育苗精量播種機的優(yōu)化設計[機械畢業(yè)論文-答辯通過]

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優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，咨詢 QQ：414951605 或 1304139763編號 XX 學 院畢 業(yè) 設 計題 目 自動穴盤育苗精量播種機設計學生姓名學 號系 部專 業(yè)班 級指導教師二〇一二年六月優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，咨詢 QQ：414951605 或 1304139763X 學 院本科畢業(yè)設計（論文）誠信承諾書本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） （題目：半自動穴盤育苗精量播種機設計）是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果。盡本人所知，除了畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。作者簽名： 畢業(yè)設計（論文）報告紙i半自動穴盤育苗精量播種機設計摘 要本論文課題是設計半自動穴盤育苗精量播種機的結構與工藝。今朝,我國育苗下種主要以人工點播或者撒播為主,其效率低,重播、漏播率高,下種出苗不均,且需增長分苗工序,勞動強度大,遠遠不能滿足現(xiàn)代化舉措措施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。是以,火緊急需要要研究制造開發(fā)適應不同種類、外形、巨細的育苗精量下種機,處理完成工廠養(yǎng)育苗中精量下種的要害技能設備。外洋育苗下種機的研究與開倡議步較早,技能含量高,群體組成一套性好,但價格昂貴,合用于大型工廠養(yǎng)育苗企業(yè)。國產(chǎn)育苗下種機多為科學研究院所研究制造,現(xiàn)實投入生產(chǎn)較少,僅占育苗設備市場份額的 10 %。常見下種機按原理分為機械式和氣吸式二類,機械式又有槽輪式、型孔輪式、氣吸式等。其中槽輪式、型孔輪式穴盤下種機因其排種不勻稱,容易損傷胚珠或者種芽,不適于廣泛推廣;氣吸式穴盤下種機具有排種精度高、不傷種芽等長處,但其打造成本高、操作調(diào)整未便,生產(chǎn)效率有待進一步提高 。這篇文章預設了一種結構簡單、操作方便,生產(chǎn)效率高、下種精度好的氣吸式半自動穴盤精量下種機,經(jīng)生產(chǎn)考核,基本能滿足溫室大棚穴盤育苗高效生產(chǎn)的要求。功能分析：實現(xiàn)穴盤精量播種機→取種，投種。取種：機械式、氣吸式、磁吸、 →氣吸(不傷種)投種：自重、氣力投種、 →氣力投種（清種）氣吸：吸板（高效） 、滾筒（復雜） 、針式（精準） 、 →吸板+針式=嘴式吸盤（高效，精準）種與吸嘴接觸：傳統(tǒng)頻率激震（震落種子）→震動→彈簧→力=彈簧+牽引力=拋振裝置（簡單穩(wěn)定）氣力投種：氣→正壓 →氣路切換 →換向閥 →控制 →行程開關 →撞 →位移 →水平位移→四連桿機構、抽拉式、→直滑軌（快捷）關鍵詞 ： 嘴式吸盤，拋震裝置， 直滑軌 畢業(yè)設計（論文）報告紙ii畢業(yè)設計（論文）報告紙iiiCity manhole sludge extracting device designAbstractFactory nursery seedling,which has been developed internationally in recent years-IS an eect technologY to increase agricultural production．Compared to the conventional autumn seedling productlon technology,factory nursery seedling has many advantages．The seedling groh environment can be effectively controlled because the seedlings are isolated from natural environment by greenhouse·I he seedIings can resist the cold temperature in the spring and the seedling recovering time IS greatly shonened after transplanting．The technique will be used more widely in China because of these obvious advantages· It is weII known that the nursery seedlings metering devices is the important tools for developing this technique．Therefore，the development of the nursery seedlings metering devices is essential for eXtending the factory nursery seedling technical in different regions of China． The research of the precision seedling metering device focus on the vegetables and flowers in the foreign country and the research focus On the rice in China．Funded by the national key science alld technique project”The design and research on the key equipment for the adaptive agriculture”sub-toplc ot ”The research on the metering device and transplanting equipment”in Xinjiang Production and Construction Corps，we design and manufacture the novel sucker throw。vibrating prectston seedling metering devices for cotton seedlings based on the preliminary studies ofthe nursery sowing seed metering devices internationally．Furthermore，we do a series experiments on its theoretical analysis，computer simulation and numerical simulation study． 畢業(yè)設計（論文）報告紙ivThe papers commence from the whole machine Structure design of tray seeder,puts forward a new ideas of Seeds in boiling under the vibration force，designed a new ype of ejection device of the gram box, theoretical analysis of adsorption mechanism of the cotton and working mechanism of the ejection deVlce and established a mathematical model of the corresponding，determine the ects of adsorbability of the relationship between the main factors．The structure of the nozzle and sucker is optimized by the somVare of CFD．improve the adsorption properties and accuracy of the nozzle．Numerical simulation IS used to orthogonal test of the adsorption properties of the nozzle，identify the impact On the adsorption properties of the relationship between primary and secondary factors，found an optimal level of each factor and the optimal scheme—The main results of research for new precision air-suction seeder ofdesign，provided new ideas，methods and theoretical reference． The results showed that the device had these characteristics，simple structure，convenient operation， low consumption，good performance in sowing．This device could be applied to different sowing seeds through the replacement of suction nozzle． Key word：Throw —vibrating；Precision Seeder；Industrialized Breeding；numerical simulation test.畢業(yè)設計（論文）報告紙v目 錄摘 要 ........................................................................................................................................................................iAbstract ......................................................................................................................................................................iii第一章 引言 ...............................................................................................................................................................6第二章 拋振機構工作原理 .......................................................................................................................................72．1 設計目標 ...................................................................................................................................................82.2 總體機構設計 ...............................................................................................................................................92.2.1 結構組成 .......................................................................................................................................102.2.2 工作過程 .......................................................................................................................................112.3 主要部件結構參數(shù)設置 .............................................................................................................................102.3.1 氣室(吸種盤腔體)形狀尺寸的確定 ............................................................................................102.3.2 吸孔參數(shù)的確定 ...........................................................................................................................112.3.3 氣源的確定 ...................................................................................................................................112.3.4 種盤的確定 ...................................................................................................................................11第三章 理論計算 ...................................................................................................................................................143.1 氣吸播種的理論分析 ..............................................................................................................................153.1.1 種子吸附運動的流體力學的原理分析 .......................................................................................163.1.2 種子動力源特性分析 ...................................................................................................................173.1.3 拋振機構運動規(guī)律分析 ...............................................................................................................17第四章 結論與展望 .............................................................................................................................................204.1 研究結論 .................................................................................................................................................214、2 后續(xù) 工作及展望 ......................................................................................................................................22致謝 ...........................................................................................................................................................................24參 考 文 獻 .............................................................................................................................................................25畢業(yè)設計（論文）報告紙6第一章 引言目前，我國實現(xiàn)工廠化育苗播種主要有兩種基本途徑：1）通過購買國外整套自動化流水線或者單一播種設備；2）依靠人工點播或撒播。國外整套設備雖自動化程度高，但其結構復雜、不易操作且價格昂貴，即便是單一播種裝置價格也在 5 萬元左右，顯然不符合我國實際農(nóng)業(yè)經(jīng)濟水平。人工手撒籽播種存在效率低，重播、漏播率高、勞動強度大且播種后出苗不均, 影響秧苗質(zhì)量等缺點，遠遠不能滿足現(xiàn)代化設施農(nóng)業(yè)的需要。國產(chǎn)育苗播種機多為科研院所研制，實際投入生產(chǎn)的很少，不足育苗設備市場份額的 10%種苗是園林花卉、綠化苗木生產(chǎn)的物質(zhì)基礎。近幾年，隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結構及種植業(yè)結構的調(diào)整，園藝綠化植物的種植面積逐年擴大，我國各地的工廠化育苗技術在園林花卉，綠化苗木、蔬菜等育苗上迅速發(fā)展起來。工廠化育苗的重要性已日漸凸顯，并已成大勢所趨。在工廠化育苗設備中精量播種裝置顯得尤為重要，它不但能夠節(jié)約種子用量，而且決定了所育秧苗的素質(zhì)，可以說它是整個工廠化育苗環(huán)節(jié)中的重中之重。實際中由于種子形狀不規(guī)則，頂部與根部直徑差異較大，在吸種過程中，頂部或根部與吸嘴口接觸具有隨機性，當種子根部吸附于吸嘴口時易卡死，不能自由落入穴盤而造成空穴。所以有必要在嘴端開設錐形倒角，以降低吸附卡死幾率 。穴盤育苗播種機是現(xiàn)代化設施農(nóng)業(yè)育苗技術的重要設備。在氣吸式穴盤精播機中已經(jīng)研究出電磁振動式、機械振動式、液壓振動式、氣動振動式等幾種機型等對種子振動的運動規(guī)律已做了研究，表明物料種子在種盤內(nèi)振動時出現(xiàn)拋擲的必要條件是種子顆粒所獲得的足夠慣性力，其播種性能取決于振動裝置能否將種子上拋至懸浮游離狀態(tài)。上述研究基于的振動方式為連續(xù)激勵振動,國畢業(yè)設計（論文）報告紙7內(nèi)外尚未見有基于一種彈射原理的拋振式育苗播種機[7]運動規(guī)律的研究，本文結合動力學仿真及協(xié)同有限元仿真技術對此新型彈射振動方式促成的種子“沸騰”進行分析，并對機構進行優(yōu)化設計，為研究和開發(fā)該類播種設備提供了有效的設計方法和合理的結構參數(shù)，為整機進一步提高播種性能提供了技術依據(jù)。第二章拋振機構工作原理拋振機構由復位彈簧、牽引電磁鐵、種盤等組成（下圖所示） 。畢業(yè)設計（論文）報告紙8種盤與牽引電磁鐵的銜鐵連接在一起，種盤底面四角安裝有復位彈簧。牽引電磁鐵通電時，銜鐵拉動種盤克服彈簧力向下運動一定行程。磁力斷開狀態(tài)時，復位彈簧將種盤彈起，盤內(nèi)種子隨盤產(chǎn)生上拋運動，上表面的種子將脫離種子群，處于懸空“沸騰”游離狀態(tài)，由于增加與吸嘴的接觸機會，顯著提高種子吸附率[8-10]。機構設計參數(shù)[11]:種盤及連接器重量約 3kg，彈簧系統(tǒng)剛度 4N/mm，牽引電磁鐵使用電壓為 220v，最大牽力為 80N，可調(diào)最大行程為25mm。工作時，該機先將裝有育苗基質(zhì)的穴盤放置在播種工位，穴盤將被夾具自動定位。拉動吸種盤把手，直滑軌將引導已經(jīng)完成吸種的吸種盤作水平移動。此時，通過行程開關.. 1 的撞塊檢測到吸種盤作水平移動的電信號，并及時反饋給牽引電磁鐵使其吸合，引導種盤下降到下工位，使吸種盤能向前水平移動到投種工位，即穴盤正上方。當行程開關 2 的撞塊檢測到吸種盤到達投種工位后，迅速產(chǎn)生電信號給換向電磁閥關閉負壓氣管，同時開啟正壓氣管，則氣室負壓消失，同時正壓進入吸種盤，將種子從吸嘴上吹落至育苗穴盤中，完成投種過程。投種后向內(nèi)推動吸種盤，行程開關.. 2 的撞塊檢測到吸種盤離開投種工位信號，控制換向電磁閥關閉正壓氣管，同時切換接通負壓氣路，使吸種盤內(nèi)充滿負壓。當行程開關.. I 的撞塊檢測吸種盤回到種盤正上方時，牽引電磁鐵斷電，種盤在復位彈簧作用下垂直上彈至上工位，同時將種子拋起處于懸浮狀態(tài)，吸種盤上的吸嘴在負壓作用下，吸住處于懸浮狀態(tài)種子，完成取種過程。綜上，該播種機的工作過程包括投種和取種二個過程。2．1 設計目標通過對嘴形氣吸式穴盤育苗精密播種機的初步測試，針對氣吸式育苗精密播種機的特點，制定以下設計性能指標： 1、合格率(％)：≥93 畢業(yè)設計（論文）報告紙92、空穴率(％)：≤3 3、多粒率(％)：≤2 4、純生產(chǎn)率大于 300 盤／小時； 5、電源：電壓為 220 伏； 6、結構簡單，使用維護方便； 7、可播棉種以外作物種子單向閥有直通式和直角式兩種。直通式單向閥用螺紋連接安裝在管路上。直角式單向閥有螺紋連接、板式連接和法蘭連接三種形式。液控單向閥也稱閉鎖閥或保壓閥，它與單向閥相同，用以防止油液反向流動。但在液壓回路中需要油流反向流動時又可利用控制油壓，打開單向閥，使油流在兩個方向都可流動。液控單向閥采用錐形閥芯，因此密封性能好。在要求封閉油路時，可用此閥作為油路的單向鎖緊而起保壓作用。液控單向閥控制油的泄漏方式有內(nèi)泄式和外泄式二種。在油流反向出口無背壓的油路中可用內(nèi)泄式；否則需用外泄式，以降低控制油壓力。 ，主要應用于石油、化工、電力、醫(yī)藥火力發(fā)電廠等行業(yè)。閘板有兩個密封面 。而此次設計的異形吸泥裝置，不僅僅是單向閥，要根據(jù)特殊的要求來設計，例如，我們平時用的單向閥主要是控制流動性很強的液體，而本次的的介質(zhì)是污泥，流動性非常小，所以設計出類似單向閥的原理的異形活門結構。2.2 總體機構設計吸盤式精密播種機的工作原理是利用抽真空設備，經(jīng)吸氣閥調(diào)節(jié)后將播種機的氣室內(nèi)抽成一定的負壓，即吸起種子所需的真空度，使播種機吸盤上的每個孔產(chǎn)生足夠的吸力。當吸盤移至振動的種子盤上時，就把在上拋的種子室內(nèi)處于“懸浮”狀態(tài)的種子吸到每個吸種孔上，再將吸盤移到穴盤上，打開卸壓閥的同時切換正氣壓，氣室內(nèi)的真空度消失，種子靠正氣壓吹入穴盤的穴內(nèi)，畢業(yè)設計（論文）報告紙10實現(xiàn)精量播種。這是一種間歇式播種機，一次可播種一個苗盤。它與常見的氣吸式播種機的工作原理相似，但結構上又有較大差異。一般氣吸式播種機的吸種盤多是垂直圓盤，吸孔吸取種子時，需要克服種子重力和種子室內(nèi)種子間的阻力。要求吸孔附種子的力要大一些， 每個孔吸起的種子可以是多粒的，用刮種板刮去多余的種子，而吸盤式精密播種機的吸種盤是水平盤，吸附種子的力僅需克服種子的重力就可以將種子提起。吸附力可以小一些，播種機與種子間無相互擠壓、摩擦等運動，基本不傷種。2.2.1 結構組成該機由工作臺、機架、吸嘴式吸種盤、氣泵、拋振裝置、氣控裝置等組成，下圖為其結構示意圖。供種裝置是有種盤和拋振裝置組成，功能在于使種子在盤內(nèi)做均勻的上拋運動，呈瞬間游離狀，以利于吸種。拋振裝置有種盤、壓縮彈簧、牽引電磁鐵等組成。拋種裝置包括吸嘴式吸種盤、氣室、直滑軌組成。氣控裝置由氣泵、換向電磁閥、泄壓閥、輸氣管路、行程開關等組成。畢業(yè)設計（論文）報告紙112.2.2 工作過程工作時，該機先將裝有育苗基質(zhì)的穴盤放置在播種工位，穴盤將被夾具自動定位。拉動吸種盤把手，直滑軌將引導已經(jīng)完成吸種的吸種盤作水平移動。此時，通過行程開關.. 1 的撞塊檢測到吸種盤作水平移動的電信號，并及時反饋給牽引電磁鐵使其吸合，引導種盤下降到下工位，使吸種盤能向前水平移動到投種工位，即穴盤正上方。當行程開關 2 的撞塊檢測到吸種盤到達投種工位后，迅速產(chǎn)生電信號給換向電磁閥關閉負壓氣管，同時開啟正壓氣管，則氣室負壓消失，同時正壓進入吸種盤，將種子從吸嘴上吹落至育苗穴盤中，完成投種過程。投種后向內(nèi)推動吸種盤，行程開關.. 2 的撞塊檢測到吸種盤離開投種工位信號，控制換向電磁閥關閉正壓氣管，同時切換接通負壓氣路，使吸種盤內(nèi)充滿負壓。當行畢業(yè)設計（論文）報告紙12程開關.. I 的撞塊檢測吸種盤回到種盤正上方時，牽引電磁鐵斷電，種盤在復位彈簧作用下垂直上彈至上工位，同時將種子拋起處于懸浮狀態(tài)，吸種盤上的吸嘴在負壓作用下，吸住處于懸浮狀態(tài)種子，完成取種過程。綜上，該播種機的工作過程包括投種和取種二個過程。2.3 主要部件結構參數(shù)設置2.3.1 氣室(吸種盤腔體) 形狀尺寸的確定氣吸式播種機是由吸孔處的負壓來完成種子的吸附，氣室對吸孔的吸附性能影響很大。理想的氣室形狀能實現(xiàn)氣流從吸種盤到吸嘴的連續(xù)流動，形成均勻穩(wěn)定的流場。氣室形狀對氣室內(nèi)壓力傳遞、吸盤上壓力分布的均勻性無明顯影響，本設計將氣室形狀確定為長方體以便加工制造。由于氣室腔體太大會造成負壓不足，吸不上種子，而且氣室過大，會造成漏氣，從而影響流量和真空度，因此，吸種盤腔體的尺寸越小越好；另外，為了安裝吸嘴，吸種腔體尺寸又不能太小，所以行標準育苗盤尺寸，吸種盤腔體尺寸設計為：490mm×240mm×40mm2.3.2 吸孔參數(shù)的確定吸孔孔徑大小對單粒率、多粒率影響很大，孔徑尺寸減小，單粒率上升，多粒率下降，但孔徑太小不加工且易被堵塞。研究表明：吸嘴孔徑取物料種子直徑的 0.5-0.7 倍比較適合。據(jù)此確定吸孔直徑分別為 0.7mm 和 1.5mm 二種尺寸，其中 0.7mm 用于吸附西紅柿和辣椒種子，1． 5mm 用于吸附棉種。本設計試驗結果表明，帶導程的吸孔吸種單粒率明顯高于無導程的吸孔吸種單粒率，但吸嘴導程過長會降低吸嘴口處負壓和流量，從而不利于吸種，為便于加工和配合拋振裝置的需要，選擇吸嘴長度為 8mm，吸嘴間距為 40mm，其結構如圖所示。畢業(yè)設計（論文）報告紙132.3.3 氣源的確定物料的臨界速度是氣力輸送裝置和物料吸取裝置設計的關鍵參數(shù)。在吸嘴氣力式播種機的氣流場中，按照氣力輸送裝置的氣流速度來進一步確定流體速度，以保證種子被有效吸附。周祖愕 l 8J 研究表明：當氣流輸送速度為 3 0m／s 以上時，物料可以被有效吸附。吸嘴氣力式播種根據(jù)不同大小的種子選用不同孔徑的吸嘴，以棉花種子播種為研究對象，對吸嘴吸取種子進行分析，確定吸嘴能夠吸取種子的最小氣體流量。假定每個吸嘴的真空度和氣體流量均勻，每個吸嘴的流量為q=vA=vπd2/4，吸嘴總流量 Q=Nq=77q=15.8m3/h上式 d 為吸嘴直徑 N 為吸嘴個數(shù) 77 v 為吸嘴口流速當氣源氣體流量大于 15.8m3/h 時，吸嘴能夠把種子完全吸取。由于溫室大棚育苗播種一般要求空粒率低，對多粒率通常沒有特殊要求，故選用流量較大、價格便宜的 X WB1．1 型旋渦氣泵作為氣源，以提高吸附率。公司氣泵研究所的有關人員對旋渦氣泵產(chǎn)品所作的實驗統(tǒng)計得到，氣泵的有效功率為總效率的20％～40％ XWB1．1 型旋渦氣泵最大流量為 150m3/h，故實際工作流量為 3 0～67．5 m3/h，完全滿足設計流量要求。畢業(yè)設計（論文）報告紙142.3.4 種盤的確定考慮到吸種盤來回吸種時，拋振裝置將種盤彈起，吸種盤落人種盤內(nèi)吸附處于懸浮狀態(tài)的種子，故種盤稍大于吸種盤面積，底面尺寸每邊大于吸種盤 2-3 個種子直徑，以免在邊緣上擠碎種子，并且由于實際吸種時為了提高吸種性能，種盤要能放多于 3 層的種子，需有一定深度，所以種盤尺寸設計為 630mm×420mm×50mm。同時在種盤底部打上小孔，孔徑小于種子直徑，以便能有足夠的氣體流人到吸嘴產(chǎn)生負壓。種盤通過螺栓與拋振裝置連接在一起，這樣當拋振裝置的牽引電磁鐵處于斷開狀態(tài)時，復位彈簧利用回復力將種盤彈起，盤內(nèi)種子上拋處于懸浮狀態(tài)，以減小吸附時的阻力，提高種子吸附率。畢業(yè)設計（論文）報告紙15第三章 理論計算影響氣吸嘴式棉花精量播種機工作質(zhì)量的主要部分是播種裝置。本章節(jié)就氣吸播種機的種子吸附機理及影響工作質(zhì)量的參數(shù)進行理論分析。播種裝置由播種機構、種子盤彈振裝置和氣力吸種部件組成。本章將對氣力吸種部件、種子盤彈振裝置進行介紹，進一步闡明播種機的播種原理，并對種子的受力及運動進行理論分析。3.1 氣吸播種的理論分析3.1.1 種子吸附運動的流體力學的原理分析吸嘴前的種子(未被吸附在吸嘴上)處在具有一定流速的氣體流場中。根據(jù)流體力學原理可知，若流體為理想流體，即具有體積彈性(K≠0)，而沒有剛性(N=O)的流體。因為 N=O，所以理想流體具有以下三個特性 142‘431： (1)它只能傳遞壓力； (2)它是無摩擦的，因此它不能傳遞切向(剪切)力； 畢業(yè)設計（論文）報告紙16(3)一點處的壓力在所有方向上都相同。處于理想流體中的物體，它所受到的力只有： (1)由 pv2／2 所確定的慣性力(2)由壓強 P 確定的靜壓力。而實際中，氣體流場中的流體不是理想流體，而是真實流體。在真實流體中，由于流體具有粘性，所以除慣性力和靜壓力之外，還存在粘性力。粘性力表現(xiàn)為相鄰流線問的剪切應力。此時物體所受的力稱為阻力，總阻力可以分為以下兩種不同的阻力。(1)由于作用在物體前面(上游邊)的壓力大于后面而引起的形狀阻力或壓差阻力： (2)由物體壁面附近流體內(nèi)的剪切應力引起的表面摩擦力。3.1.2 種子動力學特性分析圖 3—1 所示為真實流體流過置于其中的一個圓柱體的情況。流體以均勻的速度流過物體，一些流線停滯于物體自行面，從而產(chǎn)生使物體向右運動的壓力FP。一些流線不能沿物體外形輪廓流動，于是從某一點(即分離點 S)處流體分離。在物體后面形成一個低速區(qū)或分離區(qū)，這個區(qū)域里的靜壓強和分離點 S 處差別不大。若流體速度增大，分離點 S 棉花 A 盤育苗幡量播種機的 4 論分析與結構優(yōu)化向上移動，分離點處壓強減少，同樣分離區(qū)中的壓強也減少。于是，作用在物體前后的壓力產(chǎn)生差別，其臺力即構成形狀阻力或壓差阻力。產(chǎn)生表面摩擦的剪切應力僅發(fā)生在緊靠物體表面的附面層，它是由該層內(nèi)很陡的速度梯度引起。畢業(yè)設計（論文）報告紙17圖 3-2 圓形種子在流場中的繞流線動態(tài)仿真根據(jù)上述流體動力學原理可知，當物體在流體中運動時要受到繞流阻力 F 的影響，包括摩擦阻力和漩渦阻力(壓差阻力或形狀阻力)。摩擦阻力為流體作用在物體表面上的切向力沿相對運動方向的總和，方向與流體運動方向相反。漩渦阻力足由于流體繞流物體時產(chǎn)塵了附面層脫離，尾部出現(xiàn)漩渦(如圖 3—2)，使物體前后部的壓力不同而形成的。在層流或低速流動中．流體的密度變化不大。粘性作用支配著流體的流動，漩渦阻力可以忽略不計。在紊流和高速流動中．流體受壓縮而不受牯性作用支配，這時摩擦阻力可以忽略不計，漩渦阻力起著支配作用。在被吸附前，位于吸嘴附近的種子離吸嘴有一定的距離，在種子背離吸嘴的一側， 氣流的作用很小，可以忽略不計。而種子詎對吸嘴一側的真空度較大，氣流速度很高，所以作用在種子上的吸附力主要是漩渦阻力，即壓差阻力。設種子背離吸嘴的表面上的棉花穴盤育苗精量播種機的理論分析與結構優(yōu)化氣壓為大氣壓 Po，靠近吸嘴的表面上的氣壓為 P，則 P 曠一 P 為推動種子向吸嘴移動的氣壓差。畢業(yè)設計（論文）報告紙18根據(jù)理想氣體運動微分方程的積分，即伯努利方程得：Po-P=pv2／2 (3-1)對 Po、P 在種子面 S 上積分，則得種子所受得繞流阻力 F(3-2)式中：S 一種子在垂直于運動方向的平面上的投影面積； P 一空氣密度； V 一氣流速度。直接利用式(3-2)來計算種子所受的繞流阻力是很困難的，關于繞流物體的阻力(摩擦阻力和漩渦阻力)在實際計算中，通過一些合理的假設，則可使問題簡化。根據(jù)因次分析，并引進阻力系數(shù) o，這樣可把(3．2)式寫成下式：(3-3)式中：A- 物體在垂直于流動方向上平面的投影面積，mm2； P- 流體密度，kg／m3； v- 物體與流體的相對速度，m／s； Cd- 物體的阻力系數(shù)(阻力系數(shù)，取決于物體的形狀上下受力面的形狀表面狀念和雷諾數(shù))。物體的阻力系數(shù)一般都由實驗求得，對于不同的物體形狀和不同的流動情況，阻力系數(shù)的值是不同的。3.1.2 種子動力學特性分析種子“沸騰”運動條件與拋振強度計算對單粒（層）種子在種盤上的運動進行分析。種盤上的種子受自身的重力和種盤運動時給予的慣性力[12-13]，忽略空氣阻力對種子受力運動的影響，種子脫離種盤出現(xiàn)跳動的臨界條件為：P≥G （1）畢業(yè)設計（論文）報告紙19式中 P —種子所受慣性力，N;G—種子重力，N。種盤運動的周期性簡諧方程為：（2）esin()txA??????當不考慮系統(tǒng)阻尼 時，方程為：?（3）si()t式中 —振動時間，s； —振動初相位，rad； —振系固有角頻率，??Hz；種子初始加速度 a 種與種盤加速度 a 盤相同：（4）2aA??種 盤由牛頓第二定律可得：（5）2GPmg種將（5）代入（1）式得：（6）2Ag???令 K 為拋射強度 [8,14]，則（7）21g??僅當種子隨盤運動且與種盤之間接觸力為 0 時等號成立,說明只有 K 大于 1 時，種子才可能被拋起。1.棉種 2.種盤 3.彈簧 4.機架 A.壓縮狀態(tài) B.靜變形狀態(tài) C.彈簧原長D.種盤最高位移 E.棉種最高位移畢業(yè)設計（論文）報告紙20圖 2 拋振機構運動過程狀態(tài)圖Fig.2 Motion State of ejection mechanism 如圖 2 所示，拋振機構處于狀態(tài) A 時，彈簧于壓縮位置。種盤受到牽引電磁鐵拉力為 P，自身重力 Mg 與棉種重力 mg，存在（8）()()Mmgkx?????（9）?式中 —拋振系統(tǒng)等效彈簧勁度系數(shù)， —P 形成的壓縮量， 為種k ?x?盤與種子的靜變形量，將(9)代入到公式（8）得（10）/Px??由拋振裝置設計結構決定，種盤與吸盤的距離應大于吸嘴吸附種子后高度，以便種盤移出時種子不被種盤外沿碰掉，故在 80N 的牽引力作用下種盤必須至少下降 20mm，因此設計拋振系統(tǒng)彈簧的剛度為 4N/mm。則拋振系統(tǒng)的固有頻率為 41036.5/dkradsm????系 統(tǒng)式中， —種盤與種子總質(zhì)量系 統(tǒng)振幅為: 2221()0ttnxAm????? 代入式（7）得振系的拋射強度為 22.36.5.7189dKg????故拋振機構滿足設計要求，種子能從種盤上被拋起。種子拋擲高度分析在 B 位置時，依據(jù)機械能守恒可知：(11)2211()()MmgxkEs??????畢業(yè)設計（論文）報告紙21ES 為彈性勢能(12)21()Eskx????則可推出(13)2()kxgxMm?????式中 M—種盤質(zhì)量m—棉種質(zhì)量—種盤與種子引起的靜變形量?V—分離前二者共同速度棉種與種盤分離后，種子受慣性力作用自由上拋運動，自由上拋高度為(14)22()kxhxgMm??????依據(jù)機械能守恒則得(15)????2220kgk解方程(15)得(16)2MkMhk??將實物樣機的種盤質(zhì)量 M=3kg，單粒棉種質(zhì)量 m=0.096g，銜鐵牽引力P=80N，代入式（11）（13）（14）得：v=735mm/s，h=12.59mm，h’=26.67mm，棉種脫離種盤上拋高度為：h'- h= 14.08 mm。第四章 結論與展望畢業(yè)設計（論文）報告紙224.1 研究結論本文在參考了近年來國內(nèi)外學者有關氣吸和振動方面研究的基礎上，并結合課題組前期針對棉種穴盤育苗播種的研究，對播種裝置進行了深入的分析和試驗驗證。研制出一種新型棉花精量播種設備，通過試驗證明，該設備對包衣棉種播種的單粒率高達 95％ 以上，空穴率小于 3％以下，幾乎沒有每穴三粒以上的情況，完全滿足我國育苗精量播種的要求。本研究完成的主要工作及得到結論如下： (1)氣吸式精量種子播種器根據(jù)負壓吸種原理設計，吸盤與育苗穴盤匹配，整盤對穴播種，一盤一次，一穴一粒。整機采用半自動生產(chǎn)方式，即人工放盤和取盤，而氣吸取種、氣吹投種自動完成。(2)從育苗播種機整機結構設計入手，提出了種子上拋“沸騰”的新思路，創(chuàng)新設計種子室拋振機構，相對于通用電磁激勵振動方式，振動更平穩(wěn)，取種更可靠，噪聲低。(3)建立了種子在吸嘴處的力學模型，給出吸附力計算公式，并分析了影響吸附力的各個因素，從而得出：吸附力大小與種子的大小和形狀、吸嘴孑 L 的大小和形狀、吸嘴孔內(nèi)外壓力差及種子的位置有關，其中任意一項發(fā)生變化，吸附力也將改變。(4)通過流場數(shù)值模擬分析，得到三種不同結構的吸嘴對于棉種的播種性能，在三種吸嘴結構中，以 V 型結構的工作效果最好，U 型結構的效果次之，A 型結構的效果最差，利用數(shù)值模擬分析結果對 V 型吸嘴結構改進優(yōu)化，即嘴端開設錐角進一步提高了吸嘴取種精度。(5)建立了拋振機構的數(shù)學模型，分析了種子盤與棉種在振動下的運動規(guī)律。通過拋振機構的動力學仿真，得到種子盤與單粒棉種子運動的規(guī)律和棉種軌跡線。(6)結合有限元協(xié)同仿真技術，對種子盤結構進行優(yōu)化設計。在種子盤的底盤面設計“X”型加強筋，前沿增設配重塊，提高了種子盤的受力均勻性，防止了種子聚集、定向后移，種子盤各部位的種子拋起高度的一致性提高。(7)分析了吸盤形狀、高度參數(shù)等對吸附性能的影響，流場仿真分析表明優(yōu)化后的雙通道矩形吸盤流場更穩(wěn)定，真空度高，各吸嘴的流速與負壓場得到明畢業(yè)設計（論文）報告紙23顯改善。(8)利用數(shù)值模擬 j 下交試驗結合 SPSS 統(tǒng)計分析，得到各因素對實驗結果影響的重要次序為：嘴形>真空度>孔徑>導程，最佳因素水平為 A382C2D3。(9)設計了氣吹投種和清堵控制系統(tǒng)，避免因吸嘴堵塞漏取種，同時實現(xiàn)快速精確投種，為提高生產(chǎn)效率和降低空穴率創(chuàng)造了條件。(10)物理樣機試驗表明，該機型操作簡單，取種迅速可靠，播種合格率高于 950,空穴率低于 3％，符合棉花穴盤育苗精量播種要求，更換不同口徑吸嘴可用于番茄、辣椒等多作用育苗穴播。4、2 后續(xù)工作及展望棉花穴盤育苗裝置是一個復雜的系統(tǒng)，本文雖然對拋振氣吸式精量播種機做了一定研究，但是這些工作僅僅是個開端，還有很多不足之處，還需要不斷的驗證和改進， 所以課題以后的任務和需要解決的問題還有很多，比如以下幾點：1、本設計雖然提出了一種新的精量播種機工作方式，并在試驗中獲得非常好的播種效果，但這只是處于試驗階段，要進一步推廣到實際中還有許多工作要做，整體結構尚需改進，各種零、部件的還有待于進一步完善提高。整機操作尚基于半自動化，在氣源電氣控制和播種自動化上仍需改進、提高。2、本設計僅針對脫絨棉種進行了試驗，對于其它品種的棉種的播種性能有待于作進一步的試驗驗證。從其工作原理來看，本設計還可適用于其它作物和蔬菜種子的精量播種，但其各種參數(shù)的確定與選取應由試驗確定。3、吸嘴的結構形式僅做了三種，雖然這三種結構具有一定的代表性，但是否還有比這三種更理想的形式無法確定，這一問題應從結構 CAE 分析和試驗結果兩個方面加以解決。4、正交試驗僅分析了吸嘴直徑、嘴型和真空度、導程四個因素，雖然這幾個因素對工作性能起到主要影響，但實際上影響工作性能的因素尚有許多，是否起到更重要的影響作用還不清楚，因而正交試驗結果及分析只具有一定的指導作用，對于其它因素還需進行大量的試驗加以分析。5、種子在種子箱工作面和吸種孔口處受力情況，只是從理論上進行了分析，畢業(yè)設計（論文）報告紙24對種子的運動情況缺乏試驗觀察。下一步可以使用高速圖像攝影的方法跟蹤種子的運動軌跡，用光導纖維探頭測量種子移動的速度矢量等。本文通過理論分析，計算機仿真和試驗驗證對氣吸拋振式棉花精量播種裝置做了初步探討，得到了一些有用的結論，為進一步深入研究奠定了理論基礎，本文的研究方法也可以應用在其它類型的種子播種裝置上。當然受客觀條件的限制，文中還有一些和不之處需要進一步分析研究。本作品結合我國穴盤育苗生產(chǎn)實際，對國內(nèi)外主流機型調(diào)研的基礎上，通過 TRIZ（ 沖突解決理論）創(chuàng)新設計理論在概念設計階段提出穴盤育苗精量播種機的創(chuàng)新設計思路，并利用先進設計方法（CAD 三維造型技術，CFD 流體有限元分析,正交試驗設計等）實現(xiàn)了該作品設計結構創(chuàng)新，開發(fā)出一種新型高效、播種精度高、結構簡單、操作方便、價格適合的半自動拋振氣吸式穴盤精量播種機。本作品結構簡單、控制靈活、操作方便、播種精度高且相對同類產(chǎn)品更具有價格優(yōu)勢，可以應用于綠化苗木及園林花卉種子的規(guī)模工廠化育苗和個體溫室大棚育苗。若通過更換吸盤后在棉種、甜菜、番茄、辣椒等作物上得到運用推廣，其直接經(jīng)濟效益更加顯著。綜上所述，隨著國家大力倡導現(xiàn)代化設施園藝技術的推廣，本作品具有非常廣闊的市場空間、顯著的經(jīng)濟效益與社會效益畢業(yè)設計（論文）報告紙25致謝經(jīng)過一學期的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲。作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是很困難的。通過本次設計前期的大量學習異形活路閥設計的基礎知識，復習機械設計、互換性和金屬熱處理的知識，通過對異形活路閥實物的測繪了解其結構與功能，去車間了解其加工藝，并對閥門的使用維修做了一定的了解，使得自己對其設計加工流程比較清晰，查閱了大量資料，為這次設計的成功奠定了基礎。由于時間、水平和經(jīng)驗有限，在工藝設計部分并未對熱處理工藝、焊接工藝進行描述，只簡單介紹了機械加工工藝過程，然而，在編制機械加工工藝過程亦有不足之處，有很多改進的余地，這些需要在以后的生產(chǎn)實踐中區(qū)掌握，去積累，去精通。此次畢業(yè)設計對于我來說，既是一次機遇，又是一次挑戰(zhàn)。通過此次設計鍛煉了自己的專業(yè)能力，鞏固了機械制圖、機械設計、機械制造加工工藝、金屬材料熱處理等知識。在設計過程中碰到了許多新的技術問題，通過查詢資料，請教同學老師，使自己在解決這些問題的過程中提升了自己的水平。通過自己的實踐，增強了動手能力，通過實際工程的設計也使我了解到書本知識和實際應用的差別；讓我明白了自己的缺陷在哪里；讓我懂得了知識和技術的重要性及創(chuàng)新的魅力。相信自己能在以后得工作中積累總結，設計出一套完完整整的設計圖紙。在這里首先要感謝我的導師 XXX 老師 X 老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從開展工作到查閱資料，設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，裝配草圖等過程中都給予了我悉心的指導。其次要感謝我的同學，他們在我進行畢業(yè)設計過程中，給予了無私的幫助和指導。最后感謝我的母校四年來對我的大力栽培。參考文獻【1】余震中等．容器育苗【M】J 匕京：中國林業(yè)山版社，1993． 【2】趙仁順等．天津市蔬菜簡易一[廠化育苗技術【M 】 ．長江蔬菜，1 996(6)：32· 33． 【3】周風林．吸盤式穴盤育秧技術概論．精密播種技術論文集【C】 ，1993．6． 【4】袁華玲，張金云等．蔬菜穴盤-[廠化育苗技術及發(fā)展策略【J 】 ．安徽農(nóng)業(yè)科學，2003，(6)：977 —979 【5】曾臣繁等．穴盤育苗技術在蔬菜上的應用初探【J】 ．貴州農(nóng)業(yè)科學，1996，24(3)： 7-11． 【6】宋元林等．現(xiàn)代蔬菜育苗技術[M】 ．北京：中國農(nóng)業(yè)科技山版社，1989． 【7】葛曉光等．蔬菜育苗技術及理論【M】 ．兩安：陜兩科學技術出版社，1989． 【8】劉志俠，張宏友，劉穎．工廠化育苗精量播種裝置現(xiàn)狀分析【J】農(nóng)機化研究，2005，(02) ． 【9】牛盾．我國農(nóng)業(yè)機械化的新形勢和水稻生產(chǎn)機械化問題 fJ】農(nóng)業(yè)：[程學報， 2000，(04) ． 【10】趙明寧，劉德軍，陳靜華，李華．機械化育苗設備現(xiàn)狀與存在的問題農(nóng)機化研究，2004，(03)． 【11】王越進，水稻：L 廠化育秧成套設備【J】現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，1998，(06)． 【12】黃正秉．穴盤播種機市場漸趨平穩(wěn)[N】 ．中國花卉報，2004-10—19．