毕业设计（论文）多功能精密播种机设计（含全套CAD图纸）.doc

全日制普通本科生毕业设计多功能精密播种机设计 DESIGN OF MUITI FUNCTION PRECISION SEEDING MACHINE由部分原因，说明书已删除部分，完整版说明书，CAD图纸，联系153893706学生姓名：学 号：年级专业及班级：2008级机械制造及其自动化 指导老师及职称： 提交日期：2012年5月目 录摘要1关键词11 前言 2 1.1 我国精密播种机发展现状 21.2 精密播种机的发展前景 2 1.2.1 单位精密播种机迅速发展2 1.2.2 播种机的通用性和适应性不断提高2 1.2.3 精密播种机向高速宽幅发展3 1.2.4 广泛采用联合作业3 1.2.5 新技术的应用不断普及42 多功能播种机总体设计4 2.1 播种机系统方案设定确定 4 2.1.1 主要技术参数4 2.1.2 机具构造 4 2.1.3 主要经济指标5 2.2 农业机械一般设计要求5 2.3 机具选用材料和机具要求62.4 总体参数63 拖拉机液压提升能力的计算64 机架设计 7 4.1 机架设计的准则7 4.2 机架设计的一般要求8 4.3 机架结构设计方案95 播种系统设计9 5.1 排种系统的选型及其材料的确定9 5.1.1 选型9 5.1.2 常见排种器及其结构特点10 5.2 结构设计11 5.2.1 垂直圆盘式排种器结构设计116 主轴设计127 施肥系统设计147.1 排肥器设计147.2 排肥器传动机构设计15 7.2.1 选择传动方案158 开沟器168.1 开沟器168.2 开沟器比较分析及本机开沟器设计16 8.2.1 双圆盘式开沟器16 8.2.2 芯铧式开沟器179 覆土、镇压装置17 8.1 覆土器18 8.2 镇压轮18 8.4 轴承校核1810 常见故障与分析1911 结论 20参考文献 20致谢21附录21附录121多功能精密播种机设计摘 要：本设计是根据国内外播种机的发展趋势，通用性和适应性不断提高以及本着结构简单操作灵活的原则，而设计的一种能同时完成播种施肥工作的小型多功能精密播种机。该机结构上优点，使之能适应各种田地的播种。小到1-2分大的田块，大到上百亩的田块，不管是平坝、还是浅丘地区；无论是板结的土质，还是疏松的土质都能适应。还可以根据用户的不同需求，配置合适的播种器。通过调节犁铧和种子储存孔的行距，能够轻松地播种小麦、大麦、高粱、大豆、玉米等旱粮作物。本例着重对播种机排种器、排肥器、开沟器、覆土器以及镇压轮等结构进行设计选择。关键词：精密播种; 播种机; 播种 Design of Multi Function Precision Seeding Machine Abstract：The design is based on the development trends and seeder, interoperability and adaptability in a constantly improving the structure and operation of flexible simple principles designed to simultaneously accomplish a small planting fertilization work multifunctional sophisticated seeder. This structural advantages so that they can adapt to a variety of fields planting. Applicable to all sizes of land; Whether plains or hills; Whether hard soil or loose soil. We can select the planting machine according to the different needs of users. By regulating platoon of vehicles and plow can easily sow wheat, barley, sorghum, soybean, corn and other crops. This example focuses on the design seeder platoon of vehicles, fertilization devices, trenching vehicles .Key words：precision planting; seeder; planting 1 前言 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，因而对产量的影响很大。由于精密播种可以保证种子在田间最合理分布，播种量精确，株距均匀，播深一致，为种子的生长发育创造最佳条件，可以大量节省种子，减少田间间苗用工，保证作物稳产高产。因此，现代农业对精密播种机械的要求越来越迫切。1.1 我国精密播种机发展现状我国从80年代末便开始研制精密播种机械。由于种子质量、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播种。为适应农村生产责任制的要求，大量推广了小型单体播种机。90年代以来，我国逐步推广精密播种机，有10多个企业生产了20多种型号的精密播种机。精密播种机以作物种类分为玉米及大豆精密播种机、谷物（小麦）精密播种机、甜菜精密播种机；以配套动力分为小型（5.813.2kw）、中型（16.236.8kw）和大型播种机（40.4kw以上）精密播种机；以排种器形式分为机械式和气力式两大类精密播种机；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、带夹式等形式精密播种机。1.2 精密播种机的发展前景1.2.1 单粒精密播种机迅速发展在国外，中耕作物如甜菜、玉米、棉花和某些蔬菜、豆类的播种都已大量采用精密播种，主要采用机械式和气力式两种精密播种机。由于气力式播种机对种子尺寸要求不严，不需精选分级，容易达到单粒精播，而且通用性较好，又能适合较高速播种，因此使用气力式播种机越来越多。 为了达到单粒精播，提高株距均匀性，大多采用可精调的刮种器，将多余的种子清除掉；为了降低投种高度，减小种子下抛速度与前进速度之间的相对速差，而设置导种轮或导种管。但是，精密播种受高速作业的影响很大。现有的精密播种机试验结果表明，一般作业速度在48 kmh时，其株距合格率达80以上；而作业速度提高到1112 kmh时，株距合格率下降到60以下。可见高速精密播种机还有待进一步发展、完善。1.2.2 播种机的通用性和适应性不断提高 大多数精密播种机都可以播多种作物，通过更换不同孔径的排种盘(轮)或排种滚筒，使排种器能适应多种作物种子的播种要求。改变型孔大小或增加成穴机构，使之能达到穴播的要求；改变排种器工作转速以达到不同株距的要求。所有这些均提高了播种机的通用性。为了适应不同地区、不同土壤、不同整地条件的要求，大多数播种机上配有多种类型的开沟器(双圆盘式、滑刀式等)和镇压轮(橡胶轮、钢板冲压轮、铸铁轮、宽轮、窄轮等)，供选用。同一型号的精密播种机又成系列，有多种行距和行数的变型。如美国CYCLO气压式播种机有牵引式和悬挂式，有4、6、8、12、16行等共16种机型，可为多种功率的拖拉机配套。1.2.3 精密播种机向高速宽幅发展 为了在最适宦的农业技术条件下、用最短的时间做到适时播种，以及随着拖拉机功率不断增大，为了充分利用其功率，因此要求提高播种机作业的生产率。 影响提高播种机组生产率的因素很多。除了提高机组的工作可靠性、减少故障、简化操作以减少辅助作业时间、提高纯工作时间的利用率外，提高生产率的最主要途径是增大播种机的工作幅宽和提高作业速度。增大播种机工作幅宽虽能直接有效地提高生产率，但加大工作幅宽使机体庞大，消耗金属多，成本高。同时，庞大的机体将受到田块大小、地头转弯以及道路运输的限制，使用不方便。因此，国外很重视提高作业速度的研究。 70年代，中耕作物播种机作业速度一般从46kmh提高到810kmh。如西德Aermoat型气力式播种机、法国Pneumasem气吸式播种机和美国7000型指夹式播种机的作业速度为810 kmh，作业质量仍能符合要求。但是，播种机高速作业带来一些问题，如排种性能下降，开沟深度变浅，种子在沟里弹跳、滚动加剧，以及驾驶条件恶化等等。因此，目前作业速度不能太高。中耕作物播种机的工作幅宽，一般单机都由34 m增大到56 m有的工作幅宽更大，如美国CYCLO气压式播种机系列中的16行播种机，其幅宽达11.68 m。加大幅宽使播种机结构庞大笨重，使悬挂式播种机组纵向稳定性变坏，还受到地块大小、道路运输的限制。1.2.4 广泛采用联合作业 播种同时进行联合作业的方式发展很快，形式也比较多，主要有两种：一是在大多数中耕作物精密播种机上都配置排肥器、施肥开沟器以及施撒农药和除莠剂的装置。如西德、法国和美国的几种精密播种机都可以在播种同时施化肥、撒农药和除莠剂。二是播前整地和播种联合作业，如旋耕播种机、犁播机以及有的在开沟器前方加波形圆盘或锄铲进行灭茬播种或少耕法播种，以减少耕作次数，提高生产率，降低作业成本，还可以减少土壤风蚀和起到保墒的作用。1.2.5 新技术的应用不断普及 为了提高播种机作业性能和工作可靠性，简化操作、减轻劳动强度、减少辅助作业时间、提高生产率，播种机上越来越多地采用新技术。如用液压油缸来升降和调节开沟器、划行器、折叠机架；采用液压马达驱动风机或装肥搅龙；采用信号装置、电子监视装置或监控装置来及时报警故障的发生，显示播量或自控凋节排种量大小；开沟器装备一次润滑的滚动轴承；行走轮采用无内胎充气轮；快速挂接装置；宽幅播种机加装横向运输轮等。 在工艺材料方面，播种机上采用塑料或尼龙的零件更多了，如排种盘、排肥盘、轴套、输种管等；采用铝金压铸排种轮、排种器体壳，提高了零件精度，减轻了重量；播种机机架和各种杆件采用薄钢板冷压成异形断面以代替扁钢、角钢和槽钢，增加了刚度和强度，又减轻了重量。2 多功能播种机总体设计2.1 精播机系统方案设计确定2.1.1 主要技术参数：1) 配套动力：1220马力四轮拖拉机 2) 机具质量：350kg（含水箱） 3) 作业行数：两行 4) 行距：450550mm （可调） 5) 穴距：260-330mm（可调） 6) 穴粒数：13粒 7) 播深：4060mm 8) 铺膜宽度：6001000（mm） 9) 水箱容积：300升/只 10) 施肥箱容积：16升/只 11) 作业速度：23km/h 12) 作业生产率：1.5-3亩/小时 13) 播水量根据农艺要求自行控制2.1.2 机具构造该机构主要由机架,主轴总成,刮土板,施肥机构,水箱,植保机构,开沟器,穴灌水机构,镇压机构,铺膜机构及间隔填土压膜机构等组成，其结构图如下所示1种箱， 2后臂架， 3拉力杆， 4主梁， 5肥箱， 6牵引杆， 7仿形轮， 8仿形机构， 8前臂架， 9施肥铲， 10开沟器， 11划沟刀， 12播种器， 13镇压弹簧， 14覆土器， 15镇压轮 图1 播种机结构图Figure 1 Seeding machine structure2.1.3 主要经济指标：1) 种子破损率<1% 2) 穴粒数和穴距合格率>90% 3) 漏播率<1%4) 地膜有效利用率>95% 5) 地膜漏覆土程度<1%与其他农业机械产品相同，精播机具有工作条件恶劣多变，使用分散，保管条件差，工作部件易磨损等特点。因此要求精播机做到坚固耐用，安全可靠，使用维护方便。在满足农业技术要求的前提下，尽可能提高产品和零部件的标准化、系列化和通用化程度。2.2 农业机械的一般设计要求：2.4总体参数1) 工作速度 V播种和中耕的工作速度,主要取决于工作部件和行走装置对速度快慢的适应性,目前国内一般为57km/h,可采用钢轮和常见的排种开沟部件。高速作业有12km/h以上的，这是必须采用胶轮，排种器必须适应高速作业对排种频率的要求。2) 工作幅度B m （1） 式中 n行数，功用机中耕时，行数常取奇数，播种比中耕少一行。Te拖拉机的额定牵引力，kgf ;拖拉机牵引力利用系数,取0.80.95,P谷播机（通用机）单行工作部件阻力kgf; b行距,m对于悬挂式机组，工作副主要取决于拖拉机悬挂系统的提升能力和运输时饿纵向稳定性。工作副大小还受仿行性能、道路运输及其他结构要素的限制。一般单机最大工作副为3.65m,要求更大工作副时可以采用折叠式机架或多台连接作业。3） 种、肥箱容积种、肥箱容积应使其所盛种、肥量，能供播种机工作较长地段（如1000m），其容积： L （2） 式中Qmax最大播量，斤/亩。L要求的地段长度，m。 种、肥容量 kgf/l,B工作副，m，单位种箱（在通用机上一般每行有一个种、肥箱）时为行距。精播机每米工作副种箱容易常为45-70L,肥箱约为45L；单体种箱容积为10-18L，播两行的单体肥箱容积为16-35L。4） 工作部件的配置播种机的行走轮多配置在种箱两侧。开沟器接地点的纵向位置尽量配置在两行轮接地点连线附近，以适应地变化，保证开沟深度一致。窄行距谷播种机的开沟器配置成前后两列。中耕铲的配置除了考虑不堵塞和有利仿行之外还应该考虑护苗带和重叠量。整体式种、肥箱一般配置在开沟器上方的一定高度上，以便于加装种子肥料和减小种肥管的倾角。单体式种箱一般直接安装在开沟器上方，以尽量降低投种高度。3 拖拉机液压提升能力计算 1） 液压提升臂具有的额定提升力：在满足轮式拖拉机操作要求的“悬挂农具后，前轮对地面的压力不得小于拖拉机自重20%”的前提下，下悬挂臂端所具有的额定提升力可按下式计算 F （3）式中：F提升臂额定提升力(kgf) G拖拉机最小使用重量(kg)，丰收-180拖拉机为1150kg拖拉机重心到后驱动轮轴心的水平距离（mm） 丰收-180型拖拉机为685mmL拖拉机前后轮距离(mm)，丰收-180型拖拉机为1500mm 无量纲系数，旱地用拖拉机取为0.08运输状态下悬挂杆外端至拖拉机驱动轮轴心的水平 距离(mm),经测定本机l2=618mm代入有关数值后，得F为： F=1161(kgf)相对于下悬挂端的额定提升力F，液压提升力F在铅锤方向分力F由图2计算可得出为：F =2403 (kg)图2 液压提升臂运输状态受力图Fig. 2 Hydraulic lift arm transport state diagram 2） 机具处于运输状态，实际需要的液压提升力F大小图3为机具升起处于运输状态时，提升悬挂装置以及机具重心的状态图，由图提供的位置关系可列出下式： cos30°=G代入有关数值即得F为F=1280（kgf）图3 机具提升状态图 Fig.3 Machine lifting state diagram 此处已删除是为播种后覆盖种子的部件。要求覆土均匀，先覆细湿土。精播时，不影响种子分布均匀性。 谷物条播机上常用的覆土器有拖环式、拖杆式以及弹簧钢丝式和旋转轮爪式等。中耕作物播种机上常用的覆土器有板式和铲式，其主要参数见表2，经过比较分析本次设计采用圆盘式覆土器，材料为65Mn。9.2 镇压轮播种后镇压可以保墒，防风蚀，并使种子与土壤紧密接触，有利于种子发芽。镇压的压强要求为0.30.5Kgf/cm2.播种机上镇压轮重量不能太大，故常用辅助弹簧增加镇压轮压力。要求镇压轮转动灵活，不粘土，不拥土，压后土壤不产生裂纹。以圆柱轮和圆锥复合轮用的较多。镇压轮宽应稍大于苗覆宽，直径不可过小，否则转动不灵活，土壤容易产生裂纹。常取300400mm。当用以驱动排种器时，可以适当加大直径。表4 板式铲式覆土器主要参数Tabel 4 Plate type blade coverer main parameters名 称板式铲式选择依据覆土板长 L300380100120板宽 aa1=80100a2=（1/3-1/2）a16080按行距、苗幅宽和覆土量决定两板间夹角 50度60度60度左右夹角小覆土能力小，过大易拥土堵塞与地面夹角 65度-75度23.5度左右过小覆土能力低后开口宽 B1201806080按开沟宽、工作速度和整地条件决定通过高度 H120180开式要求通过土块、根茬时不堵塞。在粘重土壤常采用胶圈镇压轮工作时，胶圈受压变形，加之活动环的冲撞，不容易粘土，镇压质量好。本次设计采用凸面轮式镇压轮，材料为橡胶。9.3 轴承校核 前开沟器轴轴颈直径d=17mm,轴承所受径向载荷FR1=1000N，轴向载荷FR2=100N。1) 初选轴承型号由题意选取轴承型号为6203，查GB/T276得6203轴承的性能参数为，C=17000N，C0=11700N，n=30转/分。2) 寿命计算(1) 求当量动载荷 由式FP=fp(XFR+YFA)=0.56×1750+1.7×740=2260N查得D=40,B=14,Cr=9.58,C0r=4.78 计算Fa/Fr=740/1750=0.42查表得：e=0.26, Fa/Fr>e,X=0.56,Y=1.73 （17）查表得：Pr=XFr+YFa=9052N轴承6203的Cr=9580N,故选取轴承合适。(2）校核轴承的额定静载荷Por=4250N<Cor=4780N （18）所以轴承6203满足要求。10 常见故障与排除1) 播种不均匀 若因作业速度变化大，应使作业速度保持均匀；若因刮种舌严重磨损，应更换刮种舌；若困外槽轮卡箍松动，使工作长度变化，应调整外槽轮工作长度，固定好卡箍。2) 排种器不排种 种子箱内种子不足时，应添加种子；传动机构不工作，应检修调整传动机构；驱动轮不转动，应排除驱动轮故障；排种轮卡箱、键销松脱时，应重新紧固排种轮；输种管或下种口堵塞，应及时排除堵塞物。，3) 种子破碎率高 作业速度快，使传动速度过高，易使种子破碎率高，应降低作业速度，保持匀速前进；护种装置损坏，应更换护种装置；刮种舌离排种轮太近时，应调整刮种舌与排种轮的间距。4) 播种深度不够 主要因开沟器拉杆变形，入土角度小，使开沟器弹簧压力不足所致。应矫直开沟器拉杆，增大入土角，并调紧弹簧，增加开沟器压力。5) 开沟嚣堵塞 播种机落地过猛，开沟器堵土时，应停机清理开沟器的堵土；作业时禁止开沟器入土后倒车。6) 覆土不严 覆土板角度不当，应调整覆土板角度；弹簧压力不足，应调紧弹簧。 11 结论通过两个多月的资料收集、整理和设计，我所设计的小型多功能播种机已经完成，在这两个多月的过程中，我通过对资料的收集、检索以及查找，找到了很多对设计有用的资料，从而保证了设计顺利地完成。可以说这次设计是对我以前所学到的知识、收集资料的能力和设计方法等能力的一次综合的锻炼。通过对图书馆借阅的各种手册、说明书等资料的整理，根据设计要求，拿出自己的设计方案。在整个设计过程中，是我的综合能力得到很大的提高，所学知识与以后的工作能够得到更好的衔接。我国是一个农业大国，虽然耕地面积广阔，但是农业生产的效率跟一些发达国家相比有着很大的差距。我所设计的小型多功能播种机就是提高农业生产效率，对实现农业生产自动化有重要的作用。由于小型播种机的结构特点，是它具有操作简单适用范围广等特点。采用专用的排种器大大降低了种子的破种率，提高了农作物的成活率。该机固有广泛的社会效益与经济效益。通过本次的设计过程，锻炼了我的动手能力，同时也知道了自己以后应该在哪些方面在努力学习，使以后的学习有了更好的针对性。此次设计对我来说是非常重要的一个学习过程，学到了设计的整体思路和方法，是参加工作前的一次很好的锻炼。 参考文献1 董刚等.机械设计M. 北京机械工业出版社，1998， 25-582 龚桂义.机械设计课程设计指导书M. 高等教育出版社, 1990， 30-32 3 孙桓,陈作模.机械原理M.高等教育出版社, 2000， 152-1554 赵明生.机械工程手册专用机械卷(一)M. 北京机械工业出版社,1995， 254-2585 沈鸿.机械工程手册机械产品(一)P. 北京机械工业出版社,1982， 264-2686 吴字泽.机械设计师手册(上、下册)J. 北京机械工业出版社社,2002， 356-3587 汤百智,崔振勇.机械制图M. 北京机械工业出版社,2000， 425-427 8 龚桂义.机械设计课程设计图册M. 高等教育出版社, 1987，542-544 9 吴字泽.机械零件设计手册P. 北京机械工业出版社, 2004， 642-64410 成大先.机械设计手册(1-5卷)J. 北京机械工业出版社,2002， 285-28711 陆玉,何在册,佟延伟.机械设计课程设计M. 北京机械工业出版社,1998， 357-36012 陈隆德,赵福令.互换性与测量技术基础P. 大连理工大学出版社, 1997， 185-18713 王德奎.农业机械设计手册S. 中国工业出版社，1970，188-19014 宋正德.农业机械P. 北京人民出版社，1978， 266-26815 何天华.农业机械构造P. 中国工业出版社，1961，334-33616 吴正龙.农业机械基础S. 人民教育出版社，1978，554-55617 李正.农业机械学P. 中国农业机械出版社，1980，256-26018 余俊.机械设计R. 北京高等教育出版社， 1986， 350-35419 Rajput R K. Elements of Mechanical EngineeringJ. Katson Publ. House.1985， 285-28620 Orlov P.Fundamentals of Machine DesignR. Moscow: Mir Pub. 1987， 257-260致 谢近三个月的毕业设计结束了，在这些天里，我完成多功能精密播种机的设计。在设计过程中，在我去湖南农业大学查阅资料过程中得到了多位同学的热情帮助，在此表示感谢。我的整个设计得到了任述光老师的大力帮助，在设计过程中的一些固体结构的选择与设计上都给我很好的建议。在此，对任老师说一声：“老师您辛苦了，谢谢您的指导。” 由于本人所学知识和能力有限，在设计中难免有一些问题，再次恳请各位老师和同学给与批评指正，以便我在今后的实际工作中可以有更大的进步 附录附录1：(装配图A1×2)附录2：(零件图A1×8）