麦田免耕施肥播种机设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 图书分类号 ： 密 级： 摘要 “保护生态环境，实现可持续发展”现在已经成为我们国家在谋求经济快速发展过程中所要遵循的基本方针。面对土地沙漠化面积的迅速扩大和沙尘暴的肆虐一年更盛一年，国家除了实施大规模的防沙治沙工程和全面退耕还草的重大举措之外，在农业方面则一直在积极倡导和推广应用保护性耕作技术。 小麦免耕播种机采用的是“动力圆盘断草、与动力圆盘贴合的夹持式开沟器同位分层播种” 在已覆有秸杆的地中能一次性完成行方向秸杆切断、同位分层播种和中后镇压等多项作业的保护性耕作机具。 本文设计了 一种 新型免耕播种机，采用无动力双圆盘式开沟器，机具结构简单，使用方便，具有碎土作用强，不缠草以及具有播种深度精度高，播种均匀，一次作业能完成 6行 播种，利于种子的生长，满足在免耕播种后，对麦田行向杂草予于锄除。 关键词： 保护性耕作机具； 开沟器；免耕播种机 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of in be s to s in to in a so on I a in no is to be as as to be is 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 目 录 1 绪论 . 1 言 . 1 景及原理介绍 . 1 文的主要工作和意义 . 2 体方案的确定 . 3 2 动力性能的设计与校核 . 4 收 180型拖拉机的配套适应性计算 . 4 拉机液压提升能力计算 . 6 组操向稳定性计算 . 7 道极限倾翻角计算 . 8 3 主要部件的设计 . 10 的设计 . 10 动轴的设计 . 10 的计算与校核 . 11 的选择与校核 . 17 轮的设计 . 19 轮的计算 . 19 轮的材料 . 26 的选择 . 26 沟器的设计 . 26 传动箱的设计 . 27 轮材料的选择 . 29 种部分的传动设计 . 29 动方式的选择 . 29 传动比 . 30 种施肥器总成 . 30 4 总结 . 31 致 谢 . 32 参考文献 . 33 附录 . 34 附录 1 . 34 附录 2 . 42 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪论 言 土壤资源应该受到保护，才能够满足今后若干代人的需求并减少沙尘暴对畜健康的危害。这一认识促进了内蒙古自治区作物种植体系的发展。内蒙古自治区目前的限制条件包括： (1)需要通过土地耕作来除草； (2)秸秆回收作为家用燃料、牲畜饲料和垫圈草料； (3)缺少合适的播种机和收获机； (4)休闲地 自由放牧； (5)耕作体系中缺少可供应饲料和改善土壤肥力的饲草作物； (6)保护性耕作技术推广不足； (7)小型农业单位应用保护性耕作面临着风险。 1999 年，通过加拿大国际发展署，加拿大和中国建立了保护性耕作体系的合作开发项目。中国农业部制定了一个保护性耕作的大型计划，鼓励几个农业机械研究所设计，测试，最终生产出直播机械。在该项目中，加拿大向中国提供了一台小型播种机，作为保护性耕作技术的示例，可用于进一步完善以符合内蒙古的条件。该播种机由加拿大萨斯卡彻温省斯韦福克瑞特市的法波公司生产，用 345 马力 )拖拉 机带动。播种机安装了可拆换的圆盘式开沟器和凿式开沟器，承受 200N(450 磅 )的弹簧压力，带可调节的镇压轮，还使用了亚马逊牌既可排种又可施肥的排种器。 但在田间试验中法波牌播种机存在的问题很突出。 1. 播种机对于大多数农田和拖拉机来说还是太大，大多数小地块上的拖拉机只有10 18 2. 播种机为三点悬挂式，但与大多数中国产拖拉机悬挂装置不配套。 3. 开沟器无法沿不平整的土地行走，造成播种深度和随后的出苗差异太大。由于圆盘的材料问题圆盘式开沟器在中国还很难生产。 4. 分开的镇压装置使镇压和回土 的土壤不平，还有种深不一致的问题。 5. 播种机的设计对中国生产商来说比较复杂和昂贵。亚马逊牌种肥并施机构难以保养，价格较高。 在 2002 年，研究人员对一种新型直播机的潜力表示了认同，认为它能解决法波播种机遇到的问题。本文研究的目的是改进播种机的设计： 景及原理介绍 在秸秆覆盖地中免耕种植最大的问题就是易发生拥挤，而且目前可见到的几种防堵的方法和举措（如无动力滚动盘、开沟器两侧指盘拨草轮、鸭咀式穴播器等）在使用效果上尚存在种种的不足。 秸秆覆盖地小麦免耕播种机采用的是“动力圆盘断草、与动力圆盘贴合 的夹持式开沟买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 器同位分层施肥播种”的方法，高速回转的动力圆盘能形成有效的切断能力，就如同圆盘式割草机和砂轮切割机一样，从而解决了无动力圆盘机体重，切割迟钝，性能不可靠的问题；夹持式同位分层开沟器与动力圆盘结合在一起能很好的防止未切断的秸秆在开沟器上缠挂，可达到不出现堵塞的要求。 2秸杆覆盖地小麦免耕施肥播种机是一种在已覆有秸杆的地中能一次性完成行方向秸杆切断、同位分层施肥播种和中后镇压等多项作业的保护性耕作机具，整体形式与配置如图 112 3 456 7 8 9 10图 1秆覆盖地小麦免耕施肥播种机结构示意图 全机主要由机架、三点悬挂装置、动力传动装置（包括中间锥齿轮传动箱）、切草圆盘刀锟（刀轴上安装 6个圆盘）、夹持式同位分层种肥开沟器、种肥箱总成、播后镇压轮、仿形地轮以及排种排肥传动系统等组成。 基本设计参数： 配套拖拉机 丰收 180 型轮式拖拉机 （ 8 动力圆盘直径回转速度 (r/ 400 234 行距行数 （ ） 20 6 播种深度 （ 3 5 施肥深度 ( 与小麦同位分层，较种种深 5 6 作业速度 (h) 3 6 机具重量 （ 320 文的主要工作和意义 “保护生态环境，实现可持续发展 ”现在已经成为我们国家在谋求经济快速发展过程中所要遵循的基本方针。面对土地沙漠化面积的迅速扩大和沙尘暴的肆虐一年更盛一年，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 国家除了实施大规模的防沙治沙工程和全面退耕还草的重大举措之外，在农业方面则一直在积极倡导和推广应用保护性耕作技术。 李立科研究员作为我国著名的旱地农业专家，在长期的科研实践中，提出了“高留茬，秸杆覆盖，少免耕种植”这一被誉为“可缓解旱灾危害和防治沙尘暴发生”的治本之策，引起了国家领导的高度重视，为此我们的毕业设计任务是设计与之相适应的小麦免耕地播种机，设计出为上述种植模式相配套服务的一种 保护性种植机具。 体方案的确定 在翻阅和查找国内外的相关资料和信息，经过调查分析，我们发现传统的播种机，特别是免耕播种机存在的主要缺陷是播种机的开沟器往往与划切的圆盘很难达到相应的配合，结果使划切圆盘阻力太大，或者开沟器容易挂上秸秆从而使开沟器发生堵塞。 经过试验观察和对传统机具结构的分析，我们首先选择了两种可行的方案来对传统的机具进行改进： 1. 提高切断圆盘和开沟器的配合精度等级，这种方法的优点可以运用传统机具的传动部分，减少设计的工作量 ,使制造的大部分元件可直接从原有生产厂家购得，但是这种方案使得圆盘和开沟器的制造精度较高，而播种机的工作环境决定了这两部分的制造精度不可能太高。 2. 改动圆盘的转向，这种方法的优点是圆盘在向前行走的同时，不是按一般的滚动将秸秆挤压在开沟器上，而是将切断的秸秆向圆盘的前方抛起，从而大大减少了开沟器前端所积压的土块和秸秆，以此来达到顺利播种的过程。但这种方案的缺点需要对传统的机具进行大量的改造，特别是要重新设计传动部分，使设计工作和制造过程都较复杂。比较两种方案，考虑当前的制造成本，及其理论的可行性分析，觉得方案 2 更加可行，既能满足耕作的基本需要，制造成本又不是 太高，更适合当前我省渭北的条件。我们以次为主导思想设计了秸秆覆盖地小麦免耕施肥播种机。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 2 动力性能的设计与校核 收 180 型拖拉机的配套适应性计算 动力的配套适应性应符合拖拉机的额定功率大于机具在作业中所消耗的功率这一原则 ,因此计算应按以下两步进行。 （ 1）机具在作业中要消耗的功率 业中机具消耗的功率主要由圆盘刀切入土层及切断秸秆消耗的功率 P 刀和开沟器在受牵引破土中消耗的功率 P 刀两部分组成，驱动排种器和排肥器的功率较小，几乎不予考虑。 a. 圆盘刀组消耗的功率 P 刀借助圆盘式切碎器设计资料所提供 的数据，每个圆盘刀切割的阻力 ： Ni=q s( 式（ 式中： q 比阻，即单位刃口长度上的切割阻力（ kg/,可取值为 S 参加切割的圆盘刃口长度（ 对于本机：在圆盘入 土 8直径为 400情况下，可由图 2算出参与切割的刃口长度 S = 2力分析图 代入有关数值，可得 刀轴共安装 6 只圆盘 圆盘刀组上所受总的切割阻力 N 为 1 3 5 再根据功率求解公式： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 602=r v N= P 刀 式 （ 中： 圆盘边沿线速度 (m/s) R 圆盘半径为 r=200mm w 圆盘回转角速度（弧度 /秒） n 圆盘转速 ,这里为 287 并代入具体值，则可求得 0= b. 开沟器消耗的功率 开沟器克服土壤阻力所消耗的功率 51行vN i 61i 式（ 中 行 机具行进速度 (m/s),可按拖拉机一般正常作业速度（ 档） s 计 各开沟器所受工作阻力为 ih F 式 （ 式中： k 土壤比阻，对未耕但经过圆盘划 切的土壤地，取 k=cm a 开沟器迎土面宽度（ ,设计值为 5cm h 开沟器入土深度（ ,按要求 h 为 10入各有关值，则 5 10=20(kg/f) 开沟器工作耗功 51行vN i 61i=75114620 ( 土为： 开=(2) 相应于作业功率，拖拉机发动机应具有的功率 拖拉机发动机的额定功率应较作业消耗功率大一些，有所贮备，另外再考虑到动力传输的机械效率，因此发动机应具有 的功率 1 ()P p s工 式（ 中： 发动机贮备系数应在 1.间，现可按 算 发动机滚动阻力系数，对未耕地可取 里取 机组总的机械效率，现在按 将各有关值代入公式，则： =17.7(买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 (3) 结论 计算结果表明 18丰收 180 型拖拉机与本机具配合使用，动力恰当，满足要求。 拉机液压提升能力计算 （ 1） 液压提升臂具有的额定提升力： 在满足轮式拖拉机操作要求的“悬挂农具后，前轮对地面的压力不得小于拖拉机自重20%”的前提下，下悬挂臂端所具有的额定提升力可按下式计算 F )()1 k 前轮拖额 式（ 式中： 提升臂额定提升力 ( 拖拉机最小使用重量 (丰收 拉机为 1150l 拖拉机重心到后驱动轮轴心的水平距离（ 丰收 拖拉机为 685 拖拉机前后轮距离 (丰收 拖拉机为 1500 f 无量纲系数 ，旱地用拖拉机取为 l 运输状态下悬挂杆外端至拖拉机驱动轮轴心的水平 距离 (经测定本 机 18入有关数值后，得 F 为： 150 =1161(相对于下悬挂端的额定提升力 压提升力 1液由图 2算可得出为： = 3457141161 2403 (买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 图 2压提升臂运输状态受力图 （ 2） 机具处于运输状态，实际需要的液压提升力 F液大小 图 2具提升状态图 图 2机具升 起处于运输状态时，提升悬挂装置以及机具重心的状态图，由图提供的位置关系可列出下式： 1液 =40c 41 代入有关数值即得 F1液为 F1液=30c 0c c 0O(O =20 =1280（ （ 3） 由（ 1）、（ 2）两部分计算结果的对比分析可知：液压提升臂的额定提升力远大于使机具提升至运输状态所需要的提升力，故丰收 拖拉机悬挂 2小麦免耕播种机提升能力完全可以得到保证。 组操向稳定性计算 如前所述 ,确保轮式拖拉机在悬挂农具后操向稳定性的基本条件是 :机组拖拉机前轮上的附着重量不小于拖拉机自重的 20%,即 根据图 4所示的关系可列出计算式 : G 1G1 拖前 40c o o 代入具体数值即得 G 前270 ( 拖=230( 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 道极限倾翻角计算 机组在坡道行使 ,可能发生前轮离地向后倾翻的最大坡度值仍然可以按如下 步骤求得： （ 1）利用图 2的状态关系，先确定拖拉机机重心 4 分别与拖拉机后轮接地点 D 连线 ()的长度及它们与水平面的夹角 (和 )： 11式（ 式（ 1215 式（ 2224 式（ 以上式中： 1h 拖拉机重心距水平地面高度 (m), 丰收 h 机具在运输状态 ,其重心距水平 地面高度 (m),经测定本机为 1l 拖拉机重心距后轮轴心水平距离（ m），丰收 180拖拉机为 l 运输状态，机具重心在地面投影与拖拉机后轮接地点间的水平距离（ m），如前计算为 （ m） 将有关各值代入上式后，即得： 30416 8 0 r ct r ct ct ct )m(221215 )m(122 （ 2）设定在道路坡度为 时发生翻倾。根据翻倾时拖拉机前轮附着力为零，拖拉机的辎重相对后轮着地点产生的力矩一定小于或等于机具重力相对后轮接地点形成力矩这一条件，即可求出安全行驶的最大坡度角 ，即： )s (co 4 拖机 代入有关数值 ，上式为： )3041(c o 5 0)4542(c o 0 进行三角变换，即可求出坡道行驶翻倾角 为： 21 由计算结果可知，机具与丰收 180 型拖拉机挂接，道路行驶安全情况较好，一般不买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 必担心发生后翻倾问题。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 3 主要部件的设计 本机的主要工作部件有：切割圆盘棍、种肥箱、加持式开沟器、侧传动箱的链条、链轮和锥齿轮箱和播种施肥传动部分。以下 是有关方面的设计计算。 的设计 动轴的设计 （ 1） 刀辊转速的确定： 本机圆盘刀辊的转速是参考旋耕机的参数以及传动关系决定，根据丰收 180 型拖拉机的后输出轴的转速，最终确定刀辊的转速为 （ 2） 圆盘刀直径的确定： 对于机动切草圆盘，设计取值为 400，设计依据来自 土壤耕作机械的理论与计算一书。椐介绍旋，而且与切割速度有关，当圆盘直径在 360 420，消耗的比能最小。鉴于圆盘的入土深度要达到 810且需要给刀辊轴和地面之间留出较大的空间，形成尽可能好的畅通性，同时也为了保证在切割过程中秸秆能被可靠的切断，不产生向前推移，我们在资料所给的数据的范围中选取 400为圆盘设计值。 （ 3） 圆盘刀辊两端轴承（型号 308）工作寿命的验算： 机动圆盘刀辊在工作中受到 的阻力包括压应力和拉应力两种，而以产生滑切作用的拉应力为主。这里出于计算简便的考虑，在验算所选轴承工作寿命时，将前面计算出的切割阻力全部视作压应力。因此，刀辊两端轴承所受的载荷 P 即为： P=7.8(根据机械设计有关轴承选型部分中的推荐值，对此处轴承的预期计算寿命 为： 5000(h) 由此可依照计算轴承应具有的额定动载荷 C 的计算公式，首先算出 C 来 3 6 代入有关各数值 后可得到： 3 610 2 5 0 0 02 3 4606 7 = 而查阅轴承使用手册，获知型号 308 的中窄系列单列向心球轴承其具有的额定动载荷C 等于 3200然 CC，此结果说明 308 轴承完全符合本机工作状况。的应用，寿命有可靠保证。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 的计算与校核 轴设计计算 一计算齿轮受的力： 轴传递的转矩： 齿轮上的圆周力： mt 534 齿轮上的径向力： 001 3426co 3 4co s 99 轴向力： 001 3426s i 3 4s i n 50 二对轴进行结构设计： 确定轴的直径： 选 45 钢经调质处 理作轴。 2/600 ， 2/355 2/4030 C=118106 3311 5 405 061 18( =虑到轴的震动较大，我们取 d=40构尺寸详见零件图。 三计算支承反力： 水平面反力 ： 99 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 09 2 垂直面反力： 180 1641534 1 1398 1 180 191534 2 62 2 水平面受力图： 见图 3直面受力图： 见图 3轴弯矩图： 水平面弯矩图： 见图 3直面弯矩图： 见图 3成弯矩图： 合成弯矩 22见图 3轴转矩图： 轴受转矩： T= T=61929矩图： 见图 3用应力 许用应力值，用插入法由 3表 得 0 1 应力校正系数 955501 画当量弯矩图 当量转矩 T 5920 当量弯矩最大处在平均分度圆处， 2222 3592032022)( 81 21 见图 3 轴径校核： 812131 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 一轴受力图当量弯矩图(转矩图(合成弯矩图(垂直面弯矩图(垂直面受力图水平面弯矩图(水平面受力图图 3一的受力分析图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 轴设计计算 一计算齿轮受的力： 轴传递的转矩： 18903轮上的圆周力： 11 18 90 32222 mt 472 齿轮上的径向力： 002 2663co 7 2co s 40 轴向力： 001 3426s i 3 4s i n 79 二对轴进行结构设计： 确定轴的直径： 选 45 钢经调质处理作轴。 2/600 ， 2/355 2/4030 C=118 106 3322 06118( =虑到轴的震动较大，我们取 5 结构尺寸详见零件图。 三计算支承反力： 水平面反力： 09 1 2149 2 垂直面反力： 54 5 6019 8059 514 71 1 1825 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 5 4 5 6 0 51 9 8 0501 4 7 1 2 2333 2 水平面受力图： 见图 3直面受力图： 见图 3轴弯矩图： 水平面弯矩图： 见图 3直面弯矩图： 见图 3成弯矩图： 合成弯矩 22见图 3轴转矩图： 轴受转矩： T= T=118903矩图： 见图 3用应力 1 应力校正系数 955501 画当量弯矩图 当量转矩 T 5920 当量弯矩最大处在平均分度圆处， 2222 6 8 9 6 41 6 8 0 0 9)( 81 21 轴径校核： 1 6 1 231 所以选的轴是安全的。 许用应力值，用插入法由 3表 得 0 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 二轴受力图当量弯矩图(转矩图(合成弯矩图(垂直面弯矩图(垂直面受力图水平面弯矩图(水平面受力图图 3二的受力分析图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 刀辊轴设计计算 刀辊轴的结构设计及选择材料： 由于不同的土壤对刀片的阻力不同，含水量不同的土壤对刀片的阻力也不同，以及地表形状，刀刃的锋利程度的不同等很多原因对刀片的阻力都有影响。所以我们无法得到准确的刀片阻力。根据我们的实践，我们选择刀辊轴轴径为 d=40 45 钢经调质处理，是完全符合我们的工作要求的。 的选择与校核 一轴上键的选择和校核： 1 确定平键的类型和尺寸 采用普通圆头平键，查 4表 4 d=40知键的剖面尺寸为： 812 参照轮毂长度 51 取键长为 L， 0 键的标记：键 7910965012 2 校核强度： 属静联接，校核挤压强度，由 3 知校核公式： 4 pp 式中： 键联接所传递的转矩： 1 61929 键的工作长度： 1250 8 键的高度 h 轴的直径 d 0 许用挤压应力，由 3 2/100 /19294 2 pp 强度满足要求 3 决定键与槽的配合，键槽表面粗糙度和键槽的对称度公差： 查 4一般联接对待：键与轴： 12N9/与毂： 12Ns/槽表面粗糙度：工作表面取 工作表面取 （均为 键槽的对称度公差：按 7 级精度决定对称度公差。 二轴上键的选择与校核： 1 确定平键的类型和尺寸 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 采用普通圆头平键，查 4表 4 d=40知键的剖面尺寸为： 812 参照锥齿轮长度 51 取键长为 1L 01 键的标记：键 7910965012 参照链轮轮毂长度： 52 取键长为 2L 52 键的标记为：键 7910964512 2 校核强度： 属静联接，校核挤压强度，由 3 知校核公式： 4 pp 式中：键联接所传递的转矩： 2 118903 键的工作长度： 125011 81 124522 32 键的高度 h 轴的直径 d 0 许用挤压应力，由 3 2/100 /19294 2 pp 强度满足要求 3 决定键与槽的配合，键槽表面粗糙度和键槽的对称度公差： 查 4一般联接对待：键与轴： 12N9/与毂： 12Js/槽表面粗糙度：工作表面取 工作表面取 （均为 键槽的对称度公差：按 7 级精度决定对称度公差。 三刀滚轴上键的选择与校核： 1 确定平键的类型和尺寸 采用普通圆头平键，查 4表 4 d=40知键的剖面尺寸为： 812 由 5 可知键的剖面尺寸为 914 参照链轮轮毂长度 51 取键长为 1L 51 键的标记：键 7910964512 参照卡盘长度： 82 再考虑到行矩调节范围 0100键长为 2L 02 键的标记为：键 7910969012 2 校核强度： 属静联接，校核挤压强度，由 3 知校核公式： 4 pp 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 式中：键联接所传递的转矩：3TT 171220 键的工作长度： 124511 31 129022 82 键的高度： 21,1 2 轴的直径： 21,01 52 许用挤压应力，由 32/100 /712204 21 pp / 7 12 2 04 2 pp 强度满足要求 3. 决定键与槽的配合，键槽表面粗