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摘要
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隨著近來(lái)溫室大棚的發(fā)展以及環(huán)保發(fā)展意識(shí)的日益增強(qiáng)，小型機(jī)的需求就顯得更為重要，尤其以電力為動(dòng)力裝置的機(jī)械。然而目前廣泛應(yīng)用的播種機(jī)是以內(nèi)燃機(jī)及人力為動(dòng)力裝置。本設(shè)計(jì)電動(dòng)小型播種機(jī)與傳統(tǒng)的播種機(jī)相比.新穎之處在于播種機(jī)完全采用電力為動(dòng)力裝置，從而改善了人們?cè)谔镩g作業(yè)時(shí)的工作環(huán)境，況且更符合環(huán)保發(fā)展的觀點(diǎn)。
本設(shè)計(jì)主要用于農(nóng)戶田間播種和設(shè)施種植播種.增加部分裝置也可用于施肥、耙磨、除草等田間作業(yè)。詳細(xì)介紹了播種機(jī)的結(jié)構(gòu)組成以及各部件的形式、要 求以及功用。詳細(xì)介紹了電動(dòng)小型播種機(jī)動(dòng)力裝置及各部件要求，包括播種機(jī) 的動(dòng)力選擇、機(jī)械傳動(dòng)的選擇及尺寸、排種輪設(shè)計(jì)、排肥輪的設(shè)計(jì)、開溝器的 設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)、鏈輪的設(shè)計(jì)、其他的各部件設(shè)計(jì)以及播種機(jī)的工作要求、播 種前的準(zhǔn)備及播種機(jī)的使用等。在設(shè)計(jì)中考慮播種深度連續(xù)可調(diào)、播種行距連 續(xù)可調(diào)、播種穴距可調(diào)、種子破碎率和播種均勻度符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)中在考 慮實(shí)用的同時(shí)，兼顧經(jīng)濟(jì)節(jié)約，從而達(dá)到結(jié)構(gòu)合理、生產(chǎn)成本低、能耗小、效 率高，而且操作方便的目的。
關(guān)鍵詞：電動(dòng) 小型 播種機(jī)
II
abstract
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With the development of the greenhouse and the consiousness of protecting our ervironment ,boosting up ,the apply of the powy machine becomes more important ,especially the machine with electric power .but at the present time the seeding-machine which is adopted abroadly is drived ba gad engine or man
power .this kind of minitype seeding-machine knows from the conventional seeding-machine .Its novel aspect is its drive set which are drived by electric power completly ,so they will improve the work condition ,and accord with euthenics .
This design is applied mostly with the farms of the farmers ,they can also used to fertilize 、 abrade 、 get rid of grass and so on ,when we incress some equipment .My design introduce the structure of the seeding-machine and the types of many parts 、 some request an fuction .My design introduce the drive equipment of the machine and the types of many parts 、 request and fuction .My design also introduce the drive equipment of the machine and the request of the parts which consist of the selecting of the power 、 the size 、 the design of the axial 、 chain wheel 、 some other parts and so on .We must consider suiting well of the depth 、the row spacing 、 the distance of scoop and the rate of seeds breaking up when seeding .In my design ,while thinking over applied ,I give attention to saving econmy ,consequently achieve structure in reason 、 the cost of produce lowness 、the cost of power lowness 、the effidiency highness and convenient when operating .
KEY WORDS :electromotion minitype seeding-machine
目錄
V
摘要 I
abstract II
1. 緒論 1
1.1 設(shè)計(jì)的理論意義和應(yīng)用價(jià)值 1
1.1.1 本課題設(shè)計(jì)的理論意義 1
1.1.2 本課題設(shè)計(jì)的應(yīng)用價(jià)值 1
1.2 免耕播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.2.1 國(guó)外保護(hù)性耕作發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.2.2 國(guó)外免耕播種機(jī)的研究概況 2
1.2.3 國(guó)內(nèi)保護(hù)性耕作發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.2.4 國(guó)內(nèi)免耕播種機(jī)的研究概況 2
1.3 我國(guó)免耕播種機(jī)存在的問題 3
1.4 國(guó)內(nèi)外保護(hù)性工作發(fā)展趨勢(shì) 3
1.4.1 國(guó)外保護(hù)性耕作技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢(shì)： 3
1.4.2 我國(guó)保護(hù)性耕作發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)： 4
2 總體設(shè)計(jì) 5
2.1 概述 5
2.2 設(shè)計(jì)任務(wù) 5
2.3 設(shè)計(jì)目的 5
2.4 動(dòng)力方案選擇 6
2.5 設(shè)計(jì)題目分析及設(shè)計(jì)思想 7
2.6 設(shè)計(jì)主參數(shù)及機(jī)構(gòu)類型確定 7
2.6.1 工作速度 7
2.6.2 確定播量 7
2.6.3 種、肥箱的容積 8
2.6.4 機(jī)架設(shè)計(jì) 8
2.6.5 工作幅度 8
2.6.6 排種、排肥機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 8
2.6.7 開溝器設(shè)計(jì) 11
2.6.8 覆土器設(shè)計(jì) 14
2.6.9 鎮(zhèn)壓輪設(shè)計(jì) 14
2.6.10 地輪設(shè)計(jì) 15
3 傳動(dòng)設(shè)計(jì)及播種技術(shù)措施 16
3.1 傳動(dòng)原理簡(jiǎn)圖和動(dòng)力傳遞路線圖 16
3.1.1 傳動(dòng)原理簡(jiǎn)圖 16
3.2 傳動(dòng)原理 16
3.3 技術(shù)措施 17
3.3.1 播種均勻性和各行排量一致性措施 17
3.3.2 降低破種率措施 17
3.3.3 種肥同播時(shí)，肥料的利用率 18
4. 零部件設(shè)計(jì) 19
4.1 種箱及肥箱設(shè)計(jì) 19
4.2 開溝器設(shè)計(jì)及校核 19
4.3 排種器 21
4.4 地輪參數(shù)確定 22
4.4.1 輪子直徑和輪輞寬度的確定 22
4.5 電機(jī)和電瓶選擇及鏈輪設(shè)計(jì) 22
4.5.1 電機(jī)總功率確定 22
4.5.2 電動(dòng)機(jī)及電瓶的選擇 23
4.6 地輪軸設(shè)計(jì) 28
4.7 鍵的校核 34
4.8 銷的校核 35
4.9 軸承的校核 35
5 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 36
5.1 電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 36
5.2 電氣元件的選擇 36
5.2.1 電機(jī)的選擇 36
6 播種機(jī)的使用 37
6.1 播種量調(diào)整 37
6.2 實(shí)際操作說(shuō)明 38
6.2.1 播種作業(yè)前的準(zhǔn)備 38
6.2.2 的試播及作業(yè) 39
6.2.3 播種機(jī)的保養(yǎng)與保管 40
6.2.4 播種質(zhì)量檢查 40
7. 三維建模軟件的應(yīng)用 42
7.1 基本零部件的建模 42
7.2 零件的裝配 43
8.結(jié)論 44
參考文獻(xiàn) 45
致謝 46
附錄 1:外文譯文 47
1.引言 48
2. 材料和方法 49
2.1. 設(shè)備描述 49
2.2 實(shí)地實(shí)驗(yàn) 50
2.3 播種深度 52
2.4 幼苗出土 52
2.5 種床不平 53
2.6 覆蓋指數(shù) 53
2.7 土壤水分和土壤容重 54
2.8 土壤滲透阻力 54
3. 結(jié)果和討論 55
3.1 播種深度和幼苗移植 55
3.2 土壤形態(tài)學(xué)的影響 56
3.3 土壤的物理特性和對(duì)根系生長(zhǎng)的影響 57
4．結(jié)論 60
附錄 2：外文原文 61
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1. 緒論
傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：由不耕作到刀耕火種、由刀耕火種到用鏵式犁進(jìn)行人畜力耕作、由人畜力耕作到機(jī)械化耕作。人類通過耕作干預(yù)自然，特別是掌握了耕作工具以后，可以隨意改變土地的原有狀態(tài)，提高作物產(chǎn)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率。但是，耕作強(qiáng)度愈大，土壤偏離自然狀態(tài)就愈遠(yuǎn)，自然本身的保護(hù)恢復(fù)功能就喪失愈多， 導(dǎo)致土壤風(fēng)蝕、水蝕加劇、河流泛濫、沙塵暴猖獗、氣候異常，人類和自然的矛盾也愈來(lái)愈突出[4]。保護(hù)性耕作正是為了解決這些問題而出現(xiàn)的相對(duì)于傳統(tǒng)翻耕的一種新型耕作技術(shù)，是農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)的一場(chǎng)革命，是國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要技術(shù)內(nèi)容之一。
1.1 設(shè)計(jì)的理論意義和應(yīng)用價(jià)值
1.1.1 本課題設(shè)計(jì)的理論意義
國(guó)內(nèi)外許多年的保護(hù)性耕作實(shí)踐表明，旱地保護(hù)性耕作能夠減少?gòu)搅骱驼舭l(fā)，提高水分利用率；增加土壤中有機(jī)質(zhì)含量。培肥地力；減少土壤風(fēng)蝕水蝕，抑制沙塵暴；提高播種效率，降低成本。目前，旱作農(nóng)業(yè)區(qū)占我國(guó)耕地面積的一半以上，推廣應(yīng)用保護(hù)性耕作方式是改造我國(guó)北方旱地傳統(tǒng)耕作制度的有效途徑，是旱地農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的根本出路。
1.1.2 本課題設(shè)計(jì)的應(yīng)用價(jià)值
目前我國(guó)土壤沙化現(xiàn)象嚴(yán)重，自然環(huán)境受到嚴(yán)重破壞，為了更好地保護(hù)環(huán)境，近幾年國(guó)家一直在推廣保護(hù)性耕作技術(shù)。其次在我國(guó)的西北部由于地理環(huán)境的特殊性，糧食生產(chǎn)未能實(shí)現(xiàn)農(nóng)場(chǎng)化、大型化，依然以個(gè)體農(nóng)業(yè)戶生產(chǎn)為主，因此，小型化的免耕播種技術(shù)有著很大的開發(fā)必要。為了解放生產(chǎn)力、提高生產(chǎn)效率，需要設(shè)計(jì)一種適應(yīng)上述情況的手推式播種機(jī)，以達(dá)到精密播種的功能，又避免了種子的浪費(fèi)。這種播種機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易操作，只需一人提供動(dòng)力即可，無(wú)需太多人。各組件的安裝拆卸簡(jiǎn)單，維修方便， 更換配件簡(jiǎn)單易做，非常適合廣大的山區(qū)耕作使用。
1.2 免耕播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.1 國(guó)外保護(hù)性耕作發(fā)展現(xiàn)狀
保護(hù)性耕作基本上適用于世界各個(gè)地區(qū)，目前已推廣應(yīng)用到 70 多個(gè)國(guó)家，主要應(yīng)用在玉米、小雜糧、大豆、棉花、高粱、苜蓿等作物的生產(chǎn)上。美國(guó)、加拿大、澳大利亞、阿根廷等國(guó)保護(hù)性耕作面積占耕地面積 60%以上，英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、瑞士等歐洲國(guó)家保護(hù)性耕作面積占 20%左右，亞洲、非洲國(guó)家保護(hù)性耕作面積相對(duì)較少[5]。
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1.2.2 國(guó)外免耕播種機(jī)的研究概況
國(guó)外對(duì)小麥和玉米免耕播種機(jī)的研究較早，目前，免耕播種技術(shù)已十分成熟，大型農(nóng)機(jī)企業(yè)都有多型號(hào)、多系列的播種機(jī)產(chǎn)品。如美國(guó)迪爾公司的 1910 型免耕施肥播種機(jī)，技術(shù)先進(jìn)、適應(yīng)性強(qiáng)，在地況復(fù)雜的條件下能保證播深準(zhǔn)確，但是價(jià)格昂貴。該播種機(jī)的主要特點(diǎn)是播種監(jiān)控裝置可以記錄播種作業(yè)過程的數(shù)據(jù)，如作物種類、播種深度、作業(yè)時(shí)間和作業(yè)面積等，此功能主要依靠嵌入在監(jiān)控裝置內(nèi)的 Green StarTM
系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)的程序可以根據(jù)不同作業(yè)區(qū)域的地形狀況進(jìn)行調(diào)整，以確保數(shù)據(jù)文件的準(zhǔn)確性[2]。
1.2.3 國(guó)內(nèi)保護(hù)性耕作發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)干旱、半干旱及半濕潤(rùn)偏旱地區(qū)的面積占國(guó)土面積的 52.5％，旱作農(nóng)業(yè)面積約 3300 萬(wàn) hm2，分布在北方的 16 個(gè)省、市、自治區(qū)[5]。大部分旱區(qū)仍然沿用傳統(tǒng)的以翻耕為主的耕作制度，由于過度開墾及不適當(dāng)?shù)母鞣绞?，造成干旱少雨、土地貧瘠、水土流失和風(fēng)蝕沙化等問題日趨嚴(yán)重，使得農(nóng)作物產(chǎn)量下降，沙塵暴發(fā)生的次數(shù)逐年上升，嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民群眾的生活。針對(duì)這些問題，我國(guó)從 20 世紀(jì) 60 年代開始引進(jìn)和試驗(yàn)示范少免耕、深松、秸稈覆蓋等單項(xiàng)保護(hù)性耕作技術(shù)，如黑龍江國(guó)營(yíng)農(nóng)場(chǎng)免耕種植小麥試驗(yàn)，江蘇省稻茬地免耕播種小麥研究，陜西省農(nóng)科院“旱地小麥高留茬少耕全程覆蓋技術(shù)”，山西省農(nóng)科院“旱地玉米免耕整稈半覆蓋技術(shù)”，河北省農(nóng)科院“一年兩熟地區(qū)少免耕栽培技術(shù)”等。但由于受技術(shù)、機(jī)具及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等因素的制約，這些技術(shù)只在部分地區(qū)進(jìn)行小規(guī)模的示范試驗(yàn)，沒能大面積推廣應(yīng)用。20 世紀(jì)90 年代以來(lái)，隨著農(nóng)業(yè)科技的進(jìn)步，機(jī)械化保護(hù)性耕作的系統(tǒng)試驗(yàn)和示范發(fā)展速度加快。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、山西省農(nóng)機(jī)局與澳大利亞在山西設(shè)立長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)區(qū)，開展保護(hù)性耕作試驗(yàn)研究。經(jīng)過 9 年試驗(yàn)，開發(fā)出適合中國(guó)國(guó)情的以中小型農(nóng)機(jī)具為實(shí)施手段的旱地農(nóng)業(yè)機(jī)械化保護(hù)性耕作體系，研制成功配套的免耕播種施肥機(jī)、深松機(jī)、淺松機(jī)等保護(hù)性耕作機(jī)具，在表土作業(yè)、雜草蟲害控制方面也取得了一定成果，證明了保護(hù)性耕作在我國(guó)北方是可行的，具有顯著的降低地表徑流、增加休閑期土壤貯水量、增加土壤肥力、減少生產(chǎn)作業(yè)工序、抑制沙塵暴、提高經(jīng)濟(jì)效益等優(yōu)點(diǎn)。到 2000 年底，保護(hù)性耕作已在山
西省 31 個(gè)縣推廣，總面積達(dá) 10 多萬(wàn) hm2[5]。
1.2.4 國(guó)內(nèi)免耕播種機(jī)的研究概況
國(guó)內(nèi)對(duì)免耕播種機(jī)的研究起步較晚，最初是在學(xué)習(xí)國(guó)外免耕播種機(jī)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)而成，逐步發(fā)展到自行研制。目前，國(guó)內(nèi)的免耕播種機(jī)種類較多，功能各有特點(diǎn)。典型的產(chǎn)品有中機(jī)美諾公司生產(chǎn)的 6115、6119、6124 型系列免耕播種機(jī)，排種器為條播式，配套方式為牽引式，播種行數(shù) 15、19、24，主要用于播種小麥?，F(xiàn)代農(nóng)裝科技股份有限公司生產(chǎn)的 2BMG-14、19、20、24、28 型系列免耕施肥播種機(jī)，根據(jù)用戶需求， 可選擇不同的工作行數(shù)，該系列產(chǎn)品主要用于播種小麥; 公司還生 2BJ-470870 型玉米免耕精量播種機(jī)，排種器為氣吸式，主要用于播種玉米。河北農(nóng)哈哈集團(tuán)是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)免耕播種機(jī)的著名廠家，其 2BMGF-14 型免耕施肥覆蓋播種機(jī)，播種行數(shù) 14，
配套方式為懸掛式，主要用于播種小麥; 該公司還生產(chǎn) 2BYFSF-4、5、6 型系列玉米免耕施肥精播機(jī)，排種器為氣吸式，播種行數(shù) 4、5、6。典型產(chǎn)品還有河南豪豐機(jī)械公司生產(chǎn)的 2BMSF-10、12、14、16 型系列免耕施肥播種機(jī)，播種行數(shù) 10、12、14、16，排種器為條播式，主要用于播種小麥; 該公司生產(chǎn)的 2BMJF-10、12 型免耕施肥播種機(jī)，排種器為穴播式，配套方式為懸掛式，主要用于播種玉米。中國(guó)一拖集團(tuán)生產(chǎn)的2BMF-7、14 型多功能免耕施肥播種機(jī)，增加了施肥功能。中聯(lián)重機(jī)公司也有免耕播種機(jī)推向市場(chǎng)，主要用于播種玉米，型號(hào)包括 2BGYM-4、6 等。哈爾濱沃爾科技公司生產(chǎn)的免耕精量播種機(jī)，型號(hào)有 2BQD-4、2BQ-7 和 2BQ-9 等[2]。
1.3 我國(guó)免耕播種機(jī)存在的問題
目前的免耕播種機(jī)在性能和質(zhì)量上雖然是可用的，但同時(shí)也存在一定的問題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1) 安全質(zhì)量方面，主要是在安全防護(hù)裝置和警示標(biāo)識(shí)沒能全部滿足相關(guān)規(guī)定和要求， 比如鏈傳動(dòng)無(wú)防護(hù)罩或防護(hù)罩不完整；無(wú)腳踏板，無(wú)扶手；結(jié)構(gòu)不合理、重心不穩(wěn)； 警示標(biāo)志不齊全；
2) 可靠性方面，主要表現(xiàn)為：三點(diǎn)懸掛強(qiáng)度不夠，與懸掛架連接的橫梁易變形；鎮(zhèn)壓輪強(qiáng)度不夠、開焊，連接軸斷裂、軸承易損；開溝器鏟尖磨損過快；旋耕刀易磨損等；
3) 工作效率方面，工作效率低，工作速度與國(guó)外機(jī)型相比有一定的差距；
4) 作業(yè)性能方面，主要有：秸稈量大時(shí)部分機(jī)型的通過性能不夠理想；有的橡膠鎮(zhèn)壓輪工作面較窄，偏離開溝器平面，導(dǎo)致碎土效果和鎮(zhèn)壓性能較差.
5) 售后服務(wù)質(zhì)量問題方面，主要表現(xiàn)在有些企業(yè)的售后服務(wù)不及時(shí)，維修人員的技術(shù)水平較低，零件供應(yīng)及維修不及時(shí)及零件供應(yīng)點(diǎn)不合理.
1.4 國(guó)內(nèi)外保護(hù)性工作發(fā)展趨勢(shì)
1.4.1 國(guó)外保護(hù)性耕作技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢(shì)：
1) 農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相結(jié)合并突出農(nóng)藝措施。在發(fā)展少免耕等農(nóng)機(jī)具的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)開發(fā)裸露農(nóng)田覆蓋技術(shù)、施肥技術(shù)、茬口與輪作、品種選擇與組合等農(nóng)藝農(nóng)機(jī)相結(jié)合的綜合技術(shù)。
2) 向綜合性可持續(xù)性技術(shù)方向發(fā)展。保護(hù)性耕作技術(shù)不僅僅是土壤耕作技術(shù)，也是減少農(nóng)田侵蝕、改善農(nóng)田理化性狀、減少能源消耗、降低土壤及水體污染和受損農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)等領(lǐng)域的保護(hù)性技術(shù)。
3) 發(fā)展輪作體系。保護(hù)性耕作的研究不單純注重當(dāng)季作物的生長(zhǎng)，更注重一個(gè)種植制度的周期、作物輪作、土壤輪耕的綜合技術(shù)配置及其效應(yīng)。
4) 研究長(zhǎng)期效應(yīng)及理論機(jī)制。保護(hù)性耕作最初的研究主要集中在減少耕作、秸稈殘茬管理技術(shù)的效果，現(xiàn)在逐步轉(zhuǎn)向保護(hù)性耕作的長(zhǎng)期效應(yīng)及其對(duì)溫室效應(yīng)的影響、生物多樣性等理論研究，為保護(hù)性耕作的長(zhǎng)期推廣提供理論依據(jù)。
5) 向規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。將保護(hù)性耕作技術(shù)與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全技術(shù)、有機(jī)農(nóng)業(yè)
技術(shù)結(jié)合，同時(shí)引入教育和金融機(jī)制，提高保護(hù)性耕作技術(shù)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。
1.4.2 我國(guó)保護(hù)性耕作發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：
1) 加強(qiáng)保護(hù)性耕作模式創(chuàng)新。各地要在保護(hù)性耕作原則下，結(jié)合推薦模式，因地制宜， 創(chuàng)新適合本地區(qū)特點(diǎn)的保護(hù)性耕作技術(shù)模式。
2) 進(jìn)一步強(qiáng)化農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝的結(jié)合。重視保護(hù)性耕作技術(shù)體系中農(nóng)藝的基礎(chǔ)地位，加強(qiáng)作物秸稈管理、作物輪作、播種質(zhì)量、除草滅蟲、水肥利用等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)的把握， 保障保護(hù)性耕作技術(shù)集成配套的質(zhì)量和效果。
3) 加強(qiáng)機(jī)具的研發(fā)改進(jìn)。提高專用農(nóng)機(jī)具的適應(yīng)性和工作可靠性，保證播種質(zhì)量，改進(jìn)免耕施肥技術(shù)。
4) 加強(qiáng)保護(hù)性耕作的技術(shù)評(píng)價(jià)體系、技術(shù)推廣組織機(jī)制和配套技術(shù)政策研究。重點(diǎn)解決區(qū)域保護(hù)性耕作技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不一、技術(shù)分布零散、缺乏可行的評(píng)價(jià)技術(shù)和規(guī)劃方案以及配套經(jīng)濟(jì)政策滯后等問題。
5) 加強(qiáng)宣傳培訓(xùn)、示范引導(dǎo)。以國(guó)家為主導(dǎo)來(lái)示范推動(dòng)，引導(dǎo)農(nóng)民正確采用這一先進(jìn)技術(shù)，幫助農(nóng)民掌握保護(hù)性耕作技術(shù)路線和操作規(guī)范，提高實(shí)際操作技能。
2 總體設(shè)計(jì)
2.1 概述
機(jī)械設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是總體設(shè)計(jì)，是對(duì)所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的總體設(shè)想，總體設(shè)計(jì)的好壞，直接影響了整個(gè)產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，決定機(jī)械設(shè)計(jì)的成敗。
總體設(shè)計(jì)指導(dǎo)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和部件設(shè)計(jì)的進(jìn)行，一般由主任工程師（或總工程師）主持進(jìn)行。在接受設(shè)計(jì)任務(wù)以后，應(yīng)進(jìn)行深入細(xì)致的調(diào)查研究，收集國(guó)內(nèi)外同類機(jī)械的有關(guān)資料，了解其使用、生產(chǎn)、設(shè)計(jì)和科研情況，并進(jìn)行分析和比較，制定總的設(shè)計(jì)原則， 設(shè)計(jì)原則應(yīng)當(dāng)保證所設(shè)計(jì)機(jī)型符號(hào)有關(guān)的方針、政策，在滿足使用要求的基礎(chǔ)上，力求結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)性好、壽命長(zhǎng)。
總體設(shè)計(jì)原則：
1. 遵守“三化”：零件標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品系列化、部件通用化。
2. 采用“四新”：新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝。
3. 滿足“三好”：好制造、好使用、好維修。
確定設(shè)計(jì)總則之后，即可撰寫設(shè)計(jì)任務(wù)書，將專業(yè)知識(shí)應(yīng)用在調(diào)研的基礎(chǔ)上繼而從優(yōu)選擇設(shè)計(jì)方案，確保設(shè)計(jì)成功
本設(shè)計(jì)是手推式免耕播種機(jī)的設(shè)計(jì)。用直流電動(dòng)機(jī)力替代傳統(tǒng)的人力，減輕人的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高生產(chǎn)效率，將傳統(tǒng)的拖拉機(jī)播種小型化，縮小了轉(zhuǎn)彎半徑，減少了碳排放和噪聲污染，符合環(huán)保發(fā)展的觀念，降低了作業(yè)成本。四輪驅(qū)動(dòng)和兩輪驅(qū)動(dòng)方便轉(zhuǎn)換，使其能夠更好的適應(yīng)松軟土壤，提高工作能力，便用于設(shè)施種植以及有電的工作地點(diǎn)。
2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)
技術(shù)指標(biāo)：播種深度范圍：20~60mm 連續(xù)可調(diào)，播種行距范圍：200~500mm 連續(xù)可調(diào)，播種穴距范圍：0~500mm 可調(diào)，種子破碎率以及播種均勻度能夠達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)要求結(jié)構(gòu)合理、能耗小、生產(chǎn)成本低，效率高，并且操作方便能夠滿足工作性能。
工作要求：要求最大日生產(chǎn)率為 10 畝。
2.3 設(shè)計(jì)目的
1. 培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)有所學(xué)理論知識(shí)及技能的方法，提高分析和應(yīng)對(duì)工作問題的能力， 了解生產(chǎn)技術(shù)工作的步驟及方法。
2. 培養(yǎng)學(xué)生的全局觀念、經(jīng)濟(jì)觀念和生產(chǎn)觀念，樹立正確的設(shè)計(jì)思想和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)。
3. 培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究，查閱技術(shù)言文獻(xiàn)、資料、手冊(cè)，進(jìn)行工程計(jì)算、圖樣繪制及編寫技術(shù)文件的能力。
2.4 動(dòng)力方案選擇
傳統(tǒng)播種機(jī)的動(dòng)力主要為拖拉機(jī)力跟人力，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且工作速度慢，對(duì)環(huán)境造成的污染也較為嚴(yán)重。用直流電動(dòng)機(jī)作為輸出動(dòng)力，在減輕人力負(fù)擔(dān)的同時(shí)對(duì)環(huán)境所造成的污染也更少。因此，以直流電機(jī)為動(dòng)力輸出設(shè)計(jì)方案一：直流電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力裝置，單行播種（如圖 2—1）
圖 2—1 單行播種
1. 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易控制速度，操作簡(jiǎn)便，轉(zhuǎn)向方便，適用于小范圍播種，作業(yè)阻力小，對(duì)環(huán)境幾乎零污染。
2. 缺點(diǎn)：?jiǎn)涡胁シN，工作效率慢。
設(shè)計(jì)方案二：直流電機(jī)動(dòng)力，雙行播種（如圖 2—2）。
圖 2—2 雙行播種
1. 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，速度便于控制，無(wú)污染，可以在封閉環(huán)境及開放環(huán)境長(zhǎng)時(shí)間工作，作業(yè)阻力小，作業(yè)效率得到提高。
2. 缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)向不便，能源利用率低，工作總量大。
設(shè)計(jì)方案三：直流電機(jī)動(dòng)力，三行播種
1. 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，速度便于控制，無(wú)污染，可以在封閉環(huán)境及開放環(huán)境長(zhǎng)時(shí)間工作，作業(yè)效率高。
2. 缺點(diǎn)：作業(yè)阻力大，工作總量小。
經(jīng)過比較，我選用直流電機(jī)動(dòng)力，雙行播種，兼顧效率和經(jīng)濟(jì)性。
2.5 設(shè)計(jì)題目分析及設(shè)計(jì)思想
現(xiàn)有播種機(jī)的發(fā)展方向：大型機(jī)械化和小型專業(yè)化。
大型拖拉機(jī)帶動(dòng)的播種機(jī)工作速度快，工作幅度大，工作效率高，適合平原及大型農(nóng)場(chǎng)；但不適合地域狹窄地帶及丘陵和封閉環(huán)境；
小型專業(yè)化播種機(jī)方便靈活，工作幅度較大型機(jī)械，適合丘陵山區(qū)和封閉環(huán)境，如溫室；而不適合大型農(nóng)場(chǎng)。
我設(shè)計(jì)的播種機(jī)加入了電瓶作為動(dòng)力系統(tǒng)，向小型專業(yè)化發(fā)展，相對(duì)于人力播種機(jī)來(lái)說(shuō)提高了工作效率，較拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)播種機(jī)來(lái)說(shuō)，縮小了轉(zhuǎn)彎半徑，減少了碳排放和噪聲污染，降低了作業(yè)成本；四輪驅(qū)動(dòng)和兩輪驅(qū)動(dòng)方便轉(zhuǎn)換，增強(qiáng)了松軟土壤作業(yè)的適應(yīng)性和機(jī)動(dòng)能力。適合在小塊地域及封閉環(huán)境工作，節(jié)能環(huán)保。便于實(shí)施種植和無(wú)電力條件的農(nóng)田使用。同時(shí)人還可以提供一定的助力，以應(yīng)對(duì)土壤較硬，電機(jī)動(dòng)力不足的情況。
2.6 設(shè)計(jì)主參數(shù)及機(jī)構(gòu)類型確定
2.6.1 工作速度
機(jī)動(dòng)播種機(jī)的工作速度主要由工作部件以及行走裝置確定，人力播種機(jī)的速度取決于人的步進(jìn)速度，與此同時(shí)步進(jìn)速度還會(huì)受到負(fù)重的影響，負(fù)重大步進(jìn)速度就小，兩方面的因素此機(jī)都有考慮在內(nèi)。
由《新編工程師手冊(cè)》查得人正常步進(jìn)速度為 5km/h，以交流電機(jī)為主動(dòng)力，遇到特殊情況時(shí)，速度會(huì)受到影響，這種情況下人力會(huì)彌補(bǔ)一些，正好可以應(yīng)付所產(chǎn)生的阻力；與此同時(shí)播種機(jī)的行進(jìn)速度不能比人步行速度高，否則會(huì)增加工作者的疲勞感，假設(shè)工作時(shí)人的步行速度是勻速的，可將此播種機(jī)的速度定為 3.6km/h（1m/s），稍低于步行速度。
2.6.2 確定播量
1. 計(jì)算穴間粒數(shù)和株距穴播株距的計(jì)算公式為：
S =πD/Zi(1-ε) （2-1）
式中 S—穴距（㎝）；
Z—排種輪型孔數(shù)（或槽孔數(shù)）；
D—地輪直徑（m；）
i—傳動(dòng)速比（i=n 排/n 地）；
ε—滑移系數(shù)，一般取 5%─9%。2.下種量的計(jì)算
穴播時(shí)，首先確定株距、每穴粒數(shù)，然后將計(jì)算出的數(shù)據(jù)代入下列公式，可得畝播量(以玉米為例)：
Q = m1δ/750bs （2-2）
式中 m1—每穴種子粒數(shù)（粒/穴） s—穴距（m）
b—行距（m）
δ—種子的千粒重（g）
2.6.3 種、肥箱的容積
種箱容積應(yīng)使其所盛種量能供播種機(jī)工作較長(zhǎng)地段，其容積公式：
V = QmaxBL/1333γ （2-3）
式中 Qmax—最大播量，斤/畝；
B—工作幅寬（m），單體種箱時(shí)為行距； L—要求的地段長(zhǎng)度（m）；
γ—種子容重（kg/L）。
2.6.4 機(jī)架設(shè)計(jì)
機(jī)架設(shè)計(jì)選用方鋼結(jié)構(gòu)，可以承受開溝器的所產(chǎn)生的水平力、垂直力以及扭力。將開溝器安裝在方鋼上面。拆裝方便并且方便調(diào)節(jié)開溝器之間的距離以達(dá)到改變行距的要求。
2.6.5 工作幅度
綜合考慮人力、工作效率以及工作地點(diǎn)等因素，在保證人力勞動(dòng)強(qiáng)度不過高的情況下同時(shí)滿足工作效率，本播種機(jī)采用兩溝播種設(shè)計(jì)，即二犁鏵結(jié)構(gòu)，采用種肥同播設(shè)計(jì)， 行間距為 200-500mm 連續(xù)可調(diào)。減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，減少重復(fù)工作量。在加快工作速度的前提下，保證整機(jī)重量使其能夠靈活操作。
2.6.6 排種、排肥機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
對(duì)于任何一種播種機(jī)來(lái)說(shuō)，排種器都是關(guān)鍵部分，決定了播種機(jī)的工作質(zhì)量及工作性能優(yōu)劣；播種機(jī)是否能滿足農(nóng)業(yè)技術(shù)的要求或者說(shuō)滿足程度如何，在很大程度上由排
種器的設(shè)計(jì)和工作狀況決定。排種器的作用即將種子由種箱中均勻等量地排入輸種管， 繼而落入溝底。
排種器的基本要求是：播種均勻，排量穩(wěn)定，不損壞種子，播量不會(huì)受工作條件的影響，通用性好且使用范圍大。
排種器的工藝實(shí)質(zhì)是：通過排種器，將種子由群體化為個(gè)體、化為均勻的種子流或連續(xù)的單粒種子。
排種器具有代表性的是圓盤式排種器和外槽輪式排種器，別的類型的排種器基本上是由上述排種器演變而來(lái)。為了能夠更好的選擇排種器，下列簡(jiǎn)單介紹一些常用的排種器。
1. 窩眼式排種器(如圖 2—3)：主要部件為一個(gè)圓柱體，圓柱表面均勻分布著一些大小和數(shù)量確定的凹圓窩，圓窩的直徑是由種子大小和下種的數(shù)量來(lái)決定的。圓柱裝在種箱底部，可以繞軸旋轉(zhuǎn)。工作時(shí)，種子掉在圓窩里，隨著軸的轉(zhuǎn)動(dòng)一起，當(dāng)凹槽轉(zhuǎn)到種箱底部時(shí)，種子落入輸種管。
圖 2—3 窩眼式排種器
圓柱形排種器，凹槽的大小決定排種量的多少；選配不同數(shù)量凹坑的圓柱體可調(diào)節(jié)株距或穴距，亦或者可以添堵一部分原先就有的凹坑以達(dá)到目的。
2. 外槽輪式排種器：與窩眼式不同的是外槽輪排種器用外槽輪替代了窩眼。（如圖
2—4）。
圖 2—4 外槽輪式排種器
外槽輪式排種器由排種軸、排種盒、阻塞套、外槽輪、內(nèi)齒形檔圈、排種舌等組成。外槽輪式排種器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，通用性好、工作可靠，排種量穩(wěn)定準(zhǔn)確。 外槽輪式排種器的工作原理是強(qiáng)制排種，當(dāng)排種軸驅(qū)動(dòng)槽輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，種子填充到槽
中，并在槽中被排成一排由排種口排出，這層種子叫強(qiáng)制層。 同時(shí)，槽外的種子也通過槽和種子之間的摩擦以及被稱為驅(qū)動(dòng)層的種子，以低于圓周速度的播種速度引出，滑輪從內(nèi)到外逐漸減少到零。 在驅(qū)動(dòng)層，不流動(dòng)靜止層，輪子和種子的驅(qū)動(dòng)層逐漸排出， 種子逐漸積聚在靜止層內(nèi)，從而完成連續(xù)排種.
外槽輪式排種器有上排式和下排式兩種。 下排式可以改變排種舌的位置，以調(diào)整種子間隙以適應(yīng)種子大小。 上排式可改變旋轉(zhuǎn)方向，下排適用于中小顆粒種子（種子間隙不變），上排適用于排大種子。
可以通過改變槽輪的速度或長(zhǎng)度（槽輪在盒內(nèi)的長(zhǎng)度）來(lái)調(diào)整排種量的大小，并且設(shè)計(jì)為便于更換。
圓盤式排種器：這種類型播種機(jī)適用于點(diǎn)播機(jī)。 種子盤在種子盒的底部平坦，盤上有多個(gè)圓孔，種子填充在孔中，盤上固定蓋，刮刀和播種機(jī)。 當(dāng)盤與圓錐環(huán)一起旋轉(zhuǎn)時(shí)，刮刀選擇盤上多余的種子，使得進(jìn)入盤孔的種子數(shù)量相等。 當(dāng)盤旋轉(zhuǎn)到盤的口處，種子底部的種子出口重合時(shí)，由于播種機(jī)的作用，使種子通過盤孔，落入由開啟器打開的間隙中。 具有盤式播種機(jī)的點(diǎn)播機(jī)根據(jù)種子大小和播種量配備各種圓盤，播種時(shí)可根據(jù)需要選擇。
氣吸式排種器：應(yīng)用氣吸排種的原理，其種子盤不是水平放置，而是垂直安裝在種子箱的底部，種子的一側(cè)與種子的種子，另一側(cè)和電弧吸力腔室相位，在圓形圓盤上的空氣通道的開孔上。種子室配有攪拌輪，以防止種子飛行并按壓該排盤以減少泄漏。在種子室里也裝有刮板，工作可以刮掉多余的種子?？諝馕胧液统槲眠B接到泵上時(shí)， 空氣室產(chǎn)生真空，導(dǎo)致兩排盤的壓力差異，在壓差作用下，種子吸附在吸入孔周圍。當(dāng)種子排旋轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)播種孔通過刮刀通過種子時(shí)，多余的種子被刮傷。當(dāng)排盤到吸氣室外面，由于種子的氣體吸收效應(yīng)的喪失，種子會(huì)自己掉下來(lái)，通過管子進(jìn)入溝渠。種子板繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，刷毛網(wǎng)通過刷孔，吸入孔再次進(jìn)入吸入室，同時(shí)也起到壓力下吸附種子的作用，使循環(huán)連續(xù)進(jìn)行。
氣吸式排種器基于機(jī)械和空氣壓力的組合。 因此，排種的質(zhì)量是基于播種孔的形狀，大小，數(shù)量和分布，相對(duì)速度; 另外還取決于吸氣室的真空度和氣流的穩(wěn)定性。 氣吸式播種器不損害種子，播種量更準(zhǔn)確，節(jié)約種子，但對(duì)不規(guī)則種子（如玉米）的吸附能力差，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。
通過對(duì)上述排種器的理解和對(duì)當(dāng)前播種機(jī)的了解，從經(jīng)濟(jì)實(shí)踐考慮，我的設(shè)計(jì)應(yīng)該用常見的，低成本的外槽輪式排種器和外槽輪式排肥器（如圖 2—5）。 外槽式適合中
19
型種子（小麥，大麥等）和肥料。 肥杯中外輪的工作長(zhǎng)度可以輕松調(diào)整，以適應(yīng)用戶的要求。
圖 2—5 排肥輪示意圖
排種量可由改變槽輪的轉(zhuǎn)速或工作長(zhǎng)度（槽輪在排種盒內(nèi)的長(zhǎng)度）來(lái)調(diào)整，且設(shè)計(jì)為易更換式。（如圖 2—6），其簡(jiǎn)圖為：
圖 2—6 排種輪簡(jiǎn)圖
2.6.7 開溝器設(shè)計(jì)
我選用的開溝器由前后兩組構(gòu)成，前者的主要作用是要實(shí)現(xiàn)化肥或小顆粒的種子的點(diǎn)播及行播，后開溝器的作用是實(shí)現(xiàn)玉米，花生等大 顆粒顆粒要求，所以工作電阻小， 節(jié)能，工作快捷，操作性好。
開溝器是確保播種重質(zhì)量關(guān)鍵部件，第一溝深度應(yīng)能夠直接影響播種深度，從而影響出苗率和出苗均勻度，調(diào)整后，在播種過程中不易變化; 平整的底部，種子可落在溝底濕土; 再次確保濕土覆蓋而不是干蓋。 以確保種子早出苗，出苗整齊。
對(duì)開溝器的技術(shù)要求：
1. 溝深一致，溝形整齊；
2. 不亂土層；
3. 種子能在溝內(nèi)均勻分布；
4. 有一定的覆土功能；
5. 入土能力好，不纏草不堵塞；
6. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作阻力小。
常用開溝器的形狀可分為兩大類，鋤鏟式開溝器和圓盤式開溝器。鋤鏟式又可分為銳角開溝器和鈍角開溝器；而圓盤式開溝器有雙圓盤開溝器和單圓盤開溝器兩種。
1) 鋤鏟式開溝器的長(zhǎng)筒部分叫做落種管，尖頭部分叫開溝器尖，其后部是側(cè)板。(1)銳角開溝器，簡(jiǎn)單輕便的構(gòu)造。 它的工作面和地面成銳角，破土能力強(qiáng)，但易
纏草，造成堵塞。 因?yàn)殚_溝是一種土壤引起的作用，所以容易使干燥和潮濕的土壤混合形成干土覆蓋，導(dǎo)致水分流失，對(duì)于側(cè)板的背面做出斜線，開啟者將會(huì)過時(shí)，干燥土壤被側(cè)板的上部阻塞，使得濕土邊的下部首先落入溝槽蓋種。
(2) 鈍角開溝器構(gòu)造也簡(jiǎn)單輕便，其工作面與地面成鈍角，由于其依靠重量工作，因此入土能力較差。開溝時(shí)將地表土壤向兩側(cè)擠壓，開溝器前部擁土較少，干濕土不易混合，適于淺播作物。
(3) 滑刀式開溝器也屬于鈍角開溝器，它看起來(lái)更大，側(cè)面看起來(lái)像一個(gè)冰刀，鋒利的刀刃邊緣，所以入土表現(xiàn)很好。 而深板的工作時(shí)間支持對(duì)地面深度的限制，不會(huì)翻出濕土。 適用于棉花等種植深度需要嚴(yán)格作的物。
2) 圓盤式開溝器
雙盤開溝器由兩片帶有刃口的鋼盤組成。 圓盤本身可以圍繞小軸自由旋轉(zhuǎn)，兩個(gè)圓盤不平行，但在前端相交一點(diǎn)，后端開 9 度至 11 度，交點(diǎn)位于地表前方。 種子由輸種管在圓盤的開放部分中落入溝底。
圓盤開溝器的入口角度是鈍角。 由于圓盤向前滾動(dòng)，可以將大塊土石塊和障礙物切斷或由其過度，不易粘土，堵塞現(xiàn)象也較少，在潮濕的上層土壤中可以工作。 然而， 這種開溝器是復(fù)雜而昂貴的，不適合于淺層作物（最小開溝深度約 4 厘米）。
各種開溝器的單行工作部件阻力見表 2—1 開溝器單行工作部件阻力。
表 2—1 開溝器單行工作部件阻力
部件
項(xiàng)目
播種機(jī)的開溝器型式
鋤鏟式
靴式
雙 圓盤式
單圓盤式
滑 刀式
心鏵式
工作深度 cm
2～10
2～8
4～
8
4～
8
4～
10
5～6
平均阻力 kg
3～6
2～5
8～
16
7～
12
20
～40
20～
80
平均
寬度 mm
40～
50
10～
20
30
～50
20
～30
40
～80
20～
80
由于前開溝器是按要求，寬約為 40mm。 開溝器要求阻力小，質(zhì)輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 成本低，溝槽平整工作平穩(wěn)，容易覆蓋土壤。
前開溝器選用鋤鏟式，在播種深度為 60mm，開溝寬約為 40mm 時(shí)，其單行工作阻力約為 44 牛,示意圖如圖 2—7,后開溝器也選用鋤鏟式開溝器，其簡(jiǎn)圖如圖 2—8。
圖 2—7 前開溝器簡(jiǎn)圖 圖 2—8 后開溝器簡(jiǎn)圖
只播種大顆粒種子不需要施肥時(shí)，可以將前開溝器連接螺栓將后提高開溝器，高于地面，以減少運(yùn)行阻力，節(jié)約能源；同樣道理，當(dāng)播種小顆粒谷物或只施肥時(shí)，也可以
將后開溝器取下；當(dāng)耘地或除草時(shí)，將前后開溝器及鎮(zhèn)壓輪、覆土器一并取下，在后開溝器位置裝上耘鋤，就可以耘地，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。
2.6.8 覆土器設(shè)計(jì)
種子播下后需要復(fù)蓋一定厚度的土壤。在開溝過程中，當(dāng)開溝器走過之后，溝壁的一部分土壤能自行回落，蓋住種子。但是僅靠自行回落的土來(lái)覆蓋是不夠的，故在開溝器后面需加裝覆土或者培土鎮(zhèn)壓的裝置。
要求覆土器能先使細(xì)濕土覆蓋種子，覆蓋要嚴(yán)，且深度要均勻一致。常用的經(jīng)典覆土器主要有拖環(huán)式、拖桿式、板式、輪式。
板式覆土器，由兩塊傾斜的板由兩側(cè)向播行中心線壓擠，實(shí)現(xiàn)覆土，并有鎮(zhèn)壓作用， 覆土較厚，效果也好。
目前使用的各式播種機(jī)采用的多為板式覆土器，并且還具有一定的鎮(zhèn)壓作用。我的設(shè)計(jì)也采用板式覆土器，如圖 2-9
圖 2—9 輪式覆土器
覆土器用鋼板折彎而成，整體重量不能太大，防止覆土深度太深而增加播種機(jī)運(yùn)行時(shí)的阻力。
2.6.9 鎮(zhèn)壓輪設(shè)計(jì)
播種后抑制干旱，潮濕和風(fēng)蝕等作用，可以使種子與土壤緊密接觸，有利于出苗， 保證苗齊，苗全，苗壯。 春季干旱的自然條件使我國(guó)大部分農(nóng)作物具有播種后壓制的要求，所以手推式播種機(jī)應(yīng)該有鎮(zhèn)壓輪。
播種后抑制強(qiáng)度有一定要求，一般為 0.3—0.5kg /cm2。但播種機(jī)承受的輪子本身不能太重，鎮(zhèn)壓輪直徑選擇 150-450mm，不要太大或太小，太大，使得結(jié)構(gòu)體積笨重，太小，容易擁土并且不易旋轉(zhuǎn)，并經(jīng)過土體破裂的壓力，容易流失水分。 本設(shè)計(jì)使用直徑 400mm 的輪胎，如圖 2-10 所示：
2.6.10 地輪設(shè)計(jì)
圖 2—10 輪胎式鎮(zhèn)壓輪
為了更接近現(xiàn)代化的運(yùn)行模式，并且使得種植者在非工作狀態(tài)下的運(yùn)行更為方便， 我在這種設(shè)計(jì)中使用同樣的輪胎，如圖 2-10 所示。
輪胎安裝在金屬輪輞上，由三部分組成：輪胎，內(nèi)胎和襯墊。輪胎一般由簾線層，緩沖層，胎圈和胎面組成組成。
1） 胎面覆蓋有簾線層，橡膠圈在緩沖層外面，具有很強(qiáng)的耐磨性，耐刺，耐沖擊， 其主要作用是保護(hù)簾線層和緩沖層。
2） 簾線層是輪胎最重要的部分，其主要作用是承受輪胎負(fù)荷，沖擊和填充空氣壓力的作用。
3） 緩沖層位于簾線和胎面的中間，主要是輪胎從外面的沖擊，可以防止胎面直接產(chǎn)生裂縫和創(chuàng)傷，同時(shí)也可以避免胎面剝落的簾線層。
4） 胎圈的作用牢固地固定在輪胎的輪緣上，以防止充氣壓力和外部變形的作用， 以確保輪胎在行走時(shí)不會(huì)發(fā)生震動(dòng)。
內(nèi)管內(nèi)管由輪胎和閥咀組成。輪胎由內(nèi)管充滿氣體，增加空氣壓力并承受負(fù)荷。內(nèi)管材料除了具有良好的氣密性外，還具有良好的耐熱性和抗撓曲性。輪胎壁具有適當(dāng)均勻的厚度，易于加熱，可以具有良好的抗撕裂性能。閥噴嘴用作充氣閥，并保持氣密。3.靠墊帶是無(wú)縫膠帶形狀的一定部分，管與輪輞和輪輞之間，輪胎閥上有一個(gè)墊可穿過該孔。墊的作用是保護(hù)內(nèi)胎免受輪輞和輪胎的磨損。主要用于平底邊緣。
3 傳動(dòng)設(shè)計(jì)及播種技術(shù)措施
3.1 傳動(dòng)原理簡(jiǎn)圖和動(dòng)力傳遞路線圖
3.1.1 傳動(dòng)原理簡(jiǎn)圖
圖 3—1 傳動(dòng)原理簡(jiǎn)圖 1—直流減速電機(jī) 2—地輪 3—窩眼輪 4—掃種刷 5—種箱 6— 種子 7—鏈輪和鏈條 3.1.2 動(dòng)力傳遞路線圖圖
3.2 傳動(dòng)原理
3—2 動(dòng)力傳遞路線圖
整個(gè)機(jī)構(gòu)使用了鏈條進(jìn)行傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)是具有一定撓性的嚙合傳動(dòng)，通過安置在平行軸上的兩個(gè)或多個(gè)鏈輪同繞在鏈輪上的鏈條組成。工作狀態(tài)下主動(dòng)輪通過鏈齒同鏈的嚙合進(jìn)而使從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)來(lái)傳遞動(dòng)力。
鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)：可以傳動(dòng)較大的中心距；傳動(dòng)效率高，高達(dá) 98%；無(wú)張緊力，作用于軸上的載荷??；便于實(shí)現(xiàn)多軸傳動(dòng)。
交流減速電機(jī)總成是經(jīng)由超越離合器 1 與鏈條把動(dòng)力傳遞給地輪，動(dòng)力上有且只能由減速電機(jī)總成來(lái)傳遞給地輪，不能由地輪傳遞給減速電機(jī)；地輪再經(jīng)過鏈條將種箱和肥箱的軸相連，從而帶動(dòng)了種盒和肥盒轉(zhuǎn)動(dòng)，如此種子就會(huì)在帶動(dòng)下排出種箱最后落到排種管里，便能夠由開溝器管內(nèi)部落下，落到到土壤里，完成整個(gè)播種動(dòng)作；超越離合器 2 是為了解決前后驅(qū)動(dòng)軸在同步傳動(dòng)上的問題；離合器閉合時(shí)，播種機(jī)就處于作業(yè)狀態(tài)，這時(shí)開溝器會(huì)落下插入土壤，共同驅(qū)動(dòng)前后軸，加強(qiáng)了播種機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力，也使得
排種器和排肥器能夠同時(shí)工作；離合器分離時(shí)是由前軸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的，排種器同排肥器這時(shí)是停止工作的，而且能用支撐架將播種機(jī)到行走位置上，開溝器提起能夠減少阻力并強(qiáng)化了播種機(jī)的機(jī)動(dòng)能力。
3.3 技術(shù)措施
當(dāng)代，困擾我國(guó)國(guó)內(nèi)播種機(jī)行業(yè)的難題主要有以下幾個(gè)方面：
1. 播種上均勻性
2. 播種機(jī)在各行排種量一致性
3. 種子破碎率
4. 種肥同播時(shí)，提高了肥料的利用率。
3.3.1 播種均勻性和各行排量一致性措施
針對(duì)播種的均勻性和各行排量上的統(tǒng)一性，我們采用了實(shí)驗(yàn)調(diào)整法，使偏差控制在一定技術(shù)要求范圍內(nèi)，方法描述如下：
先用手均勻轉(zhuǎn)動(dòng)地輪幾圈，待停止后可將各排種器放入接種袋的種子進(jìn)行分別稱種并計(jì)算得到平均值。對(duì)比各排種器的排量與平均值的偏差大小，要求上不超過 2%，超過規(guī)定要求時(shí)，需要對(duì)單個(gè)槽輪的工作長(zhǎng)度上進(jìn)行修正。反復(fù)試直到達(dá)到要求。
檢查調(diào)整播種量。勻速地轉(zhuǎn)動(dòng)地輪幾圈，待停止后，稱取所排出種子的總量。與按農(nóng)業(yè)技術(shù)要求畝播量來(lái)算得的排種量進(jìn)行對(duì)照比較，保證誤差上不超過 2%，如果超過要求，可使用播量調(diào)節(jié)桿調(diào)節(jié)槽輪工作長(zhǎng)度，再測(cè)試直到滿足要求。
田間試驗(yàn)糾正。播種機(jī)在播量上可以經(jīng)過上述試驗(yàn)調(diào)節(jié)后，下地的播種過程，還須要經(jīng)田間反復(fù)查看及校正，保證播量準(zhǔn)確無(wú)誤。
種箱內(nèi)需要先倒入部分種子，將表面刮平整，并在內(nèi)壁標(biāo)注記號(hào)，然后計(jì)算出播種機(jī)在田間走過一段距離下能夠播下的種子量。
3.3.2 降低破種率措施
針對(duì)破種率，可能無(wú)法通過現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算來(lái)解決，只能夠在出苗后才能估算；然而，可以通過一些措施，降低破種率，從而提高播種質(zhì)量。
在種子裝置中采取措施：選擇種子計(jì)量裝置的適當(dāng)類型和大小的主要選擇，以確保計(jì)量裝置及其配合; 在播種機(jī)側(cè)安裝軟刷，減少種子和種子，種子和種子之間的硬接觸， 從而保護(hù)胚胎，降低種子破碎率。
在播種過程中采取措施：主要是減緩種子下落和土壤速度，減少種子的影響，保護(hù)種子，以降低播種率。 我采取的方法是在管下使用塑料螺旋，使種子的滑落下降，受到較小的沖擊; 二，下一種管輕輕排列，減少種子下落速度，保護(hù)種子。
3.3.3 種肥同播時(shí)，肥料的利用率
根據(jù)國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，化肥排放量最好的地方遠(yuǎn)離種子，但接近植物根源。最好的施肥量應(yīng)使作物生產(chǎn)的最大經(jīng)濟(jì)效益不會(huì)對(duì)環(huán)境造成損失。
播種同時(shí)施肥，化肥受作物種類和肥料種類的限制，一般施肥方法有：
1. 播種時(shí)側(cè)施
2. 播種時(shí)在兩行中間施肥
3. 單獨(dú)施肥
4. 撒施
此次設(shè)計(jì)的播種機(jī)，肥料排放安置在種子的 2 厘米深, 3 厘米旁側(cè)。 既能合理利用好肥料，又不會(huì)造成“燒苗”。
4. 零部件設(shè)計(jì)
4.1 種箱及肥箱設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)原則：種箱所盛種量能滿足較長(zhǎng)地段的播種任務(wù)，其容積可由公式（2.3）求得：
V=Qmax BL /1333g
式中 Qmax—最大播量（斤/畝）；
B—工作幅（m），單體種箱時(shí)為行距； L—要求的地段長(zhǎng)度（m）；
γ—種子容重（kg/L）。
表 4—1 主要作物播種技術(shù)要求
（4-1）
作
物
玉米
大豆
小麥
行距
cm
40~60
24~27
40~70
7.5~25
55~70
播
量斤/畝
4~6
點(diǎn)播 2～3
6~18
12~60
播
深 cm
4~8
3~6
2~7
注：?。篞max=6 斤/畝 B=0.4m L=400m γ=0.664g/cm3 計(jì)算得：V=6×0.4×400
／0.664×2=2L
為節(jié)省勞動(dòng)時(shí)間，提高勞動(dòng)效率，種子箱設(shè)計(jì)為 3L，玉米種子重量為：m = 3×0.664
= 1.99kg。
為增加鎮(zhèn)壓輪壓力可使種箱重心盡量靠后，在保證整體協(xié)調(diào)性的前提下，滿足整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理的要求。同時(shí)種箱不亦過大，盛種不能過多，這樣會(huì)增加地輪行進(jìn)的阻力， 初步確定種箱重量為 2.5 公斤左右。
同樣，每畝施肥 6 公斤，密度為 1.2gf/cm3 ，則肥箱容積也為 3L，可盛化肥 3.6 公斤。
4.2 開溝器設(shè)計(jì)及校核
此設(shè)計(jì)前后開溝器兩對(duì)組件，前者的主要功能是實(shí)現(xiàn)化肥或小顆粒種子播種，后者的作用是實(shí)現(xiàn)玉米，花生和其他大粒子的種子需求。
當(dāng)只播種小粒種子或僅施肥時(shí)，后開啟器可以從地面移除或升起，以降低行走阻力并節(jié)約能源。 同樣地，當(dāng)大顆粒播撒時(shí)，前開溝器也可以升起地面; 當(dāng)耕地或除草，將前后開溝器和覆土器一起取下，在前開溝器位置安裝耘鋤即可耘地，實(shí)現(xiàn)多用途。
當(dāng)犁鏵深度最深時(shí)，犁桿受最大彎距，犁桿伸出最長(zhǎng)，所以在此時(shí)犁承受最大的彎矩，所以只需校核最深的犁端彎矩即可，如圖 4-1 所示。
圖 4—1 開溝器結(jié)構(gòu)圖
桿的理論最大受力為 6.5Kg，即 65N。為了計(jì)算的方便，可將阻力作用點(diǎn)簡(jiǎn)化到犁鏵中心。
桿的受力簡(jiǎn)圖可簡(jiǎn)化為一懸臂梁，如圖 4—2。
圖 4—2 桿的受力簡(jiǎn)圖
桿的平面彎距圖，如圖 4—3。
圖 4—3 桿的平面彎距圖
29
顯然：梁的懸臂端的彎距為 0 ，固定端的彎距為 19500Nmm,此處為整懸臂梁的最受力彎距處；Mmax=MA=19500Nmm
又因?yàn)槔鐥U可視為 8mm 厚的鋼板來(lái)計(jì)算，由《材料力學(xué)》（劉鴻文）上冊(cè) P414 附表可得：
z
I = bh3 /12 = 8′303 /12 =18000mm4
（4-2）
W = I / y = I /(h / 2) =18000/15 =1200mm3
（4-3）
z Z max Z
由強(qiáng)度條件：sb = Mmax/W ￡ [s]
（4-4）
得 Mmax ￡ WZ [s]
于是由公式
P ￡ WZ [s]/d
=1200 ′ (10-3 )3 ′140 ′106 / 300 ′10-2 = 504N
因?yàn)?F=65N<504N
所以該鋼管能達(dá)到強(qiáng)度要求
4.3 排種器
（4-5）
對(duì)于任何一種播種機(jī)，排種器是核心部分，是確定播種機(jī)工作質(zhì)量和表現(xiàn)優(yōu)點(diǎn)的重 要因素; 播種機(jī)是否滿足農(nóng)業(yè)技術(shù)要求或滿足程度如何取決于排種器的設(shè)計(jì)和工作條件。排種機(jī)用于將種子盒中的種子均勻均勻地分布到管中并落入溝中。
為實(shí)現(xiàn)排量可調(diào),并適應(yīng)多種谷物播種,此設(shè)計(jì)將外槽輪設(shè)計(jì)為兩組一體，可通過滑動(dòng)來(lái)改變工作部分長(zhǎng)度,進(jìn)而改變下種量,且設(shè)計(jì)為易更換式，其簡(jiǎn)圖如圖 4—4。
圖 4—4 排種輪簡(jiǎn)圖
排肥和排種相互獨(dú)立，以保證種子和肥料不會(huì)排到一個(gè)穴內(nèi)避免燒苗。其對(duì)應(yīng)關(guān)系見后文。
4.4 地輪參數(shù)確定
4.4.1 輪子直徑和輪輞寬度的確定
地輪的直徑和輪輞的寬度對(duì)牽引力有直接的影響，因此地面參數(shù)的選擇 Y 尤為重要， 查閱部分資料之后，初步確定地輪直徑 D 為 400mm，輪輞寬度 B 為 120mm4.4.2 輪子滾 動(dòng)阻力計(jì)算
車輪的滾動(dòng)阻力是由于車輪在與支承面接觸時(shí)的變形引起的。 滾動(dòng)阻力的大小根據(jù)車輪尺寸，支撐面材料（彈性模量），車輪尺寸（輪輞的寬度和直徑）及其負(fù)載等因素決定。 農(nóng)業(yè)機(jī)械在現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)，由于土壤相對(duì)較軟，因此變形較大，因此車輪滾動(dòng)能量消耗的能量比有效工作能量更多。
剛性車輪在軋制中所需的牽引力的計(jì)算是基于土體的變形。 土體變形大，胎面壓入深時(shí)，車輪滾動(dòng)摩擦系數(shù)較大。廣泛采用的計(jì)算剛性輪牽引力的公式為：
Pf = f ×Q = 0.183′ 80 = 14.64kg = 146.4N
（4-6）
Pj = j×Q = 0.65′ 80 = 52kg = 520N
（4-7）
其中系數(shù) f ，j查參考書可得 由v/v0 = 1.00 ，輪胎充氣壓力為 330KP ，可得
f = 1.83， j=0.65 。其中播種機(jī)的自重 Q=80kg 為設(shè)計(jì)初期的假定值。
所以地輪的滾動(dòng)阻力為 Pf = 146.4N ，最大附著重量為 Pj = 520N 。
4.5 電機(jī)和電瓶選擇及鏈輪設(shè)計(jì)
4.5.1 電機(jī)總功率確定
P = FZ × vm
式中 P —計(jì)算功率(W)；
FZ —作業(yè)阻力(N);
vm —作業(yè)速度( m / s )。
1. 作業(yè)阻力的確定
（4-8）
作業(yè)阻力主要是播種機(jī)與地面接觸的各部件的工作阻力，包括開溝器、覆土器、行走輪等，排種器、排肥器及運(yùn)動(dòng)件之間的阻力很小，可省略不計(jì)，故
Fz = Fk + Ff + Fx
式中 Fk —開溝器作業(yè)阻力(N)；
（4-9）
Ff —覆土器作業(yè)阻力(N)；
Fx —行走輪滾動(dòng)阻力(N)。
開溝器選用鋤鏟式，在播種深度為 60mm，開溝寬度為 40mm 時(shí)，其單行工作阻力約為 44N,前后共 4 個(gè)開溝器，考慮前后重合部分，可按 3 個(gè)計(jì)算。單個(gè)板式覆土器工作阻力約為 20N,共 2 個(gè)。于是：
Fz = Fk + Ff + Fx = 44′ 3+ 20′ 2 + 146.4 = 318.4N
計(jì)算牽引力 T
T1 =T2 =(Fz -Fx )/4 = (Fk + Ff )/4
= (44′ 3 + 20′ 2)/4 = 43N
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