馬鈴薯播種機的總體設計

本科畢業(yè)設計（論文）論文題目：馬鈴薯播種機總體設計專 業(yè)：機械設計制造及其自動化班 級：2015級4班學生姓名:周東麟學 號：03991504032指導教師：張明秋答辯日期：2019年5月16日黑龍江工業(yè)學院機械工程系圖1.1 馬鈴薯1.2我國及外國馬鈴薯播種機發(fā)展情況1.2.1外國馬鈴薯播種機的發(fā)展情況自二戰(zhàn)過后不久，歐美地區(qū)絕大部分發(fā)達國家率先進入到農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展，在幾十年的發(fā)展之中，他們的農(nóng)業(yè)機械水平已相當超前，目前在農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展中更起到優(yōu)先帶頭作用。在西方發(fā)達國家內(nèi)，馬鈴薯播種機已經(jīng)具有很先進的技術(shù)，準確來說技術(shù)水平已經(jīng)很完備，不管從哪方面來說都可以說是相當優(yōu)秀。這些對于在耕種過程中的種子缺失率以及破損率都有很大程度的提高。目前為止很多發(fā)達國家都把繼續(xù)換代播種機的工作原理、盡可能完善它的結(jié)構(gòu)性質(zhì)、提高機器的使用年頭、減低成本和保養(yǎng)費用并且增強其工作效率和提高播種機之間的融會貫通以及互相之間的配合性作為日后更加先進的播種機研發(fā)的路徑。1.2.2我國馬鈴薯播種機的發(fā)展情況建國以來，我國開始大面積種植馬鈴薯，在探尋與馬鈴薯生產(chǎn)相對適應的道路上取得了很多值得驕傲的成果，特別在馬鈴薯機械方面尤為突出，雖然我國機械開發(fā)和生產(chǎn)水平上還未能追趕上發(fā)達國家，但是我們的科研人員有不服輸?shù)木?，所以我們有信心縮小這一差距。很多馬鈴薯播種機正不斷的走上農(nóng)民的耕種道路，并且在我國很多地區(qū)得到認可并推廣。播種機最重要的裝置就是排種裝置，如果想取得更加理想的效果那么就需要有先進的排種器和排種原理作為支持，目前，我國科技工作者已經(jīng)研發(fā)出與發(fā)達國家的一些排種器進行對接：例如槽輪式排種器(如圖1.2所示)、圓盤式排種器(如圖1.3所示)等，然而我國也有自主研發(fā)的一些排種器比如窩眼輪式排種器、紋盤式排種器、錐盤式精量排種器也在世界上廣受歡迎，盡管如此，在馬鈴薯播種機上，影響播種效率的關(guān)鍵因素仍是超前的排種器與排種方法。故此，在種子和播種方式可控的條件下制造相適應播種機仍然是關(guān)鍵所在。由此可以得出結(jié)論，在排種器的研發(fā)制造過程中，我國應首先以氣流輸送條式播排種器、孔帶式精密排種器、氣力式精密排種器以及傾斜圓盤指夾式排種器為主要方向進行研發(fā)制造。一些新興的排種器原理也應當被借鑒和運用，例如氣力式排種原理以及機械式排種原理等。圖1.2槽輪式播種器圖1.3圓盤式排種器1.3主要包括的機具設計(1) 馬鈴薯播種機整體機器的設計(2) 馬鈴薯播種機動力部位的選擇及設計(3) 馬鈴薯播種機破溝部位的選擇及設計(4) 馬鈴薯播種機排種部位的選擇及設計(5) 馬鈴薯播種機輸送種子管道、鎮(zhèn)壓裝置以及行走輪的選擇及設計1.4升運鏈式播種機重要應用規(guī)格(1) 外形尺寸(長x寬x高)：1450mmxl 100mmx950mm(2) 匹配動力：12kw(3) 生產(chǎn)效率：10acre/h(4) 作業(yè)寬度：1100mm(5) 播種樣式：平播(6) 播種深淺：60 150mm(7) 播種行數(shù)：2行(8) 種植行間距：400mm(9) 地輪半徑：250mm(10) 工作速率：lm/s(11) 傳動方式：鏈傳動(12) 與土壤接觸零件：鋤鏟式開溝器(13) 排種器：外槽輪式排種器(14) 覆土器式樣：拖環(huán)式(15) 鎮(zhèn)壓裝置：復合圓錐式(16) 種箱最大容量：30L第2章整機設計2. 1設計的總方案2. 1. 1設計的理念將開溝器、施肥器、排種器、覆土器及鎮(zhèn)壓裝置與準備好的動力機車相連接。并且讓機器工作達到順利的開溝、施肥、播種、覆蓋、鎮(zhèn)壓等一些列作業(yè)的目的。作業(yè)時的耕種深度以及輸送時的順暢性要可以讓懸掛部分充分的操控，開溝器要有自動覆土能力以及能夠開出平整的地溝外；排種器要保證在工作狀態(tài)下存在漏播、重播等情況的概率小于3%。鎮(zhèn)壓輪要保證正作業(yè)效果優(yōu)良，作業(yè)后土地形狀規(guī)則。2. 1.2基本結(jié)構(gòu)這款馬鈴薯播種器是由機架、開溝裝置、輸種管道、輸肥管道、覆土裝置、種箱、肥箱、排種裝置和鎮(zhèn)壓輪組成，與拖拉機相連的機器的前骨架分為上懸掛和下懸掛；機架中間部位的橫梁上方要固定種箱肥箱的側(cè)板，肥箱在前，種箱在后，排肥器和排種器要固定在下面；開溝器的梁要安裝在肥箱之前，開溝裝置的扁鋼要用U型螺栓固定，起到調(diào)整開溝深淺的作用，按照工作需要，開溝器可以在橫梁上橫向移動以達到調(diào)節(jié)行距的目的；鎮(zhèn)壓輪連接在機架的后梁上。2. 1.3工作原理這款機器利用上懸掛、下懸掛與動力機車進行連接，通過動力機車前進所輸出得動力帶動播種機作業(yè)，作業(yè)的速度約為lm/so農(nóng)機具的動力依靠：行走輪依靠動力機車前進轉(zhuǎn)動時所輸出的動力。地輪所傳遞的動力是根據(jù)動力機車前進時所輸出的動力，傳動鏈輪安裝在地輪兩端，中間傳遞鏈輪是鏈條傳遞的力矩，而后中間鏈輪將動力輸送給排種器和排肥器。要想在作業(yè)過程中輕易不發(fā)生打滑現(xiàn)象，且傳動正常，一般選用直徑相對較大的地輪。播種機在作業(yè)時，行走輪的動力來源于動力機車的動力的輸出軸，鎮(zhèn)壓輪上的主動軸把動力傳遞到中間軸，拖拉機由于前進從事行走輪跟著動起來，隨之，鏈條再把力量傳到施肥裝置、播種裝置上，化肥經(jīng)過輸肥管進入開溝器當中，種子則經(jīng)過輸種管進入到開溝器，按照固定的次序進入到已經(jīng)作業(yè)結(jié)束的地溝中。種薯要想不被破壞，種子下方5cm處埋入化肥，覆土器跟隨著鋪蓋種溝，緊隨其后鎮(zhèn)壓輪的圓錐滾筒隨以勻速適宜的壓力壓緊種床。2.2配套動力的選用依據(jù)我國迄今為止所擁有的動力機車的情況以及對機組所消耗功率的預先估計,擬定采用東風-200型拖拉機（如圖2.1）或者功率相接近的有關(guān)動力機車。東風-200拖拉機的主要參數(shù)如下：外形尺寸(cm)2850x1350x1990功率(KW)14 （16馬力）額定轉(zhuǎn)速(r/min)730驅(qū)動型式刖輪驅(qū)動離合器形式干式、雙片制動器環(huán)狀內(nèi)脹式發(fā)動機與離合器V帶連接理論前進速度(km/h)如表2-1所不：表2-1東風-200型拖拉機規(guī)定速度范圍前進速度理論速度km/h后退速度1.251.673.075.381.466.477.598.6515.9127.86第3章 關(guān)鍵部件選型與計算3. 1傳動部位的選擇以及計算3. 1. 1選擇傳動路線為了使拖拉機作業(yè)效率正常，必須在傳動路線不變的狀況下才能保證總體傳動的準確，這樣才能夠去進行實驗。依據(jù)機器的結(jié)構(gòu)和動力機車的位置來安排傳動的路徑，使播種機在工作過程中達到開溝、播種、施肥和鎮(zhèn)壓等工作的要求。瀏覽有關(guān)機器型號，把傳動路線分開成兩條路徑。首先，動力機車前進從而帶動行走輪轉(zhuǎn)動，再由鏈條傳動將動力遞接到中間軸；最終再由中間軸分別將動力傳給排種器和排肥器，以此讓驅(qū)動排種鏈輪和排肥槽輪轉(zhuǎn)動。3. 1.2算出傳動比行走輪的行駛速度取3.6km/h,換算出來為lm/s。行走輪的直徑為50cm,則可通過公式3-1計算得到行走輪軸的轉(zhuǎn)速m(3-1)式中：v一行走輪的行駛速度d一行走輪的直徑經(jīng)計算得出a - 38r/min依據(jù)本次涉及的要求，必須保證中間軸和行走輪軸的同時轉(zhuǎn)動，因此兩個軸的傳動比例是1： 1,如果中間軸轉(zhuǎn)速定為38r/min,排種器安裝在中間軸上，所以排種器轉(zhuǎn)速也應當為38r/min。排種器當中的上鏈輪、下鏈輪豎直安裝，要保證在工作過程中達到工作平穩(wěn)的狀態(tài)，所以二者之間的轉(zhuǎn)速差異較小，鏈勺的速度要求不超過0.5m/s,最優(yōu)的速度為0.5m/s,如若把速度降到0.25m/s左右，隨之應當將原本要求的株距縮小2倍才能保證排種效率，最終結(jié)合鏈輪的規(guī)定，我們決定選用排種器的上鏈輪、下鏈輪之間的傳動比約為1.12o3. 2種子箱體的構(gòu)造以及參數(shù)設計3. 2. 1選定種箱規(guī)格種箱應保證容量夠大，以達到降低加種頻率的目的，通常都是到地頭才再次加種。然而種箱容積容積也不需要太大，這樣會增加整機的重量，這樣會對播種機造成不利因素從而影響機組的移動性能；種箱有必要做到箱壁的傾斜角度大于種子的自然休止角度從而能讓種子順利滑到排種器當中通常狀態(tài)下馬鈴薯塊莖的自然休止角a=24。34°,我們選擇a=30。除此之外，種箱還應具備：堅固耐用，質(zhì)量輕，擁有一些的剛性，防水和防潮等作用；種箱更應便于加種、卸種和清種，故這款機器所選的種箱形狀是錐臺型(口徑上面大下面小)，并且上面有防護蓋起到保護作用。3. 2. 2種箱容積的計算播種的株距、行距、播種數(shù)量以及播種距離進行總體數(shù)據(jù)共同確定種箱的容量。根據(jù)一般情況下實驗情況可以得出：播種機在作業(yè)情況下種箱內(nèi)應存留一點種薯，至少要留出10%左右，以此來減少種箱內(nèi)因種子太少而造成的影響。提前設置該地塊的長度為D=1000m,往返一次則需要往播種機內(nèi)加一些種子。種箱的容積V則可用公式3-2確定：V = 1.1 LBNmax/667y(3-2)公式：L一滿箱的種子可以播種的最遠長度。最少也要能夠達到一個播種行程，即土地壟長的二倍(m),取L=2kmB一作業(yè)寬度(m),在此規(guī)定為B=l.lmNmax一每公頃可以播種的最大重量(kg/hn?),馬鈴薯塊莖的播種距離為12cm,則大約估算每100m可以播種833塊種子，每個種子的重量約為0.05kg ,算得Nmax41.65kg丫一每公升可裝入多少重量的馬鈴薯塊莖(kg/L)o lL=1000000cm3o所以單位容積內(nèi)可裝入大小規(guī)格為2cm X 2cm X 2cm的馬鈴薯塊莖大約125顆，而每顆馬鈴薯塊莖的重量大約為0.05kg,算出來Y的值大約為7.25kg/L規(guī)定L=2000； B=l.l； Nmax=41.65； r=7.25o代回原式(3-2)得到：V =20.8433 (L)我們此次設計選擇容量大約為30L的種箱，因為一般情況下種箱的實際容量會比設計的數(shù)值大一些，因此這次設計取種箱的容積為30L。3. 3排肥器的選型設計3. 3. 1排肥器的性能要求(1) 排肥量穩(wěn)定、均勻，不受肥箱內(nèi)肥料的多少、地形傾斜起伏及前進的速度等原因的影響。(2) 通用性好，能施不同種類的肥料。保證排肥器除了能排施流動性好的顆粒狀化肥和復合顆粒化肥外，同時也可以排施流動性差的粉狀化肥。(3) 排肥量調(diào)節(jié)靈敏、準確，調(diào)節(jié)范圍能適應不同的化肥品種與不同農(nóng)作物的施用技術(shù)要求。(4) 工作阻力要小，使用時調(diào)節(jié)要方便，以便于作業(yè)后清理殘留的化肥。(5) 排肥器的全部與肥料接觸的機構(gòu)、零件應該采用防腐耐磨材料。3. 3. 2現(xiàn)有排肥器的款式與特色常用的化肥排肥器有以下幾種類型：(1) 外槽輪式排肥器：工作時，外槽輪旋轉(zhuǎn)，顆?；士勘旧碇亓砍錆M槽輪的凹槽并且被槽輪帶著一起旋轉(zhuǎn)，在槽輪外面的肥料通過槽輪的拔動和肥料顆粒之間的摩擦力的作用下也隨之被帶動起來由槽輪強制排出，從排肥舌上進入到輸肥管，隨后通過開溝器進入種溝。這款排肥器轉(zhuǎn)動的槽輪和不轉(zhuǎn)動的阻塞套可以在排種盒內(nèi)跟隨排種軸左右移動，排肥量是靠改變槽輪的長度來變化的?？梢杂谬X輪代替外槽輪排肥器的槽輪。槽輪的齒數(shù)相對于排種器來說應該所相對減少。(2) 星輪式排肥器：工作時，化肥通過旋轉(zhuǎn)的星輪星齒強制排出。常用兩個星輪對轉(zhuǎn)用以去除肥料架空和錐齒輪的軸向力。該排肥器的肥箱下端裝有活頁式釵鏈,箱底可以自由打開，便于清除殘存的化肥；星輪的拆卸也是相當方便的。排肥量的調(diào)節(jié)可以通過調(diào)節(jié)手柄改變排肥量活門的開口程度來完成。（3）螺旋式排肥器：其主要工作零件是排肥螺旋。作業(yè)時螺旋回轉(zhuǎn)，將肥料排入排肥管。在排肥量較小時，螺旋式排肥器的排肥均勻性相對較差。（4）水平刮板式排肥器：水平刮板式排肥器是我國研制的一種為解決碳酸氫鉉排肥問題而研制的。它的基本工作原理是由在水平面旋轉(zhuǎn)的曲面刮板或彈擊刮板將化肥排出。（5）攪-撥輪式排肥器：這是一種常用的排肥器。其突出特征是能夠有效地消除肥料的“架空”可靠的排施含水量很大的碳酸氫鉉。清肥不方便是它的缺點。（6）振動式排肥器：由于震動原因，肥料排量受肥箱內(nèi)肥料多少、肥料密度、粘結(jié)力等因素的影響較大排肥量的穩(wěn)定性和均勻性相對差些。馬鈴薯栽種作業(yè)中，排肥器需根據(jù)實際情況進行選取，馬鈴薯栽種一般用細小微粒狀的肥料。對上述排肥器進行對比以及馬鈴薯施肥技術(shù)的要求，此次設計決定選定移動式外槽輪排種器。這種排肥器的優(yōu)點在于槽輪和齒輪可以互換，工作原理也是相同的。外槽輪式排肥器一般用排施流動性教好的顆粒狀化肥，具有較強的排肥穩(wěn)定性和均勻性,但是缺點為不可以用排施流動性差的化肥。其結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。1.卡箍；2.軸銷；3.花形擋圈；4.外槽輪；5.阻塞套；6.排肥杯;7.排肥舌；8排肥軸；9排肥舌軸圖3.1移動式外槽輪排肥器3. 3. 3算出排肥情況外槽輪式的排肥狀況可以通過公式3-3計算。(3-3)式中：d一外槽輪的直徑，d取45mmL一外槽輪的有效長度，L取126mmr一肥料的密度，施用的化肥為磷酸二鉉，其密度為789g/Loa槽內(nèi)肥料充滿系數(shù)，一般取0.7fg每個槽的平面面積，實驗過后fg-0.6676cm2t一每節(jié)外槽輪凹槽的距離大小。計算后算出t=d7i/z=20.2mm%帶動層特性系數(shù)。取0.5通過計算得出Q；5.5kg/acre,這里取6kg/acre黑龍江工業(yè)學院本科畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是本人在指導教師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。作者簽名：日期：2019年 月 日第4章 主要工作部件的設計及計算4. 1排種器的選型與計算針對馬鈴薯播種機來講，排種器就是它的核心工件，播種情況的好壞是由排種器所決定的，因此，選擇排種器要十分用心。4. 1. 1排種器對馬鈴薯播種機的重要之處(1) 排種的均勻性以及穩(wěn)定性是排種器的硬性指標，還要能夠連續(xù)地排種，并且能根據(jù)不同外界因素進行作業(yè)，它的播種器要保證播種十分穩(wěn)定，且均勻；(2) 通用性和適應性也非常的重要，播種量調(diào)節(jié)范圍要大；(3) 對種子的損傷率要很小，通常要保證不超過3%；(4) 結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，容易制造和養(yǎng)護，易于調(diào)節(jié)；(5) 漏種率與重播率少，都要不超過3%。4.1.2現(xiàn)有排種器的類型和特點排種器有很多種，一般我們根據(jù)排種方式的不同大概分為撒播排種器、條播排種器和點播排種器上大類型。條播排種器是按規(guī)定的行距，播種深度與播種數(shù)量將種了播成條形，通常不計算種子的粒距，只注重一段距離內(nèi)的種子數(shù)量，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上通常使用的條播排種器有外槽輪式、內(nèi)槽輪式、磨紋盤式、錐面型孔式、擺桿式、離心式、匙式及刷式等類型。其中我們最常用的就是外槽輪式排種器，它由排種器盒子、排種軸、外槽輪、阻塞輪、花型擋環(huán)及清種舌等部件組成。排種器盒要裝在種子箱下端，種子通過箱底開口進入到盒子內(nèi)。外槽輪及花型擋環(huán)是防止在排種軸轉(zhuǎn)動時馬鈴薯塊莖從槽輪兩邊漏出。雖然這樣的排種器機體簡單、便與生產(chǎn)、使用順手、有良好的通用性、有較強的適應性，國際上對它也有一定的標準，然而它還是存在限制性的，對于種薯來說，機器的漏種率以及對種子造成的損傷率不是依靠外槽輪排種器來降低的，也不能夠有效提高播種的穩(wěn)定性，所以需尋求一種結(jié)構(gòu)較為簡單、效率相對較高、播種質(zhì)量相對較好的排種器，通過比較一些相關(guān)的排種器，升運鏈式排種器最終被選擇，這種排種器是1970年以后日美等發(fā)達國家所應用比較多的舀上杯鏈式排種器的前身。4.1.3排種器的型號選擇（1）升運鏈式排種器型號選擇以及基本構(gòu)造馬鈴薯塊莖具有一定的特點，這款馬鈴薯播種機決定選用升運鏈式排種器。其結(jié)構(gòu)如圖4.1所示:圖4.1升運鏈式排種器（2）工作原理：行走輪將動力通過傳動系統(tǒng)傳遞到排種鏈的主動鏈輪上，播種機前進從而帶動行走輪轉(zhuǎn)動，升運鏈以一定的速度升高是通過小鏈輪轉(zhuǎn)動帶動的，固定在升運鏈上的取種勺每次舀取一個種薯塊，并且通過上鏈輪和護種管壁將種薯塊運送到輸種管內(nèi)，再經(jīng)過開溝器落入到地溝之中，已達到播種的目的。（3）升運鏈式排種器作業(yè)能力及機體數(shù)據(jù)根據(jù)馬鈴薯播種機的設計要求與參考查閱的有關(guān)文獻，主要有以下機體數(shù)據(jù)：1. 取薯勺速度v：取薯勺線速度與作業(yè)速度成正比，試驗表明，當取薯勺速度不超過0.5 m/s時，播種質(zhì)量較好。當鏈輪線速度為0.55m/s時，作業(yè)質(zhì)量會下降，即漏播有略微增加，但基本上能達到農(nóng)業(yè)技術(shù)的要求。若果取薯勺速度大于0.55m/s時，作業(yè)質(zhì)量則有明顯變壞程度，漏播現(xiàn)象很頻繁。因此鏈輪線速度最大作業(yè)速度要不超過0.5 m/so2. 鏈輪轉(zhuǎn)速n：鏈輪轉(zhuǎn)速過低時，脈動頻率較低低，排種均勻程度差；轉(zhuǎn)速過高時，又會使種子損傷率增加的同時伴隨著漏種頻繁。依據(jù)馬鈴薯種子的播種要求,此次設計選用最大轉(zhuǎn)速小于等于40r/min的鏈輪。3. 鏈條的工作長度L：鏈條的長度相對大時，則兩輪之間的中心距會增大，從而增加輸種的距離；長度太短時則又會造成輸種時種薯來不及緩沖而從取薯勺掉落,播種的間距就會產(chǎn)生誤差。因此最準確的中心距是可以確定鏈條在工作時的長度。通常鏈條長度在2m左右，種薯塊莖輸送高度要小于50cmo4. 取薯勺的形狀：對于單邊最大尺寸為20mm的馬鈴薯種子塊莖來說，取薯勺要保證種薯塊在作業(yè)工程中不可以出現(xiàn)掉落的情況，而且背面要光滑，不能讓種子塊莖損傷；取薯勺質(zhì)量要輕，所以取薯勺都是用厚為1.2mm的鐵皮沖壓制造而成。4.1.4升運鏈相關(guān)系數(shù)的確定(1) 最初選定的理論株距為12cm,因此在行走輪轉(zhuǎn)動一圈后所需的播種個數(shù)n可以通過公式4-1計算得到：n = = (4-1)120 120式中：L行走輪的周長；D行走輪的直徑。通過己知數(shù)據(jù)D=0.5m。算得n=13個(2) 播種距離此次選取鏈條每節(jié)的距離為p=25.4mm,長度約為2.24m的16A型滾子鏈，鏈條的速度約為0.27m/s,比最好速率v=0.5m/s還高0.54倍，所以可以借助簡短種子之間的距離來達到排種的最終要求,也就是說縮小種子之間的距離變成原來的0.54倍,緊接著調(diào)整媒介鏈條的距離和鏈條長度，計算過后，鏈條上有88個鏈節(jié)，要想使排種效果最優(yōu)，取種勺數(shù)量為24,其中有16個取薯勺是由4個鏈結(jié)拼接而成，另外8個由3個鏈結(jié)組成。因此每個取薯勺之間的平均距離也就是株距B=88/24X25.4R93mm,能有效去克服充不上種的情況。(3) 選取取種勺的大小瀏覽有關(guān)取種勺的信息，然后分析種子在取種勺的受力狀況，為使馬鈴薯塊莖不掉落到取種勺以外，所富余的種子也不在勺內(nèi)的情況，要求取薯勺的寬度要大于種子長度的0.5倍且小于種子厚度的1.5倍。因為種子的尺寸規(guī)格為2cmX 2cmX 2cm,我們規(guī)定取薯勺的寬度應為20X 1.25mm=25mm。同時為了取種子塊莖的時候有充分的時間和空間，取薯勺的長度尺寸也必須要比種塊長度大1.5倍以上，所以長度至少為20X1.5=30mm,這里規(guī)定為35mm。通過查閱相關(guān)書籍，可得知種薯塊莖的自然休止角通常為30。，故此取薯勺內(nèi)的角度應不大于它的自然休止角，這里也規(guī)定為30° o4. 2選取及設計開溝器4. 2. 1開溝器所要具備的性能播種機上的重要部件的其中一個就是開溝器，其功能是開溝、整理種床、自動覆土和導種、肥入土，開溝器作業(yè)效果的優(yōu)劣是直接影響播種質(zhì)量和種子發(fā)芽生長的因素是。所以，開溝器應該具備：(1) 開出的溝要筆直而且深淺程度是一樣的，播種寬度適中，溝下端平整，可以自動覆土；(2) 入土效果好，不壅土、不纏草、不堵塞、阻力小、工作穩(wěn)定；(3) 使種子全部落入到溝底，行內(nèi)種子分布幅度、均勻度應當與農(nóng)業(yè)技術(shù)要求相符。4. 2. 2開溝器有哪些類型及特別之處入土角度有差異，因此分為銳角開溝器以及鈍角開溝器。(1) 鋤鏟式開溝器：屬于銳角型開溝器，作業(yè)時播種機向前行走從而帶動開溝器,土壤在鏟前突起，兩側(cè)土壤受擠壓隨后分離，開溝器離開后溝壁上的土壤可以自動下落并且把種子掩埋。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、入土能力強、工作阻力相對小，a=36cm,R=3065N/個。缺點是易壅土和纏草，干濕土易混雜，高速作業(yè)時播深不是很穩(wěn)定。(2) 雙圓盤開溝器：屬于鈍角型開溝器，主要由一對平面圓盤、開溝器體、圓盤軸和散種板組成。作業(yè)時，兩圓盤向前滾動，利用兩圓盤在前下方一點位置接觸所形成的夾角，將土壤向兩側(cè)擠壓，溝底呈現(xiàn)出W形。種子和肥料由種、肥輸入管通過開溝器體上的種、肥輸送筒落入溝底。工作平穩(wěn)、溝形整齊、不亂土層、斷草能力較強。但是結(jié)構(gòu)復雜、尺寸相對大，工作阻力大。a=48cm, R=80160N/個。（3）芯錚式開溝器：屬于銳角型開溝器，工作時先由芯錚入土開溝，兩個側(cè)板向兩側(cè)分土形成種溝。開溝寬度大、入土性能好，但工作阻力較大。a=612cm,R=200800N/ 個?；妒介_溝器：屬于鈍角型開溝器，工作時滑刀在豎直方向切入土壤，刀后側(cè)板向兩側(cè)擠壓土壤從而形成種溝。特點則是靠重力進入土中，溝深穩(wěn)定、溝形整齊、不亂土層，斷草能力強、工作阻力大。a=510cm, R=200400N/個。4. 2. 3開溝器的選型馬鈴薯播種機一般在新耕地上進行作業(yè)時，新耕地的雜草和殘茬對開溝器一般不造成影響，出現(xiàn)纏繞和堵塞的幾率不大，又考慮到開溝的性能和經(jīng)濟因素，此次我們選擇鋤鏟式開溝器，它由翼鏟、筒身和深淺調(diào)節(jié)扁鋼構(gòu)成。其最大優(yōu)點是：（1）開溝深,因為農(nóng)業(yè)要求開溝深度最大達到180mm,上述幾種開溝器只有鋤鏟式能達到要求；（2）開出的地溝平整、開闊，受地形的影響不大；（3）結(jié)構(gòu)簡單，便于制造與維護。4. 2. 4入土角a、切土腳角B、鏟翼張角Y的確定開溝器在作業(yè)時入土角a不應選取過大，容易在作業(yè)時土壤上移變大，土層從而提升，并伴隨相互混亂的趨勢，工作阻力也會隨之加大；入土角也不能選得過小，過小時的入土角將會造成刃部強度減小。一般情況下入土角的選取范圍在30。50。之間，為了保證入土能力，所以此入土角應該選取大小適中，這里取入土角為45。切土角過大，土壤會被推到兩側(cè)，以至于造成土壤外翻，嚴重影響覆土性能；同樣的切土角也不過太小，太小的切土角將會一定程度上影響鏟面的高度。一般情況下。值一般在20。30。之間選取，特殊情況下除外，可以取得小一點,這里取P=20° o丫過大，翼鏟就會加大，使得雜草容易附著，從而發(fā)生纏草、壅土、堵土等一系列現(xiàn)象。丫過小時，翼鏟切斷草根的能力則會減弱。為使雜草沿翼鏟刃緣向后滑切，丫一般應該取75。85。，這里取y=80°4. 2. 5開溝器外形尺寸的確定深度調(diào)節(jié)扁鋼的尺寸為：40mmx20mm開溝器體尺寸長x寬x高：173mmx 120mmx505mm4. 3輸種管的型號選取及設計4. 3. 1輸種管必備的條件輸種管一般起到由排種器排出的種子順利進入種溝，對排種是否均勻有一定影響。馬鈴薯播種機對輸種管的選擇有以下幾個方面：（1）對種子流入的影響小，能確保種子自由的流動，不致于減小排種的均勻性；（2）可以隨意彎曲以及具有伸縮性，從而配合開溝器的上下移動和調(diào)動。輸種管一般要連接接在排種器上面，可以在任意方向擺動時對種子通過不造成影響；（3）還應具有彈性以及彎曲度，并且是耐腐蝕的材料制成。除此之外還有要一定的強度，保持是圓筒，不易變癟；（4）結(jié)構(gòu)要簡單，方便制造和維修。4. 3. 2輸種管的選型此次設計過程中，因馬鈴薯種子塊莖的形狀以及對導種管的要求，決定選擇螺旋骨架型塑料管作為輸種管。這種輸種管是用1mm厚的鋼絲或尼龍絲作骨架纏敷塑料薄膜和通過加熱制造而成，管子內(nèi)壁光滑，結(jié)構(gòu)較簡單、重量輕、彎曲靈活、耐腐蝕性強。如圖（4.1）所示。圖4.1輸種管4. 3. 3輸種管尺寸選擇應依據(jù)作物的最高播種量和種子的物理性質(zhì)來確定輸種管的最小直徑。輸種管的直徑應當和種子在輸種管內(nèi)自行滑落時的擴散程度相結(jié)合。輸種管的最小直徑一般為26mm,最大直徑40mm。應依據(jù)不同型號的播種機的結(jié)構(gòu)需求、排種器的特性以及對種子滑落至地溝底部的技術(shù)要求來選擇輸種管的傾斜度和長度。通常情況下，橡膠輸種管的傾斜角約為50。其長度運用以下式子式進行計算L = H/sina(4-2)式中H種子從排種口下落到開溝器體接種口的垂直距離A輸種管的傾斜角求出L的值為225mm4. 4覆土器的型號選取及設計4. 4. 1覆土器的類型及特別之處播種機上普遍應用的覆土器有鏈環(huán)式、彈齒式、爪盤式、圓盤式、刮板式等，其中鏈環(huán)式、彈齒式、爪板式為全幅覆蓋式，通常常用在行距很窄的谷物條播種機。圓盤式和刮板式覆土器則用在行距寬、需要的覆土量大、并且要達到覆土嚴密且有一定起壟功能的中耕作物播種機。4. 4. 2覆土器的選型考慮到開溝器以及這款機器的結(jié)構(gòu)，準備選擇拖環(huán)式覆土器。其結(jié)構(gòu)如圖4.2所示。圖4.2拖環(huán)式覆土器4. 4. 3覆土器性能結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定拖環(huán)直徑D=280mm鏈環(huán)長度L=15mm兩環(huán)間距離Ll = 120mm掛鉤有效直徑Dl = 10mm整個部件有效工作高度H=375mm （可調(diào)）4. 4鎮(zhèn)壓輪的選型與設計4.4.1鎮(zhèn)壓輪的使用條件鎮(zhèn)壓輪在作業(yè)結(jié)束后，種子與濕潤土地的接觸更加緊密，這樣種子可以得到發(fā)芽和生長的有利條件，也可降低水分的蒸發(fā)，利于土地保墻，同時還可以增強土壤毛細管的作用。鎮(zhèn)壓輪對土壤的壓強一般依據(jù)土壤性質(zhì)、水分、密度和作物的技術(shù)要求而選擇，一般為3050kPa。鎮(zhèn)壓輪的壓力大小與它自身的重量和作用在它上4. 4. 2設計時所要達到的目的(1) 轉(zhuǎn)動靈活(2) 鎮(zhèn)壓器可調(diào)；(3) 鎮(zhèn)壓后土地表面不產(chǎn)生鱗狀裂紋；(4) 不壅土，不纏草。4.4.3構(gòu)造設計目前為止的所有馬鈴薯播種機的鎮(zhèn)壓輪，通常采用常規(guī)鎮(zhèn)壓輪。它質(zhì)量輕盈，構(gòu)造簡單，鎮(zhèn)壓后不充實，影響種植作業(yè)的質(zhì)量。這款設計選則了一款鎮(zhèn)壓效果好并且有防寒保溫、抗旱保墻以及可以促進種子早期出苗和幼苗的生長發(fā)育的圓錐式凹型鎮(zhèn)壓輪。想要鎮(zhèn)壓輪能正常工作，降低工作中出現(xiàn)滑移與壅土的情況，則鎮(zhèn)壓輪的直徑應滿足以下公式：Smax > 2WT/D(4-3)因為 Smax=Qf,貝IJD>2Wt/ (Qf )(4-4)式中Smax土壤對鎮(zhèn)壓輪表面的最大附著力Q鎮(zhèn)壓輪的負荷f土壤對鎮(zhèn)壓輪的附著系數(shù)，通過查表可知f 一般取0.4Wt一軸套產(chǎn)生的摩擦力矩D鎮(zhèn)壓輪的直徑因此由上面式子可得到，鎮(zhèn)壓輪想要正常工作，就必須有很大的附著力。土壤對鎮(zhèn)壓輪的附著系數(shù)f與輪緣的材料和土壤的情況有關(guān),在一般情況下f是個常數(shù)。然而增大鎮(zhèn)壓輪的負荷雖可提高土壤對輪緣的附著力，但增大鎮(zhèn)壓輪的負荷同樣會使輪子凹陷程度增加，輪子運轉(zhuǎn)的阻力變大，并且還會增大對土壤的壓實狀況,而后產(chǎn)生對種子發(fā)芽的不利因素。故此最優(yōu)的辦法就是減少軸套中產(chǎn)生的摩擦力矩,那就有必要使用滾動軸承來減小在軸套中產(chǎn)生的摩擦力。同樣的增大輪子的直徑也能有很好的使鎮(zhèn)壓輪能正常工作。通過分析與計算，鎮(zhèn)壓輪的直徑D的取值約為400mm,寬度約為120mm。鎮(zhèn)壓輪的結(jié)構(gòu)簡圖如圖4.3所示：圖4.3鎮(zhèn)壓輪裝置4. 5行走輪的選型設計4. 5. 1行走輪的設計要求在這款播種機中，行走輪不但起到限深的功效，而且也充當著排種、排肥的主動輪29。因此在設計時，應該從以下幾個方面入手：（1）剛度及強度都要達到一定的標準；（2）滑移系數(shù)不能過大，一般要小于10%,以此來提高播種的均勻性；（3）對土地表面凹凸不平不平有較強的適應力，避免在土地表面凹凸不平不平的條件下，出現(xiàn)作為驅(qū)動排種器、排肥器的行走輪被架空而不工作，造成不排種、不排肥的情況。4.5. 2行走輪的結(jié)構(gòu)（1）一般條件下，行走輪直徑越大，它的轉(zhuǎn)動越靈敏，從而打滑率很少出現(xiàn)，所以直徑越大播種也就越均勻。此次設計的目的是為了使行走輪的大小與機具空間相適應，特將它的直徑設計為500mm,寬度為80mm。（2）本次設計參照有關(guān)機具，綜合考慮為增加其入土性能及脫土性能，其結(jié)構(gòu)如圖（4.4）所示。摘要現(xiàn)如今馬鈴薯已成為我國主要糧食作物之一，并伴隨著產(chǎn)量和市場需求不斷提升，為了達到增強生產(chǎn)效率與提高質(zhì)量的目的，那么就必須在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)馬鈴薯機械化作業(yè)。中國在馬鈴薯播種機方面發(fā)展較落后，自動化技術(shù)比發(fā)達國家低很多。為此，對中國馬鈴薯機械化作業(yè)進行分析是必然的，隨后把我國馬鈴薯播種機的諸多問題拿出來對比分析，就這一方面的問題做出合理調(diào)整，對日后馬鈴薯機械化作業(yè)水平的提高是大有益處的。在經(jīng)濟迅猛發(fā)展的時代條件下，傳統(tǒng)的簡單的依靠牲畜和人力來完成的旋耕作業(yè)和起壟作業(yè)，已經(jīng)無法單純的依賴其作業(yè)，所以說，現(xiàn)如今，農(nóng)機具的使用率被提高已經(jīng)被提上日程，因此，與其相對應的想法，設計生產(chǎn)旋耕起壟機械就應運而生。但是在21世紀的今天，由于和農(nóng)機具的相關(guān)報道不足，各個工廠大多數(shù)為自主研發(fā)，根據(jù)其調(diào)查研究證明，應存在的農(nóng)用機具存在以下不足：(1) 現(xiàn)如今，各農(nóng)廠、農(nóng)戶所使用的耕作方法存在土壤的蓄水保墻能力不強、土壤適應特性較差、作業(yè)條件惡劣，限制其廣泛推廣的主要原因是作業(yè)效果沒有達到農(nóng)藝技術(shù)要求；(2) 當今時代，馬鈴薯播種機存在耗油量嚴重、質(zhì)量大、工作效率較低等問題，在其機器工作時，每當遇到較大土壤阻礙時，機器的運行振動陡增，勞動強度也迅猛增大；(3) 由于機器的單一作業(yè)形式，導致其馬鈴薯播種機的使用壽命降低，相對應的價格較為高昂，相配套的農(nóng)業(yè)機械配件質(zhì)量差。本次畢業(yè)設計是總結(jié)以上缺點與不足，針對其問題設計一種新形式的馬鈴薯播種機，論文主要涉及包含以下方面：(1) 針對主要工作零部件進行結(jié)構(gòu)設計。主要涉及：1)設計傳動裝置、排種器、排肥器、開溝器、以及覆土器、鎮(zhèn)壓裝置；2)選擇合適的排種箱和排肥箱(2) 用SolidWorks軟件對馬鈴薯播種機進行設計，建立三維實體模型，并進圖4.4行走輪地輪安裝在地輪軸上，兩端分別緊挨著鏈輪，兩輪間的距離為400mm。4. 5. 3行走輪轉(zhuǎn)速的計算按照設計要求和查閱的有關(guān)資料，該播種機生產(chǎn)率為3.24.1hm2/h,幅寬1100mm,因此，機器的行進速度為：v = = 41006500十3600 a 0.79l.21m/s取平均速度為v=lm/s,按照配b I 1.51.5 )套拖拉機的結(jié)構(gòu)尺寸和常用播種機的地輪大小，取地輪直徑為50()mm,有v = wr =r60(4-5)式中v地輪軸的轉(zhuǎn)速(m/s)；w地輪軸的角轉(zhuǎn)速(rad/s)；n地輪的轉(zhuǎn)速(r/s)由公式(10一1)得n-38r/minr地輪的半徑(m)；第5章結(jié)論與建議5. 1結(jié)論（1）本設計書較為系統(tǒng)的闡明了馬鈴薯播種機的概況以及發(fā)展歷程，并且提出了現(xiàn)有播種機所存在的問題，而后著重對比分析了總體構(gòu)造設計以及排種器、開溝器和鎮(zhèn)壓輪的設計理念，提出了馬鈴薯播種機的總體設計方案。（2）馬鈴薯播種機與動力機車連接使用，可一次性完成開溝、播種、施肥、鎮(zhèn)壓、覆土等多項作業(yè)13。（3）在動力機車與馬鈴薯播種機的連接使用過程中值得關(guān)注整個機組工作時的穩(wěn)定性能，以達到機組設計的性能理念，因為播種機是中軸對稱的，所以在穩(wěn)定性的探討中，最關(guān)鍵的就是縱向穩(wěn)定性的情況分析。（4）開溝器某些部位的設計通過比較觀察不同種有關(guān)機型，在現(xiàn)有開溝器的基礎上設計出了鋤鏟式開溝器，可以實現(xiàn)種、肥分施。（5）選擇升運鏈式排種器，選取外槽輪式排肥器。5. 2建議（1）在此次設計過程中，理論知識掌握不夠豐富，因此在設計一些裝置時往往需要很長的時間和精力，而結(jié)果也達不到理想效果，日后將努力豐富這方面的研究,以達到不斷完善馬鈴薯播種機的基礎設計理論的目的。（2）由于條件原因，沒有實地考察，所以只能借助書上的圖形然后再與自己的想法結(jié)合后設計，因此很多數(shù)據(jù)只能大概的初步估計，不能夠完全地確定機具的結(jié)構(gòu)形狀、受力情況以及性能指標。（3）在對傳動裝置這部分設計時仍延續(xù)傳統(tǒng)的設計辦法，雖然有機械設計手冊等軟件的協(xié)助，但在日后希望能學到并且可以應用一些現(xiàn)代設計方法，進行優(yōu)化設計，使整機器性能更加穩(wěn)定。（4）設計時需要理論與實踐相結(jié)合，應該更多的參考一些有借鑒學習必要的實用機型。（5）做畢業(yè)設計，應當快速上手，要充分理解設計的目的與要求，合理安排時間，制定符合實際的計劃表。應該多參閱文獻資料和實際當中的有關(guān)機型，將設計中出現(xiàn)的問題逐個擊破，盡力做到最完美。(6) 在本次設計中，并沒有合理安排設計進程，因此出現(xiàn)時間不夠的現(xiàn)象，經(jīng)過這次的經(jīng)歷，我一定能夠在日后的工作和生活中優(yōu)化自己的時間和計劃安排。參考文獻1金梅,夏春華，吳崇友,張文毅.水稻直播機排種器研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢J.中國農(nóng)機化,2010(05):39-42.2彭夢男，王毅，胡永亮,陳育加，黃容華,陳祥群，張文峰.南方冬種馬鈴薯播種機設計研究J.廣東農(nóng)業(yè)科學,2012,39(02): 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李強.玉米移栽機滴灌帶鋪設裝置設計與試驗研究D.沈陽農(nóng)業(yè)大學,2017.23 李迪.馬鈴薯膜上穴播機的研制與試驗D.甘肅農(nóng)業(yè)大學,2017.24 蘆新春，楊進，陳書法，李宗嶺.秸稈還田施肥播種機播種裝置設計J.農(nóng)機化研究,2014,36(05):162-165.25 周輝.小麥免耕施肥播種機的研制D.河北農(nóng)業(yè)大學,2013.26 姜峰.機動式大豆育種精密播種機的研究D.東北農(nóng)業(yè)大學,2012.27 劉中峰，劉曉秋.2BQJT 型氣吹式精密播種機鎮(zhèn)壓組合的設計J.當代農(nóng)機,2011(06):66-67.28 Hildebrand K J. Integration of optical and mechanical design based on professionalCAD software. Lens Design, Illumination, and Optomechanical ModelingJ. SPIE ,1997,3130:121-12729 常靜.基于Pro/E的玉米播種機設計及其關(guān)鍵部件有限元分析D.安徽農(nóng)業(yè)大學,201130 H.Buitenwerf,W.B.Hoogmoed,P.Lerink and J.Miiller.Assessment of the Behavior ofPotato in a Cupbelt Planter. MBiosystems Eigineering.2006: 35 1致 謝在本次論文設計過程中，感謝我的學校黑龍江工業(yè)學院，給了我學習的機會，在學習中，張明秋老師從選題指導、論文框架到細節(jié)修改，都給予了細致的指導，提出了很多寶貴的意見與建議，張老師老師以其嚴謹求實的治學態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風和大膽創(chuàng)新的進取精神對我產(chǎn)生重要影響。他淵博的知識、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。這篇論文是在老師的精心指導和大力支持下才完成的感謝所有授我以業(yè)的老師，沒有這些年知識的積淀，我沒有這么大的動力和信心完成這篇論文。感恩之余，誠懇地請各位老師對我的論文多加批評指正，使我及時完善論文的不足之處。謹以此致謝最后，我要向百忙之中抽時間對本文進行審閱的各位老師表示衷心的感謝。行載荷分析。關(guān)鍵詞：馬鈴薯；播種機；設計；機械化作業(yè)AbstractNowadays, potato has become one of the main food crops in China, and with theincreasing production and market demand, in order to achieve the purpose of enhancingproduction efficiency and improving quality, it is necessary to realize potatomechanization in the whole country. China is lagging behind in potato planters, andautomation technology is much lower than in developed countries. To this end, it isinevitable to analyze the mechanized operation of Chinese potato. Then, the problems ofChina's potato planter will be compared and analyzed, and reasonable adjustments will bemade to this aspect. The improvement of the level of mechanization of potato in the futurewill be great. Benefits.Under the conditions of rapid economic development, the traditional simple rotation andploughing operations that rely on livestock and manpower have been unable to rely solelyon their operations. Therefore, nowadays, the use rate of agricultural machinery has beenimproved. Being put on the agenda, therefore, in response to the corresponding ideas, thedesign and production of rotary tiller ridge machinery came into being. However, in the21st century, due to insufficient reports on agricultural machinery and tools, most of thefactories are self-developed. According to their investigation and research, the followingagricultural machinery should have the following deficiencies:(1) Nowadays, the farming methods used by various farms and farmers have poor soilwater storage capacity, poor soil adaptation characteristics, and poor working conditions.The main reason for limiting their widespread promotion is that the operation effect doesnot reach agronomic technology. Claim;(2) In the current era, the potato planter has serious problems such as serious fuelconsumption, high quality, and low work efficiency. When the machine is working,whenever the large soil is encountered, the vibration of the machine increases sharply, andthe labor intensity increases. Also rapidly increasing;(3) Due to the single operation mode of the machine, the service life of the potato planteris reduced, the corresponding price is relatively high, and the quality of the matchingagricultural machinery parts is poor.This graduation project summarizes the above shortcomings and shortcomings, anddesigns a new form of potato planter for its problems. The paper mainly covers thefollowing aspects:(1) Structural design for the main working parts. Mainly involved: 1) design transmission,seed meterer, fertilizer discharger, opener, and earth cover, pressure reducing device; 2)select the appropriate seed box and fertilizer tank(2) Design the potato planter with SolidWorks software, establish a three-dimensionalsolid model, and perform load analysis.Key words: potato; planter; design; mechanized operation目錄摘要IAbstractIll第1章前言-1 -1.1課題背景和科學意義-1-1.2我國及外國馬鈴薯播種機發(fā)展情況-2 -1.2.1外國馬鈴薯播種機的發(fā)展情況-2-1.2.2我國馬鈴薯播種機的發(fā)展情況-2-1.3主要包括的機具設計-3-1.4升運鏈式播種機重要應用規(guī)格-4-2.1設計的總方案-4-2.1.1設計的理念-4-2.1.2基本結(jié)構(gòu)-5-2.1.3工作原理-5-2.2配套動力的選用-5.第3章 關(guān)鍵部件選型與計算-7-3.1傳動部位的選擇以及計算-7-3.1.1選擇傳動路線-7-3.1.2算出傳動比-7-3.2種子箱體的構(gòu)造以及參數(shù)設計.8.3.2.1選定種箱規(guī)格.8-3.2.2種箱容積的計算-8-3.3排肥器的選型設計-9-3. 3.1排肥器的性能要求-9-3. 3. 2現(xiàn)有排肥器的款式與特色錯誤!未定義書簽。3. 3.3算出排肥情況-11-第4章 主要工作部件的選設計及計算-12 -4.1排種器的選型與計算-12-4.1.1排種器對馬鈴薯播種機的重要之處-12-4.1.2現(xiàn)有排種器的類型和特點-12-4.1.3排種器的型號選擇-13-4.1.4升運鏈相關(guān)系數(shù)的確定-1