小型稻麥兩用施肥播種機(jī)的總體設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目:小型稻麥兩用施肥播種機(jī)的總體設(shè)計(jì)姓名:劉曉勇學(xué)院:工學(xué)院專業(yè):農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化班級(jí):農(nóng)機(jī)82學(xué)號(hào):3018204導(dǎo)教師:何瑞銀職稱:教授2012年5月30日南京農(nóng)業(yè)大學(xué)教務(wù)處制目錄TOC\o"1-5"\h\z\u摘要1關(guān)鍵詞1Abstract1Keywords11緒論11.1本課題研究的背景、目的和意義21.1.1研究的目的和意義21.2國內(nèi)外播種機(jī)的研究現(xiàn)狀21.2.1國外機(jī)具研究現(xiàn)狀21.2.2國內(nèi)播種機(jī)研究概況31.3課題研究的主要任務(wù)、內(nèi)容與方法41.3.1課題的主要任務(wù)41.3.2本課題研究的內(nèi)容41.4本課題技術(shù)路線42.稻麥兩用施肥播種機(jī)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)52.1農(nóng)藝要求52.2機(jī)具要求52.3播種機(jī)的性能要求和性能指標(biāo)52.4小型稻麥兩用施肥播種機(jī)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)5播種機(jī)的整體設(shè)計(jì)原則52.5播種機(jī)的總體結(jié)構(gòu)6選擇與播種機(jī)匹配的拖拉機(jī)型號(hào)6播種機(jī)的幅寬匹配6開溝器的布置6播種機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理63.播種機(jī)關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)及其參數(shù)的確定73.1機(jī)架83.2排鐘器8類型的選擇8外槽輪排種器的機(jī)構(gòu)和工作原理8結(jié)構(gòu)參數(shù)9地輪軸至排種器軸的傳動(dòng)比93.3開溝器11開溝器的性能要求11開溝器的總體設(shè)計(jì)11開溝器關(guān)鍵參數(shù)的選擇12入土隙角12側(cè)壁長度123.4鎮(zhèn)壓輪14鎮(zhèn)壓輪的作用14鎮(zhèn)壓輪的類型14鎮(zhèn)壓輪的選擇153.5地輪15地輪直徑16抓地板的設(shè)計(jì)與布局163.6種肥箱17種（肥）箱的設(shè)計(jì)17種肥箱容積的確定173.7播種機(jī)長度183.8播種機(jī)高度184播種機(jī)受力分析184.1拖拉機(jī)的功率校核184.2開溝器臂彎矩的校核204.3開溝器連接螺栓強(qiáng)度校核204.4開溝器梁的強(qiáng)度校核214.5地輪軸的校核22結(jié)論23致謝23參考文獻(xiàn)：23附圖圖1小型稻麥兩用施肥播種機(jī)總體裝配圖1圖2地輪2圖3機(jī)架3圖4開溝器4圖5排種器裝配圖5圖6外槽輪6圖7鎮(zhèn)壓輪裝配圖7圖8鎮(zhèn)壓輪8小型稻麥兩用施肥播種機(jī)的總體設(shè)計(jì)農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化學(xué)生劉曉勇指導(dǎo)老師何瑞銀摘要：小麥和水稻是我國的主要糧食作物，在我國種植面積廣泛。目前我國大中型播種機(jī)技術(shù)比較成熟，但受體積，轉(zhuǎn)彎半徑和配套動(dòng)力的制約，不適合小地塊作業(yè)。而我國個(gè)體農(nóng)戶較多，種植面積較小。因此本文了設(shè)計(jì)一種小型稻麥兩用施肥播種機(jī)，該播種機(jī)由拖拉機(jī)牽引，能一次完成施肥，播種，鎮(zhèn)壓作業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)種肥分施，降低傷種率以及提高化肥利用率。本文對(duì)播種機(jī)的排種器，開溝器，地輪等關(guān)鍵部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，確定了工作部件的關(guān)鍵參數(shù)。最后對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行了強(qiáng)度校核，各部件均能滿足要求。關(guān)鍵詞：施肥播種機(jī)；設(shè)計(jì)；開溝器；排種器OverallDesignofASmall-sizedFertilizationSeederforRiceandWheatStudentmajoringinAgriculturalMechanizationanditsAutomationLiuXiaoyongTutorHeRuiyinAbstract：WheatandriceareChina'smajorgraincrops,haveanextensiveplantingareainourcountry.Atpresent,thelargeandmedium-sizedseedertechnologiesarerelativelymature.Butlimitedbythevolume,turningradiusandmotivepowerconstraints,theyarenotsuitableforsmall-blockoperation.However，particularpeasanthouseholdofourcountryismore,butcultivatedareaisless.Sothispaperdesignedasmall-sizedfertilizerseederforriceandwheat.Theseederishauledbythetractor,itcannotonlyfinishedfertilizingandseedshedding,coveringsoilandcompactingatonetime,butalsoimplementthefunctionsofsplittingapplicationtheseedandfertilizer.Whilereduceinjuryratesandimprovefertilizerefficiencyspecies.Thispaperdesignedtheopener,theseedingdrillerandotherworkingparts,determinedthekeyparametersofeverycomponent.Finallyhascarriedontheintensityexaminationtothekeycomponents,variouspartscansatisfytherequest.Keywords:fertilizationseeder；design；opener；driller1緒論我國目前人均耕地面積僅1.2畝，尚不及世界平均水平的1/3，且耕地總體質(zhì)量不高。一二類耕地僅占耕地總面積的21%，79%的耕地屬于中低產(chǎn)地。而我國又是主要的干早國家之一。干旱、半干旱及半濕潤偏旱地區(qū)的面積占國土面積的52.5%[1]。在中國這樣一個(gè)人多地少，用占世界7%的耕地養(yǎng)活占世界22%的人口的大國里，農(nóng)業(yè)的極端重要性更加顯而易見，而發(fā)展農(nóng)業(yè)就要依靠農(nóng)業(yè)機(jī)械化，才能有效的解決人地矛盾。我國的農(nóng)業(yè)機(jī)械相對(duì)于發(fā)達(dá)國家還比較落后。美國等發(fā)達(dá)國家20世紀(jì)初就開始積極推進(jìn)土地的規(guī)模經(jīng)營，并實(shí)現(xiàn)了機(jī)械力對(duì)人力和畜力的替代，20世紀(jì)70年代實(shí)現(xiàn)了全面機(jī)械化，進(jìn)入90年代后全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)業(yè)工人的裝備水平已經(jīng)接近或超過產(chǎn)業(yè)工人。而我國目前仍實(shí)行以農(nóng)戶家庭為單位的小規(guī)模經(jīng)營，農(nóng)業(yè)機(jī)械雖有一定程度的推廣和應(yīng)用，但人力、畜力以及傳統(tǒng)的耕作習(xí)慣和耕作方式仍占主導(dǎo)地位。據(jù)國際年鑒統(tǒng)計(jì)，我國平均每個(gè)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)人口占有耕地面積0.2公頃，占世界平均水平的44.1%，占美國平均水平的0.7%；每千人化肥施用量64.6噸，略高于亞洲平均水平，但僅占世界平均水平的67.5%，占美國平均水平的1.2%?？茖W(xué)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用雖逐年增加，但應(yīng)用的廣度和深度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。在這種形式下，我們要提高我國農(nóng)業(yè)水平，就要實(shí)施農(nóng)業(yè)機(jī)械化，但對(duì)于我國小規(guī)模經(jīng)營的現(xiàn)狀，實(shí)施大型播種機(jī)械難度很大。因此本課題設(shè)計(jì)出的小型稻麥兩用施肥播種機(jī)，它具有結(jié)構(gòu)簡單、功率消耗小、體積小等特點(diǎn)，對(duì)推廣農(nóng)業(yè)機(jī)械化相當(dāng)有利。1.1本課題研究的背景、目的和意義糧食是維持人類社會(huì)生存和發(fā)展的最基本的生活資料是最具基礎(chǔ)性戰(zhàn)略性的物資提高糧食產(chǎn)量、保障糧食安全是保持國家社會(huì)穩(wěn)定、保證國民健康、保障國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)和前提，也是農(nóng)業(yè)科技工作的首要任務(wù)。機(jī)械化水平是衡量農(nóng)村、農(nóng)業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志，是確保提高農(nóng)村生產(chǎn)力，促進(jìn)更多的勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移，徹底改變傳統(tǒng)的小農(nóng)經(jīng)濟(jì)耕作方式的前提和依據(jù)。隨著社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)步伐的不斷加大，中央加大對(duì)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村發(fā)展的支持力度，農(nóng)村的機(jī)械化水平逐年提高。我國農(nóng)業(yè)發(fā)展已進(jìn)入“高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、安全”新階段，從而也引發(fā)了對(duì)提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度的強(qiáng)烈要求。農(nóng)作物種植是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)。良好的種植是保證出苗齊全和禾苗茁壯成長的基礎(chǔ)。采用機(jī)械種植不僅可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，也能為機(jī)械化田間管理創(chuàng)造良好的條件。1.1.1研究的目的和意義小麥水稻是我國主要的糧食作物，盡管我國大部分地區(qū)早已實(shí)現(xiàn)播種機(jī)械化，但目前的播種機(jī)質(zhì)量還不能滿足高產(chǎn)的要求。小型稻麥兩用施肥播種機(jī)同時(shí)考慮到了農(nóng)戶經(jīng)營面積少，作業(yè)地塊小等特點(diǎn)，且功能較多，可一次性完成化肥深施、小麥（水稻）播種、鎮(zhèn)壓保墑等多道工序，與傳統(tǒng)的耕作方式相比，具有減少作業(yè)程序，省工省力，節(jié)本增效，提高化肥利用率，保護(hù)環(huán)境，抑制沙塵暴，增產(chǎn)糧食等優(yōu)點(diǎn)。通過改變開溝器的形狀和安裝形式能有效解決作業(yè)時(shí)的壅堵現(xiàn)象。此外還具有種、基肥分施的特點(diǎn)，改善了土壤結(jié)構(gòu)，提高了水稻出苗率、品質(zhì)和產(chǎn)量，降低化肥施用量30%左右；與插秧相比，省去了稻種育秧、拔秧、運(yùn)秧、插秧、大田普施基肥等多道工序，節(jié)省了大量勞力；該機(jī)可以播水稻和小麥；可在平原和丘陵地區(qū)的小平原上作業(yè)。因此有著較高的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的推廣前景[2~3]。1.2國內(nèi)外播種機(jī)的研究現(xiàn)狀1.2.1國外機(jī)具研究現(xiàn)狀目前國外對(duì)播種機(jī)具的研究已取得了較大的成就。國外農(nóng)場的土地面積一般比較大，田間拖拉機(jī)的功率也較大，國外的播種機(jī)大都以大中型為主，它們基本是多梁牽引式大型播種機(jī)（如圖1-1所示），橫梁多、開溝器之間間距大，播種機(jī)又寬又重，一般都是氣力式的，土壤工作部件也做得比較復(fù)雜。但轉(zhuǎn)彎半徑大，需要很長的地頭，主要用于大面積作業(yè)，與我國地塊小的實(shí)際情況相差甚遠(yuǎn)。如美國的USDA型、JohnDeer型和澳大利亞的KMC型等播種機(jī)的性能等都比較優(yōu)良[4]。然而，由于種植方式、土地條件以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展等多種因素，國外的播種機(jī)從其結(jié)構(gòu)和工作性能方面均不能適應(yīng)在我國土地條件下使用。圖1-1澳大利亞鋤鏟式播種機(jī)圖美國JohnDeere1590No-tillDrill設(shè)計(jì)用于普通耕作和保護(hù)性耕作情況下的谷物播種整機(jī)開溝器為雙排結(jié)構(gòu)，播種行數(shù)為16行。排種(肥)器為外槽輪式，開溝器為圓盤切刀式，為此開溝器單體較重，有利于免耕作業(yè)。開溝器單體仿形，土壤擾動(dòng)小，堅(jiān)固耐用。圓盤切刀直徑為45.72cm，刃鋒角度為20o，標(biāo)準(zhǔn)配置為單圓盤開溝器，行距可調(diào)，如擰松前方固定螺栓則可使行距加大到36.8-49mm。單體仿形為壓簧式，壓簧可給每個(gè)開溝器提供734-2000N的壓力使其入土或用于切割殘茬[5]。1.2.2國內(nèi)播種機(jī)研究概況中國從20世紀(jì)50年代引進(jìn)了谷物條播機(jī)、棉花播種機(jī)等。40多年來，幾代農(nóng)業(yè)機(jī)械化工作者汲取傳統(tǒng)抗旱耕作法的精華，并結(jié)合現(xiàn)代耕作技術(shù)與機(jī)械化手段，已先后研制出一批機(jī)械化程度較高的旱地耕作機(jī)具，它們將逐步取代傳統(tǒng)的耕作機(jī)具，現(xiàn)已形成了適用于不同區(qū)域的機(jī)械化耕作體系。但目前國內(nèi)生產(chǎn)施肥播種機(jī)的專業(yè)廠產(chǎn)品開發(fā)能力很弱，現(xiàn)有的施肥播種機(jī)在產(chǎn)品數(shù)量質(zhì)量和上都不能滿足生產(chǎn)需要。而且存在對(duì)地域和土壤條件適宜能力差、機(jī)具通過能力不強(qiáng)、可靠性差，不能一次完成開溝、排種、排肥、覆土、鎮(zhèn)壓功能等問題。圖1-2是由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的2BMF-9型小麥免耕覆蓋播種機(jī)。它采用了雙排梁結(jié)構(gòu)，使同一排梁上的開溝器間距達(dá)到40cm，采用了專利產(chǎn)品“復(fù)合型開溝器”實(shí)現(xiàn)現(xiàn)種肥垂直分施，種肥間距可達(dá)到5cm以上，但是體積大，不適合小地塊作業(yè)。圖1-22BMF-9型小麥免耕覆蓋播種機(jī)圖1-3LZFB-200（14）系列聯(lián)合整地施肥播種機(jī)

如圖1-3所示，LZFB-200（14）系列聯(lián)合整地施肥播種機(jī)是由旋耕機(jī)部分和播種、施肥部分組合而成的農(nóng)業(yè)機(jī)械，一次完成旋耕碎土、施肥、播種和震壓等多種農(nóng)藝，適用于種子直徑不小于2mm麥類、玉米、豆類、花生等農(nóng)作物的旋耕、播種作業(yè)，也可單獨(dú)完成旋耕、整地作業(yè)。但是制造成本高，價(jià)格昂貴，得不到很好的普及。我國個(gè)體農(nóng)戶較多，地塊較小，為了操縱靈活，播種機(jī)一般都設(shè)計(jì)為懸掛式的，質(zhì)量相對(duì)比較小。但是由于土壤容重一般較高，故要求播種機(jī)單體又必須有一定的重量才能達(dá)到入土開溝的目的。同時(shí)，在我國拖拉機(jī)功率有限，播行不能太多，否則播種機(jī)工作阻力太大，而拖拉機(jī)動(dòng)力不足，這就要求我們必須在現(xiàn)有的條件下，選擇或設(shè)計(jì)合適的小型稻麥兩用施肥播種機(jī)。1.3課題研究的主要任務(wù)、內(nèi)容與方法1.3.1課題的主要任務(wù)本課題的主要任務(wù)是根據(jù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀完成一臺(tái)小型稻麥兩用施肥播種機(jī)的總體設(shè)計(jì)?？偨Y(jié)現(xiàn)在已有的施肥播種機(jī)的不足，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)出適合我國稻麥種植的施肥播種機(jī)械。設(shè)計(jì)時(shí)不僅要確定各部件的結(jié)構(gòu)還要確定最佳的工作參數(shù)，使其適合各種田地環(huán)境，工作效果最優(yōu)化。1.3.2本課題研究的內(nèi)容該課題主要完成對(duì)小型稻麥兩用施肥播種機(jī)的總體構(gòu)造的設(shè)計(jì)。用CAD制圖軟件進(jìn)行整體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析。設(shè)計(jì)分析后對(duì)各關(guān)鍵部件進(jìn)行校核，使其滿足工作要求。包括地輪，排種器，排肥器，種肥箱，開溝器，鎮(zhèn)壓輪，機(jī)架，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等設(shè)計(jì)。1.4本課題技術(shù)路線問題的提出問題的提出學(xué)校實(shí)驗(yàn)室觀看播種機(jī)通過圖書館網(wǎng)絡(luò)資源訪問電子期刊學(xué)校實(shí)驗(yàn)室觀看播種機(jī)通過圖書館網(wǎng)絡(luò)資源訪問電子期刊了解國內(nèi)外播種機(jī)的研究現(xiàn)狀狀總體方案的確定了解國內(nèi)外播種機(jī)的研究現(xiàn)狀狀總體方案的確定關(guān)鍵參數(shù)的確定及關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)對(duì)相關(guān)部件做強(qiáng)度校核對(duì)相關(guān)部件做強(qiáng)度校核合格合格不合格不合格計(jì)算機(jī)建實(shí)體模型計(jì)算機(jī)建實(shí)體模型整理數(shù)據(jù)完善設(shè)計(jì)整理數(shù)據(jù)完善設(shè)計(jì)2.稻麥兩用施肥播種機(jī)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題的提出問題的提出學(xué)校實(shí)驗(yàn)室觀看播種機(jī)通過圖書館網(wǎng)絡(luò)資源訪問電子期刊學(xué)校實(shí)驗(yàn)室觀看播種機(jī)通過圖書館網(wǎng)絡(luò)資源訪問電子期刊了解國內(nèi)外播種機(jī)的研究現(xiàn)狀狀總體方案的確定了解國內(nèi)外播種機(jī)的研究現(xiàn)狀狀總體方案的確定關(guān)鍵參數(shù)的確定及關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)對(duì)相關(guān)部件做強(qiáng)度校核對(duì)相關(guān)部件做強(qiáng)度校核合格合格不合格不合格計(jì)算機(jī)建實(shí)體模型計(jì)算機(jī)建實(shí)體模型整理數(shù)據(jù)完善設(shè)計(jì)整理數(shù)據(jù)完善設(shè)計(jì)2.1農(nóng)藝要求（1）能按質(zhì)量完成播種作業(yè)，適時(shí)播種，適量播種，保證合理的播種深度；（2）能適應(yīng)小地塊作業(yè)；（3）能同時(shí)播種小麥和水稻；（4）能改善土壤狀況，上下層土壤不翻轉(zhuǎn)，土壤側(cè)向位移小，保墑蓄水，提高地表積溫；（5）可以一次完成播種，施肥，鎮(zhèn)壓等工序。2.2機(jī)具要求（1）針對(duì)我國農(nóng)業(yè)動(dòng)力機(jī)械馬力小的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)播種機(jī)具，該機(jī)具與東方紅—15型小四輪拖拉機(jī)匹配，機(jī)組作業(yè)速度5.43km/h；（2）結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，盡量減輕機(jī)具質(zhì)量，便于懸掛和田間運(yùn)輸；（3）作業(yè)時(shí)穩(wěn)定性好，播深和播量均勻。易于操作，減少作業(yè)過程中機(jī)具的振動(dòng)；（4）地輪滑移率應(yīng)該在農(nóng)藝要求的范圍之內(nèi)；（5）要做到種肥分施，避免燒苗，播種深度要一致，能將種子和肥料層播（施）入土壤，且種子與肥料之間至少用3cm的垂直土層隔開；（6）要有很好的上下左右仿形功能，覆土鎮(zhèn)壓效果要好，播種作業(yè)后，仍然能保持良好的地形。2.3播種機(jī)的性能要求和性能指標(biāo)播種應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖魑镌耘嘀贫?，農(nóng)藝要求進(jìn)行作業(yè)。播種時(shí)要求播種量滿足農(nóng)藝要求且可調(diào)；種子在田間分布均勻合理，保證播深、株距、行距一致且可調(diào)；種子播在濕土層中且用濕土覆蓋；施肥時(shí)要求肥料施于側(cè)下方，種子損傷率低。播種機(jī)的性能指標(biāo)是評(píng)價(jià)其工作質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，常用如下指標(biāo)來評(píng)價(jià)：（1）總排種穩(wěn)定性：播種機(jī)在規(guī)定的工作條件下排種量的穩(wěn)定程度，即在播種機(jī)允許的工作環(huán)境內(nèi)（如允許在±10o的坡地播種，允許機(jī)速在一定范圍內(nèi)變化，允許種箱沒種子量變化，等等）總排種量保持不變。田間可用不同行程或不同地段的整機(jī)總排量的變異系數(shù)或相對(duì)誤差來表示。（2）各行排量一致性：指一臺(tái)播種機(jī)上各個(gè)排種器在相同條件下排種量的一致程度。要求各行的排量一致。通常以播種機(jī)一定行距內(nèi)各行排量的變異系數(shù)或相對(duì)誤差來表示。（3）排種均勻性：指從排種器排種口排出種子的均勻程度。（4）播種均勻性：在種子種溝內(nèi)分布的均勻程度。（5）播深穩(wěn)定性：在種子上面覆土層的穩(wěn)定程度。要求規(guī)定播深±1cm為合格。（6）種子破碎率：在排種器排出種子中受機(jī)械損傷的種子量占排出種子的百分比。（7）粒距合格率：對(duì)單粒精密播種通常以測得粒距的合格率來表示。設(shè)t為粒距樣本（不小于250）的平均值，則0.5t<粒距≤1.5t為合格；粒距≤0.5t為重播，粒距>1.5t為漏播。合格粒距數(shù)占取樣總粒距數(shù)的百分比為粒距合格率[6]。2.4小型稻麥兩用施肥播種機(jī)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)播種機(jī)的整體設(shè)計(jì)原則（1）結(jié)合我國農(nóng)業(yè)的實(shí)際情況，參考小麥和水稻本身特性和國內(nèi)外的播種機(jī)，設(shè)計(jì)出一種既滿足功能要求又適合我國農(nóng)藝情況的播種機(jī)；（2）為了避免土壤被壓實(shí)，盡量減少作業(yè)機(jī)器進(jìn)入土地作業(yè)的次數(shù)，因此采用復(fù)式作業(yè)，將施肥、播種、鎮(zhèn)壓等作業(yè)一次性完成；（3）為了作業(yè)方便，要在滿足功能要求的基礎(chǔ)上，減少整機(jī)的體積，盡量將整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊。另外，在滿足強(qiáng)度要求的前提下，要減輕整機(jī)的重量，節(jié)約使用材料；（4）為了降低成本，要在滿足各項(xiàng)要求的基礎(chǔ)上，盡量簡化結(jié)構(gòu)，同時(shí)還要考慮到零件的互換性和可裝配性。2.5播種機(jī)的總體結(jié)構(gòu)選擇與播種機(jī)匹配的拖拉機(jī)型號(hào)本設(shè)計(jì)選用東方紅-15型小四輪拖拉機(jī)，播種機(jī)與拖拉機(jī)采用三點(diǎn)懸掛的方式連接。前輪距為900mm，后輪距為960mm。額定牽引力為350公斤力；結(jié)構(gòu)重量為950公斤，使用重量為1070公斤；使用Ⅲ檔工作為5.43公里/小時(shí)；額定功率為15馬力；額定轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分[7]。播種機(jī)的幅寬匹配播種幅寬應(yīng)滿足幅寬配套的要求，即農(nóng)具作業(yè)幅寬應(yīng)大于或等于拖拉機(jī)輪子外廓寬度，以避免拖拉機(jī)輪子壓已完成作業(yè)的地面，并保證農(nóng)具可以作業(yè)到地邊。根據(jù)東風(fēng)-15型小四輪拖拉機(jī)的輪距，小麥和水稻的行距一般取15cm。因此作業(yè)行數(shù)為8行，工作幅寬為1.2m。開溝器個(gè)數(shù)為8。開溝器的布置開溝器工作時(shí)，將部分土壤升起、拋翻、推擠或擠壓，使開溝器前方形成前丘和播后地表形成溝痕。特別是在整地條件差、土塊大、雜草和殘茬多的情況下，前丘突起較大。為了不使相鄰兩開溝器的前丘連片，它們之間必須要有足夠的間距。若該間距大于農(nóng)業(yè)技術(shù)要求的行距時(shí)，常使相鄰兩開溝器排成前后兩列，同時(shí)前后列開溝器的距離必須保證后列在已穩(wěn)定的土壤中工作，以保證后列開溝器的開溝質(zhì)量。本設(shè)計(jì)中的鏟式開溝器，開溝器個(gè)數(shù)為8個(gè)；列數(shù)為2列；前后列距離為30cm[8]。開溝器的布置如圖2-1所示。圖2-1開溝器布置示意圖播種機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理小型稻麥?zhǔn)┓什シN機(jī)由機(jī)架、種肥箱、外槽輪排種器、外槽輪排肥器、開溝器、輸種管、輸肥管、鎮(zhèn)壓輪、地輪等部分組成。播種機(jī)工作如圖2-2所示，播種機(jī)通過上懸掛板1和下懸掛板4與拖拉機(jī)聯(lián)接。通過調(diào)整拖拉機(jī)懸掛裝置的上拉桿的長度調(diào)節(jié)機(jī)組的前后水平。機(jī)組的左右水平調(diào)整可利用調(diào)節(jié)拖拉機(jī)懸掛裝置上的右吊桿的長度來調(diào)節(jié)。工作時(shí)，開溝器6先在地面上開出種溝，地輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，由鏈條傳動(dòng)帶動(dòng)排種排肥軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使肥料及種子經(jīng)由輸種輸肥管到播種溝內(nèi)，每個(gè)開溝器后設(shè)置一鎮(zhèn)壓輪，播種后進(jìn)行鎮(zhèn)壓。當(dāng)播種機(jī)在地頭轉(zhuǎn)彎時(shí)由拖拉機(jī)的懸掛系統(tǒng)提升播種機(jī)，將播種機(jī)升起，此時(shí)播種機(jī)停止工作。當(dāng)播種機(jī)轉(zhuǎn)彎后開始進(jìn)行下一趟工作時(shí)，在通過懸掛系統(tǒng)降下播種機(jī)，播種機(jī)便開始工作。圖2-2小型稻麥兩用施肥播種機(jī)的總體結(jié)構(gòu)圖1.上懸板；2.地輪；3.機(jī)架；4.下懸掛板；5.鏈輪；6.開溝器；7.鎮(zhèn)壓輪；8.輸種管；9.輸肥管；10.排肥器；11.排種器；12.肥料箱；13.種子箱3.播種機(jī)關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)及其參數(shù)的確定本課題設(shè)計(jì)的稻麥兩用施肥播種機(jī)采用三點(diǎn)懸掛式，主要機(jī)構(gòu)包括：機(jī)架，排種器，開溝器，輸種管，鎮(zhèn)壓輪，地輪及種肥箱7個(gè)部分。主要技術(shù)參數(shù)：外形尺寸（長×寬×高mm）1383×1100×702機(jī)具質(zhì)量（kg）350作業(yè)行數(shù)8行行距（mm）150種子箱容積（L）45化肥箱容積（L）90播深（cm）3~5化肥深度（cm）8~10漏播率（%）<3生產(chǎn)率（畝/小時(shí)）9.8地輪直徑(cm)45排種器形式外槽輪式排肥器形式外槽輪式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)形式鏈條鎮(zhèn)壓輪形式圓柱型3.1機(jī)架機(jī)架是播種機(jī)安裝全部工作機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。分框式和單梁式兩種。懸掛式谷物播種機(jī)多采用單梁式機(jī)架，多用方形鋼管制成。機(jī)架在前方，固定有三點(diǎn)懸掛機(jī)構(gòu)[9]。機(jī)架由熱軋等邊角鋼焊接而成，角鋼的截面尺寸如圖3-1所示。開溝器，地輪和鎮(zhèn)壓裝置以及種肥箱等部件均安裝在機(jī)架上。圖3-13.2排種器排種器是播種機(jī)的主要工作部件，配置在種子箱下方或開溝器上方，是決定播種機(jī)質(zhì)量的關(guān)鍵因素，其功用是將種子箱內(nèi)的種子按播種要求定量、均勻的排出，并經(jīng)輸種管、開溝器落入種溝內(nèi)。對(duì)排種器的要求是：播量穩(wěn)定可靠，排種均勻，不傷種子，通用性好，播量調(diào)整范圍大，調(diào)整方便可靠等。類型的選擇排種器的種類很多，應(yīng)用于谷物條播機(jī)的主要有外槽輪式，內(nèi)槽輪式撥輪式，磨盤式、紋盤式、釘輪式，離心式和氣力式等多種。（1）外槽輪式排種器結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、播量調(diào)節(jié)方便、工作可靠。（2）圓盤式排種器和窩眼輪式排種器的排種質(zhì)量取決于型孔和窩眼的充種情況若能根據(jù)農(nóng)藝要求對(duì)稻種進(jìn)行包衣和丸?；幚?。則可大大改善稻種的充種性能提高排種均勻性。（3）氣吸式排種器對(duì)種子的尺寸和形狀要求不嚴(yán)、傷種率小、作業(yè)速度較高、可用于水稻精密播種。但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造要求高、成本大。所以只適用于大中型水稻精密播種機(jī)。由于外槽輪排種器排種性能穩(wěn)定，對(duì)種子適應(yīng)性廣，已是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，播種時(shí)采用外槽輪排種器，排肥采用外槽輪排種器[10]。為了能滿足精少量播種的要求，將排種輪改為小槽輪（由原來10槽改為16槽）并提高轉(zhuǎn)速，從而減少了播種量，提高了均勻性。外槽輪排種器的機(jī)構(gòu)和工作原理如圖3-2所示，外槽輪排種器主要由外槽輪、排種盒、排種軸、阻塞套、排種舍、擋圈組成[11]。工作時(shí)，排種軸帶動(dòng)外槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)，種子箱內(nèi)的種子靠重力充滿槽輪的凹槽。隨著槽輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，凹槽內(nèi)的種子就被強(qiáng)制從排種盒下排出，落入輸種管里，然后掉到種溝里，隨即被土覆蓋。圖3-2外槽輪排種器的結(jié)構(gòu)圖1.排種盒；2.阻塞套；3.卡箍；4.外槽輪；5.排種舌軸；6.排種舌結(jié)構(gòu)參數(shù)外槽輪排種器的主要參數(shù)有槽輪直徑，工作長度，齒槽數(shù)，齒槽斷面形狀，槽輪轉(zhuǎn)速，槽輪與排種盒的相對(duì)位置等。這些參數(shù)影響著外槽輪排種器的工作性能。（1）槽輪直徑d：槽輪直徑過大，排種器尺寸增加，在相同播量下轉(zhuǎn)速和工作長度就相應(yīng)減小，這會(huì)影響排種均勻性；直徑過小，同播量下就必須提高轉(zhuǎn)速，會(huì)增加種子損傷率。播麥類槽輪直徑一般在40～51mm。目前應(yīng)用最多的小槽輪排種器槽輪直徑為40mm，這樣對(duì)水稻種子可適當(dāng)提高轉(zhuǎn)速，增加脈沖頻率，減小脈沖振幅，因而排種均勻性略好于大直徑。因此本機(jī)設(shè)計(jì)槽輪直徑取d=40mm。（2）槽輪的工作長度L：槽輪工作長度太小，將使排種器內(nèi)種子流動(dòng)不暢，形成局部架空，使排種均勻性變差。實(shí)驗(yàn)表明，槽輪工作長度不應(yīng)小于種子長度的1.5-2倍。播麥類谷物時(shí)，可取L=30-42mm。根據(jù)種子的不同類型，槽輪工作長度可在30-50mm范圍內(nèi)調(diào)整。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的播種機(jī)同時(shí)播小麥和水稻，小麥種子的長度大于水稻種子長度，因此排種器取L=40mm。（3）齒槽數(shù)Z：為了能滿足精少量播種的要求，本機(jī)設(shè)計(jì)的齒槽數(shù)Z=16。（4）齒槽斷面形狀：弓形凹槽斷面便于充填和排出種子。因此齒槽斷面采用弓形。（5）槽輪轉(zhuǎn)速：槽輪轉(zhuǎn)速過高易傷種，過低又對(duì)排種均勻性不利。為提高播量的穩(wěn)定性，槽輪適宜的轉(zhuǎn)速為9～60r/min[6]。地輪軸至排種器軸的傳動(dòng)比外槽輪排種器的播量，取決于槽輪的有效工作長度和轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)動(dòng)的槽輪和不轉(zhuǎn)動(dòng)的阻塞套可以在排種盒內(nèi)隨排種軸左右移動(dòng)，軸向移動(dòng)的排種軸，即可改變槽輪的工作長度，用以調(diào)節(jié)播量。當(dāng)槽輪的工作長度不能滿足要求是，改變槽輪轉(zhuǎn)速即可擴(kuò)大播量的調(diào)節(jié)范圍。本播種機(jī)轉(zhuǎn)速一定，通過改變槽輪的工作長度，用以調(diào)節(jié)播量。驅(qū)動(dòng)輪（無打滑）轉(zhuǎn)動(dòng)一轉(zhuǎn)播種機(jī)播下的種子量（）等于[12]：（3-1）式中:——播種量，；——地輪直徑；——播種機(jī)幅寬；——開溝器數(shù)；這時(shí)每個(gè)排種器播下的種子容積（）為：（3-2）式中——種子的容重，；——行距，?？紤]到播種機(jī)輪子的打滑，則：（3-3）式中——打滑系數(shù)。輪子轉(zhuǎn)動(dòng)一轉(zhuǎn)槽輪播下的種子容積（）：（3-4）由此:（3-5）注：計(jì)算值必須是該組種子中最大值，并以最大播種量和最小的種子容重按公式3-5計(jì)算。式中：農(nóng)業(yè)機(jī)械中滑移系數(shù)的允許范圍[13]，取最小值；小麥的播種量為在取最大值[14]；小麥容重在間[15]，取最小值。計(jì)算得。排種器一般設(shè)計(jì)用于多種作物，其播種量變化范圍從到，從式（3-5）得出結(jié)論，這些播種量或當(dāng)常數(shù)時(shí)用改變傳動(dòng)比（不移動(dòng)槽輪）或當(dāng)常數(shù)時(shí)用改變工作容積（移動(dòng)式槽輪）或者同時(shí)改變和加以保證。因?yàn)椴圯嗛L度受到排種器在種子箱底下布置的限制，則為了傳動(dòng)系統(tǒng)的通用化，規(guī)定用換位或變換齒輪和鏈輪的辦法以得到多種傳動(dòng)比。此外，值的選擇還受槽輪圓周速度的限制，提高超過一定值會(huì)使種子流的均勻度變壞，因?yàn)椋海?-6）則：(3-7)式中：和——排種器和傳動(dòng)輪軸的轉(zhuǎn)速；——機(jī)組前進(jìn)速度；——槽輪直徑；如果取，則從公式（3-7）得：(3-8)當(dāng)谷類作物，播量公斤/公頃時(shí)，可取。本設(shè)計(jì)中。?。?。則。3.3開溝器開溝器的性能要求開溝器是播種機(jī)關(guān)鍵的部件之一，它的作用是開溝，倒種入土和覆土。開溝器的結(jié)構(gòu)及布局合理與否不僅會(huì)影響開溝情況，而且還會(huì)影響種肥的流暢性、進(jìn)而影響播種質(zhì)量和種子發(fā)芽率。由于開溝器的作業(yè)條件較惡劣，工作難度較大，所以對(duì)開溝器的性能要求會(huì)比較高。施肥播種機(jī)上的開溝器的性能要求大概有以下幾點(diǎn)：（1）開溝的深度和寬度應(yīng)能符合要求；（2）土層翻轉(zhuǎn)少，不混淆干濕土，保證種子落在溝底的濕土上；（3）開溝深淺能調(diào)節(jié)，并能隨地面仿形，保證開溝深度的一致；（4）入土性能好，不易被雜草和濕土阻塞；（5）能實(shí)現(xiàn)種肥分施。要在播種時(shí)一次施入大量的肥料，以保證作物生長期需要，因此必須種肥分施，以免燒種。根據(jù)播種時(shí)土壤情況不同，施肥量也不同，在供水充分、肥沃的土壤上為了取得高產(chǎn)，往往用大施肥量；而干旱貧瘠土壤上產(chǎn)量不高，相對(duì)施肥也少。另外對(duì)于小麥窄行作物如果采用種肥側(cè)施不僅增加了開溝器的個(gè)數(shù)、成本和開溝器的安裝難度，而且增大動(dòng)土量、堵塞率。因此一般采用垂直分施[16]。有資料表明，深施肥，在施肥深度8-10cm，每公頃用量300kg；播種深度3-5cm，每公頃用量300kg的情況下，采用肥料深施比撒施小麥畝產(chǎn)可增加20%-30%[17]，從而增加農(nóng)民收入；（6）開溝器布局合理。開溝器的布局是非常重要的。它布局合理與否，不僅直接影響到開溝器的堵塞，而且影響到播種機(jī)的整體結(jié)構(gòu)。在保證順暢的情況下應(yīng)盡量使整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，減小整機(jī)尺寸。開溝器的總體設(shè)計(jì)目前，在小型播種機(jī)上使用的開溝器主要功能單一，不能實(shí)現(xiàn)種肥分施。小型播種機(jī)一般采用兩個(gè)開溝器前后布置，分別開出肥溝和種溝，工作時(shí)先將肥料施入肥溝，然后把種子播到種溝內(nèi)；這樣將導(dǎo)致播種機(jī)體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，土壤擾動(dòng)大，不適合于小型播種機(jī)[18-19]。在我國，大中型播種機(jī)開溝器結(jié)構(gòu)比較成熟，但由于受體積大，開溝阻力大，覆土不好等因素的制約，不適合小型播種機(jī)小地塊播種作業(yè)。本課題設(shè)計(jì)的小型開溝器能夠一次完成開溝，施肥，播種工序。播種機(jī)在工作時(shí)，開溝器在耕地上開出肥溝和種溝，同時(shí)引導(dǎo)肥料和種子進(jìn)入肥溝和種溝內(nèi)，靠土壤自動(dòng)回落覆蓋肥料和種子。開溝器的結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。開溝器通過螺栓固定在機(jī)架上，在播種作業(yè)中隨播種機(jī)前進(jìn)；開溝器的側(cè)壁設(shè)計(jì)成臺(tái)階狀，回土?xí)r間就有先后之分。后側(cè)壁結(jié)合散種板將前側(cè)壁形成的種溝刮平。圖3-3開溝器結(jié)構(gòu)示意圖1.開溝器柄；2.導(dǎo)肥板；3.種板；4.散種板開溝器關(guān)鍵參數(shù)的選擇入土隙角入土隙角為開溝器底面與地面之間的夾角[20]。入土隙角的存在有利于開溝器迅速破茬入土，過小入土性能變差，且底邊易于磨損。過大將使土壤提前回落，使肥料不能達(dá)到該開溝器的最大深度，一般取為5-10度左右，經(jīng)過多次試驗(yàn)取度。側(cè)壁長度[22]在播種過程中，開溝器隨播種機(jī)前進(jìn)，種子在開溝器導(dǎo)種板上滑下，經(jīng)散種板和兩側(cè)壁把種子成條鋪撒在種床上。(1)種子下落時(shí)初始速度計(jì)算播種機(jī)工作時(shí)排種器是由地輪通過鏈條帶動(dòng)，排種盤的轉(zhuǎn)動(dòng)線速度與機(jī)器前進(jìn)速度的關(guān)系為[21]：（3-9）式中，為排種盤直徑；為每穴排種粒數(shù)；為地輪滑移率；為排種盤上型孔數(shù)；為穴距或株距。根據(jù)有關(guān)資料，?。?；；；;。代入上式得：=0.2m/s。種子下落時(shí)的絕對(duì)初速度為：(為落種角）（3-10）落種角取°，有較好的播種效果[22]。代入上式得：。(2)種子與散種板碰撞時(shí)的速度不考慮空氣阻力的情況下，設(shè)種子到散種板的速度為V1，利用能量守恒定律可得：（3-11）解上式得：（3-12）式（3-12）中：，分別為散種板、導(dǎo)種板與水平面的夾角，為導(dǎo)種板的長度，為種子脫離排種器軸與散種板碰撞點(diǎn)之間的距離，為種子與導(dǎo)種板之間的摩擦系數(shù)，為重力加速度。取，，，，，代入3-12中，計(jì)算得：=4.56m/s。(3)種子離開散種板落入種溝過程中的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)種子在散種板上發(fā)生正碰，種子離開散種板時(shí)的速度為，則與大小相等方向不同與水平方向的夾角為。種子在脫離開溝器散種板時(shí)為一斜拋運(yùn)動(dòng)如圖3-4，其運(yùn)動(dòng)軌跡為：（3-13）解上式得：（3-14）其中：為種子與散種板碰撞點(diǎn)到種溝的距離，測得。將初始值代入上式得：，。種子從與散種板碰撞至落入種溝過程中播種機(jī)前進(jìn)距離為：由此得側(cè)壁長度為：式中為側(cè)壁底邊前端距種子與散種板的水平距離。值為，則側(cè)壁長度應(yīng)不小于。該開溝器取側(cè)壁長度為。圖3-4排種器中種子下落曲線3.4鎮(zhèn)壓輪鎮(zhèn)壓輪的作用鎮(zhèn)壓輪是播種機(jī)的一個(gè)重要部件。壓實(shí)土壤，促使土壤下層水分上升，同時(shí)還可以使種子和土壤進(jìn)一步密接，有利于早出苗，育壯苗。選擇或設(shè)計(jì)合適的鎮(zhèn)壓輪，可減少土城中的大空隙，減少水分蒸發(fā)，以使土壤保墑，可加強(qiáng)土城毛細(xì)管作用，使水分沿毛細(xì)管上升，起到“調(diào)水”和“保墑”的作用，可使種子與土坡緊密接觸，有利于種子發(fā)芽和生長[24]。鎮(zhèn)壓輪的類型目前用于播種機(jī)上的鎮(zhèn)壓輪有多種，按形狀不同可分為圓柱型、凸鼓型、凹腰型等（如圖3-5所示）；按材料不同可分為鑄鐵、鋼板沖壓和橡膠鎮(zhèn)壓輪等。ABCDEF圖3-5鎮(zhèn)壓輪的類型a.平面整體式；b.凸面整體式；c，d.凹面整體式；e.凸面剖分式；f.型雙輪式（1）圓柱型鎮(zhèn)壓輪圓柱型鎮(zhèn)壓輪用于寬幅開溝器（如芯鏵式開溝器）之后的鎮(zhèn)壓。結(jié)構(gòu)簡單，鎮(zhèn)壓面較寬，壓力分布均勻，對(duì)土壤壓實(shí)性能較強(qiáng)，但金屬圓柱輪輪緣容易沾土而降低工作質(zhì)量。一般加設(shè)刮土板或者采用在輪緣上包一層橡膠，可以減輕沾土現(xiàn)象。（2）凸鼓型鎮(zhèn)壓輪凸鼓型鎮(zhèn)壓輪對(duì)種子上方土壤的壓密作用強(qiáng)，使種子與土壤密接，適于谷子、玉米等出土能力強(qiáng)的作物，也適用于干旱多風(fēng)的地區(qū)使用。鎮(zhèn)壓后種子緊靠濕土，防止透風(fēng)，利于保墑。（3）凹腰型鎮(zhèn)壓輪凹腰型鎮(zhèn)壓輪有整體的和分離的兩種。鎮(zhèn)壓性能比較好。凹腰型鎮(zhèn)壓輪從兩側(cè)將土壤和種子壓緊，但在種子上部的土層比較松，有利于種子發(fā)芽出苗生長。凹腰型鎮(zhèn)壓輪適用于棉花、豆類及出土較困難的雙子葉作物，也適用于潮濕地區(qū)土壤使用。分離輪由左、右兩個(gè)錐面輪圈構(gòu)成，輪圈間留有20mm左右的間隙，鎮(zhèn)壓后地表中間凸起且疏松，兩側(cè)土壤被壓實(shí)，雨后不易積水而造成板結(jié)。凹腰型鎮(zhèn)壓輪常用于播幅不寬的滑刀式開溝器播種后的鎮(zhèn)壓。（4）倒八字型鎮(zhèn)壓輪（V形雙輪式）倒八字輪是國外播種機(jī)上常見的一種裝有橡膠輪圈的實(shí)心鎮(zhèn)壓輪，它的形狀及大小和運(yùn)動(dòng)員所用的鐵柄相似，并有一定的覆土作用。倒八字輪與窄幅開溝器（如雙圓盤開溝器）相配合使用。（5）橡膠鎮(zhèn)壓輪橡膠鎮(zhèn)壓輪有實(shí)心和空心之分，近年來有一種被稱為零壓胎輪的空心橡膠輪發(fā)展比較快。這種鎮(zhèn)壓輪有一個(gè)設(shè)有內(nèi)胎的輪胎。它的腔壁上有一個(gè)孔，使膠胎內(nèi)空氣與大氣相通（故稱之為零壓橡膠鎮(zhèn)壓輪），受壓變形后靠自身彈性恢復(fù)原來形狀。橡膠鎮(zhèn)壓輪具有彈性好、粘土少、易脫土、滑移少，壓后地表不易產(chǎn)生鱗片狀裂縫等特點(diǎn)，是一種比較好的鎮(zhèn)壓輪。鎮(zhèn)壓輪的選擇選擇圓柱鎮(zhèn)壓輪，可以保證有較好的鎮(zhèn)壓碎土效果，減小土壤中的孔隙，達(dá)到保墑作用和良好的后仿形性能。鎮(zhèn)壓輪采用剛性輪，寬度由苗幅寬度決定，由于開溝器寬度，故鎮(zhèn)壓輪寬度也取此值。受空間限制，鎮(zhèn)壓輪直徑取。3.5地輪地輪在施肥播種機(jī)中不僅起限深作用，而且是排種、排肥的主動(dòng)輪。因此地輪應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度等機(jī)械性能；較小的打滑系數(shù)，以提高播種的均勻性；對(duì)地表不平性有較強(qiáng)的適應(yīng)性，以免在地表高底不平的情況下，出現(xiàn)作為驅(qū)動(dòng)排種器、排肥器的地輪被架空不轉(zhuǎn)動(dòng)，造成不排種、肥的問題。試驗(yàn)證明橡膠地輪滑移的均值和方差都比較小，播種質(zhì)量好，在條件許可的情況下，最好選用橡膠輪[25]但是橡膠輪不僅價(jià)格高，易損壞，而且在本次設(shè)計(jì)中橡膠輪尺寸不太合理，因此采用鐵輪，即采用抓地板、地輪圈及幅板焊接而成。地輪直徑越大，其轉(zhuǎn)動(dòng)越容易，從而打滑率越小，因此直徑越大播種越均勻。地輪直徑地輪直徑越大，其轉(zhuǎn)動(dòng)越容易，從而打滑率越小，因此直徑越大播種越均勻。本次設(shè)計(jì)根據(jù)機(jī)具空間，將其直徑設(shè)計(jì)為450mm，寬度為80mm。抓地板的設(shè)計(jì)與布局抓地板越高打滑率越小。但是抓地板越高受土壤地質(zhì)的影響越大，完全入土的可能性就越小，從而導(dǎo)致播種均勻性越大，這勢必就要增加其厚度，而厚度的增加又會(huì)增大其入土難度。本次設(shè)計(jì)參照有關(guān)機(jī)具，綜合考慮為增加其入土性能及脫土性能，將其設(shè)計(jì)為圖3-6形狀。圖3-6地輪抓地板其具體尺寸如下：;;;;。該形狀上窄下寬，不僅有利于抓地板入土，而且減小單個(gè)抓地板與地輪圈所夾的空間，從而減小他們之間夾土的可能性，即增大地輪的脫土性能，所以該形狀是比較適合的。由于抓地板在地輪圈上是均勻分布的，所以這里所謂布局就是每個(gè)地輪所需抓地板的片數(shù)。相對(duì)來講，在同一個(gè)地輪上焊接的抓地板越多，地輪在每時(shí)刻入土的抓地板數(shù)量越多，從而地輪打滑系數(shù)越小。但是同一時(shí)刻入土的抓地板數(shù)量越多，入土越困難。而且抓地板越多，兩抓地板周向距離越小，從而在它們之間夾土的可能性就越大，使地輪直徑不能保持不變，最終影響播種的均勻性。因此每個(gè)地輪上需要焊接的抓地板數(shù)要進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化原則[26]：入土抓地板處于垂直狀態(tài)時(shí)僅有一塊處于土中；當(dāng)兩抓地板交替臨界狀態(tài)時(shí)，為降低打滑率，兩抓地板入土深度最好要超過抓地板高度的一半。如圖3-7示，以地輪圈圓心為圓心，分別以，為半徑畫圓，分別交地表，兩點(diǎn)和，兩點(diǎn)，其中，為：（3-15）（3-16）式中：——地輪直徑；——抓地板高度。則圖3-7中與垂直抓地板相鄰的兩塊抓地板一定要位于，兩點(diǎn)外側(cè)。最下端兩相鄰的塊抓地板一定要位于，兩點(diǎn)內(nèi)側(cè)。經(jīng)過優(yōu)化及圓整后，最終確定抓地板的塊數(shù)為10塊。圖3-7抓地板塊數(shù)確定示意圖3.6種肥箱種（肥）箱的設(shè)計(jì)種（肥）箱為整體結(jié)構(gòu)，中間用隔板相隔，種（肥）箱通過支撐板固定在機(jī)架上方，其主要功用，是在播種作業(yè)時(shí)用來盛放種子和肥料，要求有一定容積，良好的鋼性，種子流動(dòng)阻力小，外形勻稱美觀，能防止損傷種子適當(dāng)增加種（肥）箱容積，可減少加種加肥次數(shù)，縮短輔助時(shí)間，有利于提高生產(chǎn)率，但由于結(jié)構(gòu)空間的限制，容積不能過大，容積過大會(huì)使附加質(zhì)量增大，則阻力增加。一般容積至少應(yīng)滿足在最大排量下，在較長地塊上往返一次后在地頭加種，加肥1次，本機(jī)適用于條播各類作物。種肥箱容積的確定（1）因?yàn)樾←湹牟チ看笥谒镜牟チ?，故以播小麥來?jì)算種箱容積。種子箱容積V取決于播種機(jī)的工作幅寬[27]：（）（3-17）式中：——每個(gè)種子箱的容積（）；——種子箱每裝滿一次能播種的距離（），要求最少能播一個(gè)往返行程；——播種機(jī)幅寬（）；——最大播種量（）；——種子容重（）；——種肥箱的充滿系數(shù)。取。該播種機(jī)1畝地添種一次，故行程為，即;播種機(jī)幅寬行距行數(shù)；；取最小值；則，種子箱容積。（2）肥箱容積：（3-17）；；取最小值；則，肥箱的容積。（3）條播機(jī)種子箱長度的計(jì)算可用下式計(jì)算：（3-18）式中：——行距，;——開溝器數(shù)量。本設(shè)計(jì)中，。。種子箱排種孔直徑的確定種子能夠通過的最小孔徑，一般用實(shí)驗(yàn)確定。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，孔徑是種子尺寸的函數(shù)，其經(jīng)驗(yàn)公式為[28]:（3-19）式中：——種子的平均寬度，;——種子的平均厚度，;如麥類種子的平均寬度為;厚度為，由上式可算得最小孔徑為。如用左右的孔徑可完全符合要求。3.7播種機(jī)長度播種機(jī)的縱向尺寸越大越不容易發(fā)生堵塞，但縱向尺寸越大，拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)的負(fù)荷越大，播種機(jī)田間作業(yè)效率越低，機(jī)動(dòng)性能和操向性能越差[29]為了統(tǒng)籌考慮機(jī)器的作業(yè)效率、機(jī)動(dòng)性能和操向性能，播種機(jī)縱向尺寸控制在1383mm左右。3.8播種機(jī)高度播種機(jī)的高度影響著種子箱、肥料箱的高度，種肥箱的高度影響著輸種輸肥的流暢性和投種質(zhì)量，進(jìn)而影響播種質(zhì)量。種肥箱越高，輸種管輸肥管越舒展，種子、肥料越容易流動(dòng)，越不易發(fā)生堵種堵肥現(xiàn)象。而種肥箱越高，投種點(diǎn)位置越高，種子從排種口排出經(jīng)過的路程越長，受空氣阻力和輸種管碰撞的影響越大，使種子越難保持從排種口排出的均勻性。投種高度越大，種子經(jīng)歷所受的干擾越多，就容易引起種子落點(diǎn)不準(zhǔn)確。投種高度越大，種子著地后動(dòng)能越大，著地后沿地表移動(dòng)的距離越遠(yuǎn)，溝底隨機(jī)因素的影響愈大[30]。因此，在不發(fā)生堵種堵肥現(xiàn)象時(shí)，投種高度越低越好。同時(shí)考慮到播種機(jī)和手扶拖拉機(jī)掛接后操作方便靈活，播種機(jī)的高度設(shè)計(jì)為1100mm。4播種機(jī)受力分析4.1拖拉機(jī)的功率和液壓提升能力校核（1）本設(shè)計(jì)選用東方紅—15型小四輪拖拉機(jī)匹配，機(jī)組作業(yè)速度5.43km/h。播種機(jī)由拖拉機(jī)牽引工作，播種機(jī)上裝有8個(gè)開溝器。工作時(shí)拖拉機(jī)具有足夠的功率是播種機(jī)正常工作的必要條件。設(shè)：——播種行距（）；——播種行數(shù)，或開溝器個(gè)數(shù)；——單組開溝器工作阻力（）；——某檔位下的拖拉機(jī)額定牽引力（）；——牽引力利用系數(shù)，；——機(jī)組作業(yè)速度（）。（4-1）（4-2）（4-3）由上式得：（4-4）式中；；；。計(jì)算得：。拖拉機(jī)額定牽引力為3430N，所以拖拉機(jī)能滿足要求。（2）后懸掛軸額定提升重量根據(jù)提升農(nóng)具的需要考慮，但受拖拉機(jī)操縱性能，輪胎承載能力等因素的限制。最大提升重量按系統(tǒng)最高壓力計(jì)算。后輪驅(qū)動(dòng)或拖拉機(jī)的額定提升重量可按照不失去操縱性要求計(jì)算。計(jì)算時(shí)需保證拖帶懸掛農(nóng)具行駛時(shí)前輪載荷不小于拖拉機(jī)總重量的20%，此時(shí)懸掛軸處額定提升重量按下式粗略計(jì)算[31]。圖4-1確定輪式拖拉機(jī)后懸掛軸提升重量簡圖（4-5）式中：——運(yùn)輸狀態(tài)時(shí)，懸掛軸至驅(qū)動(dòng)輪軸心的水平距離（mm）；東方紅-15型拖拉機(jī)；——前輪配重（kg）；為拖拉機(jī)總重的20%；——最小使用重量狀態(tài)拖拉機(jī)重心到后驅(qū)動(dòng)軸距離（mm）；；——導(dǎo)向輪動(dòng)力半徑；；——驅(qū)動(dòng)輪動(dòng)力半徑；。計(jì)算得液壓提升臂的額定提升力遠(yuǎn)大于使機(jī)具的重量，故東方紅-15型拖拉機(jī)懸掛此種小型稻麥?zhǔn)┓什シN機(jī)提升能力完全可以得到保證。4.2開溝器臂彎矩的校核把開溝器的受力簡化為懸臂梁，作用點(diǎn)在開溝器的鏟尖，受力如圖4-2所示開溝器選用的材料為45號(hào)鋼，由機(jī)械零件手冊可得[32]：，，。拖拉機(jī)的牽引力是3430N，則分配到每個(gè)開溝器上的牽引力為：（4-6）式中，為拖拉機(jī)的牽引力；經(jīng)計(jì)算可得：。假設(shè)按照最大牽引力來計(jì)算，則每個(gè)開溝器的阻力為。根據(jù)開溝器臂截面尺寸（如圖4-3）求出：圖4-2圖4-3（4-7）（4-8）計(jì)算得：。式中，為抗彎截面系數(shù)，為矩形截面的高，為矩形截面的寬。開溝器臂的最大彎矩為：（4-9）式中，為開溝器的阻力；為開溝器地面到梁的距離。經(jīng)計(jì)算可得：Mmax=133.34Nm。由彎曲的強(qiáng)度條件：（4-10）計(jì)算得：。所以開溝器臂能夠滿足強(qiáng)度要求。4.3開溝器連接螺栓強(qiáng)度校核本設(shè)計(jì)中每個(gè)開溝器臂都用兩個(gè)M6的螺栓與機(jī)架相連接。開溝器在工作時(shí)螺栓受到一定的拉力。圖4-4螺栓1.機(jī)架；2.開溝器臂由式4-6得每個(gè)開溝器的阻力約為。每個(gè)開溝器上裝有2個(gè)螺栓，認(rèn)為各螺栓均勻受載[33]。即單個(gè)螺栓受的拉力為。受拉緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度條件是：（4-11）式中：為螺栓受的力。（4-12）式中：——螺紋小徑；；H——螺紋牙形的三角形高度，對(duì)于普通螺紋，，和都由查表得到[34]；。計(jì)算得：。（4-13）式中——材料的屈服強(qiáng)度；螺栓有低碳鋼制成。。由查表得到[33]，碳素鋼。計(jì)算得：。由式（4-11）得：。因此螺栓能滿足要求。4.4開溝器梁的強(qiáng)度校核開溝器梁選用熱軋槽鋼，為了校核梁的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，梁上裝有4個(gè)開溝器，梁的扭矩圖如圖4-5。圖4-5梁上裝的4個(gè)開溝器受力大小相等，方向相同，由上面的計(jì)算可得，MB=MC=MD=ME=133.34Nm。由圖可得兩端面扭矩最大，且Tmax=2MA=266.68N·m，所以最大剪應(yīng)力也在這端面上，由開口薄壁桿件的自由扭轉(zhuǎn)[32]最大剪應(yīng)力為：（4-14），經(jīng)查表[35]得6.41cm4。計(jì)算得=0.12Mpa<[τ]。所以播種機(jī)梁能夠滿足扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度要求。4.5地輪軸的校核材料為45號(hào)鋼，其結(jié)構(gòu)如圖4-6所示。圖4-6地輪軸的受力圖和彎矩圖圖4-6中l(wèi)1=75mm；l2=25mm；l3=1080mm；d1=20mm；d2=30mm；d3=34mm。播種機(jī)在閑置時(shí)，播種機(jī)的重量由開溝器、鎮(zhèn)壓輪等承擔(dān)；在工作時(shí)，開溝器也承擔(dān)一部分重量，所以在進(jìn)行校核時(shí)，只按播種機(jī)在裝滿種子及肥料時(shí)的總重當(dāng)作地輪所承受的載荷即可。估算機(jī)子凈重為180kg，種箱容積為45L，若一次裝種肥量均為容積的3/4，小麥籽粒單位容重約為0.77kg/md3，現(xiàn)常用的較重顆粒狀肥料單位容重約為1.35kg/md3，所以校核總重約為336kg。經(jīng)分析，地輪越靠近中心線時(shí)，重力產(chǎn)生的彎矩越大，地輪軸受力簡圖，如圖4-5所示。所以：（4-15）（4-16）計(jì)算得=31Mpa<[σ]。因此，地輪軸滿足強(qiáng)度要求。結(jié)論本文總體設(shè)計(jì)了一臺(tái)小型稻麥兩用施肥播種機(jī)。該機(jī)具主要由懸掛機(jī)構(gòu)、地輪、開溝器、排種器、鎮(zhèn)壓輪等部件組成。能一次完成施肥、播種、鎮(zhèn)壓等多道工序。對(duì)關(guān)鍵部件的參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，開溝器采用前后布置，前后距離為30mm；排種器和排肥器均采用外槽輪式；地輪采用鐵輪，地輪上均布有抓土板；鎮(zhèn)壓輪采用圓柱形鎮(zhèn)壓輪。最后對(duì)開溝器臂、開溝器梁、地輪軸進(jìn)行了強(qiáng)度校核，所選用的材料均符合要求。但本設(shè)計(jì)仍然存在著一些不足之處尚待進(jìn)一步研究和探討，開溝器的深度調(diào)節(jié)不方便，主要依賴于拖拉機(jī)的懸掛拉桿來調(diào)節(jié)開溝深度；其次是排種量，排肥量調(diào)節(jié)不方便，在播種機(jī)上沒有設(shè)置調(diào)節(jié)播量的機(jī)構(gòu)。以后若有機(jī)會(huì)繼續(xù)以上研究，希望得到一個(gè)圓滿的結(jié)論。致謝本研究及學(xué)位論文是在我的導(dǎo)師何瑞銀教授的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，何老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持，在此謹(jǐn)向何老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。還要感謝在一起進(jìn)行研究和給了我極大幫助的同學(xué)，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成都給了我非常大的幫助。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從