水稻插秧机设计.docx

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水稻插秧机设计

水稻插秧机的设计

摘要：

当今社会，农业机械在机械工业中占据的比例越来越大，随着农耕的生产自动化，各种各样的农业机械将会出现并使用，本课题来源于当今社会机械工业水稻插秧设备的创新和更新换代基础之上，通过设计出水稻插秧机，从而来满足当今社会水稻插秧设备不足的缺陷。

国内水稻插秧机设备的研发及制造要与全球号召的高效经济、插秧质量好，效率高等主题保持一致。

近期对机械行业中水稻插秧机的使用情况进行了调查，传统的水稻在没有水稻插秧机而需要人工插秧的情况下，效率低下，劳动强度大，所以设计一个专用的水稻插秧机势在必行。

文运用大学所学的知识，提出了水稻插秧机的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了水稻插秧机总的指导思想，从而得出了该水稻插秧机的优点是高效，经济，并且插秧质量高，运行平稳的结论。

关键词：

水稻插秧机；质量；设计；经济；结论

ThedesignofOphiopogonjaponicusseeder

Abstract：

Withthedevelopmentofscienceandtechnology,interdisciplinarymutualinfiltration,mutualexchangesbetweenthevariousindustry,extensiveuseofnewstructure,newmaterials,newtechnology,thesleevepressingmachineislarge,efficient,reliable,energysaving,

Recently,theuseofmachineryindustry,bearingandshaftsleeveshaftwereinvestigated,foundthattheshaft,bearingsandbushingsinthemachineryindustryisoneofthekeyparts.

Comeverynaturallyintheassemblyoftheinstallationisalsoverysimple.Intheinstallationiftheuseofartificialpressurewithnotonlythelaborintensityistoolargeandthesizeofeachotherisnoteasytoensuretheshaft,bearingandshaftsleeve,sothedesignofaspecialpressbeimperative.Graduationprojectthistimeisatubeaxialcompressiveloadingmachine.Thispaperintroducesthetheoreticalcalculationtodesignsleevepressingmachinestructure,workingprincipleandmainpartsofthestrengthcheckandtheadvantagesofthesleeve,pressingmachineisefficient,economical,andhighsafety,stableoperation.Theoverallplan.

therelativepositionoftwoaxlesleeveontheplane,themotorreducertoprovidepowerthroughbeltdrivesthescrewrodtorotate,anddrivestheheadmovement,anut,arotarymotionofthelinearmotionofpress.Blocktypesafetyclutchoverloadprotectionwithteeth,pressuredistributioninthecorrespondingpositionofthepipeafterdrillingthroughthedrillingtemplate.

Keywords：

Machinemanufacture;Crankshaft;Processingcraft;Fixture;

1.课题的来源与研究的目的和意义1

2.水稻插秧机的发展现状3

3.水稻插秧机的类型4

5.1电机的选型计算19

5.2轴的设计计算20

5.3轴承的选型计算20

6.开沟器及其起落机构21

6.1开沟器的要求22

6.2开沟器的结构类型22

6.2.1芯铧式开沟器23

6.3水稻、秧箱24

6.3.1水稻、肥料箱容量计算26

6.3.2水稻、肥料箱结构特点26

6.4仿形机构27

6.4.1仿形机构类型28

7.三维软件设计总结28

参考文献30

致谢31

绪论

1课题的来源与研究的目的和意义

机械设计是一门通过设计新产品或者改进老产品来满足人类需求的应用技术科学。

它涉及工程技术的各个领域，主要研究产品的尺寸、形状和详细结构的基本构思，还要研究产品在制造、销售和使用等方面的问题。

机械产品的应用。

这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性和经济性。

机械产品的应用。

这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性和经济性。

研究机械产品在制造过程中，尤其是在使用中所产生的环境污染，和自然资源过度耗费方面的问题，及其处理措施。

这是现代机械工程的一项特别重要的任务，而且其重要性与日俱增。

机械的种类繁多，可以按几个不同方面分为各种类别，如：

按功能可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等；按服务的产业可分为农业机械、矿山机械、纺织机械等；按工作原理可分为热力机械、流体机械、仿生机械等。

另外，机械在其研究、开发、设计、制造、运用等过程中都要经过几个工作性质不同的阶段。

按这些不同阶段，机械工程又可划分为互相衔接、互相配合的几个分支系统，如机械科研、机械设计、机械制造、机械运用和维修等。

机械可以完成人用双手和双目，以及双足、双耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好。

现代机械工程创造出越来越精巧和越来越复杂的机械和机械装置，使过去的许多幻想成为现实。

人类现在已能上游天空和宇宙，下潜大洋深层，远窥百亿光年，近察细胞和分子。

新兴的电子计算机硬、软件科学使人类开始有了加强，并部分代替人脑的科技手段，这就是人工智能。

这一新的发展已经显示出巨大的影响，而在未来年代它还将不断地创造出人们无法想象的奇迹。

人类智慧的增长并不减少双手的作用，相反地却要求手作更多、更精巧、更复杂的工作，从而更促进手的功能。

手的实践反过来又促进人脑的智慧。

在人类的整个进化过程中，以及在每个人的成长过程中，脑与手是互相促进和平行进化的。

人工智能与机械工程之间的关系近似于脑与手之间的关系，其区别仅在于人工智能的硬件还需要利用机械制造出来。

过去，各种机械离不开人的操作和控制，其反应速度和操作精度受到进化很慢的人脑和神经系统的限制，人工智能将会消除了这个限制。

计算机科学与机械工程之间的互相促进，平行前进，将使机械工程在更高的层次上开始新的一轮大发展。

19世纪时，机械工程的知识总量还很有限，在欧洲的大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程，19世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。

进入20世纪，随着机械工程技术的发展和知识总量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了专业化的分支学科。

这种分解的趋势在20世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。

由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业化是必不可少的。

但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹稍大规模的工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和技术整体的进步，对外界条件变化的适应能力很差。

封闭性专业的专家们掌握的知识过狭，考虑问题过专，在协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。

因此自20世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。

人们更多地注意了基础理论，拓宽专业领域，合并分化过细的专业。

综合-专业分化-再综合的反复循环，是知识发展的合理的和必经的过程。

不同专业的专家们各具有精湛的专业知识，又具有足够的综合知识来认识、理解其他学科的问题和工程整体的面貌，才能形成互相协同工作的有力集体。

综合与专业是多层次的。

在机械工程内部有综合与专业的矛盾；在全面的工程技术中也同样有综合和专业问题。

在人类的全部知识中，包括社会科学、自然科学和工程技术，也有处于更高一层、更宏观的综合与专业问题。

机械工程通过不断扩大的实践，从分散性的、主要依赖匠师们个人才智和手艺的一种技艺，逐渐发展成为一门有理论指导的、系统的和独立的工程技术。

机械工程是促成18～19世纪的工业革命，以及资本主义机械大生产的主要技术因素。

动力是发展生产的重要因素。

17世纪后期，随着各种机械的改进和发展，随着煤和金属矿石的需要量的逐年增加，人们感到依靠人力和畜力不能将生产提高到一个新的阶段。

在英国，纺织、磨粉等产业越来越多地将工场设在河边，利用水轮来驱动工作机械。

但当时的煤矿、锡矿、铜矿等矿井中的地下水，仍只能用大量畜力来提升和排除。

在这样的生产需要下，18世纪初出现了纽科门的大气式蒸汽机，用以驱动矿井排水泵。

但是这种蒸汽机的燃料消耗率很高，基本上只应用于煤矿。

1765年，瓦特发明了有分开的冷凝器的蒸汽机，降低了燃料消耗率。

1781年瓦特又创制出提供回转动力的蒸汽机，扩大了蒸汽机的应用范围。

蒸汽机的发明和发展，使矿业和工业生产、铁路和航运都得以机械动力化。

蒸汽机几乎是19世纪唯一的动力源，但蒸汽机及其锅炉、凝汽器、冷却水系统等体积庞大、笨重，应用很不方便。

19世纪末，电力供应系统和电动机开始发展和推广。

20世纪初，电动机已在工业生产中取代了蒸汽机，成为驱动各种工作机械的基本动力。

生产的机械化已离不开电气化，而电气化则通过机械化才对生产发挥作用。

发电站初期应用蒸汽机为原动力。

20世纪初期，出现了高效率、高转速、大功率的汽轮机，也出现了适应各种水利资源的水轮机，促进了电力供应系统的蓬勃发展。

19世纪后期发明的内燃机经过逐年改进，成为轻而小、效率高、易于操纵、并可随时启动的原动机。

它先被用以驱动没有电力供应的陆上工作机械，以后又用于汽车、移动机械和轮船，到20世纪中期开始用于铁路机车。

蒸汽机在汽轮机和内燃机的排挤下，已不再是重要的动力机械。

内燃机和以后发明的燃气轮机、喷气发动机的发展，是飞机、航天器等成功发展的基础技术因素之一。

工业革命以前，机械大都是木结构的，由木工用手工制成。

金属（主要是铜、铁）仅用以制造仪器、锁、钟表、泵和木结构机械上的小型零件。

金属加工主要靠机匠的精工细作，以达到需要的精度。

蒸汽机动力装置的推广，以及随之出现的矿山、冶金、轮船、机车等大型机械的发展，需要成形加工和切削加工的金属零件越来越多，越来越大，要求的精度也越来越高。

应用的金属材料从铜、铁发展到以钢为主。

机械加工包括锻造、锻压、钣金工、焊接、热处理等技术及其装备，以及切削加工技术和机床、刀具、量具等，得到迅速发展，保证了各产业发展生产所需的机械装备的供应。

社会经济的发展，对机械产品的需求猛增。

生产批量的增大和精密加工技术的进展，促进了大量生产方法的形成，如零件互换性生产、专业分工和协作、流水加工线和流水装配线等。

简单的互换性零件和专业分工协作生产，在古代就已出现。

在机械工程中，互换性最早体现在莫茨利于1797年利用其创制的螺纹车床所生产的螺栓和螺帽。

同时期，美国工程师惠特尼用互换性生产方法生产火枪，显示了互换性的可行性和优越性。

这种生产方法在美国逐渐推广，形成了所谓“美国生产方法”。

20世纪初期，福特在汽车制造上又创造了流水装配线。

大量生产技术加上泰勒在19世纪末创立的科学管理方法，使汽车和其他大批量生产的机械产品的生产效率很快达到了过去无法想象的高度。

20世纪中、后期，机械加工的主要特点是：

不断提高机床的加工速度和精度，减少对手工技艺的依赖；提高成形加工、切削加工和装配的机械化和自动化程度；利用数控机床、加工中心、成组技术等，发展柔性加工系统，使中小批量、多品种生产的生产效率提高到近于大量生产的水平；研究和改进难加工的新型金属和非金属材料的成形和切削加工技术。

18世纪以前，机械匠师全凭经验、直觉和手艺进行机械制作，与科学几乎不发生联系。

到18～19世纪，在新兴的资本主义经济的促进下，掌握科学知识的人士开始注意生产，而直接进行生产的匠师则开始学习科学文化知识，他们之间的交流和互相启发取得很大的成果。

在这个过程中，逐渐形成一整套围绕机械工程的基础理论。

动力机械最先与当时的先进科学相结合。

蒸汽机的发明人萨弗里、瓦特，应用了物理学家帕潘和布莱克的理论；在蒸汽机实践的基础上，物理学家卡诺、兰金和开尔文建立起一门新的科学——热力学。

内燃机的理论基础是法国的罗沙在1862年创立的；1876年奥托应用罗沙的理论，彻底改进了他原来创造的粗陋笨重、噪声大、热效率低的内燃机而奠定了内燃机的地位。

其他如汽轮机、燃气轮机、水轮机等都在理论指导下得到发展，而理论也在实践中得到改进和提高。

早在公元前，中国已在指南车上应用复杂的齿轮系统，在被中香炉中应用了能永保水平位置的十字转架等机件。

古希腊已有圆柱齿轮、圆锥齿轮和蜗杆传动的记载。

但是，关于齿轮传动瞬时速比与齿形的关系和齿形曲线的选择，直到17世纪之后方有理论阐述。

手摇把和踏板机构是曲柄连杆机构的先驱，在各文明古国都有悠久历史，但是曲柄连杆机构的形式、运动和动力的确切分析和综合，则是近代机构学的成就。

机构学作为一个专门学科，迟至19世纪初才首次列入高等工程学院（巴黎的工艺学院）的课程。

通过理论研究，人们方能精确地分析各种机构，包括复杂的空间连杆机构的运动，并进而能按需要综合出新的机构。

机械工程的工作对象是动态的机械，它的工作情况会发生很大的变化。

这种变化有时是随机而不可预见；实际应用的材料也不完全均匀，可能存有各种缺陷；加工精度有一定的偏差，等等。

与以静态结构为工作对象的土木工程相比，机械工程中各种问题更难以用理论精确解决。

因此，早期的机械工程只运用简单的理论概念，结合实践经验进行工作。

设计计算多依靠经验公式；为保证安全，都偏于保守，结果制成的机械笨重而庞大，成本高，生产率低，能量消耗很大。

从18世纪起，新理论的不断诞生，以及数学方法的发展，使设计计算的精确度不断的提高。

进入20世纪，出现各种实验应力分析方法，人们已能用实验方法测出模型和实物上各部位的应力。

20世纪后半叶，有限元法和电子计算机的广泛应用，使得对复杂的机械及其零。

构件进行力、力矩、应力等的分析和计算成为可能。

对于掌握有充分的实践或实验资料的机械或其元件，已经可以运用统计技术，按照要求的可靠度，科学地进行机械设计。

当今社会，随着机械工业的蓬勃发展，各行各业的机械设备也在不断地更新，不断地完善，水稻插秧机同样在发展着，传统的水稻插秧是采用临时的人工插秧，劳动效率低，不适合大量生产的场合。

现代水稻插秧机是用来代替传统的对水稻进行插秧的一种设备。

随着机械行业的大发展，社会的进步，农业机械将会越来越普遍地得到应用。

2水稻插秧机的发展现状

水稻插秧机是农业生产中关键作业环节，必须在较短的插秧农时内，根据农业技术要求，将水稻播到田地里去，使作物获得良好的发育生长条件。

插秧质量的好坏，将直接影响到作物的出苗、苗全和苗壮，因而对产量的影响很大。

由于精密插秧可以保证水稻在田间最合理分布，插秧量精确，株距均匀，插深一致，为水稻的生长发育创造最佳条件，可以大量节省水稻，减少田间间苗用工，保证作物稳产高产。

因此，现代农业对精密水稻插秧机械的要求越来越迫切。

我国从80年代末便开始研制精密水稻插秧机械。

由于水稻质量、整地条件、机械制造水平及机器价格等因素制约，我国80年代主要是推广半精量插秧。

为适应农村生产责任制的要求，大量推广了小型单体水稻插秧机。

90年代以来，我国逐步推广精密水稻插秧机，有10多个企业生产了20多种型号的精密水稻插秧机。

精密水稻插秧机以作物种类分为玉米及大豆精密水稻插秧机、谷物（水稻）精密插秧机、甜菜精密水稻插秧机；以配套动力分为小型（5.8～13.2kw）、中型（16.2～36.8kw）和大型水稻插秧机（40.4kw以上）精密水稻插秧机；以排种器形式分为机械式和气力式两大类精密水稻插秧机；机械式中又可分为垂直圆盘式、垂直窝眼式、锥盘式、纹盘式、水平圆盘式、带夹式等形式精密水稻插秧机。

3水稻插秧机的类型

目前，常用的水稻插秧机根据操作方式和驱动行走形式分步行式和乘坐式两大类。

其中步行式又分为手扶自动式插秧机和手扶拖拉机配套插秧机；乘坐式又分为独轮驱动行走乘坐式插秧机和四轮底盘插秧机，四轮底盘插秧机又有普通插秧机、高速插秧机两种。

4.1水稻插秧机的工作原理

本次设计的水稻插秧机的工作原理为：

插秧机的设计是采用对秧块进行均匀切块的原理来实现分秧与插秧，达到定行、定深、定穴和定苗栽插的目的。

只要盘苗上秧苗分布均匀，秧针切下的定量面积土块上的秧苗，即每穴秧苗的数量是较为均匀的，由于秧针主要是分离秧块，不是针对有生命的秧苗，伤苗的可能性大大降低。

插秧机工作时，秧针插入带土秧块后抓取定量秧块，并下移，当移至设定的栽插深度时，插秧机构中的插植叉将秧苗从秧针上顶出，插入土中，完成一个栽插过程。

同时，通过浮板和液压系统，控制浮板与秧针的相对位置，从而保持基本一致的插秧深度。

5.1电机的选型计算

已知整个水稻插秧机中零件重量与其他零部件的重量，我们取总重量为300Kg，电机额定转速为1440r/m。

即：

具体的电机设计计算如下:

N=

＝0.75（KW）

G－电机的负载

－传动效率，取0.75

所以根据N＝0.75kw，n＝1500r/min，查B1表10-4-1选用Y112M-4，再查B1表10-4-2得Y112M-4电机的结构。

5.2轴的设计计算

轴是组成机械的重要零件之一，它是安装各种传动零件，使之绕其轴线转动传动转矩或回转运动，并通过轴承与机座相联接。

轴与其上的零件组成一个组合体—轴系部件，在轴的设计中不能只考虑轴本身，必须和轴系零、不见的整个结构密切联系起来。

由于振动输送所用的轴即传递扭矩又承受弯矩，所以我所设计的阶梯轴为转轴，由于小带轮已经设计好，大带轮的尺寸也就定了，只剩下轴径的确定，轴的初步设计是根据扭转强度，校核弯曲强度，由于轴的材料很多，主要根据轴的使用条件，对轴的强度、刚度、和其他机械性能等的要求，采用热处理方式，同时考虑制造加工工艺并力求经济合理，通过设计计算来选择轴的材料，选用最常见的45#钢作为轴的材料,且其需用切应力为40MPa

轴与其上的零件组合成一个组合体，在轴的设计中不能只考虑轴本身，必须和轴系零部件的整个结构密切联系起来。

轴的结构设计是在初算轴径的基础上进行的。

为满足轴上零件的定位、紧固要求和便于轴的加工和轴上零件的装拆，通常将轴设计成阶梯轴。

轴的结构设计的任务是合理确定阶梯轴的形状和全部结构尺寸。

轴的材料选用45号钢，为保证其力学性能，进行调质或正火处理。

1、初步计算轴的直径

按照扭转强度估算轴的最小直径，写成设计公式，轴的最小直径

mm，查表16.2，c=112,p=20.35,n=851,代入设计公式得

=32.26mm。

考虑到轴上有键槽以及其他因素的影响，应适当增加轴径以补偿键槽对轴强度的削弱。

取轴的直径d为40mm，即最右端装带轮处的直径为40mm。

装有密封元件和滚动轴承处的直径，应与密封元件和轴承的内孔径尺寸保持一致。

轴上两个支点的轴承，应尽量采用相同的型号，便于轴承座孔的加工。

相临轴段的直径不同形成轴肩。

当轴肩用于轴上零件定位和承受轴向力时，应具有一定的高度，轴肩处的直径差一般取5—10mm，这里轴肩出的直径差选择5mm，然后协调各段轴的长度，考虑到要装轴承座和机构的合理性，还有螺钉等的长度及其他各方面的因素，初步确定轴的各段长度。

5.3轴承选型计算

轴承的选择并不是只考虑轴径一个因素，还要考虑到轴承的性能，一般要考虑到其寿命、可靠度（指该轴承达到或超过规定寿命的概率）、静载荷、动载荷、额定寿命、基本额定寿命、基本额定载荷等等很多因素。

最主要的是允许空间、载荷的大小和方向、轴承工作转速、旋转精度、轴承的刚性（一般磙子轴承的刚性大于球轴承）、轴向游动、安装和拆卸。

因为在本设计的轴上径向载荷大，轴向载荷小，而且存在轴或壳体变形大以及安装对中性差的问题，所以选用调心滚子轴承，因为调心磙子轴承主要承受径向载荷，也可同时承受少量的双轴向载荷，而圆锥磙子轴承有打的锥角可承受大的径、轴向联合载荷。

所以选用（双列向心）圆锥磙子轴承，有双内圈，并是可分离的轴承，根据d=80mm,由参考资料2P7－356表7－2－78带紧定套的调心滚子轴承（GB/T288-1994），选用22218CK/W33+H318轴承，其基本额定载荷为

=240KN,

=322KN,根据轴承选用配套的轴承座，参考资料2P7-43表7-2-105适用圆锥孔的异径孔滚动轴承座（GB/T7813-1998）SNK型轴承座，可选用SNK316型的轴承座。

6开沟器及其起落机构

6.1开沟器的要求

一个良好的开沟器必须符合下列要求：

（1）开出的种沟要深浅一致，沟型整齐、平直，开沟深度能在一定范围内调节，以适应不同作物的播深要求。

（2）开沟时不乱土层，不应将下层湿土翻至地面，也不可使干土落入沟底，应将水稻和肥料导至湿土上。

（3）行内水稻苗分布均匀，水稻不飞散而应都落到沟底。

（4）应有一定的回土作用，使细湿土将水稻苗全部覆盖，以利于其成长。

（5）要有良好的入土性能和切土能力，工作可靠，不易被杂草、残茬和土块堵塞。

（6）结构简单，工作阻力小，调整、维护方便。

6.2开沟器的结构类型

根据所播作物的插秧要求，地区气候和土壤条件的不同，水稻插秧机应采用相应的开沟器。

开沟器结构类型按其入土角不同，可分为锐角开沟器和钝角开沟器两大类。

锐角开沟器的开沟工作面与地面平的夹角，即入土角α＜90°，它通常有锄铲式、翼铲式、船形铲式和芯铧式等多种。

钝角开沟器的入土角α＞90°，它包括有靴鞋式、滑刀式、单圆盘式和双圆盘式等多种。

开沟器的结构类型、工作原理和特点：

1.锄铲式（锐角锚式）它依靠自重、附加重量和水稻插秧机前进时的牵引力有自行入土的趋势，直至与土壤阻力相平衡时为止。

工作时，将部分土壤升起，使底层土壤翻到上层，对前端及两边土壤有挤压作用，开沟过后便形成土丘和沟痕。

由于下层较湿的土壤翻到上层，容易损失水分，不利保墒，并使干湿土相混合，因此，不宜在干旱地区使用。

此外，播前整地要求较严。

在土块大，残茬、草根很多的田地上作业时，容易发生缠草、拥土、堵塞现象，工作不稳定。

其优