小區(qū)播種機(jī)的設(shè)計(jì)【總體及傳動(dòng)部件】【小麥 小區(qū)條播機(jī)-采用機(jī)械式排種器】【含13張CAD圖紙+PDF圖】

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Key words: plot seeder；fine quantity sowing seeds；chain drive 1 前言 1.1 課題的意義 我國(guó)是一個(gè)有著悠久歷史的農(nóng)業(yè)火國(guó)，農(nóng)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用舉足輕重，農(nóng)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)。人口多、耕地少是我國(guó)的基本國(guó)情。我國(guó)耕地為1.267億ha（約19億畝），以12億人口計(jì)算，人均只有0.1056ha（1.584畝）．而且耕地后備資源不足。我國(guó)仍然處在一個(gè)發(fā)展中的農(nóng)業(yè)大國(guó)，其中75％的人口和90％以上的國(guó)土在農(nóng)村，人均農(nóng)業(yè)資源低于世界平均水平，經(jīng)濟(jì)技術(shù)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱。同發(fā)達(dá)國(guó)家相比，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力求平還相當(dāng)?shù)?，農(nóng)業(yè)仍然是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的薄弱環(huán)節(jié)。進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所面臨的問題仍然十分嚴(yán)峻。一方面，工業(yè)化和城市化占用了大片農(nóng)田，使得本來就很少的耕地資源變得更加寶貴。另一方面，隨著人口增艮和人民生活水平的不斷提高，對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量的需求將更加迫切。據(jù)預(yù)測(cè)，到2030年．我國(guó)人口將達(dá)16億，需求糧食將達(dá)到6.4億t至7.2億t。所以說我國(guó)的糧食形勢(shì)并不樂觀。【1】 根據(jù)我國(guó)糧食增產(chǎn)的歷史及潛力看，采用擴(kuò)大農(nóng)作物種植面積來提高糧食產(chǎn)量的做法，潛力是很有限的。因此，提高農(nóng)田的單產(chǎn)水平，培育和推廠農(nóng)作物優(yōu)良品種，發(fā)展良種的增產(chǎn)潛力就成為糧食增產(chǎn)的基本途徑。在一個(gè)中等農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站里僅小麥一項(xiàng)的選種量就可達(dá)14000個(gè)品系，產(chǎn)量鑒定量還需設(shè)置1500個(gè)左右的小區(qū)，因而試驗(yàn)小區(qū)的數(shù)量是相當(dāng)大的。而試驗(yàn)工作量之大，工作之繁重也是相當(dāng)驚人的。小區(qū)播種機(jī)是培育新品種、繁殖良種和進(jìn)行品種對(duì)比試驗(yàn)等田間試驗(yàn)時(shí)所用的專用播種機(jī)。當(dāng)前我國(guó)的小區(qū)播種機(jī)的數(shù)量和品種還比較少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足全國(guó)眾多農(nóng)業(yè)科研教育單位的需要。這使得大多數(shù)試驗(yàn)小區(qū)只能用人工的方法完成試驗(yàn)小區(qū)的播種，這樣做的勞動(dòng)量是非常巨大的，易拖延播種季，效率很低。而且這些方法還直接影響著育種試驗(yàn)的精確性。具體說來，第一，用人工方法開溝，會(huì)造成深淺不一致。第二，人工撒籽、點(diǎn)籽或擺籽，播種的均勻度和播種量難以保證。第三，人工覆土?xí)鸶蓾裢粱旌?，損火水分，出苗率和整齊度將受到影響，這對(duì)種子萌芽是不利的。然而大田播種機(jī)很難適應(yīng)小區(qū)播種機(jī)的特殊農(nóng)藝要求。因此，研究小區(qū)播種機(jī)是一項(xiàng)十分必要和迫切的工作。研制小區(qū)播種機(jī)的目的在于減少大量的人工勞動(dòng)．省工省時(shí)，更重要的是保證試驗(yàn)的精確性。 迄今為止，我國(guó)從事播種機(jī)械研究的專家學(xué)者涉獵了世界各國(guó)各類型的排種器形式，其中屬于引進(jìn)仿制的有：外槽輪排種器、離心式排種器、內(nèi)槽輪種式排種器、垂直圓盤式排種器、水平圓盤式排種器、傾斜圓盤式排種器、氣吸式排種器、氣壓式排種器、吸盤式排種器等等，種類繁多。屬于我國(guó)獨(dú)創(chuàng)且在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中獲得大最應(yīng)用的排種器有：遼寧70-2型窩眼式排種器、魯抗的擺桿式排種器、張波屏的紋盤式排種器、張波屏的錐盤式小麥精密排種器等【2】。 對(duì)于小區(qū)播種機(jī)而言，排種器還必須滿足小區(qū)播種工藝的要求，而目前我國(guó)在小區(qū)播種機(jī)排種器的研究上做的還很少，因此有必要對(duì)此進(jìn)行進(jìn)一步地研究。 1.2 國(guó)內(nèi)外小區(qū)播種機(jī)的研究狀況 根據(jù)資料，世界上第一臺(tái)小區(qū)播種機(jī)于1935年在加拿大研制成功。截至目前有加拿大、挪威、美國(guó)、法國(guó)、前蘇聯(lián)、德國(guó)、奧地利、瑞典、日本和中國(guó)等國(guó)家研制過小區(qū)播種機(jī)。1964年還成立了國(guó)際田間小區(qū)試驗(yàn)化學(xué)會(huì)，以促進(jìn)學(xué)術(shù)交流，推動(dòng)研究工作的開展【3】。 挪威研制的小區(qū)播種機(jī)采用了份量播種錐體格盤式排種器，首次體現(xiàn)出小區(qū)播種的特點(diǎn)，即一個(gè)小區(qū)播完一份種子。它采用錐體分種器和周圍環(huán)繞的格盤排種。它的不足之處是由于格盤端砸與底座平面的間隙不當(dāng)，使得種子破損嚴(yán)重，而且行內(nèi)種于分布均勻度差。 美國(guó)曾經(jīng)設(shè)計(jì)了氣壓式單粒精密小區(qū)播種機(jī)，它采用了比較新穎的排種裝置，其圓筒內(nèi)用格擋分成三格，每格下面系著四個(gè)種子袋與各排種器相連。當(dāng)盛種筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其中的排種袋便分別將種子供應(yīng)給與之相連的排種器。該機(jī)可以播玉米、高粱、大豆、向日葵等作物。美國(guó)某公司還生產(chǎn)了一種為拖拉機(jī)配套的小區(qū)播種機(jī)，它安裝在拖拉機(jī)前后輪之間，兩個(gè)操作者的座位架在拖拉機(jī)的縱梁上略低于拖拉機(jī)手的座位。 法國(guó)研制的單粒小區(qū)精密播種機(jī)也采剛了氣壓式排種裝置，所不同的是裝置的邊緣分布著若干吸嘴的金屬盤。吸嘴與盤內(nèi)的真空負(fù)壓相連，當(dāng)金屬盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，吸種吸嘴可以使真空絕斷，種子便落入位于金屬盤上方的接種盤內(nèi)，而后從開溝器中排山。該播種機(jī)可以播種小麥、人麥、黑麥、菜豆、玉米、向日葵、油菜等作物。 前蘇聯(lián)研制的小區(qū)播種機(jī)采用錐體格盤式排種器，可以進(jìn)行玉米、高粱等作物的播種。 德國(guó)Xoxen大學(xué)研制了PlotAeromat型氣壓式小區(qū)播種機(jī)，并配備了不同規(guī)格的窩眼輪，可以播玉米、向日葵、小麥、大麥、黑麥等作物。 相對(duì)而言，我國(guó)的小區(qū)播種機(jī)的研制工作起步較晚。70年代中期才開始有個(gè)別單位進(jìn)行了這方面的研究工作。我國(guó)研制的小區(qū)播種機(jī)最主要有以下類型：黑龍江省農(nóng)科院的ZXBJ-4型小區(qū)精密播種機(jī)【4】，黑龍江農(nóng)墾科學(xué)院紅興隆研究所的XBJ-15和XBJ-15A型種子播種機(jī)，中國(guó)農(nóng)業(yè)工程研究院和北京農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的NKXB-1.4型小區(qū)條播機(jī)【5】，新疆農(nóng)墾科學(xué)院農(nóng)機(jī)所研制的2XBX-2.0懸掛式小區(qū)條播機(jī)等等。雖然我國(guó)的小區(qū)播種機(jī)有了一定的發(fā)展，但是還存在一些問題。首先，一些機(jī)型僅僅停留在科研成果階段，根本沒有形成產(chǎn)品。有的雖然進(jìn)行了小批量的生產(chǎn)，但是在實(shí)際的播種過程中，出現(xiàn)了一些新的問題，還需要進(jìn)一步的完善改進(jìn)。其次，小區(qū)播種機(jī)的需求量不象大田播種機(jī)那樣大，而且由于小區(qū)播種機(jī)的特殊要求，使得研制投入較多，開發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，所以一些單位考慮到經(jīng)濟(jì)效益而停止了小區(qū)播種機(jī)的研制工作。由于種種原因，造成目前我國(guó)小區(qū)播種機(jī)數(shù)量少，品種也不多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足眾多的農(nóng)業(yè)科研單位的需要，大部分農(nóng)業(yè)試驗(yàn)區(qū)的播種問題仍未實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，大部分農(nóng)業(yè)試驗(yàn)區(qū)的播種問題仍未實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，大部分研究單位仍采用人工方法完成試驗(yàn)小區(qū)的播種，從而直接影響到農(nóng)業(yè)試驗(yàn)的精確性，占用大量的勞動(dòng)力。 現(xiàn)有的小區(qū)播種機(jī)主要可分成小區(qū)條播機(jī)和小區(qū)精量點(diǎn)播機(jī)等類型，以適應(yīng)不同特性種子的播種要求。 1.3 小區(qū)播種機(jī)的主要研究?jī)?nèi)容 1.3.1 課題背景 鑒于育種小區(qū)播種機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀及廣大農(nóng)業(yè)試驗(yàn)科研單位進(jìn)行育種試驗(yàn)的需要，研究設(shè)計(jì)一種小區(qū)條播機(jī)。主要對(duì)排種器裝置進(jìn)行研究，以期實(shí)現(xiàn)較好的排種性能。從而保證小區(qū)育種試驗(yàn)的精確性，實(shí)現(xiàn)減輕人工播種工作量和節(jié)約試驗(yàn)種子的目的。 1.3.2 課題研究的內(nèi)容 本課題在探究分析國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的小區(qū)播種機(jī)型的基礎(chǔ)上，以具體一種種子為研究對(duì)象，研制一種小區(qū)播種機(jī)，重點(diǎn)進(jìn)行該播種機(jī)總體及傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)，以合理的工作方式及最佳的結(jié)構(gòu)布置，使該播種機(jī)結(jié)構(gòu)合理、使用方便、節(jié)省功耗、性能良好，滿足田間育種機(jī)械化播種的要求。首先對(duì)總體進(jìn)行設(shè)計(jì)，隨后著重設(shè)計(jì)傳動(dòng)部分?？傮w方案的設(shè)計(jì)只要包括各機(jī)構(gòu)的功能要求，使播種機(jī)結(jié)構(gòu)合理、使用方便、節(jié)省功耗性能良好，保證種子均勻順利排出。傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)要滿足個(gè)部件的運(yùn)動(dòng)要求，使個(gè)部件按給定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，滿足田間育種機(jī)械化的要求。 小區(qū)播種機(jī)的排種器試驗(yàn)擬采用機(jī)械式控制方式。對(duì)于排種器主要對(duì)錐體、格盤、送種漏斗和傳動(dòng)裝置等進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2 小區(qū)播種機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 擬定方案 根據(jù)小區(qū)播種機(jī)的工作條件和播種要求，選用牽引式（后懸掛式）。下面進(jìn)行具體分析。 2.1.1 機(jī)理分析設(shè)計(jì) (1)排種空尺寸與格盤轉(zhuǎn)速的關(guān)系 在播種過程中，排種孔尺寸與格盤轉(zhuǎn)速之間必須滿足一定關(guān)系。在速度一定的情況下，排種孔不能過小。否則，種子有可能來從排種孔排出而殘留在格盤內(nèi)，小區(qū)播種是不允許這種情況發(fā)生的，因此有必要對(duì)這一問題進(jìn)行理論上的分析。若假定種子為球形，如圖1所示【6】。設(shè)種子圍繞錐體格盤中心軸的旋轉(zhuǎn)半徑為r，格盤在排種時(shí)的角速度為w，種子經(jīng)過排種孔時(shí)跟隨格盤以水平速度v=rw運(yùn)動(dòng)，即落入攤種孔的初速度為v＝rw。由于種子是靠重力從排種孔落下的，如果當(dāng)種子通過排種孔上方時(shí)，其重心降至低于檔板上平面時(shí)，就可以保證落入排種孔。于是按自由落體方程可求出直徑為d的球形種子充種的極限速度為： 即 (1) 式中：A——排種孔直徑，d——種子直徑。 圖1球形種子排種示意圖 Fig1 the diagram of spherical seeds 對(duì)于平躺在格盤內(nèi)的扁粒種子，設(shè)其重心距大端的距離為種子長(zhǎng)度為a的，如圖2所示。類似地可得， 即 (2) 式中：n——種子長(zhǎng)度，b——種子寬度。 圖2 扁形種子排種示意圖 Fig2 the diagram of seeds oblate 如果種子的運(yùn)動(dòng)速度過快，種子在進(jìn)入排種孔時(shí)將出現(xiàn)如圖3所示的情況。在這種情況下，當(dāng)種子與排種孔邊緣接觸時(shí)，種子能夠落入排種孔的條件是： 圖3 排種示意圖 Fig3 the diagram of seeding (3) 式中 e——種子與排種孔邊緣接觸時(shí)，種子重心到排種孔邊緣的距離， h——種子與排種孔邊緣接觸時(shí)，種子重心到排種孔邊緣的距離。 (2)地輪與格盤的傳動(dòng)比 小區(qū)播種機(jī)在田間進(jìn)行播種作業(yè)時(shí)，傳動(dòng)部分由地輪帶動(dòng)。為實(shí)現(xiàn)格盤旋轉(zhuǎn)一周，格盤恰好走完一個(gè)小區(qū)的效果，設(shè)計(jì)時(shí)必須要求地輪與格盤之間滿足一定的傳動(dòng)比。 設(shè)小區(qū)的長(zhǎng)度為l，地輪的直徑為d，地輪與格盤的傳動(dòng)比為i。當(dāng)格盤旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，地輪恰好走完一個(gè)小區(qū)的長(zhǎng)度，則 (4) 由式(4)得地輪與格盤的傳動(dòng)比 (5) 實(shí)際播種時(shí)，應(yīng)考慮地輪滑移的因素。設(shè)輪子的滑移系數(shù)為ks ，輪子滾動(dòng)的距離為L(zhǎng)，實(shí)際行走的距離為L(zhǎng)p則由 得【7】， (6) 令，得 (7) 由式7可見，當(dāng)選擇尺寸較大的地輪時(shí)，可以減少地輪與格盤之間的傳動(dòng)比，有利于簡(jiǎn)化傳動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)。 2.2 小區(qū)播種機(jī)的整體設(shè)計(jì) 2.2.1 作業(yè)速度 根據(jù)小區(qū)播種機(jī)精度要求，一般要求作業(yè)效率為0.08~0.56hm2/h，播種機(jī)的工作速度0.16m/s~1.11m/s【8】。 考慮到收獲機(jī)收獲時(shí)的作業(yè)速度，泰山12拖拉機(jī)選用v=1m/s。 地輪的滑移率δ=0.05~0.12，故取δ=0.05，機(jī)速即實(shí)際工作速度。 (8) 2.2.2 工作幅寬 工作幅寬主要取決于配套拖拉機(jī)的牽引能力和播種機(jī)的工作阻力。播種機(jī)的工作阻力包括開溝器工作阻力、地輪滾動(dòng)阻力、部件傳動(dòng)的工作阻力。 工作幅寬（B）計(jì)算公式： (9) 式中： T——正常的機(jī)組工作速度下，拖拉機(jī)的額定牽引力（N）T=2.94KN。 η——拖拉機(jī)牽引力利用系數(shù)，一般取η=0.8。 pm——小區(qū)播種機(jī)每米幅寬的工作阻力（N/m）。 所以： 實(shí)際工作中，牽引效率T小于等于額定效率，所以實(shí)際工作幅寬小于1.65m。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求取工作幅寬：B=1.4m 2.2.2 整體機(jī)架的設(shè)計(jì) 整體機(jī)架主要是由方形空心型鋼（KQF40×40×2.0）焊接而成，整體尺寸是通過拖拉機(jī)懸掛裝置和工作幅寬決定的。采用焊接的方式連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以支撐收獲機(jī)作業(yè)時(shí)帶來的阻力。整體機(jī)架是為了能夠更好的與拖拉機(jī)的懸掛架配合，采用了三角形固定，能夠承受收獲機(jī)的全部重量。 由于播種的幅寬為1400mm，所以機(jī)架的寬度應(yīng)超過工作幅寬，取為1800mm。機(jī)架的總長(zhǎng)度是由開溝器和仿形機(jī)的長(zhǎng)度確定，選擇長(zhǎng)度為1000mm，為了便于傳動(dòng)裝置的布置，選擇機(jī)架的高度為740mm。 2.3 排種器的設(shè)計(jì) 2.3.1 排種器的結(jié)構(gòu)確定 目前小區(qū)播種所采用的排種器就排種方式而吉，主要分為氣力式和機(jī)械式。本課題采用機(jī)械式設(shè)計(jì)，主要針對(duì)小麥進(jìn)行條播試驗(yàn)。 經(jīng)過分析研究，決定利用錐體均分的原理，采用旋轉(zhuǎn)錐體和格盤式排種器。它的特點(diǎn)是利用旋轉(zhuǎn)錐盤將種子均勻的分配到槽格中，格盤旋轉(zhuǎn)一周經(jīng)過一個(gè)小區(qū)．一份種子全部排完，如此依次完成多個(gè)小區(qū)的播種過程，不同品種更換時(shí)不需要清種。 2.3.2 排種裝置的設(shè)計(jì)與參數(shù)確定 課題所設(shè)計(jì)的排種器主要由漏斗、錐體、格盤等組成，用來完成種子分流排種作業(yè)。格盤粘結(jié)在錐體上成為一體，與錐體同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。一份種子落下時(shí)首先經(jīng)過漏斗落到錐體的頂端，然后種子沿錐體表面均勻地落到下邊的格盤中。播種時(shí)，格盤中的種子隨格盤一同旋轉(zhuǎn)。當(dāng)種子經(jīng)過落種口時(shí)，落入下面連接的輸種管中排出。下面具體介紹主要部分的設(shè)計(jì)情況【8】： （1）漏斗設(shè)計(jì) 小區(qū)播種過程中，每一份小區(qū)的種子裝在一個(gè)種盒中，然后通過漏斗下方落入錐體格盤排種器。漏斗處在定量輸送裝置和排種器的中間位置，它對(duì)于種子分流具有重要影響。理論上種子應(yīng)該落在漏斗下口正對(duì)著錐體頂點(diǎn)的圓心上。這是種子沿錐體表面均勻分種的必要條件【9】。 圖4漏斗設(shè)計(jì)示意圖 Fig4 the diagram of funnel 如圖4所示，根據(jù)第二章理論分析的結(jié)果，設(shè)計(jì)過程如下： 設(shè)漏斗上端開口的直徑為B，下端開口的直徑為b，漏斗的高為L(zhǎng)，傾角為。 首先，確定傾角的大小。為防止在漏斗壁存留種子，傾角應(yīng)大于種子與漏斗壁的摩擦角（一般在55°～60°之間），于是選＝60°。 為了保證播種時(shí)獲得良好的分種效果，種盒中的種子應(yīng)通過漏斗恰好落在下方開口的圓心。同時(shí)應(yīng)避免種子在下落過程中與漏斗壁接觸，因?yàn)榉N子與漏斗壁接觸后發(fā)生碰撞后將改變預(yù)先的運(yùn)動(dòng)路徑，從而達(dá)不到理想位置，影響分流效果。再有關(guān)漏斗的理論分析【10】，得 (10) (11) 式中ｖ——定量輸送裝置經(jīng)過漏斗上方時(shí)的水平速度， ｘ——種盒開始從漏斗上口落下時(shí)距離漏斗外緣的距離， g——重力加速度。 根據(jù)分析，式(10)是種子恰好落到下口中心的充要條件，式(11)是避免種子接觸漏斗壁的必要條件。同時(shí)還得到當(dāng)＝60度時(shí)，按照式(10)所得到的參數(shù)L，B，x，必滿足式(10)。因此可以根據(jù)式(10)確定未知的參數(shù)L，B，x，然后根據(jù)播種量的多少和種子的種類來近似確定下端的開口直徑b。在式(10)中，共有L，B，x三個(gè)未知參數(shù)，在實(shí)際設(shè)計(jì)中可以先根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及易于加工等角度考慮先確定兩個(gè)未知數(shù)，根據(jù)式(10)來確定另外一個(gè)未知參數(shù)。因此在實(shí)際設(shè)計(jì)漏斗部分過程中，情況就變得比較簡(jiǎn)單，只根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來考慮，而不需具體按照式(10)來確定參數(shù)。如圖2-4所示，不妨取B＝250mm。而漏斗上開口的直徑X＝B/2－x＝30mm，漏斗高度L＝150mm。本機(jī)器以小麥為主要試驗(yàn)對(duì)象，進(jìn)行六行的小區(qū)條播試驗(yàn)，因此每個(gè)小區(qū)的播種量不大，所以設(shè)計(jì)中下開口直徑取b＝30mm。另外漏斗的壁厚為0.2mm【11】。 （2）椎體設(shè)計(jì) 錐體是錐體格盤排種器的重要組成部分，它對(duì)種子的分流起著十分重要的作用。如圖5所示，設(shè)錐體頂角為，錐體高度為h，底面直徑為d。 首先確定頂角,同漏斗的設(shè)計(jì)一樣，圖5所示的角應(yīng)大于等于種子與錐體表面的摩擦角，因此?。?0°。又如圖4可見，＋2＝180°。于是錐體項(xiàng)角＝180-2=180°-260°=60°【12】。 圖5 椎體示意圖 Fig5 the diagram of cone 根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)取錐體高度h＝100mm，如圖5可得， 設(shè)計(jì)中錐體與格盤粘結(jié)成一體，錐體與格盤的運(yùn)動(dòng)是通過與錐體中心連結(jié)的傳動(dòng)軸的傳動(dòng)來完成的。為了實(shí)現(xiàn)錐體與軸的連結(jié)，采用以下的設(shè)計(jì)方案：在錐體的下部粘結(jié)一個(gè)上端開口、下端封閉的鐵環(huán)，它的外徑比錐體底面直徑d小1mm，它的高度l’＝7mm。在鐵環(huán)下端的吲心加工一個(gè)與錐體中心軸同心的螺旋孔，孔徑為18mm，孔深為7mm。同時(shí)，將傳動(dòng)軸的端部也進(jìn)行螺紋加工。這樣通過螺紋配合，傳動(dòng)軸帶動(dòng)錐體實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)動(dòng)。錐體由壁厚為0.2mm的扇形鋼板所卷成。 （3）格盤設(shè)計(jì) 格盤示意圖如圖6所示。 1. 外圈 2. 上筒 3. 下筒 4. 格板 1．Outer ring 2.upper shell 3.lower shell 4.grating 圖6格盤示意圖 Fig6 the diagram of plate 格盤主要由外圈和內(nèi)圈及均勻分布在它們之問的格板組成，下面分別進(jìn)行介紹【13】。 ① 內(nèi)圈 內(nèi)圈如圖7所示。內(nèi)圈由兩部分組成，一部分是由厚為0.5mm的鋼板所卷成空心圓柱形狀的上筒。上筒高為16mm，直徑為115mm，與錐體底面直徑相同。另一部分則是由同樣厚度的鋼板所卷成的圓臺(tái)狀的下筒。圓臺(tái)母線與圓臺(tái)中軸線的夾角＝30°。一般傳統(tǒng)的錐體格盤排種器是沒有下筒的，那樣結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。設(shè)計(jì)下筒的目的是減少種子在每個(gè)格槽內(nèi)的分布面積，期望得到更好的插種效果【14】。 圖7 內(nèi)圈示意圖 Fig7 the diagram of inter ring ② 外圈 圖8 外圈示意圖 Fig8 the diagram of outer ring 外圈也由兩部分組成，一部分是厚為0.5mm的鋼板卷成的護(hù)種筒。護(hù)種筒高為120mm，直徑為165mm。護(hù)種筒的作用是防止種子在分種過程中彈出，以保證種子落到格盤中。另一部分的下筒與內(nèi)圈的下筒類似，它也是由鋼板卷成圓臺(tái)形狀，圓臺(tái)母線與圓臺(tái)中軸線的夾角＝30°。這樣可以確保下筒表面的傾角（＝90°-30°=60°）不小于種子與下筒表面的摩擦角，確保種子順利落下【15】。 ③ 格板 格板如圖9所示。 格板將格盤分成若于個(gè)格槽，格板數(shù)目對(duì)于攤種的均勻性起著重要的作用。同時(shí)在加工上，格板也起著連接內(nèi)圈和外圈的作用。在試驗(yàn)臺(tái)的實(shí)際加工中，格板與內(nèi)圈和外圈之間采用電弧焊進(jìn)行連接。 設(shè)計(jì)中所采用的格板數(shù)目為18個(gè)，格板呈輻射狀均勻地粘結(jié)在內(nèi)圈和外圈中間【16】。格板應(yīng)采用較薄的鋼板或塑料材料，不應(yīng)過厚，否則壁上將可能殘留少量種子。設(shè)計(jì)中采用了材料為厚度為0.2mm的鋼板。 圖9 格板示意圖 Fig9 the diagram of grating （4）擋板的設(shè)計(jì)及擋板與格盤的間距 ① 擋板的設(shè)計(jì) 圖10擋板示意圖 Fig10 the diagram of baffle 圖7為擋板俯視圈，擋扳是錐體格盤排種器的一個(gè)重要組成部分。它與格盤共同組成一個(gè)容納種子的空間。擋板應(yīng)有一定的剛度，用來保持與錐體軸線垂直，因此不能選用過薄的鋼板。擋板開有排種孔，下面焊接一個(gè)由0.2mm厚的鋼板圍成的圓管，長(zhǎng)度為50mm【17】。圓管的下端在播種時(shí)接種管進(jìn)行播種。播種時(shí)，格盤中的種子在錐體格盤的帶動(dòng)下，經(jīng)過擋板上的排種孔時(shí)，每個(gè)格槽中種子便依次落下，經(jīng)送種管排出。 具體設(shè)計(jì)中，檔扳采用了一塊厚為5mm的矩形鋼板，在擋板中心加工一個(gè)孔，目的是使傳動(dòng)軸從孔中穿過。擋板上的排種孔，根據(jù)不同的播種需要可以采用不同形狀，本設(shè)計(jì)中采用便于加工的圓形孔?？椎某叽缬绊懙脚欧N過程中種于的殘留問題，鑒于小區(qū)播種農(nóng)藝不允許種子殘留，因此選擇孔的尺寸是很重要的。根據(jù)理論部分的推導(dǎo)，可以得到種子運(yùn)動(dòng)速度和排種孔直徑之間的關(guān)系，即 （對(duì)應(yīng)圓粒種子） (12) (對(duì)應(yīng)扁粒種子) (13) 式中 A——排種口直徑 d——圓形種子直徑 a——扁粒種子的長(zhǎng)度 d——扁粒種子的寬度 r——格板中種子的旋轉(zhuǎn)半徑 因試驗(yàn)以小麥種子為主，所以按扁粒種子的公式(13)計(jì)算。 由式(2-12)可得 (14) 實(shí)際設(shè)計(jì)中r≈66mm，對(duì)于小麥種子以小麥9428為例，α＝6.68mm，b=3.06mm。另外根據(jù)播種要求，播種機(jī)的前進(jìn)速度一般在拖拉機(jī)的Ⅰ擋和Ⅱ擋之間。以江西拖拉機(jī)廠生產(chǎn)的豐收牌拖拉機(jī)為例，Ⅰ檔的速度為1.06km/h。Ⅱ檔的速度為1.40km/h。試驗(yàn)時(shí)小區(qū)的長(zhǎng)度為9.42m【18】。由于播種機(jī)播完一個(gè)小區(qū)，錐體格盤恰好轉(zhuǎn)過一圈。下面計(jì)算在Ⅰ檔和Ⅱ檔的情況下，相應(yīng)錐體格盤的角速度w【9】。 第一種情況：Ⅰ檔時(shí)， 拖拉機(jī)速度 走完一個(gè)小區(qū)需要的時(shí)間 (L為小區(qū)長(zhǎng)度) 此時(shí)格盤恰好旋轉(zhuǎn)一周，格盤轉(zhuǎn)速為 第二種情況：Ⅱ檔時(shí)， 拖拉機(jī)速度 走完一個(gè)小區(qū)的時(shí)間 此時(shí)的格盤轉(zhuǎn)速為 經(jīng)比較，顯然w2 >w1，于是將r≈66mm，α=6.68mm，b=3.06mm，w2=0.260rad/s，代入(5)得 實(shí)際設(shè)計(jì)中，A=30mm【19】，滿足要求。 ② 擋板與格盤的間距 播種時(shí)，種子在擋板與格盤組成的空間里運(yùn)動(dòng)。擋板與格盤的間距必須適中。間距過大，將導(dǎo)致種子從問隙中流出；間距過小，由于加工誤差存在，格盤的旋轉(zhuǎn)將受到擋板的阻礙，嚴(yán)重時(shí)格盤將停止旋轉(zhuǎn)而不能進(jìn)行排種。在本設(shè)計(jì)中，考慮到試驗(yàn)以播小麥為主，因此安裝時(shí)根據(jù)小麥的尺寸，要求擋板與格盤的聞距為1mm。具體通過控制傳動(dòng)軸與錐體的螺旋配合來實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單易行，調(diào)整間距方便。 2.4 主要技術(shù)參數(shù)（以小麥為例） 外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）/mm：1800×1000×740 工作幅寬：1.4m 結(jié)構(gòu)質(zhì)量：80kg 使用質(zhì)量：82kg 播種狀態(tài)運(yùn)輸間隙：50mm 工作行數(shù)/行：6 播深/mm:30~40 行距、粒距/mm：200，20 生產(chǎn)效率/( hm2/h)：0.3 3 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 動(dòng)力傳動(dòng)的選擇 拖拉機(jī)的型號(hào)選擇是根據(jù)總功率的大小決定的，對(duì)其工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。通常對(duì)于長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷不變或者變化很少，要求所選用的拖拉機(jī)的功率等于或者略大于工作時(shí)所需的總功率。根據(jù)傳動(dòng)的穩(wěn)定可靠和對(duì)收獲機(jī)需要的功率我們先采用泰山12拖拉機(jī)。 ① 泰山12拖拉機(jī)輸出功率的分配 功率的估算公式為【20】： (15) 式中： Nt——拖拉機(jī)動(dòng)力功率（Kw） Pt——拖拉機(jī)基本檔位的掛鉤牽引力（KN） V——拖拉機(jī)基本檔位的實(shí)際工作速度（Km/h） 所以： (16) 由總體設(shè)計(jì)可知，拖拉機(jī)將動(dòng)力傳給地輪和開溝器，因?yàn)閮傻剌喪苣Σ亮艽?，消耗大部分功率，約占55%，分配頭轉(zhuǎn)速比較高，中間傳動(dòng)消耗功率比較大，故左側(cè)地輪分配功率較大占25%；由于采用箭鏟式開溝器，阻力較小，消耗功率較小，約占45%。即： 左側(cè)地輪獲得的功率為：P左=18% Nt =1.5Kw 右側(cè)地輪獲得的功率為：P右=15% Nt =1.2Kw 開溝器獲得的功率為：P開=65% Nt =7.3Kw 左側(cè)地輪獲得的功率一部分由自身所受摩擦力消耗，其余經(jīng)過鏈傳動(dòng)、錐齒輪傳動(dòng)后傳給鏈傳動(dòng)傳給格盤。 ② 實(shí)際消耗的功率 由總體設(shè)計(jì)可知，拖拉機(jī)輸出功率主要由一下幾個(gè)方面消耗，地輪在地面滾動(dòng)摩擦力消耗部分功率（P1），各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)存在功率損失，分配頭的旋轉(zhuǎn)（P2）、格盤的轉(zhuǎn)動(dòng)（P3）消耗部分功率，開溝器消耗部分功率（P4）。 左側(cè)地輪需要的功率為：P左=P1/2+P2/η1 (17) 左側(cè)傳動(dòng)的總效率：η1=η軸承2×η帶×η鏈3 =0.992×0.75×0.963=0.65 P1=FfVmax=832.5w 其中，拖拉機(jī)的最快行進(jìn)速度：Vmax=1.11m/s， 兩側(cè)地輪所受摩擦力：Ff = umg = 750N ，m=300kg，u=0.25 P2=0.19kw 可解得： P左=0.72kw 右側(cè)地輪需要的功率： (18) 右側(cè)傳動(dòng)的總效率： 可解得： P3=0.03Kw P右=0.44Kw 開溝器的工作阻力受很多種因素的影響，如開溝器形狀、結(jié)構(gòu)參數(shù)、開溝深度、土壤性能及播種機(jī)作業(yè)速度等。箭鏟式開溝器平均工作阻力在30N~50N之間，工作受土壤條件影響，并且播種不同作物開溝深度不同，取其工作阻力為F=150N，故開溝器需要的功率為P開=6×F×Vmax=999w 小區(qū)播種機(jī)消耗的總功率為P=P左+P右+P開=2.2Kw 3.2 傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.2.1 左側(cè)第一級(jí)鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 拖拉機(jī)平均行進(jìn)速度V=2km/h，地輪半徑r=0.45m，分配頭轉(zhuǎn)速w1=1800r/min，可求得左側(cè)傳動(dòng)部分的傳動(dòng)比為R=87.78，分配為三級(jí)傳動(dòng)如下圖： 表1 傳動(dòng)比設(shè)計(jì) Table 1 The design of drive ratio 參數(shù) 第一級(jí)鏈傳動(dòng) 第二級(jí)齒輪傳動(dòng) 第三級(jí)鏈傳動(dòng) 傳動(dòng)比i 4.5 4.5 4.2 小齒輪齒數(shù)Z1 21 17 17 大齒輪齒數(shù)Z2 95 77 71 (1)鏈輪設(shè)計(jì)【21】 已知主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速為n1=21.22r/min，由設(shè)計(jì)要求可知從動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速為95.49r/min，傳動(dòng)比i=4.5 ① 鏈輪齒數(shù) Z1=21 ，Z2=95 ② 設(shè)計(jì)功率 Pd=KAP， P=0.3Kw 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表12-3查的KA=1 Pd=1×0.3=0.3Kw ③ 確定鏈條的鏈節(jié)數(shù)LP 初定中心距α0=400mm，則鏈節(jié)數(shù)為 (19) 取LP=126節(jié) ④ 傳遞的功率 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本圖9-13查得KZ=1.2 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本圖9-11查得Ka=1 KP=1 故所需傳遞的功率為 (20) 根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速n=95.49r/min及功率Pca=0.36kw，由機(jī)械設(shè)計(jì)課本圖9-11選鏈號(hào)為08A單排鏈。再由機(jī)械設(shè)計(jì)課本表9-1查得鏈節(jié)距P=12.7mm。 ⑤ 確定鏈條長(zhǎng)度及中心距 (21) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本查表9-7得中心距計(jì)算系數(shù)f1=0.23381， 最大中心距α=f1p[2Lp-(Z1+Z2)]=403.8mm， 可取中心距α0=400mm ⑥ 計(jì)算鏈速v=z1n1p/(60×1000)=0.4m/s 根據(jù)鏈速v，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本查圖9-14可選擇定期人工潤(rùn)滑方式潤(rùn)滑。 ⑦ 作用在軸上的軸壓力 有效圓周力 Fe=1000×P/v=750N 按垂直布置取壓軸力系數(shù)KFp=1.05 (22) 表2 08A滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù) 單位（mm） Table 2 The standard and major parameter of08A roller chain 鏈號(hào) 節(jié)距P 滾子直徑d1 內(nèi)節(jié)內(nèi)寬b1 銷軸直徑d2 內(nèi)鏈板高度h2 排距 08A 12.7 7.92 7.85 3.98 12.07 14.38 （2）鏈輪輪廓計(jì)算 鏈輪基本參數(shù)和主要尺寸【22】 ① 基本參數(shù) 鏈輪齒數(shù)：Z1=95， Z2=21 配用鏈條的節(jié)距p p=12.7mm ② 分度圓直徑d 對(duì)z1=384mm 對(duì)z2=85mm ③ 齒頂圓直徑dα (23) 對(duì)z1： dαmax=391.96mm dαmin=388.58mm 取dα=390mm 對(duì)z2： dαmax=93mm dαmin=88.8mm 取dα=92mm ④ 齒根圓直徑df 對(duì)z1： df=376.08mm 對(duì)z2： df=77.08mm ⑤ 分度圓弦齒高h(yuǎn)α 對(duì)z1： hαmax=4.08mm，hαmin=2.39mm 對(duì)z2： hαmax=4.46mm，hαmin=2.39mm ⑥ 鏈輪材料及熱處理 材料： 20 Cr 熱處理： 滲碳、淬火、回火 ⑦ 緊定螺釘?shù)倪x擇 螺釘GB75-85 M8×25 ⑧軸承選擇 滾動(dòng)軸承 6203 GB/T276-93 3.2.2左側(cè)第二級(jí)錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1） 齒輪設(shè)計(jì) 已知主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速為n1=95.49r/min，由設(shè)計(jì)要求可知從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速為401r/min，傳動(dòng)比i=4.5。 ① 齒輪齒數(shù) Z1=17 Z2=77 3.2.3 左側(cè)第三級(jí)鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1） 鏈輪設(shè)計(jì) 已知主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速為n1=401.06r/min，由設(shè)計(jì)要求可知從動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速為1804.8r/min，傳動(dòng)比i=4.2。 ① 鏈輪齒數(shù) Z1=17 Z2=77 ② 設(shè)計(jì)功率 Pd=KAP，P=0.27kw 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表12-2-3查得KA=1 Pd=1×1.5=0.29kw ③ 確定鏈條的鏈節(jié)數(shù)LP 初定中心距，則鏈節(jié)數(shù)為： (24) LP=110。 ④ 傳遞的功率 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本圖9-13查得Kz=1.2， 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本表9-11查得Kα=1， 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本表9-11查得鏈系數(shù)Kp=1， 故所需傳遞的功率為Pca=KαKzP=0.32kw (25) 根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速n=1804.8r/min及功率Pca=0.35kw，由機(jī)械設(shè)計(jì)課本圖9-11選鏈號(hào)為08A單排鏈。再由機(jī)械設(shè)計(jì)課表表9-11查得鏈節(jié)距P=12.7。 ⑤ 確定鏈條長(zhǎng)度及中心距 (26) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本查表9-7得中心距計(jì)算系數(shù) f1=0.23912 最大中心距α=f1p[2Lp-(z1+z2)]=382mm， 可取中心距α0=380mm ⑥ 計(jì)算鏈速v=z1n1p/(60×1000)=6.5m/s 根據(jù)鏈速v，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本查圖9-14可選擇定期人工潤(rùn)滑方式潤(rùn)滑。 ⑦ 作用在軸上的壓軸力 有效圓周力 Fe=1000×P/v=41.5N 按垂直布置取壓軸力系數(shù)KFp=1.05 Fp=Fe×K=207×1.05=42.6N （2）鏈輪輪廓計(jì)算 鏈輪基本參數(shù)和主要尺寸 ① 基本參數(shù) 鏈輪齒數(shù)： Z1=71， Z2=17 配用鏈條的節(jié)距p：p=12.7mm ② 分度圓直徑d 對(duì)z1： d=311.36mm 對(duì)z2： d=69.11mm ③ 齒頂圓直徑dα (27) 對(duì)z1： dαmax=319.32mm dαmin=315.88mm 取dα=316mm 對(duì)z2： dαmax=77.07mm dαmin=72.7mm 取dα=75mm ④ 齒根圓直徑df ： 對(duì)z1： df=303.44mm 對(duì)z2： df=61.2mm ⑤ 分度圓弦齒高h(yuǎn)α： (28) (29) 對(duì)z1： hαmax=4.12mm，hαmin=2.39mm 對(duì)z2： hαmax=4.58mm，hαmin=2.39mm ⑥ 鏈輪材料及熱處理 材料： 20 Cr 熱處理： 滲碳、淬火、回火 ⑦ 緊定螺釘?shù)倪x擇 螺釘GB75-85 M8×25 ⑧軸承選擇 滾動(dòng)軸承 6203 GB/T276-93 3.2.4 右側(cè)鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)格盤的運(yùn)動(dòng)要求，查農(nóng)藝可得小區(qū)區(qū)長(zhǎng)為9.42m，則根據(jù)第二章的公式可以算出格盤與地輪之間的傳動(dòng)比，取滑移率為10%，地輪直徑由設(shè)計(jì)得為450mm【24】，即 則傳動(dòng)比分配為： 表3 傳動(dòng)比設(shè)計(jì) Table 3 The design of drive ratio 傳動(dòng) 第一級(jí)鏈傳動(dòng) 第二級(jí)齒輪傳動(dòng) 第三級(jí)鏈傳動(dòng) 傳動(dòng)比 1 1 6 這里就不重復(fù)多余計(jì)算，取其中一級(jí)計(jì)算即可，其他的計(jì)算與上一小節(jié)的計(jì)算方法一致，改變傳動(dòng)比計(jì)算即可。 （1） 鏈輪設(shè)計(jì) 已知主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速為n1=21.22r/min，由設(shè)計(jì)要求可知從動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速為21.22r/min，傳動(dòng)比i=1。 ① 鏈輪齒數(shù) Z1=22 Z2=22 ② 設(shè)計(jì)功率 Pd=KAP，P=0.04kw 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表12-2-3查得KA=1 Pd=1×0.04=0.04kw 取LP=110節(jié)。 ③傳遞的功率 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本圖9-13查得Kz=1.2， 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本表9-11查得Kα=1， 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本表9-11查得鏈系數(shù)Kp=1， 故所需傳遞的功率為 (30) 根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速n=21.22r/min及功率Pca=0.05kw，由機(jī)械設(shè)計(jì)課本圖9-11選鏈號(hào)為08A單排鏈。再由機(jī)械設(shè)計(jì)課表表9-11查得鏈節(jié)距P=12.7。 ④計(jì)算鏈速v=z1n1p/(60×1000)=0.1m/s 根據(jù)鏈速v，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本查圖9-14可選擇定期人工潤(rùn)滑方式潤(rùn)滑。 ⑤作用在軸上的壓軸力 有效圓周力 Fe=1000×P/v=400N 按垂直布置取壓軸力系數(shù)KFp=1.05 Fp=Fe×K=207×1.05=420N （2）鏈輪輪廓計(jì)算 鏈輪基本參數(shù)和主要尺寸 ① 基本參數(shù) 鏈輪齒數(shù)： Z1=22， Z2=22 配用鏈條的節(jié)距p：p=12.7mm ② 分度圓直徑d 對(duì)z1： d=89.24mm 對(duì)z2： d=89.24mm ③ 齒頂圓直徑dα (31) 對(duì)z1和z2 ： dαmax=97.4mm dαmin=93.27mm 取dα=94mm ④ 齒根圓直徑df ： 對(duì)z1，z2 ：df=81.49mm ⑤ 分度圓弦齒高h(yuǎn)α： (32) (33) 對(duì)z1，z2 ： hαmax=4.12mm，hαmin=2.39mm ⑥ 齒輪材料及熱處理 材料： 20 Cr 熱處理： 滲碳、淬火、回火 4 其他零部件的設(shè)計(jì) 4.1 托架的設(shè)計(jì) 圖11 托架簡(jiǎn)圖 Fig11 the diagram of bracket 為了方便排種器的安排，將排種器托架單獨(dú)做出，而不與機(jī)架焊接在一起，這樣可方便排種器下端錐齒輪的位置調(diào)節(jié)，使各傳動(dòng)更加可靠。托架是由螺釘緊定在機(jī)架上的【25】。 4.2 左側(cè)末級(jí)傳動(dòng)軸設(shè)計(jì) 1） 初步確定軸的最小直徑 P=0.27kw ，n=1800r/min，有公式： (34) 由于選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)課本《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-3，取A0=126，于是得dmin=6.64mm。 2） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的最小直徑為草圖中的緊定螺釘孔，即與齒輪和帶輪配合處理軸的直徑。為了與右側(cè)帶輪配合【26】，取此處直徑為17mm，長(zhǎng)度為42.5mm，其左側(cè)為軸承配合處，取直徑為17mm，長(zhǎng)度為12mm；其左側(cè)為軸肩，用于軸向定位軸承，查手冊(cè)得其直徑為22mm；為了與左側(cè)鏈輪配合，取此處軸肩直徑為17mm，長(zhǎng)度為19.5mm，其右側(cè)為軸肩，用于軸承定位，查手冊(cè)取其直徑為22mm。 3） 初步選擇滾動(dòng)軸承 因?yàn)檩S承承受軸向力和徑向力都比較小，選用軸承型號(hào)為6203深溝球軸承，軸承內(nèi)徑為17mm，外徑為40mm，寬度為12mm。軸承成對(duì)使用，兩端軸承型號(hào)相同。 4） 確定軸上圓角和倒角尺寸 參考機(jī)械設(shè)計(jì)課本表15-2，取軸端倒角為2×45°，軸肩處圓角半徑為2mm。 5） 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面即危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度。軸受到的扭矩T=9550×1000×P/n，其中P=0.27kw，n=1800r/min 可得：T=1432.5N·mm (35) Mv=168.5×24.5=4128.28N·mm (36) 前已選定軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-1查得[σ-1]=60Mpa，因此，σca＜[σ-1]，故安全。 4.3 地輪的設(shè)計(jì) 圖12 地輪 Fig12 land wheel 如圖12所示，地輪的最大直徑是450mm，地輪具有支撐，仿形，驅(qū)動(dòng)等多重作用，在輪的外圓上鑄有抓地爪，，以增加地輪的抓地功能，增大摩擦力，減少打滑。地輪是驅(qū)動(dòng)裝置中最重要的一個(gè)部分，拖拉機(jī)上的牽引力經(jīng)過連接架傳到了地輪，地輪經(jīng)過鏈傳動(dòng)把動(dòng)力傳給了排種器。 由于地輪一般是鑄鐵做成的，成本比較高，而且重量重，為了能夠在完成工作的情況下，還能節(jié)省材料，我們需要做成凹形的，而且有必要打孔。 4.4 地輪軸的選擇與校核 4.4.1 地輪軸的選擇 地輪軸是通過鏈傳動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的，鏈傳動(dòng)是通過拖拉機(jī)的牽引。軸的具體尺寸應(yīng)該是多少，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載以及受力情況來確定。因?yàn)檫@個(gè)軸要同時(shí)收到彎矩和扭矩，所以兩個(gè)都要考慮到。有《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本370頁，軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度公式是： (37) 由拖拉機(jī)傳到鏈輪時(shí)，功率p為0.45kw。由資料查出播種機(jī)的工作阻力為30N，工作速度是1.5m/s，由上式可知道軸的計(jì)算公式為： (38) (39) (40) 經(jīng)過計(jì)算得，地輪軸直徑取20mm是比較合適的，材料是45鋼。 4.4.2 地輪軸的校核 地輪軸受到的力是彎扭組合，下面是軸的載荷分析圖。 圖13軸的載荷分析圖 Fig13 load analysis diagram of axle (41) (42) 所以 (43) 有計(jì)算得 軸的彎矩組合公式是： (44) 符合條件，這種材料的軸主要用于收到不大的沖擊的情況下。 5 結(jié)論 這個(gè)設(shè)計(jì)在分析國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，查閱文獻(xiàn)資料，在研究現(xiàn)有小區(qū)播種機(jī)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種用于田間育種的小區(qū)播種機(jī)，重點(diǎn)進(jìn)行了該播種機(jī)排種方案確定，以合理的工作方式及最佳的結(jié)構(gòu)布置，使該播種機(jī)的結(jié)構(gòu)合理、使用方便、節(jié)約能耗、性能良好，滿足了田間育種機(jī)械化播種的要求。 這次設(shè)計(jì)得出的總結(jié)和建議： ① 設(shè)計(jì)的小區(qū)播種機(jī)能實(shí)現(xiàn)在給定的區(qū)長(zhǎng)內(nèi)播下定量的種子，不混種，不傷種，更換品種時(shí)不用人工清種。 ② 行內(nèi)播種均勻性于各行播量一致性較好，可進(jìn)行同一行程內(nèi)，相同區(qū)長(zhǎng)不同播量和不同品種的連續(xù)作業(yè)。 ③ 該播種機(jī)的結(jié)構(gòu)合理、使用方便、節(jié)約能耗、性能良好，滿足看田間育種機(jī)械化的要求。 ④ 由于條件所限，所有設(shè)計(jì)均是理論設(shè)計(jì)。建議今后有條件的情況下應(yīng)進(jìn)行實(shí)際田間播種試驗(yàn)，從而獲得更理想的設(shè)計(jì)作品。 ⑤ 由于時(shí)間倉(cāng)促，且受實(shí)際條件的限制，自己的知識(shí)面也不是很充實(shí)，本文中一定存在著一定缺點(diǎn)和不足，懇請(qǐng)老師們多多批評(píng)指正。 參考文獻(xiàn) [1] 劉水利,李瑛. 小區(qū)微型精密播種機(jī)的研究[J]. 農(nóng)機(jī)化研究,2013,(04):81~84+88. 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