自走式小区棉花播种机的设计【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 自走式小区棉花播种机设计 学生姓名 邬唱唱 学 号 8011212127 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 机械设计 班 级 16 指导老师 杨丙辉 日 期 2016 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 前 言 随着近来温室大棚的发展以及环保发展意识的日益增强，小型机的需求就显得更为重要，尤其以电力为动力装置的机械。然而目前广泛应用的播种机是以内燃机及人力为动力装置。本设计电动小型播种机与传统的播种机相比 而改善了人们在田间作业时的工作环境，况且更符合环保发展的观点。 本设计主要用于农户田间播种和设施种植播种 磨、除草等田间作业。详细介绍了播种机的结构组成以及各部件的形式、要求以及功用。详细介绍了电动小型播种机动力装置及各部件要求，包括播种机的 动力选择、机械传动的选择及尺寸、排种轮设计、排肥轮的设计、开沟器的设计、轴的设计、链轮的设计、其他的各部件设计以及播种机的工作要求、播种前的准备及播种机的使用等。在设计中考虑播种深度连续可调、播种行距连续可调、播种穴距可调、种子破碎率和播种均匀度符合国家标准。设计中在考虑实用的同时，兼顾经济节约，从而达到结构合理、生产成本低、能耗小、效率高，而且操作方便的目的。 关键词 ： 自走式； 小型； 播种 购买设计文档后加 费领取图纸 目 录 1 概述 . 1 走式播种机的常识和技术现状 . 1 种方式及常见播种类型 . 3 种工作过程和机械构造 . 3 走式播种机械的发展趋势 . 4 2 总体设计 . 5 述 . 5 计任务 . 5 计目的 . 5 力方面的选择 . 5 计主参数 及机构类型确定 . 6 3传动设计及播种技术措施 . 12 动原理简图和动力传递路线图 . 12 动原理 . 12 4 关键零部件设计 . 13 沟器设计及校核 . 13 种器 . 14 机和电瓶选择及带轮设计 . 14 轮轴设计 . 17 的校核 . 22 的校核 . 23 承的校核 . 24 5 电气控制系统设计 . 25 气系统设计的原则 . 25 气元件的选择 . 25 购买设计文档后加 费领取图纸 总 结 . 26 致 谢 . 27 参考文献 . 28 工程概况 本文首先是介绍播种机的历史，了解各个阶段的发展及播种机的分类。之后分析了播种机 的工作原理，主体结构，主要工作部件的设计等。 本设计是自走式小区棉花播种机设计。把人力或拖拉机动力改为直流电机动力，减轻人的劳动强度 ,提高生产效率， 减少了碳排放和噪声污染， 符合环保发展的观念，四 轮驱动和 两 轮驱动方便转换，增强了松软土壤作业的适应性和机动能 。 工作原理是直流 减速电机用 V 带将动力传给地轮，动力只能由减速电机总成传递到地 轮，而不能从地轮传给减速电机；地轮再通过 V 带与种箱和肥箱轴相连，带动种盒和肥盒转动，这样种子在带动下就会排出种箱落到排种管里，从开沟器管内下落后排到土壤里，完成播种动作；后再用带链接前后轴共同驱动，提高了自走式播种机的驱动能力，并使排种器和排肥器同时工作，完成播种。 技术要求：播种深度 2060续可调，播种行距 200500续可调，播种穴距 0500子破碎率和播种均匀度符合国家标准。 设计要求 达到结构合理、生产成本低、能耗小，效率高，满足工作性能，而且操作方便的目的。 工作要求： 要求最 大生产率为 10 亩日。 塔里木大学毕业设计 11 概述 走式播种机的常识和技术现状 以作物 种子 为 播种 对象的 机械称为 种植机械 ，即自走式播种机械。农业是关系国计民生的基础产业，而播种作业是农业生产过程中六大环节之一，自走式播种机械化是农业机械化过程中最为复杂，也是最为重要的工作。 自走式播种机 一般由机架、牵引或悬挂装置、种子箱、排种器、传动装置、输种管、开沟器、行走轮和覆土镇压装置等组成。其中影响播种质量的主要是排种装置和开沟器 。 1)播量符合要求且准确，排种（排肥）均匀稳定，穴距及每穴粒数均匀。 2)播深符合要求且均匀一致，种子应播在湿土上，用湿土覆盖，无露籽 现象，覆土均匀，干早地区播后应同时镇压，以利保墒。 3)播行直，行距一致，地头整齐，不重不漏。 量稳定性、各行排量一致性、排种均匀性和播种均匀性、穴粒数合格率、粒距合格率、播深稳定性、种子破损率。 自走式播种机的种类很多，一般可按下列方法进行分类。 1)按播种方式分为撒播机、条播机、穴播机和精密自走式播种机。 2)按动力联接方式分为牵引式、悬挂式和半悬挂式。 3)按排种原理分为机械式、气力式和离心式自走式播种机。 公元前 1 世纪 ,中国已推广使用耧，这是世 界上最早的条播机具，至今仍在北方旱作区广泛应用 （如图 1 1）。 图 1 1 三耧车 塔里木大学毕业设计 2欧洲第一台自走式播种机于 1636年在希腊制成。 20世纪以后相继出现了牵引和悬挂式谷物条播机，以及运用气力排种的自走式播种机。 1958年挪威出现第一台离心式自走式播种机， 50 年代以后逐步发展各种 精密自走式播种机 （如图 1 2） 。 图 1 2 气吸式自走式播种机 中国在 20 世纪 50 年代从国外引进谷物条播机、棉花自走式播种机等， 60 年代先后研制成功悬挂式谷物自走式播种机 （如图 1、 离心式自走式播种机。到 70 年代 ,已形成播种中耕通用机和谷物联合自走式播种机两个系列并投入生产。供谷物、中耕作物用的各种条播机和穴播机都已得到推广使用 ， 还研制成功了多种精密自走式播种机。 图 1 3 国内常见的谷物自走式播种机 塔里木大学毕业设计 种方式及常见播种类型 播种方式应根据 作物品种和当地农业技术要求而定，并随农业生产的发展而发展。基本播种方式有：条播、穴播（点播）、撤播、精密播种、及 联合作业自走式播种机 五种。 与播种方式对应，自走式播种机 主要有谷物条播机、玉米穴播机、棉花穴播机、牧草撒播机等。这几种机型的辅助部件基本相同，只是其核心工作部件 排种器有较大差异。 按要求的行距、播深和播量将种子播成条行，称为条播。 播）： 按 规定的行距、穴距、播深将种子定点播入土中，称为点播 。 将种子按要求的播量撒布于地表，称为撒播 。 以精确的播种量、株行距和深度 ，将种子播入土中，称为精密播种 。多为单粒穴播和精确控制每穴粒数的多粒穴播。 种工作过程和机械构造 作物的播种过程主要由开沟、排种、覆土三个基本工序组成，因此作为一般自走式播种机来讲，它的工作部件必须具有开沟装置、排种装置和覆土装置。除此之外还应有许多附属部件来保证上述三项工作的完成，主要包括机架、行走轮、传动装置和调节机构等 (如图 1 4)。 自走式播种机的具体工作过程如下：自走式播种机前进过程中，地面带动地轮转动，地轮通过链条带动排种机构运动，种子由种子箱进入排种器中，排种器按一定播种量将种子排出，经输种管落到开沟器所开出的沟底，当覆土器走过之后，沟两侧的土壤落下覆盖在种子上，最后镇压轮使土壤压实。 图 1 4 自走式播种机结构简图 1 机架 2 镇压轮 3 覆土器 4 开沟器 5 行走装置（地轮） 6 传动装置 7 排种器 8 种箱 塔里木大学毕业设计 自走式播种机的基本装置包括开沟装置、排种装置和覆土及镇压装置。 种子播下后需要覆盖一 定厚度的土壤并镇压。在开沟过程中，当开沟器走过之后，沟壁的一部分土壤能自行回落，盖住种子。但是仅靠自行回落的土来覆盖是不够的，故在开沟器后面需加装覆土或者培土镇压的装置。对覆土器的要求是：覆土深度一致，在覆土时不改变种子在种沟内的位置。 常见的覆土装置是覆土链，它是由几节铁链和一、两个铁环串联而成。这种复土链适于浅覆土，没有镇压和培土作用。若还需镇压则可在这之后再联结一木制或焊接的鼓形镇压器。 另一种常见的覆土装置是覆土轮，由两个倾斜的轮由侧向播行中心线滚挤，实现覆土，并有镇压作用，覆土较厚，效果也好。 为保 证 行距一致，在自走式播种机上需装有划印器，在未播地上划出印迹，以便指引机组下一行程的路线。有的自走式播种机还装有排种监测装置，自动监视每个排种器的工作状态，以便及时排除 。 走式播种机械的发展趋势 自走式播种机的设计开发向大型机械化和小型专业化两个方向发展。 1. 开沟装置 开沟器是用来在整好的田地上开出种沟或掘出种穴。对开沟器的要求是： 开沟直，掘穴整齐，深度一致且符合规定，结构简单，阻力小。常用开沟装置的形状可分两大类，有锄铲式开沟器和圆盘式开沟器。锄铲式又可分为锐角开沟器和钝角开沟器；而圆盘式开沟器有双圆盘开沟器和单圆盘开沟器两种。 排种器是用来将种子由种子箱中按要求均匀地和等量地排入输种管，落入沟底。对输种管的要求是：对种子流的干扰小，可以伸缩并随意挠曲。自走式播种机能工作情况如何，在很大程度上取于排种器的设计。 目前常见的排种器： 条播排种器：槽轮式、磨盘式、离心式、气吸式 。 塔里木大学毕业设计 52 总体设计 述 本设计是自走式小区棉花播种机设计。把人力或拖拉机动力改为直流电机动力，减轻人的劳动强度 ,提高生产效率， 减少了碳排放和噪声污染， 符合环保发展的观念，四 轮驱动和 两 轮驱动方便转换，增强了松软土壤作业的适应性和机动能力。 计任务 技术要求：播种深度 2060续可调，播种行距 200500续可调，播种穴距 0500子破碎率和播种均匀度符合国家标准。 设计要求 达到结构合理、生产成本低、 能耗小，效率高，满足工作性能，而且操作方便的目的。 计目的 1培养学生综合应用所学理论知识和技能，分析和解决机械工程实际问题的能力，熟悉生产技术工作的一般程序和方法。 2培养学生懂得工程技术工作所必须的全局观念、生产观念和经济观念，树立正确的设计思想和严肃认真的工作作风。 3培养学生调查研究，查阅技术言文献、资料、手册，进行工程计算、图样绘制及编写技术文件的能力 。 力方面的选择 原自走式播种机为人力或拖拉机为动力带动的自走式播种机，劳动强度大 ，工作速度慢，环境污染较为严重。我以直流电动机为动力装置，使其工作速度基本达到人的正常行走速度。 设计方案一：直流电动机为动力装置，单行播种（ 如图 2 总体设计是机械设计中非常关键的环节，它是对所设计的机械的总的设想。制定总的设计原则，设计原则应当保证所设计机型符号有关的方针、政策，在满足使用要求的基础上，力求结构合理、技术先进、经济性好、寿命长。 制 定总则之后，便可以编制设计任务书，在调研的基础上，运用所学知识，从优选择总体方案，以确保设计的成功。 工作要求： 要求最大生产率为 10 亩日。 塔里木大学毕业设计 6图 2单行播种 构简单，速度便于控制，对操作人员技术要求不高，转向方便，适用于小场地播种，作业阻力小，对环境无污染。 行播种，作业效率较低，工作总量大。 设计方案二：直流电机动力，双行播种（ 如图 2 图 2双行播种 构 简单，速度便于控制，无污染，可以在封闭环境及开放环境长时间工作，作业阻力小，作业效率得到提高。 向不便，能源利用率低，工作总量大。 计主参数及机构类型确定 塔里木大学毕业设计 1. 穴间粒数和株距的计算 穴播株距的计算公式为： S = D/ （ 2 参考书 【 4】 式中 S 穴距（）； Z 排种轮型孔数（或槽孔数）； D 地轮直径（ m；） i 传动速比（ i=n 排 /n 地 ）； 滑移系数，一般取 5% 9%。 穴播时，首先确定株距、每穴粒数，然后将计算出的数据代入下列公式，可得亩播量 (以玉米为例 )： Q = 750 （ 2 参考书 【 4】 中 每穴种子粒数（粒 /穴） s 穴距（ m） b 行距（ m） 粒种子的千粒重（ g） 箱的容积 种箱容积应使其所盛种量能供自走式播种机工作较长地段，其容积公式： V = 333 （ 2 参考书 【 1】 44公式 中 最大播量，斤 /亩； B 工作幅宽（ m），单体种箱时为行距； L 要求的地段长度（ m）； 种子容重（ ）。 种、排肥机构设计 对于任何一种自走式播种机来说，排种器是核心部分；排种器是用来将种子由种子箱中均匀地和等量地排入输种管，落入沟底。 机动自走式播种机的工作速度主要取决于工作部件和行走装置对速度快慢的适应性，人力自走式播种机取决于人的步进速度，同时步进速度还受负重大小的影响，负重大步进速度就小，所以此机综合考虑了两方面的因素。 由新编工程师手册查的人的正常步行速度为 5km/h，以交流电机提供的动力为主，遇到特殊情况时，速度会减慢，这样由人力来 提供额外的动力来克服特殊阻力，正好可以弥补这一点；而同时总行进速度不能高于人的正常速度，这样会使工作者劳累的，假定人在工作程中是匀速前进的，可将此自走式播种机的速度定为 h（ 1m/s），稍低于人的正常步行速度。 机架设计为方钢结构，可承受开沟器的水平力、垂直力和扭力。开沟器分布在 40种结构可便于播种行距的调整。方钢结构便于附属机构的安装和相对位 置的调整。 本设计采用同时播种两沟即二犁铧结构，采用种肥同播设计，行间距为 200续可调。减轻劳动强度，节约资源。在整机重量较小的情况下，加快工作速度，并且可以灵活操作。 塔里木大学毕业设计 8排种器以窝眼式排种器和外槽轮式排种器为代表，其他类型的排种器大多是在上述排种器的基础上的演变产物。为了能够选择更合适的排种器来对各种排种器进行一下了解： 如图 2 3)：它的基本部件是一个圆柱体，在圆柱的表面均匀分布有一定大小和数量的凹圆窝，圆窝的直径是根据种子大小和下种数量来确定。圆柱安装在种子箱底部，可以绕轴旋转。工作时，落在窝内的种子随圆柱旋转，当转出种子箱底口时，多余的种子被刮种器挡住，留在凹坑内的种子转到下方时，便落入种沟内。这种排种器常用在点播机上。 果把圆柱上的凹坑给以轴向扩长，并增加在圆周上的分布密度，就可以发展成为外槽轮式排种器（如图 2 图 2窝眼式排种器 图 2外槽轮式排种器 外槽轮式排种器由排种盒、排种轴、外槽轮、阻塞套、内齿形档圈、排种舌等组成。 塔里木大学毕业设计 9外槽轮式排种器的工作原理是以凹槽进行强制排种，当排种轴带动槽轮转动时，种子充入槽轮凹槽内，并在槽轮齿的强制推动下经排种口排出，此层种子称为强制层。同时，处在槽轮外的种子，在槽轮与种子及种子间摩擦作用下也被带出，此层种子称为带动层，带动层种子的排种速度低于槽轮的圆周速度，且由内向外逐渐递减直至为零。在带动层处，则是不流动的静止层，槽轮内和带动层的种子逐渐排出后，静止层内种子逐步补给，从而完成连续排种。 经 过对以上各种排种器的了解和对现行自走式播种机的认识，从经济性和实用性考虑，我的设计应该采用常见、价格低的 外槽轮式排种器和外槽轮式排肥器 。外槽式适合排中型种子（小麦，大麦等）及肥料。肥杯里外槽轮的工作长度可以方便地调整，以适应用户要求。 排种量的大小可通过改变槽轮的转速或工作长度（槽轮在排种盒内的长度）来调整，且设计为易更换式。（如图 2简图为： 图 2排种轮简图 7开沟器设计 我设计的开沟器由前后两对组成，前开沟器主要作用是实现化肥或小颗粒种子的点播或行播，后开沟器作用是实现玉米 、花生等大颗粒种子的点播 ,这样工作阻力小，节约能源，工作速度快，操作性好。 对开沟器的技术要求： 形整齐； 常用开沟器的形状可分两大类，有锄铲式开沟器和圆盘式开沟器。锄铲式又可分为锐角开沟器和钝角开沟器；而圆盘式开沟器有双圆盘开沟器和单圆盘开沟器两种。 由于前开沟器是点播，沟宽在 40右。设计的开沟器要阻力小，重量轻，构造简单，造价低，沟底较平工作稳定，便于自动覆土。 前开沟器选用锄铲式，在播种深度为 60开沟宽约为 40，其单行工作阻力约为 44 牛 ,示意图如图 2 开沟器也选用锄铲式开沟器，其简图如 图 2 塔里木大学毕业设计 10图 2前开沟器简图 图 2后开沟器简图 只播种大颗粒种子不需要施肥时，可以将前开沟器连接 螺栓将后提高开沟器，高于地面，以减少运行阻力，节约能源；同样道理，当播种小颗粒谷物或只施肥时，也可以将后开沟器取下；当耘地或除草时，将前后开沟器及镇压轮、覆土器一并取下，在后开沟器位置装上耘锄，就可以耘地，实现一机多用。 种子播下后需要复盖一定厚度的土壤。在开沟过程中，当开沟器走过之后，沟壁的一部分土壤能自行回落，盖住种子。但是仅靠自行回落的土来覆盖是不够的，故在开沟器后面需加装覆土或者培土镇压的装置。 要求覆土器能先使细湿土覆盖种子，覆盖要严，且深度要均匀一致。常用的经典覆土器主要有拖环式、拖杆式、板式、轮式。 板式覆土器，由两块倾斜的板由两侧向播行中心线压挤，实现覆土，并有镇压作用，覆土较厚，效果也好。 目前使用的各式自走式播种机采用的多为板式覆土器，并且还具有一定的镇压作用。我的设计也采用板式覆土器，如 图 2 2板式覆土器 覆土器用钢板折弯而成，整体重量不能太大，防止覆土深度太深而增加自走式播种机运行时的阻力。 塔里木大学毕业设计 播后镇压有抗旱、保墒和防风蚀等作用，能使种子与土壤紧密接触，有利于出苗且保证苗齐、苗全、苗壮。春季干旱的自然条件使我国大部分旱田作物有播后镇压的要求，所以玉米这种中耕作物的自走式播种机上应带有镇压轮。 但自走式播种机上所带的镇压轮本身不能太重，镇压轮的直径选为 150 450能过大或过小，过大则使结构庞大笨重，过小又容易拥 土而转动不灵，且压后土壤产生裂纹，容易跑墒。此设计采用直径为 400图 2 图 2轮胎式镇压轮 塔里木大学毕业设计 123传动设计及播种技术措施 动原理简图和动力传递路线图 图 3传动原理简图 1 直流减速电机 2 地轮 3 窝眼轮 4 扫种刷 5 种箱 6 种子 7 带轮和带 动原理 交流减速电机总成通过带轮用 V 带将动力传给地轮，动力只能由减速电机总成传递到地轮，而不能从地轮传给减速电机；地轮再通过 V 带与种箱和肥箱轴相连，带动种盒和肥盒转动，这样种子在带动下就会排出种箱落到排种管里，从开沟器管内下落后排到土壤里，完成播种动作；同时带轮也带动后轮使得，后轴前轴一起运动，行走。整机使用带传动， V 带传动属于具有挠性件的传动，由装在平行轴上 的两个或多个带轮和绕在带轮上的 V 带组成。 带传动具有以下特点：可以获得准确的传动比，并可以用于较大中心距的传动；传动效率较高，可达 96%；作用在轴上的载荷小；容易实现多轴传动。 塔里木大学毕业设计 134 关键零部件设计 沟器设 计及校核 我设计的开沟器由前后两对组成，前开沟器主要作用是实现化肥或小颗粒种子的行播（或点播），后开沟器作用是实现玉米、花生等大颗粒种子的点播。 由于当犁铧的开沟深度在最深时，犁杆受的弯距最大，犁杆伸出的最长，所以此时犁杆承受的弯距最大，所以只需校核耕深最深时的犁杆端部的弯距即可，如图 4 1。 图 4 2 杆的受力简图 图 4 2 杆的平面弯距图，如图 4 图 4杆的平面弯距图 图 4开沟器结构 图 杆的理论受最大力 65N。为了计算的方便，可将阻力作用点简化到犁铧中心。 杆的受力简图可简化为一悬臂梁，如图 4 塔里木大学毕业设计 14显然：梁的悬臂端的弯距为 0 ，固定端的弯距为 m, 它为整悬臂梁的最大受力弯距处； A=m 又因为犁杆可视为 8的钢板来计算，由材料 力学（刘鸿文）上册 3 3 4I / 1 2 8 3 0 / 1 2 1 8 0 0 0 m mz （ 4 3Z m a x / I / ( / 2 ) 1 8 0 0 0 / 1 5 1 2 0 0 m mz （ 4 由强度条件 : m a x /（ 4 得 m 于是由公式 /d （ 4 - 3 3 6 2= 1 2 0 0 ( 1 0 ) 1 4 0 1 0 / 3 0 0 1 0 5 0 4 N 因为 F=65N 6 0 0 0 6 0 5 2 2 1 2 2 （ 4 所以轴承的寿命足。228 8 3 6 8 4 0 7 6 . 7 M p 8 0 M 1 . 7 2 0 3 . 1 4 6T d （ 4 所以销的强度足够。 塔里木大学毕业设计 255 电气控制系统设计 气系统设计的原则 电气控制设计包括电气原理图设计和电气工艺设计两个方面。电气原理图设计是为满足生产机械及其工艺要求而进行的电气控制系统设计；电气工艺设计是为满足电气控制系统装置本身的制造、使用、运行以及维修的需要而进行的生产工艺设计，包括机箱 (柜 )体设计、布线工艺设计、保护环节设计、人体工学设计及操作、维修工艺设计等。 1）最大限度的满足安全生产机械或工业对电气控制 线路的要求； 2）在满足生产要求的前提下，力求使控制线路简单，经济； 3）保证控制线路工作的可靠性； 4）接地与接零； 气元件的选择 上一章已确定电动机型号 : 1301 控制按钮是用来接通和切断电路的主令电器，便于操作人员对机器的控制。 控制按钮由按钮帽、复位弹簧、桥式触头和外壳等组成。 由于电机输入电压为 48V,功率为 此，选择控制按钮的型号为 额定电压为500V,功率为 足使用要求 26总 结 时光荏苒，岁月如梭，毕业实习和毕业设计转眼就要结束了，回忆起这几个月的生活，内心充满了紧张、忙碌和充实的感觉。在老师的耐心辅导和正确指导下，再经过我自己的不懈努力，终于完成了这次任务繁重的毕业设计。 此次我的设计是自走式小区棉花播种机，根据要求，考虑到经济环保选择直流电动机作为动力，工作速度基本达到人的正常行驶速度。 设计的主要参数是，工作速度达到 h。为穴播，下种量达到要求。根据比较选择外槽轮式是的排种轮和排肥轮，因为可以改变工作长度，方便调整。机架用钢材满足机械要求。前开沟器和后开沟器设计要 求可以满足设计，达到省力，方便，经济的要求。 本设计要求达到