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小型蔬菜播種機(jī)設(shè)計(jì)
摘要：隨著蔬菜種植的規(guī)?；凸I(yè)化發(fā)展，以人工為主的種植模式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足發(fā)展需要，存在種植效率低播種精度低浪費(fèi)種子和株距不均等諸多問(wèn)題。針對(duì)這種情況，本課題設(shè)計(jì)了一種適合棚室作業(yè)的小型蔬菜種子播種機(jī)，該機(jī)具采用了高精度排種器，使播種精度播種效率株距以及粒距等遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于人工播種; 用戶(hù)可根據(jù)需要隨意更換不同的排種輪，一臺(tái)機(jī)具可實(shí)現(xiàn)播種不同株距的不同蔬菜種子; 整個(gè)機(jī)具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)巧妙占地面積小，投入使用后將大大減輕農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度，使棚室內(nèi)的種植環(huán)境保持清潔無(wú)污染。
關(guān)鍵詞： 大棚 蔬菜 播種機(jī)
Design of small seeding machine
Abstract:In china, with development of large scale vegetable planting, tranditional manual seeding method is inadaptable, which is too slow, too inefficient, and imprecision. Seeded manually, the seeds may be wasted too much, and can’t be planted in precision interval.
In order to solve the aforementioned problems, a new seeding machine was designed, which is suitable for seeding in large greenhouse. The seeder is driven by electromotor and lithium battery, so, it won’t pollute the air in greenhouse. The seeder has replaceable seed-metering device, which causes precision seeding. Adjusted simply, the seeder may seed in different interval and line width, and fits seeds of different kinds vegetables. The seeder is made of simple but ingenious devices, and is helpful to reduce farming costs, increase farming efficiency, and keep greenhouse clean.
Keywords: Greenhouse vegetable sowing machine
1. 緒論
1.1 國(guó)外蔬菜播種機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀分析
蔬菜播種機(jī)可分為3類(lèi):機(jī)械式、氣力式、帶式三種。機(jī)械式播種機(jī)以韓國(guó)播蘭特播種機(jī)為例，工作前先把種子放人種箱蓋上的測(cè)種孔內(nèi)，根據(jù)蔬菜種子種類(lèi)、農(nóng)藝要求選用合適的播種輪，調(diào)整開(kāi)溝器高度，選擇合適的鏈輪以適應(yīng)株距要求。種箱內(nèi)放人種子，人工推動(dòng)或拖拉機(jī)拖動(dòng)播種機(jī)，驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，主傳動(dòng)軸帶動(dòng)播種鏈輪，排種器傳動(dòng)軸隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，種子已進(jìn)入播種輪表面的播種孔內(nèi)，隨播種輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由于播種輪與種箱緊密配合，多余種子被擠出播種孔外，保證播種量，并且不會(huì)對(duì)種子造成傷害，當(dāng)播種輪上的播種孔轉(zhuǎn)到下方時(shí)，種子脫離播種輪，在重力作用下自然落下，進(jìn)入V型播種溝底，從而保證播種深度和播種直線度，覆土器直接進(jìn)行覆土，然后進(jìn)行鎮(zhèn)壓，完成一個(gè)播種循環(huán)。這種播種機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是工作可靠、通用性好、消耗低。缺點(diǎn)是無(wú)法做到單粒播種，每穴播種2～5粒不等；種子隨播種輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)容易被外壁研磨受損，影響出苗率。此種機(jī)器是機(jī)器播種的先驅(qū)，經(jīng)過(guò)一代代的發(fā)展，已經(jīng)日趨完善，目前主要是日韓國(guó)家在大面積使用，在棚室蔬菜種植方面也有很廣泛的應(yīng)用。美國(guó)、法國(guó)、丹麥等一些歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，在20世紀(jì)50年代就實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，在蔬菜種植方面，初期同樣是使用機(jī)械式播種機(jī)，但是隨著選種科技的發(fā)展，種子的發(fā)芽率不斷提高，機(jī)械式播種機(jī)已經(jīng)不能滿足精密播種的需要，氣力式精密播種機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。由于氣力式播種機(jī)對(duì)種子尺寸要求不嚴(yán)，不需要精選分級(jí)，容易達(dá)到單粒精播，而且通用性較好，又能適應(yīng)高速播種，因此使用氣力式播種機(jī)越來(lái)越多。其具體工作過(guò)程為:種箱內(nèi)裝人預(yù)先準(zhǔn)備好的種子，啟動(dòng)拖拉機(jī)，帶動(dòng)風(fēng)機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到并形成穩(wěn)定的正、負(fù)壓力，通過(guò)管道，負(fù)壓與負(fù)壓室相通，作用于播種盤(pán)上播種孔，使種子穩(wěn)定吸附其上；播種機(jī)被拖拉機(jī)帶動(dòng)，播種機(jī)一側(cè)的地輪為傳動(dòng)地輪，通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)，帶動(dòng)播種盤(pán)旋轉(zhuǎn)，播種盤(pán)上吸附的種子經(jīng)過(guò)剔種刀，剔去多余的種子，保證每個(gè)播種孔只吸附一粒種子，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)到達(dá)泄種器處，此處處于零壓區(qū)，所受的吸附力為零，在泄種器的作用下，使得種子脫離吸附狀態(tài)，種子靠重力落入下方的開(kāi)溝條開(kāi)出的落種溝內(nèi)。正壓對(duì)播種盤(pán)孔進(jìn)行吹雜，吹去堵塞排種孑L的雜物，為下一次吸附種子做好準(zhǔn)備。隨著機(jī)器的前進(jìn)，覆土器覆土，鎮(zhèn)壓輪鎮(zhèn)壓，完成一個(gè)播種循環(huán)。此種播種機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是播種精度高，對(duì)蔬菜種子適應(yīng)性強(qiáng)，不傷種，缺點(diǎn)是對(duì)種子清潔度要求高，生產(chǎn)工藝復(fù)雜。目前，氣力式精密播種機(jī)在歐美已經(jīng)大面積應(yīng)用，已經(jīng)向大型、超大型方向發(fā)展，在實(shí)際應(yīng)用上已經(jīng)取得了巨大的成果。氣力式播種機(jī)代表機(jī)型有法國(guó)MONOSEM播種機(jī)，意大利SFOGGIA播種機(jī)和GASP—ARDO播種機(jī)，德國(guó)Kvermeland播種機(jī)等，此類(lèi)氣力式播種機(jī)可以進(jìn)行壟上或者畦上平播作業(yè)，實(shí)現(xiàn)單苗帶或多苗帶的單粒種子等距離播種作業(yè)，可以一次完成施肥、開(kāi)溝、播種、覆土及鎮(zhèn)壓等作業(yè)，大大提高了機(jī)械化播種的現(xiàn)代化水平。并且在播種機(jī)上應(yīng)用了很多的高新技術(shù)，這部分技術(shù)的應(yīng)用使得精密、精細(xì)農(nóng)業(yè)取得了巨大的發(fā)展。帶式播種機(jī)靠輸種帶下種，種帶最多可提前一個(gè)月編織，制作種帶時(shí)用種帶編織機(jī)，該設(shè)備靠風(fēng)機(jī)產(chǎn)生負(fù)壓，種吸附在吸種輪上，吸種輪帶動(dòng)種子旋轉(zhuǎn)，確定株距，落人編織紙帶內(nèi)，紙帶旋轉(zhuǎn)包裹住種子，外部纏繞絲線，紙帶與絲線的材質(zhì)均為易降解或水溶性材料，遇水則融化，保證種子盡快吸收水分與土壤充分接觸并發(fā)芽生根。此類(lèi)播種機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是成本低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、播種方便快捷；缺點(diǎn)是對(duì)地形適應(yīng)性不好，種帶易露出地面，影響播種。這類(lèi)播種機(jī)主要以日本的WM型編織機(jī)為代表，在日本、韓國(guó)有廣泛的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)目前也有生產(chǎn)。
1.2 我國(guó)蔬菜種植機(jī)械的現(xiàn)狀分析
目前，我國(guó)蔬菜種植方面主要還是依靠人工，但對(duì)蔬菜種植機(jī)械化的重視程度也在逐步提高，由對(duì)糧食作物種植實(shí)現(xiàn)機(jī)械化向?qū)κ卟祟?lèi)種植實(shí)現(xiàn)機(jī)械化方向轉(zhuǎn)變。但是，目前的機(jī)械化水平還不能滿足社會(huì)和市場(chǎng)發(fā)展需要。大面積蔬菜種植使用的是機(jī)械式穴播機(jī)，市場(chǎng)上的機(jī)械播種機(jī)大部分加工制造很粗糙，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，無(wú)法做到精量播種，是大面積推廣的致命缺點(diǎn)。不過(guò)，有些企業(yè)人士已經(jīng)意識(shí)到了這方面的問(wèn)題，開(kāi)始提高播種機(jī)的質(zhì)量，如較早內(nèi)蒙古農(nóng)牧所研制的2BL一2型胡蘿b起壟播種機(jī)和2BL一6型胡蘿卜播種機(jī)，這種早期專(zhuān)用播種機(jī)精密度不高、種子破損率比較高，沒(méi)有得到推廣。近年在山東、河北一帶以及哈市民主鄉(xiāng)出現(xiàn)了可條播的簡(jiǎn)易胡蘿卜機(jī)械播種機(jī)，但播種精度普遍不高。這些播種機(jī)都不能實(shí)現(xiàn)精量播種，對(duì)田間管理和收獲實(shí)現(xiàn)機(jī)械化造成了很大的障礙。我國(guó)對(duì)蔬菜精密播種機(jī)的研究起步較晚，市場(chǎng)上僅發(fā)現(xiàn)中機(jī)美諾研制的2BJ一4／5型氣吸式播種機(jī)，可播油菜、洋蔥、番茄、辣椒、菜心等精度要求不高的小粒蔬
菜種子。黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)機(jī)研究院生產(chǎn)的2HB-4型蔬菜精密播種機(jī)，此播種機(jī)可以通過(guò)更換播種盤(pán)實(shí)現(xiàn)不同小粒蔬菜種子的播種作業(yè)，滿足不同的種植模式需求。這兩種機(jī)器的推廣和應(yīng)用對(duì)蔬菜播種機(jī)械化的提高起到了非常大的作用。市場(chǎng)對(duì)蔬菜播種機(jī)的需求十分強(qiáng)烈，特別在規(guī)模化種植區(qū)。隨著勞動(dòng)力成本的不斷增加，種植面積的加大，蔬菜種植機(jī)械化市場(chǎng)需求不斷升溫。該項(xiàng)目的實(shí)施必將成為增大蔬菜種植規(guī)模、提高農(nóng)民收入、增加出口創(chuàng)匯能力的有效動(dòng)力和發(fā)展趨勢(shì)。
1.3 我國(guó)播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀分析
我國(guó)的播種機(jī)市場(chǎng)是以傳統(tǒng)的谷物條播種機(jī)為主，與小型拖拉機(jī)配套的播種機(jī)及畜力播種機(jī)目前仍占主導(dǎo)地位。全國(guó)眾多播種機(jī)企業(yè)中，其中只有10家生產(chǎn)與大中型拖拉機(jī)配套的播種機(jī)。與小拖拉機(jī)配套的播種機(jī)與畜力播種機(jī)的產(chǎn)量已達(dá)到全播種機(jī)全國(guó)播種機(jī)產(chǎn)量的90%以上。最近幾年我國(guó)的聯(lián)合作業(yè)播種機(jī)市場(chǎng)發(fā)展也較快，其播種機(jī)機(jī)具主要有播種—托肥聯(lián)合作業(yè)機(jī)，耕作播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)，松土施肥覆膜穴播聯(lián)合作業(yè)機(jī)。另外，精少量播種機(jī)具推廣勢(shì)頭強(qiáng)勁，小麥精少量播種機(jī)和中耕作物精密播種機(jī)推廣應(yīng)用迅速。目前國(guó)外精密播種機(jī)的市場(chǎng)已達(dá)到相當(dāng)完善的程度，在精密播種機(jī)上除了設(shè)有完善的整地，覆土，鎮(zhèn)壓，施肥及灑農(nóng)藥裝置外，其排種裝置多采用新的播種原理，包括各種氣力式排種原理與機(jī)械式排種原理單粒精密播種。我國(guó)從80年代末便開(kāi)始研制精密播種機(jī)械，其中較早的代表機(jī)型主要有2BY-24壓輪式谷物播種機(jī)，2BQ-6氣吸式精密播種機(jī)等。由于種子質(zhì)量，整地條件，機(jī)械制造水平及機(jī)器價(jià)格等因素制約，我國(guó)80年代主要是推廣精密播種機(jī)，為適應(yīng)農(nóng)村生產(chǎn)責(zé)任制的要求。大量推廣了小型單體播種機(jī)。90年代以來(lái)，我國(guó)逐步推廣精密播種機(jī)。精密播種機(jī)以在作物種類(lèi)分為玉米及大豆精密播種機(jī)。谷物（小麥）精密播種機(jī)，甜菜精密播種機(jī)；以配套動(dòng)力分為小型，中型和大型精密播種機(jī)；以排種器形式分為機(jī)械式和氣力式兩大類(lèi)精密播種機(jī)；機(jī)械式中有可分為垂直圓盤(pán)式，垂直窩眼式，錐盤(pán)式，紋盤(pán)式，水平圓盤(pán)式，帶夾式等形式精密播種機(jī)。
2. 播種機(jī)概述
2.1 播種機(jī)的基本構(gòu)造
播種機(jī)的基本裝置包括開(kāi)溝裝置、排種裝置和覆土及鎮(zhèn)壓裝置
u 開(kāi)溝裝置
常用開(kāi)溝裝置的形狀可分兩大類(lèi)，有鋤鏟式開(kāi)溝器和圓盤(pán)式開(kāi)溝器。鋤鏟式又可分為銳角開(kāi)溝器和鈍角開(kāi)溝器；而圓盤(pán)式開(kāi)溝器有雙圓盤(pán)開(kāi)溝器和單圓盤(pán)開(kāi)溝器兩種。
u 排種裝置
排種器是用來(lái)將種子由種子箱中均勻地和等量地排入輸種管，落入溝底。對(duì)排種器的要求是:均勻播種，播種量穩(wěn)定，不損傷種子，不會(huì)因工作條件改變而改變播量，通用性好且使用范圍大。播種機(jī)性能工作情況如何，在很大程度上取決于排種器的設(shè)計(jì)。
目前常見(jiàn)的排種器總共分為二大類(lèi):
1)條播排種器:槽輪式、磨盤(pán)式、離心式、氣吸式
2)穴播排種器:型孔盤(pán)式、型孔輪式、氣吸式。
u 覆土和鎮(zhèn)壓裝置
種子播下后需要覆蓋一定厚度的土壤。在開(kāi)溝過(guò)程中，當(dāng)開(kāi)溝器走過(guò)之后，溝壁的一部分土壤能自行回落，蓋住種子。但是僅靠自行回落的土來(lái)覆蓋是不夠的，故在開(kāi)溝器后面需加裝覆土或者培土鎮(zhèn)壓的裝置。
常見(jiàn)的覆土裝置是覆土鏈，它是由幾節(jié)鐵鏈和一個(gè)或兩個(gè)鐵環(huán)串聯(lián)而成。這種復(fù)土鏈適于淺覆土，沒(méi)有鎮(zhèn)壓和培土作用。若還需鎮(zhèn)壓則可在這之后再聯(lián)結(jié)一木制或焊接的鼓形鎮(zhèn)壓器。另一種常見(jiàn)的覆土裝置是覆土輪，由兩個(gè)傾斜的輪由側(cè)向播行中心線滾擠，實(shí)現(xiàn)覆土，并有鎮(zhèn)壓作用，覆土較厚，效果也好。
u 輔助裝置?
為保持每一行程的行距一致，在播種機(jī)上需裝有劃印器，在未播地上劃出印跡，以便指引機(jī)組下一行程的路線。有的播種機(jī)還裝有排種監(jiān)測(cè)裝置，自動(dòng)監(jiān)視每個(gè)排種器的工作狀態(tài)，以便及時(shí)排除。
2.2 播種機(jī)的分類(lèi)
播種機(jī)主要有谷物條播機(jī)、中耕作物穴播機(jī)、、撒播機(jī)、精密播種機(jī)、及聯(lián)合作業(yè)播種機(jī)。這幾種機(jī)型的輔助部件基本相同，只是其核心工作部件——排種器有較大差異。
u 條播機(jī)
主要用于谷物、蔬菜、牧草等小粒種子的播種作業(yè)，常用的有谷物條播機(jī)。作業(yè)時(shí)，由行走輪帶動(dòng)排種輪旋轉(zhuǎn)，種子自種子箱內(nèi)的種子杯按要求的播種量排入輸種管，并經(jīng)開(kāi)溝器落入開(kāi)好的溝槽內(nèi)，然后由覆土鎮(zhèn)壓裝置將種子覆蓋壓實(shí)。出苗后作物成平行等距的條行。用于不同作物的條播機(jī)除采用不同類(lèi)型的排種器和開(kāi)溝器外，其結(jié)構(gòu)基本相同，一般由機(jī)架、牽引或懸掛裝置、種子箱、排種器、傳動(dòng)裝置、輸種管、開(kāi)溝器、劃行器、行走輪和覆土鎮(zhèn)壓裝置等組成。其中影響播種質(zhì)量的主要是排種裝置和開(kāi)溝器。常用的排種器有槽輪式、離心式、磨盤(pán)式等類(lèi)型。開(kāi)溝器有鋤鏟式、靴式、滑刀式、單圓盤(pán)式和雙圓盤(pán)式等類(lèi)型。
u 穴播機(jī)（點(diǎn)播機(jī)）
按一定行距和穴距，將種子成穴播種的種植機(jī)械。每穴可播 1?；蚨嗔７N子，分別稱(chēng)單粒精播和多粒穴播。主要用于玉米、棉花、甜菜、向日葵、豆類(lèi)等需要中耕的作物,通常又稱(chēng)中耕作物播種機(jī)。
針對(duì)中耕作物行距較寬且需調(diào)整的特點(diǎn)，穴播機(jī)常采用單體形式,每一個(gè)播種單體包括一整套工作部件,能完成開(kāi)溝、排種、覆土、鎮(zhèn)壓等整個(gè)作業(yè)過(guò)程。多個(gè)單體按所需行距裝在同一橫梁上，即構(gòu)成不同行數(shù)和工作幅寬的穴播機(jī)，與不同功率等級(jí)的拖拉機(jī)配套。國(guó)內(nèi)還發(fā)展了播種中耕通用機(jī)，即在同一通用機(jī)架上可以按所需行距安裝成組的播種或中耕部件。
u 撒播機(jī)?
使撒出的種子在播種地塊的整個(gè)地面均勻分布的播種機(jī)。常用的機(jī)型為離心式撒播機(jī)，附裝在農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)的后部，由種子箱及其下方的一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的撒布輪構(gòu)成。撒布輪由運(yùn)輸車(chē)的地輪通過(guò)鏈條傳動(dòng)。種子由種子箱落到撒布輪上，在離心力作用下沿切線方向撒出,播幅可達(dá)8～12米，但作業(yè)粗放,種子不易播勻,且露于地表，易遭鳥(niǎo)獸啄食。撒播機(jī)也可用以施撒粉狀或粒狀肥料、石灰及其他物料。附裝撒播裝置也可安裝在農(nóng)用飛機(jī)上使用。
u 精密播種機(jī)?
以精確的播種量、株行距和深度進(jìn)行播種的機(jī)械播種方式。具有節(jié)省種子、免除出苗后的間苗作業(yè)、使每株作物的營(yíng)養(yǎng)面積均勻等優(yōu)點(diǎn)。多為單粒穴播和精確控制每穴粒數(shù)的多粒穴播。一般在穴播機(jī)各類(lèi)排種器的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成。如改進(jìn)窩眼輪排種器上孔型的形狀和尺寸，使其只接受一粒種子并防止空穴；將排種器與開(kāi)溝器直接連接或置于開(kāi)溝器內(nèi)以降低投種高度，控制種子下落速度，避免種子彈跳；在水平圓盤(pán)排種器上加裝垂直圓盤(pán)式投種器，以改變投種方向和降低投種高度，避免種子位移;在雙圓盤(pán)式開(kāi)溝器上附裝同位限深輪,以確保播種深度穩(wěn)定。多粒精密穴播機(jī)是在排種器與開(kāi)溝器之間加設(shè)成穴機(jī)構(gòu)，使排種器排出的單粒種子在成穴機(jī)構(gòu)內(nèi)匯集成精確數(shù)量的種子群，然后播入種溝。此外，還研制了一些新的結(jié)構(gòu)，如使用事先將單粒種子按一定間距固定的紙帶播種，或使種子從一條垂直回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的環(huán)形橡膠或塑料制種帶孔排入種溝等。
u 聯(lián)合作業(yè)機(jī)和免耕播種機(jī)?
如在谷物條播機(jī)上加設(shè)肥箱、排肥器和輸肥管，即可在播種的同時(shí)施肥。與土壤耕作、噴撒殺蟲(chóng)劑和除莠劑、鋪塑料薄膜（地膜覆蓋機(jī)械）等項(xiàng)作業(yè)聯(lián)合組成的聯(lián)合作業(yè)機(jī)，有的能一次完成土壤播前耕作、施種肥、土壤消毒、開(kāi)排水溝、播種、施殺蟲(chóng)劑和除莠劑等項(xiàng)作業(yè)。免耕播種機(jī)是在前茬作物收獲后的茬地上直接開(kāi)出種溝播種，也稱(chēng)直接播種機(jī)或硬茬播種機(jī)，可防止土壤流失，節(jié)約能源，降低作業(yè)成本，多用于谷物、牧草和青飼玉米等作物的播種作業(yè)。
3. 總體設(shè)計(jì)
3.1 選擇確定總體參數(shù)
3.1.1 設(shè)計(jì)總體方案的確定
u 方案一:直流電機(jī)動(dòng)力，單行播種。
1.優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，速度便于控制，無(wú)污染，可以在封閉環(huán)境及開(kāi)放環(huán)境長(zhǎng)時(shí)間工作。
2.缺點(diǎn):單行播種，能源利用率低，工作總量大。
u 方案二:直流電機(jī)動(dòng)力，雙行播種
1.優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，速度便于控制，無(wú)污染，可以在封閉環(huán)境及開(kāi)放環(huán)境長(zhǎng)時(shí)間工作。
2.缺點(diǎn):雙行播種，整機(jī)重量增大。
經(jīng)過(guò)比較，我選用直流電機(jī)動(dòng)力，雙行播種，兼顧效率和經(jīng)濟(jì)性
3.1.2 整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
根據(jù)前面介紹的播種機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，可以得知普通播種機(jī)主要有三個(gè)基本裝置組成，分別是:開(kāi)溝裝置、排種裝置、覆土裝置。其余部分則是附屬部件，包括機(jī)架、行走系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如3-1.
圖3—1直流電機(jī)動(dòng)力單行播種
1—直流減速電機(jī) 2—地輪 3—窩眼輪 4—掃種刷 5—種箱 6—種子 7—鏈輪和鏈條
本設(shè)計(jì)的總體三維圖如下:
圖3-2 小型蔬菜播種機(jī)的三維示意圖
3.1.3 設(shè)計(jì)總體參數(shù)的確定
u 工作速度的確定
最大生產(chǎn)率為
其中 每天按八小時(shí)工作制
最大生產(chǎn)率轉(zhuǎn)化為
行距最小為 則
由《新編工程師手冊(cè)》查得人的正常步行速度為，單用人力時(shí)由于負(fù)重，速度會(huì)減慢，而直流電機(jī)提供的動(dòng)力正好可以彌補(bǔ)這一點(diǎn)；而同時(shí)總行進(jìn)速度不能高于人的正常速度，這樣會(huì)使工作者勞累的，也不能高于最大的速度，假定人在工作程中是勻速前進(jìn)的，綜合考慮多方面的因素，可將此播種機(jī)的速度定為，即，稍低于人的正常步行速度。
u 工作阻力的確定
工作阻力主要是播種機(jī)與地面接觸的裝置的作業(yè)阻力，包括開(kāi)溝器、覆土器、鎮(zhèn)壓輪、行走輪等等。由于蔬菜播種機(jī)阻力最的為開(kāi)溝器（200N），其他的部件阻力很小，所以初步設(shè)定總的工作阻力為6000N。
u 驅(qū)動(dòng)功率的確定
工作阻力和工作速度及應(yīng)確定，所以
4. 播種機(jī)零部件設(shè)計(jì)
4.1 排種器的設(shè)計(jì)
4.1.1 排種器的技術(shù)要求
排種器的技術(shù)要求大體上有以下幾個(gè)方面:
u 排種器排種均勻穩(wěn)定，排種均勻性不受外界條件變化而產(chǎn)生嚴(yán)重影響。一臺(tái)
播種機(jī)的排種量應(yīng)該保持一致。
u 不損傷種子。
u 播種兩調(diào)節(jié)范圍要大。
u 通用性好。
u 工作可靠，不易堵塞。
4.1.2 排種器的類(lèi)型、特點(diǎn)與適用范圍
u 水平圓盤(pán)式 排種盤(pán)上的孔形由種子形狀、尺寸和每穴要求粒數(shù)確定，并按一定的間距排列。排種的株（穴）距與排種盤(pán)轉(zhuǎn)速和孔數(shù)有關(guān)。播種機(jī)上都配有多種槽孔尺寸的排種盤(pán)?？筛鶕?jù)所播作物、種子尺寸、播量和株（穴）距來(lái)選用。該排種器主要用于精密播種玉米、高粱、大豆等種子的播種機(jī)上。作業(yè)速度一般不大于6km／h，否則排種質(zhì)量顯著惡化。
u 傾斜圓盤(pán)式 特點(diǎn)是排種通過(guò)充種、排種二個(gè)過(guò)程完成，即種子經(jīng)過(guò)充種盤(pán)進(jìn)入排種盤(pán)，然后再排入種溝內(nèi)。該排種器投種高度較低，有利于提高株距均勻性。傾斜配置的排種器提高了充種盤(pán)型孔側(cè)向填充能力和自然清種能力，損傷率較低。根據(jù)所播作物種子大小，有多種充種盤(pán)，排種盤(pán)供選用。還可通過(guò)傳動(dòng)比的調(diào)節(jié)來(lái)改變株距大小。該排種器主要用于點(diǎn)（穴）播玉米、大豆、甜菜、蔬菜、花生等種子，其使用的作業(yè)速度較低。一般不超過(guò)6km／h，其排種性能尚好。
u 窩眼輪式 窩眼輪上的型孔大小可根據(jù)所播作物種子形狀、大小、每穴要求粒數(shù)設(shè)計(jì)，有單排型孔、雙排型孔，也可以設(shè)計(jì)成組合式排種輪，以滿足多種作物的點(diǎn)播、穴播或條播，因此，通用性較好。但是型孔對(duì)種子外形尺寸要求較廣，種子需清選分級(jí)，而且在排種過(guò)程中，易損傷種子。待排種器大多用于播種玉米、大豆、高粱、丸?；鸩说戎懈魑锊シN機(jī)上。組合式排種輪還可條播谷子。
u 傾斜勺式 特點(diǎn)是不需專(zhuān)門(mén)清種裝置的機(jī)械式排種器。排種勺盤(pán)的傾斜角為40°～45°，才能克服種子沿勺盤(pán)下滑時(shí)產(chǎn)生的摩擦阻力，而使多余種子在自身重力下滑落。通過(guò)更換排種勺盤(pán)可精播玉米、豆類(lèi)、甜菜、棉花、花生、向日葵等作物。株距可通過(guò)改變傳動(dòng)比調(diào)節(jié)，從8～25.5cm分為15級(jí)。傾斜勺式排種器結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，不易傷種，對(duì)種子形狀、尺寸要求不高。在作業(yè)速度不大于8km／h時(shí)，排種性能尚可。
u 內(nèi)充型孔輪式 與傳統(tǒng)的型孔輪相比，其型孔的種子填充性能大大改善。因內(nèi)充型孔輪的充種區(qū)在下方內(nèi)部，種子充填入型孔時(shí)，除種子自重作用外，排種盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，使種子產(chǎn)生的離心力與種子進(jìn)入型孔的方向一致，有助于種子充填入型孔內(nèi)。因此，內(nèi)充型孔輪排種器的作業(yè)速度可達(dá)7km／h，其排種性能良好。型孔尺寸根據(jù)種子形狀、大小設(shè)計(jì)?？梢詥瘟２シN和穴播玉米、甜菜和豆類(lèi)等多種作物。
u 垂直轉(zhuǎn)勺式 更換不同型號(hào)的勺匙（其形狀為不同直徑的圓形、橢圓形、橄欖形）可以播種蔬菜、豆類(lèi)、甜菜、玉米等。勺匙的容積與種子大小決定了每勺匙內(nèi)中子數(shù)，可單粒點(diǎn)播、穴播和條播。該排種器在運(yùn)轉(zhuǎn)中不損傷種子，無(wú)清種裝置。調(diào)節(jié)傳動(dòng)比可改變株距或每米粒數(shù)。作業(yè)速度較低，最大速度不能超過(guò)4.5km／h。
u 指夾式 排種過(guò)程中分夾種、清種、推種和導(dǎo)種四部分。種子被指夾強(qiáng)制夾住，工作可靠。對(duì)形狀較規(guī)則、尺寸差別不大的玉米種子比較適用。該排種器大部分零件是薄鋼板沖壓件和塑料件，重量較輕，拆裝方便。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，排種底座及指夾磨損后排種性能下降，需定期更換，使用成本較高。播種株距由改變排種盤(pán)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)。在作業(yè)速度8km／h以?xún)?nèi)排種性能良好。主要用于精密點(diǎn)播玉米，播大豆等其它作物時(shí)，需換用內(nèi)槽輪排種器，通用性差。
u 帶式 排種膠帶可根據(jù)不同作物的種子大小和穴粒數(shù)，用打孔機(jī)打出不同的型孔，可以有單排孔、雙排空和三排孔，以滿足點(diǎn)播、穴播或帶播的要求。結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，損傷種子較少，但型孔對(duì)種子形狀、尺寸要求較高，種子需篩選分級(jí)或球?；幚?。該排種器主要用于播蔬菜、甜菜等小粒種子，更換排種帶后可播玉米、大豆，通用性較廣。由于它投種高度很低，在作業(yè)速度不大于5km／h條件下，排種性能良好。但作業(yè)速度超過(guò)6km／h時(shí)，排種性能顯著下降。
u 氣吸式 排種盤(pán)吸孔直徑根據(jù)作物種子尺寸確定?？梢詥瘟｜c(diǎn)播、穴播和條播。氣室吸力可通過(guò)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和進(jìn)、出口風(fēng)門(mén)大小來(lái)調(diào)節(jié)。通過(guò)調(diào)節(jié)排種盤(pán)轉(zhuǎn)速或改變孔數(shù)來(lái)適應(yīng)不同的株距的要求。該排種器的優(yōu)點(diǎn)是能適應(yīng)不同作物種子，對(duì)種子尺寸要求不嚴(yán)，損傷率小，能適應(yīng)較高速的播種作業(yè)，但需配置風(fēng)機(jī)，消耗功率多，而且制造和使用要求較高。主要用于玉米、大豆、甜菜、棉花等中耕作物的精密播種機(jī)上。
u 氣壓式 其特點(diǎn)是采用集中排種，即只有一個(gè)排種滾筒，其上有6～8排排種孔，通過(guò)不同長(zhǎng)度的輸種管將種子送到各行，可同時(shí)播種6～8行。改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)風(fēng)壓來(lái)滿足不同種子所需壓附力。改變排種滾筒轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)株距。更換帶有不同型孔大小和孔數(shù)的排種滾筒，可以精密點(diǎn)播玉米、大豆、甜菜、高粱和向日葵等作物。在作業(yè)速度不大于8km／h時(shí)，其排種性能良好。
u 氣吹式 與窩眼輪排種器相比，其特點(diǎn)為:除種子自重充填入型孔外，還有氣流輔助力，且型孔較大，因此充填性能很好，對(duì)種子形狀尺寸要求也不嚴(yán)；利用氣嘴射出的氣流將多余種子吹掉，達(dá)到單粒精播；能在較高作業(yè)速度（８km／h）下，排種性能較好，不損傷種子。通過(guò)更換不同型孔的排種輪和調(diào)節(jié)吹氣壓力，可以精密播種玉米、大豆、脫絨棉籽、球化甜菜和菜籽等，改變排種輪轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)株距
4.1.3 排種器方案的選取
本設(shè)計(jì)采用蜂窩式排種器
4.1.4 蜂窩式排種器的特點(diǎn)
u 投種高度小。
u 窩眼輪向后的分速度可部分抵消機(jī)器前進(jìn)速度，降低種子到達(dá)溝底時(shí)絕對(duì)速
度的水平分速，減小種子在溝底彈跳和滾動(dòng)。
u 傳動(dòng)比較簡(jiǎn)單，但充種性能差（因離心力對(duì)充種起反作用）。
圖4-1 型孔式排種結(jié)構(gòu)示意圖
4.1.5 蜂窩式排種器的形狀
窩眼輪式的窩眼有圓柱形、圓錐形和圓弧形。
4. 圓柱形 5.圓錐形窩眼 6.圓弧型窩眼
圖4-2 排種器窩眼形狀示意圖
本設(shè)計(jì)選取圓弧形窩眼。排種器二維示意圖如下:
圖4-3 排種輪二維示意圖
排種器三維示意圖如下:
圖4-4 排種輪的三維示意圖
初步設(shè)計(jì)排種輪圓周開(kāi)6孔，設(shè)計(jì)為可以更換形式，用戶(hù)可根據(jù)需要更換排種輪，達(dá)到調(diào)節(jié)播種行距的目的。
4.2 開(kāi)溝器的設(shè)計(jì)
開(kāi)溝器的功用主要是在播種機(jī)工作時(shí)，開(kāi)出種溝，引導(dǎo)種子和肥料進(jìn)入種溝內(nèi)，并使?jié)裢粮采w種子和肥料。
4.2.1 開(kāi)溝器的要求
u 開(kāi)出的種溝要深淺一致，溝型整齊、平直，開(kāi)溝深度能在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同作物的播深要求。
u 開(kāi)溝時(shí)不亂土層，不應(yīng)將下層濕土翻至地面，也不可使干土落入溝底，應(yīng)將種子和肥料導(dǎo)至濕土上。
u 行內(nèi)中子分布均勻，種子不飛散而應(yīng)都落到溝底。
u 應(yīng)有一定的回土作用，使細(xì)濕土將種子全部覆蓋，以利于種子發(fā)芽。
u 要有良好的入土性能和切土能力，工作可靠，不易被雜草、殘茬和土塊堵塞。
u 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作阻力小，調(diào)整、維護(hù)方便。
4.2.2 開(kāi)溝器的種類(lèi)
根據(jù)所播作物的播種要求，地區(qū)氣候和土壤條件的不同，播種機(jī)應(yīng)采用相應(yīng)的開(kāi)溝器。開(kāi)溝器結(jié)構(gòu)類(lèi)型按其入土角不同，可分為銳角開(kāi)溝器和鈍角開(kāi)溝器兩大類(lèi)。銳角開(kāi)溝器的開(kāi)溝工作面與地面平面的夾角，即入土角α＜90°，它通常有鋤鏟式、翼鏟式、船形鏟式和芯鏵式等多種。鈍角開(kāi)溝器的入土角α＞90°，它包括有靴鞋式、滑刀式、單圓盤(pán)式和雙圓盤(pán)式等多種。
u 鋤鏟式（銳角錨式） 它依靠自重、附加重量和播種機(jī)前進(jìn)時(shí)的牽引力，有自行入土的趨勢(shì)，直至與土壤阻力相平衡時(shí)為止。工作時(shí)，將部分土壤升起，使底層土壤翻到上層，對(duì)前端及兩邊土壤有擠壓作用，開(kāi)溝過(guò)后便形成土丘和溝痕。對(duì)播前整地要求較嚴(yán)。在土塊大，殘茬、草根很多的田地上作業(yè)時(shí)，容易發(fā)生纏草、擁土、堵塞現(xiàn)象，工作不穩(wěn)定。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便、容易制造和保養(yǎng)，好金屬量較少。目前仍用于谷物播種機(jī)上。
u 寬幅翼鏟式 有翼鏟、筒身和反射板組成。種子經(jīng)輸種管落到反射板上，經(jīng)反射立即向四處撒開(kāi)，均勻地撒落在翼鏟所開(kāi)的溝底里，達(dá)到寬幅80～120mm。工作時(shí)有拋土現(xiàn)象，阻力較大、易粘土，遇殘茬根莖易堵塞和擁土，影響作業(yè)質(zhì)量。因此，要求整地質(zhì)量好。該開(kāi)溝器限用于要求寬苗幅的通用播種機(jī)上。
u 芯鏵式 工作時(shí)，它的前棱和兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的曲面使土壤沿曲面上升，并將殘差、表層干土塊、雜草向兩側(cè)拋出翻倒，使下層濕土上翻，不利保墑。開(kāi)溝阻力較大，不適于高速播種。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，入土性能較好，對(duì)前整地要求不高，而且溝底較平，開(kāi)出溝寬為120～180mm。主要用于東北壟作地區(qū)寬苗幅播種的中耕作物播種中耕通用機(jī)上。
u 船形鏟式 船形鏟入土角為60°，迎面切角為35°依靠開(kāi)溝器重量和外加重力的作用，壓成溝形。溝形平整，Ｖ形溝壁整齊。根據(jù)需要可選用單行、雙行或三行開(kāi)溝鏟，每個(gè)開(kāi)溝器即可相應(yīng)開(kāi)出一條、兩條或三條種溝，可以達(dá)到窄行密播和帶播的要求。這種開(kāi)溝器工作速度不宜過(guò)高，最大為6～7km／h。因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適于淺播和窄行播、帶播。主要用于蔬菜、甜菜和豆類(lèi)播種機(jī)上。
u 靴鞋式（鈍角錨式） 由于受土壤阻力向上分力的影響，使其不易入土，但在其本身重量其附加重力的作用下，能開(kāi)出一定深度的種溝。開(kāi)溝時(shí)，將表土向下及向兩側(cè)擠壓，使種溝緊壓，不會(huì)使?jié)裢练?，利于保墑。在土壤濕度過(guò)大時(shí)，其前胸與側(cè)翼均易粘土，對(duì)播前整地要求較高。因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便、制造容易，適用于淺播，故仍有用于牧草、蔬菜和谷物播種機(jī)上。
u 滑刀式 入土部分為一較長(zhǎng)的滑刀，向下壓切土壤，較靴鞋式容易入土。開(kāi)溝時(shí)，將表土向兩側(cè)推擠的同時(shí)，向下擠壓而形成種溝。種子從兩翼側(cè)板中間落入溝底。開(kāi)溝寬度取決于后部的雙翼側(cè)板相距大小，一般為4～6㎝。雙翼側(cè)板尾部呈階梯形或斜邊缺口，可使下層濕土先落入溝內(nèi)覆蓋種子?；队虚L(zhǎng)、短之分。長(zhǎng)滑刀開(kāi)溝器用于播種大粒種子，短滑刀開(kāi)溝器用于播小粒種子和淺播作物。目前國(guó)內(nèi)外許多中耕作物播種機(jī)上采用這種開(kāi)溝器。
u 雙圓盤(pán)式 雙圓盤(pán)刃口在前下方相交于一點(diǎn)，形成一夾角。工作時(shí)，靠自重其附加彈簧壓力入土。兩圓盤(pán)滾動(dòng)前進(jìn)，將土切開(kāi)和推向兩側(cè)，形成種溝。種子、肥料通過(guò)開(kāi)溝器體中部的導(dǎo)種筒落入溝底。由于圓盤(pán)周邊有刃口，滾動(dòng)時(shí)，可以切割土塊、草根和殘茬。因此，在整地條件較差和土壤濕度較大時(shí)，也能正常工作，而且工作較穩(wěn)定，能適用于較高速作業(yè)。是一種適應(yīng)性較好的通用性開(kāi)溝器。
u 單圓盤(pán)式 為一球面圓盤(pán)。工作時(shí)，圓盤(pán)滾動(dòng)，將土壤切出橢圓形溝底（溝寬20～30mm），種子由凸面順圓盤(pán)落入種溝內(nèi)。由于開(kāi)溝時(shí)土壤沿圓盤(pán)凹面升起后拋向一側(cè)，部分濕土被掀起，干濕土相混，容易跑墑，不適于干旱地區(qū)使用。此外，種子落在橢圓形溝內(nèi)，使播深不一致。單圓盤(pán)開(kāi)溝器結(jié)構(gòu)較雙圓盤(pán)開(kāi)溝器簡(jiǎn)單，入土性能較好，對(duì)整地要求不高。主要用于谷物播種機(jī)上。
4.2.3 開(kāi)溝器設(shè)計(jì)方案的選取
本設(shè)計(jì)采用芯鏵式開(kāi)溝器。
芯 鏵 式 開(kāi) 溝 器
1.芯鏵 2.側(cè)板 3.分種器
4.輸種管 5.開(kāi)溝器柄
圖4-4 芯鏵式開(kāi)溝器示意圖
芯鏵式開(kāi)溝器主要參數(shù)有:
u 開(kāi)溝寬度B、高度h、入土角α、切土角2γ。
一般B=12～18cm、h=8～14cm（h應(yīng)大于最大開(kāi)溝深度）、α=15～25°、2γ=60～75
阻力:R=200～800N/個(gè)。
本次設(shè)計(jì)開(kāi)溝深度可調(diào)。深度調(diào)節(jié)范圍為20mm-60mm。設(shè)計(jì)參數(shù):開(kāi)溝寬度B=100mm、高度h=80mm、入土角α=、切土角2γ=。阻力約為200N。
u 芯鏵工作曲面
芯鏵工作曲面的形成見(jiàn)圖4-5。ad是平面M上一條曲率半徑為R的曲線（芯鏵脊線），平面N是通過(guò)oa（o為曲率中心）而與M垂直的平面，ab，ac是平面N上的線段，二者與M平面的夾角對(duì)稱(chēng)。當(dāng)平面N繞o軸（通過(guò)o點(diǎn)與M平面垂直的軸線）旋轉(zhuǎn)時(shí)，線段ab，ac即掃描出脊線兩側(cè)的工作曲面。
圖4-5 芯鏵工作曲面
為使入土性能好和結(jié)構(gòu)緊湊，脊線曲率半徑R取250～350MM為宜。
開(kāi)溝器的三維示意圖如下:
圖4-6 開(kāi)溝器的三維示意圖
4.3 地輪的設(shè)計(jì)
1）地輪的結(jié)構(gòu)
輪子一般都有輪輞，輪輻和輪轂三部分，在剛性輪上這三部分都有鋼鐵或木料制成。這三部分的構(gòu)造和種類(lèi)如下:
（1）輪輞:根據(jù)不同的工作要求和強(qiáng)度要求，輪忙的截面形狀也多不同。常見(jiàn)的有以下幾種:
平輪輞:對(duì)地面壓力均勻，輪輒較淺，故滾阻較小，可有扁鋼制造，加工較容易。
凹輪輞:滾動(dòng)阻力較大，但抵抗側(cè)向移動(dòng)的能力強(qiáng)。通常用在輪輞寬度窄且不使發(fā)生側(cè)向移動(dòng)的機(jī)器上。
樓形輪輞:通常在直徑大，輪輞寬或負(fù)荷重的輪子上。將輪輞做成槽形，主要為了增加慣性矩，以提高剛性和強(qiáng)度并減小輻條與輪輞結(jié)合處的磨損。
（2）輪轂:一般均是鑄造或焊接而成。為了減少與輪軸的摩擦和磨損后便于更換，輪轂內(nèi)有軸套或滾動(dòng)軸承并裝有黃油嘴和防塵蓋。
（3）輪幅:有輻板和輻條兩種
輻板──用于直徑較小的輪子，制造工藝簡(jiǎn)單，強(qiáng)度不大，但重量不大，在輻板上沖孔，將沖下的料用作他用，可減輕重量，提高材料的利用率。
輻條──在組合式輪上一般有圓鋼或扁鋼制作，在鐵木混合結(jié)構(gòu)的輪上，多用木料；而整體式鑄造輪上則是鑄成橢圓形或工字行。輻條一般采用傾斜放置。即輻條與輪輞面有一約7～10度傾角。這是為了增加在受軸向力時(shí)的強(qiáng)度。在組合式輪上輻條與輪輞的鑄合者為多。但亦有用螺絲或鉚接的。
2）.一般農(nóng)業(yè)機(jī)械的主動(dòng)輪和傳動(dòng)輪上都裝有輪爪（剛性輪）或制有凸紋。其目的是為了增大輪輞和土壤的附著性能，減少輪子的滑移和滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
根據(jù)以上技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，考慮到整機(jī)重量和工作強(qiáng)度要求采用焊接輻板式地輪。
此設(shè)計(jì)輪輻采用鋼板焊接，在滿足強(qiáng)度要求的前提下，自重較輕，加工簡(jiǎn)單，維修簡(jiǎn)便。地輪外緣采用小塊鐵板焊接在輪輞上，這樣既能增加附著力又能節(jié)約帶動(dòng)力。
地輪的三維示意圖如下:
圖4-7 地輪的三維示意圖
4.4 輸種管、覆土器、鎮(zhèn)壓輪、機(jī)架
4.4.1 輸種管
輸種管主要是將排種器排出的種子導(dǎo)入開(kāi)溝器，使種子能順利地落到種溝內(nèi)。它對(duì)排種的均勻性有較大影響。因此對(duì)輸種管的要求是:
(1)保證種子能自由活動(dòng)，不致使排種均勻性變壞。管內(nèi)應(yīng)有足夠的斷面積，管壁應(yīng)光滑暢通無(wú)阻。
(2)要能適應(yīng)開(kāi)溝器的升降和調(diào)節(jié)。輸種管鉸接于排種器上，要能在各個(gè)方向擺動(dòng)，不致影響種子的通過(guò)。
(3)要有一定的伸縮量、彈性和彎曲度，并需耐腐蝕。
(4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造和維修。
1) 輸種管的類(lèi)型
輸種管按其制造材料可分為金屬管、橡膠管和塑料管三種。
1.金屬管有卷片管、卷絲管、套筒管、漏斗管和蛇皮管等。
2.橡膠管有硬橡膠管和橡膠折皺管。
3.塑料管有波形塑料管和直筒塑料管。
本設(shè)計(jì)選用塑料管做輸種管。
圖4-8 導(dǎo)種管的形狀示意圖
2） 輸種管的主要參數(shù)
輸種管直徑 輸種管的最小直徑應(yīng)根據(jù)作物的最大播量和種子的物理機(jī)械特性（種粒形狀和尺寸、種粒與管壁的摩擦系數(shù)等）確定。輸種管的最大直徑應(yīng)與種子在輸種管內(nèi)自由降落時(shí)的擴(kuò)散范圍性適應(yīng)。通過(guò)試驗(yàn)，有三分之二的種子集中在半徑為20mm范圍內(nèi)，因此，輸送管的最小直徑dmin一般為26mm，最大直徑dmax一般為40mm。
本設(shè)計(jì)取輸種管直徑為30mm。
4.4.2 覆土器
種子落入溝底，開(kāi)溝器將一層較淺的回土覆蓋種子，尚需用覆土器進(jìn)行覆土，使其達(dá)到一定的覆蓋深度。對(duì)覆土器的要求是先覆以細(xì)濕土，而且覆土均勻，不影響種子分布均勻性。中耕作物播種機(jī)上常用的覆土器又刮板式和鏟式。
本次設(shè)計(jì)選擇刮板式的覆土器。
圖4-9 覆土器二維示意圖
為了使覆土器能保持與地面的一直接觸，本設(shè)計(jì)采用彈簧壓緊。使得該覆土器能適應(yīng)不平整的地面。
覆土器的三維示意圖如下:
圖4-10 覆土器的三維示意圖
4.4.3 鎮(zhèn)壓輪
鎮(zhèn)壓輪對(duì)土壤的壓強(qiáng)主要根據(jù)土壤性質(zhì)、水分、密度和作物的要求而
定，一般為30～50kPa。鎮(zhèn)壓輪的壓力大小取決于鎮(zhèn)壓輪本身重量和作用在它上面的附加重量（播種機(jī)部分重量的轉(zhuǎn)移和輔助彈簧作用力等）。
一個(gè)良好的鎮(zhèn)壓輪必須轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，不沾土，不擁土，鎮(zhèn)壓里可以適當(dāng)調(diào)整，鎮(zhèn)壓后地表不產(chǎn)生鱗狀裂紋。
1) 鎮(zhèn)壓輪的結(jié)構(gòu)類(lèi)型和特點(diǎn)
(a) (b) (c)
a) 圓柱形鎮(zhèn)壓輪 b)凹面鎮(zhèn)壓輪 c)圓錐組合鎮(zhèn)壓輪
圖4-11 鎮(zhèn)壓輪形狀示意圖
1.圓柱鎮(zhèn)壓輪 由薄鋼板制成。有光面圓柱形和網(wǎng)面圓柱形兩種，其鎮(zhèn)壓輪面較寬，壓力分布均勻。適用蔬菜播種和寬苗幅壟播的播種機(jī)。
2.凸面和凹面鎮(zhèn)壓輪 它是整體形空心柱鐵輪，靠本身重量或在其空腔內(nèi)灌入適量的沙土產(chǎn)生鎮(zhèn)壓力。凹面輪對(duì)種子上層土壤不如兩側(cè)的土壤被壓得緊實(shí)，有利于種子幼芽出土，適于棉花、豆類(lèi)及其它雙子葉作物的播種鎮(zhèn)壓。
3.圓錐復(fù)合鎮(zhèn)壓輪 由兩個(gè)鋼板沖制成的錐形輪組合成?？筛鶕?jù)需要來(lái)改變兩錐形輪間距，成為寬窄不同的圓錐復(fù)合輪，起鎮(zhèn)壓力可由附加彈簧調(diào)節(jié)。
4.膠圈鎮(zhèn)壓輪 由于膠圈具有彈性，在鎮(zhèn)壓輪與土壤壓緊壓時(shí)，膠圈變形；而當(dāng)它滾動(dòng)道上方，無(wú)外力時(shí)，膠圈復(fù)原。因此，鎮(zhèn)壓輪膠圈在滾動(dòng)過(guò)程中變形與復(fù)原交替作用，使?jié)裢岭y以粘結(jié)在膠圈表面上，由于濕土于膠圈的附著力較小，稍有振動(dòng)，粘土很容易脫落。該鎮(zhèn)壓輪結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，鎮(zhèn)壓效果較好，大多用于壟作播種機(jī)上。
5.寬型橡膠鎮(zhèn)壓輪 鎮(zhèn)壓輪有多種形式，可根據(jù)作物對(duì)鎮(zhèn)壓的要求而選用。由于橡膠內(nèi)腔時(shí)空腔，并通過(guò)小孔與外界大氣相通，故又稱(chēng)為零壓鎮(zhèn)壓輪。在其滾動(dòng)鎮(zhèn)壓土壤時(shí)，橡膠輪變形與復(fù)原相互交替反復(fù)，因此，粘土少，脫土容易，鎮(zhèn)壓質(zhì)量好，壓后地表產(chǎn)生鱗片狀裂紋較少，有的表面花紋可增加鎮(zhèn)壓輪的附著力。現(xiàn)多用于中耕作物精密播種機(jī)上作鎮(zhèn)壓輪，以及單組播種中間作驅(qū)動(dòng)排種輪或撒施農(nóng)藥的工作部件之用。
6.窄型橡膠鎮(zhèn)壓輪 這種鎮(zhèn)壓輪用于谷物條播機(jī)上播后鎮(zhèn)壓，它有兩種連接方式:一是在傳統(tǒng)的谷物條播機(jī)腳踏板下后方，對(duì)著開(kāi)溝器的部位，安裝帶彈簧般的窄型橡膠鎮(zhèn)壓輪。另一是壓輪式谷物播種機(jī)上作鎮(zhèn)壓和支撐播種機(jī)重量，并驅(qū)動(dòng)排種、排肥部件工作之用。
本設(shè)計(jì)選用圓柱鎮(zhèn)壓輪。取鎮(zhèn)壓輪直徑為200mm。鎮(zhèn)壓輪的三維示意圖如下:
圖4-12 鎮(zhèn)壓輪的三維示意圖
鎮(zhèn)壓輪采用鋼板焊接件，這樣既能保證強(qiáng)度，又能減輕整個(gè)機(jī)器的重量。
4.4.4 機(jī)架
為了使播種機(jī)重量不至于過(guò)重，本設(shè)計(jì)采用矩形鋼焊接機(jī)架，機(jī)架上面開(kāi)孔與其他零部件連接。機(jī)架的三維示意圖如下:
圖4-13 機(jī)架的三維示意圖
焊接部件采用矩形鋼管，鋼管的橫截面尺寸如下圖所示:
圖4-14 矩形鋼管橫截面示意圖
5. 工作裝置的設(shè)計(jì)及校核
5.1 電動(dòng)機(jī)的選取
由于本次設(shè)計(jì)主要應(yīng)用于蔬菜大棚，所以選擇小型電動(dòng)機(jī)，選擇電動(dòng)自行車(chē)上面的電動(dòng)機(jī)。前面計(jì)算得到整機(jī)所需的驅(qū)動(dòng)功率為800w，故選擇電動(dòng)自行車(chē)專(zhuān)用電機(jī)機(jī)座無(wú)刷電機(jī)，其性能參數(shù)如下:
額定功率:
額定轉(zhuǎn)速:
電機(jī)端面外形尺寸:
安裝止口尺寸:
標(biāo)準(zhǔn)出軸:
極對(duì)數(shù):
額定電壓:
最大扭矩:
效率:89%
由于自行車(chē)專(zhuān)用電機(jī)，是直流電機(jī)、變速器、離合器的整合體。其變速器的最大傳動(dòng)比，效率為90%。
故
5.2 鏈輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及校核
5.2.1 傳動(dòng)比確定
u 地輪軸的轉(zhuǎn)速
故
u 排種輪的轉(zhuǎn)速
根據(jù)《機(jī)械工程手冊(cè)》第11卷65篇農(nóng)業(yè)機(jī)械P65-45
式中 ——播種機(jī)前進(jìn)速度。m/s
——窩眼輪孔數(shù)（每轉(zhuǎn)播穴數(shù)）
——農(nóng)業(yè)技術(shù)要求的播種穴數(shù)
已知V=3.6km/h=1m/s
故
5.2.2 第一組鏈輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)校核
已知條件:傳遞的功率
主、從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速
傳動(dòng)比:
u 選擇鏈輪齒數(shù)
由于為農(nóng)業(yè)機(jī)械，轉(zhuǎn)速很慢，假定鏈條的速度為，查表初選小鏈輪齒數(shù)。
表5-1 小鏈輪齒數(shù)Z的選擇
鏈速
齒數(shù)
摘自參考文獻(xiàn)【5】P177表9-8
所以大鏈輪的齒數(shù): 取
u 設(shè)計(jì)功率
參考文獻(xiàn)【5】P178表9-9的工作情況系數(shù)
故
u 確定鏈條鏈節(jié)數(shù)
初定中心距為30，則鏈節(jié)數(shù)
為了避免使用過(guò)渡鏈節(jié)，取=98
u 確定鏈條節(jié)距
單排鏈條傳遞的功率
其中 ------小鏈輪齒數(shù)系數(shù)
------排數(shù)系數(shù)
由參考文獻(xiàn)【6】P12-104 表12-2-4得到
表12-2-5得到
故
根據(jù)和由圖12-2-2得到“08B”
由參考文獻(xiàn)【6】P12-101表12-2-1查得
u 驗(yàn)算小鏈輪轂孔最大許用直徑
由參考文獻(xiàn)【5】P168表9-4查得
變速器的輸出軸的直徑
故小鏈輪符合要求
u 初定中心距
由參考文獻(xiàn)【1】P180查的中心距計(jì)算系數(shù)=0.24442
則
取=385mm
中心距減少量
實(shí)際中心距:
u 鏈條長(zhǎng)度L:
u 鏈條速度:
u 有效圓周力
u 作用在軸上面的力
u 鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸
1）分度圓直徑
2）齒頂圓直徑
查得08B滾子鏈=8.51mm
小鏈輪齒頂圓直徑的確定
取
大鏈輪齒頂圓直徑的確定
取
3）分度圓弦齒高
小鏈輪分度圓弦齒高的確定
取
大鏈輪分度圓弦齒高的確定
取
4）齒根圓直徑的確定
5） 確定最大軸凸緣直徑
小鏈輪最大軸凸緣直徑
大鏈輪最大軸的凸緣直徑
鏈輪的三維示意圖如下:
圖5-1 電動(dòng)機(jī)小鏈輪三維示意圖
圖5-2 地輪軸大鏈輪三維示意圖
5.2.3 第二組鏈輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及校核
已知條件:由于鏈輪傳動(dòng)的效率很高，忽略不計(jì)，所以此組鏈輪傳遞的功率
主、從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速
傳動(dòng)比
u 選擇鏈輪齒數(shù)
初選小鏈輪齒數(shù)為，
故大鏈輪齒數(shù)
選取大鏈輪齒數(shù)
u 設(shè)計(jì)功率
由參考文獻(xiàn)【1】表9-9查得工作情況系數(shù)
故
u 確定鏈條鏈節(jié)數(shù)
初定中心距 則鏈節(jié)數(shù)
初取節(jié)
u 確定鏈條的節(jié)距
單排鏈條傳遞的功率
其中------小鏈輪齒數(shù)系數(shù)
------排數(shù)系數(shù)
由參考文獻(xiàn)【6】P12-104表12-2-4得到
表12-2-5得到
故
鏈條節(jié)距 根據(jù)和由圖12-2-2得到“12B”
由參考文獻(xiàn)【6】P12-101表12-2-1查得
u 驗(yàn)算小鏈輪轂孔最大許用直徑
由參考文獻(xiàn)【5】P168表9-4查得
地輪軸的直徑待定
保證 故小鏈輪符合要求
u 最大中心距
由參考文獻(xiàn)【1】P180查的中心距計(jì)算系數(shù)=0.24931
則
取=568mm
考慮到播種機(jī)體積小巧，選取中心距為472mm。
u 最終鏈條鏈節(jié)數(shù)
最終取鏈節(jié)數(shù)為72節(jié)
中心距減少量
實(shí)際中心距:
u 鏈條長(zhǎng)度L:
u 鏈條速度:
u 有效圓周力
u 作用在軸上面的力
u 鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸
（根據(jù)參考文獻(xiàn)【5】P167表9-3計(jì)算）
1）分度圓直徑
2）齒頂圓直徑
小鏈輪齒頂圓直徑的確定
取
大鏈輪齒頂圓直徑的確定
取
3）分度圓弦齒高
小鏈輪分度圓弦齒高的確定
取
大鏈輪分度圓弦齒高的確定
取
4） 齒根圓直徑的確定
5）確定最大軸凸緣直徑
小鏈輪最大軸凸緣直徑
大鏈輪最大軸的凸緣直徑
鏈輪的三維示意圖如下:
圖5-3 地輪軸小鏈輪三維示意圖
圖5-4 種輪軸鏈輪三維示意圖
5.2.4 鏈輪傳動(dòng)的校核
在低速（）重載鏈傳動(dòng)中，鏈條的靜強(qiáng)度占主要地位。
鏈條靜強(qiáng)度計(jì)算式:
式中 ------靜強(qiáng)度安全系數(shù)；
-------鏈條極限拉伸載荷,見(jiàn)表12-2-1；，
------有限圓周力，N；
------離心力引起的力，N，；
------鏈條質(zhì)量，，見(jiàn)表12-2-9；
------鏈條速度，；
------懸垂力，在和二者中取大值者
------系數(shù)，見(jiàn)圖12-2-3；
------鏈傳動(dòng)中心距，mm;
------兩輪中心連線對(duì)水平面傾角；
------許用安全系數(shù)，
u 第一組鏈輪傳動(dòng)的校核
查參考文獻(xiàn)【6】P12-102見(jiàn)表12-2-1得:
查參考文獻(xiàn)【6】P12-108見(jiàn)表12-2-9得:
故
取
垂度
取
查參考文獻(xiàn)【6】P12-108圖12-2-3，根據(jù)和選取
由于，所以
故鏈輪符合要求
u 第二組鏈輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及校核
查參考文獻(xiàn)【6】P12-102見(jiàn)表12-2-1得:
查參考文獻(xiàn)【6】P12-108見(jiàn)表12-2-9得:
故
取
垂度
取
查參考文獻(xiàn)【6】P12-108圖12-2-3，根據(jù)和選取·
由于，所以
故鏈輪符合要求
5.3 地輪軸的設(shè)計(jì)及校核
5.3.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖5-1 地輪軸的結(jié)構(gòu)示意圖
從左到右依次安裝:小鏈輪、軸承端蓋、軸承、套筒、地輪、地輪、套筒、軸承、軸承端蓋、大鏈輪。
5.3.2 軸上零件的定位
u 行走輪的固定
行走輪應(yīng)該有軸向和周向定位兩種。
軸向:一端用套筒，另一端用軸肩。
周向:平鍵。
u 軸承的定位
軸向:一端用軸承端蓋，一端用軸肩。
u 大、小鏈輪的定位
二者加工成一個(gè)整體，統(tǒng)稱(chēng)為鏈輪。
軸向:定位螺栓
周向:平鍵。
5.3.3 各軸段直徑和長(zhǎng)度的確定
軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。
由參考文獻(xiàn)【1】P370表15-3，查的
所以
綜合考慮
選取
由于軸承不承受軸向載荷，故選深溝球軸承，根據(jù)軸承的尺寸確定
軸承選用6007
選取 另一邊對(duì)稱(chēng)
=24mm =35mm =32mm =48mm =7mm =250mm
另一端對(duì)稱(chēng)
u 確定軸上鍵槽的位置和尺寸
軸上面安裝4個(gè)鍵槽，分別為大鏈輪，小鏈輪，兩個(gè)行走輪。
小鏈輪安裝在 根據(jù)直徑查的 長(zhǎng)度取為22mm
大鏈輪安裝在 根據(jù)直徑查的 長(zhǎng)度取為22mm
行走輪安裝在、 根據(jù)直徑查的 長(zhǎng)度取為48mm
5.3.4 軸的校核計(jì)算
圖5-2 播種機(jī)的傳動(dòng)示意圖
u 地輪軸所傳遞的扭矩
u 地輪軸水平面的受力分析
圖5-3 地輪軸的水平面受力分析圖
已知
受力分析得
求得:
剪力圖如下所示:
圖5-4 地輪軸的水平面受力剪力圖
彎矩圖如下所示:
圖5-4 地輪軸的水平面受力彎矩圖
u 垂直平面受力分析
圖5-5 地輪軸的垂直面受力分析圖
已知
受力分析得
求得:
剪力圖如下所示:
圖5-6 地輪軸的垂直面受力剪力圖
彎矩圖如下所示:
圖5-7 地輪軸的水平面受力彎矩圖
u 合成彎矩圖:
圖5-8 地輪軸的合成彎矩圖
u 軸的扭矩圖:
圖5-9 地輪軸的扭矩圖
u 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
由參考文獻(xiàn)【1】P362表15-1，查的45號(hào)材料的軸的許用彎曲應(yīng)力=60Mpa。
取
由前面算的數(shù)據(jù)得到
由此可見(jiàn)，所以地輪軸安全，符合要求。
5.4 鍵的校核
由參考文獻(xiàn)【1】P106查得普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為
由參考文獻(xiàn)【1】P106表6-2 查得【】=
u 鏈輪鍵的校核
鏈輪鍵符合要求。
u 地輪鍵的校核
地輪鍵符合要求。
5.5 軸承的校核
定軸承的使用壽命為8000h
已選軸承的型號(hào)為6007，由參考文獻(xiàn)【2】P69查的基本額定動(dòng)載荷、基本額定靜載荷。
當(dāng)量動(dòng)載荷
選取，
得
所以軸承符合要求。
6. 種箱的設(shè)計(jì)
u 穴間粒數(shù)和株距的計(jì)算
穴播株距的計(jì)算公式為:
S = πD/Zi(1-ε)
參考文獻(xiàn)【20】 P107
式中 S—穴距（㎝）
Z—排種輪型孔數(shù)（或槽孔數(shù)）
D—地輪直徑（m）
i—傳動(dòng)速比（i=n排/n地）
ε —滑移系數(shù)，一般取5%─9%
u 下種量的計(jì)算
穴播時(shí)，首先確定株距、每穴粒數(shù)，然后將計(jì)算出的數(shù)據(jù)代入下列公式，可得畝播量(以大白菜為例):
Q = m1δ/750bs
參考文獻(xiàn)【20】 P107
式中 m1—每穴種子粒數(shù)（粒/穴）
s—穴距（m）
b—行距（m）
δ—粒種子的千粒重（g）
u 種箱容積
種箱容積應(yīng)使其所盛種量能供播種機(jī)工作較長(zhǎng)地段，其容積公式:
V = QmaxBL/1333γ （2.3）1
參考文獻(xiàn)【19】P65—44公式65.3—2
式中: Qmax—最大播量，斤/畝
B——工作幅寬，單位m，單體種箱（在通用機(jī)上一般是變換到有一個(gè)種箱）時(shí)為行距
L—要求的地段長(zhǎng)度，單位m
γ—種子容重，單位kg/L
設(shè)計(jì)原則:種箱所盛種量能供播種機(jī)工作較長(zhǎng)地段，其容積可由公式（2.3