《机械创新设计》课件-多功能播种机整体结构设计

多功能播种机整体结构设计6.1农业机械结构分析功能分析6.2多功能播种机结构设计多功能播种机整体结构设计多功能播种机播种系统设计6.3多功能播种机结构创新改进与分析整机功能创新分析与设计播种系统功能创新分析与设计播种机当前概况播种机结构优化播种机结构设计01播种机当前概况PARTONE一、播种机当前概况（一）块茎类播种机械块茎类播种机以土豆作为典型农作物，块茎类播种机是一款大型适用于大面积机械化块茎类种植机械。具有高复合性、高精度、高适应性等先进特性，可一次性完成开沟、种植、起垄、施肥、喷药等一系列作业，采用先进的振动、涨紧播种单元技术，漏种率、重种率低，播种精度高，减轻了劳动强度，提高了劳动生产率，降低了生产成本。一、播种机当前概况（二）小颗粒播种机械小颗粒播种机以玉米、花生、黄豆类作物为主。小颗粒播种机是专门用于播种小颗粒种子的机械设备，如油菜、芝麻、蔬菜种子等。它能够实现高精度的播种，提高种子的成活率和农作物的产量。小颗粒播种机的工作原理通常涉及开沟、播种、覆土等步骤。机器在行进过程中，开沟器会开出一定深度和宽度的种沟，然后排种器将种子按照设定的株距和行距播入种沟中，最后覆土器将土壤覆盖在种子上。02播种机结构优化PARTTWO二、播种机结构优化（一）功能优化当前播种机器的功能较为单一，无论是土豆种植机或是玉米播种机。且这些机器都需要拖拉机提供动力，适用于大面积平坦地貌耕种，在原有播种的功能基础上可以引入其他功能，比如：1、耕地功能。2、施肥功能。3、覆土功能。4、可以满足不同作物类型的播种功能。1、结构轻量化。减轻重量更加便于运输，将原有的柴油机更换为锂电池提供动力。2、功能模块化。将动力系统与执行机构的结构分离设计，执行机构通过快换装置实现不同功能。3、维护简单化。尽量选用标准件装配，降低维护或者维修成本。二、播种机结构优化（二）结构优化丘陵地区主要包括辽宁、江苏、浙江、福建、广东、四川、海南以及贵州等省份。这些地区的耕地资源分散，但大部分区域的耕地区域集中为丘陵地带，大型农用机械无法正常使用。故针对上述省份的农业机械进行结构优化。二、播种机结构优化（三）目标作物的选定四川以及云贵等省份。这些地区的耕地资源分散，但大部分区域的耕地区域集中为丘陵地带，主要种植玉米为代表的小型作物，其余大型作物以土豆为代表。故机器的播种功能选择以播种土豆以及玉米等类似作物，在设计过程中结合耕地功能、施肥功能、覆土功能，将其功能进行整合。03播种机当前概况PARTTHREE三、播种机结构设计（一）动力系统动力系统主要由直流无刷电机以及高功率锂电池组成（2套）。不需要用拖拉机提供动力。2套电机可以由同一组电池通过动力，减轻机器的重量。其中1套电机为播种装置提供动力、另1套电机为耕地系统提供动力。三、播种机结构设计（二）传动系统传动系统主要由直流无刷电机将扭矩传递给主轴，主轴带动车轮实现机器移动。同时也希望传动系统在运行时将动力传递给播种系统。在传动系统设计过程中需要注意传动轴的材料和类型的选取。材料方面需要45钢较为合适，在机器运行过程中需要保证足够的扭矩，在机器装满土豆及其作物的时候重量较大需要材料有一定的硬度和韧性，防止运行过程中主轴断裂。机构方面，主轴通常为圆轴。为了和其他传动零件装配，需要在主轴上开键槽，但键槽会改变主轴的强度且加工工艺复杂。考虑到机器的运行速度大概在0.6m/s左右故此可以选用其他类型的轴，优选6方轴作为传动轴，同时可以避免加工键槽。且6方轴传递扭矩较大，适合农机装配使用。三、播种机结构设计（二）传动系统01.传动轮胎的类型选取耕地土壤环境可以根据其成分和特性进行分类。耕地土壤种类丰富，主要包括黑钙土、栗钙土、灰钙土和潮土等。各种土质类型不同且湿度不同，在农机实际使用过程中为了避免机器陷入泥土中以及有石头等障碍物的干扰。通常采用子午线结构的轮胎，这种结构轮胎胎体结构更加坚固，承载能力强，耐用性好。三、播种机结构设计（二）传动系统02.履带式传动系统在湿度过大或者雨水较多的地方，也可以采用履带式农机耕种，‌履带式轮胎‌是一种特殊的轮胎设计，主要用于工程机械、农业机械、采矿机械等重型设备。履带式轮胎由橡胶履带和金属履带两种类型组成，具有高通过性和高机动性，适用于各种复杂地形。

结构组成履带式轮胎主要由橡胶履带、基架、驱动轮、支撑轮、张紧轮等组成。橡胶履带重量轻，更换方便，适用于高速行驶；而金属履带则重量较大，通常用于重型机器如大型拖拉机和联合收割机‌。三、播种机结构设计（二）传动系统02.履带式传动系统优点高通过性和高机动性‌：履带式轮胎能够在泥地、雪地、沼泽等恶劣环境中表现出色，提供卓越的越野性能‌‌轻便和可更换性‌：橡胶履带重量轻，更换便捷，对路面损害较小‌‌低噪声和低震动‌：履带式轮胎在运行时产生的噪声和震动较小，提供更舒适的耕种体验。‌‌高稳定性和低接地比压‌：履带式轮胎的接地比压低，能够更好地适应各种地形，提高车辆的稳定性和牵引力‌。尤其适用于各种农田作业，如水稻收割机等‌。综上所述：在第一代机器设计过程中优选子午线结构的轮胎。三、播种机结构设计（二）传动系统02.履带式传动系统缺点易损坏‌：履带轮的结构复杂，由许多小轮组成，容易受到磨损和损坏。在行驶过程中，履带轮可能会碰撞到坚硬的障碍物或被异物卡住，导致轮胎磨损或轮胎与小轮之间的连接处裂开，需要及时更换或修理，费用较高。‌不易维护‌：履带轮的结构复杂，组成部分众多，维护起来较为复杂。三、播种机结构设计（三）耕种系统耕种系统分为3个部分，分别是翻地装置与开沟装置以及覆土装置。通过3个部分的装置相互联动实现农作物的耕种。翻地装置通常由犁作为主动装置，常见的翻转犁。翻转犁是一种常见的翻土装置，其结构包括悬挂架、翻转油缸、止回机构、地轮机构、犁架和犁体。通过油缸中活塞杆的伸缩带动犁架上的正反向犁体作垂直翻转运动，交替更换到工作位置。翻转犁具有双向翻转功能，省时省油，高效经济，并且可以配置小复犁切割田间地表植被，有利于秸秆杂草深掩变腐肥田。翻转犁还具有三档调幅功能，可以根据土壤比阻力大小选择不同的耕幅‌。三、播种机结构设计（三）耕种系统铧式犁铧式犁是一种非驱动型土壤耕作机械，依靠牲畜或拖拉机的牵引力进行作业。其工作部件与机体之间没有相对运动，主要依靠土壤反力作用进行被动旋转或弹跳运动。铧式犁适用于各种土壤条件，特别是在粘重土壤中表现出色。‌三、播种机结构设计（三）耕种系统覆土盘覆土盘是播种机上的一个重要部件，主要用于将种子覆盖在土壤下面，保护种子并促进发芽生长‌。覆土盘通常由两个部分组成：覆土板和压土轮。覆土板类似于铲子，用于将土壤覆盖在种子上；而压土轮则用于压实土壤，使种子与土壤更好地接触‌。三、播种机结构设计（三）耕种系统通过分析，翻地装置选用翻转犁实习，开沟功能选用铧式犁来实现，最后播种完成后用覆土盘进行掩埋。装备模型如下图所示：三、播种机结构设计（四）播种系统种子箱‌：用于存放种子，通常可以容纳多种类型的种子，农民可以根据需要调整‌。播种装置‌：这是播种机的核心部分，负责将种子从种子箱中取出，并按照设定的深度和间距播撒到土壤中。播种装置有多种形式，包括气压式和机械式等‌。排种器‌：将种子从种子箱排出，通过输种管落入种沟‌。传动系统与耕种系统设计