毕业设计（论文）-小麦气吸集排式精量排种器的设计

-PAGE3-课题名称：小麦气吸集排式精量排种器的设计学院专业班级学号 姓名指导教师(签字)教研室主任(签字)院长(签字)2023年4月22日

摘要小麦是我国的农业发展上主要的粮食之一，小麦的产量每年占据了我国粮食总体水平的主导地位。大面积的小麦的种植，为我国的农业的发展带来了很大的进步，由于我国人口的基数庞大，每年消耗的粮食储量很大，小麦作为一种面料的主要成分，实现面食产品的制作和生产的必需品，每年我国还需要进口大量的小麦进行生产加工，满足国内的粮食需求。随着我国农业技术的不断提高，种植的面积和范围不断扩大，对农业种植设备和机械化水平的要求也在不断的提升。从种植辅助设备的提升和种植培育技术的改善上，可以更好的提高小麦的产量，解决供不应求的社会需求，在种植上大量的降低劳动力水平，提高种植的效率和种植的质量，实现定位定量的播种过程，更好的为小麦的生长提高优质的环境，实现高产量的小麦种植是农业发展上一个重要的发展方向。在本次的小麦排种器的设计过程中，主要设计的是一款实现气吸集排式的精密小麦排种装置，通过对现有市场上的小麦播种机的调研，查阅小麦播种机等相关设计的文献，构思精密排种器的总体机构，设计排种箱结构和排种管结构形式，通过牵引式的机构设计精密排种器的结构总体，完成总体结构的绘制，关键部件的机构设计等。计算个关键传动部件的相关参数设计及强度校核。关键词：精密、气吸集排式、排种器、机械化、小麦

AbstractWheatisoneofthemaingrainsinChina'sagriculturaldevelopment,anditsproductionoccupiesaleadingpositionintheoveralllevelofgrainproductioneveryyear.Thelarge-scalecultivationofwheathasbroughtgreatprogresstothedevelopmentofagricultureinChina.Duetothelargepopulationbaseandthelargeannualgrainreservesconsumed,wheat,asamajorcomponentoffabric,isanecessityfortheproductionandproductionofpastaproducts.Everyyear,Chinaalsoneedstoimportalargeamountofwheatforproductionandprocessingtomeetthedomesticfooddemand.WiththecontinuousimprovementofagriculturaltechnologyinChina,theplantingareaandscopeareconstantlyexpanding,andtherequirementsforagriculturalplantingequipmentandmechanizationlevelarealsoconstantlyimproving.Fromtheimprovementofplantingauxiliaryequipmentandplantingcultivationtechnology,itcanbetterimprovetheyieldofwheat,solvethesocialdemandofoversupply,significantlyreducelaborlevelsinplanting,improveplantingefficiencyandquality,achievepositioningandquantitativesowingprocess,betterimprovethehigh-qualityenvironmentforwheatgrowth,andachievehigh-yieldwheatplantingisanimportantdevelopmentdirectioninagriculturaldevelopment.Inthedesignprocessofthiswheatseedmeteringdevice,themaindesignisaprecisionwheatseedmeteringdevicethatachievessuctioncollection.Throughresearchonexistingwheatseedersinthemarket,consultingrelevantdesignliteraturesuchaswheatseeders,theoverallstructureoftheprecisionseedmeteringdeviceisconceived,thestructureoftheseedmeteringboxandthestructureoftheseedmeteringpipearedesigned,andtheoverallstructureoftheprecisionseedmeteringdeviceisdesignedthroughatractiontypemechanismtocompletethedrawingoftheoverallstructure,Mechanismdesignofkeycomponents,etc.Calculatetherelevantparameterdesignandstrengthverificationofkeytransmissioncomponents.Keywords:precision,suctiontype,seeder,mechanization,wheat.

目录TOC\o"1-3"\h\u9566摘要 230786Abstract 33102第一章绪论 564971.1课题研究的意义和目的 530161.2小麦排种器的发展趋势 5184201.2.1国外的发展现状和趋势 5295651.2.2国内小麦排种器的发展现状 6169361.3小麦精密排种器设计的主要内容 719970第二章小麦排种器结构总体的分析 9163412.1设计参数的确定 9295472.2可行性分析 986862.3设计方案的提出 10197812.4影响排种量的主要因素分析 11119162.5排种效率的计算 1217970第三章排种装置传动部件的设计 1447713.1牵引电机的选择 1492673.2自走机构传动的计算 14169043.2.1确定计算功率 1429263.2.2传动机构的计算 14141423.2.3求作用在轴上的功率 1624863.2.4定位定量小麦种子排种转动的计算 1617343.3排种装置变速链轮的设计 1739963.3.1选择传动链轮的精度等级 1773523.3.2按接触强度进行初步计算 17183003.3.3按齿根弯曲强度设计 19138483.3.4确定齿数 19117693.3.5确定排种装置几何尺寸 2025383.4机架设计 2016202总结 2118369参考文献 2218369致谢 23

第一章绪论1.1课题研究的意义和目的农业技术的发展在我国的发展历史上，有着长久的发展过程，从原始的农耕时代到现在的机械化自动设计的使用，不断的实现了在农业发展上的进步，但是由于我国的地势山高，对大面积的农业产品的种植上，很难实现全部的自动化种植。小麦作为一种种植面积比较大，需求较高的农业产品，实现自动化设备的种植，对地势的需求很高，只有在平原地区才能实现机械化的自由使用。对于小麦的播种和种植中，实现小麦精密的播种是提高小麦产量的重要过程，所以通过对我国每年种植的小麦的数量，设计专用的小麦排种机，实现拖拉机牵引的过程，达到自动排种开钩播种的性能。目前市场上的播种机的种类很多，各式各样的播种机通过不断的改良和完善，在农业发展上被不断的使用，更多的农业设备实现了更广泛的普及，在小麦排种机的发展上，我国的技术水平还不是很高。目前市场上的小麦排种机的性能不是特别好。不能完全实现自动化的特点，通过本次的设计，主要的意义是实现对小麦排种机的优化设计，提高排种机的精度及排种的效率，提高农民的工作效率和排种的质量。通过查阅相关的国内外小麦播种机的相关设计文献，了解排种机的工作原理，在本次的设计上构思传动结构的形式和行走机构的设计，实现在牵引的作用下达到精密的排种过程。更好的提高小麦排种机的多功能性质和自动化水平，实现在操作上的便捷和后期使用上的维修方便，本次设计的结构形式紧凑简单，实现的功能性强，对外部的机构设新颖，可以实现的流动性工作过程稳定可靠。目前市场上的大型的小麦播种机的结构过于复杂，对于一些小型的农田上的播种中，存在移动不便，搬运和运输上的困难，在设计上优化结构形式，降低总体重量，能够实现在拖拉机牵引下实现移动和搬运，实现便捷性的农耕要求。完成项目气吸集排式排种机的精密度提高，为未来更好的实现项目排种器的推广和普及使用提供技术支撑。1.2小麦排种器的发展趋势1.2.1国外的发展现状和趋势小麦的种植在一些发到国家的种植量也是很大的，很多的欧美农业发达的国家，智能化农业技术已经达到了高技术领域的发展趋势，经过多年的农业机械化水平的不断发展，已经实现自动化的种植技术，一个人就可以管理和完成一个农场的耕种和后期的管理。在国外已经向着大型化和智能化的水平在不断的提升。达到了农作物在生产上更好的空间排布和生产的需求。比如在美国和日版，意大利等发达国家，小麦排种机的设备已经实现了一体化的配套设施，实现了从开钩播种到施肥等一体化操作的设备，使得其农业生产的技术已经达到了世界领先地位，在种植的效率上和排种的质量上，实现了多样性的发展。1.2.2国内小麦排种器的发展现状精密播种设备的研制工作在我国的的农业技术的发展历史上，是从80年代末开始进行的，由于种子的重量和播种的性质不一样，很多的种植的地形上的区别，使得很多的进行制造上的辅助种植的机械化设备使用的水平不是很高，使用的范围也很有限，很多的高原地区和农村在机械化的使用上更是制约着这个农业技术的发展。直至80年代后，才有了一些实现半精量播种的设备实现了一定的推广，为了实现对农村责任制的种植要求等，大量的推广一些小型的排种机设备，到后来的90年代，国内才实现了对精密播种机的开发和研究，实现在国内几十个工厂进行了生产，研发上才打到了20多个型号种子类型的播种过程。比较常用的有玉米播种机和小麦播种机等。在大型设备的不足上，可以达到40.4kw以上精密播种机；在国内市场上的播种机的分类上，有垂直圆盘式的播种机，还有锥盘式的播种机，一些水平盘式的播种机等结构形式不断的实现进步和更新。图1-2：国内小型小麦排种器图1-2：马斯奇奥大型播种机在近代技术的不断发展下，我国在小麦播种机的发展上也得到了千速的进步，很多的小麦播种机在现有的农业发展上大幅度的提高了我国在小麦播种上的效率，降低了劳动成本和工作强度。但是我国在技术创新上和实现自动化以及智能化的设备制造研发上，和国外的技术水平还存在很大的差异，在国家的大力支撑下，我国还需要在未来的发展上更快的实现智能化以及自动化的技术提升，缩小和国外高新技术的差距。在借助现有的技术能力和现代化电子信息化技术的基础上，实现更多的创新，才能在未来的播种机的发展上实现更多的多样性发展的方向。因此在本次的小麦排种机的设计上，更加注重其结构布局，排种器的精密程度的提升，实现高精密的排种过程，才能更好的实现小麦在生长上的空间要求，提高小麦的产量。通过查阅相关小麦排种器的相关设计文献，吸取现有有优势的设计技术，改善不太完善的传动结构，增加精密排种装置，了解现有的小麦排种器的结构形式和适合的地形要求，在设计的短板上解决排种器存在的问题。更好的提高我国在农业技术上的水平，实现信息化的发展目标。在人们对生活水平的不断要求上，随着我们的生活的不断改善，在生活节奏不断加快的时代，一些农业原始的种植的方式已将慢慢的被淘汰，实现农业生产上的机械化更高的水平，才能达到现有的人们对劳动力的需求，在我国的自主研发上，实现对小麦排种器的功能上更加实现智能化，满足现代化设的基本要求，实现多功能播种上的需求，在对播种过程中的施肥等多样性的特点，目前国内使用的排种舍不得精密度不是很高。所在一些市场上的离心播种机等设计上，虽然得到了广泛的使用，但是还是存在一定的缺点。在设计上需要对传动的机构性能和传动的精度等级进行研发，从结构上实现传动部件的合理选择，才能更好地额提高播种机等设备的强度和刚度。实现在整体机构上的稳定性，满足小麦等农产品的精密播种的过程，达到在未来的农业设备上的研发制造上的基本需求，实现对现有的国内市场的推动和改善的重要意义。1.3小麦精密排种器设计的主要内容在本次的小麦排种器的设过程中，主要是通过对现有的排种器进行机构分析，了解其工作原理和工作的特点。构思本次设计的主要内容，设计排种箱及其精密排种的传动结构，实现对小麦排种上的精密程度，达到气吸集排式排种的设计优势。完成以下小麦播种机的主要的设计内容：（1）对小麦精密排种器总体进行构思，分析排种器的结构设计的上的优势和现有设备的缺点，选择最合适的精密排种的机构进行方案的设计，完成小麦排种器的整体结构的设计，绘制机构的总体机构总图；（2）在本次设计的小麦排种器的传动和运动机构上，选择最佳的传动形式和结构的设计方案，对小麦精密排种器的传动机构进行总体布局和传动行走上的设计，计算校核传动结构的设计参数要求；（3）进行小麦排种前的开钩机构的设计，实现在开钩后进行一体化传动排种的过程。（4）小麦精密排种器的行走方式的设计，选择使用在拖拉机牵引下，行走轮实现传动进行行走达到开钩器的工作，工作过程中通过链条传动等实现精密的排种过程。

第二章小麦排种器结构总体的分析2.1设计参数的确定在设计上由设计的主要内容决定本次设计的机构形式，结构设计简单，操作方便，实现的工作噪音小等设计优势，提高小麦排种器的使用时间，降低使用的成本，实现小麦排种器的经济性设计要求，通过查阅相关的设计文献，确定本次小麦精密排种器的结构参数如下所示：（1）、小麦精密排种器的外形尺寸设计（长×宽×高）：长2070mm×宽1245mm×高1325mm；（2）、实现多样性的开钩和行走基于一体，达到同步排种的过程，其在拖拉机牵引下的配套的动力大小为：12kw；（3）、小麦精密排种器的工作效率设计要求：1亩/0.5小时；（4）、在小麦实现成排气吸集排式排种的过程中，单排间的距离尺寸为：770mm；（5）、在本次的小麦排种器的设计上，传动的方式选择使用链条链轮传动的方式；（6）、根据小麦种植的深度要求，设计的开沟器的深度根据小麦的生长需要选择为80－180mm；2.2可行性分析（1）小麦播种机的结构形式很多，作为我国人口较多的国家来说，在实现小麦的自动化播种的情况下，实现更高效的播种过程，在市场上才能更好的实现推广和使用，所以在小麦的排种上，对不同的环境的要求和地形的要求是很高的，播种的质量和品质因此而不同，所以在设计上，要结合实践的使用环境和使用范围，设计的可行性才能满足我国小麦种植的需求，达到更好的实用性。（2）在设计过程中，对设计的目的和设计的预期进行可行性的分析，是对本次设计的排种器的结构缺点进行提前的分析和预期了解，才能在使用上达到跟高的精密度要去，更好的降低和减少农作的强度，提高排种的效率和质量。在实现设计的多功能上，达到体积小，结构简单的特点，才能更好的实现后期使用上的运输和搬运的过程，满足操作上的简单化的特点，才能更好的适合现有的市场需求，具有更好的使用前景和设计的重要意义所在。在未来的市场上占据更好的使用价值，满足小麦在不同地区和环境下的使用要求，实现小麦排种机的未来发展趋势和更大的发展前景，实现本次设计的主要目的和设计的意义。2.3设计方案的提出（1）滚筒式精密排种器：滚筒式的排种器是将小麦放入滚筒内，实现相对转动后进行旋转过程总掉落实现排种的过程，再经过滚筒旋转过程中对小麦种子的摩擦，实现相应的排种的过程。（2）直线运动式的排种器：直线运动的排种器是通过把小麦种子导入到排种箱内，通过螺旋装置实现对种子的转动作用，将种子转入到排种定量器内，在排种车行走的过程中，排种器旋转实现种子掉入排种管后通过开沟器进入土壤的过程，在更换内壁结构的形势下，可以实现多样性的排种和排肥的作用，在功能上实现的多样化特点更为明细。在本次的设计中，设计的小麦气吸集排精密排种器是精密度较高的，所以选择第二种结构形式进行设计，其缺点是相比第一种设计的结构复杂，制造成本高于第一种，但是在排种的精密度上通过结构可以实现更加精确的排种过程。达到本次设计的要求，其结构形式如下图2-1所示：图2-1：小麦排种器结构简图2.4影响排种量的主要因素分析排种量的大小是决定排种机在实际工作过程中可以控制的精密排种度，也是衡量排种机的工作质量的一个重要的因素，所以在设计中，对排种量的影响因素的分析，更好的可以确定设计的机构能够实现的最高精度等级。在旋转传动式的结构下，对排种量的影响因素很多，首先是整个装置在传动系统的设计过程中，设计的转动轴的直径大小，是直接影响排种量的一个重要因素，在传动轴的选择上，结构尽量选择大一些，使得轴径偏大尽量避免对小麦种子的排出造成影响；第二个影响的因素是在设计中选择的传动比的大小，这个主要是实现设计的排种机在排种量上进行调节的过程，通过更变传动比的大小实现对排种量的减少和增加的过程，也就是在轮轴传动下带动排种器排出的大小，所以在本次的小麦排种器的设计上，选择其压延比的大小为0.5；第三个影响排种量的因素是种子大小的影响，种子的大小不一，可能会实现在排出的过程中，从动结构上对种子的滑动数量不一样，进而使得装置的两个轴之间的距离发生变化，使得间距不一，造成种子的排出的数量不能按照预设的数量排出，所以在设加上，调节间距的大小根据小麦的种子的大小确定为0-5mm之间。在设计中，更好的提高排种装置设计的尺寸上的传动系统，使得各部件的实际工作中的通用性增强，更好的实现可以更换和不同大小的调节，是实现小麦种子在排种量上最好的工作要求。确保排种量的提高，才能更好的提高工作的效率，实现更好的降低劳动强度。根据排种机构的结构总体布局和传动精密排种装置的设计，选择本次设计的排种装置的动力功率为;，装置的传动比系数通过查阅参考文献Z=1.2，小麦种子的轮转转速大小为30r/min。2.5排种效率的计算通过查阅参考文献，可以通过计算的方式确定小麦排种器的工作效率的大小为:在上式计算中Q为一排种装置排种能力的大小(kg/小时)；V为轮转转速的大小(m/min)；H一排种装置掉落种子的管道安装高度(米)；r一排种装置机重，r=5(千克/米)；a=0.9传动系数p=0.4kW本次设计的小麦排种器的工作效率为162kg/h,在可以调节的情况下，可以满足排种参数选定的要求，0.5h/亩的工作量的要求。

第三章排种装置传动部件的设计3.1牵引电机的选择根据资小麦种子排种的工作效率的大小，实现对电机的选择，在动机的传动转速下越低越好，所以在本次的设计中，选择电机的大小选择使用220V的标准配电机，根据查参考文献《机械设计课程设计手册》综台考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及传动的传动比，选定直流马达：ZYT2203048-150KW-30R。所选电动机的额定功率P=150KW满载转速n=30r/min，总传动比适中，传动装置结构较紧凑。直流马达ZYT2203048-150KW-30R主要参数如下表:表直流马达ZYT2203048-150KW-48R的主要参数电动机型号额定功率/kw满载转速/（r/min）堵转转矩最大转矩质量/kg电流/A效率/%ZYT22030480.35301.41.8322.49533.2自走机构传动的计算3.2.1确定计算功率其中KA—工作情况系数；P—电动机的功率；3.2.2传动机构的计算初选主动轮的基准直径d1，根据《机械设计基础》书可选择的型号参考表13-9选取农作物排种程度，小轮直径d1=30cm。1）计算传动的速度：2）计算排种装置从动轮的直径：根据表13-9得d2符合要求。3）确定排种装置传动中心距a和长L初步选取中心距a：取：符合：。由公式计算排种装置所需的基准长度：查表13-2得,选用L=450mm.再由上式计算排种装置实际中心距a4）验算排种装置小轮包角：所以本次设计的参数满足要求。计算排种装置传动参数比：今n1=58r/min，d1=30mm，查表Y型的额定功率表得：由查表的，查表13-2得，查表13-7得，代入上述公式得：Z=1.961取2。3.2.3求作用在轴上的功率查表13-1得q=0.04kg/m，故由式（13-17）得初拉力：作用在排种装置轴上的变速器：3.2.4定量小麦种子排种转动的计算1）排种装置定量器的材料选择因为排种的设计中，选择的转速：V=30mm/s，选择的转速相对而言是比较低的，所以在的选定上可以选择使用PVC。2）结构设计排种装置器的结构设计主要是根据排种的基准直径，选择排种的结构形式，根据的型号来确定论轮筒的尺寸，排种装置主动轮配合的电动机轴的直d=10，因此根据经验公式d12.5~3d，所以排种装置主动轮采用实心式。查参考文献中表8-10得，，，3.3排种装置变速链轮的设计3.3.1选择传动链轮的精度等级根据排种装置传动比的要求，由上一节可知链轮1转速为58r/min,因为两个链轮主要起传动与减速作用，及传动比i=6.75，因此选用直齿圆柱链轮传动；排种装置工作，轴与转速不高，故选用8级精度，链轮材小麦种子为45钢（调制），硬度为240HBS。根据各个轴的位置关系。选链轮1齿数为Z1=20，则链轮2的齿数为Z2=45，n2=311/min。选链轮3齿数为Z3=15，则链轮4的齿数为Z4=45，n4=104/min。3.3.2按接触强度进行初步计算1）设链轮按8级精度制造，由表11-3知取载荷系数Kt=1.3，由表11-6得齿宽系数。2）计算轴2传递的转矩令：称为弹性系数，查表11-4得4）由表11-1按齿硬度查得链轮1与链轮2的接触疲劳强度极为5）由参考文献计算应力循环次数得6）由参考文献中取接触疲劳寿命系数KHN1=0.947）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1,由参考文献[2]中式10-12得8)试算链轮分度圆直径d，将[σH]代入公式得根据尺寸要求取：9）计算排种装置圆周速度10）计算排种装置齿宽11）计算排种装置载荷系数根据计算的参数设计选择：v=0.81m/s，精度等级选择8级的精度，由设计查阅的参考文献可得10-8查得本次设计的排种装置的动载系数：Kv=1.12；直链轮，KHα=KFα=1；由参考文献中查得使用系数KA=1.0；由参考文献中用插值法查得8级精度，非对称布置，KHβ=1.315；由b/h=1.78，查参考文献得KFβ=1.3；故载荷系数按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式10-10a得3.3.3按齿根弯曲强度设计由参考文献中式10-5得弯曲强度得设计公式为：1）由图10-20c查得链轮1得弯曲疲劳强度极限σFE1=420MPa；2）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.85；3）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数SF=1.4，由参考文献中式得:4）计算载荷系数K:5）查取齿形系数，由表10-5查得YFa1=2.57；YSa1=1.60代入上式得:3.3.4确定齿数按接触强度算得的分度圆直径d1=50mm，算出链轮1的齿数为3.3.5确定排种装置几何尺寸1）计算分度圆直径、计算中心距a:3）计算链轮宽度b：查表，取：。3.4机架设计小麦排种器的机架的结构设计，由于机架是一个关键的支撑和实现传动结构的作用，所以在结构设计上的要求中，需要有很强的承载能力来实现对整个机器人结构的支撑，所以在本次的设计中，机架的设计采用选择型材焊接壳体结构进行主体部分的设计。机架箱体的结构采用钢材进行加工完成，机架的结构不需要设计的很复杂，但是需要有足够的强度，满足运行的工作要求和投球反作用力的承载能力。所以在机架的结构设计上，采用螺钉的固定形式进行机架的安装和回转轴承结构的安装，满足设计的刚性要求和传动的基本原则要求。在机架的材料选择上，本次选择使用45钢进行调质，增加其工作状态下的强度性能。开沟器分布在40X40mm的方梁上，这种结构可便于排种行距的调整，在机架的设计上综合考虑人的体力的要求，设备的工作效率和结构对人体及工作地点等因素的影响，更好的减轻人劳动强度的前提下，尽量提高排种的效率。所以在设计上采用同时排种两沟即五犁铧结构，行间距为150-250mm连续可调。减轻劳动强度，节约资源。在整机重量较小的情况下，加快工作速度，并且可以灵活操作。

总结本文通过对小麦气吸集排精密排种器的结构设计，完成小麦气吸集排精密排种器的机架结构的设计，传动方式的选择，排种器传动结构形式的设计，链条传动机构的设计和电机的选择。完成小麦气吸集排精密排种器的相关设计的计算和分析。通过查阅相关的国内外小麦播种机的相关设计文献，了解排种机的工作原理，在本次的设计上构思传动结构的形式和行走机构的设计，实现在牵引的作用下达到精密的排种过程。更好的提高小麦排种机的多功能性质和自动化水平，实现在操作上的便捷和后期使用上的维修方