大蒜種植機械關鍵機構(gòu)設計說明書

大蒜種植機械關鍵機構(gòu)設計說明書,大蒜,種植,機械,關鍵,機構(gòu),設計,說明書 大蒜種植機械關鍵機構(gòu)設計指導老師：XXX 報告人：XXXPart 1 選題背景Part 2 設計方案Part 3 關鍵問題及解決方案提出Part 4 排種裝置設計Part 7 總結(jié)與展望Part 5 種植裝置設計目錄目錄ContentContentPart 6 仿真分析1選題背景選題背景PPT模板下載： 型大蒜種植機等大蒜種植機械。機器在工作中都存在蒜瓣入土后無法保持直立狀態(tài)的問題。目前，我國大蒜播種機研發(fā)還在初步探索過程中，各種機器暴露的弊端也較明顯，需著重解決蒜種入土后朝向問題。國外研究現(xiàn)狀亞洲部分國家如韓國、日本，土地狀況與中國相似；而歐美國家地廣人稀，與我國情況截然不同，大蒜種植密度小、行距寬種植質(zhì)量不高。其機械化程度高，但農(nóng)藝簡單，平均畝產(chǎn)量偏低。韓國代表性大蒜播種機為壓穴式同步大蒜播種機，機器工作過程中相較于國內(nèi)機器雖蒜瓣直立度有所改善，但仍不能達到理想要求。日本則采用PH4R型大蒜種植機械。在大蒜種植過程中傷蒜問題嚴重，以致大蒜產(chǎn)量下降歐美國家多采用轉(zhuǎn)盤式排種器，隨機播種，對大蒜種植的農(nóng)藝要求簡單，蒜瓣隨機投放與我國農(nóng)藝要求不符。2設計方案設計方案本文主要內(nèi)容及主要設計方法現(xiàn)代設計方法在設計過程中利用現(xiàn)代設計方法有很多方便之處，充分利用AutoCad、Solidworks等畫圖軟件，進行零部件的繪制和實體仿真裝配，以便及時發(fā)現(xiàn)設計過程中的問題，及時處理。并且通過計算機設計避免人工計算所產(chǎn)生的誤差。使設計任相對簡便。觀察需要著重解決的問題針對設計難點提出可行方案完成關鍵機構(gòu)設計PPT模板下載： 124排種裝置設計排種裝置設計PPT模板下載： 蒜種正向落入接種斗時，當種植斗與接種斗蒜種正向落入接種斗時，當種植斗與接種斗驅(qū)動塊相動作，帶動接種斗嚙合齒輪打開可動驅(qū)動塊相動作，帶動接種斗嚙合齒輪打開可動半件，蒜瓣正方向進入種植斗錐體；若情況相半件，蒜瓣正方向進入種植斗錐體；若情況相反，蒜瓣根部朝上落入接中斗，由于大蒜種子反，蒜瓣根部朝上落入接中斗，由于大蒜種子上細下粗，所以蒜瓣鱗芽部分會先露出，種植上細下粗，所以蒜瓣鱗芽部分會先露出，種植斗會先壓住芽尖，再帶動驅(qū)動塊聯(lián)動動作，使斗會先壓住芽尖，再帶動驅(qū)動塊聯(lián)動動作，使得接種斗張開，此時蒜瓣因為自身結(jié)構(gòu)特點會得接種斗張開，此時蒜瓣因為自身結(jié)構(gòu)特點會在重力作用下實現(xiàn)換向，根部朝下落入種植斗。在重力作用下實現(xiàn)換向，根部朝下落入種植斗。接種斗與種植斗設計 根據(jù)大蒜外形特征以及定向裝置工作原理，在確保能實現(xiàn)定向精準控制，以及種植時大蒜能順利按要求排除的條件下，合理設計接種斗和種植斗的相關尺寸以及安裝所需的其他重要零部件。行星輪驅(qū)動機構(gòu)設計行星輪驅(qū)動裝置介紹 種植斗在工作時需安裝在種植圓盤的傳動軸上，由于種植斗特定的工作軌跡，本文選擇六軸行星輪種植機構(gòu)。其行星輪驅(qū)動裝置是種植斗正常工作的重要保障。在行星輪反轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)中，使種植斗依靠行星輪機構(gòu)同時繞中心軸線旋轉(zhuǎn)，使種植斗方向得到有效控制。其主要結(jié)構(gòu)包括固定在種植圓盤4上的六個驅(qū)動齒輪3、三個惰輪2、和一個定齒輪1。定齒輪1與固定軸嚙合，使固定軸始終保持靜止狀態(tài)。惰輪2可以轉(zhuǎn)動，并可以保持和種植圓盤相同的旋轉(zhuǎn)方向。驅(qū)動齒輪3與驅(qū)動軸嚙合在惰輪帶動下轉(zhuǎn)動，并保證種植斗下端始終指向地面。種植裝置設計六軸行星輪式種植裝置 種植斗多組同時安裝在種植圓盤上，在行星輪驅(qū)動裝置的帶動下進行種植工作。在其運動過程中對種植斗進行運動軌跡分析計算，以及對行星輪裝置相關傳動進行分析，進行相關參數(shù)設計。6仿真分析仿真分析PPT模板下載： Solidworks軟件介紹Solidworks是 一 套 三 維 機 械 設 計 軟 件。Solidworks使用方便，繪圖精確，而且功能全面17。為檢驗設計合理性，本文在此用Solidworks軟件對重要機構(gòu)進行建模和裝配，以達到設計仿真的目的。仿真運動分析仿真運動分析 大蒜種子由種子箱進入窩眼輪排種器，而后排種器轉(zhuǎn)動帶動種子，種子進入導蒜管，從導蒜管落入接種斗，然后實現(xiàn)接種斗與種植斗配合的蒜種定向。蒜種進入種植斗后在種植圓盤整體工作，按照其運動軌跡實現(xiàn)大蒜種植的整個過程。仿真分析完成。7總結(jié)與展望總結(jié)與展望PPT模板下載： YOU FOR WATCHING指導老師：XXX 報告人：XXX 大蒜種植機械關鍵機構(gòu)設計 摘 要 我國大蒜種植面積世界最廣，大蒜需求量大，大蒜具有較高的產(chǎn)業(yè)價值。尤其是近幾年來 ，我國整個大蒜種植產(chǎn)業(yè)的發(fā)展迅速，大蒜的地位上升，大蒜價格也直線上升。但我國目前大蒜種植方式落后，還處于機械化水平較低的人工點播狀態(tài)，蒜農(nóng)勞作較辛苦。為減輕蒜農(nóng)勞動負擔，同時提高大蒜種植效率和大蒜栽植質(zhì)量，大蒜種植機械化已成為未來大蒜種植方式的發(fā)展趨勢。 大蒜蒜瓣形狀不規(guī)則，大蒜取種、排種、播種相關機械設計是設計過程中的重點。主要解決解決大蒜如何精密取種和播種過程中蒜瓣入土后朝向問題。本文在分析了現(xiàn)有的大蒜種植機械的排種和種植裝置優(yōu)劣的基礎上，采用了新型的窩眼輪排種裝置和六軸行星輪種植機構(gòu)。窩眼輪排種裝置能有效的進行精密取種，采用了接種斗和種植斗相配合的機械裝置有效解決了大蒜種植過程中的鱗芽朝向問題，使蒜種入土后保持直立狀態(tài)。根據(jù)蒜瓣外形特點，和實際工作要求，經(jīng)過計算與驗證，設計關鍵零部件的尺寸。然后運用Solidworks建模軟件，對重要機構(gòu)建模，并進行裝配，查看仿真結(jié)果。 仿真分析結(jié)果表明，整機關鍵機構(gòu)設計結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，可達到理想效果，希望能為大蒜種植業(yè)機械化發(fā)展一些幫助。 關鍵詞：大蒜種植機械；排種裝置；種植機構(gòu) I Abstract Garlic planting area in China is the most extensive in the world, and the demand for garlic is large. Garlic has high industrial value. Especially in recent years, the whole garlic planting industry in our country develops rapidly, the status of garlic rises, and the price of garlic also rises in a straight line. But at present, garlic planting mode in our country is backward, and it is still in the state of low mechanization and manual sowing, garlic farming is hard. In order to reduce the labor burden of garlic farmers, improve garlic planting efficiency and garlic planting quality, garlic planting mechanization has become the development trend of garlic planting in the future. The shape of garlic clove is irregular. The mechanical design of garlic seed collection, seed arrangement and sowing is the key point in the design process. It mainly solves the problem of how to select seeds precisely and how to orientate garlic petals when they are planted in the soil. Based on the analysis of the advantages and disadvantages of the existing garlic planting machinery, this paper adopts a new type of socket wheel seed metering device and a six axis planetary wheel planting mechanism. Socket wheel seed metering device can effectively carry out precision seed collection. The mechanical device of the combination of the inoculation hopper and the planting hopper is adopted to effectively solve the problem of the orientation of the garlic bud during the garlic planting process, so that the garlic seeds can keep upright after being planted in the soil. According to the shape characteristics of garlic clove, and the actual work requirements, after calculation and verification, design the size of key parts. Then using SolidWorks modeling software, the important mechanism is modeled, assembled and the simulation results are checked. The simulation results show that the key mechanism of the whole machine is simple in design structure, reliable in operation and can achieve ideal results. It is hoped that it can help the development of garlic planting mechanization. Key words: garlic planting machinery; seed metering device; planting mechanis II 目錄 摘 要 I Abstract II 第一章 緒論 1 1.1研究的目的與意義 1 1.1.1 大蒜的功效及營養(yǎng)成分 1 1.1.2 大蒜產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟價值 1 1.1.3 大蒜種植的農(nóng)藝要求 2 1.2 大蒜種植機械化的優(yōu)勢及其前景 3 1.2.1大蒜種植機械化的優(yōu)勢 3 1.2.2大蒜種植機械化的發(fā)展前景 4 1.3 主要解決問題 4 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4 1.4.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 4 1.4.2 國外研究現(xiàn)狀 5 第二章 設計方案選擇 7 2.1 本文主要內(nèi)容 7 2.2 采用現(xiàn)代設計方法 7 2.3 設計流程圖 8 第三章 大蒜種植機械排種裝置設計 9 3.1 蒜瓣外形尺寸測量與外形分析 9 3.1.1蒜瓣尺寸測量 9 3.1.2 蒜瓣外形分析 9 3.2 排種裝置方案選擇 10 3.3 窩眼輪式排種裝置設計 12 3.3.1 窩眼輪的參數(shù)設計 12 3.3.2 種子箱的設計 13 第四章 大蒜種植機械種植裝置設計 15 4.1 蒜瓣蒜尖定向控制機構(gòu)方案選擇 15 4.1.1 蒜種定向方案選擇 15 4.1.2 接種斗種植斗方案分析 15 4.1.2 蒜瓣在接種斗和種植斗之間運動過程分析 16 4.2 種植裝置設計與計算 17 4.2.1 種植機構(gòu)方案選擇 17 4.2.2 行星輪反轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)計算 19 4.2.3 種植斗設計與其運動軌跡分析 22 第五章 仿真分析 25 5.1 Solidworks軟件介紹 25 5.2 建立重要零件三維模型 25 5.3 各零部件之間的裝配 25 第六章 總結(jié)與展望 28 6.1 總結(jié) 28 6.2 展望 28 參考文獻 29 致 謝 31 青島農(nóng)業(yè)大學海都學院畢業(yè)論文（設計） 第一章 緒論 1.1研究的目的與意義 我國大蒜種植業(yè)發(fā)展迅速，大蒜的地位越來越高。但目前大蒜播種時機械化作業(yè)未能普及，主要依靠人工種植，其勞動負擔較重，栽植效率低。為了減輕人工勞動強度，提高栽植質(zhì)量和效率，本文主要在大蒜播種時，對取種、排種、播種三個階段進行相關機械設計，以此代替蒜農(nóng)手工播種。 1.1.1 大蒜的功效及營養(yǎng)成分 自秦漢時期就有大蒜的存在，大蒜有悠久的歷史，作為生活中必不可少的食物，深受大眾喜愛。大蒜中具有抗菌消炎的作用，能對多種細菌和病毒進行殺滅和抑制。大蒜還具備一定的抗癌能力，具有較高的食用價值[1]。 大蒜中含有豐富大蒜素，大蒜的主要食用價值也體現(xiàn)在大蒜素身上。由大蒜加工得到的大蒜素粉，制作成大蒜膠囊，它不僅保留了大蒜的天然成分，而且并沒有大蒜的異味，作為大蒜膠囊也更易吸收且食用方便[2]。 大蒜中還同時含有其他較多的營養(yǎng)成分，例如：維生素、膳食纖維、胡蘿卜素以及各種礦物質(zhì)及微量元素[3]。 1.1.2 大蒜產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟價值 我國大蒜種植產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，大蒜的地位也越來越高。在全球種植面積最大，而且仍在逐漸擴大，據(jù)2019年調(diào)查，全國大蒜種植面積已達到598.69萬畝。近年來，我國每年大蒜出口量也在不斷增加，給我國眾多大蒜種植地區(qū)帶來了較高的經(jīng)濟效益。 隨著大蒜深加工產(chǎn)業(yè)迅速崛起，眾多大蒜加工業(yè)推動著整個大蒜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。各種大蒜加工產(chǎn)品涌入市場，如：蒜片、蒜粒、黑蒜、蒜油、大蒜素膠囊等等。整個大蒜加工產(chǎn)業(yè)在近幾年迅速崛起，大蒜的地位也在不斷上漲。大蒜產(chǎn)業(yè)也具有更好的發(fā)展前景。 圖1-1 油炸蒜片 圖1-2 油炸蒜粒 圖1-3 獨頭黑蒜 圖1-4 罐裝黑蒜 1.1.3 大蒜種植的農(nóng)藝要求 大蒜栽植主要在春季和秋季進行。春播大蒜主要在3-4月份進行播種，而秋播大蒜主要在9-10月份進行播種[4]。 大蒜栽植時，蒜種的選取也非常關鍵，蒜種質(zhì)量往往影響大蒜產(chǎn)量。在蒜種選擇時要盡量選擇個頭大且健康飽滿的蒜瓣作為蒜種。 大蒜播種時，一般采取開溝栽植的方法， 先用農(nóng)機或鋤頭或其他農(nóng)具開一條淺溝，然后將蒜瓣直立插入土中，需保證蒜瓣的直立型，鱗芽朝上。后用線溝兩側(cè)土壤覆在種瓣上。 大蒜栽植時，需盡量保證播種均勻，種子之間間隔合適，這樣更有利于大蒜后期的成長。 圖1-5 大蒜手工點播 圖1-6 大蒜手工點播近景 1.2 大蒜種植機械化的優(yōu)勢及其前景 近年來，大蒜市場需求擴大，我國大蒜種植面積仍在持續(xù)增加中。由于我國目前大蒜種植方面的機械化發(fā)展程度并不高，大蒜栽植還處于人工點播的方式。不僅勞動負擔重而且栽植效率低下，蒜農(nóng)勞作時間長，種蒜變得十分辛苦。為此，大蒜種植機械投入使用已成為迫切需要。 1.2.1大蒜種植機械化的優(yōu)勢 首先，機械化播種相較手工點播種植速度更快。傳統(tǒng)播種方式每人每天僅能播種約三分地大蒜，且一天勞作下來，蒜農(nóng)往往腰酸背痛，十分辛苦。由機械化播種代替人工播種能減輕蒜農(nóng)勞動負擔，減少種植時間的浪費。 機械化播種能完美解決人工播種時出現(xiàn)的一些問題。人工栽植時無法保證種植的整齊性，無法精確控制蒜種之間的位置關系，影響大蒜種植質(zhì)量。機械化種植能夠達到大蒜均勻栽植的效果。 機械化播種能帶來較好的經(jīng)濟效益。以機械化點播代替?zhèn)鹘y(tǒng)手工點播，能最大程度上省去蒜農(nóng)的人工勞務費。由于大蒜種植比較辛苦，大蒜種植的勞務費也在逐年增加，且大蒜播種時間適逢農(nóng)忙時節(jié)，勞動力短缺。而機械化播種并不需要考慮太多有關勞動力的問題。 總而言之，大蒜種植機械化相較傳統(tǒng)手工點播有著天然的優(yōu)勢，大蒜種植機械化取代手工種植將成為未來大蒜種植業(yè)的趨勢。 1.2.2大蒜種植機械化的發(fā)展前景 我國大蒜種植面積廣，整體機械化水平不高，蒜農(nóng)利益較小。我國正大力推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設,質(zhì)量和效率更高的機械化種植取代人工點播已成為迫切需要。 近年來,由于政府對大蒜機械化生產(chǎn)也越來越重視，對其投入力度也越來越大，大蒜種植機械化也將有更好的發(fā)展前景。 大蒜種植機械化相較傳統(tǒng)手工點播有天然的優(yōu)勢。機械化發(fā)展水平提高，一定能推動一系列大蒜產(chǎn)業(yè)及副產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 1.3 主要解決問題 大蒜種子形狀不規(guī)則，在排種取種時，往往達不到預想的要求。大蒜在種植時應該在土壤中直立栽培，鱗芽朝上。本文也主要側(cè)重于有關這兩個方面的相關設計與研究。通過查閱相關資料，在現(xiàn)有大蒜種植機械的研究基礎上，針對其缺點和不足進行改進設計。 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.4.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 由于土地環(huán)境影響，我國農(nóng)業(yè)講究精耕細作。大蒜種植要求高密度小行距蒜瓣直立栽植，機械化水平低下，偏重于手工點播，農(nóng)藝復雜，平均畝產(chǎn)量較高。 我國比較有代表性的大蒜播種機有2ZDS-5型自走式大蒜播種機（如圖1-7所示），該機于04年研制開發(fā)，種植時先開溝再進行投種栽植，經(jīng)過田地試驗后，由于該裝置并不能保證蒜種在入土后保持直立狀態(tài)，所以未被推廣使用；2CS-6 型大蒜種植機是一種采用勺鏈式排種器的大蒜種植裝置，其工作原理是利用取蒜勺取種，并在鏈條帶動下繼續(xù)運動進行播種，然后覆土掩埋，其弊端體現(xiàn)在大蒜種子入土后平放，依然沒有解決蒜種直立問題[5]，并不符合我國大蒜種植現(xiàn)狀。 目前，我國大蒜播種機研發(fā)還在初步探索過程中，各種機器暴露的弊端也較明顯，需著重解決蒜種入土后朝向問題。 圖1-7 2ZDS-5型自走式大蒜種植機 1.4.2 國外研究現(xiàn)狀 歐美國家地廣人稀，與我國情況截然不同，大蒜種植密度小、行距寬種植質(zhì)量不高。其機械化程度高，但農(nóng)藝簡單，平均畝產(chǎn)量偏低。亞洲部分國家如韓國、日本，土地狀況與中國相似，在此不再贅述。 韓國采用的壓穴式同步大蒜播種機，工作原理簡單，主要依靠壓穴器壓出仿形穴，再與播種機構(gòu)相配合，將蒜種投入種穴，依靠種穴形狀控制蒜種朝向[6]。但其控制精度不高，理想效果不佳。日本采用的PH4R型大蒜種植機械，需要人工配合機械種植，將蒜種放入取種機構(gòu)，然后運動到接近地面時推蒜桿動作，將蒜種推入土中，完成種植作業(yè)[7]。在種植過程中容易出現(xiàn)傷蒜現(xiàn)象，而且播種質(zhì)量不高，大蒜后期存活率偏低。歐洲國家多采用轉(zhuǎn)盤式排種器，隨機播種，對大蒜種植的農(nóng)藝要求簡單，在轉(zhuǎn)盤上的取蒜勺完成取種后，便開始隨機投放[8]。由于完全與我國種植農(nóng)藝要求不符，所以在此不予考慮。 國外大蒜種植機械一般沒有考慮蒜瓣入土后的直立情況。總而言之，大蒜蒜種朝向和精密取種兩大難題仍是今后研究工作中的重點。 圖1-8 壓穴式大蒜播種機1 圖1-9 壓穴式大蒜播種機2 圖1-10 歐洲大蒜種植機  第二章 設計方案選擇 2.1 本文主要內(nèi)容 對現(xiàn)有的大蒜種植機械進行具體研究和分析，對其進行去粗取精。我的主要工作： （1） 通過查閱大量相關大蒜種植機械的資料，分析現(xiàn)有的大蒜種植裝置，分析其優(yōu)缺點，并觀察需要著重解決的問題。 （2） 針對重點問題，設計一種大蒜種植機械播種機構(gòu)，使其基本滿足大蒜種植相關農(nóng)藝要求。 （3） 對設計的大蒜播種機構(gòu)進行運動分析。 （4） 通過AutoCad、Solidworks等畫圖軟件。繪制結(jié)構(gòu)零件圖，裝配圖，進行三維建模，完成行仿真運動分析。 2.2 采用現(xiàn)代設計方法 在設計過程中利用現(xiàn)代設計方法有很多方便之處，在設計過程中計算機繪圖相較手工繪圖更加快捷準確。利用相關軟件進行整體模擬裝配分析，及時發(fā)現(xiàn)問題，并及時處理。并且通過計算機軟件計算相關數(shù)據(jù)相較于人工計算難度更小，計算結(jié)果也更加準確。 2.3 設計流程圖 圖2-1 設計流程圖 本次畢業(yè)設計論文的過程大致分為：確定設計目標、提出可行方案、選擇合適方案、進行結(jié)構(gòu)設計、繪制零件圖裝配圖及其他文件、進行仿真分析、改進設計、完成設計。  第三章 大蒜種植機械排種裝置設計 3.1 蒜瓣外形尺寸測量與外形分析 3.1.1蒜瓣尺寸測量 種蒜蒜瓣大小對大蒜成長影響很大，往往種蒜蒜瓣越大大蒜成長個頭越大。根據(jù)基本種植要求一般選取大瓣和中瓣蒜種?，F(xiàn)取50顆中瓣及大瓣大蒜進行尺寸測量。長、寬、高和蒜瓣夾角如圖3-1所示。 圖3-1 蒜瓣外形尺寸圖 測量結(jié)果統(tǒng)計匯總，數(shù)據(jù)如表3-1所示： 表3-1 蒜瓣外形尺寸測量數(shù)據(jù) 個數(shù) 平均值 標準差 最大值 最小值 長L（mm） 50 31.25 1.22 34.12 28.55 寬B（mm） 50 20.21 1.95 23.32 19.22 高H（mm） 50 21.32 2.31 22.63 18.92 夾角a（°） 50 43.46 38.55 39.67 48.62 3.1.2 蒜瓣外形分析 由表中數(shù)據(jù)得出蒜瓣的長、寬、高及夾角分別分布在31.25mm、20.21mm、21.32mm和43.46°左右。先假設各數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，令α=0.5，根據(jù)相關公式進行置信區(qū)間計算： （3-1） 式中:-參數(shù)平均值； S-方差； -置信水平為1-α樣本數(shù)為n的對應t分統(tǒng)計量。 根據(jù)公式（3-1）可得各參數(shù)置信區(qū)間分別為:蒜瓣長度L（31.251.23mm），蒜瓣寬度B（20.211.36mm），蒜瓣高度H（21.320.93mm），蒜瓣截面夾角α（43.363.45°）。對測量數(shù)據(jù)分析總結(jié)如下： （1） 蒜瓣高和寬尺寸差值很小； （2） 蒜瓣形狀為上半部分較細尖，下半部分厚大，整體呈半月形，重心位置處于蒜瓣下半部。 3.2 排種裝置方案選擇 由于大蒜種子外形不規(guī)則，對排種裝置的主要設計要求是使其能達到精密取種的效果，解決單粒取種問題，分析可取排種器方案： （1）勺鏈式排種器（如圖3-2所示）。工作原理：在鏈輪的帶動下，取蒜勺從種子箱中取種，由于取蒜勺的結(jié)構(gòu)特點，在與清種擋板相配合的情況下能達到每次取種僅取一粒，從而達到精密取種的效果。鏈輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動，取蒜勺到達一定位置與護種擋板相配以防蒜種掉落，一直到取種完成。在工作時，取蒜勺的距離設計和大蒜栽植時的距離有關[9]。 圖3-2 勺鏈式大蒜排種機構(gòu)簡圖 （2）轉(zhuǎn)盤式排種器（如圖3-3所示）。與勺鏈式排種器不同的地方在于取蒜勺的傳動方式，將取蒜勺安裝在轉(zhuǎn)盤上，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動帶動取蒜勺動作，取蒜勺設有復位彈簧，到達合適位置，取蒜勺打開并夾緊，繼續(xù)動作與清種毛刷配合達到單粒取種的效果。轉(zhuǎn)盤繼續(xù)動作，取蒜勺到達合適位置打開，完成取種工作[10]。同樣，取蒜勺的距離設計和大蒜栽植時的距離有關。 . 圖3-3 轉(zhuǎn)盤式排種器實物圖 （3）窩眼輪式排種器（如圖3-4所示）。由王芳艷設計，工作原理一目了然，大蒜種子由于自重落入型孔，型孔內(nèi)的蒜種隨著整個窩眼輪的轉(zhuǎn)動直到進入導種管。取種時機殼與窩眼輪縫隙較小，能達到清種的效果[11]。大蒜栽植時的距離控制與窩眼輪的轉(zhuǎn)動速度有關。 圖3-4 窩眼輪式排種裝置簡圖 分析各排種器優(yōu)缺點，本文設計決定采用窩眼輪式排種器。主要原因是因為機構(gòu)整體設計簡單，工作原理一目了然。相較其他排種機構(gòu)結(jié)構(gòu)更加簡單，勺鏈式和轉(zhuǎn)盤式排種裝置都需要單獨設計取蒜勺這一部件，設計較為繁瑣，而且取種時容易造成傷種現(xiàn)象，而窩眼輪裝置正好能避開這一缺點。窩眼輪式排種裝置工作更加可靠，機械設計的可靠性原則是越簡單越可靠，為完成同樣的工作機構(gòu)當然是越簡單越好。 3.3 窩眼輪式排種裝置設計 窩眼輪式排種器主要構(gòu)件有：窩眼輪，主要取種機構(gòu)；種子箱，主要用來存放種子；導種管，排出種子；機殼，固定窩眼輪并達到清種的目的。 3.3.1 窩眼輪的參數(shù)設計 窩眼輪為整個窩眼輪式排種器的核心，設計尺寸精確性關系到整個排種機構(gòu)的相關設計。窩眼輪應選擇合適的尺寸，通過查閱相關資料并分析尺寸對播種質(zhì)量的影響，并根據(jù)有關公式計算窩眼輪參數(shù)： （3-2） 式中：-窩眼輪的線速度； -窩眼輪的直徑； -播種機的作業(yè)速度； -每穴蒜種個數(shù)； -地輪的滑動系數(shù)； -排窩眼輪型孔數(shù)； -大蒜種植后距離 ； 首先，通過查閱相關試驗得到結(jié)論：窩眼輪線速度取,根據(jù)式中數(shù)據(jù)計算，本文由于只涉及到大蒜種植播種機構(gòu)的粗略設計，暫不考慮機器正常作業(yè)時地輪工作狀況，以及整機等相關問題，為不影響正常設計，所涉及到地輪等相關計算，可先合理假定合適的計算數(shù)據(jù)。在此，通過查閱資料，假定=1.1m/s，=0.05；根據(jù)種植農(nóng)藝要求取q=1，t=150mm；再將=0.2m/s代入公式，可得：。查閱相關資料選取=18，所以=210mm。最后根據(jù)大蒜種子外形特征，選取合適的型孔參數(shù)，開口位置大小取40mm，深度取15mm。 3.3.2 種子箱的設計 種子箱設計雖較為簡單 ，但根據(jù)農(nóng)藝要求也有相應的規(guī)定：首先，種子箱需有合適的容量，在保證一次作業(yè)面積達到基本要求的前提下盡可能保證種子箱的尺寸要小。其次，箱底應設有合適的夾角，保證種子能夠在自身重力作用下落入到窩眼輪的型孔中。 考慮實際作業(yè)中，種子箱的尺寸由播種面積和每個種子的單位體積影響。查閱相關公式計算種子箱參數(shù)： B=nb= （3-3） 式中：-工作幅寬 -牽引機額定牽引力； -牽引力利用率； -工作時的阻力。 通過查閱資料[12]，?。?；；代入公式求得，根據(jù)實際作業(yè)要求選取工作幅寬滿足要求。 根據(jù)公式； (3-4) 式中：-種子箱的容積； -種子箱的最大容量； -工作幅寬； -一次作業(yè)長度； -每個種子體積質(zhì)量； 假定每次作業(yè)的播種量為170kg，作業(yè)距離650m，大蒜種子的容重約為 0.95g/，計算可取較大容積。因機器需多行種植，所以分為多個種子箱，同時由于大蒜種子之間的存在間隙，因此采用單個種子箱體積不小于16L。可選取基本尺寸為。  第四章 大蒜種植機械種植裝置設計 4.1 蒜瓣蒜尖定向控制機構(gòu)方案選擇 根據(jù)大蒜播種方式，鱗芽朝向問題始終是大蒜種植機械化需克服的一大難題，根據(jù)種植農(nóng)藝要求選擇合適的種植裝置也是本文設計的重點。 4.1.1 蒜種定向方案選擇 大蒜播種機構(gòu)需保證蒜瓣入土后的直立性問題。據(jù)查閱文獻[13]，控制蒜瓣方向目前有影像法、紅外線法、plc控制技術等等。由于大蒜種植機械工作環(huán)境不好，作業(yè)過程中振動較大，電子控制方法現(xiàn)在看來并不現(xiàn)實，本文選擇傳統(tǒng)的機械方法達到蒜種方向控制的要求。 4.1.2 接種斗種植斗方案分析 本文決定采用接種斗和種植斗互相作用的方法，控制大蒜的朝向問題。接種斗和種植斗都是根據(jù)大蒜外形特征設計的（如圖4-1所示），其漏斗型主體由可動半件和連接機架固定半件構(gòu)成，結(jié)構(gòu)特點使得蒜瓣在落入接種斗和種植斗不會造成橫躺卡住不動，底部開口的寬度由蒜瓣尺寸決定，保持正好卡住不能掉下。利用一對嚙合齒輪實現(xiàn)接種斗的打開與閉合，再由復位彈簧使可動半件恢復原位。其具體工作原理：蒜種正向落入接種斗時，當種植斗與接種斗驅(qū)動塊相動作，帶動接種斗嚙合齒輪打開可動半件，蒜瓣正方向進入種植斗錐體；若情況相反，蒜瓣根部朝上落入接中斗，由于大蒜種子上細下粗，所以蒜瓣鱗芽部分會先露出，種植斗會先壓住芽尖，再帶動驅(qū)動塊聯(lián)動動作，使得接種斗張開，此時蒜瓣因為自身結(jié)構(gòu)特點會在重力作用下實現(xiàn)換向，根部朝下落入種植斗。（如圖4-2所示） 圖4-1 接種斗結(jié)構(gòu)圖 圖4-2 接種斗種植斗工作原理 4.1.2 蒜瓣在接種斗和種植斗之間運動過程分析 根據(jù)上述運動過程分析，并列出公式計算運動時間等數(shù)據(jù)。設蒜瓣從導種管排出點A，蒜瓣意外排出，不正常進入錐體的極限弧長，有公式： (4-1) 其中：-極限弧長； t-運動時間； 根據(jù)公式，首先分析，在實際過程中，由A點進入錐體時間忽略不計，由此可得，而此時弧AC可近似認為等于直角邊AC,則,再代入上式得： (4-2) 求得： (4-3) 蒜瓣在落入接種斗后所作位移為DE，所需時間為，此時有公式： DE= （4-4） 再將代入上式整理后可得： (4-5) 在此時種植斗與驅(qū)動塊接觸，旋轉(zhuǎn)角度確定為，此時的運動時間公式： （4-6） 綜上所述：可得到時間配合關系： 4.2 種植裝置設計與計算 根據(jù)大蒜種植農(nóng)藝要求，種子在種植時需保證根部接觸地面，正向直立種植。因此種植機構(gòu)的主要設計方面也是為了解決這一難題，在現(xiàn)有大蒜種植機械的研究基礎上進行分析，選擇合適方案進行優(yōu)化設計。 4.2.1 種植機構(gòu)方案選擇 據(jù)查閱資料[14]目前最新一代的行星輪種植機構(gòu)，采用了六軸行星輪機構(gòu)，相較于前幾代的行星輪種植機構(gòu)有了較大的改進。 第一代大蒜種植機的種植結(jié)構(gòu)設計源自于小麥收割機，動作與小麥收割機類似。以中間輪和偏心輪相互動作，形成的平行四邊形機構(gòu)往復運動實現(xiàn)種植，種植時種植斗方向固定，保持垂直向下的狀態(tài)。但機構(gòu)工作時問題較為明顯，首先單邊傳動產(chǎn)生較大扭矩，造成中心軸受力過大，進而無法使用。其次種植斗的開合機構(gòu)工作不可靠，蒜瓣投種不精確。 圖4-3 第一代行星輪大蒜種植機構(gòu) 在第一代的基礎上，第二代大蒜種植機構(gòu)采用了偏心輪雙邊傳動。但是在試驗過程中發(fā)現(xiàn)存在死角問題，如果動力不足則無法達到工作要求。在第二代的基礎上又設計了第三代大蒜種植機械。更改了種植軸的整體布局，該結(jié)構(gòu)雖然相較之前有所改進，但在試驗中又出現(xiàn)打孔不精確和種植不準確的問題。 圖4-4 第三代行星輪式大蒜種植機構(gòu) 經(jīng)過多次試驗分析，并在之前行星輪種植機構(gòu)的基礎上確定了六軸行星輪種植機構(gòu)。其主要結(jié)構(gòu)有六根傳動軸、一根中間傳動軸、反驅(qū)動圓盤組成，每根傳動軸上同時裝配有多個種植斗，以完成多行種植。安裝的傳動鏈輪其主要工作過程：動力裝置帶動中間傳動軸的鏈輪工作，同時，與中間傳動軸連接的行星輪系中的定齒輪隨之動作，定齒輪帶動惰輪互相動作，惰輪同時帶動驅(qū)動齒輪嚙合，然后驅(qū)動齒輪又帶動裝有種植斗的軸運動，種植斗隨軸工作，種植斗到達一定位置與接種斗接觸，可動半件打開。種植斗帶著接種斗掉入的蒜瓣繼續(xù)轉(zhuǎn)動，直至與地面接觸，形成種穴。接著種植斗上的驅(qū)動塊受力聯(lián)動齒輪打開種植斗，蒜種此時落入種穴。種植斗離開種穴后，復位彈簧動作，種植斗恢復，為下次工作做準備。完成整個種植過程。該機構(gòu)明顯避免了蒜種損傷，并且在改進后種植精度相較之前的行星輪機構(gòu)有所提高，也解決了種植斗位置不理想的問題，從而達到直立種植的要求。 圖4-5 六軸行星輪種植機構(gòu)簡圖 4.2.2 行星輪反轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)計算 在六軸行星輪種植機構(gòu)中采用了行星輪反轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，使種植斗在種植機構(gòu)工作過程中，依靠行星輪機構(gòu)同時繞中心軸線旋轉(zhuǎn)，使種植斗方向得到有效控制。其主要結(jié)構(gòu)包括固定在種植圓盤4上的六個驅(qū)動齒輪3、三個惰輪2、和一個定齒輪1。定齒輪1與固定軸嚙合，使固定軸始終保持靜止狀態(tài)。惰輪2可以轉(zhuǎn)動，并可以保持和種植圓盤相同的旋轉(zhuǎn)方向。驅(qū)動齒輪3與驅(qū)動軸嚙合在惰輪帶動下轉(zhuǎn)動，并使種植斗下端始終指向地面。 圖4-6 行星輪驅(qū)動機構(gòu)簡圖 反轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的構(gòu)成的行星齒輪系如下圖： 圖4-7 行星齒輪系 對其傳動系統(tǒng)進行有關計算如下： 行星齒輪系中（如圖4-7所示），原行星輪系如圖a，為行星架，首先給行星輪系施加一個轉(zhuǎn)速，大小與方向與相同。此時圖a與圖b等效，行星架的轉(zhuǎn)速均為0。進而分析圖b，齒輪1轉(zhuǎn)速：=-；齒輪2轉(zhuǎn)速：;齒輪3轉(zhuǎn)速：,所以可得圖b傳動比：。但是根據(jù)實際種植要求，反轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)應該達到圖c的要求。分析圖c：齒輪1與軸1保持固定狀態(tài)。同理，驅(qū)動軸3和種植斗和也保持不動，于是可得：=0，=0，進而又可得：。 再分析整個行星輪系：分析種植圓盤中各齒輪分布狀態(tài)，可得到其幾何關系 再根據(jù)上文推出的得到，所以根據(jù)在等腰三角形可以得到： (4-7) (4-8) 式中：m-齒輪模數(shù)； z-齒輪齒數(shù)。 根據(jù)種植時實際的運動狀態(tài)，,這時模數(shù)m選擇就尤為重要，模數(shù)選擇應盡量合適，不宜偏大偏小。因此在范圍內(nèi)選取模數(shù)m最為合適。查閱資料[15]，齒數(shù)小于17，齒輪容易發(fā)生根切現(xiàn)象，所以齒數(shù)應大于17。齒輪1的齒數(shù)應小于齒輪2的齒數(shù)，于是可建立目標函數(shù)： （4-9） 式中：。 列出約束條件： （4-10） 對上式求解，可?。? 4.2.3 種植斗設計與其運動軌跡分析 目前大蒜種植機械的研究難題之一就是保證蒜瓣在傳送和種植過程中有關蒜瓣蒜尖朝向的問題，本文通過對大蒜外形尺寸測量，并對大蒜外形特點分析，根據(jù)大蒜種植農(nóng)藝要求，本文采用了錐形種植斗與接種斗相配合的方法。其中種植斗和接種斗總體結(jié)構(gòu)類似，具體尺寸需要根據(jù)大蒜蒜種和大蒜的高度決定。錐度取24°，開口寬度需正好使蒜種卡住。 對種植斗的運動進行分析：在機器前進過程中，種植斗繞中心軸的圓周運動。與前進運動相結(jié)合為主要運動方式。分析圖4-8，設圓盤半徑OA=R，當時間t=0時，A點坐標位置為（R,R），當時間時，根據(jù)三角函數(shù)求出A點坐標，公式如下： （4-11） 式中：-水平方坐標； -垂直坐標； -整機前進速度； -時間； -圓盤轉(zhuǎn)動的角速度。 圖4-8 種植斗運動軌跡與運動擺線形狀圖 據(jù)分析，種植斗的運動軌跡取決于一個關鍵系數(shù)。是種植斗圓周運動速度與機器前進運動速度的比值。值的變化從0到時，運動軌跡形狀是由直線變化到圓的過程（如圖4-9所示）。具體分為：當=0時，運動軌跡為直線；當<1時，呈短幅擺線形狀；=1時，呈普通擺線形狀；>1時，呈長幅擺線形狀；=時，為圓形。 圖4-9 種植斗軌跡變化 具體分析：<1時形成短幅擺線，種植斗向前挖掘，頂端推土形成種穴，種植斗速度方向與牽引機前進方向相同；>1時形成長幅擺線，種植斗向后挖土形成種穴，牽引機前進方向與種植斗速度方向相反。此時牽引機所受阻力減小，所以可得應該選取>1，也就是>[16]。 種植圓盤首先在角速度為時間為t的動作接觸到地面，得到種植圓盤轉(zhuǎn)動角度；繼續(xù)動作到土里最深位置C處，以時間進行動作，得到轉(zhuǎn)動角度為；最后繼續(xù)動作到達地面出土點D，以時間動作，得到轉(zhuǎn)動角度為；其中根據(jù)種穴的對稱性可知由=，=。 再根據(jù)圖4-8所示坐標系，求得B點D點坐標： （4-12） 可得種穴寬度為： （4-13） 式中：；; 代入上式又可得： (4-14) 種植圓盤在工作過程中，轉(zhuǎn)動一圈，其距離： （4-15） 種植圓盤上6個種植軸都裝有種植斗，所以相鄰兩個種穴之間的穴距為：，將代入公式得到： （4-16） 式中：R-種植圓盤半徑； -穴距； H-種植深度； BD-種穴寬度； 最后根據(jù)以上公式 (4-14)、（4-15）、（4-16）基本可以確定種穴深度、穴距、種植圓盤的旋轉(zhuǎn)半徑、種穴寬度、機器前進速度、種植圓盤旋轉(zhuǎn)角速度等之間的相互關系。其運動軌跡分析完成。  第5章 仿真分析 5.1 Solidworks軟件介紹 Solidworks是一套三維機械設計軟件。Solidworks使用方便，繪圖精確，而且功能全面[17]。為檢驗設計合理性，本文在此用Solidworks軟件對重要機構(gòu)進行建模和裝配，以達到設計仿真的目的。 5.2 建立重要零件三維模型 首先，根據(jù)上文相關設計利用Solidwork繪制排種裝置各重要零部件的三維模型： 5.3 各零部件之間的裝配 先建立機構(gòu)上半部分的裝配。首先將窩眼輪和種子箱連同機殼裝配在一起（如圖5-7所示），為方便觀察，此處僅裝配了半個機殼，再在機殼出種口處裝配導種管。 圖5-1 排種機構(gòu)裝配體 在種子箱下邊組裝機架，為連接種植斗所用。機架組裝完成開始在上邊裝種植斗的零部件，首先裝上一對嚙合齒輪，在將種植斗安裝在機架上。這樣裝置的整個上半部分基本安裝完成（如圖5-8所示）。 圖5-2 上半部分裝配圖 再進行種植機構(gòu)的裝配：先裝配種植圓盤與傳動軸（如圖5-9所示）， 圖5-3 六軸種植架裝配圖 再將種植斗連同部件裝配到種植架上（如圖5-10所示），種植斗需多組裝配，然后將行星輪機構(gòu)裝在圓盤兩側(cè)。 圖5-4 種植斗裝配 這樣種植機構(gòu)基本安裝完成，再將多組排種機構(gòu)和種植機構(gòu)一塊裝配，如圖可見，整體裝配較為合理，基本達到理想要求，仿真基本完成（如圖5-11所示）。 圖5-5 總裝配體  第6章 總結(jié)與展望 6.1 總結(jié) 本文主要設計了大蒜種植機械的重要播種機構(gòu)并得到以下總結(jié)： （1） 首先針對蒜瓣的外形特點，得到相關數(shù)據(jù)。通過對大蒜外形特征分析，以及對現(xiàn)有的排種器進行比較優(yōu)劣，采用窩眼輪式排種裝置。該裝置結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠且能達到精密取種的要求。 （2） 根據(jù)大蒜蒜瓣重心在蒜瓣中下部，決定采用種植斗與接種斗相結(jié)合，解決蒜瓣播種過程中定向問題，使蒜瓣在種植過程中能保持蒜瓣鱗芽朝上。 （3） 根據(jù)現(xiàn)有設計資料，采用六軸行星輪播種機構(gòu)，使種植斗實現(xiàn)定向栽培。 （4） 根據(jù)資料，通過理論分析種植斗的運動軌跡，得到工作過程中機器各機構(gòu)到達的位置關系，確定種植的的可行性。 6.2 展望 通過此次設計，對不足的地方有以下展望： （1） 僅對重要機構(gòu)進行相關設計，對整機實際工作分析欠缺，因此，無法分析到更全面的影響因素。 （2） 大蒜種植機械作業(yè)環(huán)境較差，需考慮土壤硬度問題。 （3） 傳動部分設計欠缺，沒有過多考慮排種機構(gòu)與種植機構(gòu)之間的動力關系，需進一步進行相關設計。 （4） 大蒜蒜瓣入土后直立率還是偏低，需進一步對有關問題改正。 參考文獻 [1]沈聯(lián)慈，潘烱光，等. 大蒜揮發(fā)油的化學成分與質(zhì)量研究. 中草藥， 1993，24（2）：66-68? 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Solidworks2011從入門到精通. 北京：機械工程出版社，2011，03 31 致 謝 本科在讀期間，我受益良多。大學兩年時間多虧了老師們的悉心教導和同學們的互相幫助。在此，我深深感謝陪伴我兩年本科生活的老師和同學們。 本次畢業(yè)設計，是在賈永敏老師的指導下完成的，賈老師總是能對我們在設計過程中遇到的問題給予幫助。賈老師嚴謹，熱心，有耐心的工作態(tài)度也是值得我們學習的。此次畢業(yè)設計讓我對設計相關工作有了更開拓的思路，也有了更深刻的認識，畢業(yè)設計更是對大學期間所學知識的總結(jié)和學以致用。所以在此由衷的感謝賈老師對我提供的幫助。 同時感謝母校對我的教育，感謝學校領導以及所有老師和同學們，給了我一個充實且快樂的大學生活。