單粒精播播種機的覆土鎮(zhèn)壓裝置設(shè)計機械制造專業(yè)

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1、題 目： 單粒精播播種機的覆土鎮(zhèn)壓裝置設(shè)計 摘 要 本設(shè)計按照現(xiàn)有的單粒精播播種機加以改進設(shè)計，主要用于小田作業(yè)，目的是在玉米、大豆等作物精量播種施肥的同時，進行覆土和鎮(zhèn)壓土壤。單粒精播播種機覆土鎮(zhèn)壓裝置的設(shè)計主要包括機架、仿形機構(gòu)、覆土機構(gòu)、鎮(zhèn)壓機構(gòu)、以及整體的安裝。 本文主要包括覆土鎮(zhèn)壓機構(gòu)的覆土盤、仿形機構(gòu)、鎮(zhèn)壓輪和整機裝配的設(shè)計。整機主要保證對種種子進行覆土，再壓實土壤，同時加以仿形機構(gòu)，改善鎮(zhèn)壓效果。整機的裝配保證各機構(gòu)位置之間合理，結(jié)構(gòu)緊湊，行距可調(diào)且機構(gòu)間不會發(fā)生干涉，從而提高播種機的工作性能。 關(guān)鍵詞：單粒精播；播種機；鎮(zhèn)壓裝置

2、 Abstract The design is improved according to the existing single-grain precision seeder. It is mainly used for field operation. The purpose is to cover and suppress the soil while precision sowing and fertilizing corn, soybean and other crops. The design of the pressure-increasing

3、device for covering soil of single-grain precision seeder mainly includes frame, copying mechanism, covering mechanism, pressing mechanism and overall installation. This paper mainly includes the design of covering plate, copying mechanism, pressing wheel and assembly of the whole machine. The whol

4、e machine mainly guarantees to cover seeds, compact the soil, and imitate the mechanism to improve the compression effect. The assembly of the whole machine ensures that the positions of each mechanism are reasonable, the structure is compact, the row spacing is adjustable and there is no interferen

5、ce between the mechanisms, thus improving the working performance of the seeder. Key words：single seed precision seeding; seeder; suppression device 29 目 錄 1緒論 1 1.1研究背景和意義 1 1.2研究現(xiàn)狀 1 1.3研究內(nèi)容 3 1.4研究方法 3 1.5預期目標 4 1.6本章小結(jié) 4 2播種機概述 5 2.1播種方法及分類 5 2.2播種機的發(fā)展趨勢 6 2.2.1發(fā)展聯(lián)合作業(yè)的直接播種 6

6、2.2.2播種機的通用性和適應(yīng)性不斷提高 6 2.2.3播種機向高速寬幅發(fā)展 6 2.3.4精密播種推廣 7 2.3.5新原理新技術(shù)運用 7 2.4本章小結(jié) 7 3覆土滾筒的設(shè)計 8 3.1覆土滾筒的受力分析 8 3.2覆土滾筒的壓強計算 8 3.3覆土滾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計 9 3.4本章小結(jié) 10 4鎮(zhèn)壓輪的設(shè)計 11 4.1功用與要求 11 4.2鎮(zhèn)壓輪結(jié)構(gòu)和類型 11 4.3鎮(zhèn)壓輪的寬度 12 4.4鎮(zhèn)壓輪直徑 12 4.5本章小結(jié) 13 5仿形機構(gòu)的設(shè)計 14 5.1工作條件選擇材料并確定其許用應(yīng)力 14 5.2強度條件計算彈簧鋼絲直徑 14 5.3剛度

7、條件下計算彈簧圈數(shù)n 14 5.4彈簧的校核驗證 15 5.5本章小結(jié) 15 6軸的設(shè)計 16 6.1軸上軸承的選用 16 6.2軸的尺寸設(shè)計 16 6.3軸的校核 17 6.4軸承的校核 18 6.5本章小結(jié) 19 結(jié)論 20 致謝 21 附錄 23 1緒論 1.1研究背景和意義 在進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，播種是必不可少的一步，我們將這一步發(fā)明一個機器來加快速度的話，是最麻煩的一種。作物種類太多、而且不同的作物它的播種方式也是不一樣的，因此，在設(shè)計播種機器的時候要考慮到因素更多，必須符合各種作物的播種要求。作為傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國，我國歷來對玉米和大豆等四大糧油作物的生

8、產(chǎn)倍加重視，無論從品種繁育、種植模式、田間管理還是配套機具等均在不斷進步與發(fā)展。但目前大豆的小塊種植機械化水平不高，勞動強度大等各方面因素影響大豆的生產(chǎn)效率。為了進一步滿足大豆生產(chǎn)的需要，減輕田間勞動強度，提高生產(chǎn)作業(yè)效率，本設(shè)計對現(xiàn)存的單粒精播播種機進行了改造，目的主要為了進一步實現(xiàn)玉米和大豆等四大糧油作物的播種機械化，同時滿足種肥兼施和行距的可調(diào)。 1.2研究現(xiàn)狀 劉宏俊等人進行鎮(zhèn)壓作業(yè)時，發(fā)現(xiàn)土壤粘性太重、阻力較大，為了降低土壤粘性度，設(shè)計了一款機械式的減粘鎮(zhèn)壓裝置，通過這個減粘鎮(zhèn)壓裝置系統(tǒng)，我們可以將粘性土壤進行脫土處理，并且我們可以在使用這個系統(tǒng)的過程中，隨時發(fā)現(xiàn)問題，及時進行糾

9、正。為了讓這個機械是減粘降阻鎮(zhèn)壓裝置的配置更加完善，我們對彈簧的剛度、前進速度、以及刮削角都做了試驗，看最后實驗的指標對土壤的粘性及牽引阻力的影響有多大。在室內(nèi)土槽中做這個試驗。最終的結(jié)果展示,彈簧剛度的影響最大，刮削角其次，前進速度的影響最小，系統(tǒng)裝置最合適的組合是彈簧剛度40N/mm、刮削角30°、前進速度7km/h。我們用這組數(shù)據(jù)作為測驗，得到的牽引阻力為39.6n，土壤粘性度為43.24克，我們將其與傳統(tǒng)的減壓裝置做對比，機械式減粘降阻正壓裝置可將牽引阻力降低至18%，還可將土壤連續(xù)降低至35%。 馬莉[2]依照馬鈴薯機械化旋耕起壟種植技術(shù)的需要,發(fā)明了一種名為馬鈴薯起壟整型正壓裝置

10、的系統(tǒng)，通過研究分析，我們計算得出縱向工作長度為566毫米，側(cè)板與加強板夾角為25度，土壤壓縮比至21%。為提高設(shè)計效率、精度及可靠性,利用CAXA軟件進行實體建模,并將模型倒入有限元分析軟件Autodesk Simulation Mechanical中,進行應(yīng)力分析,得出其最大應(yīng)力為112 MPa,最大變形量0.3 mm,滿足材料力學性能要求。最后通過田間試驗,表明馬鈴薯起壟整形鎮(zhèn)壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計合理,使用可靠。? 郭慧等[3]為簡化機具結(jié)構(gòu),同時解決傳統(tǒng)播種作業(yè)過程中覆土及鎮(zhèn)壓作業(yè)穩(wěn)定性不佳的問題,該文設(shè)計了一種兼具覆土和鎮(zhèn)壓功能的覆土鎮(zhèn)壓器,該裝置由左右2個具有錐形狀的覆土鎮(zhèn)壓輪構(gòu)成的，

11、我們將覆土鎮(zhèn)壓作業(yè)過程中，土壤受力的情況做了一個研究，弄清了裝置的覆土和鎮(zhèn)壓作用的原理，尤其是覆土鎮(zhèn)壓器的結(jié)構(gòu)參數(shù)，作業(yè)參數(shù)，（外徑、覆土鎮(zhèn)壓器的寬度、內(nèi)傾角和載荷）的取值范圍，經(jīng)過分析，我們了解到影響覆土和鎮(zhèn)壓性能的三個主要因素，他們分別是外載荷、左右覆土鎮(zhèn)壓輪間距和內(nèi)傾角。通過三因素三水平Box-Benhnken試驗,以作業(yè)后的覆土厚度和種溝上方距離地表5 cm處土壤緊實度為試驗指標,得到了影響土壤緊實度的各因素的主次順序為:載荷、左右覆土鎮(zhèn)壓輪間距、內(nèi)傾角,他們對覆土厚度的影響程度都不一樣，內(nèi)傾角影響最大，載荷其次，左右覆土鎮(zhèn)壓輪間距的影響最少，我們還通過軟件分析得出，最好的參數(shù)組合是，

12、在載荷900N，左右覆土鎮(zhèn)壓輪間距12毫米，內(nèi)傾角為15度，最佳參數(shù)組合的驗證試驗得出,作業(yè)后種溝上方距離地表5 cm處土壤緊實度均值為(43.8)kPa,變異系數(shù)為4.3%;覆土厚度均值為(32.9?2.3)mm,變異系數(shù)為6.9%。滿足既定的設(shè)計目標,且具有較好的作業(yè)穩(wěn)定性,該研究可為播種機覆土鎮(zhèn)壓器的設(shè)計提供參考 趙淑紅等[4]針對鎮(zhèn)壓裝置在丘陵地區(qū)作業(yè)時鎮(zhèn)壓不均勻、鎮(zhèn)壓強度不足等問題,借鑒丘陵山地農(nóng)業(yè)機械結(jié)構(gòu)特點,設(shè)計了一種能實現(xiàn)雙向仿形和鎮(zhèn)壓強度可調(diào)的鎮(zhèn)壓裝置。該裝置主要由仿形調(diào)節(jié)機構(gòu)、鎮(zhèn)壓強度調(diào)節(jié)機構(gòu)和鎮(zhèn)壓輪組成。建立了丘陵地形下鎮(zhèn)壓輪與土壤相互作用模型,對鎮(zhèn)壓輪進行受力分析,確

13、定鎮(zhèn)壓輪工作過程,同時對鎮(zhèn)壓裝置進行受力分析,確定彈簧變形量(鎮(zhèn)壓強度)的合理范圍。進行對比試驗和田間性能試驗,采用L9(34)正交試驗,考察鎮(zhèn)壓輪類型、鎮(zhèn)壓強度、作業(yè)速度對鎮(zhèn)壓裝置作業(yè)性能的影響,得到了各因素的主次順序:鎮(zhèn)壓輪類型、彈簧變形量(鎮(zhèn)壓強度)、作業(yè)速度,最優(yōu)組合:橡膠鎮(zhèn)壓輪、彈簧變形量20 mm、作業(yè)速度1 m/s,此時牽引阻力為22.3 N,根冠比為0.271。通過對比試驗,證明仿形鎮(zhèn)壓裝置更能保證鎮(zhèn)壓均勻性。? 湯慶等[5]針對南方稻油輪作的區(qū)油菜不適宜直播,只能采用育苗移栽,然而傳統(tǒng)人工移栽效率低、成本高。為提高效率,設(shè)計毯狀苗高速移栽機。覆土鎮(zhèn)壓裝置是毯狀苗高速移栽機的

14、重要部件,對于成苗率至關(guān)重要。針對覆土鎮(zhèn)壓裝置進行理論分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計,并且通過田間試驗驗證本次設(shè)計的覆土鎮(zhèn)壓裝置效果良好,能夠滿足農(nóng)藝需求,減少了傳統(tǒng)油菜移栽勞動強度,提高了效率。 楊柳[6]就播種小麥的鎮(zhèn)壓技術(shù)在運行過程中提出了很多問題，沒有專業(yè)的操作系統(tǒng)，就沒有辦法作大面積的推廣，技術(shù)水平還有待提高。通過長時間的調(diào)查研究分析，并借助相關(guān)資料數(shù)據(jù)，完成了播種小麥的鎮(zhèn)壓技術(shù)制度，普及了小麥播種前鎮(zhèn)壓技術(shù)的定義，及適用的范圍，和在使用過程中應(yīng)該注意的問題等，在投入實施過程中，實時監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)不足，及時改正，努力提高各地技術(shù)應(yīng)用水平，增加經(jīng)濟效益。 著名研究學家馬勝元等[7]把鎮(zhèn)壓作為了農(nóng)作物播

15、種后所必要的一道傳統(tǒng)工序。根據(jù)我國多年的農(nóng)作實踐經(jīng)驗來看，農(nóng)作物在播種后經(jīng)過鎮(zhèn)壓這道工序能夠提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。 周勇等研究學者針對于我國目前農(nóng)業(yè)中的機械化需求，設(shè)計了一套適合土壤和桔梗翻耕的機械方案。這種設(shè)計將耕地和掩埋桔梗的工序結(jié)合成一道工序，節(jié)約了耕作的時間。通過實地實驗發(fā)現(xiàn)，通過這種方法能夠降低桔?；貜椔剩軌驗橥寥捞峁┏渥愕酿B(yǎng)分資源，所以這種方案運用到農(nóng)作中能夠有效降低種植成本。 1.3研究內(nèi)容 本文主要研究單粒精播播種機的設(shè)計主要是對于播種機的機架、覆土和播種機械機械結(jié)構(gòu)等方面進行優(yōu)化。本文在鎮(zhèn)壓裝置上添加了仿形機構(gòu)，可以有效的改善鎮(zhèn)壓效果。同時本覆土鎮(zhèn)壓裝置主要應(yīng)用在小田塊，

16、必須保證整機的裝配各機構(gòu)位置之間合理，結(jié)構(gòu)緊湊，行距可調(diào)且機構(gòu)間不會發(fā)生干涉，從而提高播種機的工作性能。 1.4研究方法 為了保質(zhì)保量的完成本論文，我采用了多種研究方法來進行研究分析，其中主要有功能分析法、調(diào)查法、文獻研究法等，具體使用方法如下： 功能分析法：通過對該論文題目的分析，我明確了該覆土鎮(zhèn)壓裝置的功能和作用，并對該覆土鎮(zhèn)壓裝置的設(shè)計做出了性能要求。 調(diào)查法：為了完成本論文，我搜集了與覆土鎮(zhèn)壓裝置和播種機等相關(guān)的各種資料并對其進行分析，最終確定了該覆土鎮(zhèn)壓裝置應(yīng)用于小田塊的單粒精播機械。 文獻研究法：在明確了覆土鎮(zhèn)壓裝置的功能和性能要求后，通過對相關(guān)文獻的學習，尋求比較合適的

17、理論支持和設(shè)計方案。 1.5預期目標 本文預期設(shè)計針對小田塊的單粒精播播種進行改進，主要對覆土鎮(zhèn)壓裝置的覆土機構(gòu)、仿形機構(gòu)、鎮(zhèn)壓輪和整機裝配的進行設(shè)計。完成覆土機構(gòu)、仿形機構(gòu)和鎮(zhèn)壓輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計，對設(shè)計的結(jié)構(gòu)進行實力運用，分析其設(shè)計的可行性。 1.6本章小結(jié) 本章主要對研究的背景和意義、研究現(xiàn)狀、研究內(nèi)容、研究方法和預實現(xiàn)的目標進行介紹。 2播種機概述 2.1播種方法及分類 我國各地的地理自然環(huán)境具有很大的差異，自然環(huán)境對作物的生長具有一定的影響，南北氣候條件差異十分大。北方氣候比較寒冷并且干燥，所以在

18、農(nóng)作物播種時應(yīng)該減少單個溝體的種子數(shù)量，增加其水分的輸入，根據(jù)氣候變化，合理對農(nóng)作物進行灌溉等工作，能夠讓農(nóng)作物慢慢適應(yīng)旱地生長狀況。南方地區(qū)主要是以水田為主，種植方式主要采用的幼苗移植，所以具有采用機械化移植的條件。 近些年來，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域開始大力引進機械化生產(chǎn)，很多本土農(nóng)作物的種植方式也發(fā)生了巨大的改變，例如棉花、玉米等作物采用了工廠育苗的技術(shù)然后再進行幼苗移植，這樣就會降低了環(huán)境對農(nóng)作物生長的影響。一些水田農(nóng)作如水稻、地瓜等作物，由于種植技術(shù)的革新現(xiàn)在出現(xiàn)了直播，可大大簡化生產(chǎn)過程，降低作業(yè)周期和生產(chǎn)成本。 ?現(xiàn)在看來有很多因素限制了種植條件，比如說環(huán)境，技術(shù)，設(shè)備，條件等因素。在這些

19、先進技術(shù)中有部分技術(shù)不被國人接受，只有少部分被用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，例如撒播，條播，精密播種，牛犁耕種，鋪膜播種，免耕播種，有的是把種子一條一條的灑在土地里，有的是先用牛犁把地耕好，然后再把種子撒進去，然后有的是在外面鋪一層膜，來保持土壤的恒溫。但是每一個播種方法要根據(jù)土壤相應(yīng)的適應(yīng)效果來進行播種。比如說有的種子只需要撒在土壤的表面，有的種子卻是要撒在土壤上然后被覆蓋，這都要根據(jù)自己所需求的，根據(jù)種子的性能和土壤的類型來判斷。種子在排出來的時候都是有規(guī)律地排列，這主要是在我們常吃的大米，也就是稻谷的種植方面，因為它需要大面積的種植，而且在成熟以后需要用機器來進行統(tǒng)一的收割，所以長出來的稻谷也應(yīng)該是整

20、齊有序的，方便于最后豐收時候的收割活動。然后這種方式還有一個好處就是節(jié)省了種子，因為排列有序就知道哪里排了，哪里沒有排，就不會出現(xiàn)漏排或者是重復播種的情況。同時也可以充分利用每一寸土壤來促使種子的生長發(fā)芽，可以有效的利用土壤中的水分和有機物，不會出現(xiàn)種子多了養(yǎng)分少了這種供不應(yīng)求的局面。也不會出現(xiàn)養(yǎng)分很多但是浪費的供過于求的局面。一舉兩得，是一個非常好的方法。 ???上面所說的每一個播種方法都有自己的優(yōu)點和缺點，要根據(jù)土壤的不同性質(zhì)來選擇，來具體問題具體分析。有時候不同的地域也會有不同的耕作方法和撒播方法，那是因為有地域差異的存在，不同的氣候溫度降水光照，都影響著種子的生長，比如說溫度低的地方

21、不利于生長就應(yīng)該用塑料棚來保持恒溫，對溫度進行一個調(diào)節(jié)。免耕技術(shù)在不同地區(qū)有不同的名稱，如免耕法、少耕法、覆蓋耕作法、直接播種法等，這些方法可以比其他方法減少投資和成本。而且采用免耕法是有條件的，對作物栽培技術(shù)要求非常高。這就有可能抵消掉因少耕而節(jié)約下來的成本。免耕播種在免耕法中占有重要地位。 現(xiàn)階段，很多農(nóng)作物的種植開始采用精密點播和窄行密植平作的方法，通過這些方法能夠有效提高播種的效率和降低播種中所需要的成本，因為這些方法所具有的優(yōu)點，能為農(nóng)作物帶來更多的經(jīng)濟效益，所以被廣泛使用。 2.2播種機的發(fā)展趨勢 2.2.1發(fā)展聯(lián)合作業(yè)的直接播種 播種聯(lián)合作業(yè)是指將耕地、施肥、灑藥等種植流

22、程與播種同時進行，這種方法能夠以同樣的時間完成多項作業(yè)，提高了作業(yè)的效率，充分利用配套勞動力，降低整個種植流程中所需要投入的勞動力成本，相對于傳統(tǒng)的播種方式，這種方式能夠節(jié)約30%的做作業(yè)投入成本。通過聯(lián)合播種作業(yè)方式，可以減少對土壤的壓力次數(shù)，避免土壤出現(xiàn)嚴重結(jié)板問題。直接播種機是指將種子直接播在土壤上，不需要對土壤進行耕地作業(yè)。這種直接播種機相對于傳統(tǒng)播種機而言，在機械構(gòu)造上會增加一個開溝器，在直接播種機進行播種時，直接在土壤上挖出了種溝，然后再進行播種，減少了播種的流程，提高了作業(yè)效率。 2.2.2播種機的通用性和適應(yīng)性不斷提高 現(xiàn)階段，精密播種機的設(shè)備一般都能進行多樣性的作物種子播

23、種，針對種子的大小和特征采用不同類型的排種盤，都能夠完美實現(xiàn)播種。通過對播種機的型孔和成穴結(jié)構(gòu)進行調(diào)整能夠滿足多種種植作物播種，通過對排種器工作速度的調(diào)整能夠有效控制每株作物之間的距離，所以對具有可變性的播種機來說，如果對其部件進行適當?shù)恼{(diào)整就能提高機械化播種的水平。在播種機生產(chǎn)時，一般會相應(yīng)的配備多種適應(yīng)多種條件的部件，減少環(huán)境給播種機帶來的影響，因地制宜地采用適當?shù)臋C械部件，就能減少自然條件給播種的限制。所以生產(chǎn)廠家一般都是采用系列生產(chǎn)，為主部件提供多種型號的零件。比如美國制造的CYCLO播種機系列，配備了4、6、12行等多種機型，能夠有效為機械調(diào)整創(chuàng)造條件。 2.2.3播種機向高速寬幅

24、發(fā)展 受自然環(huán)境的差異性和播種作物的時效性影響，需要不斷提高播種機作業(yè)的效率，才能按時保質(zhì)地完成播種作業(yè)，充分發(fā)揮播種機的優(yōu)勢，加速作物的播種。 對播種機生產(chǎn)效率的影響因素具有多樣性。在不考慮機械自身的性能、故障、作業(yè)需要的時間等條件外，就需要通過拓寬播種機的工作寬幅和播種運轉(zhuǎn)速度，通過這兩種途徑才能使機械播種的效率提高，實現(xiàn)高強度作業(yè)。為了加大工作寬幅就需要對機械的構(gòu)造進行改變，會增加金屬的投入，提高了制造成本，同時，當機身幅度增加，重量和面積也隨著增大，會對土壤的破壞力度也增加，對道路運輸需求比較高，不利于在我國非大型機械化生產(chǎn)國家進行作業(yè)。所以國內(nèi)外很多學者都開始了對提高作業(yè)速度的研

25、究和探討。 2.3.4精密播種推廣 機械化播種在歐美國家起步早，在現(xiàn)階段基本上已經(jīng)實現(xiàn)了精密機械化作業(yè)。我國由于開始機械化播種的時間比較晚，而且也只是局部省份開始使用，所以發(fā)展至今機械化種植的面積還是比較小的，并且針對不同作物需要采用什么樣的機械這個研究也不是很多，所以這個問題也是一直沒有得到解決。谷物由于其種子的特性，播種難度系數(shù)較大，目前國內(nèi)沒有研制出相應(yīng)的機型來進行播種。氣力式播種機在現(xiàn)階段被廣泛利用，主要是因為它有以下幾個優(yōu)點：第一，對種子尺寸要求沒有限制；第二，不需要進行分類，減少對種子的破壞；第三，能夠有效提高機械化作業(yè)的效率。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，它的作業(yè)速度可以達到10~12 km/

26、h，工作幅寬也可加大到8~12m以上。可以說，氣力式精密播種機是21世紀最具有影響力的機械播種機。 2.3.5新原理新技術(shù)運用 現(xiàn)階段，國際上對播種技術(shù)開始了很多的研究，也提出了一些新的播種技術(shù)，例如，蔬菜的靜電播種和液體播種、牧草的超音速播種，還有種子帶播種等技術(shù)。目前國外應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)應(yīng)該是液壓技術(shù)。東德A—697型精密播種機裝有供驅(qū)動排種錐體的液壓馬達，當?shù)剌喕瑒訒r，液壓馬達開始運轉(zhuǎn)，保證運轉(zhuǎn)速度要與機械前進的速度一致，通過對開溝器的升降，能夠適應(yīng)不同的地形，采用液壓折疊機架降低了運輸?shù)囊蟆? 2.4本章小結(jié) 本章通過對多種播種方式和播種機進行論述，提出了提高播種機的作業(yè)效率

27、的方式，隨著播種機技術(shù)的不斷更新，其通用性和適用性也越來越強、精密播種推廣和新原理新技術(shù)運用將是播種機的研究主流和導向。

28、

29、 3覆土滾筒的設(shè)計 3.1覆土滾筒的受力分析 玉米覆土裝置模型中受到了作用力包括自身重量、土壤對開溝器的阻力和摩察力、機架對設(shè)備的拉力等等。在不考慮鉸點支持力和突然對軸承活動的阻力的情況下，裝置受力模型如圖3-1。 圖3-1 玉米精量播種機覆土鎮(zhèn)壓裝置單體受力圖 將所受力沿垂直Y軸方向分解，即： 式中：G一自身重量；F1x一開溝器水平工作阻力；F1y 一開溝器垂直工作阻力；R2一土壤反作用力；Q—土壤反作用力；Q’一地面對覆土鎮(zhèn)壓器滾動阻力，Q’=Qf，（f覆土鎮(zhèn)壓器滾動阻力系數(shù)，0．20~0．28)

30、；F—單體拉力；α—單體拉力與水平線的夾角。值得關(guān)注的問題是覆土鎮(zhèn)壓器的作用力等于其工作反作用力。 3.2覆土滾筒的壓強計算 路面承受的壓力程度如下圖3-2，當當輪子的下陷量不大時，下陷量的計算可以簡化為： Zo= 式中：B—覆土機械的寬幅，mm；D—覆土鎮(zhèn)壓器直徑，mm；K—土壤特性系數(shù)，K =(1+0．27B)，為與土壤性質(zhì)有關(guān)的參數(shù)。 設(shè)備在運行時覆土鎮(zhèn)壓器與地接觸的面積S為： S=× 圖3-2 覆土裝置工作情況圖 其中： = arccos。代人上式中得： S=BD arccos 當鎮(zhèn)壓器在運作時其形狀變動較小，說明土壤呈剛性體，在不考慮滾動輪兩側(cè)變動情

31、況下，可以得出鎮(zhèn)壓器對基礎(chǔ)部分的壓強P=。 3.3覆土滾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計 機架兩端設(shè)置覆土盤，覆土盤角度可調(diào)，在機械運行過程中將兩邊的土壤送入中間的覆土滾筒。滾筒由軸連接在機架上旋轉(zhuǎn)，覆土滾筒設(shè)計成兩段空心圓筒，中間用鋼條將兩個滾筒焊接起來，兩個滾筒部分的距離就是播種覆土區(qū)域，兩端的滾筒內(nèi)設(shè)6個傾斜角度45°的刮片將土壤送入中間間隔，以蓋住由播種機播下的種子。結(jié)構(gòu)如圖3-3。 圖3-3 覆土滾筒的結(jié)構(gòu) 3.4本章小結(jié) 本章內(nèi)容主要是對鎮(zhèn)壓器模型運轉(zhuǎn)時所受到的壓力進行了計算和量化，同時也對滾筒的結(jié)構(gòu)進行了大致的介紹。

32、 4鎮(zhèn)壓輪的設(shè)計 4.1功用與要求 隨著科技的發(fā)展，中耕作物播種機已經(jīng)都配置了鎮(zhèn)壓輪，在播種時，利用鎮(zhèn)壓輪對土壤進行鎮(zhèn)壓。可以大幅的減少土壤的空隙，避免風的滲入加快水分的蒸發(fā)，還可以強化土壤，使地下水能夠更好地升入地表滿足作物的水分需求。為作物生長、發(fā)芽提供充足的水分。研究表明，利用鎮(zhèn)壓輪鎮(zhèn)壓后的土壤濕潤土地比以往沒有鎮(zhèn)壓過的土壤多了2-3厘米，含水量也比以往的干土要大得多，鎮(zhèn)壓輪鎮(zhèn)壓后的土壤不管是對土壤的密度還是對作物的養(yǎng)分提供都有了較大的提升。土壤密度減少了水分的流失和風的介入，不僅在一定程度上降低了土壤的氣相比例，還提高了土壤的溫度。也正因如此，在春天利用播種機播種后在利用鎮(zhèn)

33、壓輪鎮(zhèn)壓土壤，不僅可以增加白天鎮(zhèn)壓的土壤的熱量傳輸，還可以降低晚上因為溫度低而導致的低溫。但并不是說利用鎮(zhèn)壓輪鎮(zhèn)壓的越緊越好，鎮(zhèn)壓土壤時也要控制土壤壓緊度，適當?shù)膶ν寥肋M行鎮(zhèn)壓，這主要是為了降低水分的流失，同時還可以增加對種子生長的阻力，因此一定要控制好鎮(zhèn)壓的力度，如果鎮(zhèn)壓阻力高于幼苗的出土壓力，幼苗就不能出土發(fā)芽。以棉花，大豆等商業(yè)植物為例，這兩種植物都是通過種子頂出地表發(fā)芽的，因此，如果鎮(zhèn)壓的土壤過于壓實，既不利于幼苗的發(fā)芽，又使得雨水不能滲入地表，只在地表流過，在一定程度上降低了土壤之中的水分。 所以，黃豆在播種后應(yīng)該進行適當?shù)逆?zhèn)壓，不鎮(zhèn)壓和過度鎮(zhèn)壓都會影響種子的發(fā)芽率，從而直接影響作

34、物的生長情況。如果想要保證作物長勢良好，就必須要根據(jù)所種土壤的實際情況以及土壤中的水分含量施以合適的鎮(zhèn)壓，從而增加農(nóng)作物的收成。貓眼鎮(zhèn)壓指的是只在作物的播種苗行上鎮(zhèn)壓是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中傳統(tǒng)采用的一種方法，它應(yīng)用于大田中耕作物播種同時的鎮(zhèn)壓。這樣，即使苗行上達到鎮(zhèn)壓目的，又使行間土壤保持疏松，易于接納降水，可消除表面積水。行間土壤疏松，通氣性良好，有利于作物生長。 為了解決不同作物對自然環(huán)境不同要求的問題，鎮(zhèn)壓輪專門為各種作物制定了一系列的各種尺寸和重量類型。 4.2鎮(zhèn)壓輪結(jié)構(gòu)和類型 現(xiàn)階段，用于農(nóng)業(yè)耕的鎮(zhèn)壓輪類型有很多，按形狀分類，有圓柱、凹凸等形狀的，按生產(chǎn)材質(zhì)分，有金屬的和橡膠

35、的。本文選用作于研究的鎮(zhèn)壓輪是金屬材質(zhì)的。具體圖片如圖4-1所示。 圖4-1 圓柱鑄鐵鎮(zhèn)壓輪 4.3鎮(zhèn)壓輪的寬度 覆土鎮(zhèn)壓器的寬度是由農(nóng)業(yè)所需要的開溝大小來決定的，當鎮(zhèn)壓器的寬度小于開溝大小時，會使種苗下沉，影響農(nóng)作物的生長；當鎮(zhèn)壓器寬度大于開溝距離時，會導致溝體內(nèi)的養(yǎng)分流失，所以鎮(zhèn)壓器的寬度的決定取值是十分重要的。根據(jù)實際情況，我們經(jīng)常會選用1000mm寬度的對土鎮(zhèn)壓輪。 4.4鎮(zhèn)壓輪直徑 除了鎮(zhèn)壓輪的寬度對鎮(zhèn)壓效果會有很大的影響外，鎮(zhèn)壓輪的直徑大小也影響著鎮(zhèn)壓效果，一般情況下，直徑學校，其產(chǎn)生的碎土效果就越好，產(chǎn)生的作用力也越大，如圖4-2所示。 圖4-2 力矩關(guān)系圖

36、 在不考慮作用力和速度的情況下，鎮(zhèn)壓的直徑越小，對土壤的鎮(zhèn)壓時間越短，鎮(zhèn)壓效果就會越差。當土壤的滑移系數(shù)過大時，會導致鎮(zhèn)壓輪失靈，操作無效等現(xiàn)象，經(jīng)常直徑的長度經(jīng)常會在150～300 mm的范圍內(nèi)取用，本文的裝置中采用的鎮(zhèn)壓輪直徑為150mm。 4.5本章小結(jié) 本章主要對鎮(zhèn)壓輪的功用要求、鎮(zhèn)壓的輪結(jié)構(gòu)類型、鎮(zhèn)壓輪的寬度和直徑進行闡述分析。 5仿形機構(gòu)的設(shè)計 5.1工作條件選擇材料并確定其許用應(yīng)力 當彈簧所受到的作用力比較小時，我們可以采用第三類彈簧。采用

37、碳素彈簧鋼絲C等級，根據(jù)原理可以得到D2-D≤22mm-18mm=4mm，計算得出彈簧鋼絲直徑為3.0mm。由文獻[16]表16-3暫選δB=1570MPa，則根據(jù)文獻[16]表16-2可知：[τ]= 628MPa。 5.2強度條件計算彈簧鋼絲直徑 現(xiàn)選取旋繞比C=6，則由文獻[16]式（16-4）得 K=+++≈1.25 根據(jù)式（16-10）得： d’≥1.6=1.6mm=3.22mm 改取d=3.2mm，查得σB不變，故[τ]不變，取D=18mm，C==5.625，計算得K=1.253，于是： d’≥1.6mm=3.12mm 上述公式所得出數(shù)值原數(shù)值相近，所以可以將誤差忽略

38、，將當直徑為d=3.2mm時，D=18mm，可以作為標準值則： D2=D+d=18mm+3.2mm=21.2<22mm 因為21.2小于22cm在范圍內(nèi)，所以這個取值是合理的。 5.3剛度條件下計算彈簧圈數(shù)n 由[16]式（16-9）得彈簧剛度為 kF===16.8 由[機械設(shè)計]表16-2取G=82000MPa，則彈簧圈數(shù) n===10.96 取n=11圈。此時彈簧剛度為kF=10.96×=16.74 5.4彈簧的校核驗證 彈簧初拉力： F0=F1-kFλi=180N-16.74×7.5N=54.45N 初應(yīng)力： τ0’=K=1.253×MPa=95.44

39、MPa 按照[16]圖16-9，當C=5.62時，初應(yīng)力τ0’的推薦值為65~150MPa，故此初應(yīng)力值合適。 極限工作應(yīng)力τlim，取τlim=0.56σB，則： τlim=0.56×1570MPa=879.2MPa 極限工作載荷 Flim==N=501.4N 經(jīng)驗算仿形機構(gòu)彈簧滿足要求。 5.5本章小結(jié) 本章采用了科學的計算方法對結(jié)構(gòu)材料的選擇指標和運轉(zhuǎn)時所承受的作用力進行了計算。通過對彈簧直徑和圈數(shù)進行合理配置，研究其運轉(zhuǎn)發(fā)揮最大的作用。 6軸的設(shè)計 方鋼（密度0.00785kg/m） 框架結(jié)構(gòu)如圖6-1所示?？蚣懿牧蠟檫厡?0 mm 的壁厚1.5mm的方鋼，其

40、橫截面積為：S1 =3002 _2002=500mm2。 由圖的框架尺寸可求出框架重W=0.00785×[d12-（d1-d2）2]，式中，d1為邊寬(mm) ，d2為壁厚（mm），故每米框架重W=0.00785×[302-272]=1.342kg，整個框架重G=W·L·g=1.342×4.02×9.8=52.88KN。 滾筒、覆土盤、仿形機構(gòu)重量為1kg。滾筒承豎直方向受力為自身自重5.39kg。垂直平面內(nèi)軸上載荷為G=mg=52.88KN。 圖6-1 框架尺寸結(jié)構(gòu)圖 6.1軸上軸承的選用 由于軸承同時受到了兩種力的作用，可以將角接觸軸承數(shù)值選7209D的材料，其直徑取45，D

41、=85,B=19。 6.2軸的尺寸設(shè)計 根據(jù)選取的角接觸球軸承7209C內(nèi)徑，選取=45mm，=50mm，=45mm，=50mm；再根據(jù)安裝該軸的外殼長度尺寸選取=50mm，=150mm；根據(jù)滾筒與該軸連接處，選取=20mm，=40mm，=20mm，=40mm。如圖6-2所示。 圖6-2 軸段示意圖 計算轉(zhuǎn)矩,查表14-1，取=1.3 T=950000*3/10000=28650N?mm =37245 N?mm 由于，n ［n］,因有鍵存在，軸的尺寸需加大3%～5%，查文獻［14］表11-4彈性柱銷選LX2，其孔徑取28mm,則最小軸徑段取28mm,公稱轉(zhuǎn)矩和許用轉(zhuǎn)速分別為

42、560 Nm,6300r/min。選取長度，L=62mm,則軸的長度取58mm,為了壓在聯(lián)軸器上，查文獻［13］表9-4，b=8, h=7,L=30,公差為h8。輸出軸的設(shè)計和輸入軸基本相似。 6.3軸的校核 軸的載荷分布如圖6-3和圖6-4所示： 圖6-3 垂直平面V內(nèi)軸的力和彎矩圖 圖6-4 水平面H內(nèi)軸的力和彎矩圖 垂直平面V內(nèi)軸上載荷為G=mg=3.01×9.8 KN=29.5KN。由農(nóng)用小型拖拉機TX250的牽引力數(shù)據(jù)

43、知水平面H內(nèi)載荷為3.7KN。由于垂直平面V載荷大于水平面H載荷，只需校核垂直平面是否滿足強度要求。根據(jù)軸的危險截面，計算出截面處的M1、M2、M3、M4的值如下表6-1。 表6-1 載荷分布表 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F F1=-26.44KN,F2=26.44KN F1=1.85KN , F2=1.85KN 彎矩M M1=-528.8N·m M2=528.8N·m M3=1.85N·m M4=1.85N·m

44、 扭矩T T3=28N·m 彎矩扭合成應(yīng)力校核軸端強通常是指只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面D）的強度。軸的計算應(yīng)力按公式， 取=0.6： =12.6MPa 采用45鋼的軸，經(jīng)過處理調(diào)制選，由表查得。所以，符合安全要求的。 6.4軸承的校核 根據(jù)參考文獻（18），我們可以選擇C=4900N的軸承，經(jīng)過計算這種軸承的基本定額載荷為C0=4000N。計算結(jié)果如下：首先計算相對軸的e和Y數(shù)值。相對軸向載荷==0.08，在表中介于0.07～0.13之間，相對應(yīng)的e值為0.27～0.31，Y為1.6～1.4。 用線性插值法求Y值： Y=1.4+=1.6

45、 得出：X=0.56，Y=1.6 求當量動載荷： = 驗算軸承的壽命： 綜上所述，軸的設(shè)計是符合安全要求的。 6.5本章小結(jié) 本章主要對支撐傳動軸的軸承選用、軸的尺寸參數(shù)，并進行校核驗證，驗證設(shè)計的是否符合安全要求。 結(jié)論 本文主要針對主要用于小模型的播種作業(yè)的精密播種機覆土鎮(zhèn)壓器裝置進行了設(shè)計和介紹。覆土鎮(zhèn)壓器的設(shè)計主要是對于鎮(zhèn)壓器的機架、覆土和鎮(zhèn)壓機械結(jié)構(gòu)等方面進行優(yōu)化。對覆土鎮(zhèn)壓裝置進行設(shè)計完成三維圖紙的設(shè)計繪制以及關(guān)鍵零件的二維圖紙繪

46、制。并對設(shè)計的裝置結(jié)構(gòu)進行了校核驗算，判斷其是否符合機械機械要求。 經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，讓我察覺到我還有很多地方的知識學習需要加強，同時，讓我學會了如何撰寫學術(shù)論文和了解到如何構(gòu)思期刊論文。在這有限的時間里，我提升了個人查閱文獻資料的能力，并且加強了利用網(wǎng)絡(luò)、書籍去完成實踐設(shè)計工作的能力。 致謝 在本論文完成之際，首先向我的指導老師XXX老師致以最崇高的敬意和最衷心的感謝。XXX在論文指導期間細心耐心的指導我的論文研究，講解軟件的使用操作，經(jīng)常關(guān)心論文的完成情況，不厭其煩地為我們解決課題研究中碰到的問題。XXX嚴謹

47、的治學態(tài)度、淵博的學識、高尚的人格、孜孜不倦的鉆研精神以及嚴以律己、寬厚待人的作風，都給我留下了深刻的印象，并時時鞭策著我、激勵著我，是我今后治學、工作和做人的楷模，讓我終生受益。 同時還要感謝我的同學、我的舍友對我的幫助和鼓勵，借此機會，我還要真誠地感謝我敬愛的父母對我在求學道路上數(shù)年如一日的無私支持，正是他們的努力育才讓我有了受教育的機會，也是家給我上了我人生的第一課，由衷地感謝他們。同時也感謝所有關(guān)心我、支持我、鼓勵我的老師和朋友們。 最后，還要感謝所有對本論文提出寶貴建議和在百忙之中抽出時間對本論文進行評閱及評議的專家們。 參考文獻 　　　 [1]劉宏俊,趙

48、淑紅,譚賀文,楊悅乾,張先民.基于刮削與振動原理的減粘降阻鎮(zhèn)壓裝置研究[J].農(nóng)業(yè)機械學報,2018,49(01):86-92. [2]馬莉.馬鈴薯旋耕起壟種植機起壟整形鎮(zhèn)壓裝置的設(shè)計分析與性能試驗[J].農(nóng)業(yè)機械,2017(10):97-100. [3]郭慧,陳志,賈洪雷,鄭鐵志,王剛,王奇.錐形輪體結(jié)構(gòu)的覆土鎮(zhèn)壓器設(shè)計與試驗[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2017,33(12):56-65. [4]趙淑紅,劉宏俊,譚賀文,楊悅乾,張先民.丘陵地區(qū)雙向仿形鎮(zhèn)壓裝置設(shè)計與試驗[J].農(nóng)業(yè)機械學報,2017,48(04):82-89. [5]湯慶,吳崇友,袁文勝,吳俊,王蘇飛.油菜毯狀苗高速移栽機

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