畢業(yè)設計（論文）-自動施肥機的機械本體設計

自動施肥機的機械本體設計MechanicalBodyDesignofAutomaticFertilizer緒論1.1課題研究的意義在如今一個機械化的時代，很多靠人力來解決的問題如今都可以依靠機器來解決[1]。自動化施肥技術可以大大的改善水果的品質和有效的提升它的出產(chǎn)的數(shù)量，然而就目前中國自動化施肥技術的鉆研和探討，與相應的后期鉆研技能并不熟練，不得心應手，靠人力氣去添加肥在添加肥料的這一勞作過程的應用最為廣泛[2]。但是人工施肥的見效不是太明顯，工作時間過長，勞動強度過大，使用的成本費用高，等缺點，所以這嚴重阻礙了中國果園行業(yè)的發(fā)展，所以自動化施肥的使用，對于現(xiàn)代的人們的作用大大的提高，人們迫切需要這樣一種機器的誕生。在嚴峻的形勢下，我們引用了國外的，超前的技術和足夠的經(jīng)驗，取長補短，結合中國實際的風土人情來制造出，適合人們使用，滿足果園行情的的各種自動化施肥機器[3]。因為中國缺乏太多太多的自動化的施肥機器，所以這就導致非常多的一些地方?jīng)]有辦法去實現(xiàn)自動化的施肥，與靠人力去添加肥料相比較，自動化施肥的最大優(yōu)點在于，節(jié)省時間，節(jié)省體力，工作效率非常高。在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的如此之迅速的情境下，中國的施肥自動化的需求日益增長，相應的施肥機械沒有形成，所以需要我們?nèi)ヌ剿?，去開發(fā)。我們最重要的核心點的是對挖土機器的鉆研和考究，挖土機非?；镜墓δ芫褪?，開采泥坑和穴口去添加肥料，我國的果園施肥采用最早也是最多的方法，就是用挖掘機去挖坑，然后利用人工操作去施加肥料，然后把之前挖出來的泥土推放至原始坑里，通過鎮(zhèn)壓輪進行鋪平，再給它壓得結結實實的。中國的挖坑機的研制相對而言在國外的后期，現(xiàn)在在中國的不同環(huán)境下都可以去使用挖坑機，但是這個機器的的功能非常的單一，在它完成挖泥坑之后就罷工了，這樣的話，就無法去完成添加肥料的作。雖然目前中國的扶持力度越來越大，在果園機械化這一塊領域，但是中國依然存在很多問題，在中國果園自動化施肥技術以及機械設備上。特別實在近幾年來，國內(nèi)果園種植面積的不斷擴大，并且如何根據(jù)當?shù)氐那闆r去有選擇的，進行選擇性肥料的品種，肥料的多少，施肥之間的隔斷的次數(shù)，都是我國需要深入的學習和研討的必要條件。針對施肥機械的研制和討論，最主要的應該從以下的如何挖溝，如何定量施肥，如何把挖出來的土蓋上，如何把土地壓實等一系列問題出發(fā)，因此制造出來一種施肥機械是非常非常有必要的，是我們必然的選擇[4]。1.2海內(nèi)外定量挖坑施肥機的成長狀況1.2.1海內(nèi)外定量挖坑施肥機的成長狀況定量施肥機等一系列的精密的農(nóng)產(chǎn)業(yè)技術的研究與制造，國外長期以來一直在密切關注與進行中。20世紀80年代末，精準農(nóng)業(yè)這一思想被美國土壤研究的專家鄭重的提了出來。到目前為止，精準農(nóng)業(yè)在全球范圍內(nèi)廣泛的得到了很大程度上的發(fā)展。精準化農(nóng)業(yè)，第一方面，它是改善了農(nóng)業(yè)的出產(chǎn)效率，第二方面，它還很大程度上的改善了農(nóng)產(chǎn)業(yè)的生活的環(huán)境被嚴重迫害。而日本方面在定量的肥料等精密的農(nóng)業(yè)，也取得了很快的進步與發(fā)展。他出產(chǎn)的自行式的高機能挖土機一系列它的驅動力的來源是利用率柴油機，步行裝備另外配有步行腳，普通情況下它的行走靠的是車的輪胎，走路時高斜坡走路。05H8300型的吊掛的設備由俄羅斯制造的，牽引式的挖坑機由俄羅斯制造的。它的工作效率非常棒，兩者之間的距離可以在通過鉆頭來調整[5]。1.2.2國內(nèi)定量挖坑施肥機發(fā)展狀況我們國家以及社會已經(jīng)逐漸認同與采納對精準農(nóng)業(yè)的思考，其中的一些鉆研，探索出來的結果也慢慢地適用于現(xiàn)實生活中。關于我國現(xiàn)有的權威性的鉆研探索的部門的準確農(nóng)業(yè)化現(xiàn)階段看來有：中國科學院農(nóng)業(yè)政策研究中心，中國科學院地理科學與資源研究所，“現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的政策研究”重點項目群，中國農(nóng)業(yè)科學院等[6]。身為準確的農(nóng)業(yè)科學的領導者，南京大學的王寶川老師，開拓了精準農(nóng)業(yè)項目的研討和探索的嶄新的目標，完成了中國“八六”科研項目“可變深肥機開發(fā)”和山東省常委“”精準農(nóng)業(yè)主動改變肥料技術研討和搜索”，對怎么樣去落實精準農(nóng)業(yè)化機械化改變肥料的技能的進一步的探索和討論，提議“精準農(nóng)業(yè)”愿景的逐步推行：手動變量為輸入的第一步;下一步使用智能工具去實行自動的變量的輸入。山東大學為了適應可變的技術使用的第一步，已經(jīng)做成了“人工改變深度的施肥機器”的鉆研與探索與發(fā)展。河北省玉樹市現(xiàn)階段正在舉行“機器化精巧細密施加肥料的技術樹范”，下一步“精準性農(nóng)業(yè)”研制考究典范應用正式運作。1.3國內(nèi)外果園自動施肥機存留的問題當前，中國使用的化肥機器，也只可以去實現(xiàn)機械式的，單獨的鉆孔，在人工幫助下的施肥，不能精確密集的控制化肥的質量，它的高成本的運行，低下的生產(chǎn)勞作效率和高壓的勞動強度。與國外的施肥機器相比較，它采用了新型技術來實現(xiàn)自動化控制包括液壓，電腦，電子等設備，提高運營質量，實現(xiàn)精密施肥，但它高成本的投進，而且一下子的投入比較大，所以和中國守舊的種植方式不符合，不利于機器在里邊進行操作[7]。1.4研究的內(nèi)容和方法鑒于現(xiàn)階段的果園挖掘現(xiàn)有情況，可從兩個角度思考：首先一點借助農(nóng)民的技藝來改變栽種、培植形式，完成機器和農(nóng)民技術一起配合工作，這樣就能確保機器能準確快速的在果園里實行施加肥料工作；另外一點是按照果樹的成長狀況及養(yǎng)分需要，實行挖坑，還有固定得數(shù)量得施加肥料的任務，一下子就完成了挖坑、施加肥料、覆蓋泥土等一系列連貫的動作，從而改善肥料所能夠使用的概率以及農(nóng)民的勞作的結果。因此應當按照中國得現(xiàn)有狀況，總結果樹的養(yǎng)分需要，制造出一個可以完成挖土、施加肥料、覆蓋泥土的一系列連貫得動作的果園自動化施肥機器，而且這個機器能夠準確的檢驗和測量化肥的量的多少，這將是這次設計的重中之重，果園自動施肥機的設計與研發(fā)使得農(nóng)業(yè)機械技術領域得到了進一步的擴大[8]。1.5預期目標(1)果園挖掘機能夠很方便的操作，簡單的結構，很好的通用性，細小的噪聲，很長的使用壽命。(2)施肥的效率非常的高，能夠進行精密化的施肥，并且具有能夠覆蓋住泥土的能力。(3)需要一個人就可以完成工作，能夠在田野中間、果樹的林子中操作，而且人員勞作上要損耗也非常的稀少。(4)生產(chǎn)制作的價錢不會太貴，非常的便宜，應用非常的普遍化，這樣能夠滿足所有農(nóng)民的應用的需求。1.6重要探索考究的重要問題及處理的思緒起初第一點需要處理機器的主要的動力源，拖拉機的后邊有一個動力軸，然后輸出動力，傳給機器然后再通過齒輪傳動到各種工作部分，從而實現(xiàn)驅動，轉動，最后實現(xiàn)挖掘，施肥和覆蓋泥土。在通過渦流靠近開關施肥的途中，實現(xiàn)肥料的準確的控制。（1）選取一最佳的種能源的傳達形式，然后去計劃工作設備以及傳動裝置設備。（2）使用AutoCAD軟件，然后去繪畫制圖二維的零件圖和安裝配合圖。

2自動施肥機的總體設計2.1自動施肥機的方案的選擇2.1.1自動施肥機的幾種樣式現(xiàn)階段，在果園施加肥料的活動的途中，很大一部分的果園農(nóng)民仍然運用最基本的的方法，例如人為的挖坑或挖掘坑利用氣體去施加肥料，但是這種做法會使化肥的利用的概率大大的降低，但是農(nóng)民工的強度卻大大提高。與別的施肥方式比較，例如挖溝施加肥料等，挖坑肥很大程度上的降低了對果樹底部的損害，方便肥料的持續(xù)的吸收，并且能夠省下來能源，降低損耗。按照機器與所配套的動力源的連接方式，自動施肥機可以分為三大類：懸掛式，手提式，自行式的施肥機。圖2-1是吊掛式挖坑施肥機，這種施肥機不但能夠進行果樹的同時刨坑兼施肥的工作，并且也可以用于單獨的刨坑活動。它的機架的前邊布置了一個挖穴機構，機架的后邊布置了一個拖拉機，它是四輪拖拉機帶動的，整個挖穴過程是依靠傳動軸的牽引來實現(xiàn)的，然后整個工作過程中是比較平穩(wěn)的，動力大，鉆頭的直徑30-80公分的，標準配合的鉆頭深度是0.7米，材料的質量非常好因此耐磨損強度很好。然而它得施加肥料的工程，必須進行人工操縱，因此盡管它一定程度上改善了活動的效率，然而肥料的使用的效率卻非常的少。另外有一個很大的缺陷便機器的椅子的設置的不合理，因為一個人正常情況下坐著的時候背部面對著挖穴機構。這樣對身體不好，比較麻煩的，在挖坑的時候應該旁邊還會站著幾個人，進行著指導。綜合上邊所說，懸掛式挖坑施肥機的優(yōu)點：1.四個輪子的拖拉機帶動挖坑機構，操作時運動平穩(wěn)2.四個輪子的拖拉機帶動挖坑機構，不需要人為的施加力氣3.操作簡單方便4.維修方便但是它的缺點也顯而易見：1.挖穴完之后肥料需要自己人工施加2.鉆出來的泥土需要人工去填歸好3.設備設計的不合理，操作方向盤不太方便。4.拖拉機的抖動會導致駕駛員的手發(fā)麻，不利于身體健康[9]。圖2-1吊掛式挖坑施肥機圖2-2所顯示的是手拿式挖坑施肥機，這種機器的體積較小，便于攜帶。所以現(xiàn)在很多農(nóng)民都喜歡用它。它的源動力一方面是來自于汽油機的供給，另一方面，下壓的力就是依靠人工操作來實現(xiàn)，這個可以由兩個人來進行操作，方便使用而且使用概率較高。它的鉆頭能夠按照實地情況進行更換的，實用性強、使用便捷，但是刨坑活動完成之后肥料必須自己人工施加，因此即使它一定程度上改善了勞動的結果，然而肥料的可以使用的概率卻非常的少，而且泥土必須自己進行覆蓋。更加的符合一些形式繁雜的地方以及山丘等地方，因為這些地方拖拉機沒有辦法走過。綜上所述，手拿式刨坑施肥機的好處：1.東西輕巧，拿起來帶走方便2.東西不復雜，所以操作起來簡單方便3.東西原理簡單，修起來比較方便。但是它的缺點也顯而易見：1.挖穴完之后肥料需要自己人工施加2.鉆出來的泥土需要人工去填歸好3.工作不平穩(wěn)綜合上邊所說，自走式施肥機的好處有：1.工作平穩(wěn)2.操作簡單方便3.維修方便。但是它的缺點也顯而易見：1.鉆頭的邊上飛出來的泥土，要用人力去填好，蓋好2.制造起來有一點點復雜[10]。圖2-2手提式挖坑施肥機圖2-3所展示的是一種自走式挖坑施肥機，它是由山西農(nóng)業(yè)大學的同學，包括韓俊林等人根據(jù)自身的研究以及不斷地嘗試和努力去研制設計的，肥料的啟動力是由液壓泵啟動，被發(fā)動機啟動的，電動機被電磁閥操縱，然后快速轉動，然后鉆頭被推動轉動，再一個液壓缸漸漸地上升，被電磁閥驅動，驅動力完成鉆孔至上而下的鉆孔工作，把泥土疏浚到收集器中，由單片步進電機驅動，控制肥料的活動，完成定量施肥。綜合上邊所說，自走式施肥機的好處有：1.工作平穩(wěn)2.操作簡單方便3.維修方便。但是它的缺點也顯而易見：1.鉆出來的泥土需要人工去填歸好2.制造復雜。圖2-3自行式挖坑施肥機2.1.2自動施肥機的方案的制定結合上邊三種類型的挖坑施肥機，我給自己的自動施肥機制定了一個方案：自動施肥機是四輪拖拉機帶動的，整個挖穴過程是依靠傳動軸的牽引來實現(xiàn)的，施肥機上的鉆頭的速度依靠拖拉機后軸輸出的動力來控制，尚有減速器的換向的功能。接下來被挖掘出來的土壤將在壓力的作用下，聚攏到土壤的收集箱內(nèi)，那么在肥料箱內(nèi)的肥料，通過箱體內(nèi)的齒輪的轉動，進入肥料管，最后進入土壤收集箱，和土壤土實現(xiàn)一系列的攪拌，混起來了，末了完成肥料的施撒。那么如何滿足一定量的肥料呢？這里我會采納電容式接近開關，這個開關可以丈量到泥土有多長的距離，如果達到了特定的距離，就會關閉施肥管，若是沒有滿足到足夠的距離，那這樣的話施肥管會連續(xù)保持打開著的狀態(tài)，最后實現(xiàn)特定量的施肥數(shù)量。2.2自動施肥機的具體結構自動施肥機由三大部分組成，第一個是挖坑部分，分別有：三點懸掛裝置，齒輪箱體，后邊動力傳輸軸，從動軸，傳動軸，機架，挖坑鉆頭，彈簧以及土壤收集器；第二個是排肥料部分，分別有：儲存肥料得箱體，排除肥料的排肥輪，還有傳輸肥料的施肥管；第三個是覆蓋土壤部分，就是一個簡單的覆土裝置。這個機器能在實現(xiàn)挖坑，施撒肥料，覆蓋泥土三個動作一體化的工作。很大程度上提高了工作的效率，降低了人們的勞動力，并且還提高了肥料的利操縱率，比較適合農(nóng)民使用。3施肥機的動力源部件的介紹3.1拖拉機的總概述這邊我想用拖拉機作為施肥機的動力源部件，考慮到手扶式拖拉機會導致手發(fā)麻，還有為了方便拖拉機在果園里能夠穿梭自如，這邊選用的拖拉機的形狀上是比較低的，然后機身比較窄的，而且拖拉機底下設置了流線型的機罩，防止損壞樹根。我這邊選用的是東風904拖拉機。如圖3-1圖3-1東風900拖拉機3.2拖拉機的特點：1.側方向操縱，使用方便而且舒服。2.動力輸出：使用單獨的電子控制液壓離合器，這樣的話動力輸出系統(tǒng)受外力沖擊的影響就能夠被消除。3.方向盤具有可調旋轉，適合不同使用者的身體，安全舒適。4.三點懸掛：二級連桿，耕作調整模式進行力調整，鉆頭調整，力綜合調整。有快速增加，下降控制功能。3.3拖拉機的技術參數(shù)介紹型號：東風900功率：90馬力動力的輸出軸-轉速（轉/分）：540/760圖3-3自動刨坑機構造圖1牙也懸掛裝置、2機器的架子、3鏈條、4施肥箱、5排除肥料的輪子6覆蓋泥土的裝置、7排肥的管子、8泥土的收集器、9彈簧10刨坑的鉆頭、11總體的齒輪箱、12主動輸入軸、13從動輸出軸14后動力輸出軸3.4自動施肥機的原理本自動施肥機由三大部分組成，第一個是挖坑部分，分別有：三點懸掛裝置，齒輪箱體，后邊動力傳輸軸，從動軸，傳動軸，機架，挖坑鉆頭，彈簧以及土壤收集器；第二個是排肥料部分，分別有：儲存肥料的箱體，排除肥料的排肥輪還有傳輸肥料的施肥管；第三個是覆蓋土壤部分，就是一個簡單的覆土裝置。工作原理如下所述：（1）在拖拉機的后邊掛上施肥機構，利用三點懸掛裝置，三點能保證它的穩(wěn)定性。（2）從拖拉機后部動力輸出軸的動力，然后通過驅動軸組件傳遞到變速箱，最后施加給施肥機，使之具有動力。（3）動力傳輸?shù)烬X輪箱，進行了減少速度以及改變方向，力施加于X軸方向和Y軸方向的垂直方向的傳動軸，最后帶動排肥裝輪的轉動，使肥料進入施肥管，然后在泥土中添加肥料。（4）那么如何滿足一定量的肥料呢？我考慮了一下，決定使用電容式靠近開關，這個開關可以丈量到泥土的有多長的，要是達到限定的長度，然后關閉施肥管，如果沒有滿足一定距離，則施肥管會一直保持打開狀態(tài)，直到滿足一定量的施肥量。螺旋鉆頭開始鉆孔時，由于在螺旋的作用下，然后泥土將被全部聚集起來，在排肥輪的作用下，一部分肥料從施肥管經(jīng)過，然后到達土壤收集器，這樣一來，泥土和肥料就會被合在一起了。等待鉆頭停止工作時，那么泥土和肥料就會因為自身的重力，自然而言的進入到挖好的坑里。在拖拉機前進的過程中，覆土裝置就會將泥土覆蓋好。這樣，自動施肥機構就可以完成挖坑，施加肥料，蓋好泥土這三個連續(xù)的一體化的工作，而且肥料量還會有一定的保證。4施肥機主要部件的設計4.1螺旋鉆頭的設計4.1.1螺旋刀片的參數(shù)的選擇刀片材料：65Mn鋼因為鉆頭在實際操作過程中需要經(jīng)常性的與土壤接觸，而且土壤中也會摻雜一些石子，片狀的瓦，磚頭塊一系列的比較硬的東西，如此的話會鉆頭會受到很大的磨損，最后的結果就是鉆頭產(chǎn)生了變形，事情的最壞的情形以至于發(fā)生斷裂。因此打算利用65Mn鋼去制造鉆頭，原因是它的大體上的，總的力學性能是非常的不錯的。刀片形狀：選用梯形刀片比較合適，裝配的角度應該不大于相對切合前提。刀刃的厚度/mm：；刀片的厚度/mm：；刀片的材料：鋼或鋼；刀片的硬度：。4.1.2螺旋鉆頭的螺桿螺桿采用最為普遍的45號鋼，螺桿上采用的是雙刀片的焊接，這樣加強了挖坑效果，出土效率達到90%。4.1.3螺旋鉆頭的外徑根根據(jù)需要挖多大的坑來決定螺旋鉆頭的直徑，那個挖的坑的直徑肯定比螺旋鉆頭的直徑大，但是，隨著土壤的硬度，濕度等多變的條件，那個也存在著很多的差異。螺旋鉆頭的大的直徑的公式見（4-1）：(4-1)式中D——表示螺旋鉆頭的外徑；D0——表示挖掘的坑的直徑。其中，D為螺旋鉆頭的外徑；D0為挖掘的坑的直徑，取0.4m。將數(shù)據(jù)代入式子（4-1），見公式（4-2）(4-2) 然后按照果園挖穴施肥機的工作的性能，取4.1.4螺旋鉆頭的長度按照需要刨坑多深的坑來決定螺旋鉆頭的長度，刨的坑的深度H0不大于鉆頭的長度H，即，這個制造的施肥機的需要挖的穴的深度為0.32m，所以H就取0.32m4.1.5螺旋鉆頭的螺旋升角α因為螺旋鉆頭的升角，這邊給出一個特定的公式見（4-3）：（4-3）式中p1——表示的是泥土對于鋼的摩擦角，選擇32°p2——表示泥土之間的摩擦角，選擇41°代入方程式可得：按照我國現(xiàn)在存在的挖穴使用的螺旋鉆的實驗得要求，所以取4.1.6螺旋鉆頭的導程h這邊關于螺旋鉆頭的導程，這邊特定的公式見（4-4）：（4-4）螺旋鉆頭的設計如下圖4-14.1.7鉆頭的選擇鉆頭的材料是65SiMnFe。

65SiMnRE耐磨鋼有非常高的強度耐磨性，抗氧化性非常好，脫碳良好，淬透性非常高，揮霍穩(wěn)定性也很好。4.2土壤收集器的設計第一想說明的是泥土收集器是通過三個零件去構成的：外套筒，內(nèi)套筒和彈簧構成。內(nèi)套筒和外套筒的抗壓能力要比較好，因為它需要經(jīng)過泥土和肥料的不斷的沖擊，所以這邊選擇了65Mn作為內(nèi)外套筒的材料，因為65Mn的耐磨損。在鉆頭開始鉆泥土的工作的時候，因為旋轉力的作用，泥土被收集到土壤收集器，然后肥料通過排肥輪的作用通過排肥輪，然后通過施肥管，最后進入土壤收集器，與泥土混合起來。當鉆頭停止工作時，肥料和泥土混合物因為自身重力的作用掉下來，最后進入挖好的坑里。結構如圖4-2所示：4.2.1土壤收集器內(nèi)部彈簧材料選擇彈簧的材料是65Mn。65Mn彈簧鋼，錳元素能夠去提高它的淬透性，φ10mm的鋼材油中，能夠被淬透，鋼材的外表脫碳現(xiàn)象與硅鋼相比較，偏小，通過熱處理之后的綜合力學性能比碳鋼好很多，然而會產(chǎn)生過熱敏感性以及回火脆性。可以用來制造尺寸偏小的各類扁、圓形狀的彈簧、座墊的彈簧、彈簧的發(fā)條，還能夠用來制造彈簧形狀的環(huán)、氣門的簧、剎車彈簧離合器簧片及冷拔鋼絲冷卷螺旋彈簧。4.3施肥箱施肥箱本來打算用塑料的，因為這樣會節(jié)省材料的成本。可是考慮到塑料會被風化掉，而且施肥箱內(nèi)部還有個排肥輪結構，排肥輪的轉動容易損壞施肥箱結構，因此這邊的施肥箱利用了鐵質的板子制作，這個施肥箱的結構是整體式的焊接結構，這樣的構造可以防止肥料腐蝕箱體的薄弱焊接的部分，然后造成肥料的泄露之類的，箱體采用的是單獨的排肥料的口，箱體利用了鐵質板子，它的厚度是1mm，箱體的結構為：肥料的自然休止角應該小于箱底板的傾斜角，這樣子才能夠保證肥料能夠準確的進入肥料管中，然后進行施肥，所以這邊使用了等腰梯形的形狀，箱體不存在死角，然后加肥方便，這樣肥料的殘存的量少，容易清理，肥料進入到排肥輪更加的方便。按照對施肥裝置的具體作業(yè)的需求，以及通用尺寸數(shù)據(jù)的了解，再去結合果園施肥機的設計的要求，還有它需要達到的效果，我制定了施肥箱以下尺寸：施肥箱的上邊頂部的寬度為；施肥箱下邊的底部的寬度為；施肥箱高度；工作幅度；排肥箱容積為排肥口尺寸設置為：長；。4.4排肥輪的設計與排肥量的計算4.4.1計算設計部分排肥輪應該方便的去生產(chǎn)出來，并且能夠打掃干凈殘留的東西，而且可以使化肥，勻稱的落到下邊的輸送管道中。保證充足的使用化肥的自身的重力以及排肥輪施加的力氣傳輸化肥，排肥元件安置在排肥器的下邊，為了排肥的功能，不會受到箱內(nèi)化肥溢滿出來還有距離地面傾斜程度和自身的攻擊力的影響。施肥機械要求排肥量在4~85kg之間，所以這邊使用外槽星輪式排肥設備，這個星輪每次轉動它產(chǎn)生的排肥量q為[11]：（4-1）式子——表示排肥輪每一個單獨的齒槽的面積（cm2），，；——表示排肥輪每一個齒數(shù)的厚度（cm），??；——表示活動閥門的開度（cm），就是活門到星輪最下端的距離，??；——表示肥料充滿系數(shù)，它決定于肥料的物理形態(tài)、濕度和它的流動性，取；——排肥輪的輪齒的槽數(shù)，?。弧欧蕟卧獌?nèi)容積質量（），取。將以上顯示的數(shù)據(jù)帶進式子中（1），得出了星輪每轉一轉，它的排肥料量q為按照知道的條件，能夠根據(jù)下列公式計算出施肥機每公頃排肥量Q，即；（4-2）式子中，m為排肥器數(shù)目，取m=1；n為排肥器轉動速度為；排肥輪損失的概率（%）取。將各個數(shù)據(jù)代入式（2），得到了每公頃排肥量Q為每一個鉆的孔內(nèi)應排出的化肥量q0為其中，j為每公頃果園內(nèi)的果樹株數(shù)，設取為。則所以每株果樹的施肥量約為0.5kg。4.4.2材料的選擇排肥輪的材料是PA6。PA6這種材料的抗攻擊性和抗消融性能特別好，另外它的吸濕性同樣特別強。它的強度，耐久性，剛度，耐熱性，加工性，熱穩(wěn)定性都特別好4.5排肥管的介紹4.5.1基本介紹排肥管主要的作用是將肥料箱內(nèi)的肥料傳送到土壤收集器，然后肥料和土壤進行混合，最后成功的落入到挖好的坑里。它對于排肥的勻稱性有比較大的影響。因此對于排肥管的要求是：（1）保證化肥能夠順利的進入到土壤收集器內(nèi)。管道內(nèi)必須有足夠的橫截面積，管壁應該光滑，化肥能夠有效的通過。（2）具有一定的靈動性能，柔韌性，彎曲程度和耐腐蝕的性能（3）構造比較簡易，方便去造出來和維護修理。4.5.2類型排肥管根據(jù)制造材質的不同可分為橡膠皮管，塑料管和金屬管三種1.金屬管分為線圈管，輥管，套筒管，漏斗管和蛇皮管2.塑料管分為波紋塑料管和直狀的塑料管3.橡膠管分為硬橡膠管和橡膠伸縮管4.5.3材料的選擇施肥管的材料是201。201屬于不銹鋼里邊的非常特別的材料。201不銹鋼是兩種類型鋼的總稱：1是201不銹鋼，2是耐酸鋼。201不銹鋼就是可以接收少量弱介質腐蝕的鋼，那么弱介質包含了大氣、蒸汽和水一系列介質。耐酸鋼是指能耐化學浸蝕性介質腐蝕的鋼，這些介質包括酸、堿、鹽等[12]。4.6覆土裝置的介紹當肥料和泥土落入原本挖好的坑內(nèi)，這個過程很簡單：只需要把突出來的部分壓實，從而就達到效果與目的了。我這邊采用的是圓柱狀的鎮(zhèn)壓輪。它的使用可以減小土壤中的大的孔的之間的間隙，減少水分的蒸發(fā)，保持土壤具有一定的水分，這樣就有利于植物的生長發(fā)育?？梢匀娀嗤恋拿毠艿暮锰?，保證了水分沿著毛細管慢慢的上升，這樣就形成了“水分移動”和“水分保持”的作用。彈壓輪對泥土的單元面積上的壓力最重要的按照泥土的性質，含有的水分，泥土的密集度和對作物本身的要求來決定的，一般定為35-55kPa。破碎機自身的質量和施加在破碎輪上的額外添加的重量決定了壓制以抑制車輪。一個非常好的彈壓輪肯定旋轉自如，柔韌性特別好，不會黏上泥土，不會將土聚在一起，鎮(zhèn)壓它的力量的大小能夠做恰當?shù)牡恼{動和整改，鎮(zhèn)壓后之后地的表面不出現(xiàn)鱗狀裂紋。4.7機械傳動結構及其它的工作原理4.7.1基本介紹如圖5-1，整個挖坑施肥機因為其所需要滿足的功能要求，然后采用了兩級齒輪的傳動，首先動力從拖拉機的傳動軸將力傳給變速箱內(nèi)的主動軸，然后帶動減速箱內(nèi)的主動錐齒輪轉動，然后再帶動從動錐齒輪進行轉動。從動錐齒輪的轉動起來了，就會使得豎直方向的軸進行轉動，再然后帶動了減速箱下邊的錐齒輪去進行轉動，這邊錐齒輪的轉動帶動了兩部分的工作。第一，他的轉動帶動了水平方向的錐齒輪去進行轉動，接下來就是帶動了螺旋鉆頭的進行轉動。第二，他的轉動帶動了平行方向的鏈輪去進行轉動，接下來再者就是帶動了小的鏈輪的轉動，最后能夠去實現(xiàn)排肥料的功用[13]。下邊列出了幾個問題：（1）為什么減速箱內(nèi)采用單級錐齒輪？因為我考慮到動力是從拖拉機的后軸輸出來的，這個后軸輸出來的動力的轉速沒有電動機的轉速的高，只需要實現(xiàn)簡單的減速就好。另外的話就是減速裝置起到了方向進行垂直方向的改變，這樣就可以把水平方向的力慢慢傳送到垂直方向。（2）為什么整個結構要采用錐齒輪傳動？答：答：錐齒輪是用于兩個軸不但垂直而且相交的傳動。但是因為它制造很安裝相對較復雜，本錢的話比較高，所以它僅僅在傳動有特殊，必要的需要時才采用。（3）為什么要采用鏈傳動？為什么不用帶傳動或者齒輪傳動？答：由于兩個軸的距離比較遠，因而就采用了鏈傳動。鏈傳動和帶傳動作對比，鏈傳動不存在彈性滑動，也沒有整體打滑現(xiàn)象，所以可以維持精確的平均傳動比，傳動的效率特別高；然后鏈條不需要像帶一樣去進行張緊，因此施加在軸上的徑向壓力偏小，而且它的構造比較緊湊；最后，鏈傳動可以在很高的溫度和潮濕潤的情況下完成操作。與齒輪傳動做一個比較，鏈傳動的研發(fā)，然后制造出來比較簡單，還有安裝的精確度非常的低，需要的資本非常低。齒輪傳動進行比較遠的距離傳動時，它的整體的構造比齒輪傳動得整體的構造輕的多，然后用起來也方便太多[14]。圖4-1機械傳動部分構造圖1——表示減速箱（后動力傳輸裝置）2——表示主動錐齒輪3——表示從動錐齒輪（給鏈輪以及螺旋鉆頭的轉動供應了動力）4.7.2減速器的結構以及分析這次設計的減速箱內(nèi)部的從動輪的放置的不同，普通的錐齒輪嚙合，都會把從動輪放置在下邊，那為何在我的設計中會把錐齒輪放在下邊呢？因為豎直方向有兩個錐齒輪，如果把減速箱的從動錐齒輪放在下邊，那么會導致應力太集中，那么軸特別容易壞，浪費成本。如果把兩個軸分散開布置，這樣會使應力分布均勻些，提高軸的壽命[15]。4.7.3輪系的運動方向給定從拖拉機后軸輸出來了一個力，而且它方向我們準確知道的。按照錐齒輪傳動方向的判斷方法，然后剩下的所有的力的方向全都能夠表示出來了。如圖4-2所示：圖4-2（a）圖4-2（b）4.7.4各個齒輪以及鏈輪的參數(shù)此中，1是后邊的動力傳輸裝置，里邊包括主動輪ZJ1和ZJ2，2是主動錐齒輪，3是從動錐齒輪為那個鏈輪，還有螺旋鉆頭供給動力的輸出。依照螺旋鉆頭的傳動需求的總的傳動力矩，因此計劃了錐齒輪的（J1和J2，2、3、4）的數(shù)據(jù)，它們的具體數(shù)據(jù)在下邊：齒輪J1：ZJ1=15，dj1=90mm齒輪J2：ZJ2=15,dj2=90mm齒輪2：z2=20，d1=120mm齒輪3：z3=25，d2=150mm齒輪4：z4=15，d3=90mm齒輪J1、J2、1、2、3、4傳動：模數(shù)m1=6，寬度b1=604.7.5施肥機的傳動比以及轉速的計算這個施肥機后邊的動力輸出裝置，采用了傳動比1:1減速器來給出了動力，經(jīng)過齒輪2，齒輪3，齒輪3和齒輪4減速來改變轉速，已知齒輪2的齒數(shù)為20，齒輪3為25，它的傳動比就可以求出公式（4-6）：（4-7）本施肥機后動力輸出裝置,是采用傳動比1:1減速器來輸出動力，經(jīng)過齒輪2，齒輪3，齒輪3和齒輪4減速來改變轉速，已知齒輪2的齒數(shù)為20，齒輪3為25，它的傳動比為：螺旋鉆頭上的齒輪3和齒輪4的傳動比為：求出其傳動比后計算其轉速，其公式為:,所以（4-8）其中n0為東風904農(nóng)用拖拉機的轉動的速度，它的轉動速度為540（r/min），n1是從動齒輪轉動速度,將它們代入上邊的公式，得到：在螺旋鉆頭上邊的齒輪3和另一個齒輪4的傳動比仍舊能夠表達成：,所以（4-9）其中n2為連接鉆頭的那根軸上的齒輪轉速，n1為齒輪3的轉速，I2=1.6，將它們代入上邊的公式，得到：為了算后邊的算排肥量更加簡單，我們把大鏈輪對應小鏈輪傳動比，以及它們的轉速計算出來，因此把設z1為27、z2為13，然后算出的傳動比是：大鏈輪的轉動速度是n1=432(r/min)，小鏈輪的轉動速度假設是n3，那么4.7.6材料的選擇1.軸的選擇軸的材料都是采用的45號鋼。45號鋼的Wc為0.45，所以它屬于中碳鋼。中碳鋼的Wc一般在0.25~0.55，大多在0.4左右。Wc過低，影響鋼的強度；Wc過高，則韌性不足。這一種類鋼可以用來去調質處理，被叫做調質鋼，具備非常好的綜合力學性能，那就是高水準的強度、塑性和韌性配合，以滿足承受多種較復雜工作的機器零件要求，如齒輪、軸類件、連桿、高強螺栓等。2.彈簧的選擇彈簧的材料是65Mn。65Mn彈簧鋼，錳元素能夠去提高它的淬透性，φ10mm的鋼材油中，能夠被淬透，鋼材的外表脫碳現(xiàn)象與硅鋼相比較，偏小，通過熱處理之后的綜合力學性能比碳鋼好很多，然而會產(chǎn)生過熱敏感性以及回火脆性?？梢杂脕碇圃斐叽缙〉母黝惐?、圓形狀的彈簧、座墊的彈簧、彈簧的發(fā)條，還能夠用來制造彈簧形狀的環(huán)、氣門的簧、剎車彈簧離合器簧片及冷拔鋼絲冷卷螺旋彈簧。3.鉆頭的選擇鉆頭的材料是65SiMnFe。

65SiMnRE耐磨鋼有非常高的強度耐磨性，抗氧化性非常好，脫碳良好，淬透性非常高，揮霍穩(wěn)定性也很好。4.施肥管的選擇施肥管的材料是201。201屬于不銹鋼里邊的非常特別的材料。201不銹鋼是兩種類型鋼的總稱：1是201不銹鋼，2是耐酸鋼。201不銹鋼就是可以接收少量弱介質腐蝕的鋼，那么弱介質包含了大氣、蒸汽和水一系列介質。耐酸鋼是指能耐化學浸蝕性介質腐蝕的鋼，這些介質包括酸、堿、鹽等。排肥輪的選擇排肥輪的材料是PA6。PA6這種材料的抗攻擊性和抗消融性能特別好，另外它的吸濕性同樣特別強。它的強度，耐久性，剛度，耐熱性，加工性，熱穩(wěn)定性都特別好鏈條的選擇鏈條的材料是45Mn。45Mn是一種新型的鋼種，它的強度、硬度、

耐磨性和韌性都特別好，其淬透性較40Cr稍高。正火后可切削性良好，冷拔、滾絲、攻絲和鍛造、熱處理工藝性能也都較好，高溫下晶粒長大、氧化、脫碳傾向及淬火變形傾向均較小。[16]。4.8自動施肥機的接近開關的設計4.8.1接近開關選擇接近開關的別名又叫做：位置開關，能夠和移動的零部件在不存在直接系統(tǒng)性的接觸的狀態(tài)下實現(xiàn)工作。在物體靠近開關的感應測量表面到作業(yè)的距離的時候，開關能夠在沒有機器摩擦和添加一丁點的壓力的情況下實現(xiàn)工作來開動直流設備和向計算機（plc）設備供給控制命令。接近開關屬于開關式傳感器（就是沒有觸點的開關），然后具備跳閘開關，微動開關的特點，而且還備有感應的性能，作用非?？孔V，特性與功能特別穩(wěn)定，頻率感應的速度也特別的快，最重要的是它的使用的壽命很長，滋擾強一系列優(yōu)點，并且還具備防水，防地震，防腐一系列的特性。產(chǎn)物分為感性，電容式，霍爾式，付費型，直流型。接近開關也稱為不需接觸式接近開關，成為了傳感器的自動性開關量的標準選擇。在金屬制品探測儀靠近傳感器的時候，傳感器的范圍內(nèi)，開關將沒有得到接觸，沒有壓力，沒有電火花，一瞬間便會產(chǎn)生電子的指令，準確的反饋出出機身的位置，還有它的行程的活動軌跡，即使只是普通的行程節(jié)制，工作的頻率，時用的壽命，很容易去適合和調改變的非常的糟糕環(huán)境的合用性，普通的機械行程開關無法和它做對比。很普遍的使用在機器車床，冶金，化工，紡織，印刷一系列的行業(yè)[17]。在主動節(jié)制系統(tǒng)中可以用作限制位數(shù)位，計算數(shù)據(jù)，定位控制還有主動掩護一系列過程。而接近開關的種類和原理分別有：電容式接近開關圖4-3為電容式接近開關造成電容器的板的其中的一個因素就是這個接近開關的測試丈量，還有一個就是開關的外部的殼體。在測量的過程中，外邊的殼體一般指的就是接地還有銜接到設備的外部的那個殼體。在一個東西朝向接近開關移動的瞬間，無論其是導體或者不是導體，電容器的介電常數(shù)因為其靠近所以改變，導致電容發(fā)生改變，導致和探針改變有干系的電路狀態(tài)能夠節(jié)制開關開和關，而且這一類的接近開關不僅僅只有導體，還有絕緣液和粉末等?；魻柦咏_關圖4-4霍爾接近開關霍霍爾元件是磁性元件。由霍爾元件制成的開關，稱為霍爾開關。在具有磁性的東西靠近霍爾開關移動的那一刻，開關測量表面上的霍爾元件，因為具有霍爾效應所以能夠去改變開關的內(nèi)部的電路的形態(tài)，因此能夠辨認周圍具有磁性的物體，并去操控開關的開和關。這個接近開關的目標一定是一個具有磁性的物體。光電式接近開關圖4-5光電式接近開關4.8.2電容式接近開關與其定量施肥的原理電容式接近開關是擁有靠兩個軸度相同的金屬電極組成的開關傳輸出去的位置傳感器，非常像“開路”的電容器電極，其在RC振蕩器的電路中串聯(lián)形成了電容器在電源通電那一刻，RC振蕩器沒有振蕩，在對象靠近電容器的電極的那一刻，電容內(nèi)部的容積量增長，振蕩器慢慢的進行振蕩。后邊的電路的信號被轉換成不同的開關信號，有兩個。這在檢測物體的等方面發(fā)揮很大的作用。傳感器能夠檢驗測量金屬物體，并且能夠檢測不是金屬的物體，金屬物體能夠獲得最大工作路程，不是金屬的物體取決于材質具有的介電系數(shù)之間的路程，介電系數(shù)很大的話，它們可用行動路程也很大。大大都的電容式接近開關具有多圈螺旋電位器，可以用來調節(jié)開關的距離。5保養(yǎng)與維修1.操作完成后，需要清理施肥箱內(nèi)的肥料以及鉆頭和土壤收集器里的肥料和泥土，還有機架和鏈條，鏈輪和齒輪上的肥料和泥土。2.檢查減速器箱體上的螺栓等緊固件是否緊固可靠，必要時需要將其擰緊;鏈條進行一段工作時間后需要進行張緊措施，要不然鏈條過松，在工作過程中，很容易造成脫鏈現(xiàn)象，也會產(chǎn)生噪音。甚至會造成鏈條的卡死現(xiàn)象。3.齒輪還有鏈條這兩個零件必要的時候應該去添加一點油，這樣做的目的是為了防止它們會生銹，這就不利于正常的去作業(yè)。4.機器使用完成，清理之后，需要將機器放在室內(nèi)。由于放在室外，因此經(jīng)過大風的吹刮和太陽煩人曝曬，它的輸肥管將慢慢的被腐蝕，最后肥料箱也會受到很大的影響。軸之類的也會生銹。5.適時地更換鉆頭，因為鉆頭磨損了會影響切土的效率。6經(jīng)濟效益12十經(jīng)濟效益分析1.體積小，質量輕。2.結構簡單：動力源來自于拖拉機的牽引然后產(chǎn)生的力，然后后軸輸出了一個力。最后帶動了齒輪還有鏈輪，讓它們發(fā)生了轉動，最終實現(xiàn)成了鉆泥土和施加肥料的兩項工作。3.操作方便：只需要一個人就能完成操作，拖拉機在前進過程中。通過后邊的那個動力軸，然后它得到的力去傳送至減速箱，實現(xiàn)改變方向，再接下來將這個力傳送給齒輪，最后通過齒輪依次去傳送至鏈輪和鉆頭，然后鉆頭進行鉆土，鏈輪帶動小的排肥輪，然后進行排肥，泥土和肥料混合，這些泥土和肥料會進入挖好的坑里，這樣就完成了挖坑-施肥-泥土肥料相互混合。4.維修的話比較方便，簡單：減速箱通過一個蓋子和箱體用螺栓相結合，拆裝比較方便。5.適用范圍廣：由于這個是自動施肥機構，因此不管是蘋果樹或者橘子樹，桃子樹等等果園里都可以去利用它。6.成本低：做好的這個機構能夠完成挖坑、施肥、覆蓋泥土等等一系列的工作。在一個小時之間可以挖60個坑，既而進行施肥，泥土掩蓋等一系列的動作。結論這是一個涉及范圍特別廣而又具備系統(tǒng)的設計題目，很鍛煉我的耐力，也十分的磨人。從開始的任務書到開題報告以至到后來的中期匯報表，然后圖的設計以及模擬仿真最后到論文的編寫等等一系列。從起初的方案的論證到最后的設計的完美的完成，涉及到的知識范圍十分廣闊，這邊包括：材料力學，機械制圖，工程材料及形成技術基礎，機械原理，機械設計，機械制造等等。通過實際的設計與計算，提高了我計算能力，還有我的制圖能力；使我能夠熟練地去應用有關的參考資料、規(guī)范、計算圖表、手冊、圖集，熟悉了我國有關的國家標準。有關機械的知識都得到了系統(tǒng)的鞏固以及很大的提升。還有我們也不用急于求成，就是一個月非得把這個課程設計做完，這樣每天的工作量很大，但是工作效率不一定有多高。還有就是每周的任務量完成了，也不能就把手上的工作扔在一邊了，我們可以先把下周需要的資料都找出來，提前看看，這樣下周的任務做起來就變得輕而易舉了。自己都沒有去嘗試，去努力，怎么知道自己不行呢？凡是只有通過自己的努力，遇到問題通過自己去尋找方法，然后解決問題，這個過程是非?？鞓返摹Ｖ灰约旱乃悸非逦?，目標明確，付出努力去實踐，我覺得什么事情都可以解決的，并且我是真的做到了。這次設計的東西，它的經(jīng)濟效益特別好。具體的優(yōu)勢如下：1.體積小，質量輕。2.結構簡單：動力源來自于拖拉機的牽引然后產(chǎn)生的力，然后后軸輸出了一個力。最后帶動了齒輪還有鏈輪，讓它們發(fā)生了轉動，最終實現(xiàn)成了鉆泥土和施加肥料的兩項工作。3.操作方便：只需要一個人就能完成操作，拖拉機在前進過程中。通過后邊的那個動力軸，然后它得到的力去傳送至減速箱，實現(xiàn)改變方向，再接下來將這個力傳送給齒輪，最后通過齒輪依次去傳送至鏈輪和鉆頭，然后鉆頭進行鉆土，鏈輪帶動小的排肥輪，然后進行排肥，泥土和肥料混合，這些泥土和肥料會進入挖好的坑里，這樣就完成了挖坑-施肥-泥土肥料相互混合。4.維修的話比較方便，簡單：減速箱通過一個蓋子和箱體用螺栓相結合，拆裝比較方便。5.適用范圍廣：由于這個是自動施肥機構，因此不管是蘋果樹或者橘子樹，桃子樹等等果園里都可以去利用它。6.成本低：做好的這個機構能夠完成挖坑、施肥、覆蓋泥土等等一系列的工作。在一個小時之間可以挖60個坑，既而進行施肥，泥土掩蓋等一系列的動作。但是它也存在很多不足的地方。不足點如下：土壤收集器的設計不太合理操作過程中存在著一定的誤差我以后在實際生活中要多加的改進這個機器，使它更加完善，我也希望未來的某一天，每家每戶都能用到這個機器。因為這樣可