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JX18-96 【JX18-96】气吸式玉米精密播种机设计二维+论文

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目 录摘 要IAbstractII1 绪 论11.1 气吸式玉米精密播种机的设计背景11.2 目前国内外玉米播种机的发展现状与趋势21.3 研究气吸式玉米精密播种机的目的及意义41.4 气吸式玉米精密播种机的主要研究内容及设计要求52 方案选择与概述- 7 -2.1 排种器的方案设计- 7 -2.2 起垄装置的方案设计- 7 -2.3 风机及传动装置配置方式的方案设计- 9 -3 气吸式排种器的设计- 11 -3.1 气吸式排种器的性能分析- 11 -3.2 气吸式排种器的技术要求- 11 -3.3 气吸式排种器的结构特征- 11 -3.4 气吸式排种器的外部尺寸确立- 13 -3.5 气吸式排种器排种盘的设计- 13 -4 单体播种系统的设计- 15 -4.1 传动方案的分析- 15 -4.2 地轮地面附着力与功率产生的分析- 16 -4.3 动力传动的设计与传动链轮链条的选择- 17 -5 起垄旋耕机装置的设计- 21 -5.1 起垄旋耕机的设备选型- 21 -5.2 起垄旋耕机的改进设计- 22 -6 风机配置方案与传动的设计- 23 -6.1 风机配置方案的设计- 23 -6.2 风机传动方案的设计- 23 -6.3 风机传动带轮的设计计算- 24 -7 开沟器的选型设计- 26 -7.1 开沟器的性能要求- 26 -7.2 现有开沟器的种类和特点- 26 -7.3 开沟器的选型- 27 -7.4 开沟器结构参数的确定- 27 -8 输种管的选型设计- 29 -8.1 输种管的性能要求- 29 -8.2 输种管的选型- 29 -8.3 输种管参数的确定- 29 -9 覆土器的选型设计- 31 -9.1 覆土器的种类和特点- 31 -9.2 覆土器的选型- 31 -9.3 覆土器性能结构参数的确定- 31 -10镇压轮的选型与设计- 33 -10.1 镇压轮的使用条件- 33 -10.2 设计要求- 33 -10.3 结构设计- 33 -总 结35参考文献36致 谢37摘 要为了节约玉米种植的种子成本，并结合我国现有的种植模式和农艺要求，根据国外的部分玉米播种机械设计了气吸式玉米精密播种机，该设备可以完成玉米种子的单粒精密播种，一次作业可同时完成玉米八行两垄种植，并能根据我国玉米现有种植模式实现自动起垄。该播种机由95马力的拖拉机带动，主要的工作部件有传动系统，行走系统，开沟装置，起垄装置，气吸式精密排种器，参数调节装置等组成。该机械最核心的部件就是气吸式排种器，采用气吸式，可实现玉米的精密播种，降低了种子成本，并且减少了以后的农艺操作。该机器的工作参数为工作速度0.632m/s，播种质量达到97%，生产率达到0.5hm2/h。关键词：玉米；气吸式精密播种机；起垄；设计；性能试验IAbstractIn order to save the planting cost of carrot seeds and combined with our existed planting patterns and agronomic requirements，the pneumatic carrot precision seeding machine is designed according to the components of foreign carrot seeding machinery. The device can finish the precision seeding of carrots single seed，and one operation can complete eight rows and two ridges cultivation at the same time. And it can realize the automatic ridging according to our country existing planting mode. The planter is driven by the 95-horsepower tractor，and its main working parts contain the transmission system，the running system，the ditching device，a ridging device，a precision seed-metering device and the parameter adjusting device. The core component of the machine is the suction seed metering device. It uses the air suction so that it can sow carrot precisely and reduce the cost of the seeds and the subsequent agricultural operation. The machine operating parameters for the its working speed is 0.632m/s.The quality of seeding reaches 97%and the productivity comes to 0.5hm2/h.Key words: Carrots; Pneumatic precision seeder; Ridge; design; Performance testII1 绪 论1.1 气吸式玉米精密播种机的设计背景 玉米起源于中亚和地中海地区，栽培历史在2000年以上1。我国于13世纪经伊朗传入。玉米具有很高的营养价值，耐储运、宜加工，世界各地广泛栽培，在许多国家和地区尤其是发达国家，是人们食用最多的蔬菜之一。我国为玉米生产第一大国，其保鲜及速冻产品销往日本、韩国、俄罗斯、新加坡及我国香港、台湾等地，罐头产品则远销美国、德国、英国、法国、中东等国家和地区，是近年来快速发展的主要出口创汇蔬菜品种之一。据FAO数据统计，2002年全世界玉米种植面积为99.21万公顷，产量2102万t，我国种植面积37. 29万公顷，产量达661万t，占世界总产量的31%，位居世界第一。近十年来我国玉米生产进入快速发展阶段，产量由1992年的226万t增加到2002年的661万t，增加了192%，同期全球产量只增加了50%。我国玉米栽培主要分布在华北、华中、西南、西北与东北的部分省份，其中河北、河南、山东、辽宁、江苏、四川、安徽、湖南、福建、内蒙古、甘肃、新疆、黑龙江、北京等省市的部分地区已形成规模化种植，近年来发展势头迅猛。在我国山东省寿光市化龙镇玉米种植之乡现有种植面积达到8000亩。并且现在随着我国农业经济产业结构的调整，玉米的种植面积还将进一步增大。虽然目前我国玉米的种植面积在世界上占了很大的比例，由于我国长期以来科学技术落后尤其在农业方面，没有自主研发的核心技术体系，使得我国玉米的种植机械化程度很低。目前我国主要的玉米种植模式还是采用人工播种，间苗，后期种苗管理的种植模式。在一些玉米种植规模较大的地区引进了国外种子带播种技术，实现了玉米播种的精密播种，但这种播种方式需要有配套的种绳播种机和种带生产机，玉米的播种流程过于复杂，而且还延长了玉米播种期前的准备周期，增加了生产种植和技术成本。而且，使用种子带播种机械还存在一些技术上的难题，如：种绳容易断裂，带绳及种子包裹纸陈本较高，不适合大规模的玉米种植，在实际应用过程中出苗率并不能达到预期值。虽然此技术还存在一些缺陷，但是现在在一定程度上实现了我国玉米播种的机械化，减少了劳动量，但是由于我国的国情，气候，土壤状况等，该项技术还不能完全适用于我国。所以此项技术并没有在我国实现大规模的推广。现在对于我国大规模的玉米种植现状，需要一种可以完全实现玉米单粒播种的精密播种机。目前在我国现有的科技水平下暂时还没有成型的玉米单粒精密播种机。进入21世纪，我国的农业结构发生了新的变革，逐步生态农业方向发展，玉米播种机械的发展也深受影响，随着玉米种植面积的不断扩大，实现玉米单粒播种的全程机械化作业成时代的必然选择。并且对于精密式玉米播种机的需求也越来越大。在我国现行农村劳动力越来越少，采用原有的玉米种植模式，撒播跟条播方式，在玉米生长后期还必须得经过人工间苗，增加了农民的劳动量，对于大规模的生产基地加大了生产成本。本文通过对我国玉米播种的现状，设计了与东方红954型拖拉机配套的起垄式气吸式玉米精密播种机，重点为起垄装置与气吸播种器参数的确定以及部分机构的优化创新。气吸式玉米精密排种器2是整个气吸式玉米精密播种机的核心部件，所以这部分的性能的好坏将直接影响整台玉米播种机的性能。本设计希望能够在导师的帮助下，在利用自己的专业知识。在了解国内外气吸式玉米播种机的现状与发展动态的基础上，完成一种新的适合于我国现有种植模式的玉米播种机的设计，以期满足国内关于玉米精密播种机的设计要求和现实需要。并且希望能够在此过程中培养自己各方面的能力，促进自己的全面发展，为以后的工作、学习打下坚实的基础。1.2 目前国内外玉米播种机的发展现状与趋势 考阅国内玉米种植的发展史，我国传统种植模式为：选择土层深厚、土质疏松、排灌条件好的砂壤土或壤土地种植，种植地块翻耕深度应在，25-30cm既可垄作，亦可畦作。畦作栽培时， 畦宽一般1.0-1.5m，株行距1010cm或1212cm。垄作栽培时，垄高约20cm，垄顶宽30cm的种2行，垄顶宽40cm的种3行，株距10cm。我国传统的玉米种植过程为：1，选种及土地平整；2，条播或撒播；3，育苗播种；4，玉米前期间苗；5，生长期管理；6，玉米收获。但是，由于各个国家和地区的经济水平和生产力水平的发展极为不平衡，国外的玉米种植已经放弃人工播种的旧模式，现在已形成产业化的机械化播种，并可实现单粒精密播种。而且对于国外的播种机型也有相应配套的收获机械。相比于我国的技术而言，国外的玉米精密播种技术与机械已经相当成熟。1.2.1 目前国外玉米播种机的发展现状 欧美等国家对玉米播种机的研究起步早、发展快、技术水平高。现在欧美，韩国等国家广泛使用的是种子带精密播种技术，并且此项技术在国外的传播跟推广很快。现在日本跟德国开始研究气吸式玉米播种机，并且该播种机生产已经开始形成了一定的规模。总之，在国外几个主要生产玉米的发达国家，都形成了用精密播种机直接播种，基本上实现了玉米从播种到收获的机械化作业。由于欧美等国家作业面积大，因此其玉米播种装备具有大型化、高效率、价格昂贵、适应大面积作业等特点，并且都已实现无人驾驶、GPS导航系统控制。图1-1 意大利气吸式玉米播种机 图1-2 新西兰精密播种机 图1-3 韩国播兰特玉米播种机1.2.2 目前我国播种机的发展现状与趋势 我国玉米栽培已有700多年的历史，甚为普遍，主要分布在华北、华中、西南、西北和东北的部分省份，其中山东、河南、浙江和云南种植最多。然而玉米等经济类作物播种机械发展相对滞后，主要是这类经济作物的播种面积较少，再加上我国的经济作物还没有实现工厂化的生产，并不适合机械化的播种。目前我国市场上所有的玉米精密播种机械3如：种带式玉米播种机，气吸式玉米播种机都是近年我国在欧美日等国引进来的。我国自主知识产权的玉米播种机械并未出现。现在由于我国政策对农业的支持，一些高等院校和科研院所开始着手研究经济作物的精密播种技术。 图1-4 玉米条播机 图1-5 多行玉米播种机 图1-6 双行玉米播种机1.3 研究气吸式玉米精密播种机的目的及意义 1) 玉米种子较小，现在种植的玉米种子大部分经过精选，千粒重一般在1.11.5克之间，按千粒重1.3g计算，每克种子约为770粒。为保证出苗率，人工播种一般每亩在300g左右，取发芽率为85%，每亩出苗数为19.64万株。如采用机械播种，亩播量可以控制在200克左右，出苗数约13.09万株。通常每亩最终留苗4万株左右，如人工播种，约有15.64万株需要在间苗、定株等环节中靠人工拔掉，劳动强度非常大。机播减轻了间苗的劳动强度，如果能实现机械精播，每亩保留4万株约为52g，与人工播种比较每亩可节约种子248g，玉米种子价格按60元/100g 计算，农户使用机械精播每亩可节省种子费用约150元，并大幅度降低了人工间苗费用。2) 种子播种行间距准确，规模一致，有利于后期的玉米实现机械收获。与传统育苗方式相比，省去育苗移栽环节和大量人力，种植方便，降低生产成本，可减轻劳动强度，提高劳动效率，解放生产力。 3) 与现有的种子带播种方式相比，可以减少不少的操作流程，降低技术成本，减少劳动量。而且种带在播种工程中容易断裂，而利用气吸式玉米精密播种机可以实现种子的连续播种，节约时间，节约劳力， 高效率高质量完成播种作业。4) 应用气吸式玉米精密播种机进行机械化作业，需人力较少，田间操作简单，播种速度快，播种规范，减少间苗、定苗用工，播种工效显著提高，而且可以减少种子的浪费，节约成本。5) 大规模抢时节播种时，可节约时间，种子发芽率高，出苗整齐，产品优等品率高，提高产品质量。随着我国现在玉米种植面积的增大，而且玉米生产产业化，并且现在我国大规模所种植的玉米，种子一般是来自于国外的优良品种，种子成本较高。利用原有的生产种植模式容易造成种子浪费，种植成本的增加。本项目的研究是气吸式玉米精密播种机设计，根据我国的基本国情和玉米的种植模式采用起垄单粒精密播种，有效地避免了种子的浪费。并对后期玉米的生长管理减少了农艺流程。这对于我国以后玉米实现大规模产业化的种植奠定了基础，也为实现玉米收获机械化提供了重要的参照，本机械的设计研究对于提高工作效率、降低农民的劳动强度以及提高农民的经济效益具有重要意义。1.4 气吸式玉米精密播种机的主要研究内容及设计要求1.4.1 研究内容 本设计主要任务是研究设计一种新型的气吸式玉米精密播种机，并可根据我国种植模式实现起垄耕作。该机配套国产东方红954拖拉机，后牵引配置，一次工作行程可完成耕地、整地、起垄、播种作业。工作幅宽为2.3m。机组工作速度为0.632m/s，播种质量达到97%，生产率达到0.5hm2/h。我的任务是完成该播种机核心部件气吸式排种器、起垄装置以及整机的设计。该设计的主要内容为气吸式排种器的技术参数设定以及工作原理的分析。 根据国内玉米播种模式的现状，调查我国对玉米机械化播种技术的需求，并参照国外，像美国、意大利、新西兰等国家的现有玉米播种机机型设计，该机能完成国内玉米播种的基本要求，并可实现单粒精密播种。在设计过程中通过对课题任务书进行分析和国内外机型分析研究，并到我国玉米之乡寿光化龙镇实地调研意大利进口的气吸式玉米精密播种机，参照该机型设计初步方案，进行理论分析，确定方案，并对主要的技术参数进行初步的分析和计算。并对于国外机型不适合我国的种植模式的缺陷进行改进。设计安装了起垄装置，并减少了在播种过程中国外机型种子损失过大，调整了适合我国玉米种间距的参数，提高了播种质量和工作效率，减少了玉米生产种植成本，期望达到经济实用的目的。1.4.2 技术路线1.根据我国目前的玉米种植模式和前景，了解本次设计任务的目的及意义。2.去我国玉米之乡山东寿光市化龙镇实地调研，参观现场玉米机械化播种过程，并根据该意大利机型进行理论和原理分析，再次基础上改进创新。3.利用原有机型的主要尺寸数据及参数，增加适合我国种植模式的起垄装置。并对主要的技术参数进行设计计算。4.排种器核心部件的主要技术参数的设计计算。分析气吸式排种器的工作原理，通过该原理并参照国内外各种气吸式排种器的基本模型进行设计。5.对播种机起垄装置的选择设计。采用选取配套旋耕机，并对旋耕机设计创新，使与播种机配套使用。6.整体方案的确立。基本参数以及零部件的各项尺寸基本确定，使用CAD软件绘制各部分以及整体零部件的绘制，并对整机装配成型。8.对所有二维图纸进行修改，并完成设计说明书。1.4.3 设计要求 1.满足我国对玉米播种的整体需要，适应我国的起垄或畦作的生产模式。 2.在播种过程中必须能够实现玉米种子的单粒播种，种间距与行间距可以根据不同的生产模式进行调节。 3.播种的过程中，避免产生种子的阻塞或卡种，完成种子种植流程的通畅进行。 4.设计的整体结构合理紧凑，结构简单，造价低，满足我国现有的机械生产能力和技术水平。1.4.4 研究方法 调研我国现有的玉米播种机械4，以及参考国外现有的玉米精密播种机，根据我国自己的玉米种植模式，并现场拆装国外气吸式玉米精密播种机，对关键的零部件进行原理以及技术参数分析，掌握国外现有技术的工作原理，利用我们所学的机械设计、机械原理、农业机械学的各项知识，综合改进各项技术参数，设计出合理的机器结构，并满足我国现有玉米种植的农艺要求。382 方案选择与概述 气吸式玉米精密播种机5主要是由旋耕机，起垄装置，播种机单体，风机，连接架，机架，地轮和动力传动装置组成。在设计的方案选择上主要是有排种器的选择与设计，整体机型的结构方案选择。本设计通过对比优化现在所有的设计成型的排种器进行对比优化，并结合国外先进的机型6，选择设计出适合我国国情的空穴率低、生产播种效率高的优秀方案。2.1 排种器的方案设计排种器7的主要结构为排种盘、排种器外壳、种箱以及一些相对应的传动装置等零部件。其中该机构的核心部件为排种盘为设计的关键，它的设计参数与计算直接对整个机器播种率有较大的影响。 气吸式排种器的主要工作原理：气吸式播种机是应用气吸原理进行排种的，它的排种圆盘不是水平放置而是垂直安装在种子箱底面，一侧与种子室的种子相接，另一侧与密闭气吸室相接，在排种盘上开有小孔为气流通道并在播种过程中吸附种子，实现种子的挂接。在种箱的下部与排种盘相连的部位有一个类似于圆柱辊子似的播种装置，保证种子顺利进入到排种盘内。在排种盘的一侧还有去除多余种子的装置刮种器，实现种子单粒挂接。气吸室和风机相连，风机工作时使气吸室产生真空度，因而造成排种盘两侧压力差，在压力差的作用下，种子被吸附在吸种孔周围。由于排种盘的转动，当吸种孔带着种子通过刮种器时，多余的种子便被刮掉。当排种盘转到吸气室以外时，由于失去了对种子的气吸作用，再通过另一个吹气室，在风压的作用下以及种子的自重作用落下，通过输种管进入种沟。排种盘继续旋转，吸种孔再次进入气吸室，又在压力差的作用下吸附种子，如此循环连续进行排种。2.2 起垄装置的方案设计 目前我国还没有对玉米播种的现有机型，根据我国现在玉米的种植模式，一般采用的是起垄表土播种的模式。此种种植模式对土地的平整度和松实度有一定的要求，一般为节约生产种植成本，我国大规模的使用起垄耕作的模式来满足玉米种植的基本需求。而该起垄装置设计主要目的就是满足起垄要求。它的基本工作原理是：利用犁刀耕地，在进行整地作业，完成整个播前土地工作。2.2.1 草拟方案方案一：使用我国2BL-2型玉米起垄播种机的起垄装置。如图2-3所示：图2-3 2BL2型玉米起垄播种机1.施肥铲 2.地轮 3.地轮支臂螺栓 4.机架 5.变速器 6.种肥箱 7.播种镇压装置U型卡子 8.播种镇压装置 9.铧子方案分析：这种起垄装置只是适合于单行或双行的小规模的播种机构使用。不适合在大规模种植生产模式的机械上安装使用，虽然其有着功率损耗较小，尺寸小的好处。但我对我们这个气吸式玉米精密播种机配套性使用上不符合条件。故此种起垄装置不推荐使用。方案二：使用我国现在大规模生产的标准型的旋耕机作为主体起垄装置的主机，在外加小部件的起垄板结构，利用旋耕机的机构实现土壤的起垄和分垄。方案分析：该装置的起垄的结构有配套的旋耕机作为主体，可在生产播种机时进行配套的购买，减少了生产加工成本。而且旋耕机的起垄作用对于铧子式的起垄装置来说，效果要明显好于铧子式。故本设计选取第二种方案作为本机型的起垄装置。该方案的起垄装置将在标准型的旋耕机的基础上进行改造加工。如图2-4所示：图2-4 旋耕机起垄装置 1.旋耕机中间犁 2.牵引架 3.旋耕机变速齿轮箱 4.旋耕机机体 5.中间分垄装置 6.侧边扶垄装置2.2.2 方案确立对比两种设计方案，第二种方案最适合，在利用现有的旋耕机的基础上加设一些辅助部件，完成旋耕机整体平地起垄分垄的工作。使用此设计的经济性上可以减少生产加工播种机的设计成本，减少了生产工作量。并且在工作效率跟工作幅宽上也可以满足本设计的两垄八行玉米播种机的设计要求。故综合比较选择第二种起垄装置较为合适。2.3 风机及传动装置配置方式的方案设计 气吸式玉米精密播种机在设计生产上，根据其基本的工作原理可得它必须有自己的动力输出以及配套的风机装置。所以在设计上就必须安排该机器的风机与传动装置的配置。在配置方案设计上有两种方式。 方案一：传动以及固定的风机架和风机系统在配置上主要采用侧边配置，该方案可不用改进旋耕机的原有变速箱系统，在旋耕机主动轴上安装链轮带动。但是在使用过程中，由于整体机体的左右配重不一致造成对玉米播种质量的影响。使得两垄玉米的播种深度不一致。 方案二：传动及固定的风机架和风机系统在配置上主要采用的是中部放置，该方案可有效地解决第一种方案左右配重不一致的问题，需要对现有的起垄装置的旋耕机变速箱改进，将添加一根副传动轴及传动齿轮。并且在我国现有的工业生产基础上完全有能力实现。 综合比较两种的配置设计方案，选择第二种设计方案作为我们这台气吸式玉米精密播种机的传动及风机配置方式。3 气吸式排种器的设计3.1 气吸式排种器的性能分析气吸式排种器是气吸式玉米精密播种机的设计关键部件，它的性能参数直接影响到我所设计的气吸式玉米精密播种机的播种质量，播种效率等重要的技术指标。根据我国玉米种植的基本模式，并查阅了玉米种植技术，一般要求是垄作栽培时， 垄高约20cm，垄顶宽30cm的种2行，垄顶宽40cm的种3行， 株距10cm。根据新的技术要求行间距应由现在的12cm左右增加到1820cm，株距由810cm缩小到68cm，密度由3310万株/hm2增加到37153910万株/hm2。现在依据国内外的玉米种植机械，我所设计的气吸式玉米精密播种机完全能够满足我们国家对于玉米种植的农艺要求。我所设计的气吸式排种器主要是由排种盘、排种器壳、去种机构、种箱、动力传动装置组成。再对现有的气吸式排种器的改进上做了部分设计计算，优化了技术参数，以使其能够达到预计的测试结果。3.2 气吸式排种器的技术要求1.满足精密穴播的要求，种间距达到预定的技术指标并可根据实际种植模式进行调节。2.播种量的可调节性，以及尽可能的减少玉米种子的破碎率和卡种率。3.满足精密播种的技术要求，单粒单穴，保证出苗率在97%以上。3.3 气吸式排种器的结构特征气吸式排种器主要是由排种盘、排种器壳、去种机构、种箱、动力传动装置组成。根据现有部件进行了相关的改进，如图3-1所示图3-1 气吸式排种器 1.小锥齿轮 2.扫种轴 3.深沟球轴承 4.轴承端盖 5.种箱 6.排种器壳1 7.去种器 8.查看窗盖 9.固定螺柱 10.观察口 11.维修端盖 12.除杂口 13.排种盘 14.排种器壳2 15.大锥齿轮以及传动轴工作原理：工作前，先将部分玉米种子放置在种箱内。该排种器的动力来源于中间的大锥齿轮轴，锥齿轮轴的轴端部位为一个方轴链轮。链轮在外接动力的支持下带动大锥齿轮以及排种盘做圆周运动，与大锥齿轮相配合的小锥齿轮带动小锥齿轮轴做圆周运动，小锥齿轮轴其实是一个扫种轴。由于玉米种子质量小，体积小，形状不规则，在自重的状态下很难实现种子的运动，故使用这种扫种轴来辅助玉米种子的运动。在排种盘的下面是排种器的气室盘，其盘内分布着吸种室与吹种室。种子在种箱内进入扫种轴的种室内，在种室偏上的部分排种盘下就是吸种室，吸种室在吸种风机的作用下充满了气压10。在压力的作用下，玉米种子被吸附在排种盘的小种空内。种子随着排种盘做顺时针运动，到达去种机构，去种机构对排种盘上的种子有一个刮种的作用，保证了每一个排种盘的种孔内只有一粒种子，保证播种机的单粒播种。刮完种后的排种盘继续顺时针运动，到排种器达下部的吹种气室，在吹种气室也有一个吹种气压，在其气压的作用下，种子从排种盘中的种孔掉落，掉落到排种器下部的排种管内。完成一个排种周期，排种器在外在动力下循环的做此工作行程。3.4 气吸式排种器的外部尺寸确立 我设计的气吸式排种器根据现有的气吸式精密播种机11的排种器的外部结构大体一致，然而玉米排种器的有些部分与别的气吸式排种器不一致。我在设计时综合考虑了以下几个问题： 第一，大多数的气吸式排种器的种箱结构都是与排种器独立分开的，单独的一个机构，并且种箱的尺寸太大。我将排种器的部分结构利用排种器壳来支撑，减少了总体尺寸。并根据玉米种子的形态特点，以及每个行程的工作量，确定了种箱的尺寸。 第二，气吸式排种器的厚度一般都是较大的，因为其播种的种子尺寸比较大，我在设计时，根据玉米种子的形状特点，减少了排种器壳体之间的尺寸，减少了加工制造成本。通过解决了以上两个问题，结合成型的排种器结构并考虑了我国现有的加工制造工艺，拟定了排种器的外部尺寸。3.5 气吸式排种器排种盘的设计排种盘在设计计算时，依据已经确定的排种器外部尺寸确定了排种盘的尺寸。在种孔的设计上，根据对玉米种子的样本分析，确定了种孔的尺寸为R2，并在整个圆盘的尺寸上，依据排种盘的运动间歇程度，确立了128个种孔。对于其于锥齿轮传动轴的配合上，因为排种盘的设计厚度只有2mm。所以为了加强其运动的可靠性和满足排种盘的强度，采用了正12边边形的结构。为了减少剪切应力和防止应力集中。在多边形的边与边的结合部位，采用了小圆弧的形式。因为此件为高精度的精密部件，所以在加工和设计计算上必须要严格的尺寸的定位。并且其加工材料应具有很强的强度，防止其因为变形，影响播种质量。具体形状如图3-2所示：图3-2 排种盘1.排种盘主体 2.固定多边形 3.种孔4 单体播种系统的设计该单行播种系统的主要设计时对于单行玉米播种的设计分析，整个气吸式玉米精密播种机的机体是由八个播种单体组成的，播种单体主要是由机架、排种器、前镇压轮、后镇压轮、覆土机构、前平土机构、开沟器、高度调节装置、传动机构、调整机构等组成的。能够完成一行玉米的播种工作。结构如图4-1所示：图4-1 气吸式玉米精密播种机单体1.调整连接架 2.调整手柄 3.高度调节机构 4.连接调整固定结构 5.链轮罩 6.排种器 7.刮土板 8.后镇压轮 9.覆土器 10.开沟器 11.传动系统 12.前镇压轮 13.平土器4.1 传动方案的分析 该单行播种系统的动力传动设计如框图4-2所示：在整个单体播种系统中13，采用的是链传动。并且分析本设计，单体有两个链传动装置。在设计排种单体是，为了让单体可实现单体开沟器及覆土装置的高低，采用了可调节的方案设计安装，这就要求在传动时，必须能够保证每一个高度值时，都能有一个合适的传动关系。若是采用单一的一条链来传动动力。并不能稳定的保证在每个可调节的状态时提供整个系统以安全的动力。故在设计上采用两条链对侧分置的传动方式。4.2 地轮地面附着力与功率产生的分析整个播种机械的单体播种系统排种器的来源都来自于左右对称的两个地轮。采用人字形地轮。地轮的前进主要来源于地轮与土壤之间的剪切应力。在剪切土壤时其水平最大牵引推力可由公式4-1计算。 公式（4-1） = 公式（4-2）式中：作用在地轮上的机体重量以及地轮自身重量，； A土地轮度土壤的抗剪面积，； C土壤的内聚力系数，； 土壤对地轮的垂直作用力，； 土壤内摩擦角； 根据整体播种系统的质量870Kg分析估算得作用在叶轮上的重量=400Kg 根据玉米播种的土壤情况查阅相关资料确定参数C=0.426 kgf/，=29.96 通过公式41计算得 能够求出左右两个地轮能够提供最大的扭矩 根据扭矩可算出地轮所产生的运动功率根据公式4-3 公式（4-3） 式中：机械功率，； 地轮能够提供的扭矩，； 地轮的转速，； 根据机组的前进速度0.632m/s，地轮的直径，可以得出地轮的转速。 根据以上数据得出地轮的运动功率。4.3 动力传动的设计与传动链轮链条的选择 在经过地轮产生的动力到达每一个单体播种系统前还要经过一系列的链轮与齿轮传动变换，最终到达每一个播种单体。在通过链轮与齿轮的交互变换后，会使传动的速度与方向发生相应的改变。本节将会对玉米单体播种系统的传动设计进行分析，并对部分元部件进行选择。传动系统的变换结构为一个链轮箱机构，如图4-4所示：图4-4 链轮齿轮箱1.合成链轮齿轮机构 2.齿轮 3.辅助链轮 4.链轮齿轮箱体在地轮产生的动力通过链轮以及链条传动到链轮齿轮箱。在由主动方轴传动到每一个的播种单元。根据机组的工作速度0.632m/s，工作的玉米种间距为8cm，可以得出地轮的转速。在地轮产生的动力由地轮轴端的链轮传动到链轮齿轮箱。并且整个单体播种系统中链条只是用于传动，并没有用于换向跟调整转速。故在链轮的选择上，并根据整个单体机架的尺寸，在能够满足动力输出的状态下选择较小的链轮齿数Z=15。所以地轮轴端的第一级链轮选择Z=15，与链轮箱配合的链轮尺寸也选择为Z=15。进入链轮箱由辅助链轮通过链条与合成齿轮链轮结构，调整手柄轴结合在一起（调整手柄机构并未在图4-4中表示出来，它主要是用于调整链轮的选择来调整传动比例，从而调整播种的种间距）。在满足我们现在所设定的机组运动状态下，选择合成链轮的尺寸为Z=15这个档位，对于辅助链轮，只是起到了一个动力输出的作用。故其链轮尺寸也选择为Z=15。在组合链轮的链轮选择上有Z=15、Z=17、Z=19、Z=21、Z=23、Z=25几个档位，齿数的选择是根据设计手册上，尽可能的选择奇数系的链轮结构。在对于最大的链轮结构Z=25时，其尺寸较大，在选择齿轮时就参照了大链轮的结构选择为Z=45齿的齿轮，该处的齿轮只是起到了传动换向的作用，并没有对动力进行了变化，所以在于其配合的齿轮也选择为Z=45。在一侧的动力传动装置中，第一级传动轴端链轮，与链轮箱结合的部分链轮。根据公式44算的传动比。 公式（4-4） 因为地轮的总功率。根据机械设计手册，选定每一级链轮的传动效率，每对啮合齿轮的传动效率。因为地轮的总功率。所以在第一级链轮的功率。经过链传动到达链轮箱的功率根据公式45可得为。 公式（4-5）以此类比可算得最终到达主动轴的功率。所以在主动轴上的总功率。按照理想状态的分配原则，每一个播种单体上所得到的功率。根据每个播种单体系统链传动的工作情况以及主动链轮的齿数和链条排数，将链传动所传递的动率修正为当量的单排链的计算功率，根据公式4-6 公式（4-6）式中：工况系数； 主动链轮齿数系数； 多排链系数： 传递的功率，；算得当量功率。链条的型号根据当量的单排链的计算功率和主动链轮的转速。得选用链条的型号为081，查得节距，滚子直径，根据播种单体机架的尺寸结构，选定中心距，在单个播种系统中，所有的链轮尺寸都为。由公式4-7算得链节数。为了避免使用国度链接，应该将求得的链节数圆整为偶数，所以该链节圆整取偶后得链节数为66，但是由于该传动部位有张紧轮装置，故应加大链节数，所以选择链节数为76。 公式（4-7） 根据同理得对于排种器一侧的链轮以及链条结构选择，选用链条的型号为081，节距，滚子直径，中心距，取齿数为，算得链节数，取整取偶得链节数为64。因为该排种器可以高度自动调节，还加装有张紧轮机构，故应加大链节数，最终选择链节数为80。 根据同理得对于地轮一侧的链轮以及链条结构选择，选用链条的型号为081，节距，滚子直径，中心距，取齿数为，算得链节数，取整取偶得链节数为94。因为该系统还加装有张紧轮机构，故应加大链节数，最终选择链节数为100。 根据同理得对于链轮箱内的链轮以及链条结构选择，选用链条的型号为081，节距，滚子直径，中心距，取齿数为，算得链节数，取整取偶得链节数为42。因为在这个装置内，链轮是可以选择的，而且其档位可变化，还有一个手动拉柄的装置，故对于这个链条的选择上应加大选择的链节数，所以确定最终的链节数为60。 在整个的传动装置系统内，需要对链轮传动有一个张紧装置，避免在链条的松边垂度过大时产生啮合不良和链条震动的现象，同时为了增加链条与链轮的啮合包角。最终是为避免对播种质量的影响。为了减少不必要的设计，在整个单体播种系统中，采用最简单的带弹簧的自动张紧轮机构作为整个链轮传动系统的张紧方式。5 起垄旋耕机装置的设计我国的玉米在播种时要求起垄耕作，而国外的机型并没有自己的起垄装置，需要在播种前进行播前整地作业。我的设计是在整个播种系统的前端加装了整地起垄装置。不用单独的进行播前起垄作业。如图5-1所示起垄旋耕机装置：图5-1 起垄旋耕机装置1.牵引架 2.旋耕机变速箱 3.旋耕机机体 4.固定架 5.中部起垄装置 6.播种机连接架 7.侧边起垄装置 为了减少设计的工作量，以及减少对玉米播种机设计生产成本。我的起垄装置采用的是在原有的旋耕机设备上进行一下改进设计，以适应我们现在气吸式玉米播种机的起垄要求。5.1 起垄旋耕机的设备选型为了满足我们设计的玉米播种机的工作要求，工作幅宽2.3m，垄高20cm两垄的要求。我选择的旋耕机的型号配置如下。 旋耕机技术参数： 耕深： 耕幅： 刀片数量：68 生产率：0.40.95 结构质量： 配套动力：58.869.8 输出转速： 连接方式：三点牵引 前进速度： 外形尺寸（长宽高）：5.2 起垄旋耕机的改进设计为了满足气吸式玉米播种机的要求，以及玉米的种植要求，在旋耕机的两侧机体上外加了两个起垄侧挡板，并在旋耕机的中央部位焊接了一个三角形的分垄设备，该设备简单易做。只要求用普通的5mm的钢板焊接而成，再用钢管机构将该分垄装置焊接在旋耕机上，起到了一个固定加强的作用。在变速箱的改进上也设置了不少的技术参数。在报废的或者不用的同等型号的旋耕机上，选取传动轴，改装变速箱，作为我们这个起垄式旋耕机的动力分散装置。为气吸式玉米播种机提供风机的动力来源。整个旋耕机起垄设备再与气吸式玉米播种机连接在一起，就能同时实现起垄播种的工作。6 风机配置方案与传动的设计6.1 风机配置方案的设计气吸式玉米精密播种机在设计生产上，根据其基本的工作原理可得它必须有自己的动力输出以及配套的风机装置。所以在设计上就必须安排该机器的风机的配置位置。一般在国外有很多的机型都是将风机偏置放置，为了减少其配重的不一致，在另一端加装配重块，已达到左右质量的平衡。而我的选择是将风机的主要配重往整个机型的中心部放置，不再使用配重块，减少整机的配重。6.2 风机传动方案的设计气吸式玉米精密播种机需要有较大的动力来支持气吸式排种器的排种作业，而为满足这一个要求就需要有风机设备来为气吸式排种器产生足够大的负压。因此在气吸式玉米播种机的风机动力来源上有一个很重要的要求。必须满足风机的实际功率要求。在风机的带轮传动系统，需要一个外加动力源，该动力源我设计来源于旋耕机变速箱。旋耕机的动力参数为，故旋耕机的分出动力源部分的转速依据为。根据排种器的要求，需要对风压有一定的要求12，风压的产生与风机的动力源又有很大的关系。离心式风机是产生播种负压的主要部件。负压的大小直接影响到播种机吸种以及播种的效率和质量。因为在设计气吸式玉米播种机时选择的吸种风机以及吹种风机型号所用的动力完全能有拖拉机的旋耕机动力源提供。要达到风机的要求转速就必须经过变速。经2级V带增速使风机达到要求的转速(设计要求风机叶轮转速为，每个风机的气压力，风机风量为）。在风机的动力源与旋耕机的动力匹配上，就需要用到链轮进行传动。只是满足动力传动的要求，并不需要对动力进行调整。故可使链轮的传动比保持在1：1的方式。选择链轮的尺寸为。在旋耕机动力输出轴的动力经过链轮传动到传动源链轮，给风机带来了最初的动力源。根据公式61可计算出每个风机所需要的功率。 ; 公式（6-1）式中：功率，； 风量，； 风机的全风压，；7 n# I8 G% x- g; g& g: j& P 风机的内效率，一般取0.750.85，小风机取低值、大风机取高值； 机械效率，本设计用普通V带传动取0.85；由此可计算出吹种风机与吸种风机所需要的机械功率为。6.3 风机传动带轮的设计计算由上节我们计算的风机的总功率需要为，可通过公式6-2计算其计算功率。 公式（6-2）式中：计算功率，； 工作情况系数，本设计计算选择1.1； 所需传递的额定功率，；求得。根据计算功率与小带轮的转速，选择普通的A型V带。根据查阅的资料，A型V带的带轮最小直径为75mm，又因为应使得大于基准带轮尺寸，故我选择的小带轮的尺寸为80mm。经过计算可得带轮的转速在标准转速的范围内。根据计算参数得，带轮的增速比大于3.5。根据公式6-3得大带轮的尺寸。 公式（6-3）所以得出大带轮为250mm与355mm。根据机架的尺寸以及大小风机的具体位置尺寸，确定带轮的中心距。小风机带轮中心距=720mm，大风机带轮中心距=480mm。并计算相应的带长。根据公式6-4计算。 公式（6-4）式中：为小带轮直径，为大带轮直径。所以得小风机=1960mm。大风机=1640mm。根据V带的基准长度系列，带的基准长度由机械设计查得。所以小风机的基准长度=2000mm，大风机的基准长度=1800mm。实际的中心距近似为，根据公式65可得。 公式（6-5）又考虑到带轮在设计及制造的过程中的误差，以及带的松弛而产生的补充张紧的需要，所以中心距有一个波动范围如公式66所示。 公式（6-6）所以小风机的带轮中心距的波动范围是730-820mm，大风机的带轮中心距的波动范围是613-694mm。所需要的带的根数，根据公式6-7 公式（6-7）式中：为基本额定功率； 为当传动比不等于1时，单根V带额定功率的增量； 为当包角不等于时的修正系数； 为当带长不等于实验规定的特定带长时的修正系数；根据计算可得出每个风机所需要的V带的条数=2。7 开沟器的选型设计7.1 开沟器的性能要求开沟器是播种机上重要的部件之一，其功用是开沟、整理种床、自动覆土和导种、肥入土，开沟器工作性能的好坏将直接影响播种质量和种子发芽生长条件。因此，开沟器应满足如下几个条件：（1）开沟直、深浅一致，幅宽合适，沟底平整，有一定的自动覆土功能；（2）有良好的入土性能，不壅土、不缠草、不堵塞、阻力小、工作可靠；（3） 使种子全部落如沟底，行内种子分布幅度、均匀度应符合农业技术要求。7.2 现有开沟器的种类和特点根据开沟器的入土角不同可分为锐角和钝角二种。 锄铲式开沟器：属于锐角型开沟器，工作时开沟器随着播种机向前移动，土壤在铲前突起，两侧土壤受挤压而分开，开沟器离开后沟壁上的土壤自行下落覆盖种子。其优点是结构简单、入土能力强、工作阻力小，a=36cm，R=3065N/个。缺点是易壅土和缠草，会使干湿土混杂，高速作业时播深不稳。 双圆盘开沟器：钝角型开沟器，主要由一对平面圆盘、开沟器体、圆盘轴和散种板组成。工作时，两圆盘向前滚动，利用两圆盘在前下方一点（称聚点）接触所形成的夹角，将土壤向两侧挤压，开成中间代邮凸尖的沟（沟底呈W形）。种子和肥料由种、肥输入管通过开沟器体上的种、肥输送筒落入沟底。工作平稳、沟形整齐、不乱土层、断草能力强。但结构复杂、尺寸较大，工作阻力大。a=48cm，R=80160N/个。 芯铧式开沟器：锐角型开沟器，工作时先由芯铧入土开沟，两个侧板向两侧分土形成种沟。开沟宽度大、入土性能好，但工作阻力大。a=612cm，R=200800N/个。 滑刀式开沟器：钝角型开沟器，工作时滑刀在竖直方向切入土壤，刀后侧板向两侧挤压土壤形成种沟。特点是靠重力入土，沟深稳定、沟形整齐、不乱土层，断草能力强、工作阻力大。a510cm，R=200400N/个。7.3 开沟器的选型玉米播种机通常在新耕地上进行播种，新耕地的杂草和残茬对开沟器的影响不大，出现缠绕和堵塞的几率不大，再考虑到开沟的性能和经济因素，本次设计决定选用锄铲式开沟器，锄铲式开沟器由翼铲、筒身和深浅调节扁钢组成。其优点是：（1)开沟深度大，因为要求开沟深度最大达到180mm，上述几种开沟器只有锄铲式能达到要求；(2)开出的地沟平整、开阔，受地形的影响较小；(3)结构简单，易于制造与维护。7.4 开沟器结构参数的确定7.4.1 入土角的确定入土角选得过大，开沟器工作时土壤上移大，土层也抬得高，并有相互混乱的趋势，同时还会加大工作阻力；入土角也不能选得过小，过小的入土角将会造成刃部强度减弱。通常情况下入土角的取值范围在3050之间，为了保证入土能力，因此入土角不应该取得太小，这里取入土角为45。7.4.2 切土角的确定切土角过大，土壤易被推向两侧，造成土壤外翻，影响覆土性能；同样切土角也不能太小，太小的切土角将严重影响铲面的高度。一般情况下值一般在2030之间选取，特殊情况下可以取得小一点，这里取=20。7.4.3 铲翼张角的确定过大，翼铲就会增大，使得杂草不易沿刃口滑过，容易发生缠草、壅土、堵土等现象。过小时，翼铲切断草根的能力就会减弱。为使杂草沿翼铲刃缘向后滑切，一般应该取7585，这里取=807.4.4 开沟器外形尺寸的确定深度调节扁钢的尺寸为：40mm20mm 开沟器体尺寸长宽高：173mm120mm505mm8 输种管的选型设计8.1 输种管的性能要求输种管的作用主要是将排种器排出的种子导入开沟器，使种子能够顺利落入种沟内，它对排种的均匀性有很大的影响。玉米播种机对输种管的要求有： （1）对种子流的干扰小，能保证种子能自由流动，不致降低排种的均匀性；（2）有足够的伸缩性并能随意扰曲，从而能够适应开沟器的升降和调节。输种管一般要求铰接在排种器上，能在各个方向摆动的同时不影响种子通过；（3）应该具有一定的伸缩量、弹性和弯曲度，并能耐腐蚀。除此以外还有要一定的圆度，不能变瘪；（4）结构要简单，易于制造和维修。8.2 输种管的选型在本次设计中，考虑到玉米种块的形状和对导种管的要求，设计选用螺旋骨架型塑料管。这种输种管是用1mm厚的钢丝或尼龙丝作骨架缠敷塑料薄膜并通过加热制作而成，管内壁光滑，具有结构简单、重量轻、弯曲灵活、耐腐蚀等优点。如图（8-1）所示。8.3 输种管参数的确定8.3.1 输种管的直径输种管的最小直径应根据作物的最大播量和种子的物理特性（如种块形状和尺寸，种块与管壁的摩擦系数等）加以确定。输种管的最小直径应与种子在输种管内自由降落时的扩散范围相适应。根据以往实验：有三分之二的玉米单边种子尺寸集中在20mm范围以内，因此输种管的最小直径一般为26mm，最大直径40mm。8.3.2 输种管的倾斜度与长度输种管的倾斜度和长度都应该根据不同类型播种机的结构需要、排种器的特点和对种子落到地沟底部的要求进行确定。 一般情况下，橡胶输种管的倾斜角为50。其长度通过下列公式进行计算 L=H/sin （81）式中 H种子从排种口下落到开沟器体接种口的垂直距离 输种管的倾斜角 算得L的值为225mm图81 输种管9 覆土器的选型设计9.1 覆土器的种类和特点播种机上常用的覆土器有链环式、弹齿式、爪盘式、圆盘式、刮板式等，其中链环式、弹齿式、爪板式为全幅覆盖，常用于行距较窄的谷物条播机。圆盘式和刮板式覆土器，则用于行距较宽、所需覆土量大、要求覆土严密并有一定起垄作用的中耕作物播种机9.2 覆土器的选型考虑开沟器以及本机结构，决定选用拖环式覆土器。其结构如图91所示。图91 拖环式覆土器9.3 覆土器性能结构参数的确定拖环直径D=280mm 链环长度L=15mm 两环间距离L1=120mm 挂钩有效直径D1=10mm整个部件有效工作高度H=375mm（可调）10镇压轮的选型与设计10.1 镇压轮的使用条件通过镇压轮的镇压作用，能使种子与湿土壤接触更加紧密，有利于种子的发芽和生长，可减少水分的蒸发，有利于土壤保墒，还可以增强土壤毛细管的作用。镇压轮对土壤的压强主要根据土壤性质、水分、密度和作物的要求而定，一般为3050kPa。而镇压轮的压力大小取决于其自身的重量和作用在它上面的附加重量。压紧后土壤的容重一般为81.2g/cm210.2 设计要求（1）转动灵活 （2）镇压力可调；（3）镇压后地表不产生鳞状裂纹；（4）不壅土，不缠草。10.3 结构设计现有的玉米播种机中的镇压轮, 一般采用常规镇压轮。其质量轻, 结构简单, 压而不实, 影响种植作业质量。该设计选取了一种镇压效果好且有利于防寒保温、抗旱保墒和能促进种子早