本科生畢業(yè)設(shè)計題目 油菜直播機I目 錄中文摘要及關(guān)鍵詞 I英文摘要及關(guān)鍵詞 .II第 1 章 緒論 .11.1 本課題研究的背景、目的和意義 .11.2 研究的目的和意義 .21.3 國內(nèi)外直播機的研究現(xiàn)狀 .21.3.1 國外機具研究現(xiàn)狀 21.3.2 國內(nèi)直播機研究概況 31.4 課題研究的主要任務(wù)、內(nèi)容與方法 .41.4.1 課題的主要任務(wù) 41.4.2 本課題研究的內(nèi)容 5第 2 章 油菜直播機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 .62.1 整機設(shè)計總體方案 62.2 油菜直播機的工作原理 62.3 直播機主要參數(shù) 7第 3 章 排種器的設(shè)計 .83.1 技術(shù)要求 83.1.1 技術(shù)要求分析 .83.1.2 技術(shù)要求 .83.2 方案分析 83.2.1 現(xiàn)有油菜排種器分析 .83.2.2 新型油菜排種器的設(shè)計方案的探索 .83.3 結(jié)構(gòu)與工作原理 103.3.1 充種溝式精密排種器的結(jié)構(gòu) .103.3.2 充種溝式精密排種器的工作原理 .113.3.3 充種方式分析 .113.4 關(guān)鍵部件設(shè)計 123.4.1 排種輪直徑、寬度與充種槽個數(shù)的設(shè)計 .12II3.4.2 種盒的設(shè)計 .123.4.3 清種縫隙與清種片的設(shè)計 .133.4.4 導(dǎo)種槽的設(shè)計 .133.4.5 排種軸的設(shè)計 .13第 4 章 直播機其它部件設(shè)計 .144.1 拖拉機的選擇及工作幅寬、直播行數(shù)的確定 144.2 懸掛裝置的選擇 144.3 開溝器的設(shè)計 144.3.1 開溝器的選擇 .144.3.2 開溝器的布置 .154.4 種箱的設(shè)計 154.5 機架設(shè)計 164.6 接種裝置設(shè)計 164.7 地輪設(shè)計 164.8 變速器選擇與傳動設(shè)計 174.8.1 變速器的選擇 .174.8.2 傳動設(shè)計 .174.9 其它部件設(shè)計 17第 5 章 拖拉機牽引功率的校核 .18結(jié) 論 .20致 謝 .21參 考 文 獻 .22I中文摘要及關(guān)鍵詞隨著我國油菜科研和產(chǎn)業(yè)開發(fā)的發(fā)展，油菜在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的地位越來越高。目前我國大中型直播機技術(shù)比較成熟，本文設(shè)計了一種小型油菜直播機，該直播機由拖拉機牽引，能一次完成施肥，直播，鎮(zhèn)壓作業(yè)。本文對直播機的排種器，開溝器，鎮(zhèn)壓輪以及覆土器等關(guān)鍵部件進行了設(shè)計確定了工作部件的關(guān)鍵參數(shù),最后對關(guān)鍵部件進行了強度校核，各部件均能滿足要求。關(guān)鍵詞：小型直播機 直播機構(gòu) 開溝器II英文摘要及關(guān)鍵詞With the development of scientific research and industrial development of canola, rapeseed position in agricultural production is increasing. At present, China and medium-sized live machine technology is relatively mature, we design a small cole Seeder, direct seeding machine towed by the tractor, it can be a complete fertilizer, live, repression operations. In this paper, the key components of live machine Seedmeter, opener, repression and wheel casing and other key parameters were designed to determine the working parts, and finally on the key components of the strength check, the components can meet the requirements.Keywords: Small machine live broadcast mechanism opener1第 1 章 緒論我國的農(nóng)業(yè)機械相對于發(fā)達國家還比較落后。美國等發(fā)達國家20世紀初就開始積極推進土地的規(guī)模經(jīng)營，并實現(xiàn)了機械力對人力和畜力的替代，20 世紀 70年代實現(xiàn)了全面機械化，進入 90 年代后全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)業(yè)工人的裝備水平已經(jīng)接近或超過產(chǎn)業(yè)工人。而我國目前仍實行以農(nóng)戶家庭為單位的小規(guī)模經(jīng)營，農(nóng)業(yè)機械雖有一定程度的推廣和應(yīng)用，但人力、畜力以及傳統(tǒng)的耕作習(xí)慣和耕作方式仍占主導(dǎo)地位。據(jù)國際年鑒統(tǒng)計，我國平均每個經(jīng)濟活動人口占有耕地面積 0.2 公頃，占世界平均水平的44.1%，占美國平均水平的0.7%；每千人化肥施用量64.6噸，略高于亞洲平均水平，但僅占世界平均水平的67.5%，占美國平均水平的1.2%?？茖W(xué)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用雖逐年增加，但應(yīng)用的廣度和深度都遠遠不夠。在這種形式下，我們要提高我國農(nóng)業(yè)水平，就要實施農(nóng)業(yè)機械化，但對于我國小規(guī)模經(jīng)營的現(xiàn)狀，實施大型直播機械難度很大。因此本課題設(shè)計出的小型油菜直播機，它具有結(jié)構(gòu)簡單、功率消耗小、體積小等特點，對推廣農(nóng)業(yè)機械化相當有利。油菜，又叫油白菜，苦菜，拉丁文名：Brassica campestris L.十字花科、蕓薹屬植物，原產(chǎn)我國，其莖顏色深綠，幫如白菜，屬十字花科白菜變種，花朵為黃色。農(nóng)藝學(xué)上將植物中種子含油的多個物種統(tǒng)稱油菜。目前油菜主要栽培（品種）類型為：白菜型油菜（ Brassica rapa (campestris) L.）， 芥菜型油菜（ Brassica juncea L.） ， 甘藍型油菜（ Brassica napus L.）。主要分布在安徽、河南、四川等地。油菜營養(yǎng)豐富，其中維生素 C 含量很高。油菜一般生長在氣候相對濕潤的地方，譬如中國的南方。油菜也有許多用處，比如油菜花在含苞未放的時候可以食用；油菜花盛開時也是一道亮麗的風(fēng)景線（中國陜西的漢中市就有一片油菜花觀賞旅游區(qū)）；花朵凋謝后，油菜籽可以榨油。種油菜省時省工，在農(nóng)時安排上，油菜從耕翻、播種到管理，通常都在其它作物之后，可調(diào)節(jié)農(nóng)時，全面安排農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)低投入高產(chǎn)出的經(jīng)濟效益。隨著中國油菜科研和產(chǎn)業(yè)開發(fā)的發(fā)展，油菜在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的地位正在由“救災(zāi)補種”作物轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)民脫貧致富的經(jīng)濟小作物。1.1 本課題研究的背景、目的和意義糧食是維持人類社會生存和發(fā)展的最基本的生活資料是最具基礎(chǔ)性戰(zhàn)略性的物資提高糧2食產(chǎn)量、保障糧食安全是保持國家社會穩(wěn)定、保證國民健康、保障國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)和前提，也是農(nóng)業(yè)科技工作的首要任務(wù)。機械化水平是衡量農(nóng)村、農(nóng)業(yè)發(fā)展水平的重要標志，是確保提高農(nóng)村生產(chǎn)力，促進更多的勞動力轉(zhuǎn)移，徹底改變傳統(tǒng)的小農(nóng)經(jīng)濟耕作方式的前提和依據(jù)。隨著社會主義新農(nóng)村建設(shè)步伐的不斷加大，中央加大對農(nóng)業(yè)和農(nóng)村發(fā)展的支持力度，農(nóng)村的機械化水平逐年提高。我國農(nóng)業(yè)發(fā)展已進入“高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、安全”新階段，從而也引發(fā)了對提高農(nóng)業(yè)機械化程度的強烈要求。1.2 研究的目的和意義油菜在我國屬于經(jīng)濟作物，目前大部分地區(qū)都未實現(xiàn)直播機械化。小型油菜直播機同時考慮到了農(nóng)戶經(jīng)營面積少，作業(yè)地塊小等特點，且功能較多，可一次性完成化肥深施、播種、鎮(zhèn)壓保墑等多道工序，與傳統(tǒng)的耕作方式相比，具有減少作業(yè)程序，省工省力，節(jié)本增效，提高化肥利用率，保護環(huán)境，抑制沙塵暴，增產(chǎn)糧食等優(yōu)點。通過改變開溝器的形狀和安裝形式能有效解決作業(yè)時的壅堵現(xiàn)象。此外還能改善土壤結(jié)構(gòu)，提高出苗率、品質(zhì)和產(chǎn)量，降低化肥施用量30%左右；可在平原和丘陵地區(qū)的小平原上作業(yè)。因此有著較高的應(yīng)用價值和廣闊的推廣前景。1.3 國內(nèi)外直播機的研究現(xiàn)狀1.3.1 國外機具研究現(xiàn)狀目前國外對直播機具的研究已取得了較大的成就。國外農(nóng)場的土地面積一般比較大，田間拖拉機的功率也較大，國外的直播機大都以大中型為主，它們基本是多梁牽引式大型直播機（如圖 2 所示），橫梁多、開溝器之間間距大，直播機又寬又重，一般都是氣力式的，土壤工作部件也做得比較復(fù)雜。但轉(zhuǎn)彎半徑大，需要很長的地頭，主要用于大面積作業(yè)，與我國地塊小的實際情況相差甚遠。如美國的 USDA 型、John Deer 型和澳大利亞的 KMC 型等直播機的性能等都比較優(yōu)良。然而，由于種植方式、土地條件以及經(jīng)濟發(fā)展等多種因素，國外的直播機從其結(jié)構(gòu)和工作性能方面均不能適應(yīng)在我國土地條件下使用。3圖 2 澳大利亞鋤鏟式直播機圖美國 John Deere 1590 No-till Drill 設(shè)計用于普通耕作和保護性耕作情況下的谷物播種整機開溝器為雙排結(jié)構(gòu)，播種行數(shù)為 16 行。排種(肥)器為外槽輪式，開溝器為圓盤切刀式，為此開溝器單體較重，有利于免耕作業(yè)。開溝器單體仿形，土壤擾動小，堅固耐用。圓盤切刀直徑為 45.72cm，刃鋒角度為 20o，標準配置為單圓盤開溝器，行距18.4-24.5mm 可調(diào)，如擰松前方固定螺栓則可使行距加大到 36.8-49 mm。單體仿形為壓簧式，壓簧可給每個開溝器提供 734-2000N 的壓力使其入土或用于切割殘茬。1.3.2 國內(nèi)直播機研究概況中國從 20 世紀 50 年代引進了谷物條播機、棉花直播機等。40 多年來，幾代農(nóng)業(yè)機械化工作者汲取傳統(tǒng)抗旱耕作法的精華，并結(jié)合現(xiàn)代耕作技術(shù)與機械化手段，已先后研制出一批機械化程度較高的旱地耕作機具，它們將逐步取代傳統(tǒng)的耕作機具，現(xiàn)已形成了適用于不同區(qū)域的機械化耕作體系。但目前國內(nèi)生產(chǎn)施肥直播機的專業(yè)廠產(chǎn)品開發(fā)能力很弱，現(xiàn)有的施肥直播機在產(chǎn)品數(shù)量質(zhì)量和上都不能滿足生產(chǎn)需要。而且存在對地域和土壤條件適宜能力差、機具通過能力不強、可靠性差，不能一次完成開溝、排種、排肥、覆土、鎮(zhèn)壓功能等問題。圖 3 是由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的 2BMF-9 型小麥免耕覆蓋直播機。它采用了雙排梁結(jié)構(gòu)，使同一排梁上的開溝器間距達到 40cm，采用了專利產(chǎn)品“復(fù)合型開溝器”實現(xiàn)現(xiàn)種肥垂直分施，種肥間距可達到 5cm 以上，但是體積大，不適合小地塊作業(yè)。4圖 3 2BMF-9 型免耕覆蓋直播機圖 4 LZFB-200（14）系列聯(lián)合整地施肥直播機如圖 4 所示，LZFB-200（14）系列聯(lián)合整地施肥直播機是由旋耕機部分和播種、施肥部分組合而成的農(nóng)業(yè)機械，一次完成旋耕碎土、施肥、播種和震壓等多種農(nóng)藝，適用于種子直徑不小于 2mm 麥類、玉米、豆類、花生等農(nóng)作物的旋耕、播種作業(yè)，也可單獨完成旋耕、整地作業(yè)。但是制造成本高，價格昂貴，得不到很好的普及。我國個體農(nóng)戶較多，地塊較小，為了操縱靈活，直播機一般都設(shè)計為懸掛式的，質(zhì)量相對比較小。但是由于土壤容重一般較高，故要求直播機單體又必須有一定的重量才能達到入土開溝的目的。同時，在我國拖拉機功率有限，播行不能太多，否則直播機工作阻力太大，而拖拉機動力不足，這就要求我們必須在現(xiàn)有的條件下，選擇或設(shè)計合適的小型稻麥兩用施肥直播機。1.4 課題研究的主要任務(wù)、內(nèi)容與方法1.4.1 課題的主要任務(wù)本課題的主要任務(wù)是根據(jù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀完成一臺小型油菜直播機的總體設(shè)計?？偨Y(jié)現(xiàn)在已有的直播機的不足，對其進行改進，設(shè)計出適合我國油菜種植的直播機械。設(shè)計時5不僅要確定各部件的結(jié)構(gòu)還要確定最佳的工作參數(shù)，使其適合各種田地環(huán)境，工作效果最優(yōu)化。1.4.2 本課題研究的內(nèi)容該課題主要完成對小型油菜直播機的總體構(gòu)造的設(shè)計。用 CAD 制圖軟件進行整體機構(gòu)設(shè)計分析，包括排種器，排肥器，種肥箱，開溝器，鎮(zhèn)壓輪等的設(shè)計。設(shè)計分析后對各關(guān)鍵部件進行校核，使其滿足工作要求。6第 2 章 油菜直播機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 整機設(shè)計總體方案目前常用全懸掛式油菜直播機，直播行數(shù)一般為 6 行、8 行、12 行、14 行，行距在12～25cm 可調(diào)，開溝器多為雙圓盤開溝器，排種器均為外槽輪式排種器，配套動力為8.82～11.025kw 拖拉機，作業(yè)速度為 4～6km/h。一般作業(yè)速度為 4.7km/h。實現(xiàn)油菜直播機作業(yè)速度為 4.7km/h，行距為 7.5cm，播深在 3 至 5cm 直播均勻，破碎漏播率小，播量在 172.5 至 337.5 kg/hm2 間可調(diào)。2.2 油菜直播機的工作原理懸掛裝置與機架焊接，合墑器安裝在機架前梁、種箱、開溝器、地輪、變速器分別安裝在機架上。排種器安裝在種箱底部，排種軸固定在種箱側(cè)板上，與種箱上的排種器相接。鏈條將地輪、變速器、排種軸相連，傳輸動力。排種器的排種口下固定一個接種盒，種管將接種盒與開溝器相連，將種子導(dǎo)入開溝器所開種溝內(nèi)。通過調(diào)節(jié)變速器可改變地輪與排種器的傳動比，從而調(diào)節(jié)播量。油菜精量直播機主要由:懸掛裝置、直播機機架、排種器、開溝器、輸種管、種子箱、地輪等組成。整機結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示。圖 2-1 整機結(jié)構(gòu)簡圖1 動力合墑器 2 開溝器 3 地輪 4 覆土板 5 鎮(zhèn)壓輪 6 變速器 7 種箱 8 排種器72.3 直播機主要參數(shù)直播機主要參數(shù)如表 2-1 所示。表 2-1 直播機主要參數(shù)項目 參數(shù)尺寸(長 x 寬 x 高)/ mm 2 084 x 2 200 x 1 080動力 26工作幅寬 2100行距/cm 10行數(shù) 28播深 30～50播量 可調(diào)8第 3 章 排種器的設(shè)計3.1 技術(shù)要求3.1.1 技術(shù)要求分析排種器是直播機的重要部件，排種器的性能決定直播機的直播質(zhì)量。油菜直播要求能做到精確的粒距和行距，適宜的栽植深度，使油菜獲得良好的生長環(huán)境，協(xié)調(diào)個體與整體關(guān)系，實現(xiàn)高產(chǎn)的目的。3.1.2 技術(shù)要求(1)機械式油菜排種器排種速度為每秒 65 粒；(2)各行排量一致性變異系數(shù)蕊 3.9%；(3)種子破損率蕊 0.5%；3.2 方案分析3.2.1 現(xiàn)有油菜排種器分析我國油菜精密直播始于二十世紀七十年代，油菜精密直播機可分為機械式和氣力式兩類。我國大多數(shù)油菜精密直播機為機械式直播機，機械式的油菜精密排種器有外槽輪式、內(nèi)充種垂直輪式、錐盤式、球勺內(nèi)窩孔式等。10cm 行距直播機是現(xiàn)有直播機行距直播量的一半左右，但幾乎相同，所以每一行的直播量減少了一半。如果排種器轉(zhuǎn)速不變，直播量減少一半，同時減少了一半的長度，長度過短，損傷和脈動現(xiàn)象更為嚴重，甚至不能直播；工作長度，速度降低一半，也會出現(xiàn)嚴重的脈動?？傊?，當用在直播機排種器 10cm，會造成嚴重的波動，不均勻直播，直播作業(yè)時會產(chǎn)生大量的幼苗。外槽輪排種器不能滿足 10cm 行距油菜直播機對排種器的技術(shù)要求，不適用于油菜直播機行距 10cm?？傊?，現(xiàn)有油菜排種器作業(yè)效果不理想，不能精確單粒排種，精密油菜排種器作業(yè)速度普遍較低，在作業(yè)速度較高時，種子破碎率也較高。因此有必要為 10cm 行距直播機設(shè)計一種新型精密排種器。3.2.2 新型油菜排種器的設(shè)計方案的探索機械式點播排種器一般分窩眼輪式、型孔帶式、水平圓盤式等幾種。窩眼輪排種器9工作時種箱內(nèi)種子靠自身重力充入窩眼輪的窩眼中，隨窩眼輪轉(zhuǎn)動，窩眼經(jīng)過刮種板時，窩眼內(nèi)多余種子被刮種板清出，后進入護種板，窩眼內(nèi)種子沿護種板運動到下方的一定位置后進入種管或直接進入種溝。窩眼一般為圓錐形、圓柱形或圓弧形。為方便種子充入窩眼與減小刮種板傷種，窩眼上設(shè)計有倒角、前槽或尾槽。窩眼輪排種器適合播球形種子或長寬厚相近的種子。型孔帶式排種器的型孔帶可進行更換，能對多種類型的種子進行穴播、點播及帶播，通用性好，粒距均勻，不易傷種，但作業(yè)速度較低，對種子要求嚴格。水平圓盤式排種器工作時，種子靠自身重力進入型孔內(nèi)，跟排種盤一起轉(zhuǎn)動，到達刮種器時，多余種子由刮種器清除，后到達排種處，靠自身重力與推種器的作用投種。水平圓盤排種器可更換排種盤，通用性好、直播均勻、結(jié)構(gòu)比較簡單，但不可高速直播，對種子有較高要求。根據(jù)上述點播排種器結(jié)構(gòu)特點設(shè)計機械式油菜點播排種器，試設(shè)計囊種、清種、護種和投種裝置。機械式點播排種器要求型孔大小要適宜，過小不容易充種，過大會充入2 個或 2 個以上種子;兩型孔間間距不能太小，否則兩型孔間發(fā)生干涉，影響直播質(zhì)量;護種板保證種子不會提前排出，投種裝置使種子到達排出位置時及時投種。機械式點播排種器對排種盤的線速度 vp 有一定限制，若線速度過高，則排種器的充種性能嚴重惡化，不能進行直播作業(yè)。農(nóng)業(yè)機械學(xué)中提到，一般若不加輔助充種部件，排種盤的線速度不宜超過 0.35m/s。若為排種器設(shè)計輔助充種部件，則能使排種盤線速度有所提高。經(jīng)改進的水平圓盤排種器的線速度能達到 0.5 至 0.8m/s。排種盤的線速度與直播機的作業(yè)行進速度 vm 有關(guān):式中 D—排種盤直徑;q—穴粒數(shù);δ—地輪滑移率(%);Z—排種盤型孔數(shù);t—穴距或株距。由以上公式可知，直播機行進速度受排種盤線速度的制約，當其它條件一定時，直播機作業(yè)速度與排種盤線速度成正比，因排種盤線速度需小于一定值，故直播機工作速度10也需小于一定值。要提高直播機的作業(yè)速度，可減小排種盤直徑或增加排種盤型孔數(shù)。但若排種盤直徑過小，會使充種路程變短，從而影響充種性能;若兩型孔數(shù)間距過短，則兩型孔間將產(chǎn)生干涉，影響充種性能。株距 t 過小時，會限制作業(yè)速度 vm。驗證當作業(yè)速度 vm 為 4.7km/h，株距 t 為 2cm時，機械式點播排種器的充種性能能否滿足直播要求。假設(shè)充種性能滿足要求，即Vp≤0.35m/s 設(shè)兩相鄰型孔中心的間距為 L，則 L 為型孔寬度與兩相鄰型孔的距離和。油菜排種器滿足以下關(guān)系πD ≈LZ 取穴粒數(shù) q=1，地輪滑移率 δ=0, t=2cm, vm=4.7km/h，得 L﹤5mm因 L 為型孔寬度與兩相鄰型孔的距離和，故型孔寬度大于油菜長度最大值?，F(xiàn)河北省油菜長度在 6～8mm 之間，與結(jié)論相差過大，故假設(shè)不成立，此種形式的排種器不能滿足油菜排種的要求。由對排種器的分析實驗得出可設(shè)計一種介于條播排種器與點播排種器之間的機械式的充種溝式精密排種器，該排種器包括充種、清種、投種裝置;充種型孔根據(jù)油菜尺寸設(shè)計，兩型孔間距離較小，型孔旁開一條種溝，以促進充種;取消護種過程，避免因轉(zhuǎn)速、充種過快而導(dǎo)致護種板擠碎種子，達到介于點播與條播間的直播效果。充種溝式精密排種器比外槽輪排種器直播均勻，可滿足設(shè)計排種器的技術(shù)要求。3.3 結(jié)構(gòu)與工作原理3.3.1 充種溝式精密排種器的結(jié)構(gòu)充種溝式精密排種器包括種盒(9)、充種輪(2)、導(dǎo)種側(cè)板(3)、毛刷(6)、清種片(5)，充種輪上有充種槽(7)、排種擋片(8)、清種縫隙(4)，導(dǎo)種側(cè)板上有導(dǎo)種槽(1)，如圖 2所示。11圖 2 排種器結(jié)構(gòu)排種器可同時點播兩排種子。排種器有兩個導(dǎo)種側(cè)板，兩導(dǎo)種側(cè)板分別固定在種盒兩側(cè)。兩導(dǎo)種側(cè)板間有充種輪，充種輪的兩側(cè)有充種槽，且兩側(cè)的充種槽交錯分布。充種輪一側(cè)的相鄰兩充種槽間是排種擋片。充種輪兩側(cè)有環(huán)形的清種縫隙，清種縫隙穿過排種擋片和充種槽。清種縫隙內(nèi)有清種片，清種片處于毛刷的下部，毛刷和清種片都固定在種盒上。3.3.2 充種溝式精密排種器的工作原理充種輪兩側(cè)有弧形過渡，種盒內(nèi)導(dǎo)種側(cè)板靠近充種輪側(cè)同樣存在一段弧形過渡，因此充種輪與導(dǎo)種側(cè)板在種盒內(nèi)形成一條溝，溝內(nèi)可落入一排種子。充種槽上面和側(cè)面均可充種，充種時，充種輪與導(dǎo)種側(cè)板組成的溝內(nèi)的種子受導(dǎo)種側(cè)板作用，順導(dǎo)種側(cè)板的弧形過渡進入充種槽，或者充種槽上部的種子直接進入充種槽充種。種盒內(nèi)，導(dǎo)種側(cè)板靠近毛刷的一段距離上的弧形過渡逐漸減小，到毛刷處時導(dǎo)種側(cè)板的弧形過渡消失，使充種輪與導(dǎo)種側(cè)板組成的溝內(nèi)容不下一粒種子。為保證種子依次排出，在清種后由清種縫隙內(nèi)的清種片直接將充種槽內(nèi)的種子強制排出。將清種縫隙設(shè)計在中間偏充種槽的內(nèi)側(cè)處，可防止種子卡在充種槽的內(nèi)壁與清種片之間。在清種片的旁邊的導(dǎo)種側(cè)板處設(shè)計一個導(dǎo)種槽，排種的時侯，充種槽內(nèi)的種子或者由清種片側(cè)面推離充種槽，沿導(dǎo)種槽排出，或者由清種片直接引出充種槽。3.3.3 充種方式分析充種槽中的種子一般呈“平躺”、“側(cè)臥”、“豎立”三種形態(tài)，因在重力場中，種12子的運動狀態(tài)與本身存在狀態(tài)的水平截面積成正相關(guān)，故油菜種子的最大概率狀態(tài)為“平躺”。3.4 關(guān)鍵部件設(shè)計3.4.1 排種輪直徑、寬度與充種槽個數(shù)的設(shè)計排種器的寬度與排種輪、導(dǎo)種側(cè)板和種盒等的厚度有關(guān)。因排種器與種箱用螺栓、螺母聯(lián)結(jié)，故排種盒上部需設(shè)計向兩側(cè)突出的凸臺，在上面打孔，用于聯(lián)結(jié)種箱。由于排種器與種箱為螺栓、螺母聯(lián)結(jié)，故相鄰兩排種器中間應(yīng)留有足夠的安裝空間，使手或工具可以伸入，完成排種器的安裝工作。若排種器過寬，因要留有足夠的安裝空間而使排種器一行排列不開時，則需設(shè)計兩根傳動軸，使排種器分兩行排列，這樣不僅要增加種箱寬度，還會因增加一根傳動軸而使傳動設(shè)計復(fù)雜。油菜直播機要求行距為 10cm，為避免遇到一行排列不開全部排種器的問題，設(shè)計一個排種器可播兩行種子，排種輪兩側(cè)開充種槽，兩側(cè)均有導(dǎo)種側(cè)板。排種輪兩側(cè)開充種槽時，若兩側(cè)離得過近，會因充種槽上側(cè)種子過少，種子不能及時落入充種槽內(nèi)而影響充種性能，故設(shè)計充種輪兩側(cè)開有充種槽，充種輪寬 30mm 兩側(cè)充種槽之間的距離為 20mm，導(dǎo)種側(cè)板寬 20mm。充種輪、導(dǎo)種側(cè)板用尼龍棒加工而成。實驗發(fā)現(xiàn)充種輪直徑為 75mm 時，轉(zhuǎn)速過快，充種路程過短，經(jīng)常出現(xiàn)充種槽不能充入種子的現(xiàn)象，空穴率非常多，不能滿足每秒 65 粒的直播速度。故設(shè)計充種輪直徑為150mm，充種輪一側(cè)充種槽個數(shù)為 45 個，排種擋片厚 2.97mm。充種輪直徑較大，可增加充種時間及充種路程，有利于充種性能的提高。充種槽個數(shù)較多，在株距一定時，可降低充種輪的角速度。油菜直播量較大，精播時排種器轉(zhuǎn)速較高，因此設(shè)計較小的排種擋片厚度，在一定程度上可促進充種。3.4.2 種盒的設(shè)計種盒上部設(shè)計與種箱連接的凸臺，側(cè)面設(shè)計固定毛刷和導(dǎo)種側(cè)板的連接處。導(dǎo)種側(cè)板屬于種盒一部分，導(dǎo)種側(cè)板及毛刷相對種盒不動。導(dǎo)種側(cè)板有固定充種輪的作用，使充種輪只能繞軸轉(zhuǎn)動。種盒有種室，用于盛種，當排種輪不轉(zhuǎn)時，種子在種室中不會排出排種器。13因一個排種器播兩行，為使兩行種子各自進入相應(yīng)的導(dǎo)種管中，互不干涉，故在排種口處設(shè)置隔板，將同一排種輪播下的兩排種子隔開。排種口處打眼，用于與接種盒連接。種盒為 2mm 鋼板焊接而成。3.4.3 清種縫隙與清種片的設(shè)計清種縫隙為 1mm 寬的環(huán)形縫，用于放置清種片，設(shè)計清種縫隙深 8mm，保證清種片可順利引導(dǎo)種子排出充種槽，并使清種片在工作時不會碰到清種縫隙的底部。清種片為 0.5mm 厚的鋼片，清種片導(dǎo)種處設(shè)計成與排種處的充種槽相外切的弧形，以減小種子與清種片的撞擊。清種片有一定寬度以保證清種片的強度，使清種片在導(dǎo)出種子的工作中不會因受力而損壞。3.4.4 導(dǎo)種槽的設(shè)計導(dǎo)種槽保證種子朝一定方向排出，防止種子在受清種片側(cè)向推力時，由于導(dǎo)種側(cè)板在側(cè)面的阻擋，使種子卡在充種槽中不能或不能及時排出而形成空穴或?qū)е路N子不能依次投種。在導(dǎo)種側(cè)板排種處開一個大于油菜寬度的槽做導(dǎo)種槽即可。3.4.5 排種軸的設(shè)計排種輪與排種軸采用鍵連接，在排種輪中心孔內(nèi)加工通鍵槽，排種軸對應(yīng)位置上銑長 50mm 的鍵槽，用于連接排種器。采用普通平鍵 4×4×45。排種軸傳給排種輪的轉(zhuǎn)矩不大，鍵聯(lián)接完全可以承受，不需校核鍵連接。14第 4 章 直播機其它部件設(shè)計4.1 拖拉機的選擇及工作幅寬、直播行數(shù)的確定一般油菜直播機行距為 15cm，現(xiàn)要設(shè)計行距為 10cm 的油菜直播機開溝器增加了一倍，行距減小了一倍，導(dǎo)致直播機重量增加，開溝器的開溝阻力也增大到原來的一倍以上，因此所需配套動力也大大增加。根據(jù)調(diào)查與經(jīng)驗選用 26 千瓦拖拉機為本油菜直播機的配套動力。根據(jù)工作幅寬應(yīng)大于拖拉機輪距的原則，設(shè)計本油菜直播機直播行數(shù)為 28 行，工作幅寬為 2.1 米。4.2 懸掛裝置的選擇直播機與拖拉機有牽引、懸掛、半懸掛等幾種聯(lián)結(jié)方式，油菜直播機一般采用懸掛式。油菜直播機結(jié)構(gòu)簡單，長度不長，全懸掛式能滿足設(shè)計要求，又因河北省油菜直播機普遍采用全懸掛式，故本油菜直播機也選用全懸掛式。懸掛裝置采用拖拉機配套懸掛裝置，懸掛裝置與機架焊接。材料選用寬 60mm 厚 10mm的扁鋼。4.3 開溝器的設(shè)計4.3.1 開溝器的選擇雙圓盤開溝器兩圓盤成一定角度，工作時兩圓盤轉(zhuǎn)動，容易將秸稈切斷，不易纏草堵塞，有回土作用，不亂土層，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，阻力大，重量大，成本高。單圓盤開溝器為一球面圓盤，有 3°到 8°的偏角，與雙圓盤比，開溝較窄，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，但對土層有一定的擾動。實驗發(fā)現(xiàn)，單圓盤開溝器也容易纏草，在秸稈較多的耕地上作業(yè)，效果沒有雙圓盤好。開溝器應(yīng)適于在秸稈率為 0.48～0.67kg/m 2以下的耕地上作業(yè)，開溝深度為 3～5cm,作業(yè)速度在 4～6km/h 時能穩(wěn)定工作。由于行距較小，故在滿足以上條件下體積小些為好。因直播油菜的土地上留有較多玉米秸稈，又參考目前河北省油菜直播機多采用雙圓15盤開溝器，為使開溝器能穩(wěn)定工作，故本機亦選用雙圓盤開溝器。4.3.2 開溝器的布置開溝器開溝時，將土壤向兩側(cè)擠壓、拋翻，使開溝器前端土壤凸起，后端形成溝痕。土壤狀況不同開溝器前端凸起程度不同，土塊、秸稈、雜草較多則凸起較大。開溝器間應(yīng)保持一定間距，防止開溝器前端凸起相連，發(fā)生堵塞。當開溝器間距小于規(guī)定間距時，則需將相鄰開溝器分成前后兩排排列，前后排開溝器應(yīng)保持一定間距，使后排開溝器能在穩(wěn)定的地面上工作。當雙圓盤式開溝器小角為 10°～16°時，同一行相鄰兩開溝器間最小距離為25～26cm。當直播行距為 15cm 時，開溝器布置為 2 列，前后列距為 15cm，前后列相鄰兩開溝器水平距離為 15cm，同一行兩相鄰開溝器距離為 30cm，兩開溝器最小相鄰距離約為21m。根據(jù)現(xiàn)有油菜直播機的開溝器布置，設(shè)計 10cm 行距 28 行直播機的開溝器布置。開溝器布置為 4 列，每行兩開溝器距離為 30cm;第 1 列與第 2 列，第 3 列與第 4 列，前后列距為 15cm，前后列相鄰兩開溝器水平距離為 15cm;第 2 列與第 3 列垂直距離為 20cm，前后列相鄰兩開溝器水平距離為 10cm 或 22.5cm，兩開溝器最小相鄰距離為 21m28 個開溝器共由三根梁支持，一根前梁，兩根后梁，前梁選用直徑為 25mm 厚 4mm 的圓管，后梁為 35mm×35mm 方管。開溝器布置為四行，一行七個開溝器。一個開溝器由兩根梁(前梁和后梁)支撐，一根前梁支撐 4 行開溝器，一根后梁支撐兩行開溝器。由于一根前梁要承受所有開溝器的工作拉力，為避免前梁被拉斷，前梁與機架除了用三個軸承座連接外，又加了四個掛鉤，用以改善前梁的受力情況。掛鉤采用 4mm 厚鋼板經(jīng)激光切割而成。4.4 種箱的設(shè)計因 10cm 行距 28 行油菜直播機的設(shè)計思想為加行不加量，播量與 15cm 行距 14 行油菜直播機的播量一致，故參照 15cm 行距 14 行油菜直播機的種箱設(shè)計，只需對排種器與排種軸的安裝處，即種箱底部與種箱側(cè)板處的孔、槽尺寸及位置進行修改即可。15cm 行距 14 行油菜直播機所用排種器為外槽輪式排種器，由于充種溝式精密排種器尺寸比外槽輪排種器大，故需調(diào)節(jié) 15cm 行距 14 行油菜直播機的種箱側(cè)板處用于安裝排種軸的孔、槽位置，種箱底部開 14 組與充種溝式精密排種器相配合的孔、槽。經(jīng)驗得出16此改動對種箱強度剛度影響不大，現(xiàn)有種箱符合充種溝式精密排種器的受力要求。種箱斗采用 1mm 厚鋼板折彎，種箱側(cè)板采用 2mm 厚鋼板折彎焊接，其中孔、槽由激光切割而成，種箱都與種箱側(cè)板用螺栓聯(lián)結(jié)。實驗證明種箱強度剛度符合要求。4.5 機架設(shè)計機架就是起支撐、固定、聯(lián)結(jié)作用的框架，懸掛裝置焊接在機架上，開溝器、種箱、地輪等用螺栓固定在機架上，機架外圍主要受力處的方管選擇 50mm×60mm 的規(guī)格，防止受力彎曲斷裂，機架內(nèi)部起加強筋作用的方管采用 40mm×60mm 的規(guī)格。4.6 接種裝置設(shè)計接種裝置包括接種盒和導(dǎo)種管，接種盒固定在排種器的排種口上，接種盒與導(dǎo)種管相連，將排種器排出的種子送人導(dǎo)種管，導(dǎo)種管把種子送到開溝器所開種溝上部，種子落入種溝。接種盒采用外槽輪式排種器的接種盒，由于一個排種器要播兩行種子，故在排種口固定兩個接種盒，將兩個接種盒粘在一起，用鐵絲將其固定在排種器的排種口處。由于開溝器布置為四排，排種器在中間位置，為避免導(dǎo)種管彎曲過大，影響排種質(zhì)量，故設(shè)計種盒下部出口對著相應(yīng)開溝器。要保證種盒與排種器緊密結(jié)合，防止漏接種子，為此有的接種盒需去掉一部分，保證與排種器的結(jié)合緊密。導(dǎo)種管應(yīng)對排種過程干擾小，彎曲伸縮性能好，以滿足地面仿形與開溝器調(diào)整等的要求。本直播機首次時采用接種盒所配導(dǎo)種管，導(dǎo)種管壁成波浪形，可隨意彎曲，但經(jīng)直播實驗發(fā)現(xiàn)此導(dǎo)種管對直播均勻性影響較大。后換用導(dǎo)種管，導(dǎo)種管內(nèi)壁光滑，導(dǎo)種管與接種盒用環(huán)形卡子連接固定。導(dǎo)種管更換后又進行直播實驗發(fā)現(xiàn)直播均勻性有所改善。4.7 地輪設(shè)計地輪采用 15cm 行距 14 行油菜直播機現(xiàn)有地輪，鎮(zhèn)壓輪在壓縮彈簧的作用下，對地面產(chǎn)生一定的壓力，使鎮(zhèn)壓輪總是與地表接觸，避免發(fā)生鎮(zhèn)壓輪架空不轉(zhuǎn)現(xiàn)象，實現(xiàn)減小鎮(zhèn)壓輪滑移率，減小漏播，均勻直播的目的。直播作業(yè)中，經(jīng)常需要考慮鎮(zhèn)壓輪的滑移率問題。影響滑移率大小的因素一般有地17輪結(jié)構(gòu)、直播機重量及土壤質(zhì)量。設(shè)計實驗測試 15cm 行距 14 行油菜直播機現(xiàn)有地輪能否滿足本直播機的滑移率要求，實驗發(fā)現(xiàn)地輪出現(xiàn)嚴重打滑現(xiàn)象。查閱文獻發(fā)現(xiàn)橡膠胎能起到防止打滑的作用，可大大減小地輪滑移率。因此在現(xiàn)有地輪上增加十條橡膠胎。4.8 變速器選擇與傳動設(shè)計4.8.1 變速器的選擇直播機靠變速器調(diào)節(jié)播量，油菜直播要求直播量在 172.5～337.5 kg/hm 2范圍內(nèi)可調(diào)，選擇現(xiàn)有的農(nóng)哈哈設(shè)計的 8 個擋的變速器，外部主動齒輪與從動齒輪可更換。其內(nèi)部有三個主動齒輪，三個從動齒輪，靠手動調(diào)換內(nèi)部鏈條連接的主、從動齒輪來調(diào)節(jié)變速器。上部為主動齒輪，下部為從動齒輪，主動齒輪齒數(shù)分別為 18,20, 22，從動齒輪齒數(shù)分別為 18, 22, 28。4.8.2 傳動設(shè)計常用傳動方式有鏈傳動、齒輪傳動與帶傳動，排種器的轉(zhuǎn)動動力由地輪通過變速器提供，而排種器、變速器、地輪三者位置相距較遠，且田間工作環(huán)境比較惡劣，經(jīng)綜合考慮后，選用常見的滾子鏈傳動。地輪上的齒輪通過鏈條與變速器外部主動齒輪相連，變速器外部從動齒輪通過鏈條與排種軸上齒輪相連。地輪處拉臂(內(nèi)包含地輪傳動部分)與排種軸處齒輪部分選用現(xiàn)有15cm 行距 14 行直播機的配套部分，拉臂將地輪轉(zhuǎn)速以 1:1 的比例傳入拉臂處齒輪，拉臂處齒輪可更換，排種軸處齒輪齒數(shù)為 36。4.9 其它部件設(shè)計油菜直播作業(yè)時需有人跟隨直播機攪動種箱內(nèi)的種子，避免直播作業(yè)一段時間后，由于種箱內(nèi)種子變少，種箱內(nèi)種子不能順利流入排種盒，導(dǎo)致漏播，故需在種箱后的機架上安裝踏板，用于站人，為保證安全，踏板設(shè)有防滑凸起。18第 5 章 拖拉機牽引功率的校核排種器動力來自地輪的直播機的牽引阻力，一般由行走輪滾動阻力 Pl，開溝器所受阻力 P2和地輪滾動阻力 P3組成。則直播機工作阻力P=P1+P2+P310cm 行距油菜直播機與一般油菜直播機的不同主要在于雙圓盤開溝器比一般直播機上雙圓盤開溝器多一倍，并且排種器不是一般油菜直播機的外槽輪式排種器。因 10cm 油菜直播機的開溝器較多，所用充種溝式精密排種器重量與外槽輪排種器相比較大，故其整機重量比一般油菜直播機重。又因油菜直播機的行距變?yōu)?10cm，與 15cm 油菜直播機相比，相鄰兩開溝器間距明顯減小，故 10cm 行距油菜直播機上單個開溝器所受阻力比 15cm 行距油菜直播機上單個開溝器所受阻力大。因此，單位長度內(nèi)，10cm 行距油菜直播機的開溝器阻力是 15cm 行距油菜直播機的兩倍多。單個充種溝式精密排種器直播所需轉(zhuǎn)矩比單個外槽輪排種器直播所需轉(zhuǎn)矩大，但相差不多，且直播機上單位長度內(nèi)充種溝式精密排種器安裝數(shù)量與外槽輪排種器相同，故 10cm 行距油菜直播機的地輪滾動阻力比 15cm 行距油菜直播機地輪滾動阻力大，但相差較小。直播機重量的增加對行走輪滾動阻力的增加影響較小，其行走輪滾動阻力與一般油菜直播機大致相同。根據(jù)理論知識、部件性能試驗與以往直播經(jīng)驗估算 10cm 行距油菜直播機各阻力大小與 15cm 行距油菜直播機的關(guān)系，為保證直播機工作穩(wěn)定，避免事故發(fā)生，因此，估算量不應(yīng)小于實際量P2A=2.3P2BP1A+P3A=1.2（P 1B+P3B）式中 P 1A-10cm 行距油菜直播機的行走輪滾動阻力P2A-10cm 行距油菜直播機的開溝器阻力P3A-10cm 行距油菜直播機的地輪滾動阻力P1B-15cm 行距油菜直播機的行走輪滾動阻力P2B-15cm 行距油菜直播機的開溝器阻力P3B-15cm 行距油菜直播機的地輪滾動阻力雙圓盤式開溝器入土深度在 4～8cm 時，每個開溝器平均阻力為 98.1～147.2N。雙圓盤開溝器夾角甲越小，開出的種溝越小，開溝器阻力越小。直播機的阻力可以按平均每米播幅所受阻力計算。普通 15cm 行距雙圓盤外槽輪式油菜直播機，播深在 3～6cm 的時候每米播幅所受平均阻力在 980～1860N 間。由試驗得，19開溝器的夾角 φ 為 14°的油菜直播機，播深在 3～5cm 時，每米幅寬的工作阻力約為1230N。取 15cm 行距油菜直播機中每個開溝器平均阻力為 120N，每米幅寬工作阻力為 1230N，則F2=120×1/0.15F1+F3=1230-F2=430式中 F 1-15cm 行距油菜直播機的每米幅寬行走輪滾動阻力F2-15cm 行距油菜直播機的每米幅寬開溝器阻力F3-15cm 行距油菜直播機的每米幅寬地輪滾動阻力由上式得 10cm 行距，2.1m 工作幅寬的油菜直播機各阻力P2A=2.3×2.1F2=3864NP1A+P3A=1.2×2.1（F 1+F3）=1083.6N得 10cm 行距油菜直播機的工作阻力P=P1A+P2A+P3A=4947.6N故直播機所需功率NB=Pv=6.5kw因拖拉機傳遞動力過程中會產(chǎn)生機械損失，在行駛中也有滾動、滑轉(zhuǎn)與上坡等的功率消耗，故發(fā)動機有效功率不會全部提供在牽引工作上，只有部分用于有效工作。在平地上等速運動作業(yè)時，功率的分配如下:NF=NC+NH+NG+NQ式中 N F-發(fā)動機的有效功率NC-傳動功率損失NH-滑轉(zhuǎn)功率損失NG-滾動功率損失NQ-牽引功率取拖拉機牽引力的利用系數(shù)為 0.4，則該直播機配套拖拉機輸出的有效功率N=NB÷0.4=16.25kw26 千瓦拖拉機滿足直播機的功率需求。20結(jié) 論本設(shè)計書較全面的闡述了直播機的概況和發(fā)展歷程，并結(jié)合本課題提出了存在的問題，著重分析了總體結(jié)構(gòu)設(shè)計及排種器、開溝器和鎮(zhèn)壓輪的設(shè)計思路，的總體設(shè)計方案。該機具主要由開溝器、排種器、鎮(zhèn)壓輪，覆土板等部件組成。能一次完成施肥、播種、鎮(zhèn)壓等多道工序。對關(guān)鍵部件的參數(shù)進行了設(shè)計，開溝器采用前方布置；排種器經(jīng)老師指導(dǎo)設(shè)計出了個結(jié)構(gòu)簡單更為適合的機構(gòu)；鎮(zhèn)壓輪采用圓柱形鎮(zhèn)壓輪。在本次設(shè)計過程中，由于理論知識掌握的不夠和經(jīng)驗不足，因此在設(shè)計一些裝置時需要很長的時間和精力，而結(jié)果卻不大理想（例如沒能實現(xiàn)調(diào)節(jié)種子和肥料播種量的功能，開溝器的深度調(diào)節(jié)不方便，主要靠操作人員實現(xiàn)開溝深度的調(diào)節(jié)）。由于條件有限，沒有實際的參照機械，因此只能通過書上的圖形資料再結(jié)合自己的想法進行設(shè)計，因此有的數(shù)據(jù)只能有大體估算（例如種箱體的結(jié)構(gòu)尺寸），不能很準確的確定機具的結(jié)構(gòu)形狀、受力情況以及性能指標。希望以后有機會繼續(xù)以上研究，以求得到一個圓滿的結(jié)論。21致 謝首先我要感謝的是我的導(dǎo)師楊巖老師，在整個設(shè)計過程中， 遇到困難的時候，他給予了我很大的支持；其次我要感謝的是我的父母，是他們?yōu)槲姨峁┝松畹谋Ｕ虾蛯W(xué)習(xí)的動力，使得我能順利完成這次畢業(yè)設(shè)計；再次，我要感謝我的同學(xué)和朋友，在本次設(shè)計中他們在困惑的時候總是不斷地鼓勵我，讓我知難而進，迎難而上。22參 考 文 獻[1] 成大先.機械設(shè)計手冊（第四版）.化學(xué)工業(yè)出版社.2002，3：13—100~13—126[2] 程興田．直播機械的現(xiàn)狀及發(fā)展前景．農(nóng)機與食品機械，1999， 6[3] 國委文．直播機的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.農(nóng)業(yè)機械化與電氣化，2007 年，5[4] 李寶筏.農(nóng)業(yè)機械學(xué).中國農(nóng)業(yè)出版社.2003，08：48~77[5] 濮良貴，紀名剛.機械設(shè)計（第七版）.高等教育出版社.2001. 90~120[6] 陶為民. 國外農(nóng)業(yè)裝備發(fā)展趨勢. 新農(nóng)村，2001，7：471~474[7] 王廣勝，王玉忠，樊文憲.2BSM—1B 型馬鈴薯施肥直播機的研究.農(nóng)機與食品機械.1999，3：15 ~17[8] 南京農(nóng)業(yè)大學(xué).農(nóng)業(yè)機械學(xué).中國農(nóng)業(yè)出版社.1996:106-109.[9] 湖南省農(nóng)業(yè)機械化學(xué)校.農(nóng)業(yè)機械基礎(chǔ). 北京：農(nóng)業(yè)出版社.1993:216-217.[10] 中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院，農(nóng)業(yè)機械設(shè)計手冊.機械工業(yè)出版社.1988[11] 龔光容主編.機械制造技術(shù)基礎(chǔ).上海交通大學(xué)出版社.2004[12] 李益民主編.機械制造工藝設(shè)計簡明手冊.機械工業(yè)出版社.2004[13] 魯建慧 郭濱主編.機械工程基礎(chǔ).黑龍江人民出版社.2000[14] 孫桓.陳作模主編.機械原理.高等教育出版社.2001[15] 編委會編.機械設(shè)計手冊.機械工業(yè)出版社.2005[16] 鄭樹森主編.機械零件設(shè)計手冊.哈爾濱工業(yè)大學(xué).1998[17] 李徳玉.機械工程材料學(xué)[北京.中國農(nóng)業(yè)出版社.1984.8[18] 張德文.精密直播機械.北京.農(nóng)業(yè)出版社.1982