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毕业设计任务书 学生姓名 系部 机电工程学院 专业、班级 指导教师姓名 职称 从事 专业 机械设计 是否外聘 是否 题目名称 黄豆播种机的研究与改进 一、设计（论文）目的、意义 毕业设计目的 :是针对农机化主业学生毕业前的一次全面的训练，运用四年来所学的理论知识，实际技能解决和处理问题。“精密播种”目前正是各国的研究热点和难点，深化对此方面的研究不仅可以为广大的农民节约大量的资金，而且对解决中国“地少人多”的问题有很大的战略意义，特别是对广大的农场有明显的经济效益。选择本题目的研究播 种机在满足精密播种要求的条件下 ,尽量提高其工作速度，实现快速精密播种的要求，提高精密播种机的作业速度和工作效率。精密播种具有高效、节能、提高单机利用率、保证不误农时的作用。 精密大豆播种的实现对于提高粮食作物产量、减小劳动强度起到了重要作用，同时精密播种的发展对解决世界粮食问题也具有重大的意义。 二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法） 设计内容： 1 总体方案的设计 2 排种器设计 3 实验台设计 4 总装 具体要求：（原始 数据、试验方案、手段及预期结果） 设计参数：重要轴中心距的公差保证 行度 、 清楚设计参数，明确设计内容； 2、 查阅与本题有关的中外文文献资料，并综合分析； 3、 设计方案合理，有一定的创新点； 4、 设计步骤清晰，计算结果正确； 5、 设计制图符合国家标准； 6、 论文格式符合要求，语言流畅、简练，字迹工整。 、设计（论文）完成后应提交的成果 1、设计计算说明书 1 份， 2 万字以上。 2、图纸： 总装配图 纸 1 张； 零件图折合 2 张 纸当量。 四、设计（论文） 进度安排 2 月 27 日 4 日，准备工作。主要了解设备的工作原理、结构特点，收集相关资料。 3 月 7 日 11 日，进行实样分解，了解各主要组成部分的结构原理，初步确定设计过程 3 月 14 日 19 日，初步绘制零件草图 3 月 21 日 25 日，强度计算，标注尺寸数值和协调，确定公差、配合及粗糙度 3 月 28 日 1 日，根据样机的有关资料提出零件及组件的其他技术要求 4 月 4 日 8 日，确定零件材料的名称、种类及处理方法等 4 月 11 日 15 日，编制标准件、外协件明细表 4 月 18 日 22 日，根据零件图草图初步绘制装配图草图，对发现的问题研究，提出解决方案 4 月 25 日 20 日，根据装配图和零件图草图绘制零件的工作图和装配图 5 月 23 日 15 日，对所有图纸审察，写出说明书，准备答辩。 五、主要参考资料 1 中国农业机械化科学研究院编 农业机械设计手册（上册）北京 机械业出版社 2008 2 北京农业工程大学 主编 农业机械学 下册 北京 中国农业出版社 2009 3 成大先 主编 机械设计手册（第四版）（第一，二，三卷） 北京 化学工业出版社 2007 4 机 械工程手册，电机工程手册编辑委员会 机械工程手册（第二版） 北京 机械工业出版社 2007 5 西北工业大学机械原理及机械零件教研室 编著 濮良贵 纪名刚 主编 机械设计 出版社 2008 6 哈尔滨工业大学机械原理教研室编 王知行 刘延荣 主编 机械原理 哈尔滨 高等教育出版 2007 7 赵九江 张少实 王春香 主编 材料力学 哈尔滨 哈尔滨工业大学出版社 2009 8 郝桐生 主编 理论力学（第二版）北京 高等教育出版社 2008 9 , . PS of a 2009: 66210 M, C, . PS of J2008, 38(2):127六、备注 指导教师签字： 年 月 日 系主任签字： 年 月 日 毕业设计开题报告 设 计 题 目 : 黄豆播种机的研究与改进 院 系 名 称 : 专 业 班 级 : 学 生 姓 名 : 导 师 姓 名 : 开 题 时 间 : 指导委员会 审查意见： 签字： 年 月 日 2 1 课题研究的目的和意义 计目的 为了提高播种机作业性能和工作可靠性，简化操作、减少辅助作业时间、提高生产率，播种机上越来越多地采用新技术。 播种机的功用是以一定的播量或株穴距，将其均匀地播入一 定深度的种沟，覆以适量的细湿土，同时也可施种肥并适当镇压，有时还喷洒农药和除草剂，为种子发芽提供良好条件，以达到高产稳产，提高播种作业的劳动生产率，减轻使用者的劳动强度。 计意义 “精密播种”目前正是各国的研究热点和难点，深化对此方面的研究不仅可以为广大的农民节约大量资金，而且对解决中国“地少人多”的问题有很大的战略意义，特别是对广大的农场有明显的经济效益。选择本题目的研究播种机在满足精密播种要求的条件下尽量提高其工作速度，实现快速精密播种的要求，提高精密播种机的作业速度和工作效率。精密播种具有高效 节能，提高单机利用率，保证不误农时的作用。 精密 黄豆 播种机的实现对于提高粮食作物的产量，减小劳动强度起到了重要作用，同时精密播种的发展对解决世界粮食问题 也具有重大意义。 2 文献综述 国播种机发展历程 我国 从 80 年代末便开始研制精密播种机械。由于种子质量，整地条件，机械制造水平及机器价格等因素制约，我国 80 年代主要是推广半精量播种。为适应农村生产责任制的要求。大量推广了小型单体播种机。 90 年代以来，我国逐步推广精密播种机，有 10 多个企业生产了 20 多种型号的精密播种机。精密播种机以作物种类分为玉米及 黄豆 精密播种机、谷物（小麦）精密播种机、甜菜精密播种机；以配套动力分为小型（ 中型（ 大型播种机（ 上）精密播种机；以排种器形式分为机械式和气力式两大类精密播种机；机械式中又可分为垂直圆盘式、垂直窝眼式、锥盘式、纹盘式、水平圆盘式、带夹式等形式精密播种机。 密播种机的发展前景 在国外，中耕作物如甜菜、玉米、棉花和某些蔬菜、豆类的播种都已大量采用精密播种，主要采用机械式和气力式两种精密播种机。由于气力式播种机对种子 尺寸要求不严，不需精选分级，容易达到单粒精播，而且通用性较好，又能适合较高速播种，因此使用气力式播种机越来越多。 3 为了达到单粒精播，提高株距均匀性，大多采用可精调的刮种器，将多余的种子清除掉；为了降低投种高度，减小种子下抛速度与前进速度之间的相对速差，而设置导种轮或导种管。 但是，精密播种受高速作业的影响很大。现有的精密播种机试验结果表明，一般作业速度在 4 8 h 时，其株距合格率达 80以上；而作业速度提高到11 12 h 时，株距合格率下降到 60以下。可见高速精密播种机还有待进一步发展 、完善。 大多数精密播种机都可以播多种作物，通过更换不同孔径的排种盘 (轮 )或排种滚筒，使排种器能适应多种作物种子的播种要求。改变型孔大小或增加成穴机构，使之能达到穴播的要求；改变排种器工作转速以达到不同株距的要求。所有这些均提高了播种机的通用性。 为了适应不同地区、不同土壤、不同整地条件的要求，大多数播种机上配有多种类型的开沟器 (双圆盘式、滑刀式等 )和镇压轮 (橡胶轮、钢板冲压轮、铸铁轮、宽轮、窄轮等 )，供选用。同一型号的精密播种机又成系列，有多种行距和行数的变型。 如美国 压式播种机有牵引式和悬挂式，有 4、 6、 8、 12、16 行等共 16 种机型，可为多种功率的拖拉机配套。 为了在最适宦的农业技术条件下、用最短的时间做到适时播种，以及随着拖拉机功率不断增大，为了充分利用其功率，因此要求提高播种机作业的生产率。 影响提高播种机组生产率的因素很多。除了提高机组的工作可靠性、减少故障、简化操作以减少辅助作业时间、提高纯工作时间的利用率外，提高生产率的最主要途径是增大播种机的工作幅宽和提高作业速度。增大播种机工作幅宽虽能直接有 效地提高生产率，但加大工作幅宽使机体庞大，消耗金属多，成本高。同时，庞大的机体将受到田块大小、地头转弯以及道路运输的限制，使用不方便。因此，国外很重视提高作业速度的研究。 70 年代，中耕作物播种机作业速度一般从 4 6h 提高到 8 10h。如西德 气力式播种机、法国 吸式播种机和美国7000 型指夹式播种机的作业速度为 8 10 h，作业质量仍能符合 要求。 但是，播种机高速作业带来一些问题，如排种性能下降，开沟深度变浅，种子在沟里弹跳、滚动加剧， 以及驾驶条件恶化等等。因此，目前作业速度不能太高。 中耕作物播种机的工作幅宽，一般单机都由 3 4 m 增大到 5 6 m 有的工作幅宽更大，如美国 压式播种机系列中的 16 行播种机，其幅宽达 m。加大幅宽使播种机结构庞大笨重，使悬挂式播种机组纵向稳定性变坏，还受到地块大小、道路运输的限制。 播种同时进行联合作业的方式发展很快，形式也比较多，主要有两种：一是在大多数中耕作物精密播种机上都配置排肥器、施肥开沟器以及施撒农药和除莠剂的装置。如西德、法国和美国的几种 精密播种机都可以在播种同时施化肥、撒农药和除莠剂。二是播前整地和播种联合作业，如旋耕播种机、犁播机以及有的在开沟器前方加波形圆盘或锄铲进行灭茬播种或少耕法播种，以减少耕作次数，提高生产率，降低作业成本，还可以减少土壤风蚀和起到保墒的作用。 4 为了提高播种机作业性能和工作可靠性，简化操作、减轻劳动强度、减少辅助作业时间、提高生产率，播种机上越来越多地采用新技术。如利用电液控制对传统播种仿形机构进行了革新，采用单独仿形且对地表的起伏及土质软硬的仿形敏感度亦可独立设定及调教，在仿形运动中能 够提高仿形的精度，保持动力机稳定负荷的同时，克服了整体仿形或若干前后部件组合仿形时动作提前或滞后所造成的仿形失真问题。该仿形机构可以取代传统的阻力感应方式的机构装置，更加灵敏的感应地面起伏的变化，大大提高种植深度的控制精度。 在工艺材料方面，播种机上采用塑料或尼龙的零件更多了，如排种盘、排肥盘、轴套、输种管等；采用铝金压铸排种轮、排种器体壳，提高了零件精度，减轻了重量；播种机机架和各种杆件采用薄钢板冷压成异形断面以代替扁钢、角钢和槽钢，增加了刚度和强度，又减轻了重量 3 基本内容 目前国内外播种玉米、 黄豆 、甜菜、棉花等中各作物的播种机多数采用精密播种，即单粒点播和穴播。一般中耕作物精密播种机的结构如图 2组成分为以下几部分： 图 2种中耕通用机 1 种箱 2 后支臂 3 仿形机构 4 主梁 5 肥箱 6 下悬挂点 7 仿形轮 8 前支臂 9 施肥铲 10 开沟器 11 划沟刀 12 排种器 13 镇压弹簧 14 覆土板 15 镇压轮 (1)机架 多数为单梁式。各工作部件都安装其上，并支承整机。 (2)排种部件 种子相和能达到精密播种的机械式或气力式排种器，包括可调节的刮 种器和推种器。 (3)排肥部件 包括排肥箱、排肥器、输肥管和施肥开沟器。 (4)土壤工作部件及其仿形机构 包括开沟器、覆土器、仿形轮、镇压轮、压种轮及其连杆机构等。 5 有的精密播种机还配备施撒农药和除草剂的装置。 4 技术路线或研究方法 本课题在现有 黄豆 播种机的基础上，设计出一种更加高效精密的 黄豆 播种机。 技术路线如下： (1)了解学习并选择播种的各种方法，查阅播种、施肥技术并选择适合本 课题的技术，确定高效精密方法。 （ 2）实现播种、施肥两项技术的连续化工作并设计出传动机构。 （ 3）依照自己的设计做出总体布局设计。 （ 4）用 件画出零件图、装配图等，编写毕业论文。 5进度安排 2012 年 2 月 27 日 3 月 4 日 准备工作。主要了解设备的工作原理， 结构特点，收集相关资料。 2012 年 3 月 7 日 3 月 11 日 进行实样分解，了解各主要组成部分 的结构原理，初步确定设计过程。 2012 年 3 月 14 日 3 月 19 日 初步绘制零件草图。 2012 年 3 月 20 日 3 月 24 日 准备开题报告，开题答辩。 2012 年 3 月 25 日 3 月 28 日 强度计算，标注尺寸数值和协调，确 定公差、配合及粗糙度。 2012 年 3 月 28 日 4 月 1 日 根据样机的有关资料提出零件及组件 的其他技术要求。 2012 年 4 月 4 日 4 月 8 日 确定零件材料的名称、种类及处理方 法等。 2012 年 4 月 11 日 4 月 15 日 编制标准见，外协件明细表。 2012 年 4 月 18 日 4 月 22 日 根据零件图草图初步绘制装配图草图， 对发现的问题研究，提出解决方案。 2012 年 4 月 25 日 5 月 20 日 根据装配图和零件图草图 绘制零件的 工作图和装配图。 2012 年 5 月 23 日 6 月 15 日 对所有图纸审查，写出说明书，准备 答辩。 6 主要参考文献 1镇江农业机械学院，农业机械学，中国农业机械出版社， 1980 2中国农业机械化科学研究院，农业机械设计手册，机械工业出版社， 1988 3龚光容 主编，机械制造技术基础，上海交通大学出版社， 2004 4李益民主编，机械制造工艺设计简明手册，机械工业出版社， 2004 5鲁建慧 郭滨主编，机械工程基础，黑龙江人民出版社， 2000 6 冯淑斌 安文同 J2008 7 濮良贵 纪名刚主编，机械设计，高等教育出版社， 2001 6 9 成大先主编 ,机械设计手册 ,化学工业出版社 ,2004. 10 程兴田 J1999. 11 杜辉 题 J2001. 12 北京农业工程大学 . 农学基础 国农业出版社， 1988. 13 黑龙江农科院 J1991. 14 郑树森主编 哈尔滨工业大学 15 张海玉 赵军， 农业化研究 八一农垦大学 . 2010 16 L,17 B/黄豆播种机的研究与改进 I 摘 要 本文主要介绍了 黄豆 播种机的工作原理及其所能完成的任务。通过普通拖拉机的牵引带动播种轮的转动，进而通过鸭嘴器的开合实现 黄豆 的机械化播种，大大提高播种的效率，提高劳动生产力。通过对设计要求的分析，此系统主要由播种轮，鸭嘴器来完成播种要求。在拖拉机行进过程中，由播种器的轮子带动播种轮的转动，通过安装在播种轮上的鸭嘴器插入离开土壤，完成播种。此设计主要适用于大面积的土地耕种，可以取代人工播种，降低劳动强度，提高效率，有利于在繁忙时节完成播种要求。 关键词 ： 黄豆 播种机；播种轮；鸭嘴器；促张杆； 连接筒 黄豆播种机的研究与改进 of on of is to of in of of of is to a of to be a 黄豆播种机的研究与改进 目 录 摘 要 . I . 1 章 绪论 . 1 题研究的背景 . 1 题的提出和研究的意义 . 1 内外播种机机械研究现状 . 2 题研究的主要内容 . 3 第 2 章 黄豆 播种机方案确定 . 4 体结构及配置 . 4 作原理简介 . 4 章小结 . 5 第 3 章 总体设计参数的确定 . 6 种器的结构及工作过程 . 6 种轮直径和鸭嘴数量的确定 . 7 虑因素 . 7 种轮直径计算 . 7 章小结 . 8 第 4 章 播种轮和鸭嘴器具体设计 . 8 种轮设计 . 9 嘴器设计 . 11 嘴器结构设计 . 11 嘴器的运动分析 . 12 穴器基本参数的确定 . 14 章小结 . 17 第 5 章 主轴设计与校核 . 18 黄豆播种机的研究与改进 的材料 . 19 的类型 选择 . 19 算轴上转矩和初步确定最小直径 . 20 的材料和热处理方式的选择 . 21 算轴上转矩和初步确定最小直径 . 21 的结构设计 . 21 联接选择和校核 . 22 键连接 . 22 联接的强度校核 . 23 的计算 . 25 的直径的计算 . 25 的结构简图 . 26 上载荷的计算 . 26 章小结 . 29 第 6 章 黄豆 播种的正确使用 . 29 种前机具的准备 . 29 用注意事项 . 29 豆 播种机的特点 . 30 好 黄豆 播种机 . 30 章小结 . 31 结论 . 32 参考文献 . 33 致谢 . 34 附录 . 36 黄豆播种机的研究与改进 1 第 1 章 绪 论 题研究的背景 农业机械化是农村生产力发展水平的重要标志，是农业和农村经济持续稳定健康发展和实现农业现代化的重要物质技术保障。加快发展农业机械化，是全面建设小康社会、率先基本实现现代化的现实要求。实践证明，大力推广先进适用的农业机械，用先进的农机装备武装农业，用先进的农机化技术改造农业，才能大幅度提高劳动生产率，提高农业整体效益，增强农业竞争力。 黄豆 播种由于采用机械化播 种，所以在播种前期对种子的选择，土壤的环境有较高的要求，具体要求如下： 1、种子品质好并清选分级 所选用的种子必须是个体丰产性能好、分蘖力强和单株生产率高的品种。播前要用合适的长孔筛对种子进行清选，要求种子籽粒饱满，发芽率高。播前要对种子进行药物处理，以防病虫害。 2、土壤基础良好 精播适用于土、肥、水等条件较好的高产地块，地块要深耕细耙、耙透耙实，上松下实，地平如镜，无明暗坷垃，底肥要施足。 3、播期适中且适当提前 因播量少，靠分蘖增加群体，因此必须按照节气，根据气温和地温适当提前播种。 4、作业前播种 机具要进行适当的检查以及调整 （ 1）检查排种器的性能：避免出现磕种子等情况。及时排除故障以保证播种质量。漏播的原因：播种出口堵塞；输种管堵塞；排种离合器不在接合位置；排种减速箱内弹簧力减弱或折断。 （ 2）鸭嘴器的检查 鸭嘴器不能张开或不能闭合的原因：鸭嘴母和鸭嘴公的尺寸不合理，鸭嘴器的弹簧力减弱或折断。 题的背景和研究的意义 加快发展农业机械化，是推进农业和农村经济结构调整、提升农业产业化水平的有效途径。大力开发和应用配套农机技术及机具，可以为农业产业结构调整提供强有力的技术支撑；围绕产业特色，发 展农机推广项目，可为农业产业结构调整激发示范、辐射效应，促进农业产业的优化升级；围绕产业区域布局，优化配置农机装备资源，黄豆播种机的研究与改进 2 建立区域性的农机服务网络，加快推进农业产业化步伐。加快发展农业机械化，是实现农村劳动力转移，推动城镇化进程的有力举措。 内外播种机机械研究现状 近几年，国外在发展播种机械时遵循的原则是，不断更新工作原理，尽量完善其结构，使其具备良好的工作性能，以提高播种质量，并注重提高播种机具的通用性和适应性。例如配备多种排种部件以适应不同作物种子的要求；采用不同的开沟器和镇压轮以适应不同的土壤条 件，运用变速装置加大播量与施肥量的调节范围；增加播种机的系列型号。通过提高作业速度或加大工作幅宽来提高工作效率，有的谷物调播机的工作速度高达 12，最大幅宽达 18m：采用播种联合作业和直接播种，旨在提高生产效率的同时，减少机具对土壤的压实程度，减小土壤的风蚀水蚀，降低机具的作业成本。 国外先进播种机的新技术主要体现在以下几个方面： 1、发展播种联合作业和直接播种技术 播种的联合作业是指在播种的同时，完成耕整地、施肥、喷洒农药等作业，其优点是，一次可以完成多项作业，作业效率高，保证及时播种，提高产 量；可以充分利用配套动力，节省能源、降低作业成本；可以减少机组进地次数，使土壤免受机具的过度压实，目前又发展了铺膜、播种联合作业，效果很好。 2、采用新的排种原理，发展单粒精密播种技术。 单粒精密播种可以节约种子，且不需间苗， 国外的精密播种机已经达到相当完善的程度在精密播种机上除了设有晚上的整地、覆土、镇压及施肥、撒农药装置外，其排种装置多采用新的工作原理，包括各种气力式排种原理与机械式排种原理，以保证单粒精密播种。 3、采用液压技术及电子技术 液压技术在播种机具上用于操纵开沟器的升降，在大宽幅的播种机上 还用于折叠机架，以便于道路运输。电子技术在播种机上则是用于监控装置，监视排种装置是否正常工作以播量是否精确，用微处理机自动控制播量，特别是不规则的蔬菜种子，采用微处理机自动控制播量，可以省去对种子的丸粒处理，节省加工费用，降低生产成本，又能保证播量精确。 4、新型排种器装置不断出现 排种装置是播种机的关键部件，目前主要有气流输送式条播排种器、孔带式精密排种器、倾斜圆盘指夹式精密排种器及畜力播种机仍占主要地位。全国有 500 家左右的企业生产播种机，其中只有 10 家生产与大中型拖拉机配套的播种机，与小型拖拉黄豆播种机的研究与改进 3 机配套的 播种机和畜力播种机的产量已占到全国播种机产量的 90%以上。近几年，我国的联合作业播种机发展也很快，其机具主要有播种 施肥联合作业机、耕作 播种联合作业机、松土 施肥 覆膜 穴播联合作业机和施水 播种联合作业机等，目前又发展铺膜播种联合作业。 课题研究的主要内容 1、 确定 黄豆 播种机的总体设计方案 通过普通拖拉机的牵引，带动播种器轮子的转动，进而带动播种轮的转动，使固定在播种轮上的鸭嘴器规律性的进入离开土壤，达到播种的目的。 2、 确定 黄豆 播种机的总体设计参数 配套动力： 1218 马力拖拉 机； 作业速度： 24 Km/h； 垄宽： 600 垄距： 400 株距： 260 播深： 50 漏播率： 5%； 3、进行播种轮，鸭嘴器及播种轮安装轴的结构设计 4、 编写 黄豆 播种机使用说明书 黄豆播种机的研究与改进 4 第 2 章 黄豆 播种机方案确定 体 结构及配置 种箱及排种器使用组合内窝孔精密排种器，采用轮式鸭嘴器结构。 黄豆 播种机两侧的上部各有一个种箱，两个种箱下部各有组合内窝孔精密排种器。这样就能配合轮式鸭嘴器的结构。轮式鸭嘴器的结构是有两个圆形的播种轮中间用套筒连接构成一个轮子。垄距的要求是轮子的播种轮厚度和套筒的宽度来实现的。就是两个播种轮的厚度和套筒的宽度的和等于农艺要求的垄距。轮子两侧，就是播种轮的周边有若干个槽，每个槽装上鸭嘴器。株距是用鸭嘴器的间距来实现的，就是鸭嘴器之间的距离等于农艺要求的株距。鸭嘴器的作用是在铺膜施肥后的垄上拨开松土壤， 鸭嘴器随着轮子的转动而转动，其中一个鸭嘴器转到与土壤接触的时候开始拨开松土壤，鸭嘴器转到与地面垂直的时候是最深的时候，就是达到播深要求的时候鸭嘴器张开的最大，这时从种箱通过排种器排出的种子经过导种管落到播种轮内壁上，鸭嘴器张开最大的时候，内壁上的种子从鸭嘴器的口顺利地落到土壤里。鸭嘴器的长度应满足播深要求，落到土壤里的种子满足播深要求。 作原理简介 用 12力的拖拉机牵引 黄豆 播种机， 黄豆 播种机的轮子靠自身重力产生的摩擦力滚动。轮子主轴以链传动方式转动种箱下部的内窝孔精密排种器，所以只要播种轮 转动排种器就排种。排种器每转一圈排出一定数量的种子，从种箱排出来的种子落到连接排种器和播种轮内壁的导种管，通过导种管落到播种轮内壁，鸭嘴器张开最大的时候种子从鸭嘴口落到适当深度的土壤里，种子入土后轮子用自身的重力进行镇压。图 工作原理图，图 黄豆 播种机的工作原理流程图。 图 豆 播种机工作原理图 黄豆播种机的研究与改进 5 图 豆 播种机工作原理程序图 章小结 本章确定了 黄豆 播种机的总体设计方案。该方案配套种箱及排种器使用组合内窝孔精密排种器，采用 “轮式鸭嘴器 ”结构。也就是把鸭嘴固定到播种轮 上，随着轮子的滚动，鸭嘴器入土和开合完成最终的播种作业。导种的难点是由导种管往鸭嘴器里的输送，我们采用轨道贴合式结构，由于轮体使用铸铁材料，轨道亦进行机械加工，完全能够满足精度要求。动力依靠轮子的滚动来取得，通过链传动驱动排种器排种。为满足两行作业的要求，同时考虑传动的可能性，拟采用两个排种器和两套传动和导种系统，这样不仅使结构得到简化，而且增加了工作的可靠性。该播种机主要由种箱及排种器、大链轮、导种管、小链轮、机架、转子装配、镇压轮装配、行走轮组成。 黄豆播种机的研究与改进 6 第 3 章 总体设计参数的确定 种器的结构及 工作过程 内窝组合内窝孔 黄豆 精密排种器由排种器壳体（其上开有进种口、投种口和卸种槽）见图 轮，内护种板等组成。在内窝孔轮上均布有圆形充填孔和阶梯形内窝定量孔，见图 图 合内窝孔 黄豆 精密排种器的结构 该排种器的工作过程为（参见图 种箱内的种子由进种口进入排种器内腔，随着内窝孔轮的转动，数粒种子在重力的作用下进入充填孔（一次充种）。随之其中一粒种子在摩擦力和重力的作用下，由充填孔进入内窝定 量孔（二次充种）。内窝孔轮继续转动，当充填孔进入清种区时，多余种子在重力作用下落回排种器内腔，而保持在内窝定量孔中的一粒种子随内窝孔轮继续转动并进入护种区，直到投种口时被投出，至此完成排种过程。为避免投种时夹种，在投种口处开有卸种槽。 图 填孔和阶梯形内窝定量孔的形状及尺寸 黄豆播种机的研究与改进 7 图 种器的工作过程 由于该排种器的内窝定量孔采用阶梯形组合内窝孔，因此无论是长扁形种子，还是圆形种子，在平卧或侧立等任一状态下均可进入内窝定量孔，且只能进 1 粒。设计该排种器的关键是确定充填孔和内窝定量孔的 形状及尺寸，以使不同形状和尺寸的 黄豆 种子能在短时间内充入内窝定量孔，并精确定量。 种轮直径和鸭嘴数量的确定 虑因素 1、满足株距 26距应达到 26间，播种轮周围上装的鸭嘴器之间的距离就是株距。所以计算播种轮直径的时候先确定株距。 2、排种器的特点 计算播种轮直径的时候主要考虑排种器的排种量特点，就是组合内窝孔精密排种器每转一圈下 4 粒种子。 3、 播种机作业速度为 24 Km/h，种子从排种器落到导管后靠自身重力落到播种轮内壁，所以轮子旋转的角速度（ W）尽量小。 利于落种，也就是说播种轮轴径 D 轮尽量大。 种轮直径计算 轮径： D 周长： C 株距： S 按 26算 鸭嘴数目： N 则： C=S 黄豆播种机的研究与改进 8 D= =800 N= 00260= N=10 算 D= 260 828 这样对 D=828轮子一般工厂都可以加工。而 N=10 与 组合内窝孔精密排种器不同步，这问题可用改变传动比来实现。 章小结 本章从 黄豆 播种机的总体结构出发，确定了排种器的工作原理以及设计方法，同时考虑到 黄豆 播种机的设计因素以及适用范围，最终确定了播种轮的结构设计参数。由于该排种器的内窝定量孔采用阶梯形组合内窝孔，因此无论是长扁形种子，还是圆形种子，在平卧或侧立等任一状态下均可进入内窝定量孔，且只能进 1 粒，确保了该设计排种的精确定量。 黄豆播种机的研究与改进 9 第 4 章 播种轮和鸭嘴器具体设计 种轮设计 播种轮设计（如图 示）：轮子上共有 20 个装鸭嘴的槽，一个播种轮有 10个槽，每个槽都安装鸭嘴器。播种轮是播种机的重要的部分之一。对膜的损害程度，磕种子的程度都跟播种轮有很大的关系。 图 种轮结构图 播种轮材质选择：铸铁 ， 能保证加工精度 ，但 板材焊接变形比较大 ， 精度难保证。 技术要求：不能有砂眼、气孔等缺陷。 该播种机是 黄豆 播种机 ， 是在 黄豆 进行播种，该播种机在 黄豆 播种后 黄豆 除了播种的位置外不能破坏其他部分的膜。如果破坏其他部分的膜， 土壤的水分就会丢失，先铺的膜就不能起保护土壤的作用。尤其是对播种轮的内壁有一定的加工要求。为了保证不出现磕坏种子的情况，播种轮的内壁需要用专用车床加工，因为铸出来 的播种黄豆播种机的研究与改进 10 轮内壁不能保证精度，所以必须用专用车床加工，保证内壁的弧度和精度。因为种子从排种器下来之后通过导管落到播种轮的内壁。种子落到内壁之后在内壁上面移动，当移动到鸭嘴口的时候掉进鸭嘴。为了保证种子准确地落到内壁，导管是帖着内壁。从种子落到内壁开始到掉进鸭嘴的这段时间是导管推动种子移动，所以播种轮的内壁不够圆或粗糙的话，种子在落到内壁开始掉进鸭嘴的这 段时间会出现种子被导管和内壁磕坏的现象。 播种过程出现缺种子和多种子的原因是种子落到内壁后都有一定的反弹力。 点 1 位置 点 2 位置 第一段 第二段 图 子落点示意图 如图 示当种子落到第一点为点 1 时种子落到内壁后有反弹力，反弹力的作用下种子有可能跳过鸭嘴第一段到第二段。因为种子的形状和大小不一样及外部因素的影响，种子落到内壁后受的反弹力的大小不一样，所以下一个种子落到内壁后没跳过第二段而在第二段内等鸭嘴。这种情况就会出现第一段缺种子，第二段多种子的 现象。解决这种现象应把种子落到内壁的第一点调到图上 2 点位置。这样的话种子落到内壁后很难跳过鸭嘴到第二段。调种子落到内壁的第 1 点的调整方法是调连接排种器的齿轮。还需要把导管设计成有一定的弧度，这样可以减少种子下落的速度，从而能减小种子落到内壁后的反弹力。 黄豆播种机的研究与改进 11 连接筒作用是连接两个播种轮。其材料是钢板 3/接的部分应磨平。防止焊接部分刮破膜。 嘴器设计 嘴器结构设计 黄豆 播种的时候鸭嘴器在 黄豆 开口，然后鸭嘴器的嘴逐渐张开，开始拨开附近的土，当鸭嘴器埋到最深的时候鸭嘴器的嘴张的最大， 这时候种子已经埋在土里，然后鸭嘴器的嘴逐渐开始闭上，同时出土。图 鸭嘴器结构图： 1234图 嘴器结构图 鸭嘴器主要由杆套，促张杆，鸭嘴母，鸭嘴公组成。 杆套的材料：圆钢 12/嘴母的材料：钢板 3/嘴公的材料：钢板 2/豆播种机的研究与改进 12 促张杆的材料：圆钢 10/嘴器是固定在播种轮周边的槽上，播种轮转动的时候鸭嘴器也一起转动，播种机机架底部有弧形的铁杆，当播种轮转到鸭嘴器开始在 黄豆 打孔位置的时候，鸭嘴器的杆套与弧形铁杆接触。 铁杆有一定的弧度，而且中间弧度最大，所以鸭嘴器到弧形铁杆中间的时候张开的最大。为了减小鸭嘴器的促张杆和弧形铁杆的摩擦力，在促张杆与弧形铁杆接触的位置加杆套。杆套作用是减小摩擦力，减少鸭嘴器和弧形铁杆接触时发出的噪音，减少促张杆和弧形铁杆的磨损，减少能量损失。促张杆与鸭嘴公联接，鸭嘴母与播种轮联接，鸭嘴母与鸭嘴公的联接处要加弹簧，便于鸭嘴器出土时自动闭上，鸭嘴母固定在播种轮，所以鸭嘴器张开时，促张杆受弧形铁杆力（图上箭头方向的力），张开的是与促张杆联接的鸭嘴公。鸭嘴器的长度要满足播深要求，所以鸭嘴器入土部分的 长度应达到 7嘴公与鸭嘴母的基本尺寸如图 鸭嘴母 鸭嘴公 图 嘴公与鸭嘴母结构尺寸图 鸭嘴器入土的部分长度是 10保证满足播深要求。铺膜后的土是松土，所以鸭嘴器入土部分受的力不大。鸭嘴母的材料是钢板 3/嘴公的材料是钢板2/以不需要对鸭嘴器进行受力分析。 嘴器的运动分析 1、穴孔的形成过程及其分析 黄豆播种机的研究与改进 13 若成穴轮作纯滚动，则其轮缘上各点的运动轨迹为一摆线，因鸭嘴是安装在成穴轮外的锥体上，其上各点的运动轨迹为余摆线。若考虑滑移，则鸭嘴上的各点轨迹因滑移量 s =穴轮转 图 0 1012 1217 1722 2230 3038 键宽 b键高 h 22 33 44 55 66 87 108 轴的直径 d 键宽 b键高 h 4450 5058 5865 6575 7585 8595 95100 2816 149 1610 1811 2012 2214 2514 键的长度系列 L 6， 8， 10， 12， 14， 16， 18， 20， 22， 25， 28， 32， 36， 40， 45， 50，56， 63， 70， 80， 90， 100， 110， 125， 140， 180， 200， 220， 250，。 联接的强度校核 本设计对扭矩较大的播种轮轴的校核即可 失效形式： 压溃（键、轴、毂中较弱者 静联接） 黄豆播种机的研究与改进 23 磨损（动连接） 键的剪断（较少） 1、 已知参数： 轴径 d 30轮轮毂宽度为 22矩 T=674荷有轻微冲击 轴、键和齿轮的材料均 为采用 45 钢 2 、假定载荷在键的工作面上均匀分布，普通平键联接的强度条件为： 32 1 0 2（ 导向平键联接和滑键联接的强度条件为： 32 1 0 l d（ 式中： T传递的转矩（ T=FyFd/2），单位为 Nm； k键与轮毂键槽的接触高度， k=h 为键的高度，单位为 l键的工作长度，圆头平键 l=头平键 l=L，单圆头平键 l= 的长度， b 为键的宽度，单位均为 d轴的直径，单位为 p键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，单位为 p 键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用压力，单位为 表 联接的许用挤压应力和许用压强（ 联接方式 连接中较弱零件的材料 静载荷 轻度冲击载荷 冲击载荷 静联接时许用挤压应力 p 钢 125 150 100 120 60 90 铸铁 70 80 50 60 3045 动连接时许用压强 p 钢 50 40 30 注：如与键有相对滑动的被联接件表面经过淬火，则动联接的许用压力 p可提高 23 倍。 3、对于采用常见的材料组合和按标准选取尺寸的普通平键联接，其 主要失效是工作黄豆播种机的研究与改进 24 面被压溃，而一般不会出现键的剪断。因此，通常只按工作面上的挤压应力进行强度校核计算。对于导向键联接和滑键联接，其主要失效形式是工作面的过度磨损。因此，通常按工作面上的压力进行条件性的强度校核计算。 4、计算 根据直径 d 30表 查得键分截面尺寸为 bh 8 取键长 L 25作长度为 l L b 17作高度 k=h/2 、键和齿轮的材料均为采用钢许用挤压应力 p=100其平均值 P 110 0 0 0 2 0 0 0 6 7 43 . 5 1 7 3 0TP k l d =1 9 . 8 6 9 M p a 1 1 0 M p （ 结论：符合要求 齿轮与轴采用平键配合，根据轴段的直径选取花键的型号。 键8 25。 平键工作时，靠其两侧面传递扭矩，键的上表面和轮毂槽底之间留有间隙。这种键定心性较好，装拆方便。但这种键不能实现轴上零件的轴向固定。 的计算 轴的计算要考虑轴所受的扭矩和力矩来计算，在计算的过程中，主要考虑轴的轴的直径 是否合理，是否安全，所以一般情况下，先要计算轴的直径，在根据计算出来的直径选取合适的直径值来满足实际工作的要求。 的直径的计算 轴的直径计算 0A 一般要用以下公式： d 03 pA n（ 输出轴的功率 p，转速 n，转矩 T P=12 735=8820W 按照农业机械的 效率一般情况下在 15 30之间计算，在本文中去效率为 20计算功率的值。 则： P=8820 20%=1764W 即到播种轮的主轴的功率为 n=25r/豆播种机的研究与改进 25 9550PT n =m 初步确定轴的最小直径 轴的材料选取为 45 钢，调质处理，按照实际情况选取 0A 110，于是得 0 3 103 5出轴的最小直径由图示可知应该是轴的两端，则取轴的两端的直径为 d=27 的结构简图 按照实际需要，并安排轴的各段的尺寸为： 因为在轴上有两个播种轮，两个链轮，以及两个轴承，这样以来就把轴承分成五部分，为了满足要求，各段分别分配的尺寸为： 链轮到左轴承的距离 1L = 左轴承到左播种轮的距离 2L =141 左播种轮到右播种轮的距离 3L =376 右播种轮到右轴承的距离 4L =141 右轴承到右播种轮的距离 5L = 轴的尺寸分配及受力情况尺寸如图 示： 图 的受力分析 图中， A 点表示左链轮的位置， B 点表示左轴 承， C 点表示左播种轮， D 点表示右播种轮， F 点表示右链轮。 上载荷的计算 根据轴的结构作出轴的计算简图，如上图 示。并根据轴的上的各个零部件黄豆播种机的研究与改进 26 的尺寸计算轴所受力。 轴上两个播种轮的扭矩 T 两个链轮的扭矩应该相等 =扭矩可知在轴上各个受力点的力为： 对于 A 点： A 点为链轮，半径 ： 0 . 3 3 7 5 . 1 80 . 0 6 5TF k 对于 C 点： C 点为左播种轮，半径为 ： 0 . 3 3 7 0 . 8 1 40 . 4 1 4TF k 对于 D 点：由于 D 点和 C 点都是播种轮，而且两播种轮是对称的，所以， D 点的力和 C 点的力是相等的即： 于 F 点： F 点为右链轮，直径为 ： 0 . 3 3 7 5 . 1 80 . 0 6 5TF k 对于 B 点和 E 点，可以用力矩平衡的原理来求出其力的大小。 对于 B 点： （ 1L + 2L + 3L + 4L ） （ 2L + 3L + 4L ） 5L =0 解得： 理可知： 于 B， E 点在水平面内： 由于 C， D 点是对称的，所以在水平面内， 则： 垂直面内 B 点和 E 点的力矩为： F 于 B 点和 E 点在水平面内： 由于 C 点和 D 点是对称的，所以在垂直面内， B 点和 E 点的力矩为： 黄豆播种机的研究与改进 27 0 0 而 C 点和 D 点，在垂直面内的力矩为： L =理，由于 C 点和 D 点是对称的所以 D 点的力矩为： 以上数据绘制弯矩图： 水平面内的弯矩图和垂直面内的弯矩图如图 示。 图 矩图 由图示可知，在 D 点轴的截面上，轴是最危险的，即是最危险截面。 则 （ 由此可以知道： 算轴的强度并校核强度计算公式为： 2 )( （ 其中，根据实际情况取 =豆播种机的研究与改进 28 223332 7 1 . 5 1 1 0 0 . 6 3 3 7 1 03 . 1 4 0 . 0 4 532 =面已经选定的材料为 45 钢，调质处理，所以选取强度许允值为： 1 =60计算结果可知： 1 然在安全范围之内，所以该轴
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