 25 5.3播種作業(yè)時(shí)的注意事項(xiàng)： . 25 6. 播種機(jī)的保養(yǎng) . 26 7. 結(jié)論與展望 . 27 7.1 結(jié)論 . 27 7.2展望 . 27 致 謝 . 28 參考文獻(xiàn) . 29 1 設(shè)計(jì)總說明 本設(shè)計(jì)題目思路來源于社會(huì)實(shí)際。中國的地形復(fù)雜多樣，比如：北方平原地區(qū)，地勢(shì)平坦，大型成套農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展很好，農(nóng)用機(jī)械普及率比較高。相比較而言，南方丘陵地區(qū) 地面崎嶇不平，由連綿不斷的低矮山丘組成的 ，因此大型農(nóng)用機(jī)械難以普及應(yīng)用，所以適應(yīng)這種地區(qū)的小型農(nóng)用機(jī)械有其相發(fā)展的前景。 本設(shè)計(jì)是在大型播種機(jī)的基本原理的基礎(chǔ)上，吸收國內(nèi)外大型播種機(jī)的先進(jìn) 技術(shù)，再結(jié)合我國的播種機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀而設(shè)計(jì)的小型播種機(jī)。這種播種機(jī)體積小，重量輕，容易搬運(yùn)，能適應(yīng)南方丘陵地區(qū)的小塊田地的機(jī)械化播種作業(yè)。 本文先對(duì)播種機(jī)整體的配置情況以及播種機(jī)的工作原理作了簡要的介紹，接著對(duì)排種器、開溝器、覆土器、導(dǎo)種管、地輪、鏈輪、齒輪等主要零件進(jìn)行設(shè)計(jì)，選用。主要結(jié)論如下： 1、排種器（本文以大豆專用排種器為例），根據(jù)大豆最適宜種植行距設(shè)計(jì)出了精密播種的排種器，即每隔一定距離的行距排一次種。而且排種器的設(shè)計(jì)速度比較慢這樣有利于種子更方便的充滿排種孔內(nèi)，降低了漏播的概率。 2、開溝器， 通過參考犁的結(jié)構(gòu)和外形，對(duì)開溝器的外性進(jìn)行小型化處理。值得一提的是，本設(shè)計(jì)把排種器末端設(shè)置在開溝上，這樣導(dǎo)種管不易堵塞。 3、地輪，本論文對(duì)傳統(tǒng)的地輪做了一次升級(jí)，主要是針對(duì)地輪易打滑的現(xiàn)象，特意設(shè)計(jì)了提高地輪與地面接觸力的新型地輪。 4、傳動(dòng)裝置方面主要參考現(xiàn)有的設(shè)計(jì)準(zhǔn)側(cè)。這部分比較多的計(jì)算。 除了對(duì)小型播種機(jī)的具體零件進(jìn)行設(shè)計(jì)之外，本文在論文末尾部分還簡單的介紹了在播種機(jī)使用之前的注意事項(xiàng)，如何正確的操作播種機(jī)以及播種機(jī)日常的保養(yǎng)維修等情況。 小型播種機(jī)能改善南方丘陵地區(qū)農(nóng)民的工作條件，減輕農(nóng)民日常的工 作強(qiáng)度，對(duì)提高農(nóng)民的工作效率有積極的作用。 關(guān)鍵詞 ： 小型播種機(jī) ；丘陵；便捷；小型。 2 The general description of the design This design topic idea comes from social practice. Chinese terrain is complicated, such as: the north plain area, flat, large sets of agricultural machinery development is very good, relatively high rate of agricultural machinery popularization. In comparison, in southern hilly region was bumpy, composed of low hills without stop, so it is difficult to large-scale agricultural machinery popularization and application, so to adapt to the small agricultural machinery of the region has its development prospects. This design is based on the basic principle of the large planter, absorb domestic and foreign advanced technology of large planter, small seeder combined with the development status of sowing machinery in China and design. The seeding machine has the advantages of small size, light weight, easy to carry, can adapt to the Mechanized Sowing of small fields in southern hilly areas of the. The first configuration of the drill seeder and the overall principle are briefly introduced, then the design of the main parts of the metering device, furrow opener, covering device, pipe, wheel, sprocket, gear, selection. The main conclusions are as follows: 1, the metering device (the special soybean metering device as an example), according to the most suitable soybean planting spacing design of seed metering device for precision sowing, i.e. every certain distance of a kind of row spacing. 2, the opener, the structure and shape of the reference plow, miniaturized processing of opener. It is worth mentioning that, the design of the metering device is arranged in the end of this kind of ditching, the guide tube is not easy to be blocked. 3, the wheel, the traditional wheel to do an upgrade, mainly for the wheel slipping phenomenon, the new specially designed to improve the land wheel and wheel ground contact force. 4, the transmission device mainly referring to existing design standards. This part compares a lot of computation. In addition to the specific parts of the small seeder was designed in this paper, the end part also introduces the matters needing attention before sowing machine, how to correct operation and seeder seeding machine daily maintenance and repair etc. Small seeder in southern hilly region to improve farmers working conditions, reduce their work intensity daily, has a positive effect on improving the efficiency of farmers. Keywords: Small seeder,； The hills,； Convenient； miniature. 3 1. 緒 論 我國地形復(fù)雜多樣，山區(qū)面積廣大，山地和丘陵的面積約占全 國總面積的三分之二，而且大約有四分之一的人口在山區(qū)生活，工作。其中大部分農(nóng)民從事著原始的農(nóng)耕。對(duì)于從小生長在農(nóng)村的我來說感觸更深。雖然我國有一些地區(qū)（比如北方平原地區(qū)）農(nóng)村耕作機(jī)械化水平比較高。對(duì)于南方丘陵地區(qū)（ 圖 1-1 為江西省崇義縣上堡梯田），像在北方平原地區(qū)使用的大型農(nóng)業(yè)機(jī)械根本無法開進(jìn)這樣的田間。因此，針對(duì)這些地區(qū)設(shè)計(jì)相應(yīng)的小型農(nóng)業(yè)機(jī)械是是分有必要的。而且具有廣闊的市場(chǎng)前景。 圖 1-1 江西上堡梯田 1.1 播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 1.1.1 我國播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 我國農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀歸納如下： 1、播種 機(jī)械品種繁多。播種機(jī)可分為許多類型，目前使用比較普遍的主要有撒播機(jī)、谷物條播機(jī)、點(diǎn)（穴）播機(jī)、聯(lián)合播種機(jī)、鋪膜播種機(jī)和免耕播種機(jī)等。 1針對(duì)不同的地區(qū)條件和種子物理特性，播種作業(yè)時(shí)只需要選擇對(duì)應(yīng)類型的播種機(jī)。 2、關(guān)鍵原理多樣化。播種機(jī)采用原理是各式各樣的，采用每不同的原理設(shè)計(jì)的播種機(jī)有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，這為農(nóng)戶提供了多樣化的選擇，有利于我國農(nóng)業(yè)機(jī)械的健康發(fā)展。 8 3、我國的播種機(jī)械與發(fā)達(dá)國家的播種機(jī)械有明顯的差距。主要體現(xiàn)在播種的精度、播種時(shí)漏播率、播種機(jī)械的工作效率和機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化程度上。 9 4 1.1.2 國外播種機(jī)械的研究現(xiàn)狀 綜合國外 農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家播種機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀， 與我國的具體實(shí)際， 將國外播種機(jī)械的 發(fā)展 現(xiàn)狀總結(jié)如下 ： 9 1、采用新的技術(shù)和原理， 播種效率極大提升 。 2、播種機(jī)械更加 節(jié)省能源和 對(duì) 環(huán)境污染 更低 。 3、微電子科技技術(shù)和新型 材料 發(fā)展 的 發(fā)展促使了農(nóng)業(yè)機(jī)械走向信息化、智能化、現(xiàn)代化 。 4、遠(yuǎn)程控制技術(shù)、 GPS技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等新型信息技術(shù)更加廣泛的應(yīng)用到農(nóng)業(yè)上，使人們漸漸遠(yuǎn)離原始的農(nóng)耕。 9 1.2 國內(nèi)外 播種機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì) 播種機(jī)械的 發(fā)展趨勢(shì)主要 取決于 ：一是農(nóng)業(yè)發(fā)展的實(shí)際需要； 二是科技發(fā)展的現(xiàn)實(shí) 情況 。未來的 農(nóng)用 機(jī)械發(fā)展趨勢(shì)如下 。9 1、 信息化操作系統(tǒng)的應(yīng)用 人類已經(jīng)進(jìn)入信息化時(shí)代， 尤其是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速的發(fā)展，使很多理想成為現(xiàn)實(shí)。目前 ，信息化 技術(shù)被廣泛的 應(yīng)用到 農(nóng)用 機(jī)械中 。 衛(wèi)星定位 、 遠(yuǎn)程 控制 等技術(shù) 發(fā)展 ， 勢(shì)必會(huì)給農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展提供很大的技術(shù)支持 。 2、 新型材料和 信息 技術(shù)的 發(fā)展 隨著世界各國對(duì)教育事業(yè)的大力支持，越來越多的人才將投入到科學(xué)技術(shù)的研究上。新型材料以及信息技術(shù)為農(nóng)用機(jī)械走向信息化、智能化提供了技術(shù)支持。 3、 從目前簡單的 單項(xiàng)作業(yè)向 各機(jī)種 聯(lián)合作業(yè)發(fā)展 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的 迅猛 發(fā)展， 現(xiàn) 有 的播種技術(shù)已經(jīng)難以滿足農(nóng)業(yè) 機(jī)械向更高的層次 發(fā)展 。今后，你將看到越來越多的聯(lián)合作業(yè)機(jī)械出現(xiàn)在田野里。人們將會(huì)享受到科技帶來的便捷。 1.3 小型播種機(jī)的發(fā)展前景 就本設(shè)計(jì)的小型播種機(jī)而言，因?yàn)樗轻槍?duì)丘陵山區(qū)地區(qū)而設(shè)計(jì)的播種機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、體積小以及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，它能滿足山區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的需求。而國外對(duì)農(nóng)用耕地開發(fā)的比較好，大部分農(nóng)耕用地都比較平整，適合大型農(nóng)機(jī)工作。小型、微耕機(jī)械對(duì)我國南方丘陵山區(qū)、以及西部山地有很大的需求，而且國家正在大力推進(jìn)中部地區(qū)崛起和西部地區(qū)發(fā)展，相信有很多促進(jìn)小型、微耕機(jī) 械發(fā)展的政策會(huì)出臺(tái)。綜上所述，小型播種機(jī)械具有及其廣闊的發(fā)展空間。 5 2. 小型播種機(jī)依據(jù)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)原理概述 2.1 小型播種機(jī) 設(shè)計(jì)依據(jù) 播種機(jī)必須以播種作業(yè)的基本步驟為依據(jù)。根據(jù)中國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的種植習(xí)慣，播種作業(yè)的一般程序如圖 2-1 所示。 圖 2-1 一般播種作業(yè)程序 考慮到一般性的整地機(jī)械比較成熟，所以本論文不重新設(shè)計(jì)。本論文設(shè)計(jì)的播種機(jī)從開溝這個(gè)步驟開始，對(duì)開溝，播種這兩個(gè)步驟進(jìn)行了比較詳細(xì)的設(shè)計(jì)。 2.2 小型播種機(jī)的原理 目前國內(nèi)外播種機(jī)大多數(shù)采用精密播種的原理，即單粒點(diǎn)播和穴播。 1播種機(jī)的總體 結(jié)構(gòu) 如圖 2-2 所示。 6 1.地輪 2.機(jī)架 3.鏈傳動(dòng) 4.排種器 5.種箱 6.開溝器 7.導(dǎo)種管 圖 2-2 小型播種機(jī) 播種機(jī)工作前通過連接板與拖拉機(jī)連接后，由拖拉機(jī)拖動(dòng)工作，這樣拖拉機(jī)（通常保持水平狀態(tài)）與播種機(jī)保持相對(duì)水平的狀態(tài)，為了滿足不同作物對(duì)播種深度的要求，可以在播種前通過調(diào)節(jié)開溝器與機(jī)架（假如機(jī)架在一定范圍內(nèi)與地面保持一定的高度）的相對(duì)高度，來實(shí)現(xiàn)不同的播種深度。 播種機(jī)在工作過程中，物理學(xué)意義上的動(dòng)力其實(shí)來源于地輪與地面之間的摩擦力（因此防止地輪出現(xiàn)打滑現(xiàn)象十分重要）。本設(shè)計(jì)的 播種機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)比較簡單，工作時(shí)出現(xiàn)故障也比較容易排除。小型播種機(jī)運(yùn)動(dòng)簡圖如圖 2-3所示。 圖 2-3 小型播種機(jī)運(yùn)動(dòng)簡圖 7 具體的工作流程如下： （ 1）在拖拉機(jī)的牽引下，播種機(jī)向前運(yùn)動(dòng)，地輪也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。 （ 2）地輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)地輪軸上的鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過鏈傳動(dòng)帶動(dòng)毛刷輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。 （ 3）通過齒輪嚙合帶動(dòng)排種輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，最后實(shí)現(xiàn)排種輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)排種器的排種。 （ 4）最后從排種器排出的種子在重力的作用下通過導(dǎo)管落入開溝器內(nèi)。 上述工作過程就是小型播種機(jī)的一次完整的播種作業(yè)過程。 8 3. 小型播種機(jī)的總體設(shè)計(jì) 3.1 小型播種機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 本設(shè)計(jì)的播種機(jī)采用整體式種箱，開溝器通過緊固件固定（可調(diào)節(jié)深度）在機(jī)架的橫梁上?？紤]到要適應(yīng)面積稍大的地，特意設(shè)計(jì)了連接裝置，這時(shí)可以采用 2臺(tái) 4 臺(tái)小型播種機(jī)聯(lián)合作業(yè)，提高單次作業(yè)效率。 播種機(jī)動(dòng)力主要來源于拖拉機(jī)的牽引（有些偏遠(yuǎn)地區(qū)可以考慮畜力）。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮播種機(jī)質(zhì)心，以及播種作業(yè)時(shí)播種機(jī)能否平穩(wěn)工作，還要考慮播種機(jī)整體的剛度以及工作后的保養(yǎng)維護(hù)等問題。 3.2 播種機(jī)的主要參數(shù)的確定 小型播種 機(jī)的參數(shù)主要包括 動(dòng)力、工作 速度、 工作 功率。 3.2.1 播種機(jī)動(dòng)力來源 播種機(jī)工作時(shí)通常采用后三點(diǎn)式懸掛在拖拉機(jī)上，通過拖拉機(jī)來提供動(dòng)力。本設(shè)計(jì)也是這樣，采用市場(chǎng)上與拖拉機(jī)配套的懸掛機(jī)構(gòu)，播種機(jī)就可以正常工作，所以不重復(fù)設(shè)計(jì)。通常只需要將播種機(jī)的前部連接到拖拉機(jī)的懸掛機(jī)構(gòu)上，播種機(jī)就能工作。 為了避免資源浪費(fèi)，本設(shè)計(jì)選用可以和其他農(nóng)用機(jī)械通用的拖拉機(jī)。參考其他小型機(jī)械農(nóng)用機(jī)械的功率，選用手扶拖拉機(jī)作為動(dòng)力來源。圖 3-1 所示為河南千里機(jī)械有限公司生產(chǎn)的小型手扶拖拉機(jī)。自帶柴油機(jī)為 QL190-1 型柴油機(jī)，功率 7kW。 圖 3-1 小型手扶拖拉 機(jī) 9 3.2.2 播種機(jī)工作速度 受實(shí)際條件的限制，播種機(jī)一般采用 46km/h 的工作速度，安裝上本論文專門設(shè)計(jì)的地輪，在正常的速度下可以較大程度的降低地輪打滑現(xiàn)象，提高播種機(jī)工作的播種精度，減少漏播的幾率。因此在實(shí)際的播種操作時(shí)，應(yīng)該反復(fù)試驗(yàn)，最終確定最佳的播種速度作為指導(dǎo)速度給用戶參考。如果播種速度太大還要考慮開溝器入土?xí)r的力矩、機(jī)架剛度、軸、軸承以及鏈輪等能否正常工作，所以提高運(yùn)行速度，各部件要求更高而且還會(huì)提高設(shè)計(jì)、制造的成本。故本設(shè)計(jì)的最大速度為 6km/h。 3.2.3 播種機(jī)的工作功率 播種機(jī)的工 作效率包括開溝器工作功率，各部件運(yùn)轉(zhuǎn)功率率，拖動(dòng)播種機(jī)自身運(yùn)動(dòng)所需的功率。 121 2 3 4( ) v11FFP （ ） （ ） 式中： F1 為驅(qū)動(dòng)開溝器向前運(yùn)動(dòng)的力，（單位 N） F2 為克服播種機(jī)自重向前運(yùn)動(dòng)的力，（單位 N） V 為播種機(jī)的工作濕度，（單位 m/s）， 1為齒輪傳動(dòng)的工作效率，約為 97%， 2為鏈傳動(dòng)的工作效率，約為 96%， 3運(yùn)動(dòng)部件所占 的消耗的功率占總功率的比值，約為 15% 4其他消耗的功率，約為 10% 初算工作效率121 2 3 4( ) v 6 k w11FFP （ ） （ ） 10 4. 播種機(jī)的具體設(shè)計(jì) 本論文設(shè)計(jì)的小型播種機(jī)懸掛在一般通用的小型農(nóng)用手扶拖拉機(jī)上，通過拖拉機(jī)的拖動(dòng)動(dòng)播種機(jī)工作。因其在設(shè)計(jì)上采用輕便材料，整體體積較小，故在完成轉(zhuǎn)彎、掉頭等操作時(shí)，靠人力便能輕松的完成。播種機(jī)主要由機(jī)架、種箱、排種輪、毛刷輪和地輪等部件組成。 播種機(jī)在實(shí)施播種作業(yè)時(shí)，通常先由開溝器在地里 開出深度一致的種溝，然后由排種器均勻地排出種子，排出的種子通過導(dǎo)種管在重力的作用下落到種溝內(nèi)實(shí)現(xiàn)種子的播種，最后由覆土器覆土?？偟膩碚f，為了完成上述一系列的工作，一個(gè)完整的播種機(jī)構(gòu)中，最重要的執(zhí)行部分主要由以下幾部分：排種器、開溝器、覆土器、和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。 1 4.1 排種器 排種器的種類很多，主要有三大類， 1即撒播排種器、條播排種器和點(diǎn)（穴）播排種器。 1 4.1.1 排種器作用和要求 排種器是在種箱中定量地分離種子，在不保證不損傷種子的情況下將種子精確地播種到對(duì)應(yīng)的種床的裝置。然而考慮到不同植 被的種子的質(zhì)量、體積、外形輪廓等不相同或相似，所以一種排種器不可能滿足所有種類的種子要求，因此對(duì)于一種（或者外形相似的種子）必須對(duì)應(yīng)一種排種器?？紤]到實(shí)際情況，我的構(gòu)想是設(shè)計(jì)一個(gè)系列的排種器，每一種排種器對(duì)應(yīng)一種種子，因此在實(shí)際作業(yè)的時(shí)候，需要播哪類種子時(shí)選對(duì)應(yīng)類型的排種器即可。這就要求不同類型的排種器具有一定的通用性，即不同種子的排種器能夠安裝在播種機(jī)上而且能夠正常運(yùn)行。 4.1.2 排種器的選用 孔輪式排種器具有以下優(yōu)點(diǎn)： 12 1.播種量穩(wěn)定性好。因?yàn)榭纵喪脚欧N器的型孔很容易充滿種子，所以播種時(shí)對(duì)播種機(jī)整體的速度振動(dòng)情況要求不是很高。 2.行距控制好。因?yàn)榭纵喪脚欧N器采用圓周結(jié)構(gòu)，播種機(jī)每行進(jìn)一定的距離，排種輪便會(huì)從種箱中“排出”設(shè)置好的種子數(shù)量。 3.經(jīng)濟(jì)性?？纵喪脚欧N器設(shè)計(jì)簡單，制造成本低，便于批量生產(chǎn)。 11 4.1.3 排種輪參數(shù)的選用 (本論文以大豆專用排種器為例 ) 排種輪主要參數(shù)有排種輪直徑和排種輪寬度。考慮到減小排種時(shí)的脈沖現(xiàn)象；因此排種輪因盡量選用較小的直徑，考慮到實(shí)際生產(chǎn)已經(jīng)大豆種間最適合行距300mm 400mm11，取排種輪的直徑為 100mm。這樣排種輪每旋轉(zhuǎn)一周，種子從種箱排 出一次，兩次排出種子的實(shí)際行距為 314mm，即行間距約為 314mm。采用這種設(shè)計(jì)還有另一個(gè)好處，那就是只需要設(shè)計(jì)一種排種輪的模具，然后在通過改變排種輪上的種孔的個(gè)數(shù)從而改變排種輪一周所所排出種子的次數(shù)，就可以得到不同的行間距。排種輪所受的交變應(yīng)力不大，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知 MC 尼龍的性能特點(diǎn)：強(qiáng)度高、拉伸強(qiáng)度可達(dá) 90MPa 以上，減磨耐磨型優(yōu)于其它尼龍， 3適用于大型鑄件、大型軸承、齒輪、蝸輪及其它受力件，如礦機(jī)大軸套、吊重汽車吊桿蝸輪。 3增強(qiáng)的 MC 尼龍，可作鉆床升降螺母。 3所以選用 MC 尼龍作為生產(chǎn)排 種輪的材料。 大豆種子通常 長 4 7.5mm，寬 8 15mm，所以設(shè)計(jì)種孔為直徑為 15mm，種孔深度為 16mm。圖 4-1 所示為排種輪模型。 圖 4-1 大豆排種輪 4.1.4 毛刷輪的參數(shù)選擇 毛刷輪的作用是將排種輪孔中超出種孔的種子掃出排種輪輪孔內(nèi)，從而達(dá)到排種每一次旋轉(zhuǎn)一周，從排種輪排出的種子只有 2 粒，提高了播種精度，降低了有些種孔播種多，有些種孔播種少的現(xiàn)象。除此之外毛刷輪還可以清潔種箱和排種輪，對(duì)種子從種箱的正常排出起著關(guān)鍵性的作用。因此使用毛刷輪是十分必要的。市場(chǎng)上毛刷輪制造已經(jīng)成熟故只需直接選用。 通常選用 磨料尼龍 作為毛刷輪的毛刷材料，由 磨料尼龍 制作的毛刷輪具有耐磨、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。本著美觀大方，設(shè)計(jì)簡單的原則，本設(shè)計(jì)選用的毛刷輪直徑和排種輪一致。這樣既簡便了設(shè)計(jì)，又簡化了計(jì)算。排種輪和毛刷輪的三維配合模型如圖 4-2 所示。 12 圖 4-2 排種輪與毛刷輪 4.2 開溝器 4.2.1 開溝器要求 開溝器是播種機(jī)的一個(gè)十分關(guān)重要的部件，開溝器的具體作用是在整好的地里開出種溝，以便后續(xù)將種子導(dǎo)入溝內(nèi)的其他播種作業(yè)。 2因此，開溝器的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及布局的合理性會(huì)直接影響到播種機(jī)的開溝性能，進(jìn)而進(jìn)一步影響到播種 機(jī)播種的流暢性和播種的質(zhì)量。小型播種機(jī)的開溝器應(yīng)滿足如下要求： 1 （ 1）開出的種溝盡可能直（這就要求操作者具備一定的操作水平和一定的專業(yè)素養(yǎng)），而且要保證深度一致，為了適應(yīng)不同農(nóng)作物的播深要求，開溝深度可調(diào)節(jié)。 （ 2）在進(jìn)行播種作業(yè)時(shí)，開溝器必須開溝整齊，種子在種溝內(nèi)分布應(yīng)該均勻。 （ 3）特別注意的是不讓土中作物殘茬，雜草等造成擁堵，因此本論文在開溝器前部設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，以便不讓土中作物殘茬，雜草等纏繞在排種器上。 （ 4）開溝器必須對(duì)土壤適應(yīng)性好（這樣可以適用于更多的地區(qū)），而且結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單，盡可能減小 工作時(shí)受的阻力。 4.2.2 開溝器的分類 開溝器由運(yùn)動(dòng)原理主要可以分為滾動(dòng)式和移動(dòng)式兩大類。 1 （ 1）常見的滾動(dòng)式開溝器有：雙圓盤式開溝器、單圓盤式開溝器。 1 （ 2）常見的移動(dòng)式開溝器有：鋤式開溝器、鏟式開溝器、箭鏟式開溝器、芯鏵式開溝器、靴式開溝器、船式開溝器等。 1 對(duì)比各種開溝器的性能和各自的優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用芯鏵式開溝器。 13 4.2.3 開溝器的設(shè)計(jì) 目前，國內(nèi)大中型播種機(jī)的開溝器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但這些播種機(jī)一般都具有體積大，轉(zhuǎn)彎半徑大，開溝阻力大等缺點(diǎn)，不能適應(yīng)小型播種機(jī)上使用，而且也不能適應(yīng)在小塊地上播種作業(yè)。但是能小型播種機(jī)上使用的開溝器功能又簡單。因此設(shè)計(jì)一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)開溝播種一起的開溝器具有實(shí)際的作用。 為了實(shí)現(xiàn)開溝器能夠滿足種子在土壤中均勻分布以及滿足不同農(nóng)作物對(duì)種子深度的不同要求，本設(shè)計(jì)的開溝器由芯鏵、導(dǎo)種管、深度調(diào)節(jié)器組成。在工作時(shí)，先由芯鏵入土開溝，兩個(gè)側(cè)板向兩側(cè)分土形成種溝，再由導(dǎo)管把從排種器排出的種子在重力的作用下排入土壤中， 1以達(dá)到精確播種的效果。 芯鏵式開溝器選用 6 8mm 厚的 60Mn 鋼板鍛造而成。尖部和刃部進(jìn)行表面熱處理。以提高其硬度，增加其耐磨性， 延長使用壽命。 芯鏵的主要參數(shù)有： （ 1）芯鏵入土隙角 入土隙角是指開溝器底面和地面之間的夾角，為了保證開溝效率。這個(gè)角度通常情況下取 =69，如果這個(gè)角度太大，這將會(huì)使土壤提前回落，從而影響開溝器的最大深度；如果這個(gè)角度太小，開溝器就不能快速入土，影響播種機(jī)整體的工作性能，而且芯鏵容易磨損，降低開溝器的工作壽命。采用入土隙角 =8。 （ 2）開溝器的寬度 B 開溝器的寬度 B 最基本的要求是能容納輸種管（考慮到大豆種子外形 長 47.5mm，寬 8 15mm，以及減小摩擦，輸種管直徑為 30mm），并且要 保證種子在地里落地入土的時(shí)候不能被土壤堵塞。然而制約開溝器的寬度的另一個(gè)因素是開溝器越寬，拋土現(xiàn)象就越嚴(yán)重。因此，開溝器的寬度取 B=60mm。開溝器如圖 4-3 所示。 圖 4-3 開溝器 14 4.3 覆土器 上個(gè)步驟播出的種子一般裸露在地表，為了保證種子都能覆上土壤（起保溫，避免陽光直射的作用）。覆土器是為了在種子表面覆上一層土的元件。 1因此對(duì)覆土器的基本要求是覆土盡可能的保持深度一致。在完成覆土的工作后，不能改變種子在種溝內(nèi)的相對(duì)位置。 1 常見的覆土器有鏈環(huán)式、爪盤式、板式、圓盤式、和鏟式等。 1本設(shè)計(jì)綜合各類覆土器的優(yōu)缺點(diǎn)采用鏟式覆土器，其主要參數(shù)如表 4-1 所示。 表 4-1 鏟式覆土器的主要參數(shù) 名稱 鏟式 選擇依據(jù) 覆土板長（ mm） 95205 按行距和覆土量而定 板寬（ mm） 6585 視實(shí)際要求而定 兩板間夾角 60左右 夾角過小覆土能力低 過大容易擁土堵塞 與地面夾角 23.5左右 過小覆土能力差 后開口寬（ mm） 5575 按開溝深度、工作速度和具體的條件而定 通過高度（ mm） 開式 要求通過土塊、根茬時(shí)不堵塞 4.4 導(dǎo)種管 導(dǎo)種管是為了將種子經(jīng)過開溝器導(dǎo)入已 經(jīng)開好的種溝內(nèi)。因此導(dǎo)種管必須具備以下性能 ; 1、導(dǎo)種管內(nèi)壁摩擦系數(shù)小。這樣種子從導(dǎo)種管通過時(shí)受的摩擦力比較小，種子就可以順利地從導(dǎo)種管通過。避免種子堵塞在導(dǎo)管內(nèi)，造成排種管堵塞。 2、導(dǎo)種管的直徑應(yīng)該選擇合適。如果導(dǎo)種管選擇過小，種子很容易堵塞在導(dǎo)種管內(nèi)；如果過大，浪費(fèi)材料。 3、導(dǎo)種管必須有一定的伸縮性，以及一定的柔性，以滿足開溝器深度調(diào)節(jié)的需要。 4、為了保證種子順利從導(dǎo)種管通過，導(dǎo)種管在裝配時(shí)應(yīng)該保持在豎直平面內(nèi)70 90范圍內(nèi)。 綜上所述，導(dǎo)種管和開溝器上導(dǎo)種通道能否正常工作直接影響到播種機(jī) 能否正常工作。導(dǎo)種管的材料通常選用市場(chǎng)上可以購得的塑料軟管，這樣價(jià)格便宜又能滿足上述要求。 15 4.5 地輪 地輪是本設(shè)計(jì)的重要部分之一。整個(gè)播種機(jī)能否正常運(yùn)行主要看地輪能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，因?yàn)椴シN機(jī)的動(dòng)力來源于地輪與地面之間的摩擦力，進(jìn)而帶動(dòng)排種輪等部件工作。因此防止地輪打滑時(shí)本設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。為避免地輪在播種機(jī)工作時(shí)打滑，特意針對(duì)地面比較松散的特點(diǎn)，在普通地輪上增加了類似釘子的突出物，從而大大的增加了地輪和地名之間的摩擦因素。從而達(dá)到減少打滑的概率。在選材上，采用鑄鐵。三維實(shí)體圖如圖 4-4 所示。 圖 4-4 地 輪的三維實(shí)體圖 4.6 鏈輪及鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 4.6.1 選擇鏈輪齒數(shù)和材料 取小鏈輪齒數(shù)1 12Z 大齒輪的齒數(shù)為21 2 1 1 2 4Z i Z 鏈輪材料選擇 35 鋼。 熱處理方式為正火。 確定計(jì)算功率，由如表 4-2 查得 1.0AK 。 LP為鏈傳動(dòng)傳遞的功率，為轉(zhuǎn)動(dòng)部件所消耗的功率。約為總功率的 14， 即 6 2 5 % 1 . 5LP K w 16 由主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)圖，由2=24Z查得 1.1zK ，單排鏈，則計(jì)算功率為： 1 . 0 1 . 1 1 . 5 1 . 6 5c a A ZP K K P k W 表 4-2 工況系數(shù) KA表 5 4.6.2 選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距 根據(jù) 1.65caP kW 及1 1 5 0 / m i nn n r查圖 4-5，可選 08A 型單排滾子鏈。 7 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3知，鏈條節(jié)距為 12.7p mm 。 取中心距 0 240a mm 。得鏈長節(jié)數(shù)為 20 1 2 2 10 02 ( ) = 5 622P a Z Z Z Z PL Pa ，取鏈節(jié)數(shù) 56PL 節(jié)。 17 圖 4-5 A 系列、單排滾子鏈額定功率曲線 5 由 1/v m s 和鏈號(hào) 08A，查圖 4-6 鏈條潤滑范圍由以上條件可知，鏈傳動(dòng)應(yīng)采用定期人工潤滑。 5所以在后期播種 機(jī)的保養(yǎng)上應(yīng)該注意鏈輪和鏈條的潤滑問題。 圖 4-6 潤滑范圍選擇圖 5 18 4.6.3 鏈輪的主要尺寸計(jì)算 綜上所述：鏈條型號(hào) 08A，鏈節(jié)數(shù) 56PL ，鏈條節(jié)距為 12.7p mm 。滾子直徑1d =7.92mm，銷軸直徑 2d =3.98mm，內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬 1b =7.85mm，內(nèi)鏈板高度 2h =12.07mm 中心距 a=240.09mm，小鏈輪、大鏈輪的詳細(xì)參數(shù)計(jì)算： （ 1）小鏈輪參數(shù)的計(jì)算 分度圓直徑 d=p/（ o180 / 1z ） = 1 2 .7 s i n 1 8 0 / 1 2=49.07mm 齒頂圓直徑 minad =d+p（ 1 1.6/ 1z ） 1d =49.07+（ 1 1.6/12） 7.92=42.05mm maxad =d+1.25p 1d =49.07+1.25 12.7 7.92=57.025mm 齒根圓 fd =d 1d =49.07 7.92=41.15mm 最大軸凸緣直徑 gd =pcot（ o180 / 1z ） 1.04 2h 0.76 =12.7 cot（ o180 /12） 1.04 12.07 0.76=33.93mm 單排齒齒厚 1fb =0.95 1b =0.95 7.85=7.46mm （ 2）大鏈輪參數(shù)的計(jì)算 分度圓直徑 d=p/（ o180 / 2z ） = 1 2 .7 s i n 1 8 0 / 2 4=97.32mm 齒頂圓直徑 minad =d+p（ 1 1.6/ 2z ） 1d =97.32+（ 1 1.6/24） 7.92=90.33mm maxad =d+1.25p 1d =97.32+1.25 12.7 7.92=105.28mm 齒根圓 fd =d 1d =97.32 7.92=89.4mm 最大軸凸緣直徑 gd =pcot（ o180 /z） 1.04 2h 0.76 =12.7 cot（ o180 /24） 1.04 12.07 0.76=93.21mm 單排齒齒厚 1fb =0.95 1b =0.95 7.85=7.46mm 19 4.7 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 本論文齒輪設(shè)計(jì)部分是為了滿足排種輪和毛刷輪之間的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，而且使排種輪軸和毛刷輪軸的旋轉(zhuǎn) 方向不同，選擇傳動(dòng)比為 1:1.5，中心距為 100mm，故只需設(shè)計(jì)模數(shù)，然后根據(jù) d=mz 求齒數(shù)。因此本部分比較簡單。 4.7.1 選齒輪的基本參數(shù) 1、選用直齒漸開線圓柱齒輪。 2、壓力角選取標(biāo)準(zhǔn)值。 2、小型播種機(jī)為一般農(nóng)用機(jī)器，參考表 4-4 ，選用 8級(jí)精度。 3、材料選擇。根據(jù)表 4-5，選擇 40Cr（調(diào)質(zhì)處理）作為齒輪的制造材料。 表 4-4 各類機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍 4 機(jī)器類型 精度等級(jí)范圍 機(jī)器類型 精度等級(jí)范圍 汽輪機(jī) 3 6 拖拉機(jī) 7 9 金屬切削機(jī)床 4 9 通用 減速器 6 8 航空發(fā)動(dòng)機(jī) 4 8 鍛壓機(jī)床 6 9 輕型汽車 5 8 起重機(jī) 7 10 載重汽車 7 9 農(nóng)用機(jī)械 8 11 注：注傳動(dòng)齒輪或重要的齒輪傳動(dòng)，精度等級(jí)偏上限選擇。輔助傳動(dòng)的齒輪或一般的齒輪傳動(dòng)，精度等級(jí)居中或偏下限選擇。 4 20 表 4-5 常用齒輪材料及其力學(xué)性能 3 4.7.2 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪 1、由模數(shù)計(jì)算公式 5，即： 33 232 F t F a s at dFK T Y Y Ym Z （ 1)確定公式中的各參數(shù)值 4 試選 KFt=1.3。 計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù) Y 。 根據(jù)直齒圓柱齒輪重合度 的推薦值，取 =1.4 0 . 7 5 0 . 7 50 . 2 5 0 . 2 5 + = 0 . 7 8 61 . 4Y 計(jì)算 Fa saFYY。（此部分?jǐn)?shù)據(jù)查自機(jī) 械設(shè)計(jì)） 齒形系數(shù) YFa=2.23。 應(yīng)力修正系數(shù) Ysa=1.76。 齒輪齒根彎曲疲勞極限分別為 lim 500F M Pa 。 彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN=0.85 。 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4， 21 由齒輪許用應(yīng)力公式得： l i m 3 0 3 . 5 7FNF KF M P aS 2 . 2 3 1 . 7 6 = 0 . 0 1 6 41 . 4F a s aFYY （ 2）試算模數(shù) 33 232 1 . 7 1 9F t F a s at dFK T Y Y Ym m mZ 2、調(diào)整齒輪模數(shù) （ 1）圓整速度 v 3 . 1 4 1 0 0 1 5 0 0 . 7 8 5 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0dnv m s (2)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù) KF 。 根據(jù) v=0.785m/s,7 級(jí)精度，由圖 4-7 查得動(dòng)載系數(shù) Kv=1.01。 圖 4-7 查得動(dòng)載系數(shù) Kv 由 32 / 4 . 5 4 9 1 0 ,tF T d N / 1 6 9 /AtK F b N m 100N/m, 查得齒間載荷分配系數(shù) 1.0FK 。 查齒向載荷分布系數(shù)表得 1.417HK ， 由 b/h=10.67查 圖 4-8，得 1.34FK 。 22 圖 4-8 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù) 5 所以載荷系數(shù)為 1 . 3 5 3F A V F FK K K K K (3)齒輪模數(shù) 3 1 . 8 3FtFtKm m m mK（ 4）開式（半開式）齒輪傳動(dòng)具有以下特點(diǎn)： 對(duì)齒面抗磨損能力的計(jì)算方法迄今尚不夠完善，對(duì)開式齒輪傳動(dòng)僅以保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 4 為了延長其傳動(dòng)壽命，通常將所求的模數(shù)適 當(dāng)增大。 4 設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)為開式，主要失效形式為齒面磨損，按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)后，不需要校核，故此處不校核。 4 綜上所述，由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度算得的模數(shù) m=1.83mm就近取標(biāo)準(zhǔn)值取 m=2mm，所以齒輪的齒數(shù)取1 40Z ，則21 1 . 5 4 0 1 . 5 6 0ZZ 。 23 4.7.3 齒輪幾何尺寸 1、小齒輪的參數(shù)計(jì)算 分度圓直徑 : d1=mz1=80.00mm 基圓直徑 : db=d1cos=75.18mm 齒頂高 : ha=h*am=2.00mm 齒根高 : hf=(h*a+c*)m=2.50mm 全齒高 : h=ha+hf(2h*a+c*)m=4.50mm 齒頂圓直徑 : da=(z+ 2h*a )m=84.00mm 中心距 : a=(d1+d2)/2=100.00mm 2、大齒輪的參數(shù)計(jì)算 分度圓直徑 ： d2=mz2=120.00mm 基圓直徑 ： db=d2cos=112.76mm 齒頂高 ： ha=h*am=2.00mm 齒根高 ： hf=(h*a+c*)m=2.50mm 全齒高 ： h=ha+hf(2h*a+c*)m=4.50mm 齒頂圓直徑 ： da=(z+ 2h*a )m=124.00mm 中心距 ： a=(d1+d2)/2=100.00mm 24 4.8 種箱 4.8.1種子箱的要求： （ 1）種箱的容量應(yīng)有足夠大的容量，以減少播種時(shí)添加種子的次數(shù)。 （ 2）種子箱底部應(yīng)該設(shè)計(jì)成具有一定的傾斜度，以便于播種時(shí)種子順利的集中在種箱底部，便于種子從排種器內(nèi)順利排出。 （ 3）種子箱應(yīng)堅(jiān)固耐用。 （ 4）種箱蓋必須可以嚴(yán)密的關(guān)閉上，防止種子在工作時(shí)濺出。 （ 5）種箱應(yīng)該選擇透明或半透明的材料（通常選用硬質(zhì)塑料），以便播種時(shí)及時(shí)觀察到種箱內(nèi)種子的剩余量，以便操作人 員及時(shí)添加種子。 4.8.2種箱容量計(jì)算 種箱的容量可用下式確定 14 m a x8 . 2 51 0 0 0 0 rN B LV 式中， 容積，單位 L， Nmax 大豆每畝 最大播種量， Nmax=6 kg 0.067 hm2 ； B 播種機(jī)的工作幅寬， B=0.5 m； L 行駛長度， L=1