【《某玉米播种机的结构和零部件设计》10000字】

I某玉米播种机的结构和零部件设计目录TOC\o"1-3"\h\u31531绪论 2189171.1课题研究的背景 2203001.2穴播机械国内外研究现状 312481.3播种机械的发展趋势 5210501.4目前穴播机存在的问题 686042舵轮穴播式玉米播种机整机结构设计 6184502.1舵轮穴播式播种机组成及工作原理 797462.2机架结构设计 7108432.2.1机架结构 7192802.3舵轮式槽轮穴播器的设计 812642.3.1结构设计 8206782.3.2工作原理 9226722.4玉米播种机内部结构参数设计 9161272.4.1排种系统结构及参数设计 949282.4.3入土成穴器参数设计 12156182.4.4穴播器转速确定 14216553其他零部件设计 14302033.1主轴尺寸设计 15145473.2主轴强度校核 15176863.3定盘与主轴的键连接强度计算 1625303.4地轮装置设计 1714564结论 2024292参考文献 211绪论1.1课题研究的背景播种是农业生产中的一个重要环节。其要求作物种子在短期内播种到土壤中。播种量的大小直接影响作物的出苗和产量。机播因其播种量大、生产效率高、不耽误农时、降低劳动强度等优点而被广泛采用，为田间作业管理创造了良好条件。机械式穴播由于其无需挖沟、对土壤损伤小、种子保存好等优点，逐渐成为播种机的首选。它的核心是种盘和点播机。前者是按需要均匀地撒在千斤顶上，后者是按需撒在土里。研究二者对于发展精量播种技术有重要意义。该组设计、试制了舵轮穴播式播种机，实现了无沟播。但试验结果表明，仍有以下几个不足：一是外排种盘到排种器的距离较大，排种不均匀，影响排种器内壁摩擦；轮盘撒种落在种管上，容易产生空洞和多粒现象[1]。二是挖土时需要利用凸轮滑块系统的径向力克服回位弹簧与土块之间的阻力但利用凸轮的凸轮曲线进行挖土，挖土时径向力小于切向力，对牵引力要求较大，造成挖土成本较高。当土壤结块或反作用力不足时，还会引起较大的打滑甚至自锁，使播种器不能正常播种；三是鸭嘴推动柱塞驱动装置工作时，塞子占据洞穴内的空间，影响种子的下落。同时增加穴播内阻，影响播量。若想摆脱本影响，则需要增大播种穴位的尺寸，但同时也会产生新的不利影响，如土壤阻力、玉米种植耐密性、施肥水平等，这三种缺陷都会严重影响播种质量。为了解决这三个问题，本文提出的舵轮穴播式播种器在保持机播优势的同时。通过采用增加入土成穴器以及更改入土角度以及穴播器转速的方式，提高播种质量使得这些问题得到了有效解决。1.2穴播机械国内外研究现状因为我国土地广阔，各地的自然条件不同，农作物耕作制度不同，机械损耗的方法也不尽相同。采用条播、穴播和精密点播是播种的基本方法。由于农业科学技术的发展，种植方法也在不断改进之中。公元前一百多年前，我国就已经有了大量的播种工具。但直到新中国成立后，我国的播种机才真正得到发展。自建国以来，我国播种机的发展历程大致可分为四个阶段。从1949至1957年。在这一时期，主要是引进苏联的水稻插秧机和插秧机，组织制图、仿造和生产。以l0和12行稻种机、机引稻24行、棉引稻48行等方式为主。从1958年至1965年，从改良播种机到逐步实现自动播种机的发展。此阶段的主要工作包括：在机引24行和48行播种机上增加排肥器；自行设计了BGX—16挂式16行粮食播种机、BTX—4通用机架播种机、BJT—6精量播种机和BZ—6(4)综合播种机等，并进行了大量生产应用。借鉴国外先进的播种机技术，研制出悬挂6行的气吸式播种机和13行的离心式播种机[2]。1966年至1976年进行。这个阶段的科学研究基本上停止了。该阶段后期，农机科研生产单位组织设计了系列播种机，主要有：2Bl—12、2BL—16、2BL—24谷物播种机；2BZ—6、2BZ—4播种通用机；龙江一号垄播通用机；BZT—6、BZT—4、BZT—2播种通用机；辽宁702单体播种机等，并进行了大量生产应用。1977年开始。本文介绍了国外先进的播种机械，并通过试验研究，自行设计研制了新一代高速精密播种机，主要有2BY—24压轮谷物播种机、2BQ—6气吸精密播种机等[3]。 图1四轮玉米精播机Fig.1Four-wheelcornprecisionseeder我国农机科研单位在开发播种机械产品的过程中，先后研制出磨盘式排种器、振动式排种器、窝眼式排种器、小槽轮排种器、摆杆式排种器、宽幅开沟器、摆抖式排肥器等主要工作部件，并广泛应用于生产。精密播种机及其主要部件穴播器已达到相当完善的程度，在精密播种机上除配备完善的整地、覆土、镇压、施肥、洒药等装置外，还采用了新型的穴播排种装置，包括各种气力式穴播排种和机械式穴播排种等，确保单粒精量播种。此外，液压技术和电子技术也已应用于播种机中。80年代，美国、澳大利亚、加拿大、法国和其他西方国家开始开发和广泛应用气动式精密播种机[4]。由于不需开沟，土壤损伤程度小，节约种子，穴播机逐渐成为人们选择的播种机。穴播器作为穴播机的核心部件，常常伴随着一种新型穴播机的诞生而诞生。按穴播器种类的不同，可分为外槽轮和内置槽轮两种；根据穴播器的成穴原理，将其分为四种类型：鸭嘴型、冲槽型、铲槽型、喷槽型和射种型。鸭嘴式穴播器按鸭嘴开启驱动方式的不同，可分为滚压开启和凸轮机构强制开启两种；鸭嘴式穴播器按鸭舌开启方向与凸轮转动轴方向的关系，可分为前开、后开和侧开三种。斯利瓦斯塔瓦等人于1981年开发了铲式穴播器，该穴播器由一个滚轮和一个径向排列在一个滚轮圆周上的中空锥形穴播器和一个环形带状排种器组成，该穴播器将排种器排出的种子通过一个中空锥形穴播器直接入孔[5]。与鸭嘴式相比，这种穴播器结构简单，投种精确，操作方便，但在打孔时很容易堵土，播种深度变化很大，因此Srivastava等人还设计开发了相应的斗式穴播机，成穴部件径向安装在滚轮上，当铲斗向前移动时，斗体在土壤上形成穴孔，同时打开铲斗的活门，把预先输入斗中的种子放入斗孔中。1978年，Wijewardene开发了一种旋转注射式播种机，这种小型播种机被设计成用来在地膜覆盖或免耕条件下进行谷物播种，结构紧凑，由人力或牲畜牵引[6]。基于Srivastava公司研制的铲式钻孔穴播器，Shaw等人于1987年研制出另一种旋转铲式钻孔穴播器[7]。该装置由滚轮和径向布置在滚轮圆周上的铲子和盘式排种器组成，其结构特点是滚轮分别沿与地面的垂直方向和播种器的前进方向倾斜，使得铲子的投种口完全靠近铲子的上开口端，提高了播种精度，但仍未解决堵土与播种深度变化较大的缺陷。图2铲式播种机结构示意图Fig.2Configurationofspadepunchlanter铲式成穴器的组件有一个圆盘和若干个打穴铲，打穴铲围绕圆盘排列，在外形上和轮子相似所以称之为铲轮。成穴器与排种器配合使用，所以成穴器和排种器一样也有垂直倾角β和水平倾角γ[8]。在国内，对于穿孔成穴播种机的研究还不多见，吉林大学农业工程学院马成林、马旭等人对鸭嘴式穿孔机、冲孔机、铲式穿孔机进行了理论研究和部件设计，但仍存在一些问题，无法形成配套产品[9]。2002年，杜瑞成教授等提出并研制出自动喷水成穴播种装置，即用高压水将送种腔内的种子射透地膜，使之进入土壤，由于种水混用，播种过程难以控制；同年，该组又研制出直插式小麦覆膜穴播机，适用于小粒种子作物并取得良好成效。在2005年杜瑞成教授等人又提出并研制了大粒种子覆膜播种机，提出了一种新型凸轮强制开启机构——凸轮-曲柄连杆开启机构，优化设计了凸轮的合理安装位置及凸轮的结构参数，使鸭嘴具有不堵土、不夹膜的优点[10-12]。结合国内外研究现状，对穴播器的研究主要集中在成穴原理、穴播器结构优化、排种器与穴播器关系等方面。本论文在国内外，特别是本课题组所研究的多功能穴播器的基础上，设计了一种舵轮穴播玉米播种机。1.3播种机械的发展趋势第一，农机产品向规模化、多功能、高效率、复合型联合经营的方向发展。复合型农业将成为主流，一步一个脚印，从无到有，这是农业机械行业发展的一般规律，我国也不例外，但是进展缓慢。在以社会服务为中心的农业生产中，农业生产通过社会服务扩大了经营规模，获得了较好的经济效益，这对农机的发展是有利的。在那个时候，大大小小的联合作业，如翻耕、整地、播种、施肥、喷灌等，可以充分利用配套设施、节约能源、降低作业成本、提高作业效率，保证及时播种，增加产量。另外，可有效减少土块数量，防止土块过紧。第二，农机装备技术向智能化、自动化方向发展。当前，国外正在大力发展新型播种技术，如水力播种技术，在国外播种机械上得到了广泛的应用。赛科5000气动播种机采用液压马达驱动风机，精密播种机东德a-697配有液压马达驱动的播种锥。在轮子滑动时，液压马达起动，在保证播种锥体速度与机器前进速度相协调的同时，也可以用来操作启动器的提升。第三，农业装备技术正向资源节约和环境保护方向发展。在全球，尤其是我国淡水资源紧缺的情况下，发展节水农业有着深远的意义和广阔的前景。从1996年开始，农业部投入一亿元，建立了旱地节水农业示范基地和行动型节水灌溉示范区。建立了高标准农田基础设施，实施了农业、农机、生物工程、梯田、生土保持工程、雨水集蓄、节水灌溉等综合措施，改善了旱区农业生产基本条件。水稻“浅湿”灌溉、“固水法”、“流水法”、抗旱保水剂、地膜、生物覆盖等节水农业技术措施累计推广3.4亿亩，农田节水灌溉面积1000万亩，温室集雨、节水、喷灌、微灌、渗灌等农业节水措施，节油节电对农业生产具有重要意义。第四，农业装备制造业正朝着数字化、自动化、集成化、网络化、智能化的方向发展，同时也在向绿色、高效、快速的经济方向发展。1.4目前穴播机存在的问题目前国内使用的穴播机还不能完全满足播种质量农艺要求。其主要特点：第一，均匀度较差。尽管现有的穴播机数量可调整为每公顷播种，以满足每公顷不同种子数的农业技术要求，但种子必须由外槽轮排装置的辊筒分配到每一灌装装置。这一过程具有高度随机性，种子在每一个孔中分布不均。有些洞穴里有几十颗种子，有些只有两三颗，甚至无种粒洞穴种空心土。第二，由于山地播种机对土壤质地、水分及整地质量的要求过高，造成了缺苗、断垄等问题。粘度高，湿度大的地块，土壤容易堵塞鸭嘴，导致种粒无法顺利栽种，同时结块土壤会堵塞鸭嘴器。尤其在粘性土中，鸭嘴器与土接触时，土壤表面粘性强，导致刚接触或未接触地面时鸭嘴也会张开，造成种子泡沫化。2舵轮穴播式玉米播种机整机结构设计2.1舵轮穴播式播种机组成及工作原理舵轮穴播式玉米播种机的整机结构示意图如图3所示5643215643211.种箱2.输种管3.穴播器4.地轮5.前机架6.固定板和销轴图3舵轮穴播式玉米播种机Fig.3rudderwheelhill-seedercornplanter当机构未工作时，将种粒装入上种箱内，通过输种管与穴播器内置相连接，确保种箱处于满种状态。前机架上的固定板和销轴与驱动装置用平键连接，平键通过轴套定位，并通过地轮确定穴播器入土深度，以此确保行进过程中播种机稳定前行。本机构采用单向播种方式，通过驱动装置的行进带动穴播器转动，穴播器采用活动鸭嘴设计，使从穴播器各活动鸭嘴中排出的种子落在相应的沟槽中。利用驱动装置的牵引使穴播器连续滚动播种，活动鸭嘴与土壤接触时动瓣迅速打开，当孔洞的开合度大于种粒长度时，种粒进入土壤，实现播种过程。2.2机架结构设计2.2.1机架结构设计框架主要由前车架、上车架、轮架、叉架、小型支架等组成，前架为框架结构的主体部分。车架横梁下、销轴下采用U形螺栓固定，三个播种舵轮盘距按实际情况设置。车架长1045mm，宽1450mm，高580mm。机身涂防锈漆，以降低在工作工程中的磨损腐蚀。机架焊接采用40x40方钢，25x25角钢，92x132x10钢板。轮架的主要功能是支撑播种器，用机架带动播种器向前滚动并顺利播种。压簧安装在叉柱上，可通过调整螺母来改变压簧的预紧力，从而改变在播种作业中的排种深度。通过调整位于上下立柱上的两对螺母，可以调整地轮高度，从而限制深度，达到轮距越大，播种深度越浅；轮距越小，播种深度越深的效果，所采用的的地轮轮径为200mm。限制各播种轮间行距使其独立工作，以确保播种轮可在浮动行进中工作。2.3舵轮式槽轮穴播器的设计2.3.1结构设计舵轮式穴播器的结构如图4所示，它由若干主要部件组成，其中包括内置排种器、槽轮、两瓣式入土器和开闭式系统，每个入土器都围绕在舵轮周围，与舵柄相似，故称为舵轮式穴播器。二瓣入土穴器及其开闭系统，主要包括定瓣、动瓣复位件弹簧、定件铰接螺柱、螺栓等，其结构主要有两个特点：第一，入土穴器由定瓣、动瓣固定两部分组成。第二，入土穴器应用杠杆原理，其开闭采用摆动从动件盘型结构。1.复位弹簧2.凸轮3.定瓣4.动瓣5.槽轮6.内种箱7.输种管8.轴9.排种毛刷图4集成式舵轮槽轮穴播器的结构Fig.4ThestructureofintegratedDibblerwithflutedseedrollerandSteeringwheel在安装过程中，穴播机的轴与机架固定，固定板与轴用平键连接，平键通过轴套定位，不与机组一起向前转动。将凸轮和固定板焊接在一起，以确保在单元播种作业过程中，凸轮相对于机架是静止的；内置的种子分选机与动盘固定在一起，与动盘同步旋转；动盘安装在轴上，通过轴承定位可绕轴旋转。定盘与动盘套在一起，形成穴播器。动瓣采用细长螺栓与动盘铰接，并嵌入定瓣一部分。通过复位拉簧，将动瓣与定瓣固定在一起，形成储种腔。动瓣与定瓣为中空结构，在定瓣旁预留空间使其与动瓣组装，并可使其绕一个细长螺栓旋转角度。受凸轮作用力时，动瓣绕长螺栓轴转动，按杠杆原理开启一定角度。动瓣靠近开启凸轮处有两个小孔。复位拉簧两端分别固定在动盘上以及活动鸭嘴上的俩小孔处。复位弹簧平行于动盘的端面，并处于轻微拉伸状态，以确保在为工作状态下入土成穴器常闭。2.3.2工作原理当机器处于未工作时，上种箱内装入种子，将输种管与穴播器内种箱连接，确保内置式种盒可持续排种。玉米播种机行进时，驱动装置对穴播器的牵引力，使穴播器的动盘持续滚动并驱动内置排种器开始排种。槽轮的每个凹槽对应一个活动鸭嘴，使从内置排种器各沟槽中排出的种子落在相应的活动鸭嘴中；动盘转动时，种子沿输种管进入排种器等待排种。入土成穴器在非工作状态下关闭，避免了种子提前掉落，有效地防止了成泥活动和土壤堵塞。在驱动装置作用下，穴播器随机构前行，在重力作用下入土成穴器插入土壤；当入土成穴器与地面成90°角后，动瓣顶部与凸轮接触，在凸轮切向力的作用下，利用杠杆原理旋动螺栓，使动瓣打开。当活动鸭嘴开度大于种子的长度时，种子就会从底部进入土壤。当动瓣上端达到凸轮保持线部位时，入土成穴器达到最大开合度；为防止入土成穴器开口达到最大值时其夹土，故动瓣仍保持在凸轮保持线上移动，直至入土成穴器完全出土；即使入土成穴器在进入土壤过程中夹入少量土壤，也会在出土之后掉落；出土后，在复位弹簧的作用下动瓣关闭。入土成穴器出土后，部分土壤落回，将种子埋好完成播种。穴播器的连续滚动使内置排种器连续排种，各个入土成穴器依次重复上述动作，实现持续播种。2.4玉米播种机内部结构参数设计2.4.1排种系统结构及参数设计（1）排种器结构及参数设计针对舵轮穴播式穴播器的工作特点，本研究设计了一种可调式排种器，该排种器采用槽轮排种器，将种子按一定的穴距连续播种到土壤中，该排种器与舵轮式穴播器的动盘相固定，保证其同步转动，安装时内槽轮各凹槽对应一个入土成穴器，保证排种器均匀地向每个槽轮上播种，即一个槽轮上播种的种子按顺序排入一个相应的槽轮，因此内槽轮排种器的排种精度直接影响到入土成穴器的排种精度。可调式内置槽轮排种器中槽的尺寸，一般要求稍大于一粒种子的宽度，保证每一粒种子恰到好处地排出，达到精确穴播的要求。槽轮排种器排种槽的长度即可调节排种量，如种子未选优，为保证出苗率，最好将排种凹槽一穴的排种量调节为粒种子。按设计要求，由于杠杆式开式穴播器的入穴数为12个，且穴轮与穴盘同步转动，故为保证内置穴盘分种与入穴器排种节奏统一，本设计选用带有12个穴盘的可调节穴轮，据山东理工大学轻工与农业工程学院研究当凹槽其主要结构参数选择如下[6]：当；凹槽断面圆弧半径时，种子的出苗率和成活率最高。故选择该尺寸。图5排种器Fig.5Meteringdevice（2）调节螺母的参数设计调节螺母的设计选择非标件，但根据整机特殊结构，采用两部分焊接而成。一是六角螺母的调整部分，每边长度120mm；二是调整停顿部分。用直径338mm厚4mm的钢板制造。在钢板表面钻出4个均匀通孔，直径3mm。四孔中心尺寸为直径322mm的圆形。特殊的六角螺帽和钢板焊接，m148内螺纹沿轴线攻丝。调整螺母的工作原理是：通过旋钮螺母对种盘进行调整，从而间接调整种盘。将种盘调整到合适的位置，将螺钉固定在播种机种盘上，能有效地保证种盘的稳定性和精度。图6调节止动部件Fig.6Adjustthestopmember2.4.2动盘及入土成穴器（1）动盘半径及入土成穴器个数的确定动盘半径是穴播器的一个重要参数，一般以播穴距离、入土成穴长度、穴位个数为依据综合确定。一般而言，播穴距离大，入土后成穴器数分布广，则要求动盘直径大，反之亦然，动盘半径虽小，但动盘半径对穴孔大小也有一定影响，但影响不大。动盘工作时滚动向前，为了使穴播器达到理想的工作速度，应使动盘直径取较大值，但动盘尺寸过大，增大了整机的重量，对整机的悬挂极为不利。从以上几个方面考虑，动盘半径以160至300mm为宜。穴播器对大粒粒径种子的半径取较大；对小粒粒径种子或用于施肥的穴播器半径取较小。由山东理工大学农业小组研制的舵轮穴播玉米播种机，在试验中暴露出了一些缺点和不足，特别是在拖拉机牵引下，在土面上滚动播种时，穴播器轮盘振动幅度较大，影响播种质量，经研究发现，主要原因是穴播器个数太少，所以，本设计采用的穴播器数目为z=12，穴距L=160mm，入土成穴器在动盘外的高度为=80mm播种穴距L为常量,动盘半径R是根据播种穴距、入土成穴器的长度和成穴器的个数综合确定,即（1）由此求得动盘半径。（2）动盘厚度P的设计动盘厚度P与种子粒径有关，种子粒径大，入土成穴直径就大，入土成穴器径向安装在动盘上，与动盘焊接成一体，因此要求动盘厚度也就大；种子粒径小，相应的动盘厚度可以减小。在安装过程中，各部件之间的间隙应尽可能小，以避免漏种或夹种、泥浆堵塞。动盘厚度的计算公式如下：（2）式中，--动盘端面厚度；--定盘端盖厚度；--定瓣内腔直径；--入土成穴器动瓣安装后与动盘内端面的间隙；--入土成穴器动瓣安装后与定盘内端盖的间隙，单位均为毫米；经分析，本设计中穴播器的动盘厚度取值为，定瓣内腔直径取为，此时对于整机结构性能以及种子播种率最好。（3）定盘直径、厚度的确定定盘的设计主要是要求能与动盘扣合成完整的穴播器，即其半径（3）2.4.3入土成穴器参数设计按照穴播的原则，穴位越大，影响播种质量的穴位越大，如果太小，种子运输不顺畅，很容易堵塞。所以，在设计时，应遵循以下原则：在保证种子顺利运输的前提下，尽量减少直径。（1）定瓣参数设计其内径取决于种子颗粒大小，根据实践经验一般取（4）式中，--种子最大尺寸值。入土穴器的封闭投种腔必须大于种子最大尺寸，以确保种子顺利通过；考虑到铰接式动瓣的阻隔，因此定瓣、动瓣的内径必须足够大，以保证在投种腔中有足够的投种空间。为确保播种作业时轮盘轴向平均受力，本设计取定瓣片厚度与轮盘厚度相等，即：动瓣片与轮盘焊成一体，取定瓣外径，为轮盘厚度36；定瓣内径则可由（5）式中，其值取为：；--动瓣壁厚3；--定盘壁厚3；因为定瓣和轮盘是一体的，定瓣高度实际上就是指轮盘外的定瓣高度，即为入土成穴器总成在轮盘外的高度，主要取决于作物的播深，同时考虑滑移及土壤松软程度不同对轮盘实际滚动半径的影响，结合实践，本设计取定瓣高度为。（2）动瓣参数设计动瓣部分嵌入定瓣安装，其外径与定瓣内径有一定装配间隙，根据定瓣的内径值取动瓣外径值为；则动瓣内径为（6）式中，--动瓣壁厚；--动、定瓣之间的安装间隙；；动瓣高度可分为动瓣在螺柱转轴以上部分的高度（理论上仍等于入土成穴器总成在轮盘外的高度值，但为了能使动瓣包络在定瓣之内，动瓣尖端到轴心的半径应该比定瓣尖端小，即（7）式中，--入土成穴器倾角，定瓣壁厚为3mm；动瓣在螺柱转轴以下部分的高度，即：（8）在满足与凸轮不干涉的情况下，经分析各参数取值为：，，。经推算，本设计取入土成穴器整体高度与穴播器动盘上定瓣高度相同，既影响穴播深度，又影响穴播器出土时刮土的情况。也就是：h=80毫米。入土穴穴宽应根据作物种子的粒径来设计，为保证其不与入土穴穴壁发生碰撞而堵塞，经推算本设计的入土穴穴宽与动盘厚度相同，即：。（3）入土成穴器角度参数设计入土成穴器角度的研究是穴播器研究中的重要步骤，入土成穴器角度的大小直接关系到穴播质量的好坏，入土成穴器的倾角根据经验一般取值为，本课题组先前研制的舵轮式穴播器取=45°，但通过山东理工大学实验小组试验发现，45°角的入土器开角效果并不十分理想，主要有两个缺点：1.穴口过钝，入土成穴效果不佳；2.入土器出土时鸭嘴部易出现粘土或堵土，针对以上两个缺点，本设计减小了入土器入土成穴角度，经过山东理工大学实验团队在试验田长期试验得出最适入土角度[7]，故取。2.4.4穴播器转速确定穴播器转速与机组前进速度的关系式为（9）假定滑移率为零，设机组前进速度为分别为，代入上式得：（10）（11）由此确定穴播器转速为（12）3其他零部件设计3.1主轴尺寸设计图7主轴Figure7spindle穴式播种机主轴固定在机架上，整机和机具的重量都作用在主轴上如图7，因此应考虑其许用弯曲应力；又由于定盘用键与主轴相连，主轴受剪切力作用，因此其许用切应力应满足使用要求。作业过程中，主轴直径的设计主要取决于作业速度、穴播器所受牵引力等。设工作机组行进速度为，穴播器所受牵引力为，则（13）（14）（15）式中，―与材料有关的系数，对于45＃钢，取；―轮盘转速；―传递功率（w）；根据试验取作业速度，牵引力为，经计算取安全系数为，则最后确定轮轴直径取。3.2主轴强度校核综合分析穴播器主轴的各种受力情况，只有当舵轮穴播器被硬物顶起，整个机架及机具的重量全部由主轴承担时，主轴所受的弯曲扭矩最大，设机架及机具的总重量为，水平面的弯矩，垂直面上的弯矩，则合成弯矩为：（16）主轴的中心处为危险截面，主轴在中心处的最大弯曲应力为：（17）查手册得：45＃钢的许用弯曲应力为；则由上式得：（18）所以直径为24得主轴能满足使用要求。3.3定盘与主轴的键连接强度计算在穴播器的工作过程中，定盘以平键固定在主轴上，其可能的失效形式为：软件的工作面被压垮或磨损，键被剪断，等等，由于定盘与主轴之间的平键(选择圆头平键)采用标准尺寸和材料，并采用静接方式，因此压溃是其主要失效形式。挡块与入土成穴器的动瓣之间的摩擦产生转矩，使平键受到剪力作用。凸轮的半径为，与动瓣顶端的摩擦力为，则凸轮与动瓣之间产生的转矩为：（19）平键所受的剪力为：（20）即（21）式中，--挡块与动瓣之间的正压力，；--动摩擦系数，取铸铁与钢之间的摩擦系数；--主轴直径；--剪应力，；--许用剪应力，查表得；--键高度8mm；--键的接触长度18mm；由结构设计得转距值（22）则由上面分析计算得：（23）所以键联结的挤压强度满足设计要求。3.4地轮装置设计在免耕播种机中，地轮不仅起到限深的作用，而且是排种的主动轮。因而在设计时，地轮不仅要满足强度、刚度等机械性能要求，还要对地表的起伏有较强的适应性，以免在地表高低不平的情况下，出现地轮被架空不能转动，造成种子无法排出的问题。刚性地轮在地面上稳定运动时的受力分析如下：（26）其中，P--牵引力Rx--行走阻力G--轮轴载荷Ry--垂直反力rd--地面反力作用点至轮心距离r--地轮半径Rya--地轮滚动阻力矩-总阻力矩图7地轮分析受力示意图Fig.7Forceanalysisofthegroundwheel设，由以上方程知：（27）我们知道总阻力矩是排种机构施加的，必须使足够大，克服的力矩，才能使地轮转动，带动排种机构排种。地轮半径越大，增大，其转动越容易，从而打滑率就越小，因此半径越大播种越均匀。为了减小地轮的打滑系数，在地轮上还增加了抓地板。根据机具空间，将地轮直径设计为300mm，宽度为80mm。本机采用的是同轴固定式铁轮。3.5有限元分析利用Altair公司旗下的Hypermesh模块对所设计的产品进行有限元前处理，Optistruct模块对该产品进行有限元分析，Hyperview模块对分析结果进行后处理。通过对机架模型的网格划分、为机构赋属性材料，根据实际情况对机构进行约束，然后对该机构进行有限元分析，求出该机构在自重情况下的应力和变形，经过一系列的操作，让自己熟悉了有限元分析软件的常用操作流程。有限元网格模型如图8所示。图8机架有限元网格模型Fig.8Finiteelementmeshmodelofrack运用仿真软件对机架进行静力学分析，需要对每个机构的材料属性进行赋值，材料为45#钢，因此，机架的材料均为45#钢的参数，参数细节如表1所示。表1机架材料参数Tab.1Framematerialparameters模型属性名称：45#钢模型类型：线弹性各项同性材料失效准则：最大Mises应力屈服强度：335(Mpa)弹性模量：2.1e5(Mpa)泊松比：0.3密度：7.85e-9(t/mm^3)考虑到模型中的弹簧等零件对分析结果影响较小，可以对该类零件进行简化建模，然后依据结构的实际情况进行约束，机架约束情况表2所示。表2机架约束示意图Tab.2Schematicdiagramofframeconstraints模型约束位置及自由度对应实际情况约束A处整体坐标系3自由度；约束B处整体坐标系1、3自由度；A处与拖拉机连接，实际有沿着拖拉机前行和左右摇晃的自由度；B处与地面接触，约束整体坐标系Z