精量播种机设计.doc

本 科 毕 业 设 计 第 1 页 共40页毕 业 设 计学生姓名： 马云鹏 学 号： 130501617 学 院： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 题 目： 精量播种机设计 指导教师： 张戌社（教授） 评阅教师： 陈继荣（副教授） 2017 年 6 月 1毕 业 设 计 中 文 摘 要 精量播种机有着省种高产等优点，逐渐受到广大农民群众的欢迎，播种机进行种植的对象是农作物的种子或者是制造成丸粒形状的包衣种子。该类播种机按照播种的方式可以分为：真空种子播种机撒播机、穴播机和条播机3类。拟设计的精量播种机是根据国内外播种机的发展趋势,与小型拖拉机配套的农用机械。该机能够一次性实现播种施肥覆土工作，并且同时可以进行覆土撒水操作。根据用户要求的不同，该机通过更改犁铧开沟器和变速箱的档位可以轻松实现行距种深以及种距。本机设置有6档变速调节可以实现大部分播种工作要求。这次设计着重了排种和覆土方面的设计，开沟器，以及镇压轮的选择。关键词 精量播种机 播种机 播种 施肥 覆土 撒水 本 科 毕 业 设 计 第 41 页 共 40 页毕 业 设 计 外 文 摘 要Title Design of Precision Seeder AbstractPrecision seeding machine has the advantages of high yield and other provinces，Gradually welcomed by the masses of farmers，The planter is planted as a seed for a crop or as a coated seed made of pellets. The seeding machine according to the way of planting can be divided into: vacuum seed sowing machine sowing machine, hole sowing machine and sowing machine 3 categories. The proposed precision sowing machine is based on the development trend of domestic and foreign planter, with small tractors supporting agricultural machinery. The machine can achieve a one-time planting and fertilization casing work, and at the same time can carry out soil spraying operation. According to the different requirements of the user, the aircraft by changing the plow opener and gearbox stalls can easily achieve the line spacing and pitch.The machine is equipped with 6-speed variable speed adjustment can achieve most of the planting requirements. This design focuses on the design of the rows and casing, the opener and the choice of the wheel.Key Words Precision planter planter sowing fertilization casing sprinkler目录第一章 引言51.1我国精量播种机发展背景51.2 精量播种机研究意义51.3精量播种机的发展前景6第二章 精量播种机的概述82.1播种机的类型82.2播种机主要机构以及功能8第三章 精量播种机的排种器113.1精量排种器的发展前景113.2排种器的技术要求113.3排种器的选择123.4勺轮式排种器的设计123.5勺轮式排种器驱动的选择143.6滚子链的计算14第四章 开沟器的设计184.1开沟器的技术要求184.2开沟器不同的类型分析和分析184.3开沟器的使用行距和前后距离204.4芯铧式开沟器设计204.5开沟器转轴的设计224.6播种行距的调节和计算224.6.1 行距的调整224.6.2 播种量的调整和实验22第五章 配套部件的设计245.1输种管245.2镇压轮的设计245.2.1镇压轮直径的确定265.2.2镇压弹簧的参数设计265.3种箱以及肥箱275.3.1肥箱275.3.2种箱275.4覆土器295.5变速箱的选用29第六章 排肥器316.1排肥器的不同类型326.2排肥器的选择32第七章 剩余部件的设计337.1洒水系统337.2覆膜337.3悬挂系统34第八章 经济性分析37结论38致谢39参考文献40第一章 引言1.1我国精量播种机发展背景中国是一个古国,根据文物推断,我们的祖先在几千年前就已经造出了播种工具瓤种，瓤种是目前世界上已知最早的播种器具。但是我国的劳动人民由于长期受到封建地主阶级的剥削压迫,我国人民在发明和使用播种机这方面进展非常缓慢。明代中叶,我国出现了播种施肥联合作业的农具,即在漏斗的后面附加一个施肥机构,使用蚕屎作为肥料,与种子同时入土1。20世纪末，机械化程度提高，于是各方面包括农业开始注重如何使用机械快速的实现自己的预期目标，现在农村年轻人大都不在村庄干活，出去去城市或者外地打工挣钱，大量老人和小孩没有办法承担那么重的农活，于是机械开始进入农村农业发展。待九四年建国后,我国有关农业机械的先驱们使用按照其他国家已有产品修改借鉴完成独创的新农业机械的方法研制农业机械。目前,联合式的农业播种机逐渐出现在我国土地上并且渐渐发展起来,还有能在不同的的地状地貌还有土质的土地上工作的系列播种机,我们现在的农业播种机械正在努力追赶国外现状并取得比较好的成就。精量播种是指用精量播种机依据农艺要求的播种密度，按照一致的行距、均匀的粒距和精确的深度将玉米种子播入土壤中并准确定位的过程，可节省种子、减少间苗作业，同时达到苗齐、苗全、苗壮的效果，既节约成本又提高产量2。我们国家从九十年代逐渐开始研究精量式播种机械，以前的八十年代以前，我们国家研究的主要是半精量的播种机械，种子的大小不是很均匀，土地的整理也不是很好，机械式精量作业还没有比较突破的发展，这些一系列的原因制约了我国精量播种业的发展。 精量播种机可以按照排种原理进行一定的分类：机械式和气力式。机械式的精量播种机又可以分为垂直圆盘式、窝眼式，纹盘式、圆盘式（水平，倾斜）、锥盘式、以及带夹式等等类型。气力式的精量播种机又可以分成气吸、气压、气吹三种样式的气式精量播种机。当前我们的农业播种机械（气式、机械）在使用反馈反面稳定性精确性有待提高。1.2 精量播种机研究意义 现在整个地球上的人口越来越多，要吃的食物和农作物也随之增大。仅仅用原来的老路子不足以解决所有人的温饱问题。我们中国的人口又是世界比较多的，在有限的土地面积上如何培育出足够多的质量好的事物，实现更加高的产量是一个不小的复杂性难点。精量播种机的出现能够有效解决这一问题，通过精准的行距种距以及严格控制的播种深度，给予农作物种子优良的发芽成长条件。有利于安排农作物之间的水分，阳光，肥料等农作物必需营养的配给。增大了优质苗的出土率，成活率。减少了种子的消耗。节省了农民以及国家大量资金，并且变相增加粮食产量。让更多的粮食进行使用。仅仅使用必要的优质粮食进行播种作业。1.3精量播种机的发展前景 目前世界的精量播种机走向正在向着复式作业这个方面进一步发展。复式作业,指用一台机器,可以在一次行程内同时完成两种或多种作业项目3。比如说联合式播种机械可以一次性的实现土壤的一系列操作（土壤的旋耕、播种、施肥、镇压或者喷洒农药等作业项目）。这样会大大避免农用机械频繁进入农地，有效的避免了机械对土地的碾压。这样联合作业节约时间并且有效的节省能源。为了保护并且改善现在的环境，能够实现最有效的使用、节约我们的农业资源，实现农业的长久发展，精量播种机逐渐得到了更大的注意与使用。精量播种机械技术在西方较发达国家经过了近几十年的发展已经逐渐成熟，它涵盖的领域也慢慢地变大。从一开始的仅仅关注播种的粒距这一方面以及注重研发精密的排种技术，逐渐发展到现在的关注播种深度的一致性，然后再到了根据土地的条件情况实现变量播种这一特殊的适应化播种。这些都体现出了我国科技人员在精量播种这一领域的研究工作始终是以节约生产的成本以及发掘出产量的潜力为目标，也就是说把农民的收益这一方面的增加作为了第一目标。科学技术的研究这一方面始终是建立在农民主体高效生产上的。我们的国家在精量播种技术的这一领域的技术研究相对的滞后一些，播种技术的智能化也刚刚起步，这里边受到多种条件的制约，一些新技术在精量播种这个领域不能实现我国的精量播种技术也就得到了制约阻碍。伴随着规模化的生产速度加快好友农业种植者对经济的追求目标，这一技术将会得到更加广泛的应用。目前精量播种技术在我国应符合国情发展，将目标定在实际的生产需求上。在根据不一样的地质，种子，区域和规模研究不一样的精量播种技术。农作物得到高产最主要的农艺措施就是高密度以及高速度的精量式播种。高速高效的规模化生产应该得到追求。，因此，高速高密度的精量播种将是我国精量播种技术的研究重点，同时带 GPS 定位、播种质量监控、自动导航、变量播种等的智能型精量播种机也将会是我国精量播种技术的发展方向4。第二章 精量播种机的概述精量播种机就是指按照一定的要求，比如规定的行距还有种子间的距离，播撒一定数量的农作物种子到种子落穴处。这期间的过程中农作物种子的播种深度通过开沟器这一结构实现调整，农作物种子会掉落在种沟，然后通过开沟器后边的覆土器在农作物种子上覆盖上一层厚度合适的湿润土壤。现在基本情况下全部的精量播种机都会添加有肥箱给农作物施加底肥，这样的装置减轻了农作物工作者的劳动力。当然，现在也可以添加镇压轮这个组件来对播种结束后的土地进行一次比较全面的镇压操作，提高农作物种子的出苗率。部分精量播种机（比如本次设计）还装配有水箱对覆土后的土地表面或者在种旁进行一定的加湿处理，保证土地水分，提高种子成活的质量。然后在播种机机架后方加装有铺膜装置，有效的实现了水分的保留，也就是锁水。对于部分地区或者部分农作物，铺膜操作提供的保持温度以及保持水分湿润度操作是必须的。部分系列由于农作物种植者的不同需求有些农种需要经常在播种操作结束后喷洒一定的农业药剂例如农药除草剂，这些对种子的发芽和茁壮成长非常有利，能够达到农民祈求的增加产量和稳定产量的要求。2.1播种机的类型播种机的种类很多, 有多种分类方法。按播种方法分为撒播机、条播机、穴播机、点播机；按播种的作物种类分为谷物播种机(主要适用于小麦类作物)、中耕作物播种机(主要适用于玉米和豆类等作物)、马铃薯播种机、棉花播种机、牧草播种机、蔬菜播种机等；按作业组合分为施肥播种机、旋耕播种机、铺膜播种机、播种中耕通用机；按牵引动力分为畜力播种机、机引播种机、悬挂播种机、半悬挂播种机；按应用条件分为普通播种机、免耕播种机(也称硬茬播种机或贴茬播种机)、沟播机等5。大部分的播种机呢又都采用了排种器不同的原理用来区分播种机的不同类型分成了离心式以及气力式两种类型的播种机。2.2播种机主要机构以及功能播种机首先要弄清楚他的结构组成，现在国内包括国外的播种类型机械都会添加上去很多辅助用工具，以便于播种机帮助人们更好的进行播种作业。伴随着近年来世界各地机械化程度的加深，对于播种机的改进这一方面也发生了地覆天翻的变化。播种机的发展开始向着精量高效多功能发展。下面说明播种机主要的机构组成。（1）机架：机架支撑整个精量播种机，起到连接各个播种机组件的作用。机架与拖拉机相连，带动整具机械体前进，支撑起整个机械结构和推动播种机的前进。机架大部分是单梁式的；（2）排肥类型部件：排肥部件主要是提供给播种的种子一定肥力有利于播种后种子的发芽及成长。排肥系列主要包括开沟器、肥箱、排肥器还有排肥管道；（3）排种类部件：排种部件结构大体和排肥部件类似，主要是将种子输送到种穴。这类部件包括种箱，输种管（必要时），开沟器，排种器。（4）覆土类组件：主要是在播种后的种沟覆盖一层湿润的细腻土壤层。保证种子出土需要的湿度，温度以及压力等等条件。含有开沟器，覆土器，镇压弹簧，镇压轮等等机构现在国内以及国外（发达国家国基本普及）各种作物的精密播种，本次设计就是精量播种机适应国内发展需求。既是指点播以及穴播。一般的精密播种机结构见图1，能够大致体现其组成部分图1 精量播种机通用机型1- 种箱 2-后支臂 3-仿形机构 4-主梁 5-肥箱 6-下悬挂点 7-仿形轮 8-前支臂 9-施肥铲 10-开沟器 11-划沟刀 12-排种器 13- 镇压弹簧 14-覆土板 15-镇压轮拖拉机牵引镇压入土导肥导种落肥落种排肥排种排肥器转动排种器转动轮子驱动图2 精量播种机工作原理程序图第三章 精量播种机的排种器3.1精量排种器的发展前景随着现在播种技术的发展，越来越多的精量播种即出现在市场我们国家也出现了很多类型的排种器与播种机相互配对使用。排种器是精量播种机里最主要的部件，本次设计的排种器由变速器带动，能够按照要求规定的植物柱间距将单粒的农作物种子播撒到土中，并且结合开沟器实现定深播种。工作过程对不同的排种器来说大致相同，就是将种子由投种区转移到导种区，然后经过递种区，清种区最后进入排种的过程，也就是说这是一个填种、分种、护种、排种的过程。精量播种机它的排种器的质量直接影响了播种后农作物的成长质量，质量不错的排种器与开沟器相互配合能够给与播撒下的种子充分的成长条件：间距和深度等等。所以说，精量播种机上选择一个合适的排种器是非常重要的。图3 工作过程图3.2排种器的技术要求排种器的技术要求主要体现在排种的精确度上，大致有以下几个内容：（1）由排种器排出的种子能够实现颗粒均匀性和稳定性，排种器不会因为外界条件产生比较严重的影响，同一辆播种机上的排种量应该保持一致性；（2）排种器对种子的损伤应该做到最低，不低于2%，尽量的不对种子做出损害；（3）精量播种机它所带有的配套排种器应该具有一定量的调节范围，具有通用性能；（4）排种器的排种孔应该设计的不容易被异物堵塞，工作的性能要好3.3排种器的选择经过与各类型的排种器比较，本次设计排种器选用勺轮式排种器。（1）根据市场调查，播种精密建议选用勺轮式，勺轮式是现在市场最普遍的排种器。勺轮式排种器在众多排种是寿命最长的。（2）勺轮式精量播种机结构简单，使用方便它的消耗小、播种后的植物间距也比较准确，能够实现单粒播种。排种器播种精度高，粒数合格率达到80%以上。（3）勺轮式采用法向充种，该排种器可以高速作业，当播种的株距不小于20厘米的时候精量播种机作业速度可达到8公里/小时。（4）虽然勺轮式排种器在面对极大或极小种子的时候需要更换勺轮，但是由于勺轮的稳定性和结构简单便于拆卸，因此选用勺轮式排种器。3.4勺轮式排种器的设计勺轮式排种器是玉米精密播种机的核心部件，其结构参数直接影响着玉米精密播种的质量。勺轮排种器由排种器壳体、排种轮、护种板、勺轮、轴、轴承、透明盖等零部件组成6。播种质量时通过排种轮，勺轮和护种板这三者的相互配合而决定的。勺轮会拾取种箱落入排种器的种子，然后运送到排种的轮窝孔，排种口最后将种子排出。勺轮拾取种子后。多余的种子会通过重力作用以及离心的效果处在不稳定的状态，就会脱离出种勺。这样就达到了清理多余种子的目的。结合种勺大小实现单粒精量播种。（1） 排种器要求的转速精量播种机对于播种农作物的植物间距有着一定的要求，排种器的旋转动作配合着播种机的向前运动两者组合实现植物株间距的调整。实现植物株间距的计算转速公式为 n=60vmZt播种机机组的整体前行速度vm为4-6km/h，农作物株距的要求是260330mm，排种轮的型孔数目Z=18，经过计算得出n=1426r/min。图4 排种器爆炸结构图（2） 勺轮式排种盘直径的确定勺轮式排种器上的排种盘垂直放置，这个盘的直径大小需要适量选择，如果这个直径选的过小，排孔的分布就会显得非常的密集，加工方面是一个问题，排孔的分布过密也会影响种子的排种精度问题。但是同样的这个直径选的过大的话，排种机构会相应的变大，排种室也就变大了。相应的也就增加了小号的转动的功率。排除种种不同的限制条件，最后确定的盘直径大小在140mm-260mm之间，这次设计该盘直径定为250mm。（3） 勺轮式排种器排种孔数量的确定漏种造成空穴和啃伤是主要的对精量排种机性能造成重大影响的原因，为了避免这两项需要对勺做出一定的修正、优化。本次设计排种器勺孔采用了一种内球面样式的结构对种子进行保护。他的窝轮孔是通过有圆角的圆柱面和棱台面组合的。本次设计所用的排种器会通过机架和开沟器进行一定的连接。通过镇压轮传动至变速箱再带动排种器转动。经过实际市场调查结合本机数据选用18勺的勺轮排种器。（4） 勺轮式排种器壳体本次设计的勺轮式排种器的外壳是铸铁经过浇铸铸成的，它起到一个主要的支撑作用，需要直接与机架连接并且承载变速箱，所以本次设计的勺轮式排种器外壳需要满足每个零件的安装固定需要。3.5勺轮式排种器驱动的选择（1）通过地轮：地轮通过一系列的装置与变速箱进而和排种器相连接。这样排种器的转速直接受控于地轮。这种驱动方式结构简单，稳定。播种结果均匀，制作以及操作方面都比较简单。虽然整个机组相对阻力增大，设计不当易打滑，但是仍然是大众的传动方式。（2）单独驱动排种器：单片机控制电机的转速，勺轮排种器由电动机带着转动。图5展示了这个驱动的过程。随着科技的发展，软件的普及，通过这种方式可以精确的控制排种器的转速，方便快捷，并且播种的间距即排种器转速不会因为地轮的打滑而出现误差。这种方式会大大减少机组之间的阻力。只是伴随着科技力的加入，这种驱动方式的成本大大增加，也拥有着相对复杂的结构。排种器电动机驱动器单片机图5 电机驱动的过程这次我设计的精量播种机，由于大面积播种的需要，需要播种组件稳定，地貌变化人为操作播种机的导致的速度改变不会影响播种机排种的效果。所以这次的排种器驱动选择第一种通过地轮驱动整个排种器组件进行工作的方式。地轮与排种器通过链轮和链条以及轴相互连接。中间有变速箱接在排种器上实现精量播种机的变速操作以用于改变株距。链传动示意图见图6。齿轮A、B分别和地轮排种器相连。地轮的转动直接影响到齿轮A上。通过链条的传动带动齿轮B实现了排种器的转动。机组的前进直接影响并且体现在了排种上。这样方便的调节播种速度保证了播种的均匀性。3.6滚子链的计算（1）选择链轮的齿数进行计算项目 计算的内容 计算得出的结果选择链轮齿数 自定 z1=18传动比 i=1大链轮的齿数 z2=18 z2=18图6 链轮传动示意图（2）确定本次计算的功率由机械设计一书得工况系数KA=1.0，由机械设计书图9-13得主动链轮系数KZ=1.45，单排链。本次设计配合小型拖拉机牵引，选功率2.2kw，则计算功率就是Pca=KAKZP=1.01.452.2=3.19KW（3）选择链条型号和节距根据Pca=3.19kw,拖拉机行进速度大约为5000米每小时，经计算得出地轮的转速n1=105r/min和PcaPc，根据机械设计书得出选择型号12B-1.链条节距P=19.05mm。（4）计算链节数和中心距初步选择中心距a0=（3050）P=（3050）*19.05=571-952mm。选用a0=952mm。根据相应的公式得出相应的链条节数为Lp0=2a0P+z1+z22+(z2-z12)2Pa0=117.9取链长节数为118。链传动最大中心距为amax=f1p2Lp-(z1+z2)这个表达式中，f1是中心距计算系数，本次设计特殊，两个链轮齿数相等，链传动最大中心距应该选用amax=Lp-z2计算得出最大中心距是952mm。（5）计算链速v，确定润滑方式v=n1z1p601000=0.6ms由链速0.6和链号12B-1，根据机械设计可知采用滴油润滑的方式。（6）计算压轴力FP有效圆周力为：Fc=1000Pv=3667N链轮水平布置的压轴力系数KFp=1.15,于是算出压轴力FPKFpFe=4217N（7）有关链轮的计算以下进行有关链轮的分度圆直径d，齿顶圆直径da和齿根圆直径df的计算分度圆直径 d=Psin180Z109.00mm齿顶圆直径 da=P0.54+cot180z1=118齿根圆直径 df=d-d1=97.00齿侧凸缘直径 dgpcot180z-1.04h2-0.76=90.2=90轮毂厚度 h=K+dk6+0.01d=10.3轮毂长度 l=3.3h=34轮毂直径 dh=dK+2h=37.6齿宽 bf1=0.95b1=11（8）多排链的承载能力与排数成正比7。但由于精度的影响，各排链承受的载荷不均匀，故排数不宜过多7。图7 整体式钢制小链轮主要结构尺寸第四章 开沟器的设计 开沟器作为不可缺少的部件，在精量播种机上有着极其重要的作用。精量播种机进行施肥以及播种操作都需要将肥料和种子排放在经过开沟器开沟的沟槽内。并用覆土器进行一定的覆土操作，使刚落入沟内的肥料和种子覆盖有一层湿土。如果开沟器或者说精量播种机进行播种的是土壤的湿度比较大的土地，比如下雨过后或者浇灌不久的土地。这样开沟器本身就会沾上很多的湿土泥块逐渐粘接，增大了精量播种机在土地行进的阻力，更会造成开出的沟形形状不一致，导致播种不均匀，这些都会影响到播种的质量。通过查资料得知大量的实验论证探讨粘接土块的开沟器会降低18%的出苗率。最严重的情况这些土块会直接导致播种工作的停止。4.1开沟器的技术要求为了实现肥料和种子能够准确地落入沟槽，并且使播种作业简单的进行，总结了以下几点要求：（1）作为精量播种机的需求，开沟器需要对深度进行一定程度上的方便式调整。能够方便快捷的随时调为播种者需要的深度。（2）不同的开沟器，相同功能的两者之间开出的深度需要保持一致性。沟的底部要平，形状要直。（3）土层的情况不应该因为开沟器的经过而改变，干湿保持一致，保证种子接触的是湿润的土壤。（4）开沟过后，进行播种作业，种子以及肥料的表面需要覆盖湿土，也就是说回土功能。保证肥料的化开种子的培育（5）开沟器能够方便的进行杂物的清理，不过易得粘接各种异物。（6）开沟器所具有的功能齐全的同时应该简化其自己的结构，进行优化减少行进阻力。4.2开沟器不同的类型分析和分析经过时间的发展，不同的需求出现以及播种器具的更新，开沟器也发展出了不同的样式。每种样式的开沟器具有自己的优点缺点。而根据不一样的状况选用不同的开沟器也能达到更加优化的选择。下面是主要的开沟器类型和分类。表1开沟器按照入土角分类开沟器名称介绍包含种类锐角开沟器锐角开沟器开沟出的工作面和地平面的夹角小于90度角馈铲式、霓铲式、船形铲式和芯铧式等多种钝角开沟器锐角开沟器开沟出的工作面和地平面的夹角大于100度角靴鞋式、滑刀式、单圆盘式和双圆盘式等多种表2 开沟器常用类型开沟器名称简单介绍优缺点锄铲式这种开沟器工作时铲前圆弧面推奎土壤,土壤在铲前形成突起,两侧的土壤受到挤压而分开。开沟器离开原位后,两侧土壤落入沟中而覆盖种子。它的入土性能好,但会将下层土壤上翻与土层土壤混合,造成土壤水分损失,并影响种子发芽。靴鞋式种开沟器的入土角为钝角,在重量作用下土壤被下压并将表面土壤分向两侧。由于铲前突起且较小,使侧边土壤堆积,沟痕没有其他的深而且窄。只适用于在整地细碎土壤上,对播种前整地质量要求较高,自身覆土作用差。芯铧式芯锌式开沟器的前棱和两侧对称曲面使土壤沿曲面上升,并将残茬、表层的干土块、杂草推向两侧且倒翻。入土性能好、但入土深度不易控制。翼板上部内倾,可增加夜土量,并在垄上播种时,有利于保持垄形。划刀式这种开沟器的开沟部分都是以钝角靠挤压入土开沟的,不翻乱土续表2开沟器名称简单介绍优缺点划刀式双圆盘入土,利用后部的两侧板使土壤向两侧推移而形成种沟。由两个旋转的平面圆盘组成,交点聚在前方,入土角为钝角层,沟型整洁,沟宽较小,使种子的横向分布限制在很小的范围内,有利于机械化中耕.但是沟底被压实,不利于作物根系的生长。两圆盘与土壤呈线性接触,故有较大的压应力,较易入土。它适用于整地条件较差,田间有土块、残茬等情况下工作。但此种开沟器结构复杂及重量大。4.3开沟器的使用行距和前后距离开沟器工作时，将部分土壤升起、抛翻、推挤或挤压等，使开沟器前方形成前丘和播种后地表形成沟痕8。前丘的存在导致在播种土地杂质较多情况下，播种机会遇到更加巨大的阻力，前丘会因为土块杂草塑料等变大，为了防止前丘的堆积相连，两个相邻开沟器之间必须相距存在一些距离。如果遇到特殊情况，比如需要的农作物行间距小于前丘的理论最小距离，这时候就要将其进行一定的调整，使两个开沟器形成一个在前一个在后的错落形式，用这样的方式阻止两个相邻的开沟器前丘距离过近的问题。这样布置的开沟器后边的沟痕会受到前边开沟器的影响，所以开沟器的设计前者不应该影响后者，后者沟痕有一定的质量保证，在稳定的环境下工作。4.4芯铧式开沟器设计桦式种床开沟器方案是可行的,解决了小型玉米免耕播种机对地表适应性差的问题，完全可以替换松土铲式种床开沟器.提高其对地表的适应性9。经过一系列对比选择，本次设计精量播种机选用的开沟器为芯铧式开沟器。芯铧式开沟器主要由芯铧、铧柄、翼板、输种管、护种罩等部件组成。芯铧一般用 34 mm 厚的 65 锰钢板制成，铧尖及刃部进行热处理，硬度为 HRC3742，以增加其耐磨性8。表3各种类型开沟器的适用行距以及前后列距离要求开沟器类型锄铲式靴鞋式双圆盘式（圆盘夹角为10到15度间）双圆盘式（圆盘夹角为23到25度间）单圆盘式最小相邻距离 cm适用行距 cm2013-151510-1225-261530153013-15前后列距离 cm3035154015列数22222图8 芯铧式开沟器的结构1- 铧柄 2-铧芯 3-翼板 4-输种管 5-护种罩（1）入土角 入土角直接影响开沟器的入土能力。增大入土角会增大开沟器的阻力，降低相应的性能。而且增大入土角会削弱开沟器的强度因为这会使芯铧式开沟器的芯铧尖而长。若想取到比较好的入土性能芯铧式开沟器入土角应该是15到25。（2）隙角 芯铧式开沟器的隙角处在芯铧开沟器的底部。用表示，这个角度决定了开沟器入土性能，5时最有利开沟器入土。当这个角度过小的时候不容易入土过大的时候沟底就会不再光滑平整。（3）斜切角 开沟器的斜切角可以使土地中的杂物比如秸秆石块等自动划开，这个角度选择不能太大，合理的选择开沟的斜切角不会轻易的造成拥堵现象。6075。（4）铧高H 铧高不能影响种子的正常下落播种，因此不能太高，而且铧高太高的话开沟器的拥土现象会加重，阻力也会相应的增大。（5）脊线曲率半径 脊线曲率半径一般选择为250到350毫米、4.5开沟器转轴的设计 开沟器设计时要尽量的避免开沟器粘接黏土，草屑，塑料薄摸等农业土地等常见的垃圾异物，这些东西常常会粘接在精量播种机的开沟器上或者其他部位。开沟器的缠绕粘接情况最为严重。因此本次设计的开沟器安装有防缠绕转轴，通过旋转可以轻易地处理一部分土块等粘接物，有效的减轻开沟器工作难度。并且还能增加开沟器的使用寿命。4.6播种行距的调节和计算4.6.1 行距的调整播种的行距就是指两个开沟器相互之间的距离。精量播种机播种时要固定行距，使开沟器固定在机架的位置。开沟器应该对称的安装在机架上，保证精量播种机整体的稳定性。使精量播种机和开沟器的受力均匀，有利于播种的精确性，减少机具之间的磨损消耗。4.6.2 播种量的调整和实验精量播种机因为用户需求的不同在每一次新的使用并且播种作业前需要重新进行播种数量的调试。这样才能满足不同地区不同人群的需求，有以下步骤：（1）将种子放入种箱，启动机器进行行走实验或者将整个机构抬起做播种实验。图 9 开沟器防缠绕转轴（2）行走轮需要有一定的处理以便于记录轮子转过的圈数，实播调整不需要。（3）转动行走轮使种子盛满在机具里。（4）确定每分钟的行走轮转动圈数并再次转动实验。（5）计算种子消耗的数量计算偏差并进行及时的调整。第五章 配套部件的设计5.1输种管输种管的作用是将种箱与排种器进行连接，将种箱中的种子顺利的导入排种器中。由于排种器直接与开沟器相连（相距较近）且排种器转速较低，种子可以顺利与开沟器相连落入开好的沟痕所以不需要单独设置输种管。输种管应该满足以下的条件：（1）保证空间的充裕，内壁的光滑对种子的下落不应该造成影响。种子可以顺利的由种箱落入排种器，不堵塞，自由流下。（2）输种管不能选用过硬的材料，要方便种箱口和排种器种子落扣得连接并具有一定的柔韧度。有一定的伸缩量，保证不是一次性用品，可以维护。（3）输种管应该制成圆管，他的左右转动不应该有所阻碍便于调节。（4）输种管的结构尽量的简单，生产容易，成本低，可靠耐用。输种管的选型工作：本次设计选用的输种管为橡胶折皱管。橡胶折皱管长度可以自由调节市场反馈好，重量小，具有高弹性，是本次管子需求的首选。表4 输种管类型输种管材质包含类型金属管卷片管、卷丝管、套简管、斗管和蛇皮管等橡胶管硬橡胶管和橡胶折皱管塑料管分有波形和直形5.2镇压轮的设计本次设计精量播种机镇压轮即为提供排种排肥动力的地行轮。镇压轮的主要作用是将开沟器翻开的土地进行覆土后的地面进行重量压紧，减少土壤间隙。播种后种子的发芽需要一定的水分，温度，压力，如果不进行镇压操作，疏松的土壤就会造成水分的严重流失，种子无法在干燥的土壤里发芽造成缺苗断垄。镇压轮会给种子的萌发提供合理的种床条件。（a）圆柱形镇压轮 (b) 凹面镇压轮 (c)圆锥组合镇压轮图 10 不同类型的镇压轮表5 镇压轮的类型比较镇压轮类型简介适用范围圆柱形由薄钢板制成。有光面圆柱形和网面圆柱形两种，其镇压轮面较宽，压分布均匀。适用蔬菜播种和宽苗幅垄播的播种机。凹凸面整体形空心柱铁轮，靠本身重量或在空腔内灌入沙土产生镇压力。凹面轮对种子上层土壤不如两侧的压得紧实，有利于种子幼芽出土。适于棉花、豆类及其它双子叶作物的播种镇压。圆锥复合由两个钢板冲制成的锥形轮组合成。可根据需要来改变两锥形轮间距，起镇压力可由附加弹簧调节。适用广泛胶圈在镇压轮与土壤压紧压时，胶圈变形；无外力时，胶圈复原。因此，镇压轮胶圈在滚动过程中变形与复原交替作用，使湿土难以粘结在胶圈表面上，由于湿土于胶圈的附着力较小，稍有振动，粘土很容易脱落。该镇压轮结构较复杂，镇压效果较好，大多用于垄作播种机上。5.2.1镇压轮直径的确定保证镇压轮正常工作的条件是RrQf这个表达式中 f土壤作用在镇压轮的摩擦系数 r轴的摩擦力距（Nm） R镇压轮的半径（m） Q镇压轮自重及镇压弹簧的载荷（N）本次设计中镇压轮为主动轮，还应该满足R=r+pQf （m）本次设计选用的镇压轮直径为250mm。宽度为40mm。5.2.2镇压弹簧的参数设计镇压弹簧也称调压弹簧，是给镇压轮提供额外压力的组件，保证镇压轮能够拥有足够的压力对土壤进行镇压，并且增大镇压轮与土壤的接触力减少打滑现象的发生。镇压弹簧要求0.3-0.5kgf/cm2轮子和地面的接触距离初步确定为s=402500.1=3141mm2。镇压弹簧用到的压力N=（0.03-0.05）*3141=94-157N，受力图概念图11 受力图F:弹簧作用力N：镇压轮与地面的力AC：弹簧受力与支点距离AB：镇压轮的轴与支点的距离本次设计中，镇压弹簧本身提供力不直接与镇压轮与土地压力形成平衡，调压弹簧所提供的压力在实际操作可调，下表弹簧即可满足要求表 6 弹簧的主要参数材料材料直径工作极限载荷Pi65Mn3mm495(N)圈数弹簧中径Pt作用下单圈刚度变量 （Pi）12.5301.585节距单圈刚度最大心轴直径7.69289.3（N/mm）15mm5.3种箱以及肥箱 种箱肥箱分别称装有种子和肥料，安装在机架上，固定方式有所不同。种箱和肥箱他们的内壁要足够光滑，有一定的角度，方便箱体内的种子和肥料自然落下，不会造成大面积的堆积层叠。此外要尽量保持均匀性。种箱由于体积小，单个与排种器配对使用，此方面要求可以放宽。5.3.1肥箱肥箱与种箱不同，肥箱盛装的肥料具有一定的腐蚀性，肥料打开袋口不进行密封操作就会吸收空气中的水分化开，表面粘接，对金属的氧化造成一定的影响。所以肥箱内壁必须涂有漆层做出一定的保护。肥箱的容积需要一定的设计，本次精量播种机的肥箱定为16升。肥箱的质量要好，重量轻坚固好用。肥箱内壁要有一定的倾斜度，并且做到方便的添加肥料，对于播种完成剩余肥料的清理也要方便。必要时可以加上肥盖。5.3.2种箱种箱的要求大致和肥箱相同。现在大部分种子都有外部的药物包衣，起到了一定的润滑作用相应的也会有一定的腐蚀性。种箱的选材为硬质塑料，材质轻并且能保证种箱所需要的强度。种箱通过螺钉连接在排种器承载机架上。种箱的容积要留有一定的余量，保持种箱内一直充种，并且防止种子过满因震动洒出。余量定为10%。种箱容积计算公式V=83.25NmaxBL1000r图 12 肥箱的三视图计算公式中：Nmax-农作物的最大播种量 L-满箱充种行进距离 B-播种机工作幅宽 -种子的单位容积（kgL）精量播种机的种箱常用容积为35-100L，本次设计种箱根据实际情况结合播种工作经验选用容积尺寸符合设计要求。5.4覆土器精量播种机工作时开沟器会对开出的沟痕进行一定量的回土操作，但是这样的操作只会给种子表面覆盖一层薄薄的土壤，并不能满足种子正常发芽所需的土壤量。覆土器正是对已经回土的种子进行更加深层次的土壤覆盖。覆土器在种子上盖的土质要均匀能够对种子进行全方面覆盖。覆土器应满足如下要求：覆土严密，覆土深度稳定，尽量使湿土接触种子，干湿土基本不混合，以利于保墒和种子发芽；覆土量可调，在土壤、作物和气候不同的播种条件下具有广泛适应性；不混土，实现湿土覆种；覆土时不拖堆，不缠草，保证覆土质量10。覆土器通过销与开沟器相连，在播种后地面及时对种子进行覆土。本次设计结构简单性能可靠，能够实现精量播种机播种机覆土要求。图13 覆土器5.5变速箱的选用精量播种机是指将单粒种子等距的播种到土壤中预定深度的机具(张波屏，2001)。精密播种具有省种 30%50%，省间苗工 48 个公顷，增产 10%30%的优点（马旭，1998），是中耕作物发展的必然趋势11。精量播种机要实现精密的单粒精量播种就需要对排种器的转速能够做到一定量的调整。本次设计的精量播种机在排种器旁安装有变速箱直接带动排种器转动，通过变速箱的6级变速实现种子间距的精量调整。本次设计选用的变速箱拥有合理的结构，不仅性能优秀而且具有不错的外观能够实现本次设计的要求。表7 变速箱参数特点一览6速封罩式变速器轴径速比设计特点17 六方一档： 1:0.5； 二挡： 1:0.48； 三挡： 1:0.56； 四挡： 1:0.65； 五档： 1:0.79；六档： 1:1专业播种机变速器，其特点为：设计合理、结构紧凑、外形美观、性能可靠、质优价廉。本变速器可做玉米、小麦、豆类、花生。马铃薯、水稻等播种、施肥配套使用。轴距75齿轮模数2.5相差齿数3图 14变速箱第六章 排肥器 农作物的生长过程与肥料息息相关，不论是古代的有机肥还是现代的化肥。在大面积种植一年内多季种植的现代社会肥料与农作物的生长关系更加密切。合理的使用肥料能帮助农作物更快更好的生长，但是不合理的使用就会对农作物的生长有一定的影响。施肥过少最多是种子幼苗的营养不够还可以后期补救。如果使用的肥料过多就会造成烧苗，农作物因为过多的肥料直接导致死亡，造成不可挽回的损失。变量施肥技术能够根据不同地区、不同土壤类型、土壤中各种养分实际的盈亏情况以及作物的实际需求量进行有目的地科学施肥。该技术是解决上述问题的一个行之有效的方法12。本次设计的排肥器可以实现肥量的无极调节。排肥器类型介绍优缺点外槽轮式结构简单，使用方便对吸湿性强的粉状化肥易粘结槽轮，引起架空、堵塞。多用于谷物条播机和中耕作物播种机上。圆盘转盘式用肥的重力和底盘及排出轮的转动，使化肥形成均匀层；利用化肥与底盘的摩擦力，将化肥排出，可通过改变调节门高度或转盘转速来调节排肥量。圆盘转盘式排肥器适用于排施松散性好的化肥。化肥不易堆集，排肥均匀度较好。指盘式指盘旋转时，将下层化肥推向固定的导肥指，并沿盘缘靠重力排出。 排出口黏着的化肥，可由搅拌器的拨齿清除。指盘式排肥器适用于排施松散性好的化肥。螺旋式有叶片式和钢丝螺旋式。工作时，螺旋转动，将化肥输送至排出口， 适用于排施松散性较好的化肥。排施吸湿性强的化肥时容易发生架空。表 8 常用排肥器类型及性能续表8排肥器类型介绍优缺点螺旋式振动式落入输肥管排出。 可通过调节箱底排肥口的大小来控制排肥量。振动式排肥器是利用振动作用及化肥重力输送并排出化肥的，振动使吸湿强的化肥松散消除架空适用于松散性好的粒状和粉状化肥。 吸湿性强的化肥易发生架空，当化肥黏满星轮时则形成堵塞不容易粘接，精度不易控制。6.1排肥器的不同类型中耕施肥机是进行中耕作业的配套机具，排肥器是中耕施肥机的主要工作部件之一。 在实际作业中，应根据所选化肥的物理性能及农艺要求，合理选择排肥器13。经过参阅得出以下排肥器类型。6.2排肥器的选择经过对6.1各类排肥器的选择对比结合此次设计精量播种机的要求。这次设计选用外槽轮式排肥器。排肥器由地轮带动的一系列链轮进行排肥工作。肥料只经过沟槽排出肥盒。排肥量的调节通过中间连接的轴上的调节手轮进行无极调节，可以随时锁死或者进行排肥量调整，精确可控简单容易操作。1-槽轮 2-排肥盒 3-肥箱图15 外槽轮式排肥器结构示意图第七章 剩余部件的设计7.1撒水系统本次的精量播种机要求有洒水功能。部分地区或者因为农业作业工作者的不同需求需要对播种后的土地进行一定的增加湿度操作，即洒水。适当的水分会给种子的发芽及成长提供良好的生长环境。尤其是本次进行的播种作业还有覆膜处理，保障了水分的持久性，播种即洒水过后的地面不会太快的干涸。长久保持湿度有利于幼苗成长。再等到农业作物长大破膜后，密闭空间被破坏，表面水分蒸发，不会造成农作物生长中扎根过浅见风倒的局面。水箱通过支架固定在机架上方，通过软质水管与喷洒管连接，喷水管会将管内的水喷雾式洒出，这样喷出的水不会因为过快的速度力量在土地上冲出一道道沟壑。细腻均匀的喷水适合农业作业要求。水箱所处的高度不足以为喷水管提供足够的压强所以选用小功率电动气泵提供喷水所需要的压力。选用博今/5206农用泵。7.2覆膜部分农作物在播种时为了更加好的生长要进行覆膜，比如棉花等作物。相同的农作物在不同地区不同环境下也有覆膜操作，包括玉米、花生、西瓜等等。农用塑料薄膜可以提高种子出苗率成长率。铺膜环境能给种子提供足够的湿度温度。这次的覆膜组件设图16 增压水泵表9 选用泵参数表型号：5206出口压力：0.6（Mpa）驱动：电动性能：耐腐蚀无泄漏最大供气压力：6KG功率：36w材质：工程塑料工作压力：5-6kg型号：5206产地：江苏吸程：2（m）流量：3.5（m3/h）用途：增压泵品牌：博今电压：12V计为部分可拆卸式，可以根据不同的需求进行加载装卸。覆膜尾部的压实机构和筑梗压土机构可以实现拆卸调整，实现对不同薄膜宽度的需求。农用塑料薄膜纸质内径35mm。播种机挂载系统应该可以方便实现塑料薄膜的装卸。农用薄膜起始悬挂位置高于地面一定高度，通过橡胶轮将其压在地表，并及时进行泥土覆盖防止薄膜被风刮起。图 17 铺膜工作图7.3悬挂系统精量播种机与拖拉机进行联合工作，配合使用三点悬挂系统。三点悬挂的机械高度可以通过提升臂调整。所以开沟器的开沟深度也就是种子的播种深度可以通过三点悬挂的提升臂调节。此外还可以通过拖拉机悬挂架中间拉杆调节。提升臂位置通过液压系统改变，以锁死。图18 三点悬挂示意图图19 三点悬挂连接部件尺寸表10 三点悬挂装置尺寸的选用项目选用尺寸（mm）上悬挂点A- 联结销孔直径B- 支架内侧表面之间的宽度下悬挂点C- 联结销孔直径D- 锁销孔距离其他E- 立柱高度下悬挂点跨距19.5044.522.539.0410465第八章 经济性分析传统播种方式是使用人工工具或者畜力式开沟后人工播种，播种的质量不容易控制，再加上发芽率等其他的问题，为了保证种苗的均匀，播下的种子一般都比需要的多；但是这样需要人工将多出的幼苗除去。这样的传统播种浪费大量时间和种子并且质量不好，影响了作物的产量，不能满足现代化大面积种植的要求 。种植农作物时加工花费多，后期管理费时费力，严重减少了农民种植热情 。精量播种机播种能一次进行多种作业操作并且保证种子的各种播种需求，播种后人工调整小，提高了发芽率和幼苗的成活率。极大地节约了时间，提高了效率。使用精量播种机减少了大量的劳动力，节省人口雇用资源。精量播种机能精量播种，最小化浪费农作物种子并且节省肥料施撒量，在保证出苗率情况下节约大量成本。体现其经济性效益性。表11 经济效益表格条目经济效益介绍第一条机具自重小，体积适中。第二条在保证必要设施的基础上结构简单第三条能够单人使用，减少了人力的消耗第四条坚固实用，对机器的修理简单方便第五条适用于多种地形，农作物结论本次毕业设计精量播种机是一种小型拖拉机牵引的机械式精量播种机械。主要是实现对农作物幼苗的定穴，定量播种。实现一穴一粒播种，并且在播种过程中要保持株距以及行距的一致性，这才体现了精量播种的含义。本次设计的精量播种机是一种多功能播种机，它不仅仅能实现播种功能而且还需要同时完成开沟、覆土、施肥、撒水、铺膜的操作。本次毕业设计主要解决这些问题。对于精量播种机的开沟功能需要在机架固定开沟器，并且可以实现距离可调用来完成不同情况下的开沟操作。施肥要有肥箱并且肥料的传输过程不能堵塞，洒落均匀。要实现均匀的撒肥，并且应该落入施肥开沟器的沟痕中。排种需要精量排种，要与机组前进一系列动作相关联，通过传动系统使种子均匀落入种穴。种穴间距的调整通过排种器转速调节实现。撒水安装的水箱压力不足以提供洒水所欲要的压