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1、全日制普通本科生毕业设计旱地自走式小麦条播机结构设计THE DESIGN OF DRYLAND SELF-PROPELLEDWHEAT SEED DRILL MACHINE由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，CAD图纸等，联系153893706学生姓名：学 号：年级专业及班级：2008 级农业机械化及其自动化 指导老师及职称：学 院：工学院 提交日期：2012年5月 目 录摘要1关键词11 前言11.1课题的背景和科学意义21.2外小麦播种机发展现状21.3国内小麦播种机发展现状和面临的问题21.3.1小麦播种机发展现状21.3.2小麦播种机面临的机械化问题22 总体设计32.1总
2、体方案的设计32.1.1设计原则32.1.2基本结构32.1.3工作原理32.2配套动力选择43 传动装置的设计计算43.1传动路线的确定43.2各级传动比的确定54 排种器的选型设计54.1种子箱结构参数的设计54.1.1种箱尺寸确定54.1.2种箱容积的计算54.2排种箱的选型与计算64.2.1小麦播种机对排种器的性能要求64.2.2现有排种器的类型和特点64.2.3排种器的选型75 开沟器的选型设计85.1开沟器的性能要求85.2开沟器的选型85.3开沟器的结构参数确定85.3.1入土角的确定85.3.2切土角的确定85.4.3开沟器的外形尺寸的确定86 镇压轮的选型与设计86.1镇压轮
3、的使用条件86.2镇压轮设计要求96.3结构设计97 行走轮的选型设计107.1行走轮的设计要求107.2行走轮的结构107.3行走轮的转速的计算108 动力部分的设计和强度校核118.1传动比的设计和参数确定118.2链轮的设计128.2.1链轮的计算128.2.2链轮材料的选择148.3轴的设计和校核148.3.1轴的设计148.3.2轴的强度校核148.4带传动的设计179 标准件的选择189.1键的选择189.2螺栓、螺母、螺钉的选择189.3轴承的选择1810 结论18参考文献19致谢19旱地自走式小麦条播机结构设计学 生： 指导老师： 摘 要：小麦是我国第二大粮食作物，种植面积仅次
4、于水稻。我国是小麦生产和消费的大国，小麦粮经饲兼用，其用途已渗透到我国工农业的各个方面，小麦生产对整个国民经济发展有着巨大的影响。小麦生产机械化，可以减轻劳动强度，提高作业效率，争抢农时，保障作业质量，降低投入，节约成本，提高小麦产量，实现小麦生产节本增效。结构简单易于制造与维修的小麦播种机不断被设计出来并得到了大力的推广与应用。本设计是设计一种小型、轻便、操作简单、排种准确，适应性很强的小型小麦条播机。关键词：小麦；播种机；排种器；播种；The Design of Dryland and Self-propelledWheat Seed Drill MachineStudent: Tutor
5、: W(College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)Abstract: Wheat is the second largest food supply in China, and its planting area is just second to rice.China is a big country of wheat production and consumption, wheat serves not only as an economic crop but also as
6、 forages, and its use is penetrated into all aspects of both our industrial and agricultural areas. The production of wheat has a huge impact on the development of our national economy. The mechanization of wheat production can reduce labor intensity and improve operating efficiency, save our farmin
7、g time, ensure the quality of operations. It can also make the production increased while the costs saved. Simple, easy manufacturing and maintaining machines are designed, used and widely promoted constantly. This is a design of small, lightweight, easy operating, accurately metering and adaptable
8、wheat seed drill machine.Key words:Wheat ;Planter;Metering device;Swoning；1. 前言1.1 课题的背景和科学意义我国小麦生产机械化总体水平不高，特别是小麦收获机械化水平还很低。伴随着农村经济的快速发展以及农村大量劳动力的转移，小麦生产机械化正处于快速发展阶段，机遇与挑战并存。目前我国小麦生产机械化面临的主要问题是种植模式和行距的多样性给机械收获造成极大难度。课题意在设计一种简单易操作的小型小麦播种机,适应于农村小型个体户，解放生产力，发展生产力。逐步推进小麦种植标准化、生产规模化和机械化，以提高我国小麦生产机械化总体水平
9、的发展思路1 。当前，我国农业正由传统农业向现代农业转变，农业机械化水平是衡量农业现代化水平的重要标志。播种机械是农业机械重要组成部分，发展高质量的播种机械是现代农业的迫切要求。我国地形的多样性，农民急需一种结构简单、使用方便、工作可靠的小型手持式播种机。1.2 国外小麦播种机发展现状目前国外播种机已达到相当完善的程度，突出的是小麦精密播种机上，除了设有完善的整地、覆土、镇压及施肥、洒农药装置外，其排种装置多采用新的工作原理,包括各种气力式排种原理与机械式排种原理，以保证单粒精密播种。另外，液压技术及电子技术也在播种机上得以应用。20世纪80年代，美国、澳大利亚、加拿大、法国等西方国家开始研制
10、并广泛使用气力式精密播种机械，其中气流一阶分配式集排排种系统大量应用在谷物条播机上。国外对小麦精密排种器的研究无论是机械式还是气力式排种，其结构复杂，造价高，不适合我国农民和农技服务组织的经济条件，且主要集中在气力式精密排种机的应用，而机械式精密排种机使用较少，不适合我国农业机械主机的具体条件，我国农业作业中使用的拖拉机主要是中、小功率的拖拉机，许多拖拉机难以提供用来驱动排种的风机、气泵等气力系统所需要的动力2 。1.3 国内小麦播种机发展现状和面临的问题1.31 小麦播种机发展现状我国的播种机以传统的谷物条播机为主，与小型拖拉机配套的播种机及畜力播种机目前仍占主导地位。全国有500家左右的企
11、业生产播种机，其中只有10家生产与大中型拖拉机配套的播种机，与小拖配套的播种机和畜力播种机的产量已占到全国播种机产量的90%以上。近几年，我国的联合作业播种机发展也较快，其机具主要有播种一拖肥联合作业机、耕作播种联合作业机、松土施肥覆膜联合作业机和施水播种联合作业机等，目前又发展了铺膜播种联合作业机。另外，精少量播种机具推广势头强劲，精少量播种机和中耕作物精密播种机推广应用迅速。1.3.2 小麦播种机面临的机械化问题伴随着我国农业生产机械化总体水平的提高、农村经济的快速发展和农村劳动力的大量转移，小麦生产机械化进入了加快发展的新时期，同时也遇到了一些亟待克服和解决的问题。（1）机械化收获水平偏
12、低，成为制约小麦生产机械化发展的最主要因素。分析个中原因，一是我们的技术创新不够，基础研发滞后；小麦收获机械生产制造企业普遍存在低水平重复开发，生产规模偏小、生产批量小，产品适应性、稳定性、可靠性有待提高。（2）农艺农机不协调，小麦种植虽然机械化水平相对较高，但种植标准化程度很低。各地小麦种植模式复杂，既有套播，也有直播，既有人工点播，又有机械条播，既有平播，也有垄播等，且行距不一3 。多样化的种植行距和套作模式使机械化收获作业效率低、损失大，制约了机械化发展。（3）小麦免耕播种、精量播种等技术还不能完全满足实际生产需求。秸秆还田技术的实施，离不开高性能免耕播种机。在当前小麦产量很高，秸秆量很
13、大，而各地又禁止焚烧秸秆的前提下，以往使用的部分小型小麦免耕播种机已不能适应作业要求，出现严重堵塞现象，影响作业效率和作业质量。2 总体设计2.1 总体方案的设计2.1.1 设计原则总体方案拟将开沟装置、排种装置、开沟装置、覆土装置与选用的内燃机融为一体，使之能一次性完成开沟、播种、覆盖镇压等功能，开沟器能开出凭证的地沟外还能具备自动覆土的功能；排种装置确保播种过程中出现漏播、重播等现象的几率不超过3%。镇压轮要求镇压效果好，作业后地面平整。设计一台小型的小麦播种机，小型小麦播种机是在进行过耕翻的土地下工作，设计要求需简单、省力、轻便、适应性强、适当提高工作效率。2.1.2 基本结构该小麦播种
14、机由机架、开沟器、输种管、种箱、排种器以及镇压轮构成，在机架的前梁上有用于安装内燃机的横梁下方也一根梁安装变速箱；种箱侧板固定在机架中间横梁的上方，下边固定排种装置；在种箱前面有一根安装开沟器的梁，机架的后梁用来连接镇压轮。机架后方安装万向轮用来改变播种机的转向。2.1.3 工作原理本机通过柴油发动机输出动力带动播种机工作，作业速度为1m/s。播种机工作时：发动机将动力传给变数箱，经过变速箱的减速后，变速箱通过链轮传动将动力输给中间传动轴的一端，中间传动轴另一端安装了2个传动链轮， 通过链轮传动分别将力矩传给排种装置和行走轮。通常情况下地轮直径较大，工作时不易发生打滑等现象，并且传动可靠。排出
15、的种子经输种管进入开沟器，进入开好的地沟中，土器进一步覆盖种沟，镇压轮的圆锥滚筒随即以均匀适当的压力压密种床。2.2 配套动力选择播种机的牵引阻力包括行走轮的滚动阻力P1和开沟器阻力P2。播种机阻力可用经验方法按每米播幅的平均阻力来估算，如圆盘开沟器的条播机在行距为15cm，播深为36cm时，每米播幅的平均阻力为9801860N，而装滑刀式开沟器的中耕作物播种机因开沟器数少，每米平均阻力为9801370N。因此次设计的小麦条播机是一行播种，且是在耕翻过的土地上作业，所以所受的阻力不是很大，故取播种机的牵引阻力取1000N计算。播种机的行进速度大致取人的行进速度3.6km/h。播种机所需功率，根
16、据测定阻力可以用公式（1）计算播种机所需功率， (1)式中 P工作阻力（N） v播种速度（m/s）得，N=1kW.计算得到的功率是小麦播种机所需要的牵引功率。根据对柴油内燃机的刷选和对机组所消耗的功率的初步估算，拟采用重庆 152F-3.5内燃机。重庆152F-3.5的主要参数如下：发动机形式：单缸，四冲程，侧置气门，强制风冷排量（毫升）：97缸径形程（毫升）：5246压缩比：5.6:1最大输出功率（N.m）：1.15最大扭矩（马力/转速）：3.2/300稳定转速（转/分钟）：1800200净重（千克）:9/10.5外形尺寸（长*宽*高）（毫米）:3002903603 传动装置的设计计算3.1
17、 传动路线的确定 传动路线要保证总体传动可靠，不影响播种机工作。根据整机的结构确定传动路线，使小麦播种机在工作过程中能满足开沟、播种、镇压等工作的需要。将传动路线分为两条路线。第一，内燃机通过变速箱将动力传给中间传动轴；第二，中间轴将动力分别传递给排种机构的转轴和地轮的转轴，驱动排种轴和行走轮的转动。3.2 各级传动比的确定 播种机的行走速度和人的行走速度要相一致，取人行走速度为1m/s,则行走轮的速度为1.m/s，行走轮的直径为250mm，由公式（1）可见行走轮轴的转速n1 （2）式中： v行走轮的形式速度（m/s）; d行走轮的直径（m）。计算,得n176.4r/min。按照设计要求，行走
18、轮由中间传动轴通过链轮驱动，两轴之间的传动比为1.35,中间传动轴的转速为103r/min，排种轴与中间轴传动轴的传动比为2，因此排种轴的转速为51.5r/min；整根中间传动轴由变数箱的输出轴通过链轮带动，链传动比小传动平稳，取其传1.82。因为变速箱可以按传动比选取，故定变速箱的输入轴与输出轴之间的传动比为3；内燃机的通过皮带传动与变速箱相连，传动比为1.75。4 排种器的选型设计4.1 种子箱结构参数的设计4.1.1 种箱尺寸确定种箱必需有足够的容量，从而减少加种次数，一般情况下要求播种到了地头才加种。但是种箱容量也不能太大，那样会增加机构的重量，对播种机的的稳定性产生不利的影响，还会影
19、响机组的纵向移动性4 ；种箱必须保证箱壁的倾斜角大于种子的自然休止角，以保证种子能顺利滑落排种器，这里选择=20。除此以外，种箱还应该坚固耐用，重量轻巧，具有一定的刚性，并具备防水和防潮的能力；种箱要便于加种、卸种和清种，因此该机所选的种箱形状为锥台型（上口直径大，下口直径小），而且上端有防护盖加以保护。4.1.2 种箱容积的计算种箱的容量由播种的行距、株距，播种量和播种距离共同确定。根据以往实验结论：播种机在工作时不宜播完种子箱内的全部小麦粒，应该保留至少10%的种子余量，避免箱内种子太少而影响播种的质量。预先设定该地块的长度D=1000m，播种机往返一次加一次种子。其种箱容积V可用公式（2
20、确定： （3）式中：L装满一箱种子所能播种的最远距离，最少应等于一个往返行程，即地块长度的两倍(m)，取L=2000m）；B工作幅宽(m)，此处取B=500mm；Nmax单位面积最大播种量 (kghm2)，小麦的株距为250mm，则在100m内需要播种坑略为400个，每个小麦坑约为3粒小麦，100粒小麦种子大约重28g，算出Nmax4kg/ hm2；种子的单位容积质量(kg/L)。1L=1000000cm3。假设小麦种子比作为长宽高为10mm10mm5mm的长方体，125个，每100粒小麦平均重50g，算出来的值大约为56kg/L。取L2000；B1.1；Nmax4 hm2；7.25 kg/L
21、。由公式（2）可见：V =0.09L实际中种箱的容积往往要比设计数值稍微大一些，因此本次设计取种箱的容积为0.1L。种子箱尺寸长宽高：300mm300mm350mm。4.2 排种箱的选型与计算4.2.1 小麦播种机对排种器的性能要求1、排种器应该具备较大的排种均匀性和稳定性，能均匀连续地排种，并且能在不同外界条件下作业，其播量稳定可靠、排种均匀5 ； 2、具备较强的通用性和适应性，鼻梁调节范围大不损伤种子；3、对种子的损伤率小，一般要求不超过3%；4、结构简单、工作可靠，易于制造和维护，调整方便；5、漏种率和重播率低，皆要求不超过3%。4.2.2 现有排种器的类型和特点排种器种类很多，通常按播
22、种方式分为撒播器、条播排种器和点播排种器三大类。条播是按要求的行距，播深与播量将种子播成条行，一般不计较种子的粒距，只注意一定长度区段内的粒数，在农业上使用的条播排种器有外槽轮式、内槽轮式、磨纹盘式、锥面型孔式、摆杆式、离心式、匙式及刷式等类型6 。其中应用最广泛的是外槽轮式排种器，其由排种器盒、排种轴、外槽论、阻塞轮、花型挡环及清种舌等组成（图1）。排种器盒在种子箱下面，种子通过箱底开口流入盒内。排种轴转动时，外槽论及花型挡环可防止种子从槽轮两侧流出。这种排种器结构简单、制造容易、使用方便、通用性好、适应性能广，国际上已标准化，决定设计采用外槽轮排种器。1.排种盒 2.阻塞轮 3.挡圈 4.
23、清种轴 5.弹簧 6.排种舌. 7.排种轴. 8外槽轮图1 外槽轮式排种器Fig1 Metering device of outer sheave4.2.3 排种器的选型此处已删除8）计算带传动作用在轴上的载荷： （27）由公式（26）可见FQ=1598(N)。9）带轮的结构尺寸可以根据机械设计基础11.4节V带轮的结构尺寸计算公式得出。具体尺寸可参照图纸。9 标准件的选择标准键的选择包括键的选择，轴承、轴承座、螺栓、螺母、螺钉的选择，销的选择、垫圈、垫片的选择20 。9.1 键的选择链轮配合的键，根据GB/T1096-2003选用键3X20；键10X32；键键10X25；键12X16；键6X
24、12。9.2 螺栓、螺母、螺钉的选择选用螺栓 GB/T61702000, M12*80,GB/T297-1994,螺栓M6*20和GB/T5782 2000, M8*35 三种。选用螺母GB/T61702000, M12和GB/T61702000, M8两种。选用螺钉GB/T67- 200, M8X20一种。9.3 轴承的选择根据各轴的尺寸以及设计要求，行走轮安装轴承的轴端直径为30mm,，故选用深沟球轴承型号6006；中间传动轴同样选用深沟球轴承型号6005；排种轴安装轴承轴径为25mm，选用深沟球轴承6005。10 结论通过对本毕业设计的完成，我觉得有以下收获：（1）系统地了解了做毕业设计
25、和论文撰写的具体步骤，从构思到动手，由抽象到具体，无不需要按部就班，反复修改，条理清楚，思路清晰，循环渐进；（2）明确了撰写论文的具体内容，中英文摘要、关键字、正文、参考文献，同时也清楚发表论文应具有的格式；（3）由于是做设计，从而使自己在很多问题上得到了独立思考的机会，不再是一以前那样的理解老师的思想，而是站在自己的立场上该如何把自己的事情讲述清楚；（4）在制图的过程中，对已学制图规则和标准只是进行了复习和巩固；（5）通过该毕业设计，使自己对机械绘图有了更广、更深的理解。（6）在本次设计中，没有合理安排设计进程，因此时间不够的现象，经过这次经历，我一定能够在以后的工作和生活中优化自己的时间和
26、计划安排。参考文献1 张祖立，程玉来，陶栋材.机械设计基础M.北京：中国农业大学出版社，2004：99103.2 张淑娟，全腊珍.画法几何与机械制图M.北京：中国农业出版社，2007：9110.3 赵韩，黄康，陈科.机械系统设计M.北京：高等教育出版社2005：5660.4 李宝筏.农业机械学M.北京：中国农业出版社，2003：8891.5 刘鸿文.材料力学M.北京：高等教育出版社，2004：2330.6 濮良贵，纪名刚.机械设计（第八版）M.北京：高等教育出版社，2006：100152.7 孙学强.机械制造基础M.北京：机械工业出版社，2008：4856. 8 罗宗泽，罗圣国.机械设计课程设
27、计手册M.北京：高等教育出版社，2006：7588.9 周利明，张小超，苑严伟. 小麦播种机电容式排种量传感器设计J. 农业工程学报，2010,26（10）：99103.10 张小丽，张晋国，柴民杰. 2BXJF-12型小麦播种机的设计及性能测试研究J. 安徽农业科学，2009，37(34)：3536.11 张晋国，张小丽. 小麦播种机关键部件的改进与试验J. 农机化研究，2009(9):159161.12 陈雨海，张晓辉.2BF-6型高产小麦播种机的研制J.农机化研究，2000（3）:7073.13 陈建华，郭新刚，黄志东.BTF-24/28型套种小麦播种机的研制J.农业机械，2006（1）
28、:3536.14 周 勇，任小西，冯 瑾. 浅论小麦免少耕机条播高产栽培技术J.吉林农业，2010(6):244.15 刘春科. 机械条播小麦不同密度对比试验报告J.粮经栽培，2010（3）：19.16 项德荣， 董升. 小麦淮麦3O机条播高产栽培技术J. 大麦与谷类科学，2011（4）：55.17 周良墉. 农业邰推荐的3种小麦兜耕条播讥J.山西农机，2005（5）：25.18 牛一川，安建平，杨秀兰. 不同播种方式对冬小麦主要农艺性状及籽粒干物质积累的影响J. 麦类作物学报, 200323(2)：7276.19 YaoZonglu,GaoHuanwen,WangXiaoyan. Desig
29、n and Experiment on 2BMX - 5 No-till Wheat-maize SeederJ. Chinese Society for Agricultural Machinery,2008,39(12):6468.20 Deibert, E J. Spring wheat response to seed spreader patterns and deep band fertilizer placement with an air seederJ. Journal of production agriculture，1993,6（4）：7.致 谢本次设计是吴明亮教授的悉心指导与严格要求下进行的。从设计的选题、方案的设计、具体的测绘与绘图到论文的撰写的每个环节，都凝聚着老师的心血和汗水。吴老师严谨的治学态度、开拓创新的工作作风及对事业的奋进执着精神，都将使我铭记在心。再次，我要感谢身边的同学朋友，在本次设计中，每当我遇到困惑的时候，他们总是不断的鼓励我，在我完成设计的过程中给我了许多帮助和宝贵的意见。在论文完成之际，谨向所有关心、支持和帮助我的老师、同学和朋友表示最衷心的感谢！
