玉米播种机的设计

1、 16 届毕业设计玉米播种机的设计学生姓名 曹双双 学 号 8031212203 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化 班 级 16-2 指导老师 弋晓康 日 期 2016.05 塔里木大学机械电气化工程学院制前 言农作技术与农机是农业生产中必不可少，又相互作用，前者是后者产生的前提并依靠后者来完成；后者为前者的实现而存在并能促进前者的发展。耕作播种一体耕作技术是农机和农业结合的改革，现在全世界使用开展示与推广。现实表明，耕作具有增加土壤肥力、保墒、增加农民收入和降低作业成本等是获得良好的成果。 现在，大力推广和使用耕作技术的核心是各种先进的播种机。 因为耕作拥有着他不可

2、替代的作用，提出了更高的要求用以针对北方旱地的农业播种，为此，研发播种效果好、节水成果明显、灭草彻底等共同作业的农机拥有很重要的意义。首先，比较成熟的播种机技术的发展，使得秸秆不缠绕开沟器等工作部件，杂草等对机具不拥堵，为耕作提供了较为可靠的实现保障。其次，覆盖于地面的小麦残茬和玉米秸秆等，可以使地表土壤的有机质增多、地力加强，同时可以省时省工，有较为明显增产效果。本文设计的玉米播种机集耕作、施肥、播种等一体化作业。其中行距可以调、株距等亦可调，对于施肥量的也是可调的，不仅能实现免耕播种一些性能，还能实现精量播种。本课题设计的主要内容是玉米播种机的设计。主要通过对原始数据的分析、方案的论证比较

3、与选择，完成了免耕播种机的总体设计，倾斜圆盘式排种器的设计，破茬装置的设计，施肥装置的设计及整体机架的设计等内容。在此基础上对玉米播种机的结构尺寸、驱动转轴的结构尺寸等进行了详细的计算和说明，并且对轴承以及轴承盒的型号作了选择。使本方案有了初步的设计应用价值。关键词：播种机；排种器；精量播种；玉米；耕作目 录1绪论11.1课题研究的目的与意义11.2国内外发展状况11.3对课题的任务要求及目标的分析21.4本课题需要重点研究的关键的问题及解决的思路21.5完成本课题需要的工作条件及解决的办法21.6工作条件及解决方法32玉米播种机总体设计32.1播种机整机设计原则32.2免耕播种机总体结构32

4、.3播种机工作特点43玉米播种机排种器的设计43.1倾斜圆盘式排种器43.2排种盘外形的确定53.3排种盘直径的确定63.4排种盘倾角的确定63.5型孔结构及尺寸确定63.6排种盘外侧边缘厚度的确定83.7孔间距的确定84玉米播种机破茬装置的设计94.1玉米播种机破茬装置的设计运动原理94.2传动装置与工作装置95玉米播种机开沟器的设计95.1设计原理95.2设计参数106排肥器的设计106.1 排肥器的结构及工作原理106.2排肥器主要技术参数的确定117轴的校核117.1按扭矩初算轴径117.2轴的校核12总 结13致 谢14参考文献15塔里木大学毕业设计1绪论1.1课题研究的目的与意义传

5、统耕作虽然带来了经济效益，但对地面的保护减少了，从而使得土壤发生严重的水蚀与风蚀；耕作使得土壤破碎，良好的种床被制造了出来，与此同时土层中的微生物与蚯蚓被大范围的消灭了，从而让土壤的活性下降相当严重。耕作幅度越大，土壤的恢复功能、保护功能就丧失越多，土壤的原有特性越难保持，要恢复就越困难。这些年来，我国机械耕作已是非常普遍，作物产量上升幅度较大，但污染和环境的破坏也日益严重。因此，在有根茬的未耕地上进行播种，减少对土地的破坏，并能有效地控制风蚀和防治沙尘暴，对春季干旱，增加作物产量等有显著作用1。从而对播种机的设计就有了相应的要求。本课题设计了玉米播种机的破茬装置和开沟器等零部件的设计。机器应

6、该能够减少破坏土地,可以有效地控制风蚀防治沙尘暴，对春季干旱,增加作物产量,同时减少现场操作的各个环节，以提高玉米产量，降低了生产成本。玉米播种机是大中型机械支持农业机械、经济效率高的经济效益，适合在我国各个地区的种植情况。获得良好的农业生态效益、经济效益等2。1.2国内外发展状况耕作种植，也被称为一种保护性耕作，实现系统扩展的关键环节之一是特殊的农业机器需要可靠的质量，性能好，主要总结了四个关键机器：第一，不要太多影响种植操作，保持良好的地面覆盖稻草处理减少蒸发，减少风蚀。第二，机器工作。化肥和种子传播到秸秆覆盖，种子和肥料肥料之间的底部或侧面下方的种子，保持5厘米的距离。第三,病虫害和杂草

7、，及时发现问题并及时处理。第四，耕作种植,继续在地上压实机操作和人力，从而赢得定期使用深松机进行深加工。根据这种情况，每隔2到3年。中国的一个主要干旱国家，干旱、半干旱和半湿润偏面积52.5%的总土地面积的陆地面积，全国最分区，旱作农业面积。干旱农业发展存在的主要问题，水土流失和风蚀荒漠化严重，土壤贫瘠，更少的降雨和气温较低，产量低。中国北方干旱地区近年来，沙尘暴发生的频率越来越高，风力侵蚀和沙漠化很严重。为了降低成本收入，保护生态环境，和收益，并实现我国干旱区的可持续发展，我们的国家应该做实验研究的实验研究是由农业和农业。保护性耕作有许多省(自治区)在中国的推广和示范,更明显的成果，促进我国

8、粮食生产稳定增长，提高农业效率和生产能力，促进农业发展发挥了积极作用。自1988年以来，美国稻草残留物覆盖为主，培养分为三种模式，传统耕作，播种后地面覆盖率不到15%，主要包括深松耕作和表面耕作；免耕播种地面覆盖率约为20%，后多次主要表面耕作；保护性耕作播种地面覆盖率超过30%，免耕或后表层土壤种植前操作，依靠除草剂除草，如通常免耕播种机和免耕施肥播种机，1750年，1760年，1770年，1780年，免耕精量播种，免耕施肥播种机1820型锄铲式风钻，1890、1895型免耕播种机。澳大利亚的干旱地区约占81%的澳洲大陆，是一个典型的农业国家。澳大利亚在全国各地建立了大量的水土保持耕作试验站

9、，取得了良好的效果。覆盖大量的测试表明，有残留的农田土壤冲洗的程度降至1/10的裸露农田，地面覆盖是一种有效的水土保持措施之一，有效降低土层变薄的威胁。加拿大位于北美洲，直到1950年代，也是沟犁翻耕，过度耕作土壤表面残留太少，不能有效抵抗风蚀和水蚀，导致水土流失。其保护性耕作研究，大致可以分为三个阶段：第一阶段，从1955年到1985年，主要专注于除草剂和免耕播种机的研究，第二阶段，从1985年到1995年，实验研究成功，除草剂价格大幅下降，除草更有效，更可靠的保护性耕作机的性能选择，保护性耕作得到大面积的推广应用;第三阶段，1995年到目前为止，由于食品价格下降，专注于减少这一阶段的生产成

10、本，主要有使用多种方法除草，减少除草剂的用量，改善机器，减少运行阻力，降低机械操作的成本。前苏联农业面积占耕地面积的46.5%，是主要的农业地区。在1950年代，前苏联奥马尔犁挖掘测试，没有墙的方法，效果并不理想，太多的杂草。之后，结合其培养方法与加拿大抗旱留茬栽培方法，形成一套节水耕作保墒，有显著的影响。除了上述国家，用于农业耕作保护性耕作和墨西哥、以色列、印度、埃及、巴基斯坦等。1.3对课题的任务要求及目标的分析这个设备主要用于树叶的碎秸土地上玉米和玉米播种机设计通过选择适当的方法的碎秸破坏设备，施肥装置，开沟装置，播种装置，复制设备，包括设备，整体框架和相关的设计。目标：机器应该能够减少

11、破坏土地，提高产量和土壤肥力，侵蚀控制，预防和控制，有效的对春季干旱，沙尘暴，同时减少现场操作环节，提高玉米的产量，降低生产成本。玉米免耕播种机是大中型机械支持农业机械，具有良好的经济效益和农业效益。它的低成本很低。可行性分析：主要用于玉米播种机虽然离开留茬玉米的土地，土地的伤害很小，可以控制风蚀，沙尘暴的防治，提高产量和土壤肥力，同时减少其他领域项目，降低了生产成本。重点在于打破碎秸，只要摧毁的残留物，好的设计作品，挖掘作物设备，不要延迟将土壤、种子发芽。国内相关技术成熟，能够达到设计要求，最重要的是，设计是可行的 3。1.4本课题需要重点研究的关键的问题及解决的思路需要满足减少对土地的破坏

12、及残茬对播种和种子发芽影响等要求。播种机主要组成：机架，破茬装置，施肥装置，开沟装置，播种装置，仿形装置、覆土装置。难点问题：破茬装置它是播种机的核心部件，它是本次设计中的重点。具体的解决的思路如下：查找相关资料进行方案的确定，进行机构的构想和可行性分析，最后做出总体设计4。1.5完成本课题需要的工作条件及解决的办法(1)校图书馆、万方数据库和中国知网阅相关资料，了解玉米播种机的发展现状。(2)从了解的信息中确定设计方案。(3)选择合适动力传递方式，设计工作装置和传动装置。(4)运用Auto CAD软件，绘制二维零件图和装配图。(5)利用有限元分析和Solidworks进行虚拟样机设计，完成整

13、机各零部件的三维建模。(6)参考资料中的计算方法及公式等进行计算校核。1.6工作条件及解决方法塔里木大学位于南疆中心位置，校内有实习工厂、土槽实验室、农业工程重点实验室等，设计条件较好，为项目开展提供了场地和基本条件。有良好的硬件环境，学校和教师力量强大，机械电气化工程学院拥有先进的实验设备和实验网站，等等，可以完全满足玉米播种机的工作条件的数量。2玉米播种机总体设计2.1播种机整机设计原则 (1)在整体的基础上，吸收国内外先进的免耕播种机，考虑我国农业和农业机械的实际情况设计一个结构合理，符合实际情况的播种机械。(2)根据水土保持耕作农业技术的要求，使用多个作业，尽可能少，机器和工具为少。完

14、整的稻草，清理开沟、施肥、播种、覆土、轧制等过程，满足播种的特殊要求。 (3)针对东北地区干旱的特点，采取措施最大限度的保护土壤水分。 (4)采取措施保证播种机的田间通过性和工作稳定性。 (5)播种机作业后各项技术指标应达到国家颁布的播种机标准。 (6)在保证手术效果和结构强度允许的前提下尽量减少机器，节省材料，同时，注意零件的互换性的重量，如要求组装5。2.2免耕播种机总体结构根据我国玉米播种的要求，以及已有的耕作模式，经过主要工作部件的设计，最终确定出播种机的总体结构。机通过培养机制、覆盖、镇压机构框架，结机制，四连杆机构，碎秸断裂机制，施肥，施肥计量大会等等，其总装图如图2-1所示6。图

15、2-1 玉米播种机的整体结构示意图2.3播种机工作特点通过大中型拖拉机钻，钻通过结机制连接到拖拉机结系统，工作，减少残留部分机构同时将覆盖稻草转入地下，清理播种带。肥料刀和刀播种在清理完整的肥料，播种操作。将土壤盘将同时，镇压轮的压力完成工作，保证种子和土壤密切接触，有利于种子吸收土壤水分。与弹簧设备可以抑制轮将播下的种子，压实。如碎秸、明沟，覆盖部分，一方面，减少机器的工作的总阻力，同时很好的解决钻场拥堵，提高机器通过性领域7。3玉米播种机排种器的设计3.1倾斜圆盘式排种器精密播种机的核心部件，计量装置，结构的工作性能和工作原理的直接决定，这个话题丸粒化种子材料特性相结合，在种子丸粒化的基础

16、上，同时结合翻转式阀瓣在勺计量装置和水平圆盘计量装置的特点，设计了如图3 - 1精确计量装置。计量装置主要由清洁刷扔，伞齿轮，移动板，板盒，等工作，种子种子盘的旋转装置来移动底板的从动轴旋转，沿导槽类型进洞里，伺服磁盘类型进洞里的种子排种盘上升区，在离心力和重力的作用下自动边坡沿板块移动移动，在清洁刷的作用下灵活的清洁刷清理没有滚下额外的种子，型孔外冗余种子在重力的作用下，自然沿板块移动，同时没有填充种子类型的二级种子填充孔，确保每个类型的洞只有一个种子，完成种植的整个过程。斜圆台式计量装置结合了翻转式阀瓣在计量装置和水平圆盘计量装置的特点。1.排种壳 2.排种盘 3.排种盖 4.锥齿轮图3-

17、1倾斜圆盘式排钟器整体结构这个装置的结构特点，充分利用剩余重力条件对种子的清洁作用，充种过程提高了可靠性和连续性8。3.2排种盘外形的确定考虑一个种子箱不能移动，慢慢地，填充不足，导致出现率较高的孔的问题，本研究将排板设计与转盘类型，其结构如图3-2所示。 图3-2（a） 图3-2（b）图3-2排种盘外形此计量板有一定的角度，会使种子的流动性加强，排种盘锥角应该大于丸粒化种子自然休止角，即。其中：为排种盘锥角； 丸粒化种子的休止角，根据试验实测值为，本研究中取。考虑随动盘运动的丸粒化种子，种箱容量受到锥角的影响等各种因素，固将设为排种盘锥角的角度。3.3排种盘直径的确定种子间距和播种精度计量盘

18、直径是影响更加明显。一种板直径d。由于排种盘要安装导种管和传动轴，此排种盘由两个轴连接的锥齿轮驱动。加上导种管直径，连接轴直径，锥齿轮直径，所以有。综上所述，以280mm作为排种盘的直径比较合适。3.4排种盘倾角的确定此排种盘与水平面成一夹角，以便于充种和清种。如果种子进入型孔不完全，则有可能是角度过大的原因，减少种子的填充率、渗漏问题，也有可能是这个原因的结果，如果种子在种子领域的积累，有可能是由于角太小，挤压种子清洁区域,种子伤害增加。就能够进入洞里，种子的受力分析，则有 (3-1)式中：N种箱对种子的支持力， 种子在运动时受到的离心力。经过分析，设摩擦系数，此时对倾斜圆盘式排种器和水平圆

19、盘式排种器验证结果分析发现排种盘转速为8 22 r/min较合适。极限考虑情将r = 22 r/min代入上式得，故，则排种盘与水平面的夹角。综上要求取较为合适。3.5型孔结构及尺寸确定精密播种的充分条件是选择合适的型孔参数，因为洞型玉米精确计量的关键结构之一，和类型的孔大小的一个重要参数。因此为了使不出现多粒种子，同时保证单粒种子在型孔内，那么型孔的直径要满足： 上式种子丸粒化的直径为。本研究的种子丸粒化尺寸服从D( 13.9，0.056644)。考虑农机加工精度多为IT7级，而IT7级的最大偏差值0. 018mm。按照可靠性设计的原则有，则，所以型孔直径服从(，) 分布。根据国家标准，对于

20、精量播种机的可靠度应高于90%才可使用，影响可靠度的因素主要有精量播种机的传动系统的可靠度、地轮滑移的可靠度、充种可靠度、型孔尺寸的可靠度及播种机各个零件的可靠度，如清种器、投种器等，依据可靠度分配原则，则有： 式中：型孔尺寸能够充种的可靠度； 地轮滑移的可靠度，一般为98%； 播种机各个零件的可靠度，一般取95%； 传动系统的可靠度，一般为98%。 则有R = 99.7% 。 又 查表可得，所以 (3-2)则，为了充种方便，本文取。经过计算当型孔的直径时，充种的可靠度达到了99. 9998% 。为了便于清种和充种，因开有导种槽在每个型孔的两侧。工作，在重力的作用下，各种箱式种子进洞里,测量板

21、的转动驱动旋转时种子类型孔种子在种子盘上升的作用下，在重力作用下，冗余种子自然下跌或从洞类型的导槽，并没有再次填充类型填孔，从而实现灌装的过程。为了帮助种子和种子填充，输入孔槽的两边的通道，以提高灌装的连续性和准确性，并减少伤害的玉米种子和种子的影响。假如种子受导种槽的力为，种子受清种刷的力为F，摩擦系数f为种子间的，设为为种子与种子间的压力，摩擦系数为导种槽与种子之间的系数。则： (3-3) (3-4)此类型为了使种子填充时间降低最大，是种子填充的重心位置应该减少，但也让种子可以顺利进入导槽，是减少垂直距离。同时为了防止种子在清洗的过程中被打破了，还应该确保种子的过程可以顺利进行，考虑到极限

22、情况种子被清除，则有： (3-5)这里由于此排种器使用的结构是倾斜圆盘式，其中倾斜角为： (3-6)将(3-5)、(3-6)代入(3-4)，则有又有，经试验测定，摩擦系数，将带入上式进行计算，解方程组，得，考虑实际情况取。3.6排种盘外侧边缘厚度的确定排种盘边缘上这种碟型孔，所有直接让模型孔可以完全容纳单个种子和假定类型孔容纳的体积适合满足的种子，那么存在了以下情况： (3-7)动盘的倾角，AD=15/2=7.5mm AD=15/2=7.5，为了让清种器不伤害型孔内的种子，取极限情况下，设CD =14mm，简化计算上述式子得：AB =10.81。根据实际情况考虑，这里取AB = 12mm。因此

23、以厚度为12mm作为排种盘外侧边缘厚度。3.7孔间距的确定虽然导种槽在每个型孔都存在，但是为使充种率在高速播种过程也满足相应的要求，即假设充入型孔的概率为作为孔间存储一粒种子时的概率，那么概率为1- 则作为不能充入概率存在，假如在型孔间备充的种子有n粒，那么被充种的型孔概率为： (3-8)则总之，按照要求的计算精确的播种机，当概率，型孔填充概率，广义类型填洞率为作为孔间存在一粒种子时的概率，则有孔间距L= 30mm 。计算排种盘的极限转速，得n=26转每分钟。4玉米播种机破茬装置的设计4.1玉米播种机破茬装置的设计运动原理根据现有的灭茬旋耕机原理的留茬机，旋耕刀轴的整个工作过程中压力的主要部分

24、，主引擎驱动力矩下的弯曲力，土壤的反应力和扭转变形复杂的组合，并产生强烈的冲击和振动。如图4 - 1所示在这个的基础上使用不破坏规则来设计和制造是传统的设计方法，根据静强度估计对旋转刀轴载荷的影响，最后增加安全系数的方法，以满足相关强度的要求9。从而来达到设计要求的目的。图4-1（a） 图4-1(b)图4-1旋耕刀片示意图4.2传动装置与工作装置输出，拖拉机功率的功率输出轴通过万向轴传动输入轴，传输速度、传输链条，最后回转轴，转轴的叶片，从而打破地上碎秸10。其工作装置：主要包括旋耕刀轴和叶片，其工作原理和旋耕机基本相同，因为(120 - 160毫米)是一个要求旋耕机耕深，他主要是地面，为目的

25、的(50 - 100 mm)作为旋耕灭茬机的耕作深度,坚持不太深，块根农作物切碎率不应太低，扶轮应该高于旋耕机刀轴转速11。旋耕灭茬机的刀轴转速应确定为354r / min。5玉米播种机开沟器的设计5.1设计原理留下残留的地面，地面强，和稻草覆盖量较大，平均每次耕作是非常困难的项目，接地阻力较大，所以新刀将需要有良好的土壤到破碎能力选择免耕免耕播种机开沟器，它除了具有一般开沟器的功能，还需要有以下特点：（1）锋利的边缘到适当的地面，向前开拖拉机来降低功耗，,刀也减少阻力。（2）小扰动土壤，特别是表面，注意低土壤水分损失，土壤下层土壤干湿混合也应该减少。(3)创建种子发芽和根生长的有利条件，以提

26、高种子发芽率。(4)有良好的切草或块的能力 12。 根据上面的要求免耕刀设计如图5 - 1所示，由基地和连杆后的叶片。基地和叶片通过螺栓连接，方便穿后可以更换刀片13。 图5-1（a） 图5-1（b）图5-1开沟器示意图 5.2设计参数此开沟器的主要技术参数包括如上图5-1(b)所示，其入土角度=45，入土隙角为=8，侧翼与水平夹角=30，两侧的夹角为=30。开沟器为铸造的底座，同时进行调质处理，用以实现耐磨性的提高 14。6排肥器的设计6.1 排肥器的结构及工作原理可以根据槽轮的轴向移动外槽轮分发设备分为移动和静止的。设计生产和销售设备，以确保分配的均匀性，行肥料消费稳定分布的可靠性，化肥消

27、费调整幅度足够大，分布通用性好，操作应简便，能适应不同密度、需求和不同种类的化肥；与此的同时，确保过程不受地形等因素的影响和速度，条件允许的影响，分配设备应该主要部件采用耐腐蚀材料制造。图6-1（a）图6-1（b）图6-1槽轮结构示意图我们一般，把槽轮排肥器分发的种槽、种箱罩、转轴、挡圈等，结构相对简单，施肥均匀性好，适用于流动性很好的肥料，如复合肥和宽松的肥料15。运行时，充满了肥料滑轮槽与槽轮的旋转旋转，同时层肥料外槽轮的旋转槽轮旋转,所以这一层被称为驱动层。如图6 - 1所示，槽轮工作长度和速度决定了外槽轮排肥料肥料排量16。6.2排肥器主要技术参数的确定 排种器槽轮槽的长度、大小和位置

28、及分布轴速度，是主要的影响因素分布的工作性能，脂肪脂肪的行稳定性的一个主要评价指标。通过验证，得出结论：这里的外槽轮的尺寸参数，如图6 - 1(b),外槽轮有效长度是280毫米，脂肪轴速度控制范围内的25 70 r / min,分布相对稳定17。7轴的校核7.1按扭矩初算轴径选用45调质，硬度217255HBS根据课本机械设计基础P245（14-2）式，并查表14-2，取C=110，计算得出： (7-1) 式中： d轴最小直径（mm）； P传递到轴上的功率（）； 轴的转速（）； C轴的材料和承载情况确定的常数。图7-1主传动轴结构与尺寸示意图轴的各个部位的尺寸如上图7-1所示，这里就不一一说明

29、了，以下计算涉及到相关尺寸的可以直接在上图中引用计算。7.2轴的校核根据上面算出来的已知数据可知： 轴的转速:轴的输入功率： P=15kW 轴的扭矩： (7-2)由于此轴是用来实现工作的，因此是比较重要的轴，选取轴的材料为45钢，调质处理，抗拉强度，屈服强度。因此经过计算和查阅相关资料可得：C=110 P=0.23kW n=290r/min将数据代入式7-1得： (7-3)得出轴满足受力要求，能够正常的工作。总 结通过此次玉米播种机的设计，让我对玉米播种机原理有了更深的了解，实验的过程中要注意很多的问题，首先玉米播种机的总体设计，包括播种装置，复制设备，碎秸破坏设备，施肥装置，开沟装置，涉及设

30、备合理布局等，以及各种电力传输需要注意的内容。然后,各部分设备的3D设计装配，等研究发现，旋耕灭茬设备概要文件和刀分析困难，和刀具避免困难的问题，如尚未完全解决。后续应该从分析的轮廓设计，使玉米免耕播种机的更好的性能。达能减少对土地的破坏，能有效控制风蚀的防治沙尘暴，对春季干旱，增加作物产量，同时减少现场操作的各个环节，以提高玉米产量，降低了生产成本。玉米播种机是大中型机械支持农业机械、经济效率高，适合在中国不同地区的种植情况。我深刻的认识到，要想成为一名合格的工程设计人员只是掌握本专业的知识是远远不够的，应该具有更加渊博的知识，如应该对计算机应用，农产品的特性，农业经济的发展现状等各个方面能力进行加强。在设计过程中遇到的问题有很多，但通过老师的耐心指导和查阅相关的手册以及书籍，都想到了很好的解决办法，设计过程基本上顺利完成了。致 谢 毕业在即，四年的大学生活已接近尾声，经过三个多月的努力，在弋晓康老师的悉心指导下，设计任务基本完成了。在三维设计期间，我要衷心的感谢我的指导老师弋晓康，从设计的选题、实施到撰写、修改和定稿，弋老师均倾注了大量的心血。导师的耐心指导和鼓励不仅使我掌握了基本的研究方法，建立了深刻的学习目标，同时让我明白很多人技能和待人。其中，导师严谨的做学术