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黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘要
針對(duì)長(zhǎng)期以來(lái)精密播種機(jī)的研制存在生產(chǎn)周期長(zhǎng)、成本高，而且當(dāng)產(chǎn)品制出后，經(jīng)常會(huì) 出現(xiàn)部件、零部件之間相互干涉而無(wú)法裝配等缺點(diǎn)，介紹了應(yīng)用UG軟件進(jìn)行精密播種機(jī)單 體虛擬制造和運(yùn)動(dòng)仿真的過(guò)程。 首先對(duì)建立的精密播種機(jī)單體零件三維模型進(jìn)行約束和連接 裝配，形成精密播種機(jī)單體整機(jī)裝配，然后進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，展示在虛擬環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)特性。 最 后對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行處理，測(cè)試精密播種機(jī)單體的運(yùn)動(dòng)性能和檢測(cè)干涉情況，從而對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行修 改。 結(jié)果表明：該方法提高了精密播種機(jī)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和效率，代替了物理樣機(jī)的制造和試 驗(yàn)，大大降低了成本。
關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)工程； 精密播種機(jī)單體； 虛擬制造； 運(yùn)動(dòng)仿真
Abstract
Facing the 1ong-standing prob1ems existing in the deve1opment of the precision p1anter such as the pro1onged production period, the high production cost and the dificu1ty in the fina1 asemb1y because of the interference betwen the interacted parts, a proces of the virtua1 manufacturing and motion simu1ation of the precision p1anter unit was introduced app1ying the ProIEngineer software.The fina1 asemb1y of the p1anter unit was formed by restricting and connecting its parts 3-D mode1s. Its motion simu1ation was performed to demonstrate the movement characteristics in the virtua1environment.The simu1ation resu1ts were procesed to check the movement characteristics of the p1anter and to corect the posib1e interferences.The resu1ts showed that the proposed proces improves the acuracy and eficiency of the precision p1anter design and deduces the deve1opment cost by using the virtua1 space instead of the physica1 space.
Keywords: Agricu1tura1engineering; Precision p1anterunit; Virtua1manufacturing; Motion simu1ation;
目錄
摘要 I
Abstract II
目錄 III
前言 V
1我國(guó)精密播種機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.1精密播種機(jī)的發(fā)展前景 1
1.2新技術(shù)的應(yīng)用不斷普及 3
2運(yùn)動(dòng)仿真過(guò)程 4
3裝配連接 6
4 運(yùn)動(dòng)仿真預(yù)設(shè)置 8
4.1新建運(yùn)動(dòng)仿真方案 8
4.2 參數(shù)設(shè)置 8
4.3 創(chuàng)建連桿 8
4.4 創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)副 8
5多功能播種機(jī)總體設(shè)計(jì) 9
5.1精播機(jī)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)確定 9
5.2農(nóng)業(yè)機(jī)械的一般設(shè)計(jì)要求 10
5.3總體參數(shù) 10
6機(jī)架設(shè)計(jì) 14
6.1機(jī)架設(shè)計(jì)計(jì)算的準(zhǔn)則 14
6.2機(jī)架設(shè)計(jì)的一般要求 14
6.3精播機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 15
7播種系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16
7.1排種器的選型及其材料的確定 16
7.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
8開(kāi)溝器 24
8.1開(kāi)溝器 24
8.2開(kāi)溝器比較分析及本機(jī)開(kāi)溝器設(shè)計(jì) 24
9覆土、鎮(zhèn)壓裝置 26
9.1覆土器 26
9.2鎮(zhèn)壓輪 26
9.3軸承校核 27
10 常見(jiàn)故障與排除 28
結(jié)論 29
參考文獻(xiàn) 30
致謝 31
附錄 32
前言
精密播種機(jī)這類(lèi)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)通常采用二 維幾何繪圖,產(chǎn)品制造出來(lái)后經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些設(shè) 計(jì)失誤,如零部件無(wú)法安裝以及運(yùn)行時(shí)發(fā)生干涉 等。 采用三維 CAD設(shè)計(jì)產(chǎn)品,不是一個(gè)單純繪圖 的過(guò)程,而是一個(gè)虛擬制造的過(guò)程。 設(shè)計(jì)出來(lái)的 產(chǎn)品是與實(shí)物完全相同的數(shù)字產(chǎn)品,零部件之間 的間隙和干涉一目了然,可以把錯(cuò)誤消滅在設(shè)計(jì) 階段。 對(duì)于運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),無(wú)論是于工繪圖設(shè) 計(jì)還是二維 CAD的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),都沒(méi)有辦法 處理,簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)還可以模擬,稍微復(fù)雜一點(diǎn)的運(yùn) 動(dòng)機(jī)構(gòu)就束于無(wú)策了。 應(yīng)用三維設(shè)計(jì)軟件來(lái)處理 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng),可以使立體的數(shù)字產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)中 運(yùn)動(dòng),模擬真實(shí)機(jī)械的理論運(yùn)動(dòng)過(guò)程。 不但能測(cè) 試機(jī)構(gòu)是否能運(yùn)動(dòng),還可以檢查機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)是否 會(huì)產(chǎn)生干涉,計(jì)算出機(jī)構(gòu)上某個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡,將 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)記錄下來(lái),產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的圖片,從而實(shí)現(xiàn)機(jī) 械產(chǎn)品的虛擬制造和運(yùn)動(dòng)仿真。 在國(guó)外,虛擬 樣機(jī)技術(shù)已在工業(yè)產(chǎn)品的研制上得到應(yīng)用,取得 了顯著的效果。 目前國(guó)內(nèi)將三維 CAD技術(shù) 應(yīng)用在播種機(jī)械方面的研究大多是對(duì)零部件 和某一機(jī)構(gòu)進(jìn)行的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)仿真, 而對(duì)于精密播種機(jī)單體整機(jī)進(jìn)行虛擬制造和運(yùn)動(dòng) 仿真方面還未見(jiàn)報(bào)道。
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1我國(guó)精密播種機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)從80年代末便開(kāi)始研制精密播種機(jī)械。由于種子質(zhì)量、整地條件、機(jī)械制造水平及機(jī)器價(jià)格等因素制約，我國(guó)80年代主要是推廣半精量播種。為適應(yīng)農(nóng)村生產(chǎn)責(zé)任制的要求，大量推廣了小型單體播種機(jī)。90年代以來(lái)，我國(guó)逐步推廣精密播種機(jī)，有10多個(gè)企業(yè)生產(chǎn)了20多種型號(hào)的精密播種機(jī)。精密播種機(jī)以作物種類(lèi)分為玉米及大豆精密播種機(jī)、谷物（小麥）精密播種機(jī)、甜菜精密播種機(jī)；以配套動(dòng)力分為小型（5.8～13.2kw）、中型（16.2～36.8kw）和大型播種機(jī)（40.4kw以上）精密播種機(jī)；以排種器形式分為機(jī)械式和氣力式兩大類(lèi)精密播種機(jī)；機(jī)械式中又可分為垂直圓盤(pán)式、垂直窩眼式、錐盤(pán)式、紋盤(pán)式、水平圓盤(pán)式、帶夾式等形式精密播種機(jī)。
1.1精密播種機(jī)的發(fā)展前景
1.1.1單粒精密播種機(jī)迅速發(fā)展
在國(guó)外，中耕作物如甜菜、玉米、棉花和某些蔬菜、豆類(lèi)的播種都已大量采用精密播種，主要采用機(jī)械式和氣力式兩種精密播種機(jī)。由于氣力式播種機(jī)對(duì)種子尺寸要求不嚴(yán)，不需精選分級(jí)，容易達(dá)到單粒精播，而且通用性較好，又能適合較高速播種，因此使用氣力式播種機(jī)越來(lái)越多。
為了達(dá)到單粒精播，提高株距均勻性，大多采用可精調(diào)的刮種器，將多余的種子清除掉；為了降低投種高度，減小種子下拋速度與前進(jìn)速度之間的相對(duì)速差，而設(shè)置導(dǎo)種輪或?qū)ХN管。但是，精密播種受高速作業(yè)的影響很大?，F(xiàn)有的精密播種機(jī)試驗(yàn)結(jié)果表明，一般作業(yè)速度在4～8 km／h時(shí)，其株距合格率達(dá)80％以上；而作業(yè)速度提高到11～12 km／h時(shí)，株距合格率下降到60％以下。可見(jiàn)高速精密播種機(jī)還有待進(jìn)一步發(fā)展、完善。
1.1.2 播種機(jī)的通用性和適應(yīng)性不斷提高
大多數(shù)精密播種機(jī)都可以播多種作物，通過(guò)更換不同孔徑的排種盤(pán)(輪)或排種滾筒，使排種器能適應(yīng)多種作物種子的播種要求。改變型孔大小或增加成穴機(jī)構(gòu)，使之能達(dá)到穴播的要求；改變排種器工作轉(zhuǎn)速以達(dá)到不同株距的要求。所有這些均提高了播種機(jī)的通用性。為了適應(yīng)不同地區(qū)、不同土壤、不同整地條件的要求，大多數(shù)播種機(jī)上配有多種類(lèi)型的開(kāi)溝器(雙圓盤(pán)式、滑刀式等)和鎮(zhèn)壓輪(橡膠輪、鋼板沖壓輪、鑄鐵輪、寬輪、窄輪等)，供選用。同一型號(hào)的精密播種機(jī)又成系列，有多種行距和行數(shù)的變型。如美國(guó)CYCLO氣壓式播種機(jī)有牽引式和懸掛式，有4、6、8、12、16行等共16種機(jī)型，可為多種功率的拖拉機(jī)配套。
1.1.3 精密播種機(jī)向高速寬幅發(fā)展
為了在最適宦的農(nóng)業(yè)技術(shù)條件下、用最短的時(shí)間做到適時(shí)播種，以及隨著拖拉機(jī)功率不斷增大，為了充分利用其功率，因此要求提高播種機(jī)作業(yè)的生產(chǎn)率。
影響提高播種機(jī)組生產(chǎn)率的因素很多。除了提高機(jī)組的工作可靠性、減少故障、簡(jiǎn)化操作以減少輔助作業(yè)時(shí)間、提高純工作時(shí)間的利用率外，提高生產(chǎn)率的最主要途徑是增大播種機(jī)的工作幅寬和提高作業(yè)速度。增大播種機(jī)工作幅寬雖能直接有效地提高生產(chǎn)率，但加大工作幅寬使機(jī)體龐大，消耗金屬多，成本高。同時(shí)，龐大的機(jī)體將受到田塊大小、地頭轉(zhuǎn)彎以及道路運(yùn)輸?shù)南拗疲褂貌环奖?。因此，?guó)外很重視提高作業(yè)速度的研究。
70年代，中耕作物播種機(jī)作業(yè)速度一般從4～6km／h提高到8～10km／h。如西德AermoatⅡ型氣力式播種機(jī)、法國(guó)Pneumasem氣吸式播種機(jī)和美國(guó)7000型指夾式播種機(jī)的作業(yè)速度為8～10 km／h，作業(yè)質(zhì)量仍能符合要求。
但是，播種機(jī)高速作業(yè)帶來(lái)一些問(wèn)題，如排種性能下降，開(kāi)溝深度變淺，種子在溝里彈跳、滾動(dòng)加劇，以及駕駛條件惡化等等。因此，目前作業(yè)速度不能太高。
中耕作物播種機(jī)的工作幅寬，一般單機(jī)都由3～4 m增大到5～6 m有的工作幅寬更大，如美國(guó)CYCLO氣壓式播種機(jī)系列中的16行播種機(jī)，其幅寬達(dá)11.68 m。加大幅寬使播種機(jī)結(jié)構(gòu)龐大笨重，使懸掛式播種機(jī)組縱向穩(wěn)定性變壞，還受到地塊大小、道路運(yùn)輸?shù)南拗啤?
1.1.4 廣泛采用聯(lián)合作業(yè)
播種同時(shí)進(jìn)行聯(lián)合作業(yè)的方式發(fā)展很快，形式也比較多，主要有兩種：一是在大多數(shù)中耕作物精密播種機(jī)上都配置排肥器、施肥開(kāi)溝器以及施撒農(nóng)藥和除莠劑的裝置。如西德、法國(guó)和美國(guó)的幾種精密播種機(jī)都可以在播種同時(shí)施化肥、撒農(nóng)藥和除莠劑。二是播前整地和播種聯(lián)合作業(yè)，如旋耕播種機(jī)、犁播機(jī)以及有的在開(kāi)溝器前方加波形圓盤(pán)或鋤鏟進(jìn)行滅茬播種或少耕法播種，以減少耕作次數(shù)，提高生產(chǎn)率，降低作業(yè)成本，還可以減少土壤風(fēng)蝕和起到保墑的作用。
1.2新技術(shù)的應(yīng)用不斷普及
為了提高播種機(jī)作業(yè)性能和工作可靠性，簡(jiǎn)化操作、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、減少輔助作業(yè)時(shí)間、提高生產(chǎn)率，播種機(jī)上越來(lái)越多地采用新技術(shù)。如用液壓油缸來(lái)升降和調(diào)節(jié)開(kāi)溝器、劃行器、折疊機(jī)架；采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)或裝肥攪龍；采用信號(hào)裝置、電子監(jiān)視裝置或監(jiān)控裝置來(lái)及時(shí)報(bào)警故障的發(fā)生，顯示播量或自控凋節(jié)排種量大?。婚_(kāi)溝器裝備一次潤(rùn)滑的滾動(dòng)軸承；行走輪采用無(wú)內(nèi)胎充氣輪；快速掛接裝置；寬幅播種機(jī)加裝橫向運(yùn)輸輪等。
在工藝材料方面，播種機(jī)上采用塑料或尼龍的零件更多了，如排種盤(pán)、排肥盤(pán)、軸套、輸種管等；采用鋁金壓鑄排種輪、排種器體殼，提高了零件精度，減輕了重量；播種機(jī)機(jī)架和各種桿件采用薄鋼板冷壓成異形斷面以代替扁鋼、角鋼和槽鋼，增加了剛度和強(qiáng)度，又減輕了重量。
2運(yùn)動(dòng)仿真過(guò)程
精密播種機(jī)單體由仿形機(jī)構(gòu)、機(jī)架、開(kāi)溝器、 排種器、地輪及傳動(dòng)系統(tǒng)、覆土機(jī)構(gòu)組成。 其工作過(guò)程是地輪轉(zhuǎn)動(dòng), 帶動(dòng)排種盤(pán)排 種,同時(shí),開(kāi)溝器在仿形機(jī)構(gòu)控制下在田間地表開(kāi) 出播種所需的深溝,種子落入溝內(nèi),由覆土機(jī)構(gòu)完 成覆土。 可以看出,精密播種機(jī)的工作是由仿形、 開(kāi)溝、施肥、播種、覆土、鎮(zhèn)壓等多種工作部件完成 的復(fù)雜動(dòng)態(tài)過(guò)程,其田間作業(yè)指標(biāo)要求高,設(shè)計(jì)難 度大,試制及試驗(yàn)的費(fèi)用相當(dāng)昂貴。對(duì)精密播種機(jī)單體進(jìn)行虛擬制造和運(yùn)動(dòng)仿真 的步驟包括零件三維設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)裝配連接、運(yùn)動(dòng)仿 真、運(yùn)動(dòng)結(jié)果處理和分析等,其工作流程見(jiàn)圖
圖 2-1播種機(jī)單體簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)圖
圖 2-2工作流程圖
零件設(shè)計(jì)是三維設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),用軟件 的建 立零件 既快 捷又準(zhǔn) 確, 通過(guò) 拉伸 （ Extrude)、 旋 轉(zhuǎn) （ Revo1ve)、 掃掠 （ Swep)、 混 成（ B1end) 、抽殼（ She1) 等方法可生成零件實(shí)體,并 建立合適的約束條件和特征間父子關(guān)系,在設(shè)計(jì) 過(guò)程中可從不同角度觀察零件,以便對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行 修改。 如排種盤(pán)的三維設(shè)計(jì)過(guò)程為：旋轉(zhuǎn)生成基本實(shí)體→拉伸切除形成中心軸孔→建立孔特征→數(shù)組復(fù)制孔特征,完成設(shè)計(jì)。
根據(jù)精密播種機(jī)單體零件的不同結(jié)構(gòu)特點(diǎn), 采用不同的設(shè)計(jì)方法依次對(duì)所有零件進(jìn)行設(shè)計(jì), 并建立精密播種機(jī)零件庫(kù)。 可通過(guò)模型樹(shù)（ Mode1Tre) 了解 零件的設(shè)計(jì)過(guò)程, 靈活 地對(duì) 其 進(jìn) 行 修 改。圖為精密播種機(jī)單體部分零件的三維圖
圖 2-3部分零件三維圖
3裝配連接
零件設(shè)計(jì)完成后,就可以利用UG軟件的模塊進(jìn)行裝配連接,UG軟件提供的 零件裝配方式有放置和連接兩種類(lèi)型,放置類(lèi)型 包括匹配（ Mate)、對(duì)齊（ A1ign) 、插入（ Insert)、坐 標(biāo)系（ Cord Sys)、相切（ Tangent)、線(xiàn)上的點(diǎn)（ Pnt on Line)、 曲面上的點(diǎn) （ Pnton Srf)、 曲面邊（EdgeonSrf)以及自動(dòng)（Automatic)等約束類(lèi)型。連接類(lèi) 型 包 括固定 （ Rigid) 、 銷(xiāo)釘 （ Pin) 、 滑塊 （S1ide)、圓柱 （ Cy1inder)、 平面 （ P1anar) 等方 式。根據(jù)精密播種機(jī)單體各部件的實(shí)際裝配關(guān)系和部 件的運(yùn)動(dòng)功能選擇相應(yīng)的放置類(lèi)型和連接類(lèi)型, 能夠使裝配件實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能,如開(kāi)溝器柄與仿形機(jī)構(gòu)后支座之間、仿形機(jī)構(gòu)后支座與機(jī)架之間、種 箱與機(jī)架之間、軸承座與機(jī)架之間、排種器殼與機(jī) 架之間采用匹配、對(duì)齊等約束類(lèi)型進(jìn)行放置裝配,而仿形機(jī)構(gòu)前后支座與連桿之間、軸與軸承之間、 覆土機(jī)構(gòu)與機(jī)架之間等處采用連接裝配,先用銷(xiāo)釘連接,再用一個(gè)軸對(duì)齊和一個(gè)平面匹配來(lái)限制 連接元件沿軸線(xiàn)的平移,裝配后連接元件可以繞著元件轉(zhuǎn)動(dòng)但不能相對(duì)于附著元件移動(dòng)。
圖 3-1裝配圖
運(yùn)動(dòng)仿真過(guò)程為了減少運(yùn)動(dòng)副數(shù)量，將各個(gè)部件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系表示清楚，提高機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的效率。在對(duì)花生播種機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真之前，首先要根據(jù)運(yùn)動(dòng)副對(duì)花生播種機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，建立運(yùn)動(dòng)仿真模型。本文運(yùn)動(dòng)仿真的目的在于根據(jù)運(yùn)動(dòng)仿真的結(jié)果來(lái)研究開(kāi)溝器的運(yùn)動(dòng)軌跡、分析仿形機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性及影響仿形誤差的因素，并以此為原則，去掉與運(yùn)動(dòng)仿真過(guò)程無(wú)關(guān)的部件，進(jìn)行模型簡(jiǎn)化。將剛性連接在將懸掛裝置簡(jiǎn)化為一個(gè)連桿，去掉起壟裝置、排種裝置、施肥裝置、噴藥裝置和覆膜裝置，簡(jiǎn)化后的運(yùn)動(dòng)仿真模型中只包含拖拉機(jī)模型、仿形機(jī)構(gòu)、播種機(jī)機(jī)架、施肥鏟、雙圓盤(pán)開(kāi)溝器和限深輪等部件。由于在運(yùn)動(dòng)仿真過(guò)程中不考慮土壤阻力及土壤的松軟性，所以為了提高機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真分析的效率，在運(yùn)動(dòng)仿真模型中將仿形機(jī)構(gòu)上的壓力彈簧去掉。
4 運(yùn)動(dòng)仿真預(yù)設(shè)置
4.1新建運(yùn)動(dòng)仿真方案
在 UG 的應(yīng)用中，選擇“開(kāi)始→運(yùn)動(dòng)仿真”命令，進(jìn)入運(yùn)動(dòng)仿真分析模塊。在運(yùn)動(dòng)仿真導(dǎo)航器中新建一個(gè)運(yùn)動(dòng)仿真模型，在環(huán)境對(duì)話(huà)框中接受默認(rèn)的“動(dòng)態(tài)”分析。
4.2 參數(shù)設(shè)置
選擇“首選項(xiàng)→運(yùn)動(dòng)”命令，彈出運(yùn)動(dòng)仿真預(yù)設(shè)置對(duì)話(huà)框，選擇重力常數(shù)為默認(rèn)值，證角度單位為度。
4.3 創(chuàng)建連桿
本模型創(chuàng)建了 11 個(gè)連桿，標(biāo)號(hào)為 L001 ～ L011。其中，L001 是驅(qū)動(dòng)連桿;L002為拖拉機(jī); L003 是懸掛架及仿形機(jī)構(gòu)前拉桿; L004 是仿形機(jī)構(gòu)上拉桿; L005是仿形機(jī)構(gòu)下拉桿; L006 包括仿形機(jī)構(gòu)后拉桿、播種機(jī)機(jī)架、限深輪、施肥鏟和雙圓盤(pán)開(kāi)溝器; L007 ～ L009為施肥鏟位置上的輔助連桿; L010 和 L011 為雙圓開(kāi)溝器位置上的輔助連桿。
4.4 創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)副
選擇“解算方案”命令，設(shè)定解算方案類(lèi)型為“常規(guī)驅(qū)動(dòng)”，分析類(lèi)型為“運(yùn)動(dòng)學(xué)/動(dòng)力學(xué)”，時(shí)間為200s，步數(shù)為 300 步。在“解算方案”對(duì)話(huà)框中，單擊“確定”按鈕進(jìn)行解算。解算完成后，“動(dòng)畫(huà)控制”對(duì)話(huà)框自動(dòng)彈出，單擊“動(dòng)畫(huà)控制”對(duì)話(huà)框中的“播放”按鈕，通過(guò)運(yùn)動(dòng)仿真動(dòng)畫(huà)來(lái)表現(xiàn)花生播種機(jī)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，觀察仿形機(jī)構(gòu)和開(kāi)溝器在上下坡過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，如圖 5 所示。運(yùn)動(dòng)仿真的結(jié)果以圖表和電子表格的形式繪出，選擇“生成圖表”命令，生成運(yùn)動(dòng)副 J015 ～ J017 和J018 ～ J020 的 Y 方向的位移曲線(xiàn)與位移曲線(xiàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)電子表格
5多功能播種機(jī)總體設(shè)計(jì)
5.1精播機(jī)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)確定
5.1.1 主要技術(shù)參數(shù)：
1)配套動(dòng)力：12～20馬力四輪拖拉機(jī)
2)機(jī)具質(zhì)量：350kg（含水箱）
3)作業(yè)行數(shù)：兩行
4)行距：450～550mm （可調(diào)）
5)穴距：260-330mm（可調(diào)）
6)穴粒數(shù)：1～3粒
7)播深：40～60mm
8)鋪膜寬度：600～1000（mm）
9)水箱容積：300升/只
10)施肥箱容積：16升/只
11)作業(yè)速度：2～3km/h
12)作業(yè)生產(chǎn)率：1.5-3畝/小時(shí)
13)播水量根據(jù)農(nóng)藝要求自行控制
5.1.2 機(jī)具構(gòu)造
該機(jī)構(gòu)主要由機(jī)架,主軸總成,刮土板,施肥機(jī)構(gòu),水箱,植保機(jī)構(gòu),開(kāi)溝器,穴灌水機(jī)構(gòu),鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu),鋪膜機(jī)構(gòu)及間隔填土壓膜機(jī)構(gòu)等組成，其結(jié)構(gòu)圖如下所示
5.1.3主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
1)種子破損率<1%
2)穴粒數(shù)和穴距合格率>90%
3)漏播率<1%
4)地膜有效利用率>95%
5)地膜漏覆土程度<1%
與其他農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品相同，精播機(jī)具有工作條件惡劣多變，使用分散，保管條件差，工作部件易磨損等特點(diǎn)。因此要求精播機(jī)做到堅(jiān)固耐用，安全可靠，使用維護(hù)方便。在滿(mǎn)足農(nóng)業(yè)技術(shù)要求的前提下，盡可能提高產(chǎn)品和零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化程度。
5.2農(nóng)業(yè)機(jī)械的一般設(shè)計(jì)要求：
5.3總體參數(shù)
1)工作速度 V
播種和中耕的工作速度,主要取決于工作部件和行走裝置對(duì)速度快慢的適應(yīng)性,目前國(guó)內(nèi)一般為5~7km/h,可采用鋼輪和常見(jiàn)的排種開(kāi)溝部件。高速作業(yè)有12km/h以上的，這是必須采用膠輪，排種器必須適應(yīng)高速作業(yè)對(duì)排種頻率的要求。
2)工作幅度B m （5-1）
式中 n——行數(shù)，功用機(jī)中耕時(shí)，行數(shù)常取奇數(shù)，播種比中耕少一行。Te——拖拉機(jī)的額定牽引力，kgf ;——拖拉機(jī)牽引力利用系數(shù),取0.8~0.95,P——谷播機(jī)（通用機(jī)）單行工作部件阻力kgf; b——行距,m
對(duì)于懸掛式機(jī)組，工作副主要取決于拖拉機(jī)懸掛系統(tǒng)的提升能力和運(yùn)輸時(shí)餓縱向穩(wěn)定性。工作副大小還受仿行性能、道路運(yùn)輸及其他結(jié)構(gòu)要素的限制。一般單機(jī)最大工作副為3.6～5m,要求更大工作副時(shí)可以采用折疊式機(jī)架或多臺(tái)連接作業(yè)。
3)種、肥箱容積
種、肥箱容積應(yīng)使其所盛種、肥量，能供播種機(jī)工作較長(zhǎng)地段（如1000m），其容積：
Qmax——最大播量，斤/畝。L——要求的地段長(zhǎng)度，m。 ——種、肥容量 kgf/l,B——工作副，m，單位種箱（在通用機(jī)上一般每行有一個(gè)種、肥箱）時(shí)為行距。精播機(jī)每米工作副種箱容易常為45-70L,肥箱約為45L；單體種箱容積為10-18L，播兩行的單體肥箱容積為16-35L。
4)工作部件的配置
播種機(jī)的行走輪多配置在種箱兩側(cè)。開(kāi)溝器接地點(diǎn)的縱向位置盡量配置在兩行輪接地點(diǎn)連線(xiàn)附近，以適應(yīng)地變化，保證開(kāi)溝深度一致。窄行距谷播種機(jī)的開(kāi)溝器配置成前后兩列。中耕鏟的配置除了考慮不堵塞和有利仿行之外還應(yīng)該考慮護(hù)苗帶和重疊量。整體式種、肥箱一般配置在開(kāi)溝器上方的一定高度上，以便于加裝種子肥料和減小種肥管的傾角。單體式種箱一般直接安裝在開(kāi)溝器上方，以盡量降低投種高度。
液壓提升臂具有的額定提升力：
在滿(mǎn)足輪式拖拉機(jī)操作要求的“懸掛農(nóng)具后，前輪對(duì)地面的壓力不得小于拖拉機(jī)自重20%”的前提下，下懸掛臂端所具有的額定提升力可按下式計(jì)算
F （5-2）
式中：F——提升臂額定提升力(kgf)
G——拖拉機(jī)最小使用重量(kg)，豐收-180拖拉機(jī)為1150kg
——拖拉機(jī)重心到后驅(qū)動(dòng)輪軸心的水平距離（mm）
豐收-180型拖拉機(jī)為685mm
L——拖拉機(jī)前后輪距離(mm)，豐收-180型拖拉機(jī)為1500mm
——無(wú)量綱系數(shù)，旱地用拖拉機(jī)取為0.08
——運(yùn)輸狀態(tài)下懸掛桿外端至拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)輪軸心的水平
距離(mm),經(jīng)測(cè)定本機(jī)l2=618mm
代入有關(guān)數(shù)值后，得F為：
F=
=1161(kgf)
相對(duì)于下懸掛端的額定提升力F，液壓提升力F在鉛錘方向分力F
由圖2計(jì)算可得出為：
F ==≈2403 (kg)
圖5-1液壓提升壁運(yùn)輸狀態(tài)受力圖
2)機(jī)具處于運(yùn)輸狀態(tài)，實(shí)際需要的液壓提升力F大小
圖3為機(jī)具升起處于運(yùn)輸狀態(tài)時(shí)，提升懸掛裝置以及機(jī)具重心的狀態(tài)圖，由圖提供的位置關(guān)系可列出下式：
cos30°=G
代入有關(guān)數(shù)值即得F為
F=
=
=1280（kgf）
圖 5-2機(jī)具提升狀態(tài)圖
3)由（1）、（2）兩部分計(jì)算結(jié)果的對(duì)比分析可知：液壓提升臂的額定提升力遠(yuǎn)大于使機(jī)具提升至運(yùn)輸狀態(tài)所需要的提升力，故播種機(jī)提升能力完全可以得到保證。
6機(jī)架設(shè)計(jì)
在機(jī)器中支承容納零、部件的零件稱(chēng)為機(jī)架。如支承貯罐的塔架、固定發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)架、容納傳動(dòng)齒輪的減速器殼體、機(jī)床的床身等統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)架。
6.1機(jī)架設(shè)計(jì)計(jì)算的準(zhǔn)則
1)工況要求
任何機(jī)架的設(shè)計(jì)首先必須保證機(jī)器的特定工作要求。例如，保證機(jī)架上安裝的零部件能順利運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)架的外形或內(nèi)部結(jié)構(gòu)不致與阻礙運(yùn)動(dòng)件通過(guò)的突起；設(shè)計(jì)執(zhí)行某一工況所必須的平臺(tái)；保證上下料的要求、人工操作的方便及安全等。
2)剛度要求
在必須保證特定外形條件下，對(duì)機(jī)架的主要要求是剛度。例如機(jī)床的零部件中，床身的剛度則決定了機(jī)床的生產(chǎn)率和加工產(chǎn)品的精度；在齒輪減速器中，箱殼的剛度決定了齒輪的嚙合性及運(yùn)轉(zhuǎn)性能。
3)強(qiáng)度要求
對(duì)于一般設(shè)備的機(jī)架，剛度達(dá)到要求同時(shí)也能滿(mǎn)足強(qiáng)度的要求，但對(duì)于重載設(shè)備的強(qiáng)度要求必須引起足夠的重視。其準(zhǔn)則是在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中可能發(fā)生的最大載荷情況下，機(jī)架上任何點(diǎn)的應(yīng)力都不得大于允許應(yīng)力，此外還要滿(mǎn)足疲勞強(qiáng)度的要求，對(duì)某些機(jī)器的機(jī)架尚需滿(mǎn)足震動(dòng)或抗震的要求。例如，震動(dòng)機(jī)械的機(jī)架、受沖擊的機(jī)架等。
4)穩(wěn)定性要求
對(duì)于細(xì)長(zhǎng)的或薄壁的受壓結(jié)構(gòu)及受彎壓結(jié)構(gòu)存在失穩(wěn)問(wèn)題，某些板殼結(jié)也存在失穩(wěn)問(wèn)題或局部失穩(wěn)問(wèn)題。失穩(wěn)對(duì)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生很大的破壞，設(shè)計(jì)時(shí)必須校核。
6)其他
例如散熱的要求、防腐蝕及特定環(huán)境的要求。對(duì)于精密機(jī)械、儀表等熱變形小的要求。
6.2機(jī)架設(shè)計(jì)的一般要求
在滿(mǎn)足機(jī)架設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的前提下，必須根據(jù)機(jī)架的不同用途和所處環(huán)境考慮下列各項(xiàng)要求并有所偏重。
1)機(jī)架的重量輕，材料選擇合適，成本低。
2)結(jié)構(gòu)合理，便于制造。
3)結(jié)構(gòu)應(yīng)使機(jī)架上的零部件安裝、調(diào)整、修理和更換都方便。
4)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝性好。還應(yīng)使機(jī)架本身的內(nèi)應(yīng)力小，由溫度變化引起的變形應(yīng)力小。
5)抗震性能好。
6)耐腐蝕，使機(jī)架結(jié)構(gòu)在服務(wù)期限內(nèi)少修理。
7)有導(dǎo)軌的機(jī)架要求導(dǎo)軌面受力合理，耐磨性好。
6.3精播機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案
由于焊接機(jī)架與鑄造機(jī)架相比具有強(qiáng)度高、剛度好、重量輕、周期短及施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，因此本次設(shè)計(jì)選用機(jī)架為封閉式矩形框架焊接結(jié)構(gòu)，選用材料為A3鋼。焊接機(jī)架設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：1、擺脫鑄件結(jié)構(gòu)的束縛，按焊接工藝特點(diǎn)設(shè)計(jì)焊接機(jī)架。2、盡量減輕焊縫的載荷。3、盡量避免焊縫密集，避免焊縫應(yīng)力集中。4、大型機(jī)架可分段焊接組裝.
7播種系統(tǒng)設(shè)計(jì)
7.1排種器的選型及其材料的確定
7.1.1選型
排種器是播種機(jī)的主要工作部件。為提高播種機(jī)的通用性，要求排種器的播量調(diào)節(jié)方便，能適應(yīng)多種作物的播種需要。排種器是由種箱中定量分離種子，直接或通過(guò)投種機(jī)構(gòu)、輸種管向種溝提供種子流的裝置。要求排種器排種均勻、穩(wěn)定，播量能適應(yīng)多種作物的播種需要。排種器分條播和精密排種兩大類(lèi)。條播排種器主要有外槽輪式、內(nèi)槽輪式、釘輪式、離心式、磨紋式、彈性滾輪式和擺桿式等，穴播和單粒精播排種器有水平圓盤(pán)式、指夾式、氣吹式、氣吸式、氣壓是式和氣力輪式、垂直圓盤(pán)式等。
7.1.2常見(jiàn)排種器及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：
1)外槽輪式：
外槽輪旋轉(zhuǎn)，從種箱落入其凹槽內(nèi)的種子及周?chē)牟糠址N子被帶到排種舌末端而排出。從排種盒下方排出種子的為下排式，改變槽輪旋轉(zhuǎn)方向，使種子從上方排出的為上排式。其特點(diǎn)是槽輪每轉(zhuǎn)播量穩(wěn)定，主要靠改變槽輪工作長(zhǎng)度調(diào)節(jié)播量，也可以改變速比以調(diào)節(jié)播量。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，性能指標(biāo)主要決定于制造質(zhì)量。結(jié)構(gòu)參數(shù)已標(biāo)準(zhǔn)化。廣泛應(yīng)用于條播機(jī)，也可用作排肥器。外槽輪式排種器雖然具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 工作比較可靠, 播量調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn), 但這種排種器在排種過(guò)程中, 排量有脈動(dòng)現(xiàn)象, 排種均勻性差。此外, 它的排種均勻性受機(jī)器振動(dòng)的影響較大。
2)水平圓盤(pán)式：
工作時(shí)，種子落到旋轉(zhuǎn)著的排種盤(pán)的槽（孔）中，由刮種器刮掉槽外多余的種子，當(dāng)排種盤(pán)的孔正好和投種口對(duì)中時(shí)，種子靠重力或在擊種器作用下排出。其特點(diǎn)是對(duì)每孔一粒的精播，孔形及尺寸要和種子相適應(yīng)。每孔多粒時(shí)采用大孔，不能保證準(zhǔn)確粒數(shù)。播種機(jī)上配有帶不同孔形和孔數(shù)的多種排種器，使用時(shí)根據(jù)種子尺寸和播量進(jìn)行更換。廣泛應(yīng)用于單粒點(diǎn)播和多粒穴播玉米、大豆等大粒種子。水平圓盤(pán)排種器的排種盤(pán)線(xiàn)速度的許用值較低, 從而對(duì)高速播種的適用性較差。實(shí)驗(yàn)表明, 當(dāng)播種速度超過(guò)6～ 7km / h 后, 空穴率增加, 播種質(zhì)量明顯下降。在單粒精密播種時(shí), 對(duì)尺寸要求嚴(yán)格, 種子必須按尺寸分級(jí), 增加了播種作業(yè)工序。并且這種排種器要按照各種種子的不同尺寸級(jí)配備相應(yīng)的排種盤(pán), 增加了備用件制造、選配、使用及保管的復(fù)雜性。
3)氣吹式：
密閉種箱，風(fēng)機(jī)向清種嘴供氣使種箱形成正壓，水平軸排種輪周邊有錐形通孔，種子在重力和氣壓作用下落入行孔。氣嘴吹去多余種子，使每孔只留一粒，種子隨錐孔轉(zhuǎn)入護(hù)種區(qū)，正壓消失，在推種器作用下投出。這種排種器投種的精度比氣吸式高，常用氣壓為3～15kp，排種輪直徑為200～250mm。播玉米等大粒距作物，適用10km/h以上機(jī)速，播大豆等小粒距作物可在6km/h以?xún)?nèi)，用于玉米甜菜等播種機(jī)，地頭起步時(shí)氣壓低，易產(chǎn)生重播。
4)垂直圓盤(pán)式：
種子在排種器筒內(nèi)滾動(dòng)，筒內(nèi)的舀勺舀種，舀勺轉(zhuǎn)至97度舀種結(jié)束，活舌打開(kāi)，開(kāi)通舀勺內(nèi)種子至種倉(cāng)內(nèi)通道，隨后橫向U形通槽篩除多余種子，種子繼續(xù)向過(guò)度槽運(yùn)行至完畢，開(kāi)始向種箱運(yùn)動(dòng)，至210度全部運(yùn)行至種倉(cāng)，轉(zhuǎn)至255度活舌關(guān)閉，轉(zhuǎn)至340度活閥靠配重自動(dòng)打開(kāi)排種至360度排種結(jié)束。該排種器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布局合理，和地輪相連一起工作，去除了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，提高了精確度和準(zhǔn)確度，適合精密播種的要求。
經(jīng)過(guò)比較分析和實(shí)地考察，本次設(shè)計(jì)認(rèn)為采用垂直圓盤(pán)式排種器較適合，能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
7.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
7.2.1垂直圓盤(pán)式排種器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
內(nèi)側(cè)充種垂直圓盤(pán)排種器的排種元件是復(fù)式型孔, 其結(jié)構(gòu)融合了“六面體容腔”和“勺”, 應(yīng)用“填補(bǔ)空間”和“舀取”兩種基本原理。工作時(shí), 復(fù)式型孔在種子群中作周期性旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng), 靠容腔的容積控制排種量, 強(qiáng)制排種, 不存在帶動(dòng)層排種。該排種器已成功地用于中耕作物精播機(jī),單粒精播玉米、大豆, 定粒穴播玉米、大豆、棉花、花生。
排種器工作過(guò)程：行走盤(pán)連同排種器一起逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，種子在排種器筒內(nèi)滾動(dòng)，筒內(nèi)的舀勺舀種，其排種過(guò)程是：舀勺自圓周最底端0°起舀種，隨著排種器的繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，舀勺轉(zhuǎn)至97°舀種結(jié)束，活舌打開(kāi)，開(kāi)通舀勺內(nèi)種子至種倉(cāng)通道，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)舀勺過(guò)渡槽側(cè)邊的橫向U型通槽篩除種子中的雜質(zhì)及多余種子。舀勺中的種子繼續(xù)向過(guò)渡槽運(yùn)行。轉(zhuǎn)至最上端180°位置時(shí)，種子全部運(yùn)行至過(guò)渡槽，并開(kāi)始向種倉(cāng)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)至210°過(guò)渡槽中的種子全部運(yùn)行至種倉(cāng)。轉(zhuǎn)至225°活舌關(guān)閉，以保護(hù)種倉(cāng)內(nèi)的種子在排種筒中繼續(xù)安全旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)至340°，活閥靠配重自動(dòng)打開(kāi)排種，至360°排種結(jié)束。
本次設(shè)計(jì)播種器材料為尼龍，排種口6個(gè)。其播種株距對(duì)照表如表1。
表7-1地輪直徑理論對(duì)應(yīng)株距表
地輪直徑
6排種口
12排種口
460
24
12
470
24.6
12.3
480
25.1
12.5
490
25.6
12.8
500
26.1
13
510
26.7
13.3
520
27.2
13.6
530
27.7
13.8
540
28.2
14.1
550
28.7
14.4
560
29.3
14.6
570
29.8
14.9
580
30.3
15.1
1)技術(shù)要求
垂直排種器應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)的要求，并按經(jīng)規(guī)定程序批準(zhǔn)的圖樣及技術(shù)文件制造。
2)排種器零件和裝配要求
各零件表面應(yīng)光潔，無(wú)缺肉、無(wú)結(jié)渣，不得有縮孔、裂紋等缺陷。塑料排種器應(yīng)無(wú)明顯的溶合紋、縮痕等缺陷。排種舌弧面和長(zhǎng)度應(yīng)使用專(zhuān)用量具檢查，排種舌弧面部分與量具局部間隙不大于1.0 mm；長(zhǎng)度與量具誤差不超過(guò)±1.0 mm。
排種舌在排種盒內(nèi)應(yīng)能上下調(diào)節(jié)，緊靠一側(cè)后，另一側(cè)與排種盒壁的間隙不大于1.0 mm。排種舌端部邊緣與排種輪外徑棱邊的間隙（在排種輪擋圈一側(cè)處）：排種舌在最高位置時(shí)（播小粒種子）為7~9 mm，排種舌在中間位置時(shí)（播中粒種子）為12~14 mm，排種舌在最下位置時(shí)（播大粒種子）為19~21 mm。阻塞套在排種盒內(nèi)及排種輪在其擋圈內(nèi)軸向移動(dòng)應(yīng)無(wú)卡阻，上凸棱與排種盒后壁的間隙不大于1.0 mm。排種輪擋圈在其盒壁凹臺(tái)內(nèi)應(yīng)能用手靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。阻塞套與排種盒壁，排種輪與擋圈的配合間隙，沿徑向緊靠一邊后，其余各處均不得大于1.0 mm。金屬排種盒鉚合后應(yīng)牢固，不得松動(dòng)，將其與箱底配合面放在平板上檢查，四角與平板局部間隙不得大于0.5 mm；塑料和鋁合金壓鑄的排種盒，工作表面和配合表面應(yīng)光潔，不得有裂紋，缺肉和凸起。將其與箱底配合面放在平板上檢查，局部間隙不得大于1.0 mm。排種器總裝后，在卡箍夾緊靠實(shí)的情況下，排種輪與阻塞套相互接觸的端面局部間隙不大于0.5 mm。排種器組合應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，將其與種箱底板的接合面放在平板上，其上部應(yīng)能承受不低于6 000 N的垂直靜壓力，卸壓后不得產(chǎn)生塑性變形。塑料外槽輪排種器使用壽命應(yīng)不低于500 h，金屬排種器使用壽命應(yīng)不低于800 h，排種器磨損程度經(jīng)復(fù)檢后應(yīng)不低于表1規(guī)定的技術(shù)性能要求。
3)垂直式排種器技術(shù)性能應(yīng)符合表7-2要求。
表 7-2 垂直式排種器技術(shù)性能
項(xiàng) 目 排量穩(wěn)定性變異系數(shù)% 種子破損率%
小 麥 ≤1.8 ≤0.5
4)試驗(yàn)方法
5)垂直式排種器性能試驗(yàn)
6)性能試驗(yàn)在試驗(yàn)臺(tái)架上進(jìn)行，亦可安裝在質(zhì)量合格的播種機(jī)上進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)排種軸應(yīng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。
垂直式排種器排種盒組合強(qiáng)度試驗(yàn)應(yīng)在液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，也可在能夠滿(mǎn)足試驗(yàn)要求的其它測(cè)試設(shè)備上進(jìn)行。
1)垂直式排種器排種性能指標(biāo)計(jì)算公式
平均排量 （7-1）
排量標(biāo)準(zhǔn)差 （7-2）
排量變異系數(shù) （7-3）
式中：
——排種器5次排出量的平均值，g；
Xi——排種器第i次排出量，g；
n——測(cè)定次數(shù)。
2)種子破損率
平均破損量 （7-4）
破損率 （7-5）
式（7-4）和式（7-5）中：
Si——第i次破損量，g；
P0——原始破損率，%。
3)排量/轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)計(jì)算公式
排量
式中：
Q1——50 m播種長(zhǎng)度內(nèi)一個(gè)排種器的排量，g；
b——計(jì)算行距，m；
Q——排種量，kg/hm2。
轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù) （7-6）
式（7-6）中：
N——排種軸轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，取整數(shù)；
Q1——排量，取上限，g；
q——在規(guī)定排種輪工作長(zhǎng)度下，排種軸轉(zhuǎn)動(dòng)一圈排種器的排量g。
主軸是精播機(jī)結(jié)構(gòu)中比較重要的部分，分析其受力情況并且進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
用轉(zhuǎn)矩法估算軸的直徑，經(jīng)過(guò)分析知軸傳遞的功率為2.1kw，轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/分，材料選用45鋼，由公式dC×=106×=34.2mm。考慮到軸上有鍵槽，軸徑需要適當(dāng)增大3%～5%，所以裝槽輪和地輪處軸徑選36mm.
計(jì)算齒輪受的力：
軸傳遞的轉(zhuǎn)矩： (7-7)
齒輪上的圓周力：
齒輪上的徑向力：
軸向力：
3)計(jì)算支承反力：
水平面反力：
(7-8)
垂直面反力：
(7-9)
許用應(yīng)力
許用應(yīng)力值，用插入法查得
應(yīng)力校正系數(shù)
當(dāng)量轉(zhuǎn)矩
當(dāng)量彎矩最大處在平均分度圓處，
軸徑校核：
所以選的軸是安全的
鍵選擇與校核
鍵主要是為了實(shí)現(xiàn)軸上零件的周向定位來(lái)傳遞轉(zhuǎn)距，鍵的形式用多種，根據(jù)傳動(dòng)的要求，鍵的選擇根據(jù)軸的直徑的不同，應(yīng)該選擇不同型號(hào)的鍵，軸的直徑D=40mm選擇GB/T1096鍵6×6×50,軸的材料是45號(hào)鋼，且屬于靜聯(lián)接,由機(jī)械設(shè)計(jì)查得許用擠壓應(yīng)力為=120-150MPa,取其平均值=135MPa。鍵的工作長(zhǎng)度為，鍵與輪轂的鍵槽的接觸高度為。參考機(jī)械設(shè)計(jì)可得
(7-10)
T—傳遞的轉(zhuǎn)矩（N.M），
d—軸的直徑（mm），
l—鍵的工作長(zhǎng)度（mm）；A型，l=L-b，
k—鍵與輪轂的接觸高度（mm）；k=h-t，h為鍵的高度，
b—鍵的寬度（mm），
t—切向鍵工作面寬度（mm），
—鍵的許用切應(yīng)力（MPa），
—鍵連接的許用擠壓應(yīng)力（MPa），
可見(jiàn)聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度滿(mǎn)足，即該鍵可以正常工作。
8開(kāi)溝器
8.1開(kāi)溝器
開(kāi)溝器的作用是開(kāi)出種溝，引導(dǎo)種子和肥料入土并能覆蓋種子和肥料，要求入土能力好，溝底平整，開(kāi)溝深度能在2～10cm調(diào)節(jié)，覆蓋良好，干濕土不混。
8.2開(kāi)溝器比較分析及本機(jī)開(kāi)溝器設(shè)計(jì)
8.2.1雙圓盤(pán)式開(kāi)溝器
雙圓盤(pán)式開(kāi)溝器的圓盤(pán)通過(guò)球軸承安裝在開(kāi)溝器體上，兩盤(pán)間有一定夾角，且在一點(diǎn)相聚，控制聚點(diǎn)高度及夾角可改變溝寬和溝形。多數(shù)在圓盤(pán)周遍相聚，少數(shù)交錯(cuò)相聚，后者有更強(qiáng)的切削力。圓盤(pán)直徑D已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，常取350mm，也有用300mm的。開(kāi)溝寬度b （mm） ,式中 β——聚點(diǎn)位置角，通常取β=55°-65°，也有β=90°，聚點(diǎn)m的高度應(yīng)與最大開(kāi)溝深度相等；φ——兩圓盤(pán)間夾角，通常取φ=10°-16°，也有φ=23°-25°。圓盤(pán)多用2～2.5mm厚的65Mn鋼板制造，刃口熱處理硬度為40～50HRC。圓盤(pán)平面度公差不得大于2mm。開(kāi)溝器安裝后，要求轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，圓盤(pán)聚點(diǎn)的間隙為0～2mm,切向力不大于60N。
8.2.2芯鏵式開(kāi)溝器
芯鏵式開(kāi)溝器前部的芯鏵是尖頭雙凹曲面，兩翼后部與側(cè)板圓滑過(guò)渡，側(cè)板后部有切口以利濕土分層覆蓋。芯鏵寬度B要與農(nóng)業(yè)技術(shù)要求的苗眼寬度相適應(yīng)，最窄應(yīng)能容納輸種管，并在田間落地入土?xí)r不致被濕土堵塞。最寬應(yīng)保證寬 苗幅開(kāi)溝要求。隨著機(jī)速的提高，開(kāi)溝器的寬度在縮小，因?yàn)樵綄拻佂猎絿?yán)重。常見(jiàn)B=40～120mm，最大B=180mm。開(kāi)溝器上口b，在可容納輸種管的前提下應(yīng)盡量窄，以減少拋土和有利于濕土覆蓋。開(kāi)溝器高度H應(yīng)與開(kāi)溝器深度相適應(yīng)，通常H=60～120mm。碎土角а小，使開(kāi)溝器尖而長(zhǎng)，入土好，強(qiáng)度差，不耐磨損；а大則入土差且易翻土。一般取а=18°～25°。入土隙角ε=5°。翼張角2γ=60°～70°，保證殘茬、土壤后滑，不掛草。芯鏵中心脊線(xiàn)由圓弧連接而成，其下部為入土和減小翻土，曲率較小，為縮短芯鏵長(zhǎng)度上部曲率較大。其曲率半徑R為250～350mm.芯鏵常用兩片翼板焊接脊線(xiàn)而成，材料為3～4mm厚的鋼板。鏵尖和刃部要進(jìn)行熱處理，硬度為37-42HRC。開(kāi)溝器后部側(cè)板由2mm鋼板焊接到鏵翼上。開(kāi)溝器焊裝后要進(jìn)行拋光。
9覆土、鎮(zhèn)壓裝置
9.1覆土器
是為播種后覆蓋種子的部件。要求覆土均勻，先覆細(xì)濕土。精播時(shí)，不影響種子分布均勻性。
谷物條播機(jī)上常用的覆土器有拖環(huán)式、拖桿式以及彈簧鋼絲式和旋轉(zhuǎn)輪爪式等。
中耕作物播種機(jī)上常用的覆土器有板式和鏟式，其主要參數(shù)見(jiàn)表2，經(jīng)過(guò)比較分析本次設(shè)計(jì)采用圓盤(pán)式覆土器，材料為65Mn。
9.2鎮(zhèn)壓輪
播種后鎮(zhèn)壓可以保墑，防風(fēng)蝕，并使種子與土壤緊密接觸，有利于種子發(fā)芽。鎮(zhèn)壓的壓強(qiáng)要求為0.3～0.5Kgf/cm2.播種機(jī)上鎮(zhèn)壓輪重量不能太大，故常用輔助彈簧增加鎮(zhèn)壓輪壓力。要求鎮(zhèn)壓輪轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，不粘土，不擁土，壓后土壤不產(chǎn)生裂紋。以圓柱輪和圓錐復(fù)合輪用的較多。鎮(zhèn)壓輪寬應(yīng)稍大于苗覆寬，直徑不可過(guò)小，否則轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活，土壤容易產(chǎn)生裂紋。常取300～400mm。當(dāng)用以驅(qū)動(dòng)排種器時(shí)，可以適當(dāng)加大直徑。
表9-1 板式鏟式覆土器主要參數(shù)
名 稱(chēng)
板式
鏟式
選擇依據(jù)
覆土板長(zhǎng) L
300～380
100～120
板寬 a
a1=80～100
a2=（1/3-1/2）a1
60～80
按行距、苗幅寬和覆土量決定
兩板間夾角 а
50度～60度
60度左右
夾角小覆土能力小，過(guò)大易擁土堵塞
與地面夾角 θ
65度-75度
23.5度左右
過(guò)小覆土能力低
后開(kāi)口寬 B
120～180
60～80
按開(kāi)溝寬、工作速度和整地條件決定
通過(guò)高度 H
120～180
開(kāi)式
要求通過(guò)土塊、根茬時(shí)不
在粘重土壤常采用膠圈鎮(zhèn)壓輪工作時(shí)，膠圈受壓變形，加之活動(dòng)環(huán)的沖撞，不容易粘土，鎮(zhèn)壓質(zhì)量好。
本次設(shè)計(jì)采用凸面輪式鎮(zhèn)壓輪，材料為橡膠。
9.3軸承校核
前開(kāi)溝器軸軸頸直徑d=17mm,軸承所受徑向載荷FR1=1000N，軸向載荷FR2=100N。
1)初選軸承型號(hào)
由題意選取軸承型號(hào)為6203，查GB/T276得6203軸承的性能參數(shù)為，C=17000N，C0=11700N，n=30轉(zhuǎn)/分。
2)壽命計(jì)算
(1) 求當(dāng)量動(dòng)載荷 由式FP=fp(XFR+YFA)=0.56×1750+1.7×740=2260N
查得D=40,B=14,Cr=9.58,C0r=4.78
計(jì)算Fa/Fr=740/1750=0.42
查表得：e=0.26, Fa/Fr>e,X=0.56,Y=1.73 （9-1）
查表得：Pr=XFr+YFa==9052N
軸承6203的Cr=9580N,故選取軸承合適。
(2）校核軸承的額定靜載荷Por=4250N
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