小区播种机的设计.docx

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小区播种机的设计

摘要……………………………………………………………………………1

关键词…………………………………………………………………………1

1前言……………………………………………………………………………1

1.1课题的意义…………………………………………………………………1

1.2国内外小区播种机的研究状况……………………………………………3

1.3小区播种机的主要研究内容………………………………………………5

1.3.1课题背景…………………………………………………………………5

1.3.2课题研究的内容…………………………………………………………5

2小区播种机的结构设计………………………………………………………5

2.1方案拟定……………………………………………………………………5

2.1.1机理分析设计……………………………………………………………5

2.2小区播种机的整体设计……………………………………………………8

2.2.1工作速度…………………………………………………………………8

2.2.2工作幅宽…………………………………………………………………8

2.2.3整体机架设计……………………………………………………………8

2.3排种器的设计………………………………………………………………8

2.3.1排种器的结构确定………………………………………………………8

2.3.2排种装置的设计与参数确定……………………………………………8

2.4主要技术参数……………………………………………………………15

3传动系统的设计计算………………………………………………………16

3.1动力传动的选择…………………………………………………………16

3.2传动部分的设计计算……………………………………………………17

3.2.1左侧第一级链传动………………………………………………17

3.2.2左侧第二级锥齿轮传动…………………………………………………20

3.2.3左侧第三级链传动……………………………………………………………20

3.2.4右侧一级链传动…………………………………………………………22

4其他零部件的设计…………………………………………………………24

4.1托架的设计………………………………………………………………24

4.2左侧末级传动轴的设计…………………………………………………24

4.3地轮设计…………………………………………………………………25

4.4地轮轴的选择与校核……………………………………………………26

4.4.1地轮轴的选择…………………………………………………………26

4.4.2地轮的校核……………………………………………………………27

5结论…………………………………………………………………28

参考文献………………………………………………………………………28

致谢……………………………………………………………………………29

小区播种机的设计

摘要：

小区播种机是培育新品种和进行品种对比试验等田间试验时所用的专用播种机。

与人工播种相比，小区播种机具有播种、播量、播深均匀一致，出苗质量高的优点；同时减轻了劳动强度，有助于减少试验误差，提高试验的准确性。

因此，小区播种机的研究对于培育农作物新品种，提高育种研究的精确性，实现育种研究机械化具有重要意义。

关键词：

小区；播种机；精量播种；链传动

TheDesignofDriveComponentsandOverall

ConductofPlotSeeder

Abstract：

Plotseederisthededicatedmachionwhichisusedtocultivatenewvarietiesandmakesspeciescomparisiontests.Comparedwithmanualplanting,plotseedercanreducethelaborintensity,reducethetesterrorandincreasetheaccuracyofthetest.Therefore,tostudyplotseederhasgreatimportancetocultivatenewcrops,toimprovetheaccuracyofbreeding,toachievedreedmechanization.

Keywords:

plotseeder；finequantitysowingseeds；chaindrive

1前言

1.1课题的意义

我国是一个有着悠久历史的农业火国，农业在国民经济中的作用举足轻重，农业是国民经济的基础。

人口多、耕地少是我国的基本国情。

我国耕地为1.267亿ha（约19亿亩），以12亿人口计算，人均只有0.1056ha（1.584亩）．而且耕地后备资源不足。

我国仍然处在一个发展中的农业大国，其中75％的人口和90％以上的国土在农村，人均农业资源低于世界平均水平，经济技术基础相对薄弱。

同发达国家相比，农业生产力求平还相当低，农业仍然是国民经济发展中的薄弱环节。

进入21世纪，我国农业生产所面临的问题仍然十分严峻。

一方面，工业化和城市化占用了大片农田，使得本来就很少的耕地资源变得更加宝贵。

另一方面，随着人口增艮和人民生活水平的不断提高，对于农产品数量和质量的需求将更加迫切。

据预测，到2030年．我国人口将达16亿，需求粮食将达到6.4亿t至7.2亿t。

所以说我国的粮食形势并不乐观。

【1】

根据我国粮食增产的历史及潜力看，采用扩大农作物种植面积来提高粮食产量的做法，潜力是很有限的。

因此，提高农田的单产水平，培育和推厂农作物优良品种，发展良种的增产潜力就成为粮食增产的基本途径。

在一个中等农业试验站里仅小麦一项的选种量就可达14000个品系，产量鉴定量还需设置1500个左右的小区，因而试验小区的数量是相当大的。

而试验工作量之大，工作之繁重也是相当惊人的。

小区播种机是培育新品种、繁殖良种和进行品种对比试验等田间试验时所用的专用播种机。

当前我国的小区播种机的数量和品种还比较少，远远不能满足全国众多农业科研教育单位的需要。

这使得大多数试验小区只能用人工的方法完成试验小区的播种，这样做的劳动量是非常巨大的，易拖延播种季，效率很低。

而且这些方法还直接影响着育种试验的精确性。

具体说来，第一，用人工方法开沟，会造成深浅不一致。

第二，人工撒籽、点籽或摆籽，播种的均匀度和播种量难以保证。

第三，人工覆土会引起干湿土混合，损火水分，出苗率和整齐度将受到影响，这对种子萌芽是不利的。

然而大田播种机很难适应小区播种机的特殊农艺要求。

因此，研究小区播种机是一项十分必要和迫切的工作。

研制小区播种机的目的在于减少大量的人工劳动．省工省时，更重要的是保证试验的精确性。

迄今为止，我国从事播种机械研究的专家学者涉猎了世界各国各类型的排种器形式，其中属于引进仿制的有：

外槽轮排种器、离心式排种器、内槽轮种式排种器、垂直圆盘式排种器、水平圆盘式排种器、倾斜圆盘式排种器、气吸式排种器、气压式排种器、吸盘式排种器等等，种类繁多。

属于我国独创且在农业生产中获得大最应用的排种器有：

辽宁70-2型窝眼式排种器、鲁抗的摆杆式排种器、张波屏的纹盘式排种器、张波屏的锥盘式小麦精密排种器等【2】。

对于小区播种机而言，排种器还必须满足小区播种工艺的要求，而目前我国在小区播种机排种器的研究上做的还很少，因此有必要对此进行进一步地研究。

1.2国内外小区播种机的研究状况

根据资料，世界上第一台小区播种机于1935年在加拿大研制成功。

截至目前有加拿大、挪威、美国、法国、前苏联、德国、奥地利、瑞典、日本和中国等国家研制过小区播种机。

1964年还成立了国际田间小区试验化学会，以促进学术交流，推动研究工作的开展【3】。

挪威研制的小区播种机采用了份量播种锥体格盘式排种器，首次体现出小区播种的特点，即一个小区播完一份种子。

它采用锥体分种器和周围环绕的格盘排种。

它的不足之处是由于格盘端砸与底座平面的间隙不当，使得种子破损严重，而且行内种于分布均匀度差。

美国曾经设计了气压式单粒精密小区播种机，它采用了比较新颖的排种装置，其圆筒内用格挡分成三格，每格下面系着四个种子袋与各排种器相连。

当盛种筒转动时，其中的排种袋便分别将种子供应给与之相连的排种器。

该机可以播玉米、高粱、大豆、向日葵等作物。

美国某公司还生产了一种为拖拉机配套的小区播种机，它安装在拖拉机前后轮之间，两个操作者的座位架在拖拉机的纵梁上略低于拖拉机手的座位。

法国研制的单粒小区精密播种机也采刚了气压式排种装置，所不同的是装置的边缘分布着若干吸嘴的金属盘。

吸嘴与盘内的真空负压相连，当金属盘旋转时，吸种吸嘴可以使真空绝断，种子便落入位于金属盘上方的接种盘内，而后从开沟器中排山。

该播种机可以播种小麦、人麦、黑麦、菜豆、玉米、向日葵、油菜等作物。

前苏联研制的小区播种机采用锥体格盘式排种器，可以进行玉米、高粱等作物的播种。

德国Xoxen大学研制了PlotAeromat型气压式小区播种机，并配备了不同规格的窝眼轮，可以播玉米、向日葵、小麦、大麦、黑麦等作物。

相对而言，我国的小区播种机的研制工作起步较晚。

70年代中期才开始有个别单位进行了这方面的研究工作。

我国研制的小区播种机最主要有以下类型：

黑龙江省农科院的ZXBJ-4型小区精密播种机【4】，黑龙江农垦科学院红兴隆研究所的XBJ-15和XBJ-15A型种子播种机，中国农业工程研究院和北京农业大学研制的NKXB-1.4型小区条播机【5】，新疆农垦科学院农机所研制的2XBX-2.0悬挂式小区条播机等等。

虽然我国的小区播种机有了一定的发展，但是还存在一些问题。

首先，一些机型仅仅停留在科研成果阶段，根本没有形成产品。

有的虽然进行了小批量的生产，但是在实际的播种过程中，出现了一些新的问题，还需要进一步的完善改进。

其次，小区播种机的需求量不象大田播种机那样大，而且由于小区播种机的特殊要求，使得研制投入较多，开发时间长，所以一些单位考虑到经济效益而停止了小区播种机的研制工作。

由于种种原因，造成目前我国小区播种机数量少，品种也不多，远远不能满足众多的农业科研单位的需要，大部分农业试验区的播种问题仍未实现机械化，大部分农业试验区的播种问题仍未实现机械化，大部分研究单位仍采用人工方法完成试验小区的播种，从而直接影响到农业试验的精确性，占用大量的劳动力。

现有的小区播种机主要可分成小区条播机和小区精量点播机等类型，以适应不同特性种子的播种要求。

1.3小区播种机的主要研究内容

1.3.1课题背景

鉴于育种小区播种机国内外发展的现状及广大农业试验科研单位进行育种试验的需要，研究设计一种小区条播机。

主要对排种器装置进行研究，以期实现较好的排种性能。

从而保证小区育种试验的精确性，实现减轻人工播种工作量和节约试验种子的目的。

1.3.2课题研究的内容

本课题在探究分析国内外现有的小区播种机型的基础上，以具体一种种子为研究对象，研制一种小区播种机，重点进行该播种机总体及传动部件设计，以合理的工作方式及最佳的结构布置，使该播种机结构合理、使用方便、节省功耗、性能良好，满足田间育种机械化播种的要求。

首先对总体进行设计，随后着重设计传动部分。

总体方案的设计只要包括各机构的功能要求，使播种机结构合理、使用方便、节省功耗性能良好，保证种子均匀顺利排出。

传动装置的设计要满足个部件的运动要求，使个部件按给定的转速转动，满足田间育种机械化的要求。

小区播种机的排种器试验拟采用机械式控制方式。

对于排种器主要对锥体、格盘、送种漏斗和传动装置等进行设计。

2小区播种机结构设计

2.1拟定方案

根据小区播种机的工作条件和播种要求，选用牵引式（后悬挂式）。

下面进行具体分析。

2.1.1机理分析设计

（1）排种空尺寸与格盘转速的关系

在播种过程中，排种孔尺寸与格盘转速之间必须满足一定关系。

在速度一定的情况下，排种孔不能过小。

否则，种子有可能来从排种孔排出而残留在格盘内，小区播种是不允许这种情况发生的，因此有必要对这一问题进行理论上的分析。

若假定种子为球形，如图1所示【6】。

设种子围绕锥体格盘中心轴的旋转半径为r，格盘在排种时的角速度为w，种子经过排种孔时跟随格盘以水平速度v=rw运动，即落入摊种孔的初速度为v＝rw。

由于种子是靠重力从排种孔落下的，如果当种子通过排种孔上方时，其重心降至低于档板上平面时，就可以保证落入排种孔。

于是按自由落体方程可求出直径为d的球形种子充种的极限速度为：

即

（1）

式中：

A——排种孔直径，d——种子直径。

图1球形种子排种示意图

Fig1thediagramofsphericalseeds

对于平躺在格盘内的扁粒种子，设其重心距大端的距离为种子长度为a的

，如图2所示。

类似地可得，

即

（2）

式中：

n——种子长度，b——种子宽度。

图2扁形种子排种示意图

Fig2thediagramofseedsoblate

如果种子的运动速度过快，种子在进入排种孔时将出现如图3所示的情况。

在这种情况下，当种子与排种孔边缘接触时，种子能够落入排种孔的条件是：

图3排种示意图

Fig3thediagramofseeding

（3）

式中e——种子与排种孔边缘接触时，种子重心到排种孔边缘的距离，

h——种子与排种孔边缘接触时，种子重心到排种孔边缘的距离。

（2）地轮与格盘的传动比

小区播种机在田间进行播种作业时，传动部分由地轮带动。

为实现格盘旋转一周，格盘恰好走完一个小区的效果，设计时必须要求地轮与格盘之间满足一定的传动比。

设小区的长度为l，地轮的直径为d，地轮与格盘的传动比为i。

当格盘旋转一周时，地轮恰好走完一个小区的长度，则

（4）

由式（4）得地轮与格盘的传动比

（5）

实际播种时，应考虑地轮滑移的因素。

设轮子的滑移系数为ks，轮子滚动的距离为L，实际行走的距离为Lp则由

得【7】，

（6）

令

，得

（7）

由式7可见，当选择尺寸较大的地轮时，可以减少地轮与格盘之间的传动比，有利于简化传动部分的结构。

2.2小区播种机的整体设计

2.2.1作业速度

根据小区播种机精度要求，一般要求作业效率为0.08~0.56hm2/h，播种机的工作速度0.16m/s~1.11m/s【8】。

考虑到收获机收获时的作业速度，泰山12拖拉机选用v=1m/s。

地轮的滑移率δ=0.05~0.12，故取δ=0.05，机速即实际工作速度。

（8）

2.2.2工作幅宽

此处省略 NNNNNNNNNNNN字。

如需要完整说明书和设计图纸等.请联系 扣扣：

九七一九二零八零零另提供全套机械毕业设计下载！

该论文已经通过答辩

2.2.2整体机架的设计

整体机架主要是由方形空心型钢（KQF40×40×2.0）焊接而成，整体尺寸是通过拖拉机悬挂装置和工作幅宽决定的。

采用焊接的方式连接，结构简单，可以支撑收获机作业时带来的阻力。

整体机架是为了能够更好的与拖拉机的悬挂架配合，采用了三角形固定，能够承受收获机的全部重量。

由于播种的幅宽为1400mm，所以机架的宽度应超过工作幅宽，取为1800mm。

机架的总长度是由开沟器和仿形机的长度确定，选择长度为1000mm，为了便于传动装置的布置，选择机架的高度为740mm。

2.3排种器的设计

2.3.1排种器的结构确定

目前小区播种所采用的排种器就排种方式而吉，主要分为气力式和机械式。

本课题采用机械式设计，主要针对小麦进行条播试验。

经过分析研究，决定利用锥体均分的原理，采用旋转锥体和格盘式排种器。

它的特点是利用旋转锥盘将种子均匀的分配到槽格中，格盘旋转一周经过一个小区．一份种子全部排完，如此依次完成多个小区的播种过程，不同品种更换时不需要清种。

2.3.2排种装置的设计与参数确定

课题所设计的排种器主要由漏斗、锥体、格盘等组成，用来完成种子分流排种作业。

格盘粘结在锥体上成为一体，与锥体同时转动。

一份种子落下时首先经过漏斗落到锥体的顶端，然后种子沿锥体表面均匀地落到下边的格盘中。

播种时，格盘中的种子随格盘一同旋转。

当种子经过落种口时，落入下面连接的输种管中排出。

下面具体介绍主要部分的设计情况【8】：

（1）漏斗设计

小区播种过程中，每一份小区的种子装在一个种盒中，然后通过漏斗下方落入锥体格盘排种器。

漏斗处在定量输送装置和排种器的中间位置，它对于种子分流具有重要影响。

理论上种子应该落在漏斗下口正对着锥体顶点的圆心上。

这是种子沿锥体表面均匀分种的必要条件【9】。

图4漏斗设计示意图

Fig4thediagramoffunnel

如图4所示，根据第二章理论分析的结果，设计过程如下：

设漏斗上端开口的直径为B，下端开口的直径为b，漏斗的高为L，倾角为

。

首先，确定倾角

的大小。

为防止在漏斗壁存留种子，倾角

应大于种子与漏斗壁的摩擦角（一般在55°～60°之间），于是选

＝60°。

为了保证播种时获得良好的分种效果，种盒中的种子应通过漏斗恰好落在下方开口的圆心。

同时应避免种子在下落过程中与漏斗壁接触，因为种子与漏斗壁接触后发生碰撞后将改变预先的运动路径，从而达不到理想位置，影响分流效果。

再有关漏斗的理论分析【10】，得

（10）

（11）

式中ｖ——定量输送装置经过漏斗上方时的水平速度，

ｘ——种盒开始从漏斗上口落下时距离漏斗外缘的距离，

g——重力加速度。

根据分析，式（10）是种子恰好落到下口中心的充要条件，式（11）是避免种子接触漏斗壁的必要条件。

同时还得到当

＝60度时，按照式（10）所得到的参数L，B，x，必满足式（10）。

因此可以根据式（10）确定未知的参数L，B，x，然后根据播种量的多少和种子的种类来近似确定下端的开口直径b。

在式（10）中，共有L，B，x三个未知参数，在实际设计中可以先根据设计经验及易于加工等角度考虑先确定两个未知数，根据式（10）来确定另外一个未知参数。

因此在实际设计漏斗部分过程中，情况就变得比较简单，只根据设计经验来考虑，而不需具体按照式（10）来确定参数。

如图2-4所示，不妨取B＝250mm。

而漏斗上开口的直径X＝B/2－x＝30mm，漏斗高度L＝150mm。

本机器以小麦为主要试验对象，进行六行的小区条播试验，因此每个小区的播种量不大，所以设计中下开口直径取b＝30mm。

另外漏斗的壁厚为0.2mm【11】。

（2）椎体设计

锥体是锥体格盘排种器的重要组成部分，它对种子的分流起着十分重要的作用。

如图5所示，设锥体顶角为

，锥体高度为h，底面直径为d。

首先确定顶角

同漏斗的设计一样，图5所示的角

应大于等于种子与锥体表面的摩擦角，因此取

＝60°。

又如图4可见，

＋2

＝180°。

于是锥体项角

＝180-2

=180°-2

60°=60°【12】。

图5椎体示意图

Fig5thediagramofcone

根据设计经验取锥体高度h＝100mm，如图5可得，

设计中锥体与格盘粘结成一体，锥体与格盘的运动是通过与锥体中心连结的传动轴的传动来完成的。

为了实现锥体与轴的连结，采用以下的设计方案：

在锥体的下部粘结一个上端开口、下端封闭的铁环，它的外径比锥体底面直径d小1mm，它的高度l’＝7mm。

在铁环下端的吲心加工一个与锥体中心轴同心的螺旋孔，孔径为18mm，孔深为7mm。

同时，将传动轴的端部也进行螺纹加工。

这样通过螺纹配合，传动轴带动锥体实现了转动。

锥体由壁厚为0.2mm的扇形钢板所卷成。

（3）格盘设计

格盘示意图如图6所示。

1.外圈2.上筒3.下筒4.格板

1．Outerring2.uppershell3.lowershell4.grating

图6格盘示意图

Fig6thediagramofplate

格盘主要由外圈和内圈及均匀分布在它们之问的格板组成，下面分别进行介绍【13】。

①内圈

内圈如图7所示。

内圈由两部分组成，一部分是由厚为0.5mm的钢板所卷成空心圆柱形状的上筒。

上筒高为16mm，直径为115mm，与锥体底面直径相同。

另一部分则是由同样厚度的钢板所卷成的圆台状的下筒。

圆台母线与圆台中轴线的夹角

＝30°。

一般传统的锥体格盘排种器是没有下筒的，那样结构相对简单。

设计下筒的目的是减少种子在每个格槽内的分布面积，期望得到更好的插种效果【14】。

图7内圈示意图

Fig7thediagramofinterring

②外圈

图8外圈示意图

Fig8thediagramofouterring

外圈也由两部分组成，一部分是厚为0.5mm的钢板卷成的护种筒。

护种筒高为120mm，直径为165mm。

护种筒的作用是防止种子在分种过程中弹出，以保证种子落到格盘中。

另一部分的下筒与内圈的下筒类似，它也是由钢板卷成圆台形状，圆台母线与圆台中轴线的夹角

＝30°。

这样可以确保下筒表面的倾角

（

＝90°-30°=60°）不小于种子与下筒表面的摩擦角，确保种子顺利落下【15】。

③格板

格板如图9所示。

格板将格盘分成若于个格槽，格板数目对于摊种的均匀性起着重要的作用。

同时在加工上，格板也起着连接内圈和外圈的作用。

在试验台的实际加工中，格板与内圈和外圈之间采用电弧焊进行连接。

设计中所采用的格板数目为18个，格板呈辐射状均匀地粘结在内圈和外圈中间【16】。

格板应采用较薄的钢板或塑料材料，不应过厚，否则壁上将可能残留少量种子。

设计中采用了材料为厚度为0.2mm的钢板。

图9格板示意图

Fig9thediagramofgrating

（4）挡板的设计及挡板与格盘的间距

①挡板的设计

图10挡板示意图

Fig10thediagramofbaffle

图7为挡板俯视圈，挡扳是锥体格盘排种器的一个重要组成部分。

它与格盘共同组成一个容纳种子的空间。

挡板应有一定的刚度，用来保持与锥体轴线垂直，因此不能选用过薄的钢板。

挡板开有排种孔，下面焊接一个由0.2mm厚的钢板围成的圆管，长度为50mm【17】。

圆管的下端在播种时接种管进行播种。

播种时，格盘中的种子在锥体格盘的带动下，经过挡板上的排种孔时，每个格槽中种子便依次落下，经送种管排出。

具体设计中，档扳采用了一块厚为5mm的矩形钢板，在挡板中心加工一个孔，目的是使传动轴从孔中穿过。

挡板上的排种孔，根据不同的播种需要可以采用不同形状，本设计中采用便于加工的圆形孔。

孔的尺寸影响到排种过程中种于的残留问题，鉴于小区播种农艺不允许种子残留，因此选择孔的尺寸是很重要的。

根据理论部分的推导，可以得到种子运动速度和排种孔直径之间的关系，即

（对应圆粒种子）（12）

（对应扁粒种子）（13）

式中A——排种口直径

d——圆形种子直径

a——扁粒种子的长度

d——扁粒种子的宽度

r——格板中种子的旋转半径

因试验以小麦种子为主，所以按扁粒种子的公式（13）计算。

由式（2-12）可得

（14）

实际设计中r≈66mm，对于小麦种子以小麦9428为例，α＝6.68mm，b=3.06mm。

另外根据播种要求，播种机的前进速度一般在拖拉机的Ⅰ挡和Ⅱ挡之间。

以江西拖拉机厂生产的丰收牌拖拉机为例，Ⅰ档的速度为1.06km/h。

Ⅱ档的速度为1.40km/h。

试验