大蒜种植机设计结构设计【全套设计论文含有CAD图纸三维建模】
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大蒜
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摘要本设计主要基于现有大蒜种植机进行改进设计，主要用于大蒜机械化种植，实现链式捧种器。通过对蒜瓣形状特征的统计研究，设计了一种取蒜勺，与排种器结构特点进行取种、稳种、清种、捧种四个阶段的有机结合，试验表明使转勺式排种器的精密取种率达到了92以上完成了排种器及其他重要工作参数的计算和结构设计。为解决蒜瓣种植农艺要求中蒜尖朝上直立种植的要求，本文研究的大蒜种植机械设计了蒜瓣垂直插入直立投种机构。它的作用在于首先利用转勺式排种器将蒜瓣从蒜种箱中取出，然后转勺式排种器的蒜勺中的蒜瓣在转勺式排种器在转动过程中产生的离心力的作用下抛到对应的滑道中，当蒜瓣和挡板碰撞时由于重力作用会自行改变方向。大蒜种植机的设计主要包括种植机的蒜种箱、转勺式排种机构、开沟种植机构、传动机构、覆土机构以及整机的装配。本文主要包括大蒜种植机的蒜种箱设计、转勺式排种机构设计、覆土镇压机构的选择以及仿形，整机装配的设计。选用刮板式覆土装置进行覆土作业，同时加以仿形机构，改善覆土作业的效果；整机的装配保证各机构位置之间合理，结构紧凑，保证合理行距且整机中的各个机构之间不会发生干涉，从而提高种植机的工作性能，提高种植效率。对整机和主要部件进行机械设计，绘制了总装图、部装图和部分零件施工图，使用CREO三维设计软件建立了整机模型，通过以上工作内容，完成了大蒜种植机械设计阶段的工作。关键词种植机；转勺式排种机构；刮板式覆土；整机装配IABSTRACTTHEDESIGNISMAINLYBASEDONTHEEXISTINGGARLICPLANTINGMACHINETOIMPROVETHEDESIGN,MAINLYFORGARLICMECHANIZEDCULTIVATION,TOACHIEVECHAINTYPEDEVICEBASEDONTHESTATISTICALSTUDYONTHESHAPECHARACTERISTICSOFGARLICANDGARLIC,AKINDOFORGANICCOMBINATIONOFGARLICSPOONANDSEEDCELLSTRUCTUREWASDESIGNED,ANDTHEEXPERIMENTWASCARRIEDOUTPRECISIONSEEDINGRATEREACHEDMORETHAN92COMPLETEDTHESEEDANDOTHERIMPORTANTPARAMETERSOFTHECALCULATIONANDSTRUCTURALDESIGNINORDERTOSOLVETHEREQUIREMENTOFGARLICPLANTINGAGRONOMICREQUIREMENTS,THEGARLICPLANTINGMACHINERYDESIGNEDINTHISPAPERHASBEENDESIGNEDTOINSERTTHEGARLICVERTICALVERTICALUPRIGHTITSFUNCTIONISFIRSTUSETHESPOONTYPESEEDMETERINGDEVICETOREMOVETHEGARLICFROMTHEGARLICBOX,ANDTHENSPOONSCRAMBLEDGARLICSPOONINTHESPOONTYPESEEDMETERINGDEVICEINTHEROTATIONPROCESSGENERATEDBYTHECENTRIFUGALFORCEUNDERTHEACTIONTHROWNINTOTHECORRESPONDINGCHUTE,WHENTHEGARLICANDBAFFLECOLLISIONDUETOGRAVITYWILLCHANGETHEIROWNDIRECTIONTHEDESIGNOFTHEGARLICPLANERINCLUDESTHEGARLICBOXOFTHEGROWER,THESPOONTYPESEEDINGMECHANISM,THEFURROWPLANTINGMECHANISM,THETRANSMISSIONMECHANISM,THECASINGANDTHEASSEMBLYOFTHEWHOLEMACHINETHISARTICLEMAINLYINCLUDESTHEDESIGNOFGARLICGROWER,THEDESIGNOFSPOONTYPESEEDSELECTION,THESELECTIONOFCASINGSUPPRESSIONMECHANISMANDTHEDESIGNOFPROFILEANDMACHINEASSEMBLYTHEUSEOFSCRAPERTYPECASINGEQUIPMENTFORCASINGOPERATIONS,WHILETHEIMITATIONOFINSTITUTIONSTOIMPROVETHEEFFECTOFCASINGOPERATIONSASSEMBLYTOENSURETHATTHERATIONALEBETWEENTHEVARIOUSINSTITUTIONS,COMPACTSTRUCTURE,TOENSUREAREASONABLELINESPACINGANDTHEMACHINEWILLNOTBEBETWEENTHEVARIOUSINSTITUTIONSTHEOCCURRENCEOFINTERFERENCE,SOASTOIMPROVETHEPERFORMANCEOFTHEPLANTINGMACHINETOIMPROVETHEPLANTINGEFFICIENCYTHEMECHANICALDESIGNOFTHEWHOLEMACHINEANDTHEMAINPARTS,IDRAWINGTHEASSEMBLYDRAWING,THEPARTDRAWINGANDSOMEPARTSCONSTRUCTIONDRAWING,THECREOTHREEDIMENSIONALDESIGNSOFTWARETOESTABLISHTHEWHOLEMODEL,THROUGHTHEABOVEWORKCONTENT,COMPLETEDTHEGARLICPLANTINGMACHINERYDESIGNSTAGEWORKKEYWORDSPLANTINGMACHINESCOOPTYPESEEDINGMECHANISMSCRAPERCASINGMACHINEASSEMBLYII目录摘要IABSTRACTIII第一章绪论711设计背景及意义712国内外研究现状及发展前景8121国内大蒜种植机研究现状8122国内大蒜种植机研究现状10123大蒜种植机的发展趋势11第二章蒜瓣外形特性及种植农艺要求1221蒜瓣外形尺寸的测量与统计分析1222大蒜种植机作业农艺要求13221大蒜的传统农艺种植要求13222套动力和作业形式14223本章小结14第三章大蒜种植机概述1531种植机类型1532种植机主要结构及功能1533种植机总体配置16第四章排种器的结构设计与计算1841排种器的原理及技术要求1842排种机构的类型、特点与适用范围1843转勺式排种机构原理概述20第五章种箱设计与计算2251蒜种箱容积计算2252蒜种箱结构特点23第六章取蒜勺设计与计算2561取蒜勺的要求2562取蒜勺的结构设计25第七章开沟器设计2871开沟器的要求2872开沟器的结构类型28III第八章输种管、覆土器设计3381输种管33811输种管的类型33812输种管的主要参数3382覆土器33第九章大蒜种植机使用及注意事项36结论38致谢391第一章绪论大蒜种植机是大蒜种植生产中关键作业环节，必须在较短的播种农时内，根据种植技术要求，将蒜种种植田地中去，使蒜瓣获得良好的发育生长条件。蒜种种植质量的好坏，将直接影响到蒜瓣的出苗、苗全和苗壮，因而对产量的影响很大。11设计背景及意义大蒜在我国已有2000多年栽培历史，是世界上种植大蒜历史悠久，面积最多，分布最广，总产量最多，食用量最大的国家。从中国农业信息网上了解到，2016年新产季，我出口大蒜主产地种植面积为山东金乡及周边地区约100万亩，临沂、苍山地区40万亩，莱芜地区10万亩；河南杞县、中牟和周口等地区约90万亩；江苏邳州、铜山地区有所增加，约58万亩。大蒜的生产过程复杂，属于劳动密集型农业。而国内的大蒜种植机械技术并没有跟上大蒜种植规模的发展，由于大蒜种植的特殊要求如瓣尖朝上，蒜农种植大蒜非常的辛苦，目前还是用人手点播的方式进行播种，在开沟、点播、覆士等工序上，需弯腰或蹲下进行作业，劳动强度较大、效率低，需要耗费大量的工时不只是蒜农还有要大力发展当地大蒜产业的政府对大蒜种植机械都有迫切的需求。此外，大蒜有重要的食用价值和药用价值大蒜是百合科葱属植物植蒜的地下鳞茎世界上许多国家都将大蒜作为天然食物和原始药用食物。大蒜产业前景十分诱人，据权威部门分析，大蒜食品居18种前景广阔的食品之首，市场十分走俏。全世界大蒜产品的消费量平均每年以百分之二十的速度递增，我国大蒜出口量也急剧上升，为我国出口出口创汇重要农产品，每年为国家换取大量外汇。我国大蒜的优势在于中国人口众多，虽然生产力低下，但是劳动力却十分廉价，发达国家的市场价平均都比我国市场价要高出加倍以上。但是要清醒地认识到，这并不是什么可以值得骄傲的优势。我国在许多方面还要迎头赶上才会在大蒜产业方面赢得更大的优势。2以上从大蒜的产业价值和国内大蒜种植现状方面阐述了大蒜种植机械在国内的需求十分紧迫，研究一种适合国内大蒜种植的机具具有非常广阔的推广前景。由此可见，针对国内目前的这种急需大蒜种植机械的状况，大蒜种植机械设计这个题目的提出有着及其积极实用的现实意义。12国内外研究现状及发展前景121国内大蒜种植机研究现状中国加入世界贸易组织，对农业的冲击最大，根据加入世贸组织的承诺，从2005年开始，我国农产品关税降至1535，远远低于62的世界农产品平均关税水平。国外发达国家普遍都是人少地多，生产力发达，种植作物上实现了全面机械化，少数几个农民便能管理一个大型的农场，生产的农产品自然在价格上有很大的优势。虽然中国的大蒜市场占据了绝大部分一四分之三的世界市场，但是一旦了解我们有了解了大蒜在国外的生产状况，便会对我国的大蒜产业生产力状况如此低下产生担忧。1蒜种生产的专业化、标准化栽培及管理机械化、指标化。大蒜播种、收获及晾贮方式各地情况不一，南美洲的阿根廷3月播种，78月收获泰国10月播种，23月收获。美国、法国种植规模化，收获、管理机械化。播种机将整地、作畦、下种、覆一次完成。收刨机收获，田间晾晒，泰国主要在北部凉爽地区栽培，方式同我国，贮存用阁楼棚澳大利亚研究出了蒜种冷处理仪，使用这种仪器按指标冷处理的蒜种出苗早而齐，蒜瓣大而瓣数少不少国家研究了大蒜适宜的播期、密度、用种量、施肥种类、施肥量、喷灌和滴灌技术，提出了大蒜施肥、灌水指标和管理规程。2国外大蒜市场的需求变化是生产“绿色大蒜”如果重点发展以农产品为原料的加工品和深加工出口，农民增收幅度一般会比初级农产品出口增值十几倍甚至几十倍州。根据查阅的各国专利文献看来，目前国外大蒜种植机械技术专利基本上集中在韩国和日本，其次是中国，其他国家也有少量大蒜种植技术，如美国、荷兰、法国、前苏联等其中韩国3关于大蒜种植机械的专利在16种以上，日本有8种以上。中国所有的专利技术大概也有8种其他国家都比较少，只是针对大蒜在当地种植的某些问题进行解决，并未涉及大蒜种植的农艺要求其中韩国专利技术最具代表性和参考价值，有适合各种种植需要的专利技术，而且韩国专利局提供的全文图文清楚易读。日本也有不少此类专利技术，但是技术复杂，图文难以读懂。它更着重在于提供一种通用的种植鳞茎的机械，如大葱，洋葱，大蒜等。国外大蒜种植机械按照不同的标准可以分成很多类，按动力的不同可分为1人力或畜力提供动力这种机具一般比较简单，能完成开沟和播种的功能，比手工点播效率要高，但是播种质量一般，但是成本十分低。印度旁遮普大学研制的一种人力单行播种机，3个人一天可以播种大蒜4公顷。2靠拖拉机提供动力用拖拉机对机具进行全悬挂或者半悬挂播种，可以一次播种多行，并可完成其他的如整地作业，而且在农艺田12人力大蒜播种机上更能保证大蒜种植的要求典型的是荷兰DUTCHVALLY公司的十二行大蒜播种机，非常精巧，采用半悬挂，地轮提供播种机捧种动力。韩国专利比较常采用的是手扶式拖拉机进行作业，这样更便于拖拉机手进行控制还能在播种前同时完成旋耕整地并对播下的蒜瓣进行覆土作业。从总体来看，园外大蒜种植机械的实际产品多采用旋耕后下种并覆土或者开沟后下种并覆土，并不涉及蒜瓣直立种植的农艺要求，因为大蒜蒜瓣形状不规则，体积比较大，还要实现精量的播种，所以排种器的设计非常关键。最常采用的排种器有勺链式捧种器和转勺式捧种器，可以实现一次排种一个蒜瓣的要求。这两种捧种器形式也是国外播种机中最常用的排种方式，而在专利中出现的最多的还是转勺式捧种器。它的工作原理是显而易见的，而且在不同的专利中出现有不同的形式，但是其原理都是一样的。并且不少专利还4对其进行改进，使它更适合于大蒜瓣种子的捧种。另外还有一类便是很有创新特点振动排种器，依靠振动使蒜瓣依次捧出种箱。使用振动捧种器的大蒜种植机械只有一个韩国专利，且改进为机械式凸轮振动排种，不失为一个解决蒜瓣捧种的好的解决方案，但是在具体的实用产品中没有出现。122国内大蒜种植机研究现状根据在中国知识产权局查阅的中国大蒜种植机械专利，现在国内大蒜栽植机械技术按种植方式主要可分为三种1第一种为大蒜点播技术，首先用压穴锥压穴，然后用机械送种到种穴，大蒜在送种过程中，蒜尖朝向处于自由状态，蒜种投送到种穴内时，蒜尖方向完全由落种瞬问朝觑及落种位置随机确定由这种技术研究发明的大蒜点播机，如李建武发明的大蒜点播机，由支架，压穴轮，挖种总成，种箱，捧种槽，传动轮。定向轮等构成，人畜力提供动力，结构简单，播种效率高。2第二种为大蒜播种技术，由蒜种分配机构、播穴管、按种杆组成，该技术基本上解决了大蒜栽植蒜尖向上的种植技术问题，但前提是必须事先将蒜种按尖上撮下的方式逐瓣用人工装入蒜种盒，工作效率与人工栽植差不多如王连增发明的大蒜播种机，事先用手工在一排蒜管里放入蒜尖向上的蒜瓣。劳动量大且效率低下。3第三种为全自动大蒜栽种技术，由动力、供料器、根部向下控制器，开沟器等构成，该技术解决了蒜种输送过程中要求根部向下的技术问题，但没有解决蒜种在土壤中要求直立的难题，且防堵、防损伤技术没有解决。典型的是由中国农机科学研究院现代农装科技股份有限公司研制生产的2ZDS5型自走式大蒜栽植机。其网站主页上介绍该机一次作业可完成5行大蒜栽种，行距175厘米，大蒜直立率高，能满足大蒜栽种的要求。但该机采用的开沟后播种。只能保证蒜瓣在下落过程中的治理状态，农民使用表明蒜瓣入种沟后直立率并不高，所以该机尚未被农民接受而大量推广使用。实用新型专利孙怀保发明的大蒜栽植机，满足了大蒜直立栽植的要求，多行种植，还没有达到实用阶5段。123大蒜种植机的发展趋势种植机是大蒜生产作业中的关键作业环节，必须在较短的播种农时内，根据农业技术要求，将蒜种播到田地里去，使作物获得良好的发育生长条件。播种质量的好坏，将直接影响到作物的出苗、苗全和苗壮，因而对产量的影响很大。从目前国内外的市场和研究领域上看，可用的大蒜种植机在播种过程中大多数都是无法分辨大蒜种粒的鳞芽和根部，这样种植下去的大蒜基本上都是东倒西歪，甚至鳞芽朝下。有的可以分辨出大蒜中立的鳞芽和根部，但是效率很低，无法完成大面积播种。因为大蒜种粒的不规则外形，智能化的大蒜种植机的设计也同样是十分复杂的，需要考虑的问题很多。主要考虑的问题有以下两个；一是保证设计的大蒜种植机能够识别大蒜种粒的鳞芽和根部，并且能够自动调整大蒜种粒的位置方向，保证大蒜种粒鳞芽上，最好能够90度垂直种植在土地中；二是要保证每次只能抓取一个大蒜种粒，并且要做到无损伤的直立种入田地中。6第二章蒜瓣外形特性及种植农艺要求应该明确的是，大蒜的农产品有多种，种植农艺也不相同，本文所讨论的大蒜种植机的大蒜种粒采用大蒜瓣，是针对作为蒜头栽培的农业机械。在本章中，将对蒜瓣外形测量统计作为以后章节种零部件设计的尺寸依据，还将规定大蒜种植机械的部分农艺工作参数。21蒜瓣外形尺寸的测量与统计分析大蒜按鳞茎中蒜瓣的大小，可分为大瓣种、中瓣种和小瓣种。大瓣种蒜头有蒜瓣47个，每瓣蒜大小比较均匀，蒜瓣肥大，外皮容易剥落，辛辣味较浓，产量高，以收蒜头为主；小瓣蒜又称狗牙蒜，蒜头有蒜瓣1020个，蒜瓣大小不匀，细长，外皮不易剥落，辛辣味较浚，适用种青蒜用。为了确定取蒜勺的外形和尺寸，需要对蒜瓣进行测量，作为下一步设计的基础研究工作。一级蒜头的横径5厘米以上；二级蒜头的4499厘米；35399理米为三级蒜；35厘米以下为次蒜。蒜瓣5克以上为大瓣，45克为中瓣，4克以下为小瓣。购买的5斤干蒜头，产地为北京，等级为一级。在以采收蒜头的种植要求下，要求蒜瓣饱满个头大，挑选完整、中等大蒜瓣外形测量尺寸小而扁平的蒜瓣作蒜苗栽培用。此大蒜品种百瓣重在500G左右，符合种植要求。作为测量的样本有一定的代表性。测量仪器有游标卡尺和物理天平。卡尺用来测量单个蒜瓣的长宽高，天平用来测量单个蒜瓣的质量。根据大蒜种植二次选种的要求，首先需要从口袋中随机抽取若干饱满圆整个头大的蒜头，再对从这些蒜头掰下的蒜瓣进行分级，分成大中小的级别以适应不同种植需要，选取合乎上面要求的大中型的蒜瓣来作为蒜种。中瓣的尺寸差距接近于大瓣，但是与小瓣有明显的区别。可以说进行了分级的蒜种，外形尺寸都比较匀称，这样对于测量的要求也降低了对于随机从分好级别的大中蒜种中选取了蒜瓣50个，符合正态分布。分别对它们的长L、宽B、厚H、重M进行测量。7图21蒜瓣外形测量尺寸总结测量蒜瓣所得结论有1蒜瓣长L平均30M不算蒜尖，中部高H平均20MM，厚度B大约17M。2同一品种经过挑选的蒜瓣大小匀称，特别是蒜瓣长度L上下波动范围最小，取蒜勺的主要设计尺寸最好以L的数据为主要依据。3一般来说，有2H2BL。4蒜瓣形状上尖下粗，其重心位于下半部最厚处，有利于蒜瓣捧种时的稳定落下。22大蒜种植机作业农艺要求221大蒜的传统农艺种植要求大蒜种植为年一季种植，种植方式以平作为主，播种期为8月至9月中旬，作青蒜栽培的应早些，可在8月中旬前播种，而作蒜头和蒜苔栽培的，可在8月下旬至9月上旬前播种。1选地和倒茬不宜连茬，般两年一换。2整地施基肥，深翻25CM，施底肥，做畦。3选种和播种，根据蒜头收获时间分为早熟蒜种和晚熟蒜种。选用高产、尽量选脱毒的优良品种，头大、规整、无虫蛀、无霉变、无冷藏的优质蒜作种，要求百瓣蒜重500克左右。在播种前要进行瓣选，掰开蒜头，剔除损伤芽尖的或烂瓣，黄瓣、光身瓣，挑选完整、中等大小而扁平的蒜瓣作蒜苗栽培用。4播种方法，采用等行，合理密植。行距1516厘米，株距1012厘米，般每亩2200025000株。选用适合的种植开沟机构在垅上下沟后栽种，要求栽深不超过5厘米，覆土不超过2厘米。8222套动力和作业形式本设计的大蒜种植机械与小功率拖拉机配套本文以丰收180型拖拉机为例，它是江西江铃拖拉机有限公司生产的一种小型机型。在中国有很具有代表性。该机具有耗油省、机型小、重量轻、操作灵活、外形美观、结构简单、维修便利等优点，能完成旋耕、犁耕、耙地、播种、收割等田间作业。拖拉机挂接机具的方式有牵引式、半悬挂式和悬挂式。悬挂式可以使农机具结构简单节约材料、降低拖拉机牵引阻力运输方便、机组机动性好地头转弯方便等优点；而且无需另配农具手可以提高作业生产率；因拖拉机后驱动轮轮承受机具的部分重量，故增加拖拉机在地块中的行走能力。由于悬挂式挂接具有的特点使它在农业中被广泛应用，现在的农业机具中，采用悬挂式的占具了绝大多数，只有非常少部分还在使用牵引式。在小功率拖拉机中，三点悬挂机构采用的最为普遍。由于本设计的大蒜种植机械使用的动力为丰收180型小型拖拉机，并且拖拉机自身附带有3点悬挂装置，所设计的种植机械也属于小型播种机具，适合采用三点悬挂式。框架式结构便于设计制造和维护，也便于零部件拆装。所以大蒜种植机械机架结构采用框架式，在焊接的方刚框架上，安装大蒜种植机械的各种工作部件。223本章小结蒜瓣长L平均30MM不算蒜须，中部高H平均20MM，厚度B大约17M经过计算，L的置信水平在95的区间为299412MM，B为16828MM，H为19134MM,质量M为4911G。同一品种经过挑选的蒜瓣大小匀称，特别是蒜瓣长度L上下波动范围最小，取蒜勺的主要设计尺寸最好以L的数据为主要依据。大蒜种植机械挂接形式为3点全悬挂，如以丰收180型拖拉机作为动力机械，作业速度应为低速档或档，有利于控制作业质量。根据拖拉机的外形及工作参数规格，参考现在大蒜种植农艺要求，确定了大蒜种植机械的农艺技术参数5行同时作业；行距株距为250MMXL20MM。9第三章大蒜种植机概述大蒜种植机的功用是以一定的播量或株穴距，将大蒜种粒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。31种植机类型大蒜种植机的类型很多，有多种分类方法。按播种方法可分为撒播机、条播机、点（穴）种植机；按联合作业可分为施肥种植机、旋耕播种机、铺地膜种植机机；按牵引动力可分为畜力播种机和机引播种机，而机引播种机中，根据和拖拉机不同的连接方式，可分为牵引式、悬挂式和半悬挂式；安排中原理可分为气力式种植机和离心式种植机。32种植机主要结构及功能目前国内外的大蒜种植机多数采用开沟种植，即利用种植机的开沟机构，在农田中工作时，先有开沟器开沟，槽深4060MM，鳞芽向上的蒜瓣顺着输蒜管滑落到种植机构内部，落入沟中，覆以适量的细湿土。种植机的结构形式有牵引式、悬挂式和半悬挂式。大蒜种植机由于其单位幅宽工作阻力较小，在于大功率拖拉机配套时，工作幅宽较宽，或者多台连接，常采用牵引式或分组悬挂式；其中与小功率拖拉机配套时，多采用悬挂式或半悬挂式。机架结构大多数为框架式。机架如图31所示。10图31机架33种植机总体配置种植机总体配置应注意下列几点1、大蒜种植机的单位幅宽应布置合理。与大功率拖拉机配套时，工作幅宽较宽，或者多台连接。常采用牵引式或分组牵挂式。与中小型拖拉机配套时，多采用悬挂式或半悬挂式。机架结构多为悬挂框架式。2、用来连接和安装个工作部件的机架要有足够的强度和刚度外，要有适当的高度，不影响开沟器的起落和覆土机构的作业。3、悬挂式大蒜种植机应选择合适的上下悬挂点。种植机与拖拉机挂节后，下悬挂拉杆牵引与水平线的夹角下倾为0到8度为好，上悬挂拉杆应向上倾斜，使虚牵引线点落在悬挂轴前方。4、传统大蒜种植机的地轮一般都布置在机架两侧。一字形并列编组的行走轮装在机架后方支持整机。5、大蒜种植机的开沟器接地点的纵向位置应尽量配置在地轮接地点连线附近，以适应地形变化，使开沟器深度一致。窄行距时，开沟器配置成前后两列，相距不能小，否则易引起开沟器前丘连片而拥土。开沟器升降范围应满足最大播种深度和最小离地间隙以及仿形的要求。6、牵引式种植机重心应配置在地轮前方。工作状态时，牵引杆挂接点出要有200到300牛的向下压力。压力过小工作不稳定，压力过大挂接困难。11种植机的整体装配图如31所示；图31整机装配图1开沟器2机架3输种管4地轮5排种器6种箱7覆土器8行走轮12第四章排种器的结构设计与计算排种器是大蒜种植机的核心部件，是决定大蒜种植机的特性和工作性能的主要因素之一。对于需要实现精密排种的大蒜种植机械，排种器的重要程度不言而喻，由于蒜瓣形状特殊不规则，排种器的结构设计计算更是研究大蒜种植机的一大难点。41排种器的原理及技术要求本设计的大蒜种植机能满足蒜瓣的单瓣排种、直立栽植、覆土等农艺要求，一次性完成大蒜种植，根据大蒜种植机的特点和大蒜种植的实际情况需要选择合理的工作部件和结构。大蒜种植机每一行单组都包括排种器，输种道，接种斗，输种管。排种器的技术要求大体上有以下几个方面1、排种机构保证排种过程均匀稳定，排种均匀性不受外界条件变化而产生严重影响。一台种植机机的排种量应该保持一致；2、排种机构应能保证蒜瓣能顺利从种箱流到取种勺内，避免蒜瓣的架空或积堆现象；3、通用性好并且能完成每次取种一颗的要求；42排种机构的类型、特点与适用范围1勺链式排种器勺链式排种器是大蒜种植机常用的排种器，如图41A。它由种箱、取蒜勺、链条、链轮等组成。取蒜勺是排器的主要工作部件,与种箱中的蒜瓣直接接触,它的形状决定了勺链式排种器工作质量的好坏。设计该排种器的关键是确定勺口和定量孔的形状和尺寸,所以本文将着重点于取蒜勺形状和尺寸的设计,使它具有良好的取蒜能力。固定于链条上的取蒜勺将经过四个过程川排出蒜瓣垂直取蒜阶段、斜上运行阶段水平清种阶段、护种并排种阶段。由于中国大部分地区采用大蒜种粒的形状都不规则，使得种勺取种困难，容易产生漏种现象。通过优化勺链式排种器的结构和作业参数，可以降低漏播率，但改进后的排种器仍有7左右的漏播率。为保证播种质量，生产中通常采用人工补种，这种方式不但增加了劳动强度和作业成本，还会因排种器13运动速度快、人工补薯不及时造成漏播。2转勺式排种器特点是排种通过种勺、排种二个过程完成，如图41（B）所示。即种子经过种箱，转勺式排种器的取种勺舀取一粒种子，在转轴转动作用下，由于离心力作用，种粒会飞到输种室中，由接种斗接住沿着输种管排到种沟内。该排种器投种高度较低，有利于提高株距均匀性，损伤率较低，还可通过传动比的调节来改变株距大小。该排种器主要用于点（穴）播玉米、大豆、甜菜、蔬菜、花生等种子，大蒜等作物，排种性能尚好。3振动式排种器由于振动的作用,能使种子的内摩擦力减小,利于单粒种子从种子群中分离。振动还可以使种子在一个振动排种槽上顺序排队输送,均匀排落，如图41（C）所示。由于这种排种器投种频率较高,又能保证一定的排种均匀度,因此被认为比较适用于中小粒种子的精密播种。但这方面的研究还存在一些理论和技术上的难题，如对振动排种的基本理论尚未进行过系统的研究,各运动参数对排种量和排种质量的影响不十分清楚；现有的振动式排种器种子在振动槽上运动速度较慢,不能排成单行输送,影响了排种精度。4倾斜圆盘式排种器特点是倾斜圆盘式排种器包括种箱、充种室罩壳、进种量调节板、充种盘、排种器壳体、排种盘和排种器轴，排种器倾斜3060安装于播种机上，如图41（D）所示。采用充、排种盘的结构，整个排种过程分为充种、清种、输种、排种四步，保证在最低处投种，降低了投种高度，缩短了投种时间，可有效保证穴粒数、种距；倾斜圆盘式排种器靠重力柔性、自动充种，充种稳定，且利用重力柔性、自动清种，并设置清种刷，可将极少数卡在充种孔内的种子刷下，不卡种，不伤种；倾斜圆盘式排种器的充种盘、排种盘结构精巧，均设计有两个凸台，与滚动轴承定位可靠，且可保证与排种器壳体的配合间隙，避免了与排种器壳体的摩擦，大大延长了排种器的寿命。选用哪种排种器要根据本机的设计要求，综合考虑一能满足农艺要求，二能使结构设计简单，综合以上因素本机选用转勺式排种器。14ABCD图41常见大蒜种植机排种器A勺链式排种器；B转勺式排种器；C振动式排种器；D倾斜圆盘式排种器43转勺式排种机构原理概述大蒜转勺式排种器的结构如图41B所示。每组排种器单体由种箱、取蒜勺、转盘、输种室、挡板等组成。排种通过种勺、排种二个过程完成，即种子经过种箱，转勺式排种器的取种勺舀取一粒种子，在转轴转动作用下，由于离心力作用，种粒会飞到输种室中，由接种斗接住沿着输种管排到种沟内。取蒜勺与转盘固定连接，转盘上每隔一定相同的角度便固定一个取蒜勺，有5个转盘提供5行种植的蒜瓣，提供动力的转轴轴放置于种箱内。工作取蒜勺是排种器的主要工作部件之一，与种箱中的蒜瓣直接接触进行精密取种，它的形状决定了转勺式排种器工作质量的好坏。设计该排种器的关键是确定勺体和定量孔的形状和尺寸。清种挡板排种器上方，覆盖在种箱上，取蒜勺在清种挡板和种15箱形成的空间内转动排种，清种挡板接住种勺中落下的蒜瓣，使其重新滑入种箱中；输种室有两块挡板组成，在取蒜勺翻转过来之后，蒜瓣在离心力作用下飞落在输种室中，挡住蒜瓣不让其落出，直到运行到该进行排种之时。16第五章种箱设计与计算种植机的种箱设计是种植机的的关键部分，要根据种植要求合理的设计种箱，必须有足够的容量，但种箱过大，种植机机组结构庞大，且使机组牵引阻力增加。此外，对悬挂式种植机来说，将直接使机组纵向稳定性变坏。本章将根据实际种植作业要求合理计算设计种箱，并且利用CREO三维设计软件进行三维实体建模，完成对大蒜种植机种箱的设计。51蒜种箱容积计算以收获蒜头为目的时，行距1620厘米或2427厘米；株距1013厘米或810厘米；每亩播种量120150千克。用较大的蒜瓣播种，每亩插量为150180千克。用小的蒜瓣播种，只需5080千克就可以了。以采收青蒜为目的时，播种较密，行距13厘米，株距45厘米，每亩播种达250300千克。种子箱的容积U与种植机械的幅宽B有关，它的计算公式为QLRMAX410（51）式中RL为种植机一次添种到另一次添种所经过的行程，M；AXQ为最大播种量，千克/公顷；B为种植机幅宽，M；为种子的容重，3/KG；因为在行程末了种箱内必须留有不少于种箱总容积1015的种子储备量，所以计算容积必须加大至U15（52）大蒜种植机械要求种箱的容量至少能使机器在地头跑一个来回以上而不加种，结合国内大蒜种植地区地块的大小，本机工作行程RL取200M；采用较大的蒜头播种，每公顷最大播种量MAXQ160千克亩X152700KG/HA，工作宽幅为B132MM；结合公式51和42计算得U01231752蒜种箱结构特点一般种箱采用薄钢板焊制，其截面一般为直角梯形。种箱侧壁的倾斜度要远远大于种子的自然休止，这样种子才能自然流下，而不会在种箱堆积。由于大蒜形状的特殊，蒜种箱的结构由两部分组成，三维模型键见图51，A为种箱主体，用来装取蒜瓣；B为挡板，种箱主体中的蒜瓣部分滑入种箱主体底部，取蒜勺将从中通过，挖取蒜瓣。计算种箱的容积时，主要计算种箱主体1处梯形的面积与种箱长度即幅宽之和，忽略取蒜盒的容积。（53）BHBAU2又，带入上式得，TANHBBBTAN2）（54）取45，BH,带入式44可算得A330MM；B210MM；H210MM带入式43可算得3221804103MU18图51种箱三维视图19第六章取蒜勺设计与计算取蒜勺是转勺式取种器的主要工作部件，与蒜瓣直接接触，关系到排种器工作效果取蒜勺有一个勺柄，柄为左右各一个，分别有一对孔。螺栓穿过这两对孔和转盘上的孔，这样便可以将取蒜勺固定在转盘上。孔和销柄的尺寸的确定需要由选定的转盘大小来确定。取蒜勺的结构是与排种器工作过程相结合的，且以蒜瓣的统计数据为设计依据。61取蒜勺的要求一个良好的取蒜勺必须符合下列要求1每一个取蒜勺一次只能取出一粒蒜种，并且能够保证蒜种在取蒜勺中保持稳定，顺利进入到输种室中；2取蒜勺不能损伤种子；3取蒜勺能够合理固定在转盘上，不能晃动，保证蒜种在重力和人离心力的作用下能够顺利进入输种室中；4勺的高度不宜太高，太高影响清种，造成多于蒜瓣滞留勺中不落下；5定量孔以固定住一个蒜瓣为准；6结构简单，工作阻力小，调整、维护方便；62取蒜勺的结构设计通过对蒜瓣的测量分析，然后对取蒜勺进行外形设计。经过初步的研究和构想，考虑到精密取种的要求，其结构形式如图61所示，包括勺体、勺柄、定量孔。把勺体的尺寸长L宽B的形式称作横式取蒜勺，其三维模型外形结构如图62所示，参数如图61所示蒜瓣进入勺体后其L方向平行于勺体的B方向，可以横躺着进入定量孔。取蒜勺的形状结构由蒜瓣的外形尺寸为确定基础，并拟定为下面的三种形式1勺体宽度B需要能容纳一颗以L平行B方式横卧进入勺体的蒜瓣，这是挖取蒜瓣最为理想的方式，也是我们设计取蒜勺极力想到达到的目的。同样为适应蒜瓣的不同长度形状尺寸，B的取值可以为B11XL（61）202勺体长度应该保证避免两颗蒜瓣以L平行勺体的方式进入勺体，以免造成重播，这是横式取蒜勺最不利的取蒜方式。L不宜太长应尽量减小勺体的大小使落入勺体蒜瓣不至于太多，为了保证不同形状和尺寸的蒜瓣能够在短时间内顺利的充入勺体，此时L的取值可以为L12HL（62）L为修正值，目的是使蒜瓣竖着也能进入勺体，但不可能在勺体中同时容纳两颗蒜瓣。3勺底应该设计一个斜度口，使落入勺中的蒜瓣平卧，更有利于滑入定量孔中。此外，斜度的作用还会有利于清种，斜度口便于蒜瓣自身位置的调整，使蒜瓣尽量在取种的时候便充入定量孔。口取值应该大于蒜瓣侧立倾倒的角度和蒜瓣与取蒜勺制造材料之间的摩擦角。图61取蒜勺二维图21图62取蒜勺三维模型设计考虑了三种形式的取蒜勺，从取蒜试验结果综合考虑选择，应该采用工作更稳定可靠的横式取蒜勺。22第七章开沟器设计开沟器的功用主要是在播种机工作时，开出种沟，引导种子进入种沟内，并使湿土覆盖种子和肥料。71开沟器的要求一个良好的开沟器必须符合下列要求1开出的种沟要深浅一致，沟型整齐、平直，开沟深度能在一定范围内调节，以适应不同作物的播深要求。2开沟时不乱土层，不应将下层湿土翻至地面，也不可使干土落入沟底，应将种子导至湿土上。3行内中子分布均匀，种子不飞散而应都落到沟底。4应有一定的回土作用，使细湿土将种子全部覆盖，以利于种子发芽。5要有良好的入土性能和切土能力，工作可靠，不易被杂草、残茬和土块堵塞。6结构简单，工作阻力小，调整、维护方便。72开沟器的结构类型根据所播作物的播种要求，地区气候和土壤条件的不同，播种机应采用相应的开沟器。开沟器结构类型按其入土角不同，可分为锐角开沟器和钝角开沟器两大类。锐角开沟器的开沟工作面与地面平面的夹角，即入土角90，它通常有锄铲式、翼铲式、船形铲式和芯铧式等多种。钝角开沟器的入土角90，它包括有靴鞋式、滑刀式、单圆盘式和双圆盘式等多种。开沟器的结构类型、工作原理和特点1锄铲式（锐角锚式）它依靠自重、附加重量和播种机前进时的牵引力，有自行入土的趋势，直至与土壤阻力相平衡时为止。工作时，将部分土壤升起，使底层土壤翻到上层，对前端及两边土壤有挤压作用，开沟过后便形成土丘和沟痕。由于下层较湿的土壤翻到上层，容易损失水分，不利保墒，并使干湿土相混合，因此，不宜在干旱地区使用。此外，对播前整地要求较严。在土块大，残茬、草根很多的田地上作业时，容易发生缠草、拥土、堵塞现象，工作不稳23定。其优点是结构简单、轻便、容易制造和保养，好金属量较少。目前仍用于谷物播种机上。2宽幅翼铲式有翼铲、筒身和反射板组成。种子经输种管落到反射板上，经反射立即向四处撒开，均匀地撒落在翼铲所开的沟底里，达到宽幅80120MM。工作时有抛土现象，阻力较大、易粘土，遇残茬根茎易堵塞和拥土，影响作业质量。因此，要求整地质量好。该开沟器限用于要求宽苗幅的通用播种机上。3芯铧式工作时，它的前棱和两侧对称的曲面使土壤沿曲面上升，并将残差、表层干土块、杂草向两侧抛出翻倒，使下层湿土上翻，不利保墒。开沟阻力较大，不适于高速播种。其优点是结构简单，入土性能较好，对前整地要求不高，而且沟底较平，开出沟宽为120180MM。主要用于东北垄作地区宽苗幅播种的中耕作物播种中耕通用机上。4船形铲式船形铲入土角为60，迎面切角为35依靠开沟器重量和外加重力的作用，压成沟形。沟形平整，形沟壁整齐。根据需要可选用单行、双行或三行开沟铲，每个开沟器即可相应开出一条、两条或三条种沟，可以达到窄行密播和带播的要求。这种开沟器工作速度不宜过高，最大为67KMH。因其结构简单，适于浅播和窄行播、带播。主要用于蔬菜、甜菜和豆类播种机上。5靴鞋式（钝角锚式）由于受土壤阻力向上分力的影响，使其不易入土，但在其本身重量其附加重力的作用下，能开出一定深度的种沟。开沟时，将表土向下及向两侧挤压，使种沟紧压，不会使湿土翻出，利于保墒。在土壤湿度过大时，其前胸与侧翼均易粘土，对播前整地要求较高。因其结构简单、轻便、制造容易，适用于浅播，故仍有用于牧草、蔬菜和谷物播种机上。6滑刀式入土部分为一较长的滑刀，向下压切土壤，较靴鞋式容易入土。开沟时，将表土向两侧推挤的同时，向下挤压而形成种沟。种子从两翼侧板中间落入沟底。开沟宽度取决于后部的双翼侧板相距大小，一般为46。双翼侧板尾部呈阶梯形或斜边缺口，可使下层湿土先落入沟内覆盖种子。滑刀有24长、短之分。长滑刀开沟器用于播种大粒种子，短滑刀开沟器用于播小粒种子和浅播作物。目前国内外许多中耕作物播种机上采用这种开沟器。7双圆盘式双圆盘刃口在前下方相交于一点，形成一夹角。工作时，靠自重其附加弹簧压力入土。两圆盘滚动前进，将土切开和推向两侧，形成种沟。种子、肥料通过开沟器体中部的导种筒落入沟底。由于圆盘周边有刃口，滚动时，可以切割土块、草根和残茬。因此，在整地条件较差和土壤湿度较大时，也能正常工作，而且工作较稳定，能适用于较高速作业。开沟过程中，不易粘土、堵塞，上下土层相混现象较少。其结构较复杂，重量较大，所以开沟底不平，不适于浅播作物。目前较广泛用于谷物播种机上，也有用于中耕作物精密播种机上，是一种适应性较好的通用性开沟器。8单圆盘式为一球面圆盘。工作时，圆盘滚动，将土壤切出椭圆形沟底（沟宽2030MM），种子由凸面顺圆盘落入种沟内。由于开沟时土壤沿圆盘凹面升起后抛向一侧，部分湿土被掀起，干湿土相混，容易跑墒，不适于干旱地区使用。此外，种子落在椭圆形沟内，使播深不一致。单圆盘开沟器结构较双圆盘开沟器简单，入土性能较好，对整地要求不高。主要用于谷物播种机上。73开沟器使用及三维建模开沟器工作时，将部分土壤升起、抛翻、推挤或挤压等，使开沟器前方形成前丘和播后地表形成沟痕。特别是在整地条件差、土块大、杂草和残茬多的情况下，前丘突起较大。为了不使相邻两开沟器的前丘连片，它们间必须要有足够的间距。若该间距大于农业技术要求的行距时，常使相邻两开沟器排成前后两列，同时前后列开沟器的距离必须保证后列在稳定的土壤中工作，以保证后列开沟器的开沟质量。综合以上各种来枸杞的特点和适应条件，最终选择芯铧式开沟器，并利用CREO三维建模软件进行实体建模，具体结构如下图71所示；25图71开沟器三维模型图72开沟器结构芯铧式开沟器主要由芯铧、输种管等组成。芯铧一般用34MM厚的65MN钢板制成，铧尖及刃部进行热处理，硬度为HRC3742，以增加其耐磨性。如图72所示的芯铧的主要参数有1入土角入土角过大，入土性能差，且阻力增加。入土角过小，会使芯铧尖而长，强度减弱。一般芯铧入土角以1525为宜。2隙角芯铧底部有一隙角，它有利于入土，一般为，过大则使沟底不平，过小使入土性能差。3铧高H在不影响种子散落的情况下，铧高不宜过高，过高易发生拥土，且增加阻力。铧高一般为80140MM。4芯铧工作曲面芯铧工作曲面的形成见图72。曲率半径为R的曲线26（芯铧脊线），为使入土性能好和结构紧凑，脊线曲率半径R取250350MM为宜。27第八章输种管、覆土器设计81输种管输种管主要是将排种器排出的种子导入开沟器，使种子能顺利地落到种沟内。它对排种的均匀性有较大影响。因此对输种管的要求是1保证种子能自由活动，不致使排种均匀性变坏。管内应有足够的断面积，管壁应光滑畅通无阻。2要能适应开沟器的升降和调节。输种管固定于机架上，不致影响种子的通过。3结构简单，易于制造和维修。811输种管的类型输种管按其制造材料可分为金属管、橡胶管和塑料管三种。1金属管有卷片管、卷丝管、套筒管、漏斗管和蛇皮管等。2橡胶管有硬橡胶管和橡胶折皱管。3塑料管有波形塑料管和直筒塑料管。812输种管的主要参数1输种管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机械特性（种粒形状和尺寸、种粒与管壁的摩擦系数等）确定。输种管的最大直径应与种子在输种管内自由降落时的扩散范围性适应。通过试验，有三分之二的种子集中在半径为25MM范围内，因此，输送管的最小直径DMIN一般为23MM，最大直径DMAX一般为35MM。2输种管的长度根据不同类型播种机的结构需要，排种器工作特点以及对种子下落到沟底时的要求，确定输种管长度。对于某些中种植机，为使种子落到种沟时，相对于地面的速度接近于零，以提高株距均匀性，还专门设计了导种管。即要求种子沿导种管向后滑行运动，并具有一定的速度，因而设计成曲线形导种管。82覆土器种子落入沟底，开沟器将一层较浅的回土覆盖种子，尚需用覆土器进行覆28土，使其达到一定的覆盖深度。对覆土器的要求是先覆以细湿土，而且覆土均匀，
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