手推便攜式玉米播種機設計【含CAD圖紙、說明書】手推便攜式玉米播種機設計【含CAD圖紙、說明書】

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本科生畢業設計題目 便攜式玉米播種機(單滾手推式播種)I目 錄中文摘要及關鍵詞 I英文摘要及關鍵詞 .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 .11.3 國內外播種機的研究現狀 .21.3.1 國外機具研究現狀 21.3.2 國內播種機研究概況 21.4 課題研究的主要任務、內容與方法 .31.4.1 課題的主要任務 41.4.2 本課題研究的內容 4第 2 章 玉米播種機總體結構設計 .52.1 農藝要求 .52.2 機具要求 .52.3 播種機的性能要求和性能指標 .52.4 小型玉米播種機整體結構的設計 .62.4.1 播種機的整體設計原則 62.4.2 播種機設計前期準備 62.4.3 設計方案 7第 3 章 便攜式玉米播種機傳動部分的設計 .83.1 I 軸的相關計算 .83.2 II 軸與 III 軸的相關計算 93.3 III 軸與 IV 軸之間的相關計算 .103.4 柴油機與 III 軸之間的設計 .11第 4 章 排種器的選型設計 .134.1 小型玉米播種機對排種器的性能要求 .134.2 現有排種器的類型和特點 .134.3 排肥器的性能要求 .15II4.4 常用排肥器的種類和特點 .154.5 本次設計選用排種器 .16第 5 章 開溝器的選型設計 .175.1 開溝器的性能要求 .175.2 開溝器的性能要求 .175.3 現有開溝器的種類和特點 .175.4 開溝器的選型 .185.5 入土角 α 的確定 .18第 6 章 播種機其它部件設計 .206.1 機架設計 .206.2 接種裝置設計 .206.3 地輪設計 .206.4 傳動設計 .216.5 其它部件設計 .21結 論 .22致 謝 .23參 考 文 獻 .24I中文摘要及關鍵詞隨著我國玉米科研和產業開發的發展,玉米在農業生產中的地位越來越高。目前我國大中型播種機技術比較成熟,本文設計了一種小型玉米播種機,該播種機由拖拉機牽引,能一次完成施肥,直播,鎮壓作業。本文對播種機的排種器,開溝器,鎮壓輪以及覆土器等關鍵部件進行了設計確定了工作部件的關鍵參數,最后對關鍵部件進行了強度校核,各部件均能滿足要求。關鍵詞小型播種機 播種機構 開溝器II英文摘要及關鍵詞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 緒論我國的農業機械相對于發達國家還比較落后。其他發達國家在早期的美國和20世紀,20世紀70年代,以實現在20世紀90年代的全面機械化,土地管理的積極的規模,和實施替代機械力的人力和畜力它開始推廣,全球衛星定位系統,已在農業生產裝備水平得到了廣泛應用,已經成為農業工人或超過產業工人更加接近。然而,在以家庭為單位實施的小規模農戶,沒有在推廣和應用了一定程度的農業機械,但仍有,人類,動物,傳統農業和農業仍占主導地位。據統計國際年鑒,占中國的中值平均經濟活動人口的0.7%,是美國,占世界平均水平的44.1%,占0.2公頃的耕地,每千化肥比一般亞洲略高的64.6噸,但是,只有67.5的世界平均普通美國人的1.2%個百分點。但增加了每年,在農業生產中的科學和技術的應用,但應用程序的寬度和深度就足夠了。在這種形式下,我們要提高我國農業水平,就要實施農業機械化,但對于我國小規模經營的現狀,實施大型播種機械難度很大。因此本課題設計出的小型玉米播種機,它具有結構簡單、功率消耗小、體積小等特點,對推廣農業機械化相當有利。1.1 本課題研究的背景、目的和意義食物是增加糧食生產的最基本的戰略物資,糧食安全維護國家的社會穩定的基礎上,預設公眾健康,通過確保安全和經濟發展是自給自足的最基本的手段,以維持人類社會的生存和發展,另外,農業科技的主要任務。機械化水平是衡量農村、農業發展水平的重要標志,是確保提高農村生產力,促進更多的勞動力轉移,徹底改變傳統的小農經濟耕作方式的前提和依據。因此,社會主義新農村建設繼續增加,在農村地區,以加強支持機械化水平的努力,中央農業和農村發展也逐漸增多。中國也對農業的發展帶動了強勁的需求對于提高農業機械化程度,“高產,高效,優質,安全,它已經進入”一個新的階段。1.2 研究的目的和意義玉米在我國屬于經濟作物,目前大部分地區都未實現播種機械化。小型玉米播種機同時考慮到了農戶經營面積少,作業地塊小等特點,且功能較多,可一次性完成化肥深施、傳統的耕作方式以降低的操作規程,如省力,節本增效,提高化肥利用率,環保,降塵,糧食產量相比,種植,土壤水分等程序的抑制,。通過改變開溝器的形狀和安裝2形式能有效解決作業時的壅堵現象。此外還能改善土壤結構,提高出苗率、品質和產量,降低化肥施用量30左右;可在平原和丘陵地區的小平原上作業。因此有著較高的應用價值和廣闊的推廣前景。1.3 國內外播種機的研究現狀1.3.1 國外機具研究現狀目前國外對播種機具的研究已取得了較大的成就。國外農場的土地面積一般比較大,田間拖拉機的功率也較大,國外的播種機大都以大中型為主,它們基本是多梁牽引式大型播種機(如圖 2 所示),橫梁多、開溝器之間間距大,播種機又寬又重,一般都是氣力式的,土壤工作部件也做得比較復雜。但轉彎半徑大,需要很長的地頭,主要用于大面積作業,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 型等播種機的性能等都比較優良。圖 2 澳大利亞鋤鏟式播種機圖1.3.2 國內播種機研究概況中國從 20 世紀 50 年代引進了谷物條播機、棉花播種機等。40 多年來,幾代農業機械化工作者汲取傳統抗旱耕作法的精華,并結合現代耕作技術與機械化手段,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的耕作機具,現已形成了適用于不同區域的機械化耕作體系。但目前國內生產施肥播種機的專業廠產品開發能力很弱,現有的施肥播種機在產品數量質量和上都不能滿足生產需要。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、鎮壓功能等問題。圖 3 是由中國農業大學研制的 2BMF-9 型小麥免耕覆蓋播種機。它采用了雙排梁結構,3使同一排梁上的開溝器間距達到 40cm,采用了專利產品“復合型開溝器”實現現種肥垂直分施,種肥間距可達到 5cm 以上,但是體積大,不適合小地塊作業。圖 3 2BMF-9 型免耕覆蓋播種機圖 4 LZFB-200(14)系列聯合整地施肥播種機如圖 4 所示,LZFB-200(14)系列聯合整地施肥播種機是由旋耕機部分和播種、施肥部分組合而成的農業機械,一次完成旋耕碎土、施肥、播種和震壓等多種農藝,適用于種子直徑不小于 2mm 麥類、玉米、豆類、花生等農作物的旋耕、播種作業,也可單獨完成旋耕、整地作業。但是制造成本高,價格昂貴,得不到很好的普及。我國個體農戶較多,地塊較小,為了操縱靈活,播種機一般都設計為懸掛式的,質量相對比較小。但是由于土壤容重一般較高,故要求播種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,否則播種機工作阻力太大,而拖拉機動力不足,這就要求我們必須在現有的條件下,選擇或設計合適的小型稻麥兩用施肥播種機。1.4 課題研究的主要任務、內容與方法41.4.1 課題的主要任務本課題的主要任務是根據國內外研究現狀完成一臺小型玉米播種機的總體設計。總結現在已有的播種機的不足,對其進行改進,設計出適合我國玉米種植的播種機械。設計時不僅要確定各部件的結構還要確定最佳的工作參數,使其適合各種田地環境,工作效果最優化。1.4.2 本課題研究的內容該課題主要完成對小型玉米播種機的總體構造的設計。用 CAD 制圖軟件進行整體機構設計分析,包括排種器,排肥器,種肥箱,開溝器,鎮壓輪等的設計。設計分析后對各關鍵部件進行校核,使其滿足工作要求。5第 2 章 玉米播種機總體結構設計2.1 農藝要求(1)能按質量完成播種作業,適時播種,適量播種,保證合理的播種深度;(2)能適應小地塊作業;(3)能改善土壤狀況,上下層土壤不翻轉,土壤側向位移小,保墑蓄水,提高地表積溫;(4)可以一次完成播種,施肥,鎮壓等工序。2.2 機具要求(1)針對我國農業動力機械馬力小的特點,設計播種機具,機組作業速度5.4km/h;(2)結構簡單,使用方便,盡量減輕機具質量;(3)作業時穩定性好,播深和播量均勻。易于操作,減少作業過程中機具的振動;(4)地輪滑移率應該在農藝要求的范圍之內;(5)要有很好的上下左右仿形功能,覆土鎮壓效果要好,播種作業后,仍然能保持良好的地形。2.3 播種機的性能要求和性能指標播種應根據當地的作物栽培制度,農藝要求進行作業。播種時要求播種量滿足農藝要求且可調;種子在田間分布均勻合理,保證播深、株距、行距一致且可調;種子播在濕土層中且用濕土覆蓋;施肥時要求肥料施于側下方,種子損傷率低。播種機的性能指標是評價其工作質量的標準,常用如下指標來評價①總排種穩定性播種機在規定的工作條件下排種量的穩定程度,即在播種機允許的工作環境內(如允許在±10o 的坡地播種,允許機速在一定范圍內變化,允許種箱沒種子量變化,等等)總排種量保持不變。田間可用不同行程或不同地段的整機總排量的變異系數或相對誤差來表示。②各行排量一致性指一臺播種機上各個排種器在相同條件下排種量的一致程度。要求各行的排量一致。通常以播種機一定行距內各行排量的變異系數或相對誤差來表示。6③排種均勻性指從排種器排種口排出種子的均勻程度。④播種均勻性在種子種溝內分布的均勻程度。⑤播深穩定性在種子上面覆土層的穩定程度。要求規定播深±1cm 為合格。⑥種子破碎率在排種器排出種子中受機械損傷的種子量占排出種子的百分比。⑦粒距合格率對單粒精密播種通常以測得粒距的合格率來表示。設 t 為粒距樣本(不小于 250)的平均值,則 0.5t1.5t為漏播。合格粒距數占取樣總粒距數的百分比為粒距合格率。2.4 小型玉米播種機整體結構的設計2.4.1 播種機的整體設計原則①結合我國農業的實際情況,參考玉米本身特性和國內外的播種機,設計出一種既滿足功能要求又適合我國農藝情況的播種機;②為了避免土壤被壓實,盡量減少作業機器進入土地作業的次數,因此采用復式作業,將施肥、播種、鎮壓等作業一次性完成;③為了作業方便,要在滿足功能要求的基礎上,減少整機的體積,盡量將整機結構設計緊湊。另外,在滿足強度要求的前提下,要減輕整機的重量,節約使用材料;④為了降低成本,要在滿足各項要求的基礎上,盡量簡化結構,同時還要考慮到零件的互換性和可裝配性。2.4.2 播種機設計前期準備①工作環境本次設計的小型玉米播種機是用于山地條件下的播種施肥。山地地形下決定其作業地面高低不等,形狀不規則,因此播種機的整體大小較小。玉米的播種②生產 100kg 玉米子實,需要從土壤中吸收氮 3.3kg 磷 1.5kg,鉀 4.3kg。磷肥能促進子粒形成,增加飽滿度,并能促進蜜腺的分泌作用,有利于授粉結實,提高產量。玉米忌用氯化鉀,因氯離子常引起葉斑病發生,鉀肥以施用草木灰為宜。氮肥不能多施或晚施,否則會延遲成熟和引起倒伏而減產。玉米一般每公頃播種量 45 - 60kg。南方多采用點播,行距 30-35cm,穴距 20cm 左7右;北方多采用條播,播幅 10 - 12cm,行距 30cm。播種深度 3-4cm。綜合本次設計的是山地用小型播種機,選取播種的行距為 30cm,播種間距為 20cm。2.4.3 設計方案①方案一類似市場上其他播種機,采用種肥分開播種,即有兩箱體,一個放種子,一個放肥料。這種方案的優點是播種均勻,可靠性較強。缺點是它的兩個箱體都需要電動機的支持,玉米種子形狀不規則,造成播種器設計的結構復雜,形體較大,成本也會較高。②方案二目前玉米在我國大部分地區都是作為一種經濟作物,多在山地和旱地種植,并且玉米籽粒小普通播種機不宜普通播種機播種。因此擬將肥料和種子混合在一起同時播種,這樣就只需要一個種箱。這種方案的缺點是播種可能會不夠均勻。但是優點很明顯種子和肥料能夠更好的結合,避免了浪費,結構簡單,生產成本相對較低。綜合選取方案二。8第 3 章 便攜式玉米播種機傳動部分的設計通過類比同類型機械選擇功率 P12KW。查機械設計得,齒輪傳動效率 η 10.99,V 帶傳動效率為 η 20.97,所以輸入軸到電機之間的總效率為η 總 0.97*0.99*0.97*0.990.92柴油機功率為 PP 1/η 總 2.2KWI 軸功率 P 12.02KWII 軸功率 P 22.08KWIII 軸功率 P 32.10KW確定各部分傳動比I 軸與收割部分輸入軸的傳動比為 k111,I 軸與 II 的傳動比為 k211,II 軸與 III 軸的傳動比為 k321,III 軸與 IV 軸的傳動比為 k415。確定各軸轉速I 軸 n 1k1*390390r/minII 軸 n 2k2*390390r/minIII 軸 n 3k3*3902*390780r/minIV 軸 n 4k4*790790/5156r/min3.1 I 軸的相關計算I 軸帶輪 (1)工作情況系數 2.1?AK(2)計算功率 2x1.22.4kwPc(3)選帶型號Z 型(4)小帶輪直徑查表的 50mm1d(5)計算大帶輪的基準直徑1 5050mm12di??(6)確定帶的根數 ZZ 2.4/21.2,故選 2 根rCPI 軸設計 選擇軸的材料選取 45 鋼,調質處理 30初步計算軸的最小直徑9用初步估算的方法,即按純扭矩并降低許用扭轉切應力確定軸徑 d,計算公式 ,選用 40Cr 調質鋼,查機械設計書 P370 表 15-3,得 30nPAd? 106?Ad≧14.2312917初選 d15mmI 軸的各段長度如圖 3-1圖 3-1 I 軸的設計I 軸軸承選取角接觸球軸承 S7203,內徑為 17mm。外徑為 40mm,寬度為 12mm。3.2 II 軸與 III 軸的相關計算II 軸帶輪 由于 II 軸與 I 軸的傳動比為 11,所以 II 軸帶輪與 I 軸一樣。II 軸與 III 軸的齒輪設計 選擇齒輪材料為 40Cr,調質,選 7 級精度選取 III 軸小齒輪齒數為 27,模數為 2,故 II 軸齒輪的齒數為 2*2754。II 軸的設計 選擇軸的材料選取 45 鋼,調質處理 30初步計算軸的最小直徑用初步估算的方法,即按純扭矩并降低許用扭轉切應力確定軸徑 d,計算公式 ,選用 40Cr 調質鋼,查機械設計書 P370 表 15-3,得 30nPAd? 106?Ad≧18.34初選 d20mmII 軸的各段長度如圖 3-210圖 3-2 II 軸的設計II 軸軸承選取角接觸球軸承 S7203,內徑為 17mm。外徑為 40mm,寬度為 12mm。3.3 III 軸與 IV 軸之間的相關計算III 軸與 IV 軸的傳動比為 51。選取選擇齒輪材料為 40Cr,調質,選 7 級精度選取 III 軸的小齒輪齒數為 30,模數為 4。IV 軸的齒輪齒數為 30*5150,模數為 4.III 軸的設計 選擇軸的材料選取 45 鋼,調質處理 30初步計算軸的最小直徑用初步估算的方法,即按純扭矩并降低許用扭轉切應力確定軸徑 d,計算公式 ,選用 40Cr 調質鋼,查機械設計書 P370 表 15-3,得 30nPAd? 106?Ad≧14.68初選 d15mmIII 軸的各段長度如圖 3-3圖 3-3 III 軸的設計III 軸軸承選取角接觸球軸承 S7203,內徑為 17mm。外徑為 40mm,寬度為 12mm。IV 軸的設計 選擇軸的材料選取 45 鋼,調質處理 30IV 即輪胎軸,設計輪胎直徑為 800mm,輪胎軸徑為 144mm,所以選取軸承為角接觸球軸承11S7230,內徑為 150mm。外徑為 270mm,寬度為 45mm。所以齒輪軸徑選在 155mm。3.4 柴油機與 III 軸之間的設計選取柴油機與 III 軸之間的傳動比為 21,所以柴油機的轉速為 2*7901580r/min。帶傳動設計 (1)工作情況系數 2.1?AK(2)計算功率 kwPc 64.?(3)選帶型號Z 型(4)小帶輪直徑查表的 50mm1d(5)驗證帶速 4.14m/s編委會編.機械設計手冊.機械工業出版社.2005[16] 鄭樹森主編.機械零件設計手冊.哈爾濱工業大學.1998[17] 李徳玉.機械工程材料學[北京.中國農業出版社.1984.8[18] 張德文.精密播種機械.北京.農業出版社.1982
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