小麦中期施肥喷药机的设计【含CAD图纸优秀毕业课程设计论文】

购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 小麦中期施肥喷药机的设计 学生姓名 李超 学 号 8031212205 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化 班 级 16 指导老师 范修文 日 期 塔里木大学机械电气化工程学院制 16 届毕业设计 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 前 言 农作物在生长过程中对养分的需求呈现先 增长后下降的趋势 ,在生长旺盛期对养分的需求量最大。为满足农作物在营养最大效率期对养分的需求 ,往往需对其进行追肥 ,适时追肥是提高农作物产量的一个重要措施。为提高作业效率和精度 ,减轻人工劳动强度 ,机械化追肥是农业机械研究的热点之一。为此 ,综述了我国在追肥施布机械及技术上的进展 ,并对其发展趋势进行了展望。 前言当前 ,小麦种植实行无埂无渠大平播喷灌 ,从而增加播种面积 20%,提高小麦产量 20 30%。但是 ,无埂无渠大平播带来了人工在撒肥、运肥当中踩踏小麦及撒肥不匀等问题。市场上的喷药机装置普遍存在，因此，其设计必须综 合各个施肥机的特点而设计一个更具有功能性的施肥机；在喷药装置的方面可以通过各种因素来考虑设计出适合小麦生长发育所需要的机械。 本文设计的小麦中期施肥喷药机是小麦的一种常用机械设备。可以提高小麦生长过程中人力和物力资源的利用率，同时也提高了劳动生产率。本课题设计的主要内容是小麦中期施肥喷药机的设计。主要通过对原始数据的分析、方案的论证比较与选择，完成了机械的总体设计，施肥喷药的原理的设计，分离装置的设计以及传动方案的选择等内容。在此基础上对小麦中期施肥喷药机机体的结构尺寸，使本方案有了初步的设计应用价值。 关键词： 小麦中期；施肥机；喷药机 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 目 录 1绪论 . 1 . 1 展状况及其国内外的市场分析 . 1 麦中期施肥喷药机 存在的问题 . 2 . 3 期目标 . 3 . 3 . 3 2小麦中期施肥喷药机 总体设计 . 错误 !未定义书签。 . 4 . 错误 !未定义书签。 3小麦中期施肥喷药机组成部分 . 5 . 5 . 6 4轴的校核 . 错误 !未定义书签。 的校核 . 错误 !未定义书签。 的校核 . 错误 !未定义书签。 5传动装置的设计 . 8 . 11 . 12 . 14 总 结 . 17 致 谢 . 18 参考文献 . 19 塔里木大学毕业设计 1 1 绪论 小麦中期施肥喷药机的设计是目前国家重点研究的小麦保产丰收问题。不仅有利于保护耕地 ,减少粉尘污染，而且小麦中期施肥喷药机功能多，一次性完成喷药、化肥的合理施肥，具有减少作业程序，省工省力，节本增效，提高化肥利用率 ，保护环境，抑制沙尘暴，增产粮食等优点；但若机具调整不好或操作不当，不但能造成粮食减产而且给今后推广工作也带来一定的困难。因此，小麦中期施肥喷药机的设计使用与调整，对大力推广保护性耕作技术有着十分重要的意义。 小麦中期施肥喷药机是小麦的一种常用机械设备。可以提高小麦生长过程中人力和物力资源的利用率，同时也提高了劳动生产率。本课题设计的主要内容是小麦中期施肥喷药机的设计。主要通过对原始数据的分析、方案的论证比较与选择，完成了机械的总体设计，施肥喷药的原理的设计，分离装置的设计以及传动方案的选择等内容。在此基础 上对小麦中期施肥喷药机机体的结构尺寸，使本方案有了初步的设计应用价值。为满足农作物在营养最大效率期对养分的需求 ,往往需对其进行追肥 ,适时追肥是提高农作物产量的一个重要措施。为提高作业效率和精度 ,减轻人工劳动强度 ,机械化追肥是农业机械研究的热点之一。为此 ,综述了我国在追肥施布机械及技术上的进展 ,并对其发展趋势进行了展望。 展状况及其国内外的市场分析 （ 1）小麦中期施肥喷药机的国外发展现状 1840年，德国农业化学家李比希提出了“矿质营养理论”，为化肥的生产与应用奠定了科学的理论基础。 近年来，发展中国家化肥增长势头强劲，所占比例超过了发达国家，在世界化肥生产和消费中的地位越来越重要，其中亚洲特别是中国已成为世界化肥生产与消费大国。 1843 年，英国科学家在洛桑试验站安排长期肥效定位试验，开始了科学施肥技术的探索历程。各国土壤肥料科技工作者在确定科学合理的施肥数量、施肥品种、施肥方式和施肥时期方面，开展了大量的研究工作，科学施肥技术方兴未艾。目前，美国配方施肥技术覆盖面积达 80以上， 40的玉米采用土壤或植株测试推荐施肥技术，大部分州都制定了测试技术规范。精准施肥在美国已经从试验研究走向 普及应用，有 23的农场采用了精准施肥技术。英国农业部出版了推荐施肥技术手册，进行分区和分类指导，每年要组织专家更新一次。日本则在开展次耕地调查和大量试验的基础上，建立了全国的作物施肥指标体系，制定了作物施肥指导手册，并研究开发了配方施肥专家系统。 总体来看，世界科学施肥发展大概经历了个阶段：一是 1843 年至 20 世纪中叶，以产量为目标的科学施肥时期；二是 20 世纪中叶至 80 年代，以产量和品质为目标的科学施肥时期；三是 20 世纪 90年代至今，塔里木大学毕业设计 2 以产量、品质和生态为目标的科学施肥时期。在现阶段，人们对肥料施用 存在正负两方面作用有了更加深刻的认识：肥料既是作物高产优质的物质基础，又是潜在的环境污染因子，不合理施肥就会 污染环境。施肥既要考虑各种养分的资源特征，又要考虑多种养分资源的综合管理、养分供应和需求以及施肥与其他技术的结合。 （ 2）国内发展现状 我国科学施肥发展历程 1901年氮肥从日本输入我国台湾，开创了我国施用化肥的新纪元。新中国成立以来，党和国家高度重视科学施肥工作， 1950 年，中央在北京召开了全国土壤肥料工作会议，商讨土壤肥料工作大计。会议提出了我国中低产田的分区与整治对策，对我国耕地后备资源进行了评 估，将科学施肥作为发展粮食生产的重要措施之一，随后重点推广了氮肥，加强了有机肥料建设。1957 年成立全国化肥试验网，开展了氮肥、磷肥肥效试验研究。 1959组织开展了第一次全国土壤普查和第二次全国氮、磷、钾三要素肥效试验，在继续推广氮肥的同时，注重了磷肥的推广和绿肥生产，为促进粮食生产发展发挥了重要作用。 1979年开展了第二次全国土壤普查，摸清了我国耕地基础信息， 1981组织开展了第三次大规模的化肥肥效试验，对氮、磷、钾及中、微量元素肥料协同效应进行了系统研究。随后，开展缺素补素、配方 施肥和平衡施肥技术推广，研究探索了配方施肥技术规范和工作方法，总结出了“测、配、产、供、施”一条龙的测土配方肥技术服务模式，初步建立了全国测土配方施肥技术体系。 随着化肥用量的增加，施肥目标也进行了次大的调整。第一次是 20 世纪初到 80 年代中期，以单纯追求作物高产为目标，氮、磷、钾肥相继得到大面积的推广应用，施肥效益不断增长；第二次是 20世纪 80年代中期到 20世纪末，以“两高一优”（即高产、高效、优质）为目标，广泛开展复混肥示范推广，单质肥料由低浓度向高浓度方向发展，复混（合）肥料开始大面积推广应用，化肥施 用总量迅速增加，但由于大部分地区忽视土壤测试和田间肥效试验，盲目施肥现象普遍，施肥效益开始下降；第三次是进入新世纪以来，以优质、高产、高效、生态、安全为目标，全面进入生产与生态并重的施肥阶段。受农村千家万户小规模生产的限制，在旧的工作机制不适应形势发展、而新的工作机制又没有建立起来的情况下，由于投入严重不足，这些先进实用的施肥技术一直停留在小面积、小范围试验示范阶段，习惯施肥、甚至盲目施肥的现象仍十分普遍。 在的问题 在现阶段，人们对肥料施用存在正负两方面作用有了更加深刻的认识：肥 料既是作物高产优质的物质基础，又是潜在的环境污染因子，不合理施肥就会 污染环境。施肥既要考虑各种养分的资源特征，又要考虑多种养分资源的综合管理、养分供应和需求以及施肥与其他技术的结合。 小麦施肥塔里木大学毕业设计 3 喷药机所存在的问题： （ 1）研究过程中在做到连动过程中，选取不同的连接件，所要达到的寿命、磨损都要通过计算。需要大量的数据分析。 （ 2）选取悬挂的方式，要结合实际的情况择优选择。拖拉机的马力机器的自身问题都要考虑在内以及自身重量。 （ 3) 重的环境污染。过多施用的肥料不仅造成了对地表水和地下水的持续污染，还增加了农业产 品中有毒物质的残留，出现了地表水富营养化，地下水和蔬菜中硝态氮含量超标等问题，化肥尤其是氮肥已成为主要的环境污染源之一。这同时也给农业可持续发展带来很大危害。随着环境问题日益受到重视，如何在保证作物高产优质的同时提高氮肥的利用率。 （ 4） 近年来，我国氮肥的消费量和作物的产量都在逐年增加，但是投入和产出极不相称。 本装置主要用于在中期小麦土地上进行施肥喷药，通过选择合适的方法设计小麦施肥喷药机的施肥装置、喷药装置、整体机架等相关设计。 为了达到中期小麦生长发育所需的营养内容，设计施肥喷 药机的思路。通过查阅各个文献资料掌握其结构设计理念与相关内容。动力输出、连动、悬挂、自身重量、各个部件的选择以及初步的设计图与构思都是研究的问题。 期目标 现阶段小麦中期施肥喷药这个关键环节是保证小麦高产丰收的确保。在设计喷药机时要解决其环境和地势等因素对喷药的影响，保证小麦的中期防虫和营养所需；施肥机的下肥速度和撒肥阶段要对促进小麦生长，施肥机的施肥速度以及施肥范围，合理的解决肥与机械之间的配合关系与调配发挥出起作用。 施肥机动力源于一部分来自于拖拉机一部来自 于电动机带动，喷药机的气压来自于拖拉机自身所携带的气泵；施肥机的传动装置的链接有链连接和皮带连接，化肥的下肥速度，而喷药机的需要一个压力控制合理控制喷药速率。 （ 1） 选择合适 动力传递方式 ，设计 离合装置、曲柄摇杆装置 和 传动装置； （ 2）运用 制二维零件图和装配图； （ 3）利用有限元分析和 成整机各零部件的三维建模。 计塔里木大学位于南疆中心位置，校内有实习工厂、土槽实验室、 农业工程重点实验室等 ，设塔里木大学毕业设计 4 计条件较好，为项目开展提供了 场地和基本条件。校内拥有优良的硬件环境，机械电气化工程学院拥有先进的实验设备和机械加工制造设备，并且师资力量雄厚，完全可以满足 小麦中期施肥喷药机的工作条件。 2 小 麦中期施肥喷药机的设计 中期施肥喷药机 的结构 图 2麦中期施肥喷药机的三维图 14 后轮胎 图 2麦中期施肥喷药机二维整体图 塔里木大学毕业设计 5 步进电动机三种工作方式： （ 1）三相单三拍控制方式：由于每次只有一相绕组通电，在切换瞬间将失去自锁转矩失步，另外，只有一相绕组通电，易在平衡位置附近产生震荡，稳定性不佳。在实际应用中不采用单三拍工作方式。 （ 2）三相双三拍控制方式：由于双三拍控制每次有二相绕组通电，而且切换时总保持一相绕组通电，所以工作比较稳定。 （ 3）三相单六拍控制方式：比三相双三拍控制方式步距角小一半，因而精度更高，且装换过程中始终保持有一个绕组通电，工作稳定因此这种方式被大量 采用。 本设计选择第三种工作方式的电动机，稳定输出。 电动机选择的计算过程： 选择电动机的功率 卷筒所需要的有效功率： （ 2 电动机所需要的功率： 1 （ 2 确定电动机的转速： m （ 2 电动机的过载校核： （ 2 电动机的静功率： 601000j( 0最大起升载荷 ) （ 2 可以得出： （ 2 所以选择 3 小麦施肥喷药机的组成部分 塔里木大学毕业设计 6 图 3肥机撒肥结构 图 3药机的结构 4 轴的校核 （ 1）求作用在齿轮上的力 1112 2 1 3 8 6 3 3 3 3 8 1 . 3 082t (411 t a n 2 0 3 3 8 1 . 3 t a n 2 0 1 2 3 0 . 6 9 N (4（ 2）求轴承上的支反力 垂直面内：17N 14N 塔里木大学毕业设计 7 水平面内：1 251863N根据第四强度理论且忽略键槽影响 1 70M M P (4)32,22 (469 0W 错误 !未找到引用源。 (4 531322 . 3 4 1 0 1 0 2 0 . 6 9 7 00 . 1 0 . 0 4 5 p a M P (4所以轴的强度足够 （ 1）求作用在齿轮上的力 错误 !未找到引用源。 1 32 2 5 8 8 0 2 3 9967118t (43 t a n t a n 2 09 9 6 7 3 7 3 9c o s c o s 1 4 . 6nr t N (4t a n 9 9 6 7 t a n 1 4 2 4 8 5 N (4（ 2）求轴承上的支反力 水平面内： 31 3 2 3( 8 5 1 1 8 9 7 ) 9 7 ( 1 1 8 9 7 ) 2N V r r a F F (432 3 2( 8 5 1 1 8 9 7 ) ( 1 1 8 8 5 ) 8 52N V r a F F (4垂直面内： 1 2 3( 8 5 1 1 8 9 7 ) ( 1 1 8 9 7 ) 9 7N H t F (4求得 15646N 2 3 2( 8 5 1 1 8 9 7 ) ( 8 5 1 1 8 ) 8 5N H t F (4塔里木大学毕业设计 8 求得 27700N (4)按弯扭合成应力校核轴的强度 在两个轴承处弯矩有最大值，所以校核这两处的强度 32,70)( 3122 (4(5)传动 53 M P 221 （ 4 M P 9)( 222 （ 4 精确校核轴的疲劳强度： （ 1）判断：危险面为 面 （ 2）对截面 面 抗弯截面系数 错误 !未找到引用源。 3 3 20 . 1 0 . 1 1 2 5 0 050W d m m 抗扭截面系数 3 3 20 . 2 0 . 2 2 5 0 0 050W d m m 截面 为 385 8 8 0 2 3 2 3 0 3 5 997M N m m 错误 !未找到引用源。 截面 为 2 588023T T N m m 截面 M (4截面 (4塔里木大学毕业设计 9 轴的材料为 40质处理。 得 M P 5 5,5 4 0,7 3 5 1 由 2 50,错误 !未找到引用源。 ， 查得 查得材料的敏性系数为 (1 5 1 (1 查得表面质量系数 查得尺寸系数为 ；查得扭转尺寸系数为 计算得综合系数为 6 2 0,取 ,取 计算安全系数 (43 5 (4塔里木大学毕业设计 10 SS c(4故可知截面 截面 抗弯截面系数 错误 !未找到引用源。 抗扭截面系数 错误 !未找到引用源。 截面 为 错误 !未找到引用源。 截面 为 错误 !未找到引用源。 截面上的弯曲应力 39 P (4截面上的扭转切应力 32 P (4轴的材料为 45钢，调质处理。 查得 M P 55,275,640 11 过盈配合处的k, 查得 ,k 查得尺寸系数为 ；查得扭转尺寸系数为 计算得综合系数为 5 6 0,取 塔里木大学毕业设计 11 ,取 计算安全系数 4 8 (49 2 (4 SS c(4综合以上分析， 轴强度合格 5 传动装置的设计 传动的几种典型方法 （ 1）带传动 带传动是利用张紧在带轮上的柔性带进行运动或动力传递的一种机械传动。根据传动原理的不同，有靠带与带轮间的摩擦力传动的摩擦型带传动，也有靠带与带轮上的齿相互啮合传动的同步带传动。 优点 ： 可缓和冲击和振动载荷 ， 运转平稳 ，无噪声 ； 带即在轮上打滑 ， 可防止其他零件损坏 ； 设备费低 ， 维护方便 。 缺点 ： 不能保证固定不变的传动比 ； 约为 3000到 5000h； （ 2） 齿轮传动 齿轮传动是利用两齿轮相互啮合传递动力和运动的机械传动，即是用主、从齿轮轮齿直接传递运动和动力的装置。并且，它是在多有机械传动中，应用最广，可用来传递相对为止不远的两轴之间的运动和动力。 优点： 缺点 ： （ 3）链传动 链传动是通过链条将具有特殊齿形的主动链轮的运动和动力传递到具有特殊齿形的从动链轮的一种传动方式。 塔里木大学毕业设计 12 优点： 缺点： 动； 选择一个带传动和一个链传动来带动机构运作。 传动的计算 带的速度 d /61 0 0060 9601001 0 0060 11 （ 5 式中 即 v=s 5m/s,符合要求。 确定中心距 带基准长度 据 2（ 步确定中心距 100+180） =196 2（ 100+180） =560求工作平稳，选取中心距 00 初算带的基准长度 ()(220212120 式中 : 普通带基准长度 L ，确定带的基准长度 0000 计算实际中心距 a，由 720 （ 5 计算小轮包角 1 小带轮包角： 72 01 塔里木大学毕业设计 13 确定 根据 Z)( 00 （ 5 确定带的根数。 式中 虑包角 180对传动能力的影响，得 K； 带长修正系数，考虑带长不为特定带长时对使用寿命的影响， K ；0带基本额定功率。 查取单根 由式 )11(10 （ 5 计算功率增量0P。 其中 0 ； r/ 故得 1(10 （ 5 所以 00 Z （ 5 所以，选取 z=4。 确定初拉力0F 单根普通 20 ) 0 0 d （ 5 塔里木大学毕业设计 14 式中 设计功率； 带速度； 根数； 带每米长度质量，查得 m=m。 所以 d 00 20 计算作用在轴上的压力 力 于松边和紧边拉力的向量和，如果不考虑带两边的拉力差，可以近似为按带两边所受初拉力的合力来计算： 2s 0 式中， 0 1 所以 0 （ 5 传动的计算 轮的齿形 链轮齿形必须保证链节能平稳自如地进入和退出啮合，尽量减少啮合时的链节的冲击和接触应力，而且要易于加工。 常用 的链轮端面齿形见图 是由三段圆弧 称三圆弧 形用标准刀具加工，在链轮工作图上不必绘制端面齿形，只需在图上注明 齿形按3即可，但应绘制链轮的轴面齿形，见图 尺寸参阅有关设计手册。工作图中应注明节距 p 、齿数 z 、分度圆直径 d （链轮上链的各滚子中心所在的圆）、齿顶圆直径 根圆直径 塔里木大学毕业设计 15 链条进入链轮后形成折线，因此链传动的运动情况和绕在正多边形轮子上的带传动很相似，边长相当于链节距 p，边数相当于链轮齿数 z。链 轮每转一周，链移动的距离为 r/ 则链条的平均速度 v（ m/s）为 由上式可得链传动的平均传动比 1221 / 事实上，链传动的瞬时链速和瞬时传动比都是变化的。分析如下 ：设链的紧边在传动时处于水平位置，见图 主动轮以等角速度 1转动，则其分度圆周速度为 。当链节进入主动轮时，其销轴总是随着链轮的转动而不断改变其位置。当位于角的瞬时，链水平运动的瞬时速度 等于销轴圆周速度的水平分量。即链速 v 11 (5 链传动在工作时 产生动载荷的主要原因是： (1) 链速和从动链轮角速度周期性变化，从而产生了附加的动载荷。链的加速度愈大，动载荷也将愈大。链的加速度为 22s a 可见，链轮转速愈高、链节距愈大、链轮齿数愈少，动载荷都将增大。 试验条件为： 19、链节数 100、单排链水平布置、载荷平稳、工作环境正常、按推荐的润滑方式润滑、使用寿命 15000h；链条因磨损而引起的相对伸长量 p/%。当实际使用条件与试验条件不符时，需作适当修正，由此 得链传动的计算功率应满足下列要求 0（ 5 塔里木大学毕业设计 16 式中 据链节数 若链传动中心距过小，则小链轮上的 包角也小，同时啮合的链轮齿数也减少；若中心距过大，则易使链条抖动。一般可取中心距 a=( 5030 )p，最大中心矩 80p 。 链的长度常用链节数 带传动求带长的公式可导出 21221 )2(22 p （ 5 式中 由此算出的链 的节数，必须圆整为整数，且最好为偶数。然后根据圆整后的链节数用下式计算实际中心矩： )2(8)2()2(4 21222121 （ 5 为了便于安装链条和调节链的张紧程度，一般中心距设计成可以调节的。若中心距不能调节而又没有张紧装置时，应计算的中心距减小 。这样可使链条有小的初垂度，以保持链传动的张紧。 总 结 此次设 计的任务是完成全小麦中期施肥喷药机的设计。这是我们在大学期间所进行的一次非常全面的设计，为自己在大学四年所学习知识的全面总结和巩固，使我们初步了解和掌握做设计的基本步骤、基本方法，通过本环节把我们在大学期间所学课程中所获得的理论知识在设计实践中加以综合运用，把大学四年来所学的知识贯穿起来，使理论知识和生产实践密切的结合起来，为我将来的实际工作打下了坚实的基础。 塔里木大学毕业设计 17 这是一个非常全面而系统的设计题目，非常锻炼人。从方案的论证到最终的设计，涉及的领域包括：机械制图，机械原理，工程材料，机械设计等等。通过设计实践，提 高我计算、制图能力；使我们能熟练地应用有关参考资料、计算图表、手册、图集、规范，熟悉有关的国家标准。机械方面知识得到系统的巩固和提升。在进行毕业设计的同时，我还学到了许多新的知识，如 我深刻的认识到，要想成为一名合格的工程设计人员只是掌握本专业的知识是远远不够的，应该具有更加渊博的知识，如应该对计算机应用，农产品的特性，农业经济的发展现状等各个方面能力进行加强。 在设计过程中也曾遇到很多的问题，但通过查阅相关的书籍、手册 以及老师的精心指导，都得到了解决，设计过程基本顺利完成。 致 谢 经过三个多月的努力，在范修文老师的悉心指导下，设计任务基本完成了。 在 撰写 论文 期间 ，我要衷心 的感谢我的 指导老师范修文 ， 从设计的选题、实施到撰写、修改和定稿，范老师均倾注了大量的心血。导师的 悉心指导、热忱鼓励不仅使我树立了 深远 的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处事的道理 。还有 ，导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精塔里木大学毕业设计 18 益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律