毕业设计（论文）-甘蔗排种机的设计.docx

2015届本科生毕业设计甘蔗排种机设计 The Sugarcane Seeder Designing学生姓名学号所在学院工程学院班级机制1113所在专业机械设计制造及其自动化申请学位指导教师职称副教授副指导教师职称答辩时间2015年 6 月 4 日目录目 录设计总说明IINTRODUCTIONII1 绪论11.1 甘蔗播种机的历史和发展12 甘蔗播种机的动力选择32.1 发动机与工作机械的合理配套32.2 发动机的选择32.3 柴油、机油和冷却液的选择42.3.1 柴油的选用42.3.2 机油（润滑油）的选用42.3.3 冷却液42.3.4 电启动中蓄电池的选择52.4 减速机的选择52.5 动力输出传递原理简介53 机架的设计63.1 工况要求 动力输出传递原理简介63.2 强度要求64 排种机构的结构设计及其功能介绍74.1 自动排种箱84.1.1 排种器的设计原则84.1.2 自动排种箱的结构设计84.1.3 自动排种箱的功能和原理84.1.4 自动排种箱设计要注意的问题94.1.5 自动排种器的特点94.2同步存储排种器94.2.1 存储排种器的结构设计94.2.3 凸轮机构中传动轴的设计104.2.4 存储排种器的传动方式134.2.5存储排种器的特点135 甘蔗播种机排种时间的计算135.1 排种时间的计算135.2控制甘蔗种排出时间的凸轮转动的计算146 甘蔗漏播监测标记装置的设计147 农业机械化概述167.1 全自动甘蔗播种机的总体分析167.2 甘蔗种植技术主要技术要点178 设计总结17鸣 谢18参考文献19设计总说明设计总说明就目前而言，国内对于甘蔗种植机构方面的研发还处于不成熟阶段，结构设计仍然存在许多的不足之处，因此也就有了甘蔗排种机设计这个毕业设计课题。本课题研究的内容主要是排种机自动排种装置和自动监测标记装置的设计及其原理，以及和拖拉机的连接方式。这种甘蔗排种机可以一次性完成两行作业，同时进行开沟，覆薄土，排甘蔗种，覆盖甘蔗种，镇压，平土，拉地膜，覆土，盖地膜，达到一体化完成整体种植甘蔗过程。通过PROE设计软件实现了完全可视的三维设计、二维图的生成等，清楚地表达了整体以及各部分零件的设计。参数化设计、尺寸驱动法，使设计人员不必过多地局限于考虑设计细节，而能够快速地绘制三维零件图。然后，通过对原型的不断定义和调整，逐步细化，达到最佳设计效果。关键词：甘蔗播种机；自动存储排种器；可视化IINTRODUCTIONINTRODUCTIONFor now, the domestic for sugarcane planting agencies in terms of research and development is still in the immature stage, structure design, there are still many deficiencies, thus had cane kind of machine design and the graduation design topic. The content of this research is mainly metering machine automatic metering device and automatic monitoring device design and its principle, and the connecting way of the tractor. The sugarcane row of kind of machine can be done once two lines of work, at the same time open ditch, thin soil, row of sugarcane species, covering the sugar cane, repression, grading, tensile membrane, turns the soil, cover with plastic film, to achieve the integration of complete the whole process of planting sugarcane.Completely by PROE design software and visualization of three-dimensional design, such as the generation of 2 d figure, clearly express the whole and the parts of the design. Parametric design, dimension driven method, make the designers dont have to be limited to consider too much design details, and can quickly draw 3 d part drawing. Then, based on the prototype of the definition and adjust constantly, gradually thinning, achieve the best design results.KEYWORDS: Sugarcane seeder；automatic seed-storing unit ；automatic manuring device full-automation；visual II广东海洋大学2015届本科生毕业设计甘蔗排种机设计专业：机械设计制造及其自动化，学号：201111411318，姓名：马金松指导教师：陆兵毕业设计说明书1 绪论1.1 甘蔗播种机的历史和发展农业机械化是农业现代化的重要组成部分。我省改革开放以来农村经济发展的实践证明，先进的农艺、先进的生物技术要及时转化为生产力，离不开农业机械装备为载体；农业要保持粮食稳产高产，发展“三高农业”，实现农业的集约经营，加快产业化，也离不开农业机械装备的支撑。但美中不足的是，全国各农业生产行业均有相应的生产机械，唯独甘蔗生产机械的研制与推广，几乎还在“零”起点上徘徊。甘蔗生产的种植、收获等主要环节，至令仍然延续几千年的手工操作方式，使蔗糖生产成为一个技术含量不高的落后产业，拖了中国农业现代化的后腿。甘蔗是一种多年生植物，大部分种植时间从第一年的10月份起开始一直种到第二年4月，这也是糖厂榨糖的时间。工艺程序开沟、施肥、播种、覆土、覆地膜。人工种植成本分析：目前中国和国际上的产糖国家多数是采用人工种植的方法，人工种植的费用，每亩开沟40元、人工三人，每人日工资20合计100元人民币，对于平均亩产甘蔗4.6吨来说，每吨摊入种植成本为20元人民币。糖蔗每吨市场价平均160到200元。人工种植成本已高达到售价的10%以上实在是太高了。特别是人工种植质量较差，由于种植工艺要求先开沟再施基肥，在待种的土地上先开沟后再种植，这样从开沟到种植的时间约在1到3天，沟中的甘蔗种苗发芽十分需要的水分已大部份蒸发。而且近年来，由于城市化进程的加快，农业人中基数在逐步缩小，甘蔗垦区从事农业生产的劳动力严重缺乏，不得不花高价雇请大量外来民工从事甘蔗种植和收割的工作，大大地增加了生产成本，同时由于季节性地雇用大量民工，人员流动性大，难于管理，使当地社会治安不断恶化等一系列问题出现。从现实情况看，甘蔗生产机械化水平低已经成为制约我国糖业实现跨越式发展、较好地实现与国际市场接轨的瓶颈，只有突破这个瓶颈，我国制糖业才能实现产1广东海洋大学2015届本科生毕业设计业化规模经营，而只有实现机械化、产业化规模经营，才能大大提高劳动生产率，改善甘蔗生产条件，降低甘蔗生产成本，提高国际竞争力。因此，开发、研制和推广技术先进、功能齐全的甘蔗机械及其配套技术，满足甘蔗生产发展的需要，就成了当前我国制糖来时不我待具有划时代意义的关键性任务。甘蔗是制糖原料之一。糖也是食物，供给热能，维持人体机能。工业社会，人民生活水平的提高，甜食消耗增加，蔗糖成我为一日不能缺小的食物。家庭主妇以甜食为社会号召，国家物质生活以食糖指数为代表。现发达国家平均一人一年食糖消费超过50公斤，而发展中国家至今未到10公斤。随着国民生活水平的提高，食糖消费水平量将有较大的增长。入世后，我国糖业市场已经成为世界糖业市场和重要组成部分，我国糖业正直接面对竞争激烈的国际糖市，面临国际糖市低糖价的严峻挑战。由于人工生产甘蔗劳动强度大、工效低、成本高，是甘蔗生产成本居高不下的主要原因，而甘蔗成本占了我国制糖总成本的比例高达70%，削弱了我国糖业在国际市场上的竞争力。由此可见，实现甘蔗生产机械化不仅有着巨大的用武之地，而且有着十分广阔的发展前景。而且开发研制甘蔗生产机械，将会极大地减轻蔗农的劳动强度，提高甘蔗的亩产量，增加蔗农收入，提高蔗农种植甘蔗的积极性，也是贯彻落实党中央关于“三农”问题的具体体现。蔗田机械化，目的是大幅度提高生产率，提高甘蔗但产，提高质量，增加经济效益和节约劳动力的重要手段。美国夏威夷是发展甘蔗生产机械化最早的地区之一，早在二战期间，由于劳动力缺乏，甘蔗已用机械收获。现在，生产机械化程度很高，平均每个生产工人拥有58.84的千瓦功率的装备。澳大利亚从1960到1970年，仅仅用了十年时间，便实现了甘蔗机械化，人均每年产甘蔗4000吨。而我国到目前还是面朝黄土背朝天的人工种蔗，甘蔗生产成本非常高。直至上世纪七、八十年代起才开始研制甘蔗种植机，工作过程是先用开沟犁开沟，人工将整条甘蔗种连续关入喂入筒，由两对输送胶辊夹持蔗苗关到沟内，由旋转的切割刀切断成断落入沟内，同时喷药消毒，然后施肥、回土，配套动力多为中型轮式拖拉机。但普遍存在如下问题：（1）对开弯曲的蔗种不易喂入，而我国主要蔗区因风害严重，甘蔗多数为弯曲；（2）若以蔗梢为蔗种，蔗种短且工效低，影响使用效果；（3）伤芽率高，由于切割是随意的，不可避免地会切伤蔗种。因面无法推广应用。而在上世纪九十年代我国农垦系统开始引进国外成套甘蔗生产机械（主要是美国和澳大利亚的），由于国外的甘蔗种植机械对于我国目前相对粗放的环境条件和现状存在着以下共同的问题：（1）机型大，要求种植行距1.4m1.6m(而我国目前为1m1.2m)；（2）国外的甘蔗种植机均属牵引式，转弯半径大（6m以上），田间地头需要人工配合种植的面积较多；（3）漏播率和伤芽率高（两者加起来达13%-21%）。为了解决以上问题，我国已投入了大量人力物力，值的高兴的是，一种多功能自动化甘蔗种植机和中耕机已由我市一家民营企业中意农机制造有限公司研发成功，经鉴定填补了国内空白。2 甘蔗播种机的动力选择 发动机是农用运输车的动力装置，用来驱动车辆行驶并完成运输和其他作业。目前，机动车发动机一般都是往复式活塞内燃机，简称内燃机。2.1 发动机与工作机械的合理配套发动机与工作机械的配套包括功率配套与转速配套两方面。功率配套是指发动机功率应与被它带动的工作机械的功率成一定的比例关系，这一比例关系称为匹配比。匹配比过大，会出现“大马拉小车”现象，发动机经济性变差。匹配比过小，则产生“小马拉大车”现象，使发动机 长期超负载何而缩短寿命，也会降低工作机械的性能。采用柴油机时，功率匹配比可按下式计算：式中：-柴油机额定功率（KW）；K-功率匹配系数。工作机械轴功率为7.436.8KW时，K取1.21.25。取K=1.2。N-工作机械所需轴功率（KW），查现代甘蔗播种机的经济技术指标，取工作机械轴的传动功率为30KW，即N=30KW；-传动效率，查机械工程设计手册，取=0.75。所以，。转速配套就是既要使发动机能在空载额定转速下运转，又要使工作机达到规定的工作转速。当发动机与配套的工作机械采用直接传动时，两者的转速应一致，如采用皮带传动，两者的转速关系可通过改变传动比解决。2.2 发动机的选择 根据以上算出的额定功率来选发动机的型号。由于P=48KW，应选中型柴油机，参照人民邮电出版社任志程编农用柴油机原理使用及维护选用“东风牌”135系列电启动柴油机即可满足要求。135系列柴油机为四冲程、直接喷射、水冷式高速柴油机，它拥有200余种机型，考虑到农业机械的动力配套，这里选用4135D-1型号，其主要技术参数如下表2-1表2-1 4135D-1型号柴油机的主要技术参数型号4135D-1汽缸数4汽缸排列单行方式汽缸直径（mm）135型号4135D-1活塞行程140冲程数4燃烧室形式“W”形直接喷射式压缩比16.5活塞总排量（L）812小时功功率（KW58.8转速（R/Min）1500平均有效压力（千帕）588活塞平均速度m/s7率燃油耗率g/Kw*h=232.5机油耗率=2.72持续功率功率KW53转速（r/min）1500可配电机功率（KW）40.50调速率=5%主轴转向（面向输出端）逆时针启动方式电启动冷却方式闭式循环水冷却净重Kg8702.3 柴油、机油和冷却液的选择 在使用柴油机之前，应根据具体使用的环境和条件，选用适当的柴油、机油和冷却液。2.3.1 柴油的选用 在气候炎热的南方地区，特别是湛江地区，可选用轻柴油。轻柴油应具备如下质量要求：着火性好；蒸发性适中；粘度合适；低温流动性好；含硫量小。一般来说，夏季可用0号柴油，冬季可用-10号柴油。柴油必须清洁，使用前应经过相当长时间沉淀处理，或用绸布进行过虑，以除去柴油中的杂质。2.3.2 机油（润滑油）的选用 135系列柴油机在一般环境温度下，可选用CA-40（老牌号为HC-14）号机油。机油必须清洁，防止水进入机油，切忌不同牌号的机油混合使用。需要换用不同牌号的机油时，应将润滑系统清洁后再加入新机油。2.3.3 冷却液冷却液通常用清洁的淡水，如雨水、自来水或经澄清的河水。如果直接采用井水或其他地下水（硬水），因为它们含有较多的矿物质，容易在柴油机水腔内形成水垢，影响冷却效果而造成故障，因而必须经软化处理方可使用。2.3.4 电启动中蓄电池的选择 蓄电池的种类很多，用于柴油机、汽油机的蓄电池必须满足可在短时间（510s）内供给起动电机强大电流（200600A）的能力，而铅蓄电池的优点能满足上述要求。蓄电池俗称电瓶，通常用铅板式，每只为12V，由六个单格组成，主要作为启动电动机的直流电源之用。柴油机工作时，由充电发电机向蓄电池充电，柴油机不工作时，可由外接电源向它充电。蓄电池的正极柱头上刻有“+”或涂有红色标记；负极柱头上刻有“-”或涂有黑色标记。蓄电池在放电后，应在最短的时间内进行充电，以免发生极板硫酸化。本设计选用烧结式镉镍碱性蓄电池，型号为20GNG20型2.4 减速机的选择减速机是变速器的一种，一般用于低转速大扭矩的传动设备，原理是把电动机、内燃机、马达或其它高速运转的动力，通过减速机的输入轴上齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮，从而达到减速的目的；大小齿轮的齿数之比，就是传动比。减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动、齿轮-蜗杆传动所组成的独立部件，常用作原动件与工作机之间的减速传动装置。由于设计采用的发动机是4135D-1型号柴油机，因此选用配套的减速机是JZQ250圆柱齿轮减速机。通过减速机将发动机给予的动力传递给链轮，从而带动排种机的运转。减速比i为连接的输入转速和输出转速的比值，即i=1500/315.8=4.752.5 动力输出传递原理简介动力来源是发动机，发动机通过传动机构（主要是链轮链条传动机构）将动力传到各配套农具，满足配套农具的工作要求。本播种机的动力传动路线是：在地轮轴上安装一对齿轮（2和13）为一级传动；双联链轮11和中间链轮14为二级传动，方轴链轮6和排种链轮15为三级传动（见图2-1）。离合器装置设在二级传动的双联链轮11上，通过离合爪10及离合接盘12和一级传动联系起来，由拨叉控制，起落同时离合。速比的改变通过更换方轴7上的中间链轮14来实现。图2-1 排种机传动1地轮 2主动齿轮3排种器 4方轴链轮 5方轴 6主粱7拨叉 8离合爪 9双联链轮 10离合接盘11被动齿轮 12中间链轮 13排种链轮3 机架的设计 在机器中支承容纳零、部件的零件称为机架。如支承肥箱的塔架、容纳传动齿轮的减速器壳体、机床的车身统称为机架。机架设计的准则3.1 工况要求 动力输出传递原理简介 机架的设计首先必须保证机器的特定工作要求。例如，保证机架上安装的零部件能顺利运转，保证上下料的要求、人工操作的方便与安全等。刚度要求在必须保证特定外形的条件下，对机架的主要要求是刚度。刚度决定了施肥机的工作效率和准确度。3.2 强度要求 在机器运转的过程中可能发生的最大载荷情况下，机架上任何点的应力都不得大于允许应力，此外还要满足疲劳强度要求。3.3 美观目前对机器的要求不仅要完成特定的工作要求，还要外形美观。美观的造型规则包括：比例，指所设计的机架总体或局部的大小、长短及其他零部件的比例。合适的比例是机架美观造型的基础；统调，指应保证主要格调的绝对优势，否则将会造成杂乱无章以至于失去和谐；平衡，包括对称的平衡和不对称的平衡；安定，包括实际安定和视觉安定。3.4 其他机架的重量轻，材料选择合适，成本低；抗震性能好；结构设计合理，工艺性好，还应是机架本身的内应力小，由温度变化引起的变形应力小；机构合理，便于制造；结构应使机架上的零部件安装、调整、修理和更换都方便；3.5 机架的形状和尺寸确定由于焊接机架与铸造机架相比具有强度高、刚度好、重量轻、周期短及施工简便等优点，因此本次设计选用机架为封闭式矩形框架焊接机构，选用材料为A3刚。焊接机架设计时应该注意一下几点：1、摆脱铸件结构的束缚，按焊接工艺特点设计焊接机架。1、尽量减轻焊缝的载荷。3、尽量避免焊缝密集，避免焊缝应力集中。4、大型机架可分段焊接组装。横梁的有效长度L查得L=2520mm。根据横梁的有效长度，肥箱大小，以及开沟器的安装与拆卸方便，初步确定机架长度为3.4m,宽度为3m.根据机架的设计准则及其各种要求，本设计选用冷弯高频焊接矩形（方形）管（150150mm）和另一部分（200200mm）两部分配合使用，犁距调节采用人工手动调节，材料是型钢。4 排种机构的结构设计及其功能介绍本甘蔗排种机是多功能机电一体化甘蔗种植机，用于种植已切断成段的蔗种，可以一次性完成两行作业，同时进行开沟，覆薄土，排甘蔗种，覆盖甘蔗种，镇压，平土，拉地膜，覆土，盖地膜，达到一体化完成整体种植甘蔗过程。本种植机主要包括自动排种器、同步排种存储器、监测装置和支架四大方面。本甘蔗播种机的主要的工作步骤是：a.首先通过犁开沟。b.覆薄土齿轮组通过带动而旋转，把犁后的土块打碎。c.通过自动排种箱把杂乱无章的甘蔗种排整齐，然后排到同步存储排种器里，同步排种器通过凸轮机构的控制，定时把甘蔗种排出到地面沟槽里。d.通过平土圆筒把泥土覆盖在甘蔗种上，还镇压，平土等。f.通过薄膜圆桶为刚覆盖好的甘蔗种铺上一层薄膜。 g.通过覆土板把两边的的泥土覆盖在薄膜上面。h.对漏播的地方进行石灰标记。这便是本甘蔗排种机的主要工作步骤。本文就甘蔗排种机的排种机构、动力机构和标记装置进行设计。下面详尽介绍以上各模块的工作原理和控制方案和实现方法。4.1 自动排种箱4.1.1 排种器的设计原则播量稳定可靠，排种均匀，不损伤种子，调整方便可靠。应按此要求来设计自动排种器。4.1.2 自动排种箱的结构设计为了不损伤种子，保证甘蔗种的发芽率和发芽势，采用了橡胶做表面。为了保证甘 蔗能竖直方向从种料斗顺利排出，本设计的自动排种器的出口方向与行走方向垂直。好处是为了保证通过软管跟下面的垂直方向的通管连接这种方式，垂直方向的甘蔗更容易顺着软管下去，而如果选择其他的方式都有可能使甘蔗不能顺利滚到软管里去。出于寿命考虑和满足用户的需求，选用的材料应耐腐蚀，这里选用不锈钢。自动排种箱主要是由三部分构成：旋转锥体、漏斗体和圆环桶。如图4-1图4-14.1.3 自动排种箱的功能和原理本自动排种箱要实现的功能是：使杂乱无章的甘蔗种变成有方向规矩地排出来。它的工作原理是旋转锥体旋转而把杂乱无章的甘蔗种变成有方向规矩地排出来。圆环桶开出来的口大小为长30CM宽8CM，跟一根甘蔗种的大小差不多，比甘蔗种的大小稍微大一些，为了甘蔗种能顺利滚出去。但开口的大小设计的只能容纳一根甘蔗，这是为了防止很多甘蔗堆积在出口，即不利于播种甘蔗种，也影响播种效率。漏斗体和圆环桶之间是通过螺栓固接的，两者之间可以在垂直的方向调节，目的是为了可以调动甘蔗的排放量，由于甘蔗的排种量一般是确定的，所以设计为机械调节。旋转锥体的表面是橡胶面，目的是为了防止甘蔗种掉下来的时候把牙苗碰伤，锥体的倾斜度为30度，保证了甘蔗种下滑。倾斜度过高会造成甘蔗种叠放，会导致甘蔗种排不出去，倾斜度过低又会造成甘蔗种的下滑量，经过指导教师的指导，倾斜度为30度比较适宜。4.1.4 自动排种箱设计要注意的问题自动排种箱是靠旋转锥体的旋转而实现排种的。锥体的旋转将产生不平衡惯性力，既产生静不平衡。从而将在运动副中引起附加动压力，这不仅会增大运动副中的摩擦和构件的内应力，降低机械效率和使用寿命，而且由于这些惯性力的大小和方向一般都是周期性变化的，必将引起机械及其基础上的强迫振动。为此，应对其进行静平衡，方法是在圆锥的下面都焊接一个平行架体，以使圆锥转动的时候达到平衡和受力均匀。平行架体是个不规矩铸造件，上面开了个圆孔和销孔，目的是为了与传动部件的连接。其示意图如图3-3所示：4.1.5 自动排种器的特点这种排种器构造简单、重量轻、能实现甘蔗的有序排列。4.2同步存储排种器4.2.1 存储排种器的结构设计同步存储排种器主要是由存储箱和竖直出种箱两部分组成。存储箱上有一个凸轮机构，通过凸轮机构带动挡板和拨动板，从而控制甘蔗的排放量，从而达到甘蔗的有序排放。此同步存储排种器通过传动系统带动齿轮带，通过两齿轮同时使两蜗轮机构转动，从而达到同步效果。出种箱下面还多设计了一块挡板把甘蔗准确的送进蔗沟里。4.2.2 存储排种器的功能和原理同步存储排种器是通过存储箱连接自动排种箱的出口，使有顺序排出的甘蔗存储在存储箱上的。同步存储排种器的作用主要是存储甘蔗以及控制和保证甘蔗的的排放。所以存储器的大小为长30CM和自动排种器的出口的长度一样，宽为20CM。而存储器的出口是长为30CM，宽为8CM，保证了甘蔗能顺利排出。存储器上的出口处的两块挡板的作用是控制甘蔗一根一根的排放，它是通过凸轮机构的带动从而控制了甘蔗的排放。拨动板的作用是防止存储箱里的甘蔗种卡死不能正常排放，它也是通过凸轮机构的转动拨打而转动的。杠杆的支点在凸轮槽里从最高点到最低点的距离是8cm，也就是挡板从不挡甘蔗种到挡住甘蔗种的伸出长度。此凸轮带动的杠杆原理简图如图4-2所示：图4-2凸轮是通过一跟长轴连接到一个齿轮，此齿轮通过齿轮带连接到发动机上的齿轮，发动机的转动带动其齿轮通过齿轮带带动附属齿轮，从而带动长轴旋转，长轴带动凸轮旋转，凸轮旋转就可以使支点上下移动，从而控制杠杆在固定点处上下摇摆，控制两个挡板一上一下，最终控制甘蔗种从种料斗出口运输到地里的时间间隔。4.2.3 凸轮机构中传动轴的设计传动轴的材料的选用轴的材料主要是碳钢和合金钢。由于碳钢比合金钢价廉，对应力的集中性较低，同时也可以用热处理或化学处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故本传动轴材料选40Cr，40Cr的主要力学性能如下表3-1所示：表3-1 40Cr的主要力学性能材料牌号热处理毛坯直径/mm硬度/HBS抗拉强度极限屈服强度极限弯曲疲劳极限剪切疲劳极限许用弯曲应力MPa40Cr调质10024128673554035520070该轴结构较简单，可采用圆钢棒或锻坯制造。轴的设计轴的结构设计应满足：轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；轴上的零件应便于装拆和调整；轴应有良好的制造工艺性。本凸轮机构传递动力的轴是属于传动轴。传动轴是只承受扭矩而不承受弯矩或承受很小弯矩的轴，故应按扭转强度条件计算。现按扭转强度条件进行传动轴的结构设计。已知：轴的材料为40Cr，调质处理，电动机功率为P=8KW，轴的转速通过计算为193.8r/min,传动效率为=0.92。因为选用的材料为40Cr，调质处理，根据机械设计（纪名刚主编）表15-3，取。于是由扭转强度条件：由于轴截面上开有键槽，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱，所以将d圆整为40mm,即：=40 mm各段轴的直径是由按轴上零件的装配方案和定位要求逐渐一确定，各段轴径见零件图。 传动轴的强度校核计算轴的弯扭合成强度条件为：由于是传动轴，M=0，故上式变为：式中：轴上计算应力（MPa）折合系数，扭转切应力为循环变应力时，取=0.6T轴所受的扭矩（）W轴的抗弯截面系数故：=34MPa前已选定轴的材料为40Cr，查得=70MPa,因此，故安全。凸轮机构轴承的选择和校核A.轴承类型的选择凸轮机构所选用的是滚动轴承，但滚动轴承有不同结构类型。由于不同的结构特性，可以适应不同的使用条件。滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件之一，它是依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件的。与滑动轴承相比，滚动轴承具有摩擦阻力小，功率消耗少，起动容易等优点。常用的滚动轴承绝大多数已经标准化，并由专业工厂大量制造及供应各种常用规格的轴承，设计中只需根据具体工作条件正确选择即可。滚动轴承的正常失效形式是滚动体或内外圈滚道上的点蚀破坏。这是在安装、润滑、维护良好的条件下，由于大量重复地承受变化的接触应力所致。单个轴承，其中一个套圈或滚动体材料首次出现疲劳扩展之前，一套圈相对于另一套圈的转数称为轴承的寿命。轴承点蚀破坏后，在运转时通常会出现较强烈的振动、噪声和发热现象。B.载荷情况a. 载荷大小由于本凸轮机构中所承受的载荷不大，故应选用球轴承。因为球轴承主要为点接触，易于承受较轻的或中等的载荷。b. 载荷方向因为凸轮机构只承受径向力作用，所以宜深沟球轴承。c. 载荷性质凸轮机构所受冲击载荷不大，所以深沟球轴承就可以满足条件。c 调心性能因为轴的刚度大，变形小，支点也不多，故不考虑其调心性能。d 轴承安装与和拆卸便于装拆是选择轴承类型时应考虑的一个因素。所选用的深沟球轴承安装与拆卸具有装拆方便性能，其特性如下：主要承受径向载荷，也同时承受小的轴向载荷。当量摩檫系数最小。在高转速时，可用来承受纯轴向载荷，大量生产，价格低。由于d=40mm,选用6208 GB/T 276-94，安装尺寸da=47m，Da=73mm，基本尺寸：d=40mm，D=80mm，B=18mm。e 对滚动轴承寿命的计算根据教材机械设计公式（13-5），以小时数表示的轴承寿命（单位为h）为：式中：基本额定寿命（h）；C基本额定动载荷（N）；对于深沟球轴承6208 C=29.510（N）P当量动载荷（N）；P=2700N寿命指数（球轴承=3）n轴承的转速,n=1250r/min故=6755（h）4.2.4 存储排种器的传动方式同步排种存储器的存储箱有一个凸轮机构，通过凸轮机构带动挡板和拨动板，从而控制甘蔗的排放量，达到甘蔗有序排放的目的。凸轮通过一根长轴连到一个链轮，这个链轮通链条连到减速器上伸出的轴上的链轮，发动机带动其转动，轴再带动固接在轴上的两个凸轮转动。4.2.5存储排种器的特点本自动排种存储器性能可靠，排种距离均匀，具有较完美的同步功能。5 甘蔗播种机排种时间的计算排种时间关系到播种效率，如果排种时间过长将会降低效率，增加种植成本；因此，排种时间控制是播种甘蔗的重要一环。5.1 排种时间的计算查甘蔗技术培训班讲义，湛江市目前甘蔗的栽培技术水平，亩播种双芽苗数可达3500到4000。故一根甘蔗种大约20厘米上面有两个芽，就靠这些芽长出新的甘蔗。已知一个甘蔗种的长度为20CM，即0.2m，直径为7CM即0.07m。两个甘蔗种种在地里的间隔距离为12CM，即0.12m。播种机空载时前进速度为12公里/小时，即大约3.33m/s，播种机工作时最大行进速度为6公里/小时，即大约1.67m/s。两个甘蔗种排到地里的间隔时间T由下式计算：T=（每个甘蔗种的长度+两根纵向甘蔗种的距离）/播种机的前进速度；即：T=（0.2+0.12）/1.67=0.19s5.2控制甘蔗种排出时间的凸轮转动的计算控制两根甘蔗种排出的时间相隔为T。 已知两个甘蔗种排到地里的间隔时间T为0.19s，而两个甘蔗种排出时间的间隔正好是控制甘蔗排出时间的两个铁片中一个铁片从最高点开始到再次回到最高点的时间，也即是凸轮旋转一圈的时间。所以凸轮旋转一圈的时间为0.19s。则凸轮的转速为n=1/0.19=5.26圈/秒=315.8圈/分。而凸轮是由齿轮带动的，所以带动凸轮旋转的齿轮的转速为315.8圈/分。6 甘蔗漏播监测标记装置的设计本装置主要是通过触发微动开关来传输信号，利用PLC的设计来控制标记装置中石灰的是否掉落进行标记。在规定时间内有甘蔗种触碰到微动开关时，信号传送，标记装置不动作；规定时间内无甘蔗种触碰到微动开关时，标记则下石灰进行标记。由于突然旋转一圈的时间是0.19s，因此规定时间可设为0.2s。画出控制器电路如图15广东海洋大学2015届本科生毕业设计图6-1图6-2 Plc梯形图7 农业机械化概述7.1 全自动甘蔗播种机的总体分析（1）整机按照功能联合、结构组合、性能综合的技术思路进行设计，能一次性地完成两行甘蔗种植，作业效率高，完全适合我国甘蔗种植环境和符合农艺要求；（2）排种、排肥装置固定于车厢上，使蔗种、肥料装载量大，且施肥位置较合理，有得蔗苗的根系及时吸收肥料中养分，保证蔗苗的生长速度；（3）地膜拉力平衡、松紧一致，使蔗芽容易穿透地膜，蔗种比人工种植早发芽，特别适用于抗旱种植；16（4）结构紧凑，能一次完成所有种植工序； （5）采用整体机架设计，实现机架的承载、传力、连接各功用。在满足强度和刚度要求的条件下重量尽量轻，且制造工艺简单，快速，成本低。（6）本种植机工作时的转弯半径小，不会在转弯时浪费掉大量耕土，有利于提高耕种效率，很有特色。（7）机器种植比人工种植花费的成本少，平均一亩地不到10元钱，而人工种植一亩地却要55元，对资金是一种很大的浪费。7.2 甘蔗种植技术主要技术要点（1）深耕：植地机耕要求二犁二耙，深度达50公分，土壤要疏松，种蔗深度要达30公分。（2）浅种：蔗种回土盖种深度一般在5公分左右。（3）宽行：甘蔗种植行距要求在100150公分，有利于通风透气、植后田间管理。（4）密植：植蔗沟每100公分播蔗种56个，亩播双芽苗蔗种30003500个。（5）施足基肥：每亩用农家肥10002000公斤。（6）浸种：选用饱满、无病虫害、无伤的双芽苗，采用清水或2%石灰水浸种12天，可提高蔗种抗旱能力，也可达到消灭病虫害的作用。（7）下种方法：蔗种要平放在植沟，芽向两侧，回土盖种时先将种苗轻压入土后，再回土以利发根。7.3农业机化发展中存在的主要问题由于中国的农业发展尚未成型，在很多方面都存在着技术不足的问题。具体体现如下：（1）农机的数量不足，结构方面还存在很多问题；（2）田间作业仍然偏向于人力，比如甘蔗种植机最近几年才研发出来；（3）未形成产学研相结合的自主创新体系，高新技术的应用与新机具研发