-小型种薯机传动机构设计

本科毕业设计（论文）论文题目：小型种薯机传动机构设计研究业：机械设计制造及其自动化班 级：2015级3班学生姓名：兰鹏飞学 号：03991503015指导教师：李建国答辩日期：2019年5月25日黑龙江工业学院机械工程系作性能要求，本文初步计划设计的种薯机外形尺寸（长X宽X高）尺寸为1450mmx 1100mmx950mm。第2草总体设计2. 1总体方案设计2. 1. 1设计原则为了能够实现一次性开沟、运肥、播种、覆盖、镇压等步骤，总体设计方案中,开沟装置、施肥装置、排种装置、覆土装置及镇压装置，将会和选用拖拉机融为一体,工部件作业的播种深度通过悬挂机构来实现，开出平整的地沟以及自动覆土则是要通过开沟器来实现；排种装置需要在播种过程中，确保出现漏播、重播的几率不超过3%。镇压轮则需要镇压效果好，使地面上受到的压力合理，镇压轮工作完的地面要平整。2. 1.2基本结构本文所设计的种薯机基本可以分为九个部分，分别是机架、开沟器、输种管、输肥管、覆土器、种箱、肥箱、排种器和镇压轮。机架前梁上设有有上、下悬挂架,用来连接拖拉机；机架中间横梁的上方固定着种箱和肥料箱。种箱用来装种子，肥箱用来装肥料；为了方便调节开沟深度，在肥料箱前面安装一根梁，再通过U型螺栓锁住开沟器的扁钢，从而通过横梁来调节所需要的行距；镇压轮连接在机架的后梁上。2.1.3工作原理本机工作的动力来源于拖拉机，依靠拖拉机前行时产生的动力，来带动种薯机工作，本机工作速度lm/so行走轮随着拖拉机前行时输出动力，为本机的机具工作提供了动力来源。当拖拉机前进的时候，拖拉机所产生的动力就会带动地轮随之转动，于地轮轴的两侧安装两个传动链轮，然后地轮将动力通过传动链条传递到中间链轮上，然后将动力传到排种装置上开始工作。一般情况下，地轮直径是比较大的,工作中传动可靠，也不会发生打滑现象。本机在工作的时候，首先，拖拉机前进产生动力，然后动力经由动力输出轴传递给行走轮，行走轮跟随着拖拉机的前行而转动，通过地轮两侧的链条把动力传递给施肥机构和播种机构，在动力传递的过程中，马铃薯种子和化肥随着动力进入到开沟器中，然后进入地沟，覆土器开始工作，覆完土，镇压轮进行镇压，完成播种工作。2.2配套动力的选用根据对目前我国各种拖拉机的研究情况，将会采用东风-200拖拉机。表2.1东风-200拖拉机主要参数如下:外形尺寸（cm）2850x1350x1990功率（KW）14 （16马力）额定转速（r/min）730驱动型式前轮驱动离合器形式干式、双片制动器环状内胀式发动机与离合V带理论前进速度（Km/h）如表2.2所示:表2.2东风-200拖拉机理论前进速度理论速度， 前进：1.25; 1.67; 3. 07; 5. 38; 6. 47; 8.65; 15.91; 27. 86km/h 后退：1.46; 7.592. 3本章小结本次设计的种薯机基本结构为机架、开沟器、输种管、输肥管、覆土器、种箱、肥箱、排种器和镇压轮九个部分。工作原理是依靠拖拉机前进产生动力，然后通过动力输出轴将动力传递到行走轮，行走轮将动力由链轮传递到播种和施肥机构上进行工作。经过调查研究，最终选用的拖拉机外形尺寸（cm）为2850x1350x1990,功率（KW）为14或者16马力，额定转速（r/min）为730,拖拉机使用前轮驱动，采用为干式、双片离合器，环状内胀式制动器。第3章传动装置设计计算3. 1传动路线的确定总传动需要依靠传动路线来保证其可靠，从而不会影响到拖拉机的正常工作。传动路线则是由整体的结构，还有拖拉机的位置来确定的，而传动路线要确保种薯机工作过程中满足从开沟到镇压的整体工作不会受到影响。参考相关的机型，可以把传动路线分为两部分。第一部分，拖拉机前行带动行走轮，通过链传动把动力传到中间轴；第二部分，中间轴传递动力到排种、排肥装置，驱使排种、排肥装置的转轴转动进行工作。3. 2传动比的计算行走轮行驶速度取值3.6km/h,行走轮直径为500mm,可以用公式3-1计算得到行走轮轴转速nl虻土E）式中：v行走轮的行驶速度；d一行走轮的直径；通过计算得Ih - 38r/min按照我们所设计的机器对于传动装置的要求，中间轴转速必须与行走轮轴转速相同，所以两者之间传动比为b由上面的计算我们可以得知行走轮轴的转速为38r/min,所以中间轴的转速也是38r/min,排种器的主动轮是安装在中间轴上的，所以其转速为38r/min。排种器上的上、下链轮是垂直安放的，在排种器工作的时候，是需要两个链轮平稳工作的，因此两者之间转速相同。根据设计要求，链勺的速度不能超过0.5m/s,其最佳速度为0.5m/s,如果将速度降到0.25m/s,那么为了不影响种植，原定的株距就需要缩小2倍，再联系链轮设计要求，我们最终确定排种器上、下两链轮传动比为1.12。3. 3本章小结本章确定了传动路线以及传动比。总传动路线分为两个部分，第一部分是拖拉机前行带动行走轮，然后通过链传动将动力传递到中间轴；第二部分是中间轴传递动力到排种装置和排肥装置。经过计算得到中间轴转速与行走轮转速传动比为1,排种器上、下两链轮传动比为1.12。第4章排种器的选型设计4. 1种箱结构参数的设计4.1.1种箱性能的确定种箱容量的大小决定着加种次数的多少，种箱容量大，则需要加种的次数就少,反之一样，在播种的时候，一般情况下，都是播种到地头然后再加种。但是并不是种箱容量越大越好，因为种箱容量如果过大，机器的重量自然会随之增加，整机重量太大，会影响到播种机的稳定性，对于机器的纵向移动也会产生一定的影响；为了实现顺利效率播种，种箱的倾斜角必须小于种子的自然倾斜角，因为只有这样，才能够保证种子顺利滑出种箱。通过查阅农业机械设计手册（陈志，2007）得知,种薯块的自然休止角a介于24。到34。之间，我们选择a=30。以外，种箱还需要具备结实耐用，重量轻巧，具有一定的刚性，并具备防水和防潮的能力；为了方便作业时种箱的加种、卸种和清种，种箱形状最好选择锥台型种箱（上口直径大，下口直径小），而且上端需要设置防护盖加以保护。4. 1.2种箱容积的计算通常来讲，一个种箱的容量是由多方面因素来决定，其中最为重要的是播种的行距、株距，播种量以及播种距离四个方面。按照实验结论：播种机在工作时应该机内不能少于10%的种子，这样可以有效的防止因为箱内种子太少而影响到播种的速度以及播种的质量。我们可以设所要播种的地长D=1000m,播种机来回一次加种一次种子。种箱的容积V可用公式4-1确定：v=ll LBNmax/667y（4-1）式中：L一种箱装满后所能够播种到的最大距离。这个最大距离不能小于地长的2倍（m）,我们取L=2000m；B机器工作幅宽（m）,取B=1100mm；Nmax单位面积内的最大播种量（kg / hm2）,种薯的株距为120mm，则在100m内所需要播种量约为833个，种子单个质量约为50g,由此可以算出Nmax41.65kg；Y种子的单位容积质量(kg/L)o 1L=1000000cm3o因此单位容积内能容纳尺寸规格为20mmX20mmX20mm的种薯125个，每个种薯重大约50g,算出来y的值大约为 7.25kg/Lo取 L=2000； B=l.l； Nmax=41.65； r=7.25。代入公式(4-1)得：V =20.8433 (L)由于理论运用到现实中的时候往往会有一定的误差，所以现实中的种箱容量往往会比理论值略大，因此本次设计中我们取种箱的容积为30升。4. 2排种器的选型与计算在种薯机里面，排种器是最为核心的部件，它的性能直接与种薯机的优劣挂钩,所以，种薯机对于排种器的要求是很高的。4. 2. 1种薯机对排种器的性能要求(1) 排种器不仅需要均匀持续的排种，还需需要克服各种地形条件，以便排种器能够在各种条件下进行作业，所以，排种器要具有较大的排种均匀性和排种稳定性；(2) 具有较强的通用性和适应性，播量调节范围大；(3) 对种子的损伤率较小，一般要求不超过3%；(4) 排种器的结构要尽量简单，便于大量制造和维护，并且调整起来也方便；(5) 在播种过程中漏播和重播率不能超过3%。4. 2. 2现有排种器的类型和特点我们可以通过播种常用的条播排种器该排种器是由外槽种箱下面安装的是目前已有的排种器琳琅满目，种类非常多，按照一般情况，方式将常用的排种器分为两大类，即穴播排种器和条播排种器。有离心式、外槽轮式、磨盘式、内槽轮式、摆杆式等。在农业中，应用最为广泛的条播排种器是外槽轮式排种器，轮、阻塞轮、排种轴、花型挡环、排种器盒还有清种舌所组成。排种器盒，这样安装方便于种子从箱底进入盒内。当排种轴转动的时候，外槽轮和花型挡环就会阻止种子从槽轮两侧流出。这种外槽轮式排种器在国际上广泛应用，因为其结构比较简单，制造起来相对容易，而且通用性和适用性都不错，但是，这-9 -种国际标准化的排种器也有着自身的局限性，外槽轮式的排种器在漏种率、种子的损伤率上面有着很大的缺陷，而且，也没能够提高播种稳定性。所以，我们需要设计一种不仅结构上面简单，而且能够解决这些缺陷的、更高效率的排种器，经过各种排种器的对比，最终选择了升运链式排种器。4. 2. 3排种器的选型(1) 升运连式排种器的选型及结构根据农业中马铃薯种块的特性，该马铃薯播种机决定选用单排式升运链式排种器。其结构如图4.1所示：图4.1升运链式排种器(2) 工作原理行走轮随着播种机的前进而转动，行走轮上的轴作为动力传递轴并通过中间轴将动力传递到排种器的小链轮上，小链轮转动从而带动升运链以一定的速度上升，固定在升运链上的取薯勺每次舀取一个种薯块，并通过上链轮和护种管壁将种薯块运送到输种管里，再经开沟器落到地沟，从而实现播种的过程。(3) 升运链式排种器工作性能的结构参数根据设计要求和参考有关文献，主要有以下结构参数。(a)取薯勺速度v：取薯勺线速度与作业速度成正比的，经过试验得知，取薯勺-10 -线速度小于等于0.5m/s的时候，播种质量是比较高的。链轮线速度如果达到0.55m/s,排种器作业质量就会下降，漏播率增加。取薯勺线速度大于0.55m/s的时候，排种器工作的质量就会显著下降，漏播率也会超出我们所能接受的范围。故而链轮线速度不能超过0.5m/so(b) 链轮转速n：链轮转速过低，脉动频率低，排种均匀性差；转速过高，又会使伤种率增加的同时加大漏种率。根据播种要求，我们选用的链轮最大转速为40r/min。(c) 链条的工作长度L：链条的长度太大，将会增大两链轮之间的中心距，从而增大输种的距离；长度太短又会造成输种时种薯来不及缓冲而从取薯勺滑落，从而降低了排种的均匀性。因此链条的工作长度应该根据最合适的中心距来选取。一般链条长度在2m左右，种子的升运高度不超过500mmo(d) 取薯勺的形状:经过调查研究,我们发现马铃薯种块单边最大尺寸为20mm,那么取薯勺就需要保证在种薯块升运过程中不会出现滑落的情况，此外，取薯勺背面还要光滑，以防伤种；取薯勺的重量要小，因此取薯勺都是用厚度为1.2mm的铁皮冲压而成。4. 2.4升运链相关系数的确定(1) 最初设定的理论株距为120mm,因此在行走轮转动一圈后需要播种的数量n可以通过公式4-2计算得到：L tzDn =120 120(4-2)式中：L一行走轮的周长；D行走轮的直径。通过已知数据D=0.5m。计算得n=13个(2) 取薯勺之间的间距即株距B本次设计决定选用链条节距p=25.4mm,长度略为2.24m的16A型滚子链，链条的速度略为0.27m/s,是最佳速度v=0.5m/s的0.54倍，因此可以通过缩小株距来满足排种的需要，即将株距缩小到原来的0.54倍，再根据节距和链条长度来进行调整。通过计算，整个链条共有88节，为了达到最佳的排种效果，需要24个取薯勺,因此其中16个取薯勺由4个链结组成，另外8个由3个链结组成。因此每个取薯勺之间的平均距离也就是株距B=88/24X25.4Q93mm,能保证有足够的空间来克服充不上种的情况。(3) 取薯勺尺寸的确定通过查阅相关取薯勺的资料，以及对马铃薯种块在取薯勺内的受力情况的分析，为了使种块不至于从勺内落下，多余的种子也不能稳定在勺内，要求取薯勺的宽度要大于种子长度的0.5倍且小于种子厚度的1.5倍。因为种子的尺寸规格为20mmX20mmX20mm,这里取取薯勺的宽度应为20X 1.25mm=25mm。同时为了取薯时有足够的时间和空间，取薯勺的长度尺寸也必须大于种块长度的1.5倍，因此长度至少为20X1.5=30mm,这里取35mm。种薯块的自然休止角为30。，因此取薯勺内的角度应小于或等于其自然休止角，这里也取30。4. 3本章小结排种器作为种薯机最为核心的部件，它直接关系着整机的性能，所以排种器的选择也是十分重要的。首先，应设计要求，我们选择了锥台型种箱(上口直径大，下口直径小)，然后通过种箱的各种数据算出种箱容积V为20.8433 (L),考虑到理论与现实存在的误差，取种箱的体积为30 (L)。然后选择排种器，经过对各种排种器的对比筛选，我们最终选择了升运链式排种器。查阅相关资料后，确定了排种器的取薯勺线速度为0.5m/s,链轮速度为40r/min,链条的工作长度为50()mm。第5章排肥器的选型设计5. 1排肥器的性能要求(1) 排肥量稳定、均匀，不受肥箱内肥料的多少、地形倾斜起伏及前进速度等因素的影响。(2) 通用性好，能施多种肥料。要求排肥器除了能排施流动性好的颗粒状化肥和复合颗粒化肥外，也能排施流动性差的粉状化肥。(3) 排肥量调节灵敏、准确，调节范围能适应不同化肥品种与不同作物的施用要求。(4) 工作阻力小，使用调节方便，便于作业后清理残茬化肥。(5) 排肥器所有与肥料接触的机构、零件最好采用防腐耐磨材料制造。5. 2常用排肥器的种类和特点常用的排肥器有以下几种类型：(1) 外槽轮式排肥器。工作时外槽轮旋转带动通过自重充满颗粒化肥的凹槽转动，然后凹槽上的肥料经过槽轮的拨动，进入输肥管，然后进入开沟器。该排肥器可以通过调节槽轮的长度来改变排肥量。外槽轮排肥器的槽轮可以换成齿轮。槽轮的齿数相对排种器的来说有所减少。(2) 星轮式排肥器。工作时，化肥从星轮的星齿间排出进入开沟器。该排肥器常用两个星轮对转以消除肥料架空和锥齿轮的轴向力。该排肥器的肥箱底部装有活页式钗链，箱底可以打开，便于消除残存的化肥；星轮的拆卸也很方便。排肥量的调节可以通过调节手柄改变排肥量活门的开度来实现。(3) 螺旋式排肥器。其主要工作部件是排肥螺旋。工作是螺旋回转，将肥料导入排肥管。在排肥量较小时，螺旋式排肥器的排肥均匀性很差(4) 水平刮板式排肥器。水平刮板式排肥器是近年来我国为解决碳酸氢铉排肥问题而研制的一种排肥器。它的基本特征是由在水平面旋转的曲面刮板或弹击刮板将化肥排出。(5) 搅一拨轮式排肥器。这是一种通用型排肥器。其突出特点是能有效地消除黑龙江工业学院本科毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：日期：2019年 月 日肥料的“架空”可靠的排施含水量很大的碳酸氢铉。缺点是清肥不便。（6）振动式排肥器。由于震动关系，肥料排量受肥箱内肥料多少、肥料密度、粘结力等的影响较大排肥量的稳定性和均匀性差。在种植马铃薯的过程中，化肥不同时，往往需要选用不同的排肥器，经过调查研究，种植马铃薯的时候一般使用硫酸铉马硫酸铉或磷酸二铉等颗粒化肥，其含水率都低于1%O通过对以上几种排肥器的比较以及马铃薯施肥的要求，本次设计决定选用移动式外槽轮排肥器。这种排肥器的优点在于其可以把它的槽轮换成齿轮，工作原理也与槽轮时相同。槽轮轮式排肥器一般用于排施流动性较好的颗粒状化肥，具有较好的排肥稳定性和均匀性，缺点是不能用于排施流动性差的化肥。其结构如图5.1所示。71.卡箍；2.轴销；3.花形挡圈；4.外槽轮；5.阻塞套；6.排肥杯；7.排肥舌;8排肥轴;9排肥舌轴图5.1移动式外槽轮排肥器5. 3排肥量的计算外槽轮排肥器的排肥量可以通过公式5-1计算。(5-1)J f）I tJ式中：d外槽轮的直径，d取45mm；L外槽轮的有效长度，L取126mm；r一肥料的密度，施用的化肥为磷酸二铉，其密度为789g/L；ao槽内肥料充满系数，一般取0.7；fg单个凹槽的截面积，通过实验计算选取fg=66.76mm2；t槽轮凹槽节距。通过计算得到t=d7u/z=20.2mm；X带动层特性系数。取0.5；经计算得Qe5.5kg/acre,这里取6kg/acre5. 4本章小结本章确定了排肥器的种类以及各种参数。通过对各种排肥器的对比，结合本机设计需要，我们选择了移动式外槽轮式排肥器，这种排肥器一般用于排施流动性较好的颗粒状化肥，具有较强的施肥稳定性和均匀性，其缺点是不能用于流动性差的化肥。通过公式计算得到该排肥器排肥量为6kg/acreo第6章 开沟器的选型设计6.1开沟器的性能要求开沟器需要兼备开沟、整理种床、自动覆土和导种、肥入土的作用，在种薯机里面也担任着十分重要的作用，开沟器工作性能直接影响播种质量和种子发芽生长条件。因此，开沟器应满足如下几个条件：（1）开沟直、深浅一致，幅宽合适，沟底平整，有一定的自动覆土功能。（2）有良好的入土性能，不壅土、不缠草、不堵塞、阻力小、工作可靠。（3）使种子全部落如沟底，行内种子分布幅度、均匀度应符合农业技术要求。6. 2现有开沟器的种类和特点我们目前拥有的开沟器，可以根据其入土角的不同分为两类，即锐角型开沟器和钝角型开沟器。（1）锄铲式开沟器：一种锐角型开沟器，工作时开沟器随着播种机向前移动，土壤在铲前突起，两侧土壤受挤压而分开，开沟器离开后沟壁上的土壤自行下落覆盖种子。其优点是结构简单、入土能力强、工作阻力小。缺点是易壅土和缠草，会使干湿土混杂，高速作业时播深不稳。（2）双圆盘开沟器：一种钝角型开沟器，主要结构是平底圆盘、开沟器体、圆盘轴和散种板。工作时，利用两圆盘向前滚动时在两圆盘前方下一点（称聚点）接触所形成的夹角，将土壤向两侧挤压，开成中间代邮凸尖的沟（沟底呈W形）。种子和肥料由种、肥输入管通过开沟器体上的种、肥输送筒落入沟底。优点是工作平稳、沟形整齐、不乱土层、断草能力强。缺点是结构复杂、尺寸较大，工作阻力大。（3）芯铮式开沟器：一种锐角型开沟器，工作时，由芯铮首先入土开沟，其次由侧板把开沟的土分到两边形成种沟。优点是开沟宽度大、入土性能好，缺点是工作阻力大。（4）滑刀式开沟器：一种钝角型开沟器，工作时，由滑刀进入土壤开沟，之后侧板挤压土壤形成种沟。优点是靠重力入土，沟深稳定、沟形整齐、不乱土层，缺点是断草能力强、工作阻力大。6. 3开沟器的选型我们所研究的种薯机通常是在新地上进行实验播种，所以残茬和杂草对于机器的影响可以忽略不计，结合价格因素开沟器性能因素，我们本次设计中最终选用的开沟器是锄铲式开沟器，锄铲式开沟器是由三部分组成：翼铲、筒身和深浅调节扁钢。其优点是：（1）开沟深度大，因为要求开沟深度最大达到180mm,上述几种开沟器只有锄铲式能达到要求；（2）开出的地沟平整、开阔，受地形的影响较小；（3）结构简单，易于制造与维护。6. 4开沟器结构参数的确定6. 4. 1入土角a的确定入土角a是开沟器的重要参数，入土角如果太小，会造成刃部强度减弱；但是入土角也不能选得过大，如果入土角过大，开沟器工作时土壤上移大，土层也会被抬得过高，会相互形成混乱的趋势，还会加大工作阻力。通常情况下入土角的取值范围在30。50。之间，为了保证入土能力，再考虑到各方面因素，我们取入土角为a=45o6. 4. 2切土角B的确定切土角B也是开沟器的重要参数，选取切土角的时候，同样要适中选择。如果切土角过大，土壤易被推向两侧，造成土壤外翻，影响覆土性能；而切土角如果太小，将严重影响铲面的高度。一般情况下。值一般在20。30。之间选取，我们结合实际情况，取 8=20。6. 4. 3铲翼张角Y的确定铲翼张角Y同样是开沟器重要参数，铲翼张角太大的话，翼铲就会增大，容易发生缠草、壅土等情况；而铲翼张角如果太小，翼铲切断草根的能力就会减弱。为了避免因为铲翼张角过大和过小出现的复杂情况，并结合资料，丫 一般应该取75。85,这里取 y=80o6. 4.4开沟器外形尺寸的确定结合我们所查询的资料和设计要求，我们最终确定了开沟器的外形尺寸：深度调节扁钢的尺寸为：40mm X 20mm开沟器体尺寸长X宽X高：173mmX 120mmX 505mm6. 5本章小结开沟器需要兼备开沟、整理种床、自动覆土和导种、肥的作用，开沟器可以根据入土角度分为锐角型开沟器和钝角型开沟器，最为常用的有铲除式开沟器、双圆盘式开沟器、芯铮式开沟器和滑刀式开沟器。通过对各种开沟器的特点对比，我们最终选用了铲除式开沟器，铲除式开沟器属于一种锐角型开沟器，它由翼铲、筒身和深浅调节扁钢组成。根据查阅资料及结合设计需求，确定了开沟器入土角为a为45。，切土角8为20。，铲翼张角y为80。，开沟器尺寸开沟器体尺寸（长X宽X高）为173mmX 120mmX505mm。第7章输种管的选型设计7. 1输种管的性能要求输种管负责将排种器中的种子输送到开沟器，让种子顺利落入种沟，其对于排种的均匀性有很大的影响。种薯机对输种管的要求有：(1) 不能干涉种子的自由流动，以确保种薯机排种均匀性不会受到影响；(2) 需要有足够的韧性，以便开沟器能够随时调节。输种管一般都是钗接在排种器上，能在各个方向摆动的同时不影响种子通过；(3) 需要具备一定的伸缩量，并且需要耐腐蚀度高；(4) 结构要简单，易于制造和维修。7. 2输种管的选型在本次设计中，综合考虑到整机的性能以及马铃薯种块对于输种管的要求，我们最终选用螺旋骨架型塑料管。这种输种管内壁光滑，结构简单，韧性大，耐腐蚀度高，和我们的设计要求一致，它是用1mm厚的钢丝或尼龙丝作骨架缠敷塑料薄膜并通过加热制作而成的。如图(6.1)所示。图6.1输种管7. 3输种管参数的确定7. 3. 1输种管的直径输种管的直径大小是由多种因素来决定的，其中最为主要的是作物最大播量和种子的物理特性(种块的形状、尺寸，种块与管壁的摩擦系数等)。其最小直径需要能够让种块在输种管内自由降落。根据以往实验：四分之三的马铃薯种子单边尺寸在20mm范围以内，所以输种管的最小直径一般为26mm,最大直径40mm。7. 3. 2输种管的倾斜度与长度不同种薯机对于输种管的倾斜度和长度都有着不同的要求，这是需要种薯机的结构以及种块落入地沟的要求来决定的。一般情况下，橡胶输种管的倾斜角为50。其长度通过下列公式进行计算L=H/sina(7-1)式中H种子从排种口下落到开沟器体接种口的垂直距离；A输种管的倾斜角；算得L的值为225mm。不同种薯机对于输种管的倾斜度和长度都有着不同的要求，这是需要种薯机的结构以及种块落入地沟的要求来决定的。一般情况下，橡胶输种管的倾斜角为50。其长度通过下列公式进行计算L=H/sina(7-1)式中H种子从排种口下落到开沟器体接种口的垂直距离；A输种管的倾斜角；算得L的值为225mmo7. 4本章小结输种管的作用是将排种器中的种子输送到开沟器，让种子落入种沟，需要足够的韧性和伸缩量，并且需要很强的耐腐蚀性。本次设计中，根据设计需求，选择的螺旋骨架型塑料管，这种输种管是由1mm厚的钢丝或尼龙丝作骨架缠敷塑料薄膜并通过加热制作而成的。根据计算得到输种管倾斜角为50。，输种管长度为225mm。第8章覆土器的选型设计8. 1覆土器的种类和特点种薯机上常用的覆土器有圆盘式、爪盘式、链环式、拖环式、链环式、弹齿式等，其中链环式、弹齿式、爪板式为全幅覆盖，常用于行距较窄的谷物条播机。圆盘式和拖环式覆土器，则用于行距较宽、所需覆土量大、要求覆土严密并有一定起垄作用的种薯机。种薯机上常用的覆土器有圆盘式、爪盘式、链环式、拖环式、链环式、弹齿式等，其中链环式、弹齿式、爪板式为全幅覆盖，常用于行距较窄的谷物条播机。圆盘式和拖环式覆土器，则用于行距较宽、所需覆土量大、要求覆土严密并有一定起垄作用的种薯机。8. 2覆土器的选型考虑开沟器以及本机结构，决定选用拖环式覆土器。其结构如图81所示。8. 3覆土器性能结构参数的确定根据所选用的覆土器可以得知覆土器的结构参数：拖环直径D=280mm链环长度L=15mm两环间距离Ll = 120mm挂钩有效直径Dl=l（）mm整个部件有效工作高度H=375mm （可调）8. 4本章小结种薯机上常用的覆土器有圆盘式、爪盘式、链环式、拖环式、链环式、弹齿式等，根据设计需求，本机选用了拖环式覆土器，其拖环直径D=280mm,链环长度L=15mm,两环间距离Ll=120mm,挂钩有效直径Dl = 10mm,整个部件有效工作高度 H=375mm （可调）。图8.1拖环式覆土器第9章 镇压轮的选型与设计9.1镇压轮的使用条件镇压轮的作用是通过其镇压，使种子能够更加充分的接触湿土壤，给种子的生长和发芽提供有利条件，还能减少土壤水分的蒸发，对于土壤也起了保护作用。镇压轮对土壤的压强主要根据土壤性质、水分、密度和作物的要求而定，一般为3050kPa。而镇压轮的压力大小取决于其自身的重量和作用在它上面的附加重量。压紧后土壤的容重一般为81.2g/cm2。9. 2设计要求(1) 转动灵敏。(2) 镇压力能够随时。(3) 镇压后地表平坦，无裂纹。(4) 不堵土，不缠草。9. 3结构设计现有的种薯机大都采用的是常规镇压轮。其质量轻、结构简单、压而不实，影响种植作业质量。本次设计选取了一种镇压效果好且有利于防寒保温、抗旱保墙和能促进种子早期出苗及幼苗的生长发育的圆锥式凹型镇压轮。如果镇压轮正常运转，且在其工作中不会出现壅土现象，那么镇压轮的直径应满足以下公式：Smax2W?/D(9-1)因为 Smax=Qf,贝ijD2Wt/ (Qf)(9-2)式中：Smax土壤对镇压轮表面的最大附着力；Q镇压轮的负荷；f土壤对镇压轮的附着系数，通过查表可知f 一般取0.4；-23 -摘要马铃薯，不管是在我国还是世界其他各国，都是十分重要的农作物，它作为最主要的粮食作物之一，自然会在全球各地都有着很广阔的种植面积的，我国作为农业大国，自然也不会例外，我国每年马铃薯的总产量和出口量都是十分庞大的。虽然我国每年的马铃薯总产量都可以排在世界前列，但是于马铃薯的种植上，还是存在着我们难以忽略的问题，那就是单产量低的问题，我国马铃薯总产量排在世界前列,但是单产量却排到了九十多。而但产量之所以会这么低，受到的原因也有很多，其中最为主要的原因，就是机械化水平的落后。一个国家机械化水平不仅仅影响着其工业方面，也在很大程度上影响着其农业化水平，机械化水平的落后在很大程度上也会制约国家的农业化水平。因此，我们想要提高马铃薯单产量，就需要我们进行自主创新，对于以前的机械设备进行发展和改造，只有这样，我们才能提高马铃薯单产量，马铃薯单产量提高了，我国的马铃薯总产量才会更上一层楼。而要提高马铃薯单产量，我们就需要对目前的种薯机进行改造，提升其各种性能。而提高马铃薯单产量的方法主要有两个：一是改进当前马铃薯种植的机械设备，二是改进马铃薯传统的种植方式。本文就是从这两方面下手，着手改进当前种薯机，从而提高马铃薯单产量。经过调查研究发现，升运链式马铃薯播种机，是应用较为广泛的一类种薯机，播种效率较高，结构也不复杂，因此本文所要设计的，就是一种新型的升运链式马铃薯播种机。关键词：种薯机；马铃薯；升运链式排种器WT轴套产生的摩擦力矩；D镇压轮的直径。由上面公式可知，镇压轮必须要有足够大的附着力才能够正常运转。土壤对镇压轮的附着系数f取决于轮缘的材料和土壤的条件，在一定情况下f是个常数。增大镇压轮的负荷，可以提高土壤对轮缘的附着力，但是如果增大了负荷，轮子陷土程度就会随之增大，行驶阻力增加，影响工作效率，还会过度的压实土壤，对于种子生长产生不利影响。所以最好的途径是减小轴套中产生的摩擦力矩，那就要求使用在轴套中产生摩擦力矩较小的滚动轴承。同样增大轮子的直径也能有利于镇压轮的正常运转。通过分析和计算，镇压轮的直径D的取值为400mm,宽度为120mm。镇压轮的结构简图如图9.1所示：图9.1镇压轮装置9. 4本章小结镇压轮的作用是通过镇压，让种子和湿土壤接触更加充分，为种子的生长发芽提供有利条件。但是镇压轮对土地压强要适中，否则会起反作用，镇压轮对于土壤的压强一般为3050kPa。通过分析计算，得出镇压轮的直径D为400mm,宽度为120mm。第10章 行走轮的选型设计10.1行走轮的设计要求在种薯机中，行走轮是排种、排肥的主动轮，还起着限深作用。所以在设计时,应该从其性能要求等方面入手：(1) 具有较大的强度、刚度等机械性能。(2) 滑移系数较小，一般不要超过10%,从而提高播种的均匀性。(3) 对地表不平性具有较强的适应性，避免在地表高低不平的情况下，出现作为驱动排种器、排肥器的行走轮轮被架空而不转动，造成不排种、肥的问题。10.2行走轮的结构(1) 通常情况下，行走轮直径和其打滑率是成反比关系的，直径越大，打滑率相应的越小，播种也越均匀。本本次设计按照整机与行走轮的比例大小，将其直径设计为500mm(行走轮圈外径)，宽度为80mm。(2) 本次设计参照相关机具，多方面考虑综增加其入土性能及脱土性能，所选择的行走轮结构如图(10.1)所示。10.3行走轮的安装地轮安装在地轮轴上，两端各紧挨着链轮，两轮间的距离为400mm。图10.1行走轮10.4行走轮转速的计算按照设计要求和参考有关资料，该种薯机生产率为3.24.1hm2/h,幅宽1100mm,因此，机器的行进速度为：S (41006500)八 rc /v +3600 a0.79 l.21m/sb I 1.51.5 )取平均速度为v=lm/s,按照配套拖拉机的结构尺寸和常用播种机的地轮大小，取地轮直径为500mm,有：v = wr =r60(10-1)式中：v地轮轴的转速(m/s)；w 地轮轴的角转速(rad/s)；n地轮的转速(r/s)由公式(101)得n38r/minr地轮的半径(m)。最终可以求出行走轮速度vlm/so10. 5本章小结行走轮是排种、排肥的主动轮，还起着限深的作用，由于工作需要，行走轮需要较大的强度和刚度，为了提高播种的均匀性，滑移系数不能超过10%。行走轮是安装在地轮轴上的，其两端都紧挨着链轮，两轮之间的距离为400mmo根据已知数据和公示，可以求出行走轮速度约为lm/so结 论我国马铃薯种植面积十分广阔，马铃薯年总产量也位于世界前列，但是马铃薯单产量却落后于全球很多的发达国家，本次设计的种薯机就是对以前种薯机的改进,目的是为了解决单产量落后的问题。本文计划设计的种薯机外形尺寸（长x宽x高）尺寸为1450mmx 1100mmx950mm o其基本结构为机架、开沟器、输种管、输肥管、覆土器、种箱、肥箱、排种器和镇压轮九个部分。种薯机总传动路线分为两个部分，第一部分是拖拉机前行带动行走轮，然后通过链传动将动力传递到中间轴；第二部分是中间轴传递动力到排种装置和排肥装置。经过计算得到中间轴转速与行走轮转速传动比为1,排种器上、下两链轮传动比为1.12o种箱容积V为20.8433 （L）,考虑到理论与现实存在的误差，取种箱的体积为30 （L）o排肥量为6kg/acreo开沟器入土角为a为45,切土角&为20,铲翼张角y为80。，开沟器体尺寸（长X宽X高）为173mmX120mmX505mm。输种管倾斜角为50。，输种管长度为225mm。覆土器拖环直径D=280mm,链环长度L=15mm,两环间距离Ll = 120mm,挂钩有效直径Dl = 10mm,整个部件有效工作高度 H=375mm （可调）。镇压轮直径D为400mm,宽度为120mm。行走轮是排种、排肥的主动轮，还起着限深的作用，我们通过计算最终得出行走轮速度约为lm/so本机是在原有种薯机的基础上进行改进和创新，目的是解决我国马铃薯单产量低的问题。结合所学知识，查询了相关资料，最终完成了本次设计。参考文献1 郭康权.农产品加工机械学M.北京：机械工业出版社，20152 濮良贵.机械设计M.北京：高等教育出版社，20133 成大先.机械设计手册M.北京：化学工业出版社，20164 National Instruments Corporation M Measurement Manual, 20005 芦书荣.机械设计课程设计M.成都：湖西南交通大学出版社，20166 金大鹰.机械制图M.北京：机械工业出版社，20157 闻邦椿.机械设计手册（1.2. 3.5卷）M.北京：机械工业出版社，20188 欧斯文.一类自动上下料机械手的研究与开发D.合肥:合肥工业大学.2018.9 张江华，吴小邦.机械制造工艺M.第二版.机械工业出版社,2016.10 Amy J.C.Trappey,C.Richard Liu.Automated fixture configuration using projectivegeometry approach J .The International Journal of Advanced ManufacturingTechnology, 1993.10 王欣,郭砚荣.机械制造基础M.化学工业出版社,201711 梁森.自动检测技术及应用M.北京：机械工业出版社，201112 郑堤，唐可洪.机电一体化设计基础M.北京：机械工业出版社，201613 胡家秀.机械设计基础M.机械工业出版社,2017.14 张敏良，王明红，王越.机械制造工艺M.清华大学出版社,2016.15 杨涛.手持式播种（施肥）.山西农业大学学报。2006 : 300-302116J Guoqian Wei. Research and Implementation of the Operatable Virtual Models ofHoisting and Conveying Machinery,201117侏喜林.机电一体化设计基础.北京:科学出版社,201718 刘子林.电机与电气控制.北京：电子工业出版社,201819 使用机械电气技术手册编委会.使用机械电气技术手册，山东：山东科学技术出版社20 Hindhede I,Uffe. Machine Design Fundamentals一A Practical ApproachM. NewYork: Wiley, 2013致 谢经过两个多月的努力，我终于完成了我的毕业论文设计，从刚开始接到论文题目到系统的实现再到论文的最终完成，每一步对我来说都是新的尝试与挑战，在这段时间里我学到了很多的知识也有很多的感受，从查阅相关资料和书籍让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，到使自己的设计一步一步的完善，每一次改善都会有新的收获。首先我要感谢的是我的导师张明秋老师，在整个设计过程中，遇到困难的时候,他给予了我很大的支持；其次我要感谢的是我的父母，是他们为我提供了生活的保障和学习的动力，使得我能顺利完成这次毕业设计；其次我还要感谢四年里所有的代课老师和辅导员，在我大学四年的学习和生活过程中给予我很多的教导和帮助，感谢我的同学们，他们的关心和支持永远是我前进的动力。感谢我学习生活了四年的大学黑龙江工业学院，给了我学习的空间，让我有了新的成长。最后，向审阅我论文和参加答辩的老师们表示感谢，感谢你们抽出宝贵的时间参加我的论文答辩，感谢你们对论文的不足之处提出宝贵的意见。AbstractPotatoes, whether in our country or other countries in the world, are very importantcrops, it is one of the main food crops, naturally in all parts of the world have a very broadarea of cultivation, China as a large agricultural country, naturally no exception, Chinasannual production and export volume of potatoes are very large. Although Chinas annualtotal potato production can be ranked in the forefront of the world, but in the potatocultivation, there is still a problem that we are difficult to ignore, that is, the problem oflow single output, Chinas total potato production ranks in the forefront of the world, butthe single output is ranked more than 90. But the reason why the output will be so low,there are many reasons, one of the most important reason is the backwardness of the levelof mechanization. The level of mechanization of a country not only affects its industrialaspect, but also affects its agricultural level to a great extent, and the backwardness ofmechanization level will also restrict the agricultural level of the country to a great extent.Therefore, we want to improve the production of potato single, we need to carry outindependent innovation, for the previous machinery and equipment development andtransformation, only in this way, we can increase the single production of potatoes, potatosingle production increased, Chinas total potato production will be higher. To improve thesingle yield of potatoes, we need to retrofit the current seed potato machine to improve itsvarious properties. There are two methods to improve the single yield of potato: first, toimprove the current machinery and equipment for potato cultivation, and second, toimprove the traditional way of planting potatoes. This paper starts from these two aspects,and starts to improve the current seed potato machine, so as to improve the single yield ofpotato. After investigation and study, it is found that the ascending chain potato planter isa kind of potato machine with a wide range of applications, the sowing efficiency is high,the structure is not complicated, so the design of this paper is a new type of ascendingchain potato planter.Keywords：Seed potato machine; potato; lift chain type seed collectorhi第1章前言1.1课题背景和科学意义马铃薯是一种高蛋白农作物，在我国，种植面积广泛。在最近50年，我国的马铃薯种植面积增长了 3.4倍，总产量增长了 607倍。但是，2016年，我国的马铃薯单产水平为17.05吨/公顷，在全球是低于平均水平的。如果只从总产量来说我国己经位居世界前列，但是单产量却远远低于欧美和澳洲的水平。例如，2003年，我国马铃薯的单产量是每公顷14842公斤，低于世界平均水平每公顷16448公斤，还不到单产量最大的国家新西兰每公顷44248公斤的三分之一。我国马铃薯单产量低是无法辩驳的事实，所以，从长远的眼光来看，我国应该注重于提高马铃薯单产量，把单产量的提升放在首要地位上。而要提高单产量，我们不仅要提高机械化水平，还要改良其种植方式。想要提高单产量，最重要的就是提高机械化水平，我国目前只有少部分地区实现了马铃薯机械或半机械种植，大部分地区还是处于人力种植，以及畜力生产，从开沟到覆土镇压，这个过程耗费人力物力，生产率低不说，劳动强度还大，其生产自然比机械化生产要低很多；而且我国地域广阔，拥有多种地型，因此需要的种薯机的机型也相对不一，设计出具有改变劳动强度大、生产率低的机械化设备已然成为未来的主流趋势；通用性对于种薯机来讲也是不可忽视的因素，因为我国的马铃薯种植分布广阔，所以通用性能够使种薯机的应用更加充分。虽然我国在种薯机这块领域还不能一下子缩小同国外发达国家之间的差距，但是正在将这种差距正在不断缩小。传统的马铃薯种植方式也是一个制约马铃薯单产量提高的重要因素，主要体现在：（1）马铃薯种子的质量不高，我国种植马铃薯的大部分地区，马铃薯种子一般是自留的，没有经过消毒、杀菌，也不会对其进行其他的技术上的处理，这也是影响马铃薯单产量的因素；（2）种薯的品种不全，不同的地区，不同的气候往往需要不同的马铃薯种子，在这方面，我国所作的研究还远远不能满足其需求，因此我国应该对于马铃薯品种方面加以侧重；（3）依靠人力和畜力进行种植的传统方式，耗费人力物力较多且生产效率低，还会对土壤造成伤害，对于马铃薯生长环境不利。1.2国内外种薯机的发展现状1.2. 1国外种薯机的发展现状自从二战之后，欧美地区的发达国家大都由传统农业过渡到了现代农业，到了现在，欧美发达国家农业方面的机械化水平己经达到了世界的前沿，农业化体系也已经十分完善，现在己经在朝着智能化，整体化以及精量化等综合方向发展。种薯机在欧美发达国家经过多年的发展和完善，在技术上已经到了十分完善的水平，不管是在播种效率、播种速度、播种质量、工作性能还是在种薯机的适应性和通用性上都已经达到新的水平。这很大程度上改善了播种的时候漏播、对于种子的损伤和单产量低的问题。目前发达国家一直致力于种薯机的更新换代，将其工作结构不断完善，机器使用寿命不断延长，工作效率不断提升，通用性和适应性不断提高当作研制方向。1.2.2我国种薯机的发展现状最近几十年以来，马铃薯种植面积在我国不断增长，我国对于种薯机的研制和推广方面也取得了不错的进展，尤其是对于种薯机具，尽管目前我国的种薯机和发达国家相比，存在着不小的差距，但是在我国科研和技术人员的不懈努力下，这种差距也在不断的缩小