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玉米播種機的設計 學生 曹雙雙 指導老師 弋曉康 1 塔里木大學機械電氣化工程學院 阿拉爾 843300 摘要 農作技術與農作機具是農業(yè)生產中相互依存 相互制約的兩個范疇 前者是后者產生 和存在的前并依賴后者實現 后者為前者的實現而創(chuàng)制并能促進前者的發(fā)展 保護性耕作技術 是農機和農藝相結合的一次農業(yè)革命 現已在河北 內蒙古等 10 個省份開展示范推廣與應用 實踐證明 保護性耕作具有保墑 增加土壤肥力 減少土蝕和風蝕 抑制沙塵暴 減少作業(yè)工 序 降低作業(yè)成本和增加農民收入等顯著的經濟 社會和生態(tài)效益 目前 推廣和應用保護 性耕作技術的核心是播種機 由于保護性耕作具有特殊性 地表覆蓋大量秸稈 地下有作物根 莖 對北方旱地農業(yè)的播種提出了更高的要求 因此 研究開發(fā)集節(jié)水 精良播種 藥劑滅草 于一體的聯合作業(yè)機具有深遠的歷史意義和重要的現實意義 關鍵詞 播種機 排種器 精量播種 玉米 中圖分類號 文獻標識碼 0 引言 傳統(tǒng)耕作雖然帶來了經濟效益 但失去 了對地面的保護 導致土壤水蝕 風蝕加劇 耕作破碎土壤 制造了良好的種床 但同時 又消滅了土壤中的蚯蚓與微生物 使土壤活 性下降嚴重 耕作幅度越大 土壤的恢復功 能 保護功能就喪失越多 土壤的原有特性 越難保持 要恢復就越困難 這些年來 我 國機械耕作已是非常普遍 作物產量上升幅 度較大 但污染和環(huán)境的破壞也日益嚴重 因此 在有根茬的未耕地上進行播種 減少 對土地的破壞 可以有效地控制風蝕 防治 沙塵暴 抵御春旱 提高農作物的產量等 從而對播種機的設計就有了相應的要求 本課題設計了玉米播種機的破茬裝置和 開溝器等零部件的設計 該播種機應能減少 對土地的破壞 可以有效地控制風蝕 防治 沙塵暴 抵御春旱 提高農作物的產量 同 時減少了田間作業(yè)的各個環(huán)節(jié) 從而提高了 玉米產量 降低了生產成本 此玉米播種機 是與大中型動力機械配套的農業(yè)機械 經濟 效益高 適合我國各個地區(qū)的種植情況 能 夠獲得較好的農業(yè)生態(tài)效益 經濟效益等 1 總體設計思路 本裝置主要用于在留有殘茬的土地上進 行玉米播種 通過選擇合適的方法設計玉米 播種機的破茬裝置 施肥裝置 開溝裝置 播種裝置 仿形裝置 覆土裝置 整體機架 等相關設計 目標 播種機應能減少對土地的破壞 提高產量和培肥地力 控制風蝕 防治沙塵 暴 效地抵御春旱 同時減少田間作業(yè)環(huán)節(jié) 提高了玉米產量 降低了生產成本 玉米免 耕播種機是與大中型動力機械配套的農業(yè)機 械 有較好的經濟效益和農業(yè)效益 其造價 低低廉 可行性分析 玉米耕作播種一體機主要 用于在留有殘茬的土地上進行玉米播種 對 土地破壞不大 能控制風蝕 防治沙塵暴 提高產量和培肥地力 同時減少其余的田間 作業(yè)項目 從而降低了生產成本 重點是破 茬 只要對殘茬進行破壞 設計好破茬 挖 茬裝置 不耽誤覆土 種子發(fā)芽即可 國內 相關技術比較成熟 可以實現設計要求 1 1 設計原理 在吸收國內外先進耕作播種機的基礎上 考慮我國農藝與農機的實際情況設計出一種 結構合理 符合實際情況的播種機具 依據 保護性耕作農業(yè)技術的要求 采用復式作業(yè) 盡量少動土 機具少進地 一次完成秸稈清 理 開溝 施肥 播種 覆土 鎮(zhèn)壓 等工 序 滿足播種的特殊要求 針對東北地區(qū)干 旱的特點 采取措施最大限度的保護土壤水 分 采取措施保證播種機的田間通過性和工 作穩(wěn)定性 播種機作業(yè)后各項技術指標應達 到國家頒布的播種機標準 在保證作業(yè)效果 和結構強度允許的前提下 盡可能減輕機具 的重量 節(jié)省材料 同時注意零件的互換性 可裝配性等要求 1 2 設計總體結構 根據我國玉米播種的要求 以及已有的 耕作模式 經過主要工作部件的設計 最終 確定出播種機的總體結構 整機由播種機構 覆土機構 鎮(zhèn)壓機構 機架 掛接機構 四 連桿機構 破茬機構 施肥機構 施肥排種 總成等組成 其總裝圖如圖一所示 播種機 通過大中型拖拉機 播種機通過掛接機構與 拖拉機懸掛機構相連 工作時 破茬機構在 切開殘茬的同時將覆蓋的秸桿撥往地下 清 理出播種帶 施肥開溝器及播種開溝器在清 理出的播種帶上完成施肥 播種作業(yè) 覆土 圓盤同時進行覆土 鎮(zhèn)壓輪完成壓種作業(yè) 保證種子與土壤的緊密接觸 有利于種子吸 收土壤水份 帶有彈簧加壓裝置的鎮(zhèn)壓輪能 將播下的種子蓋好 壓實 由于破茬 開溝 覆土等部件構成 一方面減小了播種機工作 中的總阻力 同時很好的解決了播種機的田 間堵塞問題 提高了機具田間通過性 圖 1 玉米播種機的總體結構示意圖 1 種箱 2 種架 3 壓力彈簧 4 排種器 5 鏈條 6 鎮(zhèn)壓輪 7 覆土圓盤 8 開溝器 9 旋耕刀 10 機架 11 變速器 12 肥箱 2 關鍵部件的設計 2 1 排種器的設計 作為精量播種機的核心部件 排種器 排種器的工作性能由排種器的結構和工作原 理直接決定 本課題結合丸粒化種子的物料 學特性 在對種子丸?；幕A上 同時結 合傾斜圓盤勺式排種器和水平圓盤排種器的 特點設計了 此排種器主要由清種刷 投種 器 錐齒輪 動盤 定盤 種箱等組成 工 作時 種子隨著排種盤的轉動 而排種器動 盤在軸的帶動下開始轉動 沿著導種槽進入 型孔 進入型孔內的種子隨動盤轉到排種盤 上升的區(qū)域時 在離心力和重力的作用下自 動沿動盤斜面滾向動盤周邊 在清種刷柔性 清種刷的作用下清除沒有滾下的多余種子 型孔外多余的種子在重力的作用下 沿動盤 自然滾下 同時對沒有充上種子的型孔進行 二次充種 確保每個型孔內只保留一粒種子 完成播種的整個過程 該傾斜圓臺式排種器 結合了傾斜圓盤勺式排種器和水平圓盤排種 器的特點 2 2 破茬裝置的設計 根據已有旋耕機式的滅茬機的滅茬原理 在整個工作的過程中旋耕刀軸是主要的受力 部位 其主要承受發(fā)動機的驅動力矩產生的 彎曲力 土壤反力以及扭轉等復雜的形變組 合 并且產生激烈的沖擊以及振動 依據使 用不致破壞的準則作為設計制造的方法是比 較傳統(tǒng)的設計方法 根據靜強度估算作用在 旋耕刀軸上的載荷 最后以加大安全系數的 方法來滿足相關強度的技術要求 從而來達 到設計要求的目的 拖拉機動力經動力輸出 軸輸出 經萬向節(jié)傳動軸傳到變速器輸入軸 經變速器變速 傳動到鏈輪鏈條上 最后傳 到旋耕軸上 經旋耕軸傳到刀片上 從而對 地面進行破土滅茬 其工作裝置 主要由旋耕刀軸及刀片組 成 其工作原理與旋耕機基本相同 因為 120 160mm 是旋耕機要求的耕深 他主要 是以破碎地面為目的 50 100mm 作為旋耕 滅茬機的耕深 則要求不能太深 根茬切碎 率不應太低 旋耕刀軸的轉速應比旋耕機高 旋耕滅茬機的刀軸轉速應確定為 354r min 2 3 開溝器的設計 留有殘茬的地上 地面比較結實 并且 秸稈覆蓋量較大 一般的開溝器入土相當困 難 因地面的阻力較大 所以新型的開溝器 就需要具備良好的入土破茬能力 為此這里 選擇了免耕免耕播種機的開溝器 它除了有 一般開溝器的功能外 還需要擁有以下特點 1 刃口要鋒利宜破土 拖拉機的動力消耗要 降低 開溝器的前進阻力也要減少 2 土壤 擾動要小 特別是地表的 要注意土壤墑情 損耗的降低 土壤上下層干濕土混合也應減 少 3 創(chuàng)造種子發(fā)芽和根系生長的有利條件 用以提高種子發(fā)芽率 4 有良好的切斷秸稈 或破茬的能力 根據以上免耕開溝器的要求 設計了開 溝器 有后底座和刀刃連桿組成 底座與刀 刃通過螺栓連接 以方便磨損后能更換刀刃 此開溝器的主要技術參數包括 入土角度 45 入土隙角為 8 側翼與水平夾角 30 兩側的夾角為 30 開溝器為鑄造 的底座 同時進行調質處理 用以實現耐磨 性的提高 2 4 排肥器的設計 按槽輪能否軸向移動外槽輪式排肥器分 為移動式和固定式 在制造和設計排肥器時 要保證排肥的均勻性 排肥量穩(wěn)定性 排肥 的可靠性 排肥量調節(jié)的范圍要足夠大 排 肥器的通用性要良好 操作應該簡單方便 能夠適應不同密度 作業(yè)要求和不同品種的 化肥 同時 要保證排肥過程不受地形等因 素和前進速度的影響 條件允許的情況下 排肥器應盡量采用耐腐蝕材料制造主要部件 一般 外槽輪式排肥器由排肥舌 排肥罩 擋圈 外槽輪 阻塞套等組成 結構相對來 說比較簡單 施肥均勻性較好 適用于排流 動性比較好的肥料 如復合粒肥和松散化肥 運行時 充滿化肥的槽輪的凹槽隨槽輪的轉 動一起轉動 同時槽輪以外的一層化肥隨槽 輪的轉動而轉動 那么此層被稱之為帶動層 槽輪的工作長度和轉速決定了外槽輪式排肥 器的排肥量 3 總結 通過此次玉米播種機的設計 讓我對玉 米播種機原理有了更深的了解 實驗的過程 中要注意很多的問題 首先玉米播種機整體 的的設計 其中播種裝置 仿形裝置 破茬 裝置 施肥裝置 開溝裝置 覆土裝置等合 理布局以及各種動力的傳動等都是需要注意 的內容 然后是各個零件 裝置的三維設計 組裝等 研究中發(fā)現旋耕滅茬裝置的仿形和 開溝器的仿形是一個難點 還有刀具防堵等 難點問題都未能得到完美解決 后續(xù)應從仿 形等多方面進行分析設計 從而使得玉米免 耕播種機性能等更加良好 以達能減少對土 地的破壞 可以有效地控制風蝕 防治沙塵 暴 抵御春旱 提高農作物的產量 同時減 少了田間作業(yè)的各個環(huán)節(jié) 從而提高了玉米 產量 降低了生產成本 此玉米播種機是與 大中型動力機械配套的農業(yè)機械 經濟效益 較高 適合我國各個地區(qū)的種植情況等 我深刻的認識到 要想成為一名合格的 工程設計人員只是掌握本專業(yè)的知識是遠遠 不夠的 應該具有更加淵博的知識 如應該 對計算機應用 農產品的特性 農業(yè)經濟的 發(fā)展現狀等各個方面能力進行加強 參考文獻 1 王萍 玉米免耕播種機發(fā)展現狀與前景 J 農 業(yè)科技與裝備 2012 03 73 74 2 張軍昌 閆小麗 薛少平 朱瑞祥 蘇光遠 秸稈粉碎覆蓋玉米免耕施肥播種機設計 J 農業(yè)機械學報 2012 12 51 55 3 侯海東 玉米免耕精密播種機的設計與應 用推廣 D 吉林農業(yè)大學 2015 4 冉云亮 2BMJF 4 14 型小麥玉米兩用免耕 播種機的設計研究 D 河南農業(yè)大學 2015 5 張慶峰 玉米精量排種器結構設計與試 驗研究 D 山東理工大學 2011 6 劉海英 滅茬機和秸稈還田機的構造與 原理 J 黑龍江科技信息 2013 33 241 7 王慶杰 姚宗路 高煥文 李洪文 王曉燕 楔刀型免耕開溝器設計與試驗 J 機械 程學報 2008 09 177 182 8 呂昊 外槽輪排肥器優(yōu)化設計新方法研 D 吉林大學 2014 塔里木大學 畢業(yè)論文 設計 任務書 學院 機械電氣化工程學院 班級 農機 16 2 學生姓名 曹雙雙 學號 8031212203 課題名稱 玉米播種機的設計 起止時間 2015年 10 月 15日 2016 年 05月 28日 共 14 周 指導教師 弋曉康 職稱 副教授 課題內容 本裝置主要用于在留有殘茬的土地上進行玉米播種 通過選擇合適的 方法設計玉米播種機的破茬裝置 施肥裝置 開溝裝置 播種裝置 仿形 裝置 覆土裝置 整體機架等相關設計 擬定工作進度 以周為單位 第 1周 第 2周 通過查找文獻資料 了解玉米播種機的國內外現 狀 第 3周 第 5周 設計玉米播種機的總體方案 第 6周 第 9周 對玉米播種機的結構進行具體設計 第 10周 第 12周 撰寫設計說明書 對部分問題修改 調整 第 13周 第 14周 整理有關設計資料 畢業(yè)設計總結 準備答辯 主要參考文獻 1 趙娟偉 2BMF 4 型玉米免耕播種機的研究 D 河北農業(yè)大學 2007 2 張晉國 帶狀粉碎免耕播種機的試驗研究 D 中國農業(yè)大學 2001 3 蔣金琳 玉米免耕播種機切茬挖茬裝置研究 D 中國農業(yè)大學 2004 4 胡曉麗 劉慶福 免耕玉米播種機播種試驗 J 農業(yè)與技術 2010 01 89 91 5 張喜瑞 何進 李洪文 王慶杰 吳沙沙 水平撥草輪式玉米免耕播種機設 計和試驗 J 農業(yè)機械學報 2010 12 39 43 6 王萍 玉米免耕播種機發(fā)展現狀與前景 J 農業(yè)科技與裝備 2012 03 73 74 7 高娜娜 張東興 楊麗 劉佳 史嵩 崔濤 玉米免耕播種機滾筒式防堵機構 的設計與試驗 J 農業(yè)工程學報 2012 12 31 37 8 蔣金琳 龔麗農 王東偉 王公仆 免耕播種機雙刀盤有支撐切茬破茬裝置 的研制與試驗 J 農業(yè)工程學報 2012 21 17 22 9 張軍昌 閆小麗 薛少平 朱瑞祥 蘇光遠 秸稈粉碎覆蓋玉米免耕施肥播 種機設計 J 農業(yè)機械學報 2012 12 51 55 10 徐正林 郝增德 玉米免耕播種機適用性評價方法的研究 J 山西農業(yè) 大學學報 自然科學版 2012 05 463 466 11 安鳳秀 孟憲章 王雪蓮 劉慶福 玉米免耕播種機免耕播種試驗研究 J 吉林農業(yè)大學學報 2008 06 876 878 12 姚宗路 高煥文 王曉燕 李洪文 李問盈 2BMX 5 型小麥 玉米免耕播種 機設計 J 農業(yè)機械學報 2008 12 64 68 13 王慶杰 何進 姚宗路 李洪文 李問盈 張學敏 驅動圓盤玉米壟作免耕 播種機設計與試驗 J 農業(yè)機械學報 2008 06 68 72 14 龔麗農 高煥文 蔣金琳 免耕播種機玉米根茬處理裝置作業(yè)功耗試驗研 究 J 農業(yè)工程學報 2008 07 124 127 15 孫茸茸 李問盈 李洪文 壟作玉米免耕播種機破茬裝置設計與試驗 J 農業(yè)機械學報 2008 08 48 53 任務下達人 簽字 年 月 日 任務接受人意見 任務接受人簽名 年 月 日 注 1 此任務書由指導教師填寫 任務下達人為指導教師 2 此任務書須在學生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達給學生本人 3 此任務書一式三份 一份留學院存檔 一份學生本人留存 一份指導教師留存 塔里木大學 畢業(yè)論文 設計 開題報告 課題名稱 玉米播種機的設計 學生姓名 曹雙雙 學 號 8031212203 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農業(yè)機械化及其自動化 班 級 農機 16 2 指導教師 弋曉康 起止時間 2015 10 15 2016 5 28 機械電氣化工程學院教務辦制 填 表 說 明 一 學生撰寫 開題報告 應包含的內容 1 本課題來源及研究的目的和意義 2 本課題所涉及的問題在國內 外 研究現狀及分析 3 對課題所涉及的任務要求及實現預期目標的可行性分析 4 本課題需要重點研究的 關鍵的問題及解決的思路 5 完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法 6 完成本課題的工作方案及進度計劃 7 主要參考文獻 不少于 7 篇 二 本報告必須由承擔畢業(yè)論文 設計 課題任務的學生在接到 畢業(yè)論文 設計 任務書 的兩周內獨立撰寫完成 并交指導教師審 閱 三 開題報告要求手寫體 字數在 3000 字以上 由學生在本報告冊 內填寫 頁面不夠可自行添加 A4 紙張 四 每個畢業(yè)論文 設計 課題須提交開題報告一式三份 一份學 生本人留存 一份指導教師存閱 一份學生所在學院存檔 備檢備查 一 本題來源及研究的目的和意義 1 1 課題的來源 自選題 1 2 研究的目的 傳統(tǒng)耕作雖然帶來了經濟效益 但失去了對地面的保護 導致土壤水蝕 風蝕加劇 耕作破 碎土壤 制造了良好的種床 但同時又消滅了土壤中的蚯蚓與微生物 使土壤活性下降嚴重 耕 作幅度越大 土壤的恢復功能 保護功能就喪失越多 土壤的原有特性越難保持 要恢復就越困 難 這些年來 我國機械耕作已是非常普遍 作物產量上升幅度較大 但污染和環(huán)境的破壞也日 益嚴重 因此 在有根茬的未耕地上進行播種 減少對土地的破壞 可以有效地控制風蝕 防治 沙塵暴 抵御春旱 提高農作物的產量等 1 從而對播種機的設計就有了相應的要求 1 3 研究的意義 本課題設計了玉米播種機的破茬裝置和開溝器等零部件的設計 該播種機應能減少對土地的 破壞 可以有效地控制風蝕 防治沙塵暴 抵御春旱 提高農作物的產量 同時減少了田間作業(yè) 的各個環(huán)節(jié) 從而提高了玉米產量 降低了生產成本 此玉米播種機是與大中型動力機械配套的 農業(yè)機械 經濟效益高經濟效益高 經濟效益高 適合我國各個地區(qū)的種植情況 能夠獲得較好 的農業(yè)生態(tài)效益 經濟效益等 2 二 課題所涉及的問題在國內外現狀及分析 2 1 國內外現狀分析 耕作播種一體又稱保護性耕作的一種 體系推廣實施的關鍵環(huán)節(jié)之一是需要質量可靠的耕作 專用機具 性能要良好 歸納起來主要有四項關鍵機具 其一 不過分影響播種作業(yè) 秸稈處理 是為了保持良好的地面覆蓋減少蒸發(fā) 減少風蝕 其二 播種機工作時 肥料和種子要播施到有 秸稈覆蓋的地里 種子和肥料之間肥料在種子下方或側下方為好 要保持5cm左右的距離 其三 病蟲害和雜草要及時發(fā)現問題 及時處理 其四 耕作播種作時 機器作業(yè)及人畜仍不斷對地面 壓實 因此贏定期使用深松機進行深松處理 根據情況 每2 3年松一次 2 2 國內現狀 中國是主要的干旱國家之一 干旱 半干旱及半濕潤偏旱地區(qū)的面積占國土面積 的52 5 遍及昆侖山 秦嶺 淮河以北的16個省 市 自治區(qū) 僅雨養(yǎng)農業(yè)面積 即就占了一大部分 旱區(qū)農業(yè)發(fā)展的主要問題 一是降雨少 氣溫低 土壤貧瘠 產 量低而不隱 農民生活貧困 二是水土流失和風蝕沙化嚴重 風蝕沙化是我國北方旱 區(qū)近年來更為突出的問題 沙塵暴發(fā)生的頻率愈來愈高 為了抗旱增產 節(jié)本增收 保護生態(tài)環(huán)境 實現旱區(qū)可持續(xù)發(fā)展 從20世紀60年代起我國就己開展了保護性耕作 的單項技術試驗研究和農藝試驗研究 90年代初期 在農業(yè)部農機化司的支持下 中 國農大和山西省農機局 澳大利亞昆士蘭大學 中國農科院士肥所等合作 在山西開 始了農機農藝結合的保護性耕作系統(tǒng)試驗研究 探討我國北方是否適合采用保護性耕 作 特別是免耕全部秸稈覆蓋形式 13年的連續(xù)免耕試驗研究證明免耕比其它耕作方 式的保水保土效果好 能更好的培肥地力 降低更多的作業(yè)成本 完成了保護性耕作 在我國的適應性研究 回答了 保護性耕作在我國是否可行 的問題 并通過引進和 自主開發(fā) 完成了適用我國北方的保護性耕作機具開發(fā) 提出了相應的耕作技術體系 解決了在我國旱區(qū)實施保護性耕作的工具和手段問題 1999年農業(yè)部成立了保護性耕 作研究中心 加強技術體系的研究和國際交流 九五 到 十五 期間 保護性耕 作技術一直被列入國家科技攻關等項目計劃 并被選為目前農業(yè)部重點推廣的農業(yè)技 術之一 九五 以來 通過 豐收計劃 跨越計劃 農業(yè)節(jié)本增效工程 和 機械化秸稈還田工程 等項目的實施 推動了保護性耕作技術的試驗示范和推廣應 用 2002年5月 農業(yè)部在山西省召開了保護性耕作現場會 啟動了保護性耕作示范 推廣項目 明確在今后一個時期 分兩個階段 有重點地在北方旱區(qū)逐步推進保護性 耕作 第一階段 從2002 2005年 以京津地區(qū)為核心建立兩條保護性耕作帶 一條 是環(huán)京津保護性耕作帶 包括河北中北部 遼寧西部 內蒙古中南部 山西北部 北 京 天津等地區(qū) 另一條是沙塵源頭保護性耕作帶 主要包括甘肅東部 寧夏中北部 內蒙古西部 山西北部 陜西北部等省份 第二階段 在北方特別是華北 西北 東 北地區(qū)大面積推廣應用保護性耕作 計劃用7 10年的時間 基本上在北方早作區(qū)全 面實施保護性耕作 結合國家實施的防護林工程 退耕還林 還草工程等生態(tài)建設措 施 扭轉旱作區(qū)農業(yè)生態(tài)環(huán)境不斷惡化的局面 目前 保護性耕作已在北京 天津 山西 河北 內蒙古 遼寧 陜西 甘肅 山東等多個省 自治區(qū) 進行了試驗示范和 推廣應用 取得了明顯成效 為促進北方旱區(qū)糧食穩(wěn)產增產 提高農業(yè)綜合生產能力 促進農業(yè)可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮了積極作用 如2BMFY 4 2BGM 3 2BQM 3 2BMF 4c 2BCM 6等 2 3 國外現狀 1988 年起 美國以秸稈殘茬覆蓋量為主 把耕作分為三類模式 傳統(tǒng)耕作 播后 地面覆蓋率小于 15 主要包括深松或翻耕加表土耕作 少耕一一播后地面覆蓋率在 15 30 主要是進行多次表土耕作 保護性耕作一一播后地面覆蓋率大于 30 實行免耕或播前進行一次表土作業(yè) 依靠除草劑除草 如 USUA 型免耕播種機及 ohn Deer 免耕施肥播種機 1750 1760 1770 1780 型免耕精量播種 免耕施肥播種機 1820 型鋤鏟式氣力播種機 1890 1895 型圓盤式免耕氣力播種機 澳大利亞地處南半球 干旱面積約 625 萬 km 2 占澳洲大陸的 81 是典型的 旱農國家 70 年代初 政府在全國各地建立了大批保護性耕作試驗站 吸收農學 水 土 農機專家參予試驗研究工作 取得了顯著成果 大量試驗表明地面覆蓋是一項有 效的保水保土措施 有殘茬覆蓋的農田土壤受沖刷程度降至裸露農田的 1 10 大大 減輕了土層變薄的威脅 昆士蘭試驗站 15 年對比試驗中 三種保護性耕作體系 覆 蓋耕作 松耕 表土耕作 機械除草 少耕 松耕 表土耕作 化學除草 免耕 免 耕 化學除草 的谷物產量與 傳統(tǒng)對照 增產原因主要是土壤含水量增加 土壤結 構和肥力改善 蚯蚓數量增加 保護性耕作增加明顯 加拿大地處美洲北部 20 世紀 50 年代以前 也是采用鏵式犁翻耕方式 土壤過 度翻耕 地表殘茬太少 不能有效抵抗風蝕和水蝕 導致土壤侵蝕 其保護性耕作研 究 大致可分為三個階段 第一階段 1955 1985 年 主要集中于研究除草劑和免耕 播種機 第二階段 1985 1995 年 試驗研究成功 除草劑價格大幅度下降 除草效 率更高 有更多性能可靠的保護性耕作機具供選用 保護性耕作得到大面積的推廣應 用 第三階段 1995 至今 由于糧食價格下降 這一階段集中研究降低生產成本 主 要有采用多種方式除草 降低除草劑的用量 改進機具 減少作業(yè)阻力 降低機械作 業(yè)成本 前蘇聯的旱農區(qū)也不少 占耕地的 46 5 是主要的農業(yè)區(qū) 年降水量在 350 450 mm 之間 各季節(jié)雨量分布均勻 冬春多雨雪 溫度低 蒸發(fā)少 但是 干旱與風 濁水蝕仍是農業(yè)的主要威脅 風蝕面積很大 產量低而不穩(wěn) 年間差異大 20 世紀 50 年代 前蘇聯試驗了馬爾采夫無壁犁耕作法 去掉有壁犁的犁鏡 效果不理想 雜 草太多 后來 結合其耕作法與加拿大抗旱留茬耕作法 形成一套蓄水保墑保土耕作 法 產生了重大效果 除上述國家 在旱農耕作方面使用保護性耕作的國家還有墨西哥 以色列 印度 埃及 巴基斯坦等 三 對課題所涉及的任務要求及實現預期目標的可行性分析 3 1 課題任務要求 本裝置主要用于在留有殘茬的土地上進行玉米播種 通過選擇合適的方法設計玉 米播種機的破茬裝置 施肥裝置 開溝裝置 播種裝置 仿形裝置 覆土裝置 整體 機架等相關設計 3 2 課題設計預期目標的可行性分析 目標 播種機應能減少對土地的破壞 效地抵御春旱 控制風蝕 防治沙塵暴 提高產量和培肥地力 同時減少了滅茬 間苗 中耕 除草等田間作業(yè)環(huán)節(jié) 從而降 低了生產成本 提高了玉米產量 玉米播種機是與大中型動力機械配套的農業(yè)機械 其造價低低廉 從而獲得較好的經濟效益和農業(yè)生態(tài)效益 可行性分析 此玉米播種機主要用于在留有殘茬的土地上進行玉米播種從而對土地破 壞不大 能有效地抵御春旱 控制風蝕 防治沙塵暴 提高產量和培肥地力 同時減 少了滅茬 間苗 中耕 除草等田間作業(yè)環(huán)節(jié) 從而降低了生產成本 重點是破茬 只要對殘茬進行破壞 設計好破茬 挖茬裝置 不耽誤覆土 種子發(fā)芽即可 國內相 關技術比較成熟 可以實現設計要求 綜上所述 設計是可行的 四 本課題需要重點研究的關鍵的問題及解決的思路 4 1 本課題需要研究的重點問題 需要滿足減少對土地的破壞及殘茬對播種和種子發(fā)芽的影響等要求 播種機主要 組成 機架 破茬裝置 施肥裝置 開溝裝置 播種裝置 仿形裝置 覆土裝置 4 2 本課題需要研究的難點問題解決的思路 難點問題 破茬裝置它是該播種機的核心部件 它是本次設計中的重點 具體的 解決的思路如下 查找相關資料進行方案的確定 進行機構的構想和可行性分析 最 后做出總體設計 五 完成本課題需要的工作條件及解決的辦法 1 校圖書館 萬方數據庫和中國知網閱相關資料 了解玉米播種機的發(fā)展現狀 2 從了解的信息中確定設計方案 3 查閱相關資料 了解玉米播種機 以確定方案中所需的播種機構 4 遇到關鍵性的問題向老師請教 5 畫出裝配圖 利用 AutoCAD 軟件繪制二維裝配圖和零件圖以及三維圖 6 參考資料中的計算方法及公式等進行計算校核 六 工作方案及進度計劃 工作方案 1 對整體結構進行分析確定 2 對破茬裝置的設計 研究 重點 3 對施肥裝置 開溝裝置 播種裝置 仿形裝置 覆土裝置等設計 4 選擇相關零部件并進行計算和校驗 5 修改完善總裝圖和零件圖裝配 進度計劃 第 1 周 第 2 周 通過查找文獻資料 了解玉米播種機的國內外現狀 第 3 周 第 5 周 設計玉米播種機的總體方案 第 6 周 第 9 周 對玉米播種機的結構進行具體設計 第 10 周 第 12 周 撰寫設計說明書 對部分問題修改 調整 第13周 第14周 整理有關設計資料 畢業(yè)設計總結 準備答辯 七 參考文獻 1 趙娟偉 2BMF 4 型玉米免耕播種機的研究 D 河北農業(yè)大學 2007 2 張晉國 帶狀粉碎免耕播種機的試驗研究 D 中國農業(yè)大學 2001 3 蔣金琳 玉米免耕播種機切茬挖茬裝置研究 D 中國農業(yè)大學 2004 4 胡曉麗 劉慶福 免耕玉米播種機播種試驗 J 農業(yè)與技術 2010 01 89 91 5 張喜瑞 何進 李洪文 王慶杰 吳沙沙 水平撥草輪式玉米免耕播種機設計和試驗 J 農業(yè)機械學報 2010 12 39 43 6 王萍 玉米免耕播種機發(fā)展現狀與前景 J 農業(yè)科技與裝備 2012 03 73 74 7 高娜娜 張東興 楊麗 劉佳 史嵩 崔濤 玉米免耕播種機滾筒式防堵機構的設計與 試驗 J 農業(yè)工程學報 2012 12 31 37 8 蔣金琳 龔麗農 王東偉 王公仆 免耕播種機雙刀盤有支撐切茬破茬裝置的研制與 試驗 J 農業(yè)工程學報 2012 21 17 22 9 張軍昌 閆小麗 薛少平 朱瑞祥 蘇光遠 秸稈粉碎覆蓋玉米免耕施肥播種機設計 J 農業(yè)機械學報 2012 12 51 55 10 徐正林 郝增德 玉米免耕播種機適用性評價方法的研究 J 山西農業(yè)大學學報 自然科學版 2012 05 463 466 11 安鳳秀 孟憲章 王雪蓮 劉慶福 玉米免耕播種機免耕播種試驗研究 J 吉林農業(yè) 大學學報 2008 06 876 878 12 姚宗路 高煥文 王曉燕 李洪文 李問盈 2BMX 5 型小麥 玉米免耕播種機設計 J 農業(yè)機械學報 2008 12 64 68 13 王慶杰 何進 姚宗路 李洪文 李問盈 張學敏 驅動圓盤玉米壟作免耕播種機設計 與試驗 J 農業(yè)機械學報 2008 06 68 72 14 龔麗農 高煥文 蔣金琳 免耕播種機玉米根茬處理裝置作業(yè)功耗試驗研究 J 農 業(yè)工程學報 2008 07 124 127 15 孫茸茸 李問盈 李洪文 壟作玉米免耕播種機破茬裝置設計與試驗 J 農業(yè)機械 學報 2008 08 48 53 16 白曉虎 免耕播種機關鍵部件及其參數化設計方法研究 D 沈陽農業(yè)大學 2012 17 陳浩 黃虎 楊亞莉 李洪文 固定道對行小麥 玉米通用免耕播種機設計 J 農業(yè) 機械學報 2009 03 72 76 18 金玫 玉米免耕播種機免耕播種試驗研究 J 現代農業(yè)科技 2009 11 163 167 19 林靜 劉安東 李寶筏 李博 趙德芳 呂長義 2BG 2 型玉米壟作免耕播種機 J 農 業(yè)機械學報 2011 06 43 46 62 20 王慶杰 李洪文 何進 李問盈 RabiG Rasaily 凹形圓盤式玉米壟作免耕播種機的 設計與試驗 J 農業(yè)工程學報 2011 07 117 122 21 孫偉松 刁培松 李盼 舵輪式破茬免耕玉米播種機研究 J 農業(yè)裝備與車輛工程 2011 09 10 12 22 張新濤 淺談玉米免耕播種機存在的問題及使用方法 J 吉林農業(yè) 2011 12 168 23 趙金 玉米免耕深松全層施肥精量播種機的研究 D 河北農業(yè)大學 2012 24 徐迪娟 李問盈 王慶杰 2BML 2 Z 型玉米壟作免耕播種機的研制 J 中國農業(yè)大 學學報 2006 03 75 78 25 楊自棟 杜瑞成 馬明建 蔡善儒 劉寧寧 2BMFY 4 型玉米免耕播種機研制與試驗 J 農機化研究 2014 01 155 160 26 張凱 沈宏 秸稈粉碎覆蓋玉米免耕施肥播種機零部件設計 J 農機化研究 2014 06 123 126 27 張守德 杜健民 郝飛 周國棟 佘文龍 2BQM 6 型免耕播種機結構設計及開溝器的 力學分析 J 農機化研究 2016 01 146 149 28 高富強 陶仁 齊鵬 2BQMJ 2 型玉米免耕播種機播種性能試驗 J 農業(yè)科技與裝備 2015 07 5 8 29 李加恩 單凱 包偉 李世瑾 玉米深松免耕施肥播種機的使用與調整 J 農業(yè)機械 2015 17 121 123 30 趙永波 免耕施肥播種機使用與保養(yǎng)技巧 J 農民致富之友 2015 19 78 31 趙娟偉 張晉國 李江國 張小麗 2BMF 4 型秸稈全粉碎玉米免耕播種機的研制 J 農機化研究 2007 03 51 53 32 趙磊磊 張淑敏 玉米免耕播種機的虛擬設計 J 機電產品開發(fā)與創(chuàng)新 2007 04 90 91 106 33 蔣金琳 高煥文 龔麗農 免耕播種機玉米根茬處理裝置破茬性能試驗 J 農業(yè)機 械學報 2007 09 63 66 34 蔣金琳 高煥文 免耕播種機播種帶玉米根茬處理裝置研究 J 農業(yè)工程學報 2004 02 129 131 35 劉華偉 舵輪式破茬免耕玉米播種機研究 D 山東理工大學 2011 36 郭云嶺 齊新 新型玉米免耕播種機的試驗研究 J 農業(yè)工程學報 1999 01 79 82 37 劉其潼 張晉國 楊娜 趙曉坤 王浩 趙金 趙曉順 玉米免耕深松全層施肥精量播 種機播前碎土鎮(zhèn)壓輪的研制 J 農機化研究 2015 07 127 130 38 徐云峰 小型免耕播種機的設計與試驗研究 D 中國農業(yè)大學 2005 學生簽名 年 月 日 指導教師審閱意見 指導教師簽名 年 月 日 玉米播種機的設計 學生姓名 曹雙雙 學 號 8031212203 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農業(yè)機械化及其自動化 班 級 16 2 指導老師 弋曉康 日 期 2016 05 塔里木大學機械電氣化工程學院制 16 屆畢業(yè)設計 前 言 農作技術與農機是農業(yè)生產中必不可少 又相互作用 前者是后者產生的前提并依靠后者來 完成 后者為前者的實現而存在并能促進前者的發(fā)展 耕作播種一體耕作技術是農機和農業(yè)結合 的改革 現在全世界使用開展示與推廣 現實表明 耕作具有增加土壤肥力 保墑 增加農民收 入和降低作業(yè)成本等是獲得良好的成果 現在 大力推廣和使用耕作技術的核心是各種先進的播 種機 因為耕作擁有著他不可替代的作用 提出了更高的要求用以針對北方旱地的農業(yè)播種 為 此 研發(fā)播種效果好 節(jié)水成果明顯 滅草徹底等共同作業(yè)的農機擁有很重要的意義 首先 比較成熟的播種機技術的發(fā)展 使得秸稈不纏繞開溝器等工作部件 雜草等對機具不 擁堵 為耕作提供了較為可靠的實現保障 其次 覆蓋于地面的小麥殘茬和玉米秸稈等 可以使地表土壤的有機質增多 地力加強 同 時可以省時省工 有較為明顯增產效果 本文設計的玉米播種機集耕作 施肥 播種等一體化作業(yè) 其中行距可以調 株距等亦可調 對于施肥量的也是可調的 不僅能實現免耕播種一些性能 還能實現精量播種 本課題設計的主 要內容是玉米播種機的設計 主要通過對原始數據的分析 方案的論證比較與選擇 完成了免耕 播種機的總體設計 傾斜圓盤式排種器的設計 破茬裝置的設計 施肥裝置的設計及整體機架的 設計等內容 在此基礎上對玉米播種機的結構尺寸 驅動轉軸的結構尺寸等進行了詳細的計算和 說明 并且對軸承以及軸承盒的型號作了選擇 使本方案有了初步的設計應用價值 關鍵詞 播種機 排種器 精量播種 玉米 耕作 目 錄 1 緒論 1 1 1 課題研究的目的與意義 1 1 2 國內外發(fā)展狀況 1 1 3 對課題的任務要求及目標的分析 2 1 4 本課題需要重點研究的關鍵的問題及解決的思路 2 1 5 完成本課題需要的工作條件及解決的辦法 2 1 6 工作條件及解決方法 3 2 玉米播種機總體設計 3 2 1 播種機整機設計原則 3 2 2 免耕播種機總體結構 3 2 3 播種機工作特點 4 3 玉米播種機排種器的設計 4 3 1 傾斜圓盤式排種器 4 3 2 排種盤外形的確定 5 3 3 排種盤直徑的確定 6 3 4 排種盤傾角的確定 6 3 5 型孔結構及尺寸確定 6 3 6 排種盤外側邊緣厚度的確定 8 3 7 孔間距的確定 8 4 玉米播種機破茬裝置的設計 9 4 1 玉米播種機破茬裝置的設計運動原理 9 4 2 傳動裝置與工作裝置 9 5 玉米播種機開溝器的設計 9 5 1 設計原理 9 5 2 設計參數 10 6 排肥器的設計 10 6 1 排肥器的結構及工作原理 10 6 2 排肥器主要技術參數的確定 11 7 軸的校核 11 7 1 按扭矩初算軸徑 11 7 2 軸的校核 12 總 結 13 致 謝 14 參考文獻 15 塔里木大學畢業(yè)設計 1 1 緒論 1 1 課題研究的目的與意義 傳統(tǒng)耕作雖然帶來了經濟效益 但對地面的保護減少了 從而使得土壤發(fā)生嚴重的水蝕與風 蝕 耕作使得土壤破碎 良好的種床被制造了出來 與此同時土層中的微生物與蚯蚓被大范圍的 消滅了 從而讓土壤的活性下降相當嚴重 耕作幅度越大 土壤的恢復功能 保護功能就喪失越 多 土壤的原有特性越難保持 要恢復就越困難 這些年來 我國機械耕作已是非常普遍 作物 產量上升幅度較大 但污染和環(huán)境的破壞也日益嚴重 因此 在有根茬的未耕地上進行播種 減 少對土地的破壞 并能有效地控制風蝕和防治沙塵暴 對春季干旱 增加作物產量等有顯著作用 1 從而對播種機的設計就有了相應的要求 本課題設計了玉米播種機的破茬裝置和開溝器等零部件的設計 機器應該能夠減少破壞土地 可以有效地控制風蝕防治沙塵暴 對春季干旱 增加作物產量 同時減少現場操作的各個環(huán)節(jié) 以提 高玉米產量 降低了生產成本 玉米播種機是大中型機械支持農業(yè)機械 經濟效率高的經濟效益 適合在我國各個地區(qū)的種植情況 獲得良好的農業(yè)生態(tài)效益 經濟效益等 2 1 2 國內外發(fā)展狀況 耕作種植 也被稱為一種保護性耕作 實現系統(tǒng)擴展的關鍵環(huán)節(jié)之一是特殊的農業(yè)機器需要 可靠的質量 性能好 主要總結了四個關鍵機器 第一 不要太多影響種植操作 保持良好的地 面覆蓋稻草處理減少蒸發(fā) 減少風蝕 第二 機器工作 化肥和種子傳播到秸稈覆蓋 種子和肥 料肥料之間的底部或側面下方的種子 保持 5 厘米的距離 第三 病蟲害和雜草 及時發(fā)現問題并 及時處理 第四 耕作種植 繼續(xù)在地上壓實機操作和人力 從而贏得定期使用深松機進行深加工 根據這種情況 每隔 2 到 3 年 中國的一個主要干旱國家 干旱 半干旱和半濕潤偏面積 52 5 的總土地面積的陸地面積 全國最分區(qū) 旱作農業(yè)面積 干旱農業(yè)發(fā)展存在的主要問題 水土流失和風蝕荒漠化嚴重 土壤 貧瘠 更少的降雨和氣溫較低 產量低 中國北方干旱地區(qū)近年來 沙塵暴發(fā)生的頻率越來越高 風力侵蝕和沙漠化很嚴重 為了降低成本收入 保護生態(tài)環(huán)境 和收益 并實現我國干旱區(qū)的可 持續(xù)發(fā)展 我們的國家應該做實驗研究的實驗研究是由農業(yè)和農業(yè) 保護性耕作有許多省 自治區(qū) 在 中國的推廣和示范 更明顯的成果 促進我國糧食生產穩(wěn)定增長 提高農業(yè)效率和生產能力 促進 農業(yè)發(fā)展發(fā)揮了積極作用 自 1988 年以來 美國稻草殘留物覆蓋為主 培養(yǎng)分為三種模式 傳統(tǒng)耕作 播種后地面覆蓋 率不到 15 主要包括深松耕作和表面耕作 免耕播種地面覆蓋率約為 20 后多次主要表面耕 作 保護性耕作播種地面覆蓋率超過 30 免耕或后表層土壤種植前操作 依靠除草劑除草 如 塔里木大學畢業(yè)設計 2 通常免耕播種機和免耕施肥播種機 1750 年 1760 年 1770 年 1780 年 免耕精量播種 免耕 施肥播種機 1820 型鋤鏟式風鉆 1890 1895 型免耕播種機 澳大利亞的干旱地區(qū)約占 81 的澳洲大陸 是一個典型的農業(yè)國家 澳大利亞在全國各地建 立了大量的水土保持耕作試驗站 取得了良好的效果 覆蓋大量的測試表明 有殘留的農田土壤 沖洗的程度降至 1 10 的裸露農田 地面覆蓋是一種有效的水土保持措施之一 有效降低土層變薄 的威脅 加拿大位于北美洲 直到 1950 年代 也是溝犁翻耕 過度耕作土壤表面殘留太少 不能有效 抵抗風蝕和水蝕 導致水土流失 其保護性耕作研究 大致可以分為三個階段 第一階段 從 1955 年到 1985 年 主要專注于除草劑和免耕播種機的研究 第二階段 從 1985 年到 1995 年 實驗研究成功 除草劑價格大幅下降 除草更有效 更可靠的保護性耕作機的性能選擇 保護性 耕作得到大面積的推廣應用 第三階段 1995 年到目前為止 由于食品價格下降 專注于減少這一 階段的生產成本 主要有使用多種方法除草 減少除草劑的用量 改善機器 減少運行阻力 降 低機械操作的成本 前蘇聯農業(yè)面積占耕地面積的 46 5 是主要的農業(yè)地區(qū) 在 1950 年代 前蘇聯奧馬爾犁挖 掘測試 沒有墻的方法 效果并不理想 太多的雜草 之后 結合其培養(yǎng)方法與加拿大抗旱留茬 栽培方法 形成一套節(jié)水耕作保墑 有顯著的影響 除了上述國家 用于農業(yè)耕作保護性耕作和墨西哥 以色列 印度 埃及 巴基斯坦等 1 3 對課題的任務要求及目標的分析 這個設備主要用于樹葉的碎秸土地上玉米和玉米播種機設計通過選擇適當的方法的碎秸破壞 設備 施肥裝置 開溝裝置 播種裝置 復制設備 包括設備 整體框架和相關的設計 目標 機器應該能夠減少破壞土地 提高產量和土壤肥力 侵蝕控制 預防和控制 有效的 對春季干旱 沙塵暴 同時減少現場操作環(huán)節(jié) 提高玉米的產量 降低生產成本 玉米免耕播種 機是大中型機械支持農業(yè)機械 具有良好的經濟效益和農業(yè)效益 它的低成本很低 可行性分析 主要用于玉米播種機雖然離開留茬玉米的土地 土地的傷害很小 可以控制風 蝕 沙塵暴的防治 提高產量和土壤肥力 同時減少其他領域項目 降低了生產成本 重點在于 打破碎秸 只要摧毀的殘留物 好的設計作品 挖掘作物設備 不要延遲將土壤 種子發(fā)芽 國 內相關技術成熟 能夠達到設計要求 最重要的是 設計是可行的 3 1 4 本課題需要重點研究的關鍵的問題及解決的思路 需要滿足減少對土地的破壞及殘茬對播種和種子發(fā)芽影響等要求 播種機主要組成 機架 破茬裝置 施肥裝置 開溝裝置 播種裝置 仿形裝置 覆土裝置 塔里木大學畢業(yè)設計 3 難點問題 破茬裝置它是播種機的核心部件 它是本次設計中的重點 具體的解決的思路如 下 查找相關資料進行方案的確定 進行機構的構想和可行性分析 最后做出總體設計 4 1 5 完成本課題需要的工作條件及解決的辦法 1 校圖書館 萬方數據庫和中國知網閱相關資料 了解玉米播種機的發(fā)展現狀 2 從了解的信息中確定設計方案 3 選擇合適動力傳遞方式 設計工作裝置和傳動裝置 4 運用 Auto CAD 軟件 繪制二維零件圖和裝配圖 5 利用有限元分析和 Solidworks 進行虛擬樣機設計 完成整機各零部件的三維建模 6 參考資料中的計算方法及公式等進行計算校核 1 6 工作條件及解決方法 塔里木大學位于南疆中心位置 校內有實習工廠 土槽實驗室 農業(yè)工程重點實驗室等 設 計條件較好 為項目開展提供了場地和基本條件 有良好的硬件環(huán)境 學校和教師力量強大 機 械電氣化工程學院擁有先進的實驗設備和實驗網站 等等 可以完全滿足玉米播種機的工作條件 的數量 2 玉米播種機總體設計 2 1 播種機整機設計原則 1 在整體的基礎上 吸收國內外先進的免耕播種機 考慮我國農業(yè)和農業(yè)機械的實際情況設 計一個結構合理 符合實際情況的播種機械 2 根據水土保持耕作農業(yè)技術的要求 使用多個作業(yè) 盡可能少 機器和工具為少 完整的 稻草 清理開溝 施肥 播種 覆土 軋制等過程 滿足播種的特殊要求 3 針對東北地區(qū)干旱的特點 采取措施最大限度的保護土壤水分 4 采取措施保證播種機的田間通過性和工作穩(wěn)定性 5 播種機作業(yè)后各項技術指標應達到國家頒布的播種機標準 6 在保證手術效果和結構強度允許的前提下盡量減少機器 節(jié)省材料 同時 注意零件的互 換性的重量 如要求組裝 5 2 2 免耕播種機總體結構 根據我國玉米播種的要求 以及已有的耕作模式 經過主要工作部件的設計 最終確定出播 種機的總體結構 機通過培養(yǎng)機制 覆蓋 鎮(zhèn)壓機構框架 結機制 四連桿機構 碎秸斷裂機制 施肥 施肥計量大會等等 其總裝圖如圖 2 1 所示 6 塔里木大學畢業(yè)設計 4 圖 2 1 玉米播種機的整體結構示意圖 2 3 播種機工作特點 通過大中型拖拉機鉆 鉆通過結機制連接到拖拉機結系統(tǒng) 工作 減少殘留部分機構同時將 覆蓋稻草轉入地下 清理播種帶 肥料刀和刀播種在清理完整的肥料 播種操作 將土壤盤將同 時 鎮(zhèn)壓輪的壓力完成工作 保證種子和土壤密切接觸 有利于種子吸收土壤水分 與彈簧設備 可以抑制輪將播下的種子 壓實 如碎秸 明溝 覆蓋部分 一方面 減少機器的工作的總阻力 同時很好的解決鉆場擁堵 提高機器通過性領域 7 3 玉米播種機排種器的設計 3 1 傾斜圓盤式排種器 精密播種機的核心部件 計量裝置 結構的工作性能和工作原理的直接決定 這個話題丸粒 化種子材料特性相結合 在種子丸粒化的基礎上 同時結合翻轉式閥瓣在勺計量裝置和水平圓盤 計量裝置的特點 設計了如圖 3 1 精確計量裝置 計量裝置主要由清潔刷扔 傘齒輪 移動板 板盒 等工作 種子種子盤的旋轉裝置來移動底板的從動軸旋轉 沿導槽類型進洞里 伺服磁盤 類型進洞里的種子排種盤上升區(qū) 在離心力和重力的作用下自動邊坡沿板塊移動移動 在清潔刷 的作用下靈活的清潔刷清理沒有滾下額外的種子 型孔外冗余種子在重力的作用下 自然沿板塊 移動 同時沒有填充種子類型的二級種子填充孔 確保每個類型的洞只有一個種子 完成種植的 整個過程 斜圓臺式計量裝置結合了翻轉式閥瓣在計量裝置和水平圓盤計量裝置的特點 塔里木大學畢業(yè)設計 5 1 排種殼 2 排種盤 3 排種蓋 4 錐齒輪 圖 3 1 傾斜圓盤式排鐘器整體結構 這個裝置的結構特點 充分利用剩余重力條件對種子的清潔作用 充種過程提高了可靠性和 連續(xù)性 8 3 2 排種盤外形的確定 考慮一個種子箱不能移動 慢慢地 填充不足 導致出現率較高的孔的問題 本研究將排板 設計與轉盤類型 其結構如圖 3 2 所示 圖 3 2 a 圖 3 2 b 圖 3 2 排種盤外形 此計量板有一定的角度 會使種子的流動性加強 排種盤錐角應該大于丸?；N子自然休止 角 即 其中 為排種盤錐角 丸粒化種子的休止角 根據試驗實測值為 本研究中取 23 1 2 考慮隨動盤運動的丸?；N子 種箱容量受到錐角的影響等各種因素 固將 設為排3 塔里木大學畢業(yè)設計 6 種盤錐角的角度 3 3 排種盤直徑的確定 種子間距和播種精度計量盤直徑是影響更加明顯 一種板直徑 d 由于排種盤要安裝導種管和傳動軸 此排種盤由兩個軸連接的錐齒輪驅動 加上導種管直徑 連接軸直徑 錐齒輪直徑 所以有 321d 綜上所述 以 280mm 作為排種盤的直徑比較合適 3 4 排種盤傾角的確定 此排種盤與水平面成一夾角 以便于充種和清種 如果種子進入型孔不完全 則有可能是角 度過大的原因 減少種子的填充率 滲漏問題 也有可能是這個原因的結果 如果種子在種子領 域的積累 有可能是由于角太小 擠壓種子清潔區(qū)域 種子傷害增加 就能夠進入洞里 種子的受 力分析 則有 211cosin mrFgN 3 1 式中 N 種箱對種子的支持力 種子在運動時受到的離心力 1F 經過分析 設摩擦系數 此時對傾斜圓盤式排種器和水平圓盤式排種器驗證結果分68 0 析發(fā)現排種盤轉速為 8 22 r min 較合適 極限考慮情將 r 22 r min 代入上式得 故 39 則排種盤與水平面的夾角 綜上要求取 較為合適 39 51 30 3 5 型孔結構及尺寸確定 精密播種的充分條件是選擇合適的型孔參數 因為洞型玉米精確計量的關鍵結構之一 和類 型的孔大小的一個重要參數 因此為了使不出現多粒種子 同時保證單粒種子在型孔內 那么型 孔的直徑 要滿足 kD zkzD5 1 上式種子丸粒化的直徑為 本研究的種子丸?；叽绶?D 13 9 0 056644 考慮農機加 工精度多為 IT7 級 而 IT7 級的最大偏差值 0 018mm 按照可靠性設計的原則有 則 所以型孔直徑服從 分布 m018 6 m03 k203 塔里木大學畢業(yè)設計 7 根據國家標準 對于精量播種機的可靠度應高于 90 才可使用 影響可靠度的因素主要有精 量播種機的傳動系統(tǒng)的可靠度 地輪滑移的可靠度 充種可靠度 型孔尺寸的可靠度及播種機各 個零件的可靠度 如清種器 投種器等 依據可靠度分配原則 則有 式中 型孔尺寸能夠充種的可靠度 1R 地輪滑移的可靠度 一般為 98 2 播種機各個零件的可靠度 一般取 95 3 傳動系統(tǒng)的可靠度 一般為 98 4R 則有 R 99 7 又 97 0 1 Rzz 查表可得 所以75 2RZ 3 2 2zkRDZ 則 為了充種方便 本文取 經過計算當型孔的直徑54 1 kDm15 時 充種的可靠度達到了 99 9998 m 為了便于清種和充種 因開有導種槽在每個型孔的兩側 工作 在重力的作用下 各種箱式種子進洞里 測量板的轉動驅動旋轉時種子類型孔種子在種 子盤上升的作用下 在重力作用下 冗余種子自然下跌或從洞類型的導槽 并沒有再次填充類型 填孔 從而實現灌裝的過程 為了幫助種子和種子填充 輸入孔槽的兩邊的通道 以提高灌裝的 連續(xù)性和準確性 并減少傷害的玉米種子和種子的影響 假如種子受導種槽的力為 種子受清 種刷的力為 F 摩擦系數 f 為種子間的 設為 為種子與種子間的壓力 摩擦系數 為導種槽與種 子之間的系數 則 3 3 0 2oMYX 3 4 rNffFNfNfFmgfh12 2112 sin sin cs cos sin cocinico 塔里木大學畢業(yè)設計 8 此類型為了使種子填充時間降低最大 是種子填充的重心位置應該減少 但也讓種子可以順利進 入導槽 是減少垂直距離 同時為了防止種子在清洗的過程中被打破了 還應該確保種子的過程 可以順利進行 考慮到極限情況種子被清除 則有 3 5 02 N 這里由于此排種器使用的結構是傾斜圓盤式 其中傾斜角為 3 6 3 將 3 5 3 6 代入 3 4 則有 rNfFfmgh111 sin cos 2coin3 又有 經試驗測定 摩擦系數 將 帶入上式進行計算 rh sin2 65 01f65 01 f 解方程組 得 考慮實際情況取 6 4 42 3 6 排種盤外側邊緣厚度的確定 排種盤邊緣上這種碟型孔 所有直接讓模型孔可以完全容納單個種子和假定類型孔容納的體 積適合滿足的種子 那么存在了以下情況 3 7 tanOABDC 動盤的傾角 AD 15 2 7 5mm AD 15 2 7 5 為了讓清種器不傷害型孔內的種子 23 取極限情況下 設 CD 14mm 簡化計算上述式子得 AB 10 81 根據實際情況考慮 這里取 AB 12mm 因此以厚度為 12mm 作為排種盤外側邊緣厚度 3 7 孔間距的確定 雖然導種槽在每個型孔都存在 但是為使充種率在高速播種過程也滿足相應的要求 即假設 充入型孔的概率為 作為孔間存儲一粒種子時的概率 那么概率為 1 則作為不能充入概率存在 假如在型孔間備充的種子有 n 粒 那么被充種的型孔概率為 3 8 1 p 塔里木大學畢業(yè)設計 9 則 1log pn 總之 按照要求的計算精確的播種機 當概率 型孔填充概率 廣義類型填洞率 3 9 為 作為孔間存在一粒種子時的概率 則有孔間距 L 30mm 計算排種盤的極限轉速 901 p 得 n 26 轉每分鐘 4 玉米播種機破茬裝置的設計 4 1 玉米播種機破茬裝置的設計運動原理 根據現有的滅茬旋耕機原理的留茬機 旋耕刀軸的整個工作過程中壓力的主要部分 主引擎 驅動力矩下的彎曲力 土壤的反應力和扭轉變形復雜的組合 并產生強烈的沖擊和振動 如圖 4 1 所示在這個的基礎上使用不破壞規(guī)則來設計和制造是傳統(tǒng)的設計方法 根據靜強度估計對旋轉 刀軸載荷的影響 最后增加安全系數的方法 以滿足相關強度的要求 9 從而來達到設計要求的 目的 圖 4 1 a 圖 4 1 b 圖 4 1 旋耕刀片示意圖 4 2 傳動裝置與工作裝置 輸出 拖拉機功率的功率輸出軸通過萬向軸傳動輸入軸 傳輸速度 傳輸鏈條 最后回轉軸 轉軸的葉片 從而打破地上碎秸 10 其工作裝置 主要包括旋耕刀軸和葉片 其工作原理和旋耕機基本相同 因為 120 160 毫米 是 一個要求旋耕機耕深 他主要是地面 為目的的 50 100 mm 作為旋耕滅茬機的耕作深度 堅持不 太深 塊根農作物切碎率不應太低 扶輪應該高于旋耕機刀軸轉速 11 塔里木大學畢業(yè)設計 10 旋耕滅茬機的刀軸轉速應確定為 354r min 5 玉米播種機開溝器的設計 5 1 設計原理 留下殘留的地面 地面強 和稻草覆蓋量較大 平均每次耕作是非常困難的項目 接地阻力 較大 所以新刀將需要有良好的土壤到破碎能力選擇免耕免耕播種機開溝器 它除了具有一般開 溝器的功能 還需要有以下特點 1 鋒利的邊緣到適當的地面 向前開拖拉機來降低功耗 刀也減少阻力 2 小擾動土壤 特別是表面 注意低土壤水分損失 土壤下層土壤干濕混合也 應該減少 3 創(chuàng)建種子發(fā)芽和根生長的有利條件 以提高種子發(fā)芽率 4 有良好的切草或塊的能 力 12 根據上面的要求免耕刀設計如圖 5 1 所示 由基地和連桿后的葉片 基地和葉片通過螺栓連 接 方便穿后可以更換刀片 13 圖 5 1 a 圖 5 1 b 圖 5 1 開溝器示意圖 5 2 設計參數 此開溝器的主要技術參數包括如上圖 5 1 b 所示 其入土角度 45 入土隙角為 8 側翼 與水平夾角 30 兩側的夾角為 30 開溝器為鑄造的底座 同時進行調質處理 用以實現耐 磨性的提高 14 6 排肥器的設計 6 1 排肥器的結構及工作原理 可以根據槽輪的軸向移動外槽輪分發(fā)設備分為移動和靜止的 設計生產和銷售設備 以確保 塔里木大學畢業(yè)設計 11 分配的均勻性 行肥料消費穩(wěn)定分布的可靠性 化肥消費調整幅度足夠大 分布通用性好 操作 應簡便 能適應不同密度 需求和不同種類的化肥 與此的同時 確保過程不受地形等因素的影 響和速度 條件允許的影響 分配設備應該主要部件采用耐腐蝕材料制造 圖 6 1 a 圖 6 1 b 圖 6 1 槽輪結構示意圖 我們一般 把槽輪排肥器分發(fā)的種槽 種箱罩 轉軸 擋圈等 結構相對簡單 施肥均勻性 好 適用于流動性很好的肥料 如復合肥和寬松的肥料 15 運行時 充滿了肥料滑輪槽與槽輪的 旋轉旋轉 同時層肥料外槽輪的旋轉槽輪旋轉 所以這一層被稱為驅動層 如圖 6 1 所示 槽輪工 作長度和速度決定了外槽輪排肥料肥料排量 16 6 2 排肥器主要技術參數的確定 排種器槽輪槽的長度 大小和位置及分布軸速度 是主要的影響因素分布的工作性能 脂肪 脂肪的行穩(wěn)定性的一個主要評價指標 通過驗證 得出結論 這里的外槽輪的尺寸參數 如圖 6 1 b 外槽輪有效長度是 280 毫米 脂肪軸速度控制范圍內的 25 70 r min 分布相對穩(wěn)定 17 塔里木大學畢業(yè)設計 12 7 軸的校核 7 1 按扭矩初算軸徑 選用 45 調質 硬度 217 255HBS 根據課本 機械設計基礎 P245 14 2 式 并查表 14 2 取 C 110 計算得出 7 1 mnpCd6 192503 13 dm7 式中 d 軸最小直徑 mm P 傳遞到軸上的功率 kW 軸的轉速 nin r C 軸的材料和承載情況確定的常數 圖 7 1 主傳動軸結構與尺寸示意圖 軸的各個部位的尺寸如上圖 7 1 所示 這里就不一一說明了 以下計算涉及到相關尺寸的 可以直接在上圖中引用計算 7 2 軸的校核 根據上面算出來的已知數據可知 軸的轉速 min 420r 軸的輸入功率 P 15kW 軸的扭矩 7 2 NnPT 04 312 451954 由于此軸是用來實現工作的 因此是比較重要的軸 選取軸的材料為 45 鋼 調質處理 抗拉 強度 屈服強度 MPa60 Ma3 因此經過計算和查閱相關資料可得 C 110 P 0 23kW n 290r min 將數據代入式 7 1 得 7 3 mnPCd27 903 13 塔里木大學畢業(yè)設計 13 得出軸滿足受力要求 能夠正常的工作 總 結 通過此次玉米播種機的設計 讓我對玉米播種機原理有了更深的了解 實驗的過程中要注意 很多的問題 首先玉米播種機的總體設計 包括播種裝置 復制設備 碎秸破壞設備 施肥裝置 開溝裝置 涉及設備合理布局等 以及各種電力傳輸需要注意的內容 然后 各部分設備的3D設計 裝配 等研究發(fā)現 旋耕滅茬設備概要文件和刀分析困難 和刀具避免困難的問題 如尚未完全 解決 后續(xù)應該從分析的輪廓設計 使玉米免耕播種機的更好的性能 達能減少對土地的破壞 能有效控制風蝕的防治沙塵暴 對春季干旱 增加作物產量 同時減少現場操作的各個環(huán)節(jié) 以 提高玉米產量 降低了生產成本 玉米播種機是大中型機械支持農業(yè)機械 經濟效率高 適合在 中國不同地區(qū)的種植情況 我深刻的認識到 要想成為一名合格的工程設計人員只是掌握本專業(yè)的知識是遠遠不夠的 應該具有更加淵博的知識 如應該對計算機應用 農產品的特性 農業(yè)經濟的發(fā)展現狀等各個方 面能力進行加強 在設計過程中遇到的問題有很多 但通過老師的耐心指導和查閱相關的手冊以及書籍 都想 到了很好的解決辦法 設計過程基本上順利完成了 塔里木大學畢業(yè)設計 14 致 謝 畢業(yè)在即 四年的大學生活已接近尾聲 經過三個多月的努力 在弋曉康老師的悉心指導下 設計任務基本完成了 在三維設計期間 我要衷心的感謝我的指導老師弋曉康 從設計的選題 實施到撰寫 修改和定稿 弋老師均傾注了大量的心血 導師的耐心指導和鼓勵不僅使我掌握了 基本的研究方法 建立了深刻的學習目標 同時讓我明白很多人技能和待人 其中 導師嚴謹的 做學術研究的態(tài)度和深厚的專業(yè)知識 良好的工作作風 和高尚的道德 生活 讓生活崇高的風 格 適度的人格魅力是我一生平易近人和學習模式 同時 我還要感謝大學期間給了我指導和幫 助的每一位老師在學習和生活中 感謝他們辛勤播種我們的四年 他們的教誨和關懷讓我收獲的 四年美好的生活 最后 也謝謝你和我的老朋友一起學習 他們給了我無數的鼓勵和關心 也讓我的大學生活 充滿了溫暖和幸福 感謝他們的公司和幫助 讓我們的未來的生活可以完整 多彩和快樂 塔里木大學畢業(yè)設計 15 參考文獻 1 王萍 玉米免耕播種機發(fā)展現狀與前景 J 農業(yè)科技與裝備 2012 03 73 74 2 張軍昌 閆小麗 薛少平 朱瑞祥 蘇光遠 秸稈粉碎覆蓋玉米免耕施肥播種機設計 J 農業(yè)機械學報 2012 12 51 55 3 王慶杰 李洪文 徐迪娟 張喜瑞 于麗穎 新型玉米壟作免耕播種機的研究與試驗 J 干旱地區(qū)農業(yè) 研究 2008 06 249 252 4 侯海東 玉米免耕精密播種機的設計與應用推廣 D 吉林農業(yè)大學 2015 5 冉云亮 2BMJF 4 14 型小麥玉米兩用免耕播種機的設計研究 D 河南農業(yè)大學 2015 6 趙淑紅 周勇 劉宏俊 楊悅乾 曹秀振 玉米壟作深施肥免耕播種機關鍵部件設計與試驗 J 東北農 業(yè)大學學報 2015 11 102 108 7 白曉虎 免耕播種機關鍵部件及其參數化設計方法研究 D 沈陽農業(yè)大學 2012 8 張慶峰 玉米精量排種器結構設計與試驗研究 D 山東理工大學 2011 9 申屠留芳 邵鵬 旋耕滅茬機刀軸的優(yōu)化設計 J 淮海工學院學報 自然科學版 2007 02 12 15 10 陳孟科 申屠留芳 邵鵬 正轉旋耕滅茬機刀片的曲線設計 J 農機化研究 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