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摘 要我国作为农业生产大国，农业技术的发展对我国的经济发展、社会和谐起到重要的作用。花生作为一种常见的农业作物，在我国的农业经济上面起到重要的作用，目前的农业播种机由于都是通过机械结构进行播种的，起容易造成播种时播种破损，施肥距离不均匀的现象发生，本文基于目前的播种机存在的问题进行改进，优化，该机构能够同时实现花生施肥和播种两种功能，且实现气吸式精播，通过优化排种结构，刮种结构实现播种和施肥中对起颗粒精度和效果的要求。本文设计的结构通过拖拉机带动，本结构通过减少花生施肥播种双用机的结构尺寸，使得本机构更为便利。本文通过阅读目前的花生施肥播种机发展现状以及发展趋势，确定本文设计的花生施肥播种双用机的总体结构，采用气吸式精播机构进行施肥和播种，并且对其中重要的零部件进行设计与选型，完成本文花生施肥播种双用机的三维建模，并进行仿真，使其结合目前施肥播种双用机的优势进行优化，改进，完成本课题的全部内容。关键词：花生；施肥播种双用机；改进；气吸式AbstractAs a large agricultural production country, the development of agricultural technology plays an important role in Chinas economic development and social harmony. Peanut, as a common agricultural crop, plays an important role in Chinas agricultural economy. The current agricultural seeders are all sown by mechanical structure, which is easy to cause the phenomenon of sowing damage and uneven fertilization distance. Based on the problems existing in the current seeders, this paper improves and optimizes the mechanism, which can achieve peanut at the same time Two functions of fertilization and sowing are realized, and air suction precision sowing is realized. Through optimizing seed arrangement structure and scraping seed structure, the requirements of precision and effect of granulation in sowing and fertilization are realized. The structure designed in this paper is driven by the tractor. The structure makes the mechanism more convenient by reducing the structure size of the peanut fertilizer and seeding dual-purpose machine.In this paper, by reading the current situation and development trend of peanut fertilizing and seeding machine, the overall structure of peanut fertilizing and seeding machine designed in this paper is determined, and the air suction precision seeding mechanism is used for fertilizing and seeding, and the important parts and components are designed and selected to complete the three-dimensional modeling of peanut fertilizing and seeding machine in this paper, and the simulation is carried out to combine it with the current situation The advantages of the fertilizer and seeding machine are optimized and improved to complete the whole content of this project.Key words: peanut; double machine for fertilization and sowing; improvement; air suction 目 录第1章 绪论11.1课题的研究背景与意义11.2 国内外播种机械发展现状11.3 本文主要研究内容4第2章 整机布局设计52.1 整机总体布局设计方案52.2 播种机的工作原理52.3 本章小结6第3章 播种机主要零部件的设计73.1 开沟器的设计73.2 排肥系统的选型与设计83.3 排种系统的选型与设计113.4 覆土器的设计153.5 镇压轮的设计163.6 仿形机构选型与设计173.7 地轮的设计173.8传动装置的设计193.9 本章小结20第 4 章 播种机受力分析214.1 开沟器臂弯矩的校核214.2 梁的强度校核224.3 本章小结23第5章 基于特征的农用播种机建模及装配与运动模拟255.1 solidworks软件的介绍255.2 基于特征的零件实体建模流程255.3 基于特征的零件实体建模26第6章 结论与展望27致 谢28参考文献29第1章 绪论1.1课题的研究背景与意义棉花是我国的主要作物，随着我国农田机械化作业水平的不断提高，机械作业的面积不断增大，棉花播种机已经成为我国农业中必不可少的工具。棉花播种必须在较短的播种农时内，根据农业技术要求，将种子播到田地里去，使作物获得良好的发育生长条件。而我国目前推广使用的是由谷物播种机过度到精密播种的机械式棉花播种机，对种子的外型要求严格，而且有一定的种子破碎率，另外，由于棉花播种行距要求较小，机械式的精播种机总体结构配置复杂用机，整体笨重，所以机械式的棉花精播机的整体性能还不是很好。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。气吸式小型棉花精密播种具有省种高产的优点，可以保证种子在田间合理分布，播种量精确，株距均匀，播深一致，作业速度较快，为种子的生长发育创造最佳条件，可以大量节省种子，减少田间间苗用工，保证作物稳产高产。棉花精播机是一个全世界难题，气吸式播种又是一项先进播种技术。目前全世界的气力式播种机都用在中耕作物上，按照排种原理可以分为气吸式、气压式和气吹式三种。国外对精播机的研究比较早，20实际60年代开始，全球很多国家提出了棉花精播机的理论，并且对精播机做了很多的试验研究。最早制造的精播机是德国的GS-23气吸式棉花精播机。此型号的播种机采用的是真空排种器，但是由于使用比较复杂，并且播种不均匀，所以没有推广使用。后来法国研制出一种单粒精播机，这种精播机播种均匀，使用方便。此后很多国家相继研制出更为先进的精播机，比如奥地利、美国、澳大利亚等。20世纪80年代精播机在全球推广使用，主要适用于小面积的田地。我国对棉花精播机的研究开始于20实际70年代。当时的精播机都是从中耕作物的精量播种机改进而来，但是棉花的麦粒和中耕作物的种子形状有着很大的差异，改进过来的精播机播种时达不到棉花精播的要求。虽然目前国内已经研制出很多先进的精播机，但是都存在这很多优点和缺点，所以对于我们这个农业大国来说更加需要研制出技术先进、操作简单、效率高的精播机。1.2 国内外播种机械发展现状1.2.1 国外播种机发展现状1830年，第一代播种机诞生，此研究成果是由俄国人通过马匹或者驴身上设置播种装置；相继的其他国家如英、美也在发展该项技术。随着机械的发展，1910年以后逐渐出现和机器相关的播种机；50年代初级欧洲设计出了一款离心式播种机械装置，使生产效率有着极大的提高。随之各种类型精密播种机在快速蓬勃的发展极大的丰富方便人们的生活。如美国的多宝路9540 四行播种机土豆播种机（图1-1所示）国外先进的播种机械难以在我国应用和发展。图1.1 四行播种机1.2.2 国内播种机发展现状由于各方面原因导致我国的在这方面技术发展较发达国家相对缓慢，大多是种植机械是在引进国外技术的基础上，结合国情设计符合我国各地区土壤的播种机。1950年从我国引进国外谷物条播机、棉花播种机等，后随着技术成熟自主研发出悬挂式播种机如图1-3，同时通过引进新进的设备，我国研发人员对其进行分析研究相继研究出离心式播种机、磨纹式排种器，极大的改善了田间劳作。到了70年代，我国的各种类型的播种机已经在推广使用在土地耕作。并且研究人员的努力和国家的支持相继研制成功了多种精密播种机。图1.2 气吸式精密播种机1.3 本文主要研究内容本文通过阅读目前的花生施肥播种机发展现状以及发展趋势，确定本文设计的花生施肥播种双用机的总体结构，采用气吸式精播机构进行施肥和播种，并且对其中重要的零部件进行设计与选型，完成本文花生施肥播种双用机的三维建模，并进行仿真，使其结合目前施肥播种双用机的优势进行优化，改进，完成本课题的全部内容。为此确定本文的主要研究内容可以分为以下几个小部分：首先：目前的农业播种机由于都是通过机械结构进行播种的，起容易造成播种时播种破损，施肥距离不均匀的现象发生，本文基于目前的播种机存在的问题进行改进，优化，该机构能够同时实现花生施肥和播种两种功能，且实现气吸式精播；第二：完成本文设计的花生施肥播种双用机的整体结构；第三：通过对整体结构的分析，完成播种机的主要零部件设计，主要包含：开沟器、排肥器、排种器、覆土器等与花生施肥播种双用机使用功能相关结构的设计；第四：为了保证花生施肥播种双用机结构使用稳定性，对关键位置如梁进行受力校核，符合强度要求才能保证使用寿命；第五：使用三维建模软件完成对本文的花生施肥播种双用机三维建模，并且使用仿真模块完成三维模型的建模26第2章 整机布局设计2.1 花生施肥播种双用机设计原则本课题所研究的机械主要用于田地间花生播种、施种、植种且带有施肥、耙磨、除草等辅助装置。由几大部分组成具体有机架、牵引或悬挂装置、种子箱、播种装置、传动装置、传动管、开沟器、行走轮、压紧装置等组成。同时还带有计量装置和开沟器。且相比国外下国内的播种机不仅能够满足使用要求，而且售后服务齐全、由于零配件的通用性可以方便有效的进行更换，而且价格便宜，所以发展潜力巨大。2.2 整机总体布局设计方案本文设计的是一款双行气吸播种机，因为它作业环境的特殊性，则播种机结构布局是非常重要的，其布局的合理与否，直接关系到它是否能在农田进行作业。通过查阅相关资料，考虑多方面因素，确立以下整机布局方案，如图2-1所示。本文设计的播种机是牵引式播种机，即一切动力来源于拖拉机，则采用后悬挂方式挂接播种设备，能保持举升时倾斜和降落时水平两种状态，同时后悬挂方式防止拖拉机对已播种地面进行压实，影响播种质量。其动力传动路线：如图2-1所示，拖拉机牵引播种设备前进，带动地轮转动，地轮通过链传动带动排肥（种）系统进行作业。开沟器位于排种器前面进行开沟，覆土器与镇压轮位于排种器后方进行覆土与镇压。1拖拉机 2举升结构 3排肥系统 4仿形机构 5排种系统 6后支架 7镇压轮 8覆土器 9划行器 10传动系统 11开沟器 12地轮13地轮杆 14机架总成图2-1 整车布局方案2.3 播种机的工作原理开沟装置即在土壤进行开沟处理、排种装置即将种子按一定要求排到土壤和覆土及弹压装置是播种机的基本装置。1. 开沟装置 在需要种植的土壤上机械能高兴开沟或挖出种穴需要用到开沟器。对开沟器基本功能的要求是：开出的沟要笔直，挖出的种穴要整井然有序，深度匀称一致。2.排种装置 排种器功用是将种子由机械装置的种子箱中按规定均匀、等量地排入指定位置，落入沟底。其要求是：播种均匀，播种量稳定，不能损伤种子，能适应各种播种环境能够在不同环境播种均匀稳定，通用性好且使用范围大。常见的排种器总共分为二大类：1)条播排种器：槽轮式、离心式、气吸式 、磨盘式。2)穴播排种器：型孔轮式、气吸式、型孔盘式。3. 覆土和镇压装置种子由排种器落入土壤后需要在种子表面覆盖一定要求的土壤并需要进行弹压。在开沟过程当中，由于开沟器和土壤作用，使部分土壤会残留在沟壁上，残留在沟壁上的土壤由于重力作用会落到种子表面盖住种子。但沟壁上自行回落的土壤并不是很多而且不能保证其均匀的覆盖在种子表面，所以这就要求需要具有备改装置。4.辅助装置 为了确保行距的一致性，在播种机上需要装有划印器，在没有播种的地上划出印迹，指引机组下一行程的路线。根据需要可以在播种机安装排种监测装置，此装置的用途是自动监视每个排种器的工作状态，以便检查多放或漏放的种穴。 第3章 播种机主要零部件的设计3.1 开沟器的设计开沟器的机械结构由前开沟器和后两对开沟器组成，前开沟器的主要功能是实现小颗粒种子的播种和实现化肥，而后开沟器主要作用是实现玉米、花生等大颗粒种子的播种,这种机械结构优点有工作阻力小，能源利用效率高，工作响应速度快，操作方便。开沟器是保证播种质量的重要核心部件，这种机械结构开沟深度能调整，开沟深度直接影响播种的深浅，进而会对种子的出苗率和出苗整齐度有着影响，在工作前需要先调好开沟深度，参数一定设定下来在播种过程中就不要轻易变动；然后还要保证沟底平整度，保证沟底的平整度是确保种子能落在沟底的湿土上；最后还要要覆盖在种子上面土的湿晕性。土壤潮湿直接影响种子能及早出苗。当前经常使用开沟器的形状可分为锄铲式和圆盘式两大类。而锄铲式开沟器又可分为锐角开沟器和钝角开沟器；圆盘式开沟器有双圆盘开沟器和单圆盘开沟器两种。各种播种机播种行数一般可根据公式（3-1）确定。 （3-1）式中：L开沟器梁长度 b行距 n行数根据设计需求，开沟器对称安装在机架上，播种作业的理想断面尺寸如图3-2所示。下种宽度为55mm，深，种子中心距为200mm，施肥深度为110mm，种子位于肥料上方55mm，播种效果最佳。图3-2 理想断面尺寸简图3.2 排肥系统的选型与设计根据不同肥料的物理特性，则排肥器的性能要求如下:（1）有一定的施肥量，施肥量可调。施肥量应该是稳定的，均匀的。排肥性能对外界因素不敏感。（2）能施不同种类的肥料，通用性好，工作阻力小，使用调节方便，工作可靠；便于肥箱的清理。（3）排肥器的主要机构、零件的材料应具有防腐蚀和耐磨的性能。和其他播种机类似排种器必不可少也是核心部分，决定了播种机工作质量和工作性能优劣的关键因素。外槽轮式排种器的以凹槽进行强制排种，当槽轮随着排种轴运转转动时，种子随之充入槽轮凹槽内，并在槽轮齿的强制作用下经排种口排出，这层种子称为强制层。槽轮外的种子，由于槽轮和种子的摩擦力的作用下也被带出，称为带动层。对槽轮的转动速度和工作长度（槽轮在排种盒内的长度）的改变可以对排种量进行有效控制，且这种设计为容易更换。本文选用外槽轮式排肥器: 肥料靠重力充满排肥盒和槽轮四槽，槽轮旋转将肥料排出，可以通过改变槽轮工作长度调节排肥量。主要适用于排松散性好的化肥，结构简单，通用性好，可与外槽轮式排种器通用。相比之下，外槽轮式排肥器最为合适。(1) 工作长度。排肥器每转排量的经验公式（3-6）: （3-6）式中：， k:与排肥器具体结构和所排肥料特性有关系数，实验确定；肥料密度(g/cm3)；一单个凹槽的截面积（mm2）。由公式（3-5）可知，排肥器的布局确定后，可以通过改变工作长度来满足不同播量的要求。(2) 槽轮直径D。排肥器的排肥量与它的每转排肥量q及转速成正比，经常用减小直径D的方法来保有适当转速n和适当的工作长度来满足较小的播量需求。根据公式（3-7）计算的肥箱体积： （3-7）式中L一额定肥量的施肥长度(m)； B施肥工作幅宽(m)； Q一单位面积施肥量(kg/hm2)肥料的体积质量(g/L)k一体积系数， 1.253.3 排种系统的选型与设计3.3.1刮种装置的设计为了保证精量排种，新样机的刮种器我们采用了两级刮种装置。 一级刮种器的结构通过参考原有的刮种器结构基础上，总结出现有刮种器存在的缺点和工作特点依据本排种器的结构特点和排种特性，设计出一种固定轴式刮种器。结构如图3.1所示。图3-1 一级刮种器结构图1. 排种轮 2. 护种片 3. 一级刮种器固定位置 4. 小种子箱后挡板5. 小种子箱底挡板 6. 固定螺栓 7. 一级刮种器 8. 凹槽9. 吸孔 10. 二级刮种器固定位置凹槽与排种器圆周之间的距离记为，两边的凹槽与排种器圆周的距离记为，下面确定、的取值。在种子的尺寸中，长宽厚，所以在计算中，我们只需考虑种子横着被吸附在型孔上和种子被竖着吸附在型孔上的两种情况即可。当种子被竖着吸附在型孔上时： (3-1) 为种子的厚度，在这里取不同品种小麦种子厚度的平均值： ,所以， (3-2) 当种子被横着吸附在型孔时： (3-3)L为种子的长度，在这里去不同种子品种小麦种子长度的平均值： ，所以， (3-4)但是，种子被理想化横着吸附的情况很少，所以，计算种子被横着吸附时的必须考虑一个系数k。实际上，绝大部分情况下种子是被倾斜的横着吸附在型孔上的，所以在这里不妨取k=0.7。那么种子被横着吸附在型孔时的为 (3-5)即 (3-6) 由（3-2）（3-6）两式确定 (3-7)考虑到该刮种器的实际刮种情况及便于凹槽的加工，所以取。的值在大于种子尺寸的基础上越大越好，但是考虑到圆轴的尺寸（=12 mm）及一级刮种器的强度，在这里我们取。二级刮种器的结构精播机所采用的是组合式动刮种器，共上下两组，每一组又分别由两个刮片组成。该刮种器能在一定程度上实现刮种目的，但是，通过排种器的台架试验表明，由于该组合刮种器的刮种片是一端固定的，所以活动端的定位不准，而且刮种片容易变形，导致刮种片的位置与所设计的位置有一定的偏移，这样，每一组内相互配合的刮种片的间距就会变大，那么该刮种器就放过了吸孔上本来该刮掉的多余种子，造成了重播。所以，原来的刮种器工作性能不可靠归根到底是由于刮种片变形而引起其间距变大的缘故，由鉴于此，我们对原来的刮种器进行了改进，设计了一种固定式组合刮种器，3.3.2 排种器的工作参数现在已知排种器的直径（D）、型孔数（Z）及拖拉机的理论速度（V），下面确定排种器的相关参数。（1）排种器的转递 （3-8）其中，v=73833mm/min，为拖拉机的中档速度4.43km/h。=2%，为拖拉机的滑移率。所以，当播种粒距A=33mm时，当播种粒距A=20mm时， （2）排种器型孔处的线速度 （3-9） 式中：D为排种器的直径，D=200mm=0.2mn 为排种器的转速，=42.0（rpm），=25.4(rpm)所以 3.3.3 种子箱的设计种子箱是存放种子的容器，但种子箱容积不仅单纯的说能存放多少种子，更重要的是还影响着排种的性能。种子箱容积V与播种机的工作幅宽有关，其计算公式见（3-9）: （3-9）式中：B播种机的工作幅宽（mm）；L一播种机一次加种子走过的行程；Qmax最大播种量；种子容重（kg），不同种子不同的容量值。代入公式（3-9）可以得到种子箱的容积。因为在每一次的行程结束时，应保留不少于种子箱容积的10%15%的种子量，可避免播种量的不足，因此种子箱的容积应比计算值要稍微大一点。3.4 覆土器的设计待种子播下后需要一定要求的土壤覆盖在其表面。在开沟过程当中，由于开沟器和土壤作用，使部分土壤会残留在沟壁上，残留在沟壁上的土壤由于重力作用会落到种子表面盖住种子。但是仅靠沟壁上自行回落的土壤覆盖是远远达不到要求，所以这就要求需要具有其他备改装置，可以在开沟器后面装置覆土或培土镇压的装置。覆土的要求是所覆盖种子要用一定湿度的土，覆盖包裹性要好，覆盖深度要均匀一致。目前生活中常用的覆土器主要有拖环式、拖杆式、板式、轮式。通过对比分析，本设计选用双圆盘圆盘覆土器。其结构特点，如图3-10所示，它主要由水平伸缩杆、垂直伸缩杆、旋转杆、圆盘等组成，调节杆1、2和3都可以改变覆土角度。1水平伸缩杆2垂直伸缩杆3旋转杆4后支架 5圆盘图3-10双圆盘覆土器结构简图3.5 镇压轮的设计待种子播下后需要一定要求的土壤覆盖在其表面。在开沟过程当中，由于开沟器和土壤作用，使部分土壤会残留在沟壁上，残留在沟壁上的土壤由于重力作用会落到种子表面盖住种子。但是仅靠沟壁上自行回落的土壤覆盖是远远达不到要求，所以这就要求需要具有其他备改装置，可以在开沟器后面装置覆土或培土镇压的装置。覆土的要求是所覆盖种子要用一定湿度的土，覆盖包裹性要好，覆盖深度要均匀一致。目前生活中常用的覆土器主要有拖环式、拖杆式、板式、轮式。需要播后镇压的作物，其镇压强度有一定的要求，一般为0.30.5kg /cm2。要求播种机上所装置的弹压轮其自身重量不能太重，直径一般选为155460mm范围内，其大小要选择适宜，因为太大则使外形庞大笨重不满足重量轻量化要求，过小又容易拥土而转动不灵不满足操作需要灵活轻便要求，镇压轮过小还会导致压后土壤产生裂纹，容易跑墒。而今镇压轮的类型较多，本课题选用圆柱形镇压轮，主要优点是镇压面较宽，压力的分布比较均匀。但是缺点也很明显，镇压轮易粘土，需要加设刮土板，多用橡胶作为材料，价格昂贵。不过考虑到成本，该方式较为合适。3.6 仿形机构选型与设计3.6.1 仿形机构的作用与性能要求仿形机构是使播种机械播种设备能随地形变化而一直保持一定的工作深度，并开出的种沟深浅是一致得，从而保证了种子播深的一致性。因此，仿形机构应该具有仿形稳定，满足仿形范围，紧凑型杆，工作可靠，具有足够的强度和刚度等性能要求：3.6.2 仿形机构的类型播种机仿形机构主要有整机仿形和单组仿形两种形式。整机仿形的构造简单，但在整机工作幅内播深不一致，根据本文设计的播种机结构特点，以及性能要求，选用单组仿形机构，即每个播种系统都配有仿形机构，以实现单组仿形，而且仿形性能好，深度变化很小，变化缓慢，方形可靠稳定，开沟深度一致，是一种比较好的仿形机构15。3.7 地轮的设计当今现有主要有两种地轮，一是浮动式地轮，如图3-13所示。它有较好的仿形能力，播种均匀性好，可防止漏播现象，但是它结构复杂，即需要的体积空间大，与本设计小型播种机路线不符。二是固定式地轮，如图3-14所示，其播种均匀，漏播较少。通过对比分析，选择固定式地轮，即两个地轮对称固定在同一轴上(如图3-15所示)，中心距取1130mm。这种结构的优点是地轮固定位置可根据地面的实际情况调整作业，只要地轮接触土壤，可以播种，施肥轴工作。其缺点是地轮轴要有很好的刚度，防止弯曲绕度过大，影响播种质量；因地轮轴较长，加工难度相对较大。1机架总成2中间轴3地轮杆4地轮5地轮链轮图3-15 地轮装置安装结构示意图3.7.2 地轮稳定性的分析地轮稳定工作应满足：Ft - Ff = 0G - Fy = 0 Ffd - Fya M = 0 （3-17）其中Ft牵引力（N）； Ff行走阻力(N) ； G轮轴载荷(N)； Fy垂直反力(N)； d地面到轮心的距离(mm)； r地轮半径（mm）； Fya地轮滚动阻力矩（N.m）； M总阻力矩(N.m)。图3-16 地轮受力分析简图令dr，通过分析上面的方程组知：Ffr=G a+M，并且总的阻力力矩主要是排肥（种）机构作用的，要使地轮和排肥（种）机构正常运转工作，所以Ffr要足够大来抵制G a+M的力矩。车轮半径，FFr的增大，其旋转更容易，和滑移率较小，因此更大的播种均匀度半径。为了使地轮少打滑，车轮也增加了锁扣地板。3.8传动装置的设计3.8.1 传动方式的选择本文设计的播种机选用链传动方式，链传动的主要特点：（1）无滑动，不需要太大的张紧力，较小的轴向荷载传递，紧凑的尺寸，高效率；（2）可以在较高的温度下工作，高湿度的环境中工作，与齿轮传动相比最大的优势是中心的距离限制少；（3）瞬时速度是不均匀的，高速的传输不畅，成本高。因本文设计的播种机特点为小而低速行驶；避免了链传动的部分缺点，利用了其优点，综合上述则选择链传动为好。3.8.2 传动装置的具体设计本文设计播种机为牵引式播种机，其动力传动装置构造如图（3-17）所示，拖拉机往前行驶带动地轮1转动，而地轮通过地轮链条2带动中间轴3转动，中间轴分别通过排种链条和排肥链条传送给排种轴和排肥轴。真就是传动总路线。其中更换地轮链轮组可以调整播量，但必须是成对更换。其中排肥链轮组，位于中间轴上的为13齿链轮，肥箱轴上的为17齿链轮。1-地轮2-地轮链条3-中间轴4-排种链条 5-排肥轴6-排肥链条图 3-17 传动装置布局简图第 4 章 播种机受力分析 4.1 开沟器臂弯矩的校核 将开沟器的受力简化成图 4-4，选用45号钢，查机械零件手册知： =598Mpa，=0.49=293Mpa，=0.39=233 Mpa。拖拉机的额定牵引力是4000N，本文设计播种机为两行播种，则开沟器上的牵引力为： （4-1）式中:Q拖拉机的牵引力（N）；P每个开沟器上的牵引力（N）。由（4-8）得P=2000N，则每个开沟器的阻力F为2000N。开沟器尖角到梁的最大距离L选用800mm，截面选用hb=6030mm。图4-4 开沟器的受力简化图图4-5 开沟器力臂的弯矩图 图4-6 截面简图 如图 4-6是开沟器杆件截面尺寸，根据具体尺寸大小可以求出， （4-2）式中：W 抗弯截面系数；h矩形截面的高（mm）；b 矩形截面的宽（mm）。开沟器杆件的最大弯矩为： （4-3）式中：F 开沟器的总阻力（N）；L开沟器最低点到梁的距离（mm）。经计算可得：=1600Nm。由弯曲的强度条件： （4-4）经计算可得:因此开沟器杆件强度合格。 4.2 梁的强度校核开沟器的梁选用材料是薄壁杆：80804mm，45号钢，其三维结构简图如图4-7所示，对安装两个开沟器的梁进行校核，根据外部总扭矩平衡即等于零，可以算出梁两固定端扭矩为： T=1600 Nm根据材料力学所学的截面法可以绘制出开沟器梁的扭矩图，如图（4-8），从图上可以看出梁的端面到开沟器之间的梁是危险地段，需要进行校核计算，有图知这段的扭矩为相等即 Tmax=1600 Nm。所以最大剪应力也在这段梁上。根据材料力学中的自由扭转最大剪应力计算有: （4-8）式中:t 剪力流； T薄壁杆件截面上的扭矩（N.m）；为薄壁杆件壁厚（mm）； 矩形孔的面积（mm2）。 经计算可得：=577610-6m2， =34.63Mpa因此播种机梁的扭转强度合格。 图4-7 机架总成 图4-8 梁的扭矩图4.6 地轮轴设计播种机承受的力矩主要是弯矩，为了保证能承受一定载荷，所以简化看成一边固定而另外一边为可动铰支座。画出其机械简图如图47所示：图46支撑简图从图中可看出，其轴向的受力变化幅度不大，所以只需使用轴承固定即可满足要求。为了使轴上各零部件能安装，初步计算确定各轴段的尺寸为（从左起）如图4-7所示为地轮轴的简图，、对轴进行受力分析，轴只受径向力，不受轴向力，所以根据受力可选择主要承受径向力，也可承受较小的轴向力的深沟球轴承。在轴径初步确定后，可选用选用型号为6204的深沟球轴承。图47 地轮轴 1计算力、弯矩以及转矩。（1）驱动轮转矩的计算（2）转矩的计算根据查阅资料可得，排种轴的转矩是2000Nmm左右, 而排肥轴一般则是3000Nmm。2）地轮轴所受的力的计算。离合链轮处所受的力为超越离合器1处所受的力为3）地轮轴所受的力的计算。链条1的张紧边与水平的夹角约为所以链条2的张紧边与水平的夹角约为所以如图受力，可求出轴承水平受力，轴承铅锤受力，4）后轴所受的力的计算。链条3与水平夹角约为0，所以可求出轴承水平受力，轴承铅锤受力，2.根据初定的轴的结构图，确定轴的受力简图，弯矩图，合成弯矩图，转矩图和当量弯矩图。1） 将轴的受力情况进行简化，如图48所示，为其简化图图48 轴的简化图2） 受力分析并作受力简图（1）轴在水平面的受力图4-9 水平处的受力情况 其中：链轮的水平力FH1=1156NFt2=856N地轮的牵引力T1=43NT2=43N所以计算可得：轴承的支承力 FHFNH1=315NFNH2=1611N（2）作水平面的弯矩图弯矩图Nmm图4-10 水平处的弯矩其中：公式结果截面M11=29610Nmm截面M21=167798Nmm截面M31=49694Nmm截面M41=-21400Nmm（3）轴在垂直面的受力简图图4-11 垂直面的受力情况其中：链轮的铅锤力FV1=1156NFV2=399N地轮给轴的力Q1=200NQ2=200N所以计算可得：公 式结 果轴承的支承力FNV1=574NFNV2=1381N（4） 如图所示为垂直面的弯矩计算情况弯矩Nmm图4-12垂直面处弯矩其中：公式结果截面M12=-52956Nmm截面M22=-198320Nmm截面M32=-82584Nmm截面M42=9975 Nmm（5）合成弯矩图为：弯矩Nmm图4-13 轴的合成弯矩图其中：公 式结 果截面所受弯矩61547Nmm截面所受弯矩259783Nmm截面所受弯矩96382.6Nmm截面所受弯矩23610.6Nmm（6）做轴的转矩图转矩Nmm图4-14 轴所受的转矩图其中：公 式结 果链轮1处转矩TL1=68680Nmm链轮2处转矩TL2=36840Nmm地轮1处转矩Td1=15920Nmm地轮2处转矩Td2=52760Nmm（7）合成当量弯矩图弯矩Nmm图4-15合成当量弯矩图其中：公 式结 果处当量弯矩62283.8Nmm处当量弯矩261704Nmm处当量弯矩98885Nmm处当量弯矩23611Nmm取计算轴的直径：根据轴径相似，并且截面的弯矩比其他的地方较大，所以，只要校核此处的直径。mm22mm （4-20） 所以轴的强度足够。第5章 基于特征的农用播种机建模及装配与运动模拟5.1 solidworks软件的介绍本课题通过采用SolidWorks软件进行三维建模。能够及时对三维模型进行更改，能够通过该软件实现多种方式的机械设计与受力分析过程，在设计的过程自重，通过几何特征就能够完成三维模型的建模，可以从草图特征和直接生产特征进行建模。很多相关的标准件在软件之中选取就可以采用了，在机械行业占据一定的市场份额，本人在大学实习期间的实习单位学习到一点建模知识，为设计者提供一定的思路。同时在大学期间所需的基础知识能够让我在很长的时候对于工作有所帮助。图5-1 SolidWorks软件截图5.2 基于特征的零件实体建模流程为了能够方便建模，我们先将该零件测绘的尺寸进行汇总，在建模的过程之中，通过拉伸、旋转、倒角、拔模、抽壳等命令完成对零件的绘制与建模，为举升机的机架建模模型，根据设计结构尺寸，对其进行建模，主要使用的命令包括拉伸，草图绘制、拉伸切除、倒角倒圆。相关的尺寸需要综合考虑，保证内部的机构装配能够方便装配。对于一些结构，需要对其进行修改，用以保证装配的准确性。为后期的分析提供分析保障。标准件的建模模型，对于标准件，我们一般都是通过软件所带的标准件库提取出来的，根据实际需要，选取所需要的标准件尺寸、型号、规格等。拉入系统中就会自动变成标准件，十分简单容易。比如本课题设计的控制箱，如果采取建模的方式，将会消耗一定的时间，可以在相关的网站进行下载使用。对于其余的零部件本课题不在一一介绍。播种机实体建模的流程图如图5.2所示。图5.2 零件实体建模流程图5.3 基于特征的零件实体建模在完成相关的零部件建模之后，就需要对其进行三维装配的工作，主要是通过配合、平行、距离等各种相关的配合命令，完成三维模型的建模，在三维模型之中遇到难以处理的地方，将通过在装配体命令之中，修改相关的建模尺寸，直到装配三维模型能够满足设计的要求。如图所示，是本文处理的八角袋式包装机的模型。然后导出，对其中相关的零部件进行处理，绘制如下图所示的二维装配图。完成本文的三维和二维图纸的绘制工作。图5-3 播种机装配体第6章 结论与展望6.1 总结我国作为农业生产大国，农业技术的发展对我国的经济发展、社会和谐起到重要的作用。花生作为一种常见的农业作物，在我国的农业经济上面起到重要的作用，目前的农业播种机由于都是通过机械结构进行播种的，起容易造成播种时播种破损，施肥距离不均匀的现象发生，本文基于目前的播种机存在的问题进行改进，优化，该机构能够同时实现花生施肥和播种两种功能，且实现气吸式精播，通过优化排种结构，刮种结构实现播种和施肥中对起颗粒精度和效果的要求。本文设计的结构通过拖拉机带动，本结构通过减少花生施肥播种双用机的结构尺寸，使得本机构更为便利。通过对本文的设计，使得我能够基本上掌握中等难度的机械结构设计思路与思想，学会使用大学所学的知识，为以后的工作打下坚实的基础。使得我即使在以后的工作之中，也能够通过这段经历为我的人生添彩。本文通过阅读目前的花生施肥播种机发展现状以及发展趋势，确定本文设计的花生施肥播种双用机的总体结构，采用气吸式精播机构进行施肥和播种，并且对其中重要的零部件进行设计与选型，完成本文花生施肥播种双用机的三维建模，并进行仿真，使其结合目前施肥播种双用机的优势进行优化，改进，完成本课题的全部内容。其主要的完成内容如下：绪论：了解目前的农业播种机由于都是通过机械结构进行播种的，起容易造成播种时播种破损，施肥距离不均匀的现象发生，本文基于目前的播种机存在的问题进行改进，优化，该机构能够同时实现花生施肥和播种两种功能，且实现气吸式精播；第二：完成本文设计的花生施肥播种双用机的整体结构；第三：通过对整体结构的分析，完成播种机的主要零部件设计，主要包含：开沟器、排肥器、排种器、覆土器等与花生施肥播种双用机使用功能相关结构的设计；第四：为了保证花生施肥播种双用机结构使用稳定性，对关键位置如梁进行受力校核，符合强度要求才能保证使用寿命；第五：使用三维建模软件完成对本文的花生施肥播种双用机三维建模，并且使用仿真模块完成三维模型的建模。通过本课题的学习，使得我学习了很多的东西，同时也认识到自身能力的不足，很多的设计地方还是缺乏了解深度，只能通过课本知识进行一步一步进行处理，缺乏系统的思维。6.2 展望通过对本课题的研究，让我体会到大到国家，小到农作物的生长，其兴旺蓬勃都和机械的发展息息相关，机械的发展不但可以极大方便人们的生活，一个国家的强盛也需要机械发展的支撑。而且需要根据实际情况的已有的机械进行完善以达到符合实际要求的目的。在日常生活中我们可以对身边形形色色的机械加以关注并运用所学知识去了解它。 本文对花生施肥播种机的整体设计还是存在一定的缺陷，主要的缺陷是虽然施肥播种机的结构尺寸变小了，但是拖拉机提供的动力导致整体的结构还是偏大，后期如果有时间的话，可以对该结构进行优化，使其能够更为合理。6致 谢大学四年，转瞬即逝。毕业设计的结束也意味着大学阶段最后一项工作完成。在论文选题、文献选取、模型建立与修改上，老师们给了我很大的帮助与启迪。老师们孜孜不倦的教导，同学挚友的热情帮助给予了我很大帮助，是他们的存在使我在学习的道路上不再孤单。他们就像一盏盏明灯一样，照亮了我前行的方向。此外，还要感谢学院所有的老师，感谢你们三年的教导与帮助，我知道我是
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