单筒滚动式播种机的结构设计.docx

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单筒滚动式播种机的结构设计

第一章绪论

1.1课题来源

本课题来源于北华大学机械工程学院和桦甸市宏昌机械厂的校企合作项目。

1.2国内外发展概况

我国玉米主要种植地区在黑龙江、吉林、辽宁、北京、河北、山东、河南、内蒙古、西北等地。

播种机是农业生产中关键作业环节，必须在较短的播种农时内，根据农业技术要求，将种子播到田地里去，使作物获得良好的发育生长条件。

播种质量的好坏，将直接影响到作物的出苗、苗全和苗壮，因而对产量的影响也很大。

传统的播种方式有：

（1）点播人工开穴、人工撒种、人工覆土，最传统的播种方式，优点：

用种量少、随机性强，缺点：

效率低、劳动强度大、播种质量不易控制，主要用于麦田套种、山地或丘陵地播种；

（2）条播用人力或畜力开沟、人工撒种、人工覆土，比较传统的播种方式，优点：

用种量少、行距和播种深度容易控制，缺点：

效率不高、劳动强度大，主要用于比较平整地块，多集中于经济不太发达地区；（3）机播用专门播种机械一次完成播种任务，优点：

行距和播种深度容易控制、效率高，缺点：

易出现漏播现象，造成缺苗、断垄，主要用于大面积平整土地，多集中于经济发达地区。

农业是人类“母亲产业”，远在茹毛饮血的远古时代，农业就已经是人类抵御自然威胁和赖以生存的根本，农业养活并发展了人类，没有农业就没有人类的一切，更不会有人类的现代文明。

社会生产的发展首先开始于农业，在农业发展的基础上才有工业的产生和发展，只有在农业和工业发展的基础上，才会有第三产业的发展。

可见，农业是当之无愧的“母亲产业”。

播种是农业最重要的作业环节之一，播种机械是农业机械重要组成部分，播种机的优劣直接影响到农业劳动生产率、农作物的产量以及农产品的成本，因此发展高质量的播种机械是现代农业的迫切要求。

尽管播种机已有较长的发展历史，并且在几乎所有发达国家中早已实现了播种机械化，但迄今为止人们对播种机的改进、提高和发展仍十分重视。

我国是一个农业大国，农业是国家政治稳定和人民安居乐业的基础。

随着我国加入WTO以后承诺的各项有关农业方面的条款的相继落实，农业将面临前所未有的巨大挑战和机遇。

目前，国际化、机械化、自动化已成为我国农业发展的一个基本趋势。

加入世贸组织将是我国农业向国际化、机械化、自动化迈进的极为关键的一步，它有利于我国农业更好地进入世界市场，同时也将给农业机械的发展带来严峻挑战。

当今科技的发展和农业作业模式的变革促进了农业机械的升级和进步。

虽然我国是一个传统意义上的农业大国，但是在农业机械方面却远远落后于其他发达国家。

随着改革开放的深入发展和科学技术的不断进步，我国的农业机械已进入了一个新的发展阶段。

国外一些发达国家很早就开始了农业机械方面的研究，基本实现了农机自动化，而我国多数地区还采用人工或者半机械化，因此我国在农业机械方面远远落后于西方发达国家。

目前国内外播种机机型很多，市场上有大量的机型可供选择。

国外发展的趋势是向大型，高效，操作和控制电子化方向发展。

播种机主要采用气力式（气吹、气吸），工作幅宽3～6m，作业速度6～1Okm/h。

国内，近几年由于农村经济体制改革的需要，研制和生产的播种机多以小型为主，这些机具多以机械式为主。

而我国北方由于地形限制，当地农民急需一种结构简单、使用方便、工作可靠的小型手推式播种机。

由于年年播种，尤其是科研上就得考虑播种器这个实际的问题，所以播种器就在不断地创新着与发展着，那么现在就总结一下玉米播种器的发展段。

第一个阶段：

主要是镐了，用镐刨然后由工人将种子点播在刨出的坑内，再覆上土就OK了，相信很多人都这么种过！

用镐的优点是能保证种子直接接触到湿土，有利于种子快速萌发。

缺点是密度上不去，听说先锋最大的密度都在15公分以内，那再小的镐也得哭了，心有余而力不足啊！

再有挥舞一天大镐的人就是生有铜肩铁臂，一天下来也会体力不支的！

所以用镐缺点多，效率低！

第二阶段：

由于生产及育种思想的变化而导致增加玉米的播种密度的变化，所以产生了一些设计较新的播种器，主要是解决镐所不能解决的密度的问题，这一时期的代表有现在生产出售的玉米点播器及专家们设计的具有类似的功能的点播器，这类工具都是利用一个暂贮种子的部位，一个通畅的管道，一个能伸入土中的设计，在条件具备后种子落入土中。

传统的玉米种植法是采用一穴多粒的方式，在一个穴里播种三到四粒种子，根据种子的出苗情况再通过间苗（把多余的除掉），仅留一株。

这是因为传统的玉米种子出苗率得不到保障，为了保证玉米能出齐苗，农民不得不采取每穴多粒的方式播种，但这种方式不仅浪费种子而且也浪费了农民们宝贵的钱财。

而玉米单粒种植法是指玉米种子一穴一粒，其出苗率达到95％以上，可满足芽率、芽势、纯度三个方面的指标要求。

单粒机播技术的优点一是简化节本。

玉米单粒机播技术基本上可以实现“一穴播一粒、一粒出一苗”，出苗后不再像常规条播那样需要进行间苗、定苗等田间作业，简化了玉米的田间管理技术，节省劳力、降低成本。

据测算，单粒机播每亩可节省间苗和定苗用工费10元左右。

在规模化种植条件下，单粒机播技术的简化节本优势会更加突出。

二是节省种子。

通过采取单粒机播方式，种子用量会大幅度降低。

传统机械条播方式一般每亩用种量2.5～3公斤，改单粒机播后每亩用种量可降低到1.5公斤左右，每亩可节省用种1～1.5公斤，节省40%～50%，进而也降低了种子的成本投入。

三是出苗均匀整齐。

玉米单粒播种机可以按照留苗密度需要确定行距和株距。

由于落粒均匀一致，保证了植株之间距离均匀一致。

加上用于单粒机播的种子经过精选和分级，种子粒度整齐一致。

因此，单粒机播的地块出苗整齐、分布均匀，保证了“苗全、苗齐、苗匀、苗壮”，为实现玉米高产打下了良好的基础。

由于单粒机播技术在诸多方面的优点，该技术目前正在迅速被广大农民所接受，今后也必将成为我国玉米主产区的一项主导技术。

玉米单粒播种将是玉米生产的发展方向，这将给我国传统的玉米播种方式带来一次革命。

1.2.1国内发展概况

我国的播种机仍以传统的谷物条播为主，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，与小型拖拉机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—施肥联合作业机、耕作—播种联合作业机、松土—施肥—覆膜—穴播联合作业机和施水—播种联合作业机等，目前又发展了铺膜播种联合作业。

另外，精少量播种机具推广势头强劲，小麦精少量播种机和中耕作物精密播种机推广应用迅速。

随着党中央大力发展农业，提高农业水平，增加农民收入等一系列相关政策的颁布和实施，国内对于播种机和播种均匀性的研究也有了飞速发展。

随着精密播种技术的不断提高，针对不同种子，尤其是一些小颗粒种子在几何物理特性上的差异，国内外农业机械专家提出了多种排种或播种方式，如针对水稻种子内摩擦力的特点，华南农业大学的李志伟、邵耀坚设计了电磁振动式水稻穴盘精量播种机。

吉林大学南岭校区研究所开发的2BDY-6型种子着地后产生的弹跳滚动等关键技术，在告诉精播大豆的粒距分布均匀性的表现上效果明显。

中国农业大学工学院提出并研究的种子动态图像匹配与拼接技术，是国内相关领域信息化水平较高的一种解决方法，解决了基于机器视觉在多排种体动态监测技术研究中，播种后种子动态图像的匹配与拼接精度的难题。

系统从实时性要求出发，在运用模式识别技术进行检测的实践基础上，阐述了检测系统的构建原理，从而为试验台自动检测奠定了基础。

1.2.2国外发展概况

国外农业装备的水平和特点，主要以经济发达的欧美国家为代表。

这些国家在农业装备和机械化水平等方面具有一定典型性。

近几年来，国外在发展播种机时所遵循的原则是：

不断更新工作原理，尽量完善其结构，使其具备良好的工作性能，以提高播种质量，并注重提高播种机具的通用性和适应性。

例如配备多种排种部件以适应不同作物种子的要求；采用不同的开沟器和镇压轮以适应不同的土壤条件，运用变速装置加大播量与施肥量的调节范围；增加播种机的系列型号，以适应与不同功率的拖拉机配套；通过提高作业速度或加大工作幅宽来提高工作效率；采用播种联合作业和直接播种。

目前国外精密播种机已达到相当完善的程度，在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，包括各种机械式排种原理与气力式排种原理，以保证单粒精密播种。

机械式排种是最原始也是最简单的排种方式，是依据种子形状、颗粒大小对排种器进行设计，排种时，利用排种器内排种元件的容腔将种子从种箱中分离出来，其充种、清种和卸种等环节依靠种子自重或机械装置来完成，这种排种原理简单，比较容易实现，但存在排种不精确、且易伤种等方面的不足，美国文图尔公司研制的齿盘式精密播种机即采用了机械式排种原理，我国现有的机械式精密播种机有水平圆盘式、垂直窝眼轮式和侧充式播种机。

气力式排种器依靠排种元件两侧的压力差将单粒种子吸附或压附于吸孔或吸嘴上，从而达到从种子群中精确分离出单粒种子的目的，如各种气吸式、气吹式、气压式、气吸振动式排种器。

气力式排种利用控制种子重量或流量的方式来控制排种量，因而对种子形状尺寸要求不那么严格，与机械式排种器相比，对不同类型种子的适应能力有了较大提高，而且排种时不伤种子，但气力式排种器结构复杂，制造成本高，气孔易被杂物堵塞，而且吸孔或吸嘴需根据种子粒型、大小不断更换，如荷兰VISSER公司、美国BLACKMORE公司研制的穴盘育苗用针式（又称吸嘴式）精密播种机，其配套吸嘴多达九套。

美国是世界上农业最发达、技术最先进的国家之一。

近几年，美国在谷物联合收割机、喷雾机、播种机等农业装备上开始采用卫星全球定位系统监控作业等高新技术。

农业出现了向精准农业方向发展的趋势。

美国、加拿大以及西欧各发达国家的播种机播种幅度比较大，且速度快，这在一定程度上解决了播种机滚筒在排钟上的问题，并且通过对相关器件性能的改进和提高，加上高新技术的使用，在农业播种和其他机械方面，精确性都有了很大提高。

1.3课题研究的主要内容

1.3.1主要内容

本次设计的主要内容是通过广泛查阅和深入研究国内外关于相关技术方面的资料文献和发展趋势，寻找更为简单易行的方法。

完成单筒滚动式播种机的结构设计，并设计其播种精度监控装置。

采用更方便的机械设备与电子系统结合的方式解决相关问题，针对本国国情提出相应的种子播撒方法和相应的检测方法，最大程度的提高种子播撒精确性和测量数据的精确性。

1.3.2技术要求

（1）排种机构单籽率>95%，单籽、双籽可控，种子破碎率<1%。

（2）注塑件材料选用ABS。

（3）监控装置具有语音提示功能。

（4）注意制图的标准与配合件的配合公差应合理。

1.3.3关于题目的具体要求

（1）设计要有创新性，结构设计合理。

（2）图纸要详细，要符合制图标准。

（3）生成符合国标的详细的工程图，包括装配图和各零件图

（4）使用UG软件完成全部零件的设计，并进行装配。

1.4关键问题及解决思路

1.4.1关键问题

（1）单筒滚动式播种机的结构设计。

（2）播种监控装置的设计。

1.4.2解决思路及设计方案

大中型施肥播种机在小地块、山坡地或套种作物行间进行播种时难以适应，而传统人工播种的劳动强度较大、效率低、播种质量差，针对此种情况，应用人机工程学的原理研究设计了一种手持式播种施肥机，该机也可在作物根部进行追肥。

主要由控制器、种肥箱、排钟肥系统、鸭嘴式开沟器等部件组成，适用于谷物穴播或追肥，可使传统的人工播种操作变为半机械化操作，将开沟、播种施肥、覆土一次性完成。

它采用了简单可靠的机构和通用的零部件，具有携带方便、使用可靠、耗材少、易加工、成本低等特点。

其解决的主要技术方案是在U形支架的两端头上装有旋转轴，旋转轴与外壳——行走地轮相连，行走地轮上开有鸭嘴排种器，鸭嘴排种器根部开有能与接种漏斗相通的排种口，地轮内侧设有挡块，旋转轴的一侧装有链轮，链轮斜下方装有毛刷和排种轮