棉花播種機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名學(xué) 號所屬學(xué)院專 業(yè)班 級指導(dǎo)老師日 期16 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制前 言棉花精量播種技術(shù)具有省種高產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，受到廣大農(nóng)業(yè)生存者的歡迎。但是目前國內(nèi)使用的棉花精播機(jī)絕大多數(shù)都是機(jī)械化，對種子的形狀尺寸要求嚴(yán)格，而且容易造成一定種子的破環(huán)率。氣吸式精播機(jī)由于不傷種子、對種子外形要求不嚴(yán)、通用性好，是今后精播機(jī)的發(fā)展趨勢。本課題主要針對現(xiàn)有的精播機(jī)存在的缺點(diǎn)，在原有播種機(jī)的基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)整體、刮種器、排種器等裝置，極大的提高了刮種效果和排種精度。通過減小平行四連桿的尺寸使播種單體結(jié)構(gòu)更假緊湊、整機(jī)的質(zhì)量更輕以及采用“前四后二”的播種單體布置方案。幾個方面的改進(jìn)進(jìn)一步提高了精播機(jī)的整體工作性能，使其具有更好的推廣價(jià)值。通過查詢資料，了解了棉花精量播種的研究現(xiàn)狀和發(fā)展過程。并在此基礎(chǔ)上，通過對國內(nèi)外典型的氣吸式精播機(jī)和機(jī)械化精播機(jī)的結(jié)構(gòu)對比，分析了氣吸式棉花精播機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和今后的發(fā)展趨勢，進(jìn)而提出了本課題的研究思路和方案。最終設(shè)計(jì)出最新的不傷種、播種精量、速度快的棉花精播機(jī)。關(guān)鍵詞： 棉花精播機(jī)； 整體結(jié)構(gòu)； 改進(jìn)研究； 趨勢目 錄第 1 章 緒論 11.1 課題的研究背景與意義 .11.2 國內(nèi)外播種機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀 11.3 本文主要研究內(nèi)容 4第 2 章 整機(jī)布局設(shè)計(jì) .52.1 整機(jī)總體布局設(shè)計(jì)方案 52.2 播種機(jī)的工作原理 52.3 本章小結(jié) .6第 3 章 播種機(jī)主要零部件的設(shè)計(jì) .73.1 開溝器的設(shè)計(jì) 73.2 排肥系統(tǒng)的選型與設(shè)計(jì) 83.3 排種系統(tǒng)的選型與設(shè)計(jì) 113.4 覆土器的設(shè)計(jì) 153.5 鎮(zhèn)壓輪的設(shè)計(jì) 163.6 仿形機(jī)構(gòu)選型與設(shè)計(jì) 173.7 地輪的設(shè)計(jì) .173.8 傳動裝置的設(shè)計(jì) .193.9 本章小結(jié) .20第 4 章 播種機(jī)受力分析 .214.1 開溝器臂彎矩的校核 214.2 梁的強(qiáng)度校核 224.3 本章小結(jié) .23第 5 章 基于特征的農(nóng)用播種機(jī)建模及裝配與運(yùn)動模擬 .255.1 solidworks 軟件的介紹 255.2 基于特征的零件實(shí)體建模流程 .255.3 基于特征的零件實(shí)體建模 26第 6 章 結(jié)論與展望 27致 謝 28參考文獻(xiàn) 291第 1 章 緒論1.1 課題的研究背景與意義棉花是我國的主要作物，隨著我國農(nóng)田機(jī)械化作業(yè)水平的不斷提高，機(jī)械作業(yè)的面積不斷增大，棉花播種機(jī)已經(jīng)成為我國農(nóng)業(yè)中必不可少的工具。棉花播種必須在較短的播種農(nóng)時(shí)內(nèi)，根據(jù)農(nóng)業(yè)技術(shù)要求，將種子播到田地里去，使作物獲得良好的發(fā)育生長條件。而我國目前推廣使用的是由谷物播種機(jī)過度到精密播種的機(jī)械式棉花播種機(jī)，對種子的外型要求嚴(yán)格，而且有一定的種子破碎率，另外，由于棉花播種行距要求較小，機(jī)械式的精播種機(jī)總體結(jié)構(gòu)配置復(fù)雜擁擠，整體笨重，所以機(jī)械式的棉花精播機(jī)的整體性能還不是很好。播種質(zhì)量的好壞，將直接影響到作物的出苗、苗全和苗壯，因而對產(chǎn)量的影響很大。氣吸式小型棉花精密播種具有省種高產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，可以保證種子在田間合理分布，播種量精確，株距均勻，播深一致，作業(yè)速度較快，為種子的生長發(fā)育創(chuàng)造最佳條件，可以大量節(jié)省種子，減少田間間苗用工，保證作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。棉花精播機(jī)是一個全世界難題，氣吸式播種又是一項(xiàng)先進(jìn)播種技術(shù)。目前全世界的氣力式播種機(jī)都用在中耕作物上，按照排種原理可以分為氣吸式、氣壓式和氣吹式三種。國外對精播機(jī)的研究比較早，20 實(shí)際 60 年代開始，全球很多國家提出了棉花精播機(jī)的理論，并且對精播機(jī)做了很多的試驗(yàn)研究。最早制造的精播機(jī)是德國的 GS-23 氣吸式棉花精播機(jī)。此型號的播種機(jī)采用的是真空排種器，但是由于使用比較復(fù)雜，并且播種不均勻，所以沒有推廣使用。后來法國研制出一種單粒精播機(jī)，這種精播機(jī)播種均勻，使用方便。此后很多國家相繼研制出更為先進(jìn)的精播機(jī)，比如奧地利、美國、澳大利亞等。20 世紀(jì) 80 年代精播機(jī)在全球推廣使用，主要適用于小面積的田地。我國對棉花精播機(jī)的研究開始于 20 實(shí)際 70 年代。當(dāng)時(shí)的精播機(jī)都是從中耕作物的精量播種機(jī)改進(jìn)而來，但是棉花的麥粒和中耕作物的種子形狀有著很大的差異，改進(jìn)過來的精播機(jī)播種時(shí)達(dá)不到棉花精播的要求。雖然目前國內(nèi)已經(jīng)研制出很多先進(jìn)的精播機(jī)，但是都存在這很多優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，所以對于我們這個農(nóng)業(yè)大國來說更加需要研制出技術(shù)先進(jìn)、操作簡單、效率高的精播機(jī)。1.2 國內(nèi)外播種機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1 國外播種機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀目前國外播種機(jī)械傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)先進(jìn)、滑移率低，工作可靠,“三化水平高”，適用性和通用性好，寬幅、高速而且生產(chǎn)效率高；普遍使用新材料，新技術(shù)和新工藝，機(jī)械式播種機(jī)逐漸被氣力式播種機(jī)代替，播種機(jī)技術(shù)已經(jīng)十分成熟，這是基于國外耕地整體面積2較大，容易進(jìn)行機(jī)械化播種，所以這些播種機(jī)都具有體積龐大笨重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，大多都是氣力式播種機(jī)，開溝器間距大，轉(zhuǎn)彎半徑大，不適合我國耕地整體面積小和山區(qū)土地作業(yè)。如美國的多寶路 9540 四行播種機(jī)土豆播種機(jī)（圖 1-1 所示）、USDA 型和澳大利亞的 KMC 型（圖 1-2 所示）播種性能良好，但是由于農(nóng)業(yè)工藝要求不同，地里條件和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的差異，國外先進(jìn)的播種機(jī)械難以在我國應(yīng)用和發(fā)展 [3]。圖 1-1 寶路 9540 四行播種機(jī)土豆播種機(jī)圖 1-2 澳大利亞鋤鏟式播種機(jī)圖1.2.2 國內(nèi)播種機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀在公元前一百多年以前，我們國家就已經(jīng)有了播種器材如耬。然而，新中國成立以后，我國播種機(jī)械才得到了真正的發(fā)展。20 世紀(jì) 50 年代引進(jìn)了蘇聯(lián)谷物條播機(jī)、棉花等播種機(jī)械，到 60 年代已經(jīng)能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)播種機(jī)，有 BJT-6 精量播種機(jī)，BZ-6(4)綜合號播種機(jī)等播種機(jī)械，70 年代開始，已經(jīng)系列化設(shè)計(jì)播種機(jī)，出現(xiàn)了播種中耕通用機(jī)，其中龍江一號壟作播種中耕通用機(jī)技術(shù)在當(dāng)時(shí)比較成熟。70 年代以后，引進(jìn)了國外先進(jìn)的播種機(jī)械，3在試驗(yàn)基礎(chǔ)上，自行設(shè)計(jì)新一代高速、精密播種機(jī)，主要有 2BY-24 壓輪式谷物播種機(jī)、2BQ-6 氣吸式精密播種機(jī) 2BJQ-6/7/8/9 型高速氣吸式精密播種機(jī)等，其中 2BJQ-9 播種機(jī)，如圖（1-3），適合在平原或丘陵地帶的旱作地區(qū)，能實(shí)現(xiàn)精密播種和中耕培土。可以播種多種作物?？梢酝瓿蓡螆A盤開溝施肥，施肥滑動或鑿刀溝分層施肥，掃除障礙，平整種床，雙圓盤開溝播種，覆土盤（或土壤起壟犁），仿形鎮(zhèn)壓作業(yè)。目前，丘陵山區(qū)播種機(jī)技術(shù)有待提高，很少有播種機(jī)設(shè)計(jì)公司著手去設(shè)計(jì)丘陵山區(qū)播種機(jī)，而且現(xiàn)有的丘陵山區(qū)播種機(jī)，勞動強(qiáng)度還是很大，性能與質(zhì)量有待提高，很難適應(yīng)丘陵山區(qū)地帶的播種作業(yè)，所以丘陵山區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也一直停滯不前 [1]。圖 1-3 2BJQ-9 高速氣吸式精密播種機(jī)圖 1-4 圖 1-5圖 1-4 和圖 1-5 是目前市場常見的主要丘陵山區(qū)播種機(jī)，雖然一定程度上提高了播種效率，但由于大多為手扶式播種機(jī)，工作時(shí)極不穩(wěn)定，難以保證播種的直線度，播種質(zhì)量4差，勞動強(qiáng)大還是較大。我國播種機(jī)技術(shù)經(jīng)過幾十年的艱苦專研，播種機(jī)已經(jīng)系列化，標(biāo)準(zhǔn)化，播種技術(shù)主要有一下特點(diǎn)：（1）播種機(jī)產(chǎn)品齊全，機(jī)型繁多，系列配套，但排種（肥）器、開溝、覆土和鎮(zhèn)壓等部件結(jié)構(gòu)原理多種多樣，外形各不相同，（2）仿形限深結(jié)構(gòu)技術(shù)落后且風(fēng)機(jī)傳動系統(tǒng)風(fēng)力大，可靠性差；（3）化肥與農(nóng)藥的排施技術(shù)相于國外比較落后；（4）機(jī)型參差不齊，‘三化’程度低，可靠性差。（4）規(guī)模比較小。（5）投入的資金設(shè)備有限。1.3 本文主要研究內(nèi)容本文設(shè)計(jì)根據(jù)指導(dǎo)老師給的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)大綱進(jìn)行合理的時(shí)間安排與設(shè)計(jì)，查閱了大量的資料，并分析總結(jié)出與本課題相關(guān)的知識點(diǎn)，確立方案，再著手對播種機(jī)的主要零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算。本文研究的主要內(nèi)容如下：（1）播種機(jī)的整體布局與設(shè)計(jì)；（2）主要部件的設(shè)計(jì)，包括開溝器、排肥（種）器、覆土器和鎮(zhèn)壓輪的設(shè)計(jì)；（3）播種機(jī)傳動裝置的設(shè)計(jì)；（4）播種機(jī)的相關(guān)計(jì)算；塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)5第 2 章 整機(jī)布局設(shè)計(jì)2.1 整機(jī)總體布局設(shè)計(jì)方案本文設(shè)計(jì)的是一款雙行氣吸播種機(jī)，因?yàn)樗鳂I(yè)環(huán)境的特殊性，則播種機(jī)結(jié)構(gòu)布局是非常重要的，其布局的合理與否，直接關(guān)系到它是否能在農(nóng)田進(jìn)行作業(yè)。通過查閱相關(guān)資料，考慮多方面因素，確立以下整機(jī)布局方案 [2]，如圖 2-1 所示。本文設(shè)計(jì)的播種機(jī)是牽引式播種機(jī)，即一切動力來源于拖拉機(jī)，則采用后懸掛方式掛接播種設(shè)備，能保持舉升時(shí)傾斜和降落時(shí)水平兩種狀態(tài)，同時(shí)后懸掛方式防止拖拉機(jī)對已播種地面進(jìn)行壓實(shí)，影響播種質(zhì)量。其動力傳動路線：如圖 2-1 所示，拖拉機(jī)牽引播種設(shè)備前進(jìn)，帶動地輪轉(zhuǎn)動，地輪通過鏈傳動帶動排肥（種）系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)。開溝器位于排種器前面進(jìn)行開溝，覆土器與鎮(zhèn)壓輪位于排種器后方進(jìn)行覆土與鎮(zhèn)壓。1—拖拉機(jī) 2—舉升結(jié)構(gòu) 3—排肥系統(tǒng) 4—仿形機(jī)構(gòu) 5—排種系統(tǒng) 6—后支架 7—鎮(zhèn)壓輪 8—覆土器 9—劃行器 10—傳動系統(tǒng) 11—開溝器 12—地輪 13—地輪桿 14—機(jī)架總成圖 2-1 整車布局方案62.2 播種機(jī)的工作原理本文設(shè)計(jì)的是一牽引式丘陵山區(qū)播種機(jī)，采用三點(diǎn)懸掛懸掛于一小型拖拉機(jī)后部，靠手動提升播種設(shè)備，總體結(jié)構(gòu)簡單，體積較小，質(zhì)量小。該播種機(jī)主要組成如圖 2-1 所示。其工作過程如下：如圖 2-1 所示，拖拉機(jī)牽引著播種設(shè)備前進(jìn)，開溝器 12 開溝，地輪 11隨車行駛而轉(zhuǎn)動，這是通過鏈傳動將動力傳送給中間的一根傳動軸，這根傳動軸再經(jīng)過鏈傳動帶動排種（肥）軸轉(zhuǎn)動，完成排種（肥）作業(yè)，處于排種（肥）后方的覆土器 8 進(jìn)行覆土，鎮(zhèn)壓輪 7 進(jìn)行鎮(zhèn)壓，完成一次播種。當(dāng)播種機(jī)運(yùn)輸行駛或換行播種時(shí)，可以通過舉升機(jī)構(gòu) 2 實(shí)現(xiàn)播種設(shè)備舉升與降落。2.3 本章小結(jié)本章首先完成了布局與設(shè)計(jì)，為后期主要零部件的設(shè)計(jì)與布局提供依據(jù)，其次講述了播種機(jī)的工作原理，為播種機(jī)主要零件的選型提供了依據(jù)。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)7第 3 章 播種機(jī)主要零部件的設(shè)計(jì)3.1 開溝器的設(shè)計(jì)3.1.1 開溝器的作用與性能要求開溝器的作用是開溝、導(dǎo)種入土和覆土，它的性能要求如下 [iii]：(1) 開溝深淺一致，溝形直且齊，開溝深度可以調(diào)節(jié)；(2) 可按需要調(diào)節(jié)行距，結(jié)構(gòu)簡單，具有一定的覆土作用，工作阻力?。?3) 工作可靠，入土能力、切土能力和防堵能力強(qiáng)大；3.1.2 開溝器的分類如今，開溝器有滾動移動和移動式兩大類。幾個主要的性能分析，介紹如下：(1) 雙圓盤式：工作穩(wěn)定，開溝整齊。有一定的土壤覆蓋能力，能適應(yīng)較高的作業(yè)速度,上下土層相混的現(xiàn)象較少。但是溝底不平,體積與質(zhì)量較大,不適于淺播。（2）單圓盤式：結(jié)構(gòu)比雙圓盤式較簡單，入土能力好，對土地的平坦度要求不高；但不適合在干旱地區(qū)使用。（3）鋤鏟式開溝器：結(jié)構(gòu)簡單，開溝阻力小，重量輕，入土能力強(qiáng)，但防堵能力差，對土地的平坦度要求較高。（4）芯燁式開溝器：入土性能強(qiáng)，開溝質(zhì)量好，除雜能力強(qiáng)，但開溝阻力較大，開溝較寬，回土難。3.1.3 開溝器的布置各種播種機(jī)播種行數(shù)一般可根據(jù)公式（3-1）確定。（3-1）/1nLb??式中：L—開溝器梁長度 b—行距 n—行數(shù)8根據(jù)設(shè)計(jì)需求，開溝器對稱安裝在機(jī)架上，如圖 3-1 所示。圖 3-1 開溝器布局圖3.1.4 開溝器的總體設(shè)計(jì)根據(jù)本文播種機(jī)的開溝不僅具有開溝的能力，其根據(jù)時(shí)間差原理使土壤上下波動而原地返回，具有一定覆土的能力，且能夠迅速入土，實(shí)現(xiàn)垂直分層種施 [iv]。播種作業(yè)的理想斷面尺寸如圖 3-2 所示。下種寬度為 55mm，深，種子中心距為 200mm，施肥深度為 110mm，種子位于肥料上方 55mm，播種效果最佳。圖 3-2 理想斷面尺寸簡圖93.2 排肥系統(tǒng)的選型與設(shè)計(jì)3.2.1 排肥器作用和性能要求根據(jù)不同肥料的物理特性，則排肥器的性能要求如下 [8]:（1）有一定的施肥量，施肥量可調(diào)。施肥量應(yīng)該是穩(wěn)定的，均勻的。排肥性能對外界因素不敏感。（2）能施不同種類的肥料，通用性好，工作阻力小，使用調(diào)節(jié)方便，工作可靠；便于肥箱的清理。（3）排肥器的主要機(jī)構(gòu)、零件的材料應(yīng)具有防腐蝕和耐磨的性能。3.2.2 排肥器的選型如今排肥器類型比較多。下面對幾種常見的排肥器進(jìn)行詳細(xì)的介紹：（1）振動式排肥器：通用性較好，結(jié)構(gòu)簡單，排肥量調(diào)節(jié)方便，不容易發(fā)生堵塞、架空和結(jié)塊，但排肥量受肥料數(shù)量、密度、內(nèi)摩擦力和粘結(jié)力等因素的影響。工作時(shí)，由地輪通過鏈傳動使排肥凸輪軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的凸輪使排肥箱底部的排肥振動板不停地振動，肥料在振動力和重力作用下，往下運(yùn)動到排肥口，并經(jīng)過排肥口和輸肥管落入種溝內(nèi)。 （2）外槽輪式排肥器: 肥料靠重力充滿排肥盒和槽輪四槽，槽輪旋轉(zhuǎn)將肥料排出，可以通過改變槽輪工作長度調(diào)節(jié)排肥量。主要適用于排松散性好的化肥，結(jié)構(gòu)簡單，通用性好，可與外槽輪式排種器通用 [v]。1—肥箱 2—振動板 3—密封膠布 4—肥量調(diào)節(jié)板 5—底座106—凸輪 7—排肥軸圖 3—4 振動式排肥器工作原理簡圖（3）擺抖式排肥器：通用性較廣，排肥均勻性和穩(wěn)定性較好，但排肥器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。工作時(shí)，如圖 3-5 所示，偏心機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)時(shí)，使連桿推動擺桿擺動。安裝在擺動軸上的擺盤隨擺桿擺動，刮條隨擺盤的擺動在一定范圍內(nèi)擺動。當(dāng)擺抖器(包括擺盤和刮條)擺動時(shí)，肥料被刮條強(qiáng)制推動，逐漸被推到帶排肥孔的肥量調(diào)節(jié)凹板上。肥料在刮條的推動下和本身自重及離心力的作用下，通過排肥口和輸種管落入肥溝內(nèi)。圖 3-5 擺抖式排肥器工作原理圖 （4）覺龍式排肥器：攪龍式排肥器的結(jié)構(gòu)型式可分為葉片式攪龍、彈簧攪龍和鑄鐵攪龍三種，工作原理相似。工作時(shí)，地輪通過鏈傳動使攪龍旋轉(zhuǎn)。隨著攪龍的旋轉(zhuǎn)，把箱底部的肥料均勻地輸送到排肥口，被攪龍強(qiáng)制排出，通過輸肥管落入溝內(nèi)。它可以排施品狀化肥、復(fù)合顆粒肥和干燥粉狀化肥。相比之下，外槽輪式排肥器最為合適。3.2.3 排肥器主要參數(shù)的設(shè)計(jì)(1) 工作長度 。排肥器每轉(zhuǎn)排量 的經(jīng)驗(yàn)公式（3-6）:lq（3-6）()kfZlg????式中：α， k:—與排肥器具體結(jié)構(gòu)和所排肥料特性有關(guān)系數(shù)，實(shí)驗(yàn)確定；11γ—肥料密度(g/cm 3)；一單個凹槽的截面積（mm 2）。f由公式（3-5）可知，排肥器的布局確定后，可以通過改變工作長度來滿足不同播量的要求。(2) 槽輪直徑 D。排肥器的排肥量與它的每轉(zhuǎn)排肥量 q 及轉(zhuǎn)速成正比，經(jīng)常用減小直徑 D 的方法來保有適當(dāng)轉(zhuǎn)速 n 和適當(dāng)?shù)墓ぷ鏖L度來滿足較小的播量需求。3.2.4 肥箱主要參數(shù)的設(shè)計(jì)肥箱是排肥系統(tǒng)中重要部件之一，其容積大小設(shè)計(jì)的合理與否，直接影響了排肥系統(tǒng)的性能。在肥料箱尺寸的計(jì)算，應(yīng)采用合適的體積系數(shù)增加的體積，根據(jù)公式（3-7）計(jì)算的肥箱體積：（3-7）0.1()kLBQV??式中 L 一額定肥量的施肥長度(m)； B—施肥工作幅寬(m) ； Q 一單位面積施肥量(kg/hm 2)ρ—肥料的體積質(zhì)量(g/L)k 一體積系數(shù)， ≈1.25k3.3 排種系統(tǒng)的選型與設(shè)計(jì)3.3.1 刮種裝置的設(shè)計(jì)由于小麥種子外形不規(guī)則，每一粒種子不可能都嚴(yán)密的堵住排種器上的吸孔，所以可能出現(xiàn)一個型孔吸附多粒種子的現(xiàn)象。為了保證精量排種，所以必須采用刮種裝置刮去吸孔上多余的種子。為了保證精量排種，新樣機(jī)的刮種器我們采用了兩級刮種裝置。一級刮種器的結(jié)構(gòu)通過參考原有的刮種器結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，總結(jié)出現(xiàn)有刮種器存在的缺點(diǎn)和工作特點(diǎn)依據(jù)本排種器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和排種特性，設(shè)計(jì)出一種固定軸式刮種器。結(jié)構(gòu)如圖 3.1 所示。12圖 3-1 一級刮種器結(jié)構(gòu)圖1. 排種輪 2. 護(hù)種片 3. 一級刮種器固定位置 4. 小種子箱后擋板5. 小種子箱底擋板 6. 固定螺栓 7. 一級刮種器 8. 凹槽9. 吸孔 10. 二級刮種器固定位置該刮種器為一個固定在排種器護(hù)種片上的細(xì)長階梯圓軸，軸上對著排種器的一面開有三個凹槽，中間的凹槽開口正對著排種器圓周上的吸孔，凹槽與排種器圓周之間的距離記為 ，兩邊的凹槽與排1d種器圓周的距離記為 ，下面確定 、 的取值。2d1d2塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)13在種子的尺寸中，長﹥寬﹥厚，所以在計(jì)算中，我們只需考慮種子橫著被吸附在型孔上和種子被豎著吸附在型孔上的兩種情況即可。當(dāng)種子被豎著吸附在型孔上時(shí)：(3-1)δ2d1?δ 為種子的厚度，在這里取不同品種小麥種子厚度的平均值：,所以， (3-2)2.95mδ?9.5.21?d當(dāng)種子被橫著吸附在型孔時(shí)：(3-3)Ld21L 為種子的長度，在這里去不同種子品種小麥種子長度的平均值：，所以， (3-4)m68.?96.1248.6?d但是，種子被理想化橫著吸附的情況很少，所以，計(jì)算種子被橫著吸附時(shí)的 必須考慮一個系1d數(shù) k。實(shí)際上，絕大部分情況下種子是被傾斜的橫著吸附在型孔上的，所以在這里不妨取 k=0.7。那么種子被橫著吸附在型孔時(shí)的 為1d(3-5))7.0962()7,048.6(1???即 (3-6).5.1d由（3-2）（3-6）兩式確定 (3-7)9.5.41?考慮到該刮種器的實(shí)際刮種情況及便于凹槽的加工，所以取 。m51?d一級刮種器圓軸上兩邊的凹槽是為了使二級刮種器刮下的多余種子回落到小種子箱內(nèi)，所以理論上 的值在大于種子尺寸的基礎(chǔ)上越大越好，但是考慮到圓軸的尺寸（φ=12 mm）及一級刮種器的強(qiáng)2d度，在這里我們?nèi)?。m82?d14二級刮種器的結(jié)構(gòu)精播機(jī)所采用的是組合式動刮種器，共上下兩組，每一組又分別由兩個刮片組成。該刮種器能在一定程度上實(shí)現(xiàn)刮種目的，但是，通過排種器的臺架試驗(yàn)表明，由于該組合刮種器的刮種片是一端固定的，所以活動端的定位不準(zhǔn)，而且刮種片容易變形，導(dǎo)致刮種片的位置與所設(shè)計(jì)的位置有一定的偏移，這樣，每一組內(nèi)相互配合的刮種片的間距就會變大，那么該刮種器就放過了吸孔上本來該刮掉的多余種子，造成了重播。所以，原來的刮種器工作性能不可靠歸根到底是由于刮種片變形而引起其間距變大的緣故，由鑒于此，我們對原來的刮種器進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一種固定式組合刮種器，其結(jié)構(gòu)如圖 3.2 所示。新刮種器是由一個整片的薄鐵沿圖 3.2 中所示的五條折線按照一定的角度折成，刮種結(jié)構(gòu)由刮種片 1 和刮種片 2 組成。使刮種片不容易變形，而且考慮到加工方便，我們采用的薄鐵厚度為 0.8mm。這樣就很好的避免了原來兩個獨(dú)立的刮種片容易定位不準(zhǔn)的缺陷。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)15右圖中的 δ 為刮種片 1 和刮種片 2 之間的橫向間距。δ 的大小對于刮種效果至關(guān)重要，δ 過大會造成漏刮多余的種子，δ 過小會造成種子破碎甚至吸孔上的所有種子都被刮掉。由表 3-1 可知小麥種子的平均尺寸為：長=6.48mm，寬=3.34mm，厚=2.95 mm，為了刮去吸孔上多余的種子，并且還得讓一粒種子通過，結(jié)合實(shí)際的情況，在這里取 δ=3mm。L 為刮種片 1 和刮種片 2 之間的縱向間距，考慮到排種輪的圓弧尺寸以及便于更有效的刮種，在這里取 L=40mm。圖 3.2 中左圖所示的 d 為種子通道的原始尺寸，d=L+δ。b 為種子通道的高度，所以 b 必須大于種子的厚度，小麥種子平均尺寸不妨確定b=10mm。右圖中的 θ 角為兩個刮種片與護(hù)種片之間的夾角，依據(jù)實(shí)際的反復(fù)對比試驗(yàn)，參照護(hù)種片之間的寬度（B=40mm），這里我們?nèi)?。??75?二級刮種器通過螺栓固定在護(hù)種片上，為了避免對種子的擠傷，二級刮種器安裝時(shí)兩個刮種片的傾斜方向應(yīng)順著排種器的旋轉(zhuǎn)方向（種子的運(yùn)動方向），具體如圖 3.2 所示圖 3-2 二級刮種器結(jié)構(gòu)圖1. 固定孔 2. 刮種片 3. 刮種片16工作原理設(shè)計(jì)的新刮種器是由上述的一級刮種裝置和二級刮種裝置組成，為了使排種器的吸孔充分吸種，一級刮種裝置盡可能的遠(yuǎn)離小種子箱，結(jié)合排種輪的圓周尺寸（φ=100mm），在這里我們把在一級刮種器固定在圖中 的位置。為了使刮掉下的種子能及時(shí)的回落到小種子箱內(nèi)，二級刮種器的位04??置固定在圖中 的位置（見圖 3.2 所示）。6?排種器排種時(shí)，先由一級刮種裝置對吸孔上的種子進(jìn)行刮種，一級刮種器中間的凹槽會初步的刮掉一部分吸附在吸孔上的多余種子，然后，種子隨排種輪轉(zhuǎn)到二級刮種裝置，由其完成主要的刮種任務(wù)。種子在二級刮種裝置區(qū)間內(nèi)，先由刮種片 1 對吸附在吸孔上的小種子群進(jìn)行刮種，然后再由刮種片 2 進(jìn)行刮種，刮掉的多余種子經(jīng)一級刮種裝置兩邊的大凹槽回落到小種子箱內(nèi)，從而完成最終的刮種任務(wù)。由以上所述的新刮種器的工作過程來看，排種由吸種到排種過程中，吸孔上的種子由小種子箱到脫離吸孔整個過程中，經(jīng)歷了三次的刮種，從理論上講，設(shè)計(jì)的新刮種裝置的塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)17工作性能是很可靠的，是能夠滿足精量排種的要求。3.3.2 排種器的工作參數(shù)現(xiàn)在已知排種器的直徑（D）、型孔數(shù)（Z）及拖拉機(jī)的理論速度（V），下面確定排種器的相關(guān)參數(shù)。（1）排種器的轉(zhuǎn)遞（3-8）其中，v=73833mm/min，為拖拉機(jī)的中檔速度 4.43km/h。=2%，為拖拉機(jī)的滑移率。rδ所以，當(dāng)播種粒距 A=33mm 時(shí)，當(dāng)播種粒距 A=20mm 時(shí)，（2）排種器型孔處的線速度（3-9）式中：D 為排種器的直徑，D=200mm=0.2mn 為排種器的轉(zhuǎn)速，=42.0（rpm）， =25.4(rpm)1n2nZA)δ1(r??vn)(4.25386)0.1(71 rpmn????)(4.2086).1(731 rpmn????60πnv?18所以 )/(4.06.4201.3smv????7523.3.3 種子箱的設(shè)計(jì)種子箱是存放種子的容器，但種子箱容積不僅單純的說能存放多少種子，更重要的是還影響著排種的性能。種子箱容積 V 與播種機(jī)的工作幅寬有關(guān)，其計(jì)算公式見（3-9）:（3-9）4max10LQB???式中： B—播種機(jī)的工作幅寬（mm）；L 一播種機(jī)一次加種子走過的行程；Qmax—最大播種量；γ—種子容重（kg），不同種子不同的容量值。代入公式（3-9）可以得到種子箱的容積。因?yàn)樵诿恳淮蔚男谐探Y(jié)束時(shí)，應(yīng)保留不少于種子箱容積的 10%～15%的種子量，可避免播種量的不足，因此種子箱的容積應(yīng)比計(jì)算值要稍微大一點(diǎn)。3.4 覆土器的設(shè)計(jì)3.4.1 覆土器的作用與性能要求覆土器在開溝和下種完成之后進(jìn)行覆土蓋種，讓種子與濕土挨著，壓平土壤，保證了水分不流失和種子的發(fā)芽率。它應(yīng)該具有不拖堆，覆土深度一致，不纏草且可調(diào)節(jié)等性能要求。3.4.2 覆土器的選型覆土器的結(jié)構(gòu)型式有多種，如覆土環(huán)、覆土盤、覆土板、覆土土彈齒、覆土鏈等。八字板式覆土器，如圖 3-8 所示，它鉸接在單組工作部件的仿形架人隨地面起伏。可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)覆土板長短或覆土板的工作傾角(覆土板在自身平面內(nèi)與地面的傾角)，以改變覆土量；刮板式覆土器，如圖 3-9 所示，覆土板用銷子鉸接在鎮(zhèn)壓輪架上，要用彈簧拉緊。19改變插銷孔位置可調(diào)節(jié)彈簧拉力。作業(yè)中遇到大土塊時(shí)，覆土板能自行后抬，避免堵塞，覆土板上有上、下兩個銷孔，可以根據(jù)需要改變安裝位置，以調(diào)節(jié)覆土量。圖 3-8 八字板式覆土器1 一支架 2 一刮板式覆土鏟 3 一彈簧圖 3-9 刮板式覆土器通過對比分析，本設(shè)計(jì)選用雙圓盤圓盤覆土器。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，如圖 3-10 所示，它主要由水平伸縮桿、垂直伸縮桿、旋轉(zhuǎn)桿、圓盤等組成，調(diào)節(jié)桿 1、2 和 3 都可以改變覆土角度。1—水平伸縮桿 2—垂直伸縮桿 3—旋轉(zhuǎn)桿 4—后支架 5—圓盤圖 3-10 雙圓盤覆土器結(jié)構(gòu)簡圖203.5 鎮(zhèn)壓輪的設(shè)計(jì)3.5.1 鎮(zhèn)壓輪的選型而今鎮(zhèn)壓輪的類型較多，如圖 3-11 所示為幾種常見鎮(zhèn)壓輪的簡圖，下面詳細(xì)介紹幾種常見的鎮(zhèn)壓輪。圖 3-11 鎮(zhèn)壓輪的類型（1）圓柱形鎮(zhèn)壓輪優(yōu)點(diǎn)：鎮(zhèn)壓面較寬，壓力的分布比較均勻。缺點(diǎn)：鎮(zhèn)壓輪易粘土，需要加設(shè)刮土板，多用橡膠作為材料，價(jià)格昂貴。（2）凸鼓形鎮(zhèn)壓輪：優(yōu)點(diǎn)：鎮(zhèn)壓性能較強(qiáng)，適于于旱多風(fēng)地區(qū)使用；鎮(zhèn)壓后種子緊靠濕土，有利于水分不流失。缺點(diǎn)：壓成的溝不能太深，不然會造成積水板結(jié)。（3）橡膠鎮(zhèn)壓輪：優(yōu)點(diǎn)：彈性好、小的粘土、不容易打滑、壓后地表結(jié)實(shí)不透風(fēng)；缺點(diǎn)：造價(jià)較貴21通過對比分析，本設(shè)計(jì)選用圓柱形鎮(zhèn)壓輪。3.6 仿形機(jī)構(gòu)選型與設(shè)計(jì)3.6.1 仿形機(jī)構(gòu)的作用與性能要求仿形機(jī)構(gòu)是使播種機(jī)械播種設(shè)備能隨地形變化而一直保持一定的工作深度，并開出的種溝深淺是一致得，從而保證了種子播深的一致性。因此，仿形機(jī)構(gòu)應(yīng)該具有仿形穩(wěn)定，滿足仿形范圍，緊湊型桿，工作可靠，具有足夠的強(qiáng)度和剛度等性能要求：3.6.2 仿形機(jī)構(gòu)的類型播種機(jī)仿形機(jī)構(gòu)主要有整機(jī)仿形和單組仿形兩種形式 [6]。整機(jī)仿形的構(gòu)造簡單，但在整機(jī)工作幅內(nèi)播深不一致，根據(jù)本文設(shè)計(jì)的播種機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及性能要求，選用單組仿形機(jī)構(gòu)，即每個播種系統(tǒng)都配有仿形機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)單組仿形，而且仿形性能好，深度變化很小，變化緩慢，方形可靠穩(wěn)定，開溝深度一致，是一種比較好的仿形機(jī)構(gòu) [15]。3.7 地輪的設(shè)計(jì)3.7.1 地輪的選型當(dāng)今現(xiàn)有主要有兩種地輪，一是浮動式地輪，如圖 3-13 所示。它有較好的仿形能力，播種均勻性好，可防止漏播現(xiàn)象，但是它結(jié)構(gòu)復(fù)雜，即需要的體積空間大，與本設(shè)計(jì)小型播種機(jī)路線不符。二是固定式地輪，如圖 3-14 所示，其播種均勻，漏播較少。圖 3-13 浮動地輪結(jié)構(gòu)圖221 開溝器 2 地輪 3 機(jī)架圖 3-14 兩地輪兩端分別固定結(jié)構(gòu)示意圖 通過對比分析，選擇固定式地輪，即兩個地輪對稱固定在同一軸上(如圖 3-15 所示)，中心距取 1130mm。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是地輪固定位置可根據(jù)地面的實(shí)際情況調(diào)整作業(yè)，只要地輪接觸土壤，可以播種，施肥軸工作。其缺點(diǎn)是地輪軸要有很好的剛度，防止彎曲繞度過大，影響播種質(zhì)量；因地輪軸較長，加工難度相對較大。1—機(jī)架總成 2—中間軸 3—地輪桿 4 地輪 5 地輪鏈輪圖 3-15 地輪裝置安裝結(jié)構(gòu)示意圖3.7.2 地輪穩(wěn)定性的分析地輪穩(wěn)定工作應(yīng)滿足：Ft - Ff = 0G - Fy = 0 Ffd - Fya – M = 0 （3-17）其中 Ft—牽引力（N）； F f—行走阻力(N) ； 23G—輪軸載荷(N)； F y—垂直反力(N)； d—地面到輪心的距離(mm)； r—地輪半徑（mm）； Fya—地輪滾動阻力矩（N.m）； M—總阻力矩(N.m)。圖 3-16 地輪受力分析簡圖令 d≈r，通過分析上面的方程組知：F f×r=G ×a+M，并且總的阻力力矩主要是排肥（種）機(jī)構(gòu)作用的，要使地輪和排肥（種）機(jī)構(gòu)正常運(yùn)轉(zhuǎn)工作，所以 Ff×r 要足夠大來抵制 G ×a+M 的力矩。車輪半徑，F(xiàn)F×r 的增大，其旋轉(zhuǎn)更容易，和滑移率較小，因此更大的播種均勻度半徑。為了使地輪少打滑，車輪也增加了鎖扣地板。3.8 傳動裝置的設(shè)計(jì)3.8.1 傳動方式的選擇本文設(shè)計(jì)的播種機(jī)選用鏈傳動方式，鏈傳動的主要特點(diǎn) [7]：（1）無滑動，不需要太大的張緊力，較小的軸向荷載傳遞，緊湊的尺寸，高效率；（2）可以在較高的溫度下工作，高濕度的環(huán)境中工作，與齒輪傳動相比最大的優(yōu)勢是中心的距離限制少；（3）瞬時(shí)速度是不均勻的，高速的傳輸不暢，成本高。因本文設(shè)計(jì)的播種機(jī)特點(diǎn)為小而低速行駛；避免了鏈傳動的部分缺點(diǎn)，利用了其優(yōu)點(diǎn)，綜合上述則選擇鏈傳動為好。3.8.2 傳動裝置的具體設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)播種機(jī)為牽引式播種機(jī)，其動力傳動裝置構(gòu)造如圖（3-17）所示，拖拉機(jī)往24前行駛帶動地輪 1 轉(zhuǎn)動，而地輪通過地輪鏈條 2 帶動中間軸 3 轉(zhuǎn)動，中間軸分別通過排種鏈條和排肥鏈條傳送給排種軸和排肥軸。真就是傳動總路線。其中更換地輪鏈輪組可以調(diào)整播量，但必須是成對更換。其中排肥鏈輪組，位于中間軸上的為 13 齒鏈輪，肥箱軸上的為 17 齒鏈輪。1-地輪 2-地輪鏈條 3-中間軸 4-排種鏈條 5-排肥軸 6-排肥鏈條圖 3-17 傳動裝置布局簡圖3.9 本章小結(jié)本章根據(jù)丘陵山區(qū)播種機(jī)的基本設(shè)計(jì)原則和機(jī)具要求，對播種設(shè)備的開溝器、排肥系統(tǒng)、排種系統(tǒng)、覆土器、鎮(zhèn)壓裝置、傳動裝置、及地輪裝置進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)，得出了各零部件的幾何參數(shù)，為后續(xù)的參數(shù)化建模做下鋪墊。