开题报告-单筒滚动式播种机及其播种精度监控装置设计.doc

毕业设计（论文）开题报告题目名称：单筒滚动式播种机及其播种精度监控装置设计 学 院： 机械工程学院 专业年级： 机械设计制造及其自动化08级 二一二 年 三 月 二十二 日单筒滚动式播种机及其播种精度监控装置设计一.本课题的项目背景及研究意义1.项目背景 我国玉米主要种植地区在黑龙江、吉林、辽宁、北京、河北、山东、河南、内蒙古、西北等地。播种机是农业生产中关键作业环节，必须在较短的播种农时内，根据农业技术要求，将种子播到田地里去，使作物获得良好的发育生长条件。播种质量的好坏，将直接影响到作物的出苗、苗全和苗壮，因而对产量的影响也很大。传统的播种方式有：(1)点播 人工开穴、人工撒种、人工覆土，最传统的播种方式，优点：用种量少、随机性强，缺点：效率低、劳动强度大、播种质量不易控制，主要用于麦田套种、山地或丘陵地播种；(2)条播 用人力或畜力开沟、人工撒种、人工覆土，比较传统的播种方式，优点：用种量少、行距和播种深度容易控制，缺点：效率不高、劳动强度大，主要用于比较平整地块，多集中于经济不太发达地区；(3)机播 用专门播种机械一次完成播种任务，优点：行距和播种深度容易控制、效率高，缺点：易出现漏播现象，造成缺苗、断垄，主要用于大面积平整土地，多集中于经济发达地区。2.研究意义 由于年年播种，尤其是科研上就得考虑播种器这个实际的问题，所以播种器就在不断地创新着与发展着，那么现在就总结一下玉米播种器的发展段。第一个阶段：主要是镐了，用镐刨然后由工人将种子点播在刨出的坑内，再覆上土就OK了，相信很多人都这么种过！用镐的优点是能保证种子直接接触到湿土，有利于种子快速萌发。缺点是密度上不去，听说先锋最大的密度都在15公分以内，那再小的镐也得哭了，心有余而力不足啊！再有挥舞一天大镐的人就是生有铜肩铁臂，一天下来也会体力不支的！所以用镐缺点多，效率低！第二阶段：由于生产及育种思想的变化而导致增加玉米的播种密度的变化，所以产生了一些设计较新的播种器，主要是解决镐所不能解决的密度的问题，这一时期的代表有现在生产出售的玉米点播器及专家们设计的具有类似的功能的点播器，这类工具都是利用一个暂贮种子的部位，一个通畅的管道，一个能伸入土中的设计，在条件具备后种子落入土中。传统的玉米种植法是采用一穴多粒的方式，在一个穴里播种三到四粒种子，根据种子的出苗情况再通过间苗（把多余的除掉），仅留一株。这是因为传统的玉米种子出苗率得不到保障，为了保证玉米能出齐苗，农民不得不采取每穴多粒的方式播种，但这种方式不仅浪费种子而且也浪费了农民们宝贵的钱财。而玉米单粒种植法是指玉米种子一穴一粒，其出苗率达到95以上，可满足芽率、芽势、纯度三个方面的指标要求。单粒机播技术的优点一是简化节本。玉米单粒机播技术基本上可以实现“一穴播一粒、一粒出一苗”，出苗后不再像常规条播那样需要进行间苗、定苗等田间作业，简化了玉米的田间管理技术，节省劳力、降低成本。据测算，单粒机播每亩可节省间苗和定苗用工费10元左右。在规模化种植条件下，单粒机播技术的简化节本优势会更加突出。二是节省种子。通过采取单粒机播方式，种子用量会大幅度降低。传统机械条播方式一般每亩用种量2.53公斤，改单粒机播后每亩用种量可降低到1.5公斤左右，每亩可节省用种11.5公斤，节省40%50%，进而也降低了种子的成本投入。三是出苗均匀整齐。玉米单粒播种机可以按照留苗密度需要确定行距和株距。由于落粒均匀一致，保证了植株之间距离均匀一致。加上用于单粒机播的种子经过精选和分级，种子粒度整齐一致。因此，单粒机播的地块出苗整齐、分布均匀，保证了“苗全、苗齐、苗匀、苗壮”，为实现玉米高产打下了良好的基础。由于单粒机播技术在诸多方面的优点，该技术目前正在迅速被广大农民所接受，今后也必将成为我国玉米主产区的一项主导技术。玉米单粒播种将是玉米生产的发展方向，这将给我国传统的玉米播种方式带来一次革命。二.国内外发展概况1.国内发展概况随着党中央大力发展农业，提高农业水平，增加农民收入等一系列相关政策的颁布和实施，国内对于播种机和播种均匀性的研究也有了飞速发展。吉林大学南岭校区研究所开发的2BDY-6型种子着地后产生的弹跳滚动等关键技术，在告诉精播大豆的粒距分布均匀性的表现上效果明显。中国农业大学工学院提出并研究的种子动态图像匹配与拼接技术，是国内相关领域信息化水平较高的一种解决方法，解决了基于机器视觉在多排种体动态监测技术研究中，播种后种子动态图像的匹配与拼接精度的难题。系统从实时性要求出发，在运用模式识别技术进行检测的实践基础上，阐述了检测系统的构建原理，从而为试验台自动检测奠定了基础。2.国外发展概况国外农业装备的水平和特点，主要以经济发达的欧美国家为代表。这些国家在农业装备和机械化水平等方面具有一定典型性。美国是世界上农业最发达、技术最先进的国家之一。近几年，美国在谷物联合收割机、喷雾机、播种机等农业装备上开始采用卫星全球定位系统监控作业等高新技术。农业出现了向精准农业方向发展的趋势。美国、加拿大以及西欧各发达国家的播种机播种幅度比较大，且速度快，这在一定程度上解决了播种机滚筒在排钟上的问题，并且通过对相关器件性能的改进和提高，加上高新技术的使用，在农业播种和其他机械方面，精确性都有了很大提高。三.本课题研究的主要内容1.主要内容本次设计的主要内容是通过广泛查阅和深入研究国内外关于相关技术方面的资料文献和发展趋势，寻找更为简单易行的方法。完成单筒滚动式播种机的结构设计，并设计其播种精度监控装置。采用更方便的机械设备与电子系统结合的方式解决相关问题，针对本国国情提出相应的种子播撒方法和相应的检测方法，最大程度的提高种子播撒精确性和测量数据的精确性。2.技术要求(1）排种机构单籽率95%，单籽、双籽可控，种子破碎率1%。(2）注塑件材料选用ABS。(3）监控装置具有语音提示功能。(4）注意制图的标准与配合件的配合公差应合理。3.关于题目的具体要求(1）设计要有创新性，结构设计合理。(2）图纸要详细，要符合制图标准。(3）生成符合国标的详细的工程图，包括装配图和各零件图(4）使用UG软件完成全部零件的设计，并进行装配。四.关键问题及解决思路1.关键问题(1）单筒滚动式播种机的结构设计。(2）播种监控装置的设计。2.解决思路及方案大中型施肥播种机在小地块、山坡地或套种作物行间进行播种时难以适应，而传统人工播种的劳动强度较大、效率低、播种质量差，针对此种情况，应用人机工程学的原理研究设计了一种手持式播种施肥机，该机也可在作物根部进行追肥。主要由控制器、种肥箱、排钟肥系统、鸭嘴式开沟器等部件组成，适用于谷物穴播或追肥，可使传统的人工播种操作变为半机械化操作，将开沟、播种施肥、覆土一次性完成。它采用了简单可靠的机构和通用的零部件，具有携带方便、使用可靠、耗材少、易加工、成本低等特点。其解决的主要技术方案是在形支架的两端头上装有旋转轴，旋转轴与外壳行走地轮相连，行走地轮上开有鸭嘴排种器，鸭嘴排种器根部开有能与接种漏斗相通的排种口，地轮内侧设有挡块，旋转轴的一侧装有链轮，链轮斜下方装有毛刷和排种轮，链轮与毛刷轮通过链条连接，排种轮与排种盘相连，排种轮上开有排种槽，排种轮斜下方装有接种漏斗，两旋转轴内侧则与U形支架连接，不能旋转，排种轮、毛刷轮和储种箱均安置在固定结构内，形支架的末端连接着斜向推杆，推杆上端焊有横向工作手柄。播种时，先将玉米种子装入储种箱内，在人力推动下，地轮向前滚动时，种子进入排种槽，排种盘在碰到地轮挡块时随之转动一定角度，带动排种轮转动，同时链轮带动毛刷轮转动，将多余种子清除，只留一粒种子在排种槽里，（由于排种轮与毛刷轮转动方向相同，避免了种子因挤夹导致的种子碾碎和多粒种子挤在一个排种槽里的问题），当漏斗下方出口与排种口对准时，种子落入鸭嘴，同时与鸭嘴连接的挡杆碰到固定在U形支架上的挡块，使鸭嘴张开，由鸭嘴排种器将种子自然悬入土壤内，当第二个鸭嘴排种器依次进入土壤开始播种时，第一个鸭嘴排种器离开穴窝，鸭嘴挡杆脱离挡块，并受鸭嘴排种器弹簧的张力关闭鸭舌，播种机地轮继续向前转动时，重复上述行程，实现精量播种。当播种时想播双籽时，可将排种轮上一侧的挡板打开。 图4.1正视图 图4.2后视图图4.3部分内部结构图监控装置设计：由于C51单片机速度和集成度等都很高并满足本装置使用条件，而且性价比很好，所以基于C51单片机开发监控程序，在鸭嘴根部的相对应的两侧分别安装红外发射管和红外接收管，当种子经鸭嘴落下时，红外发射管发射的红外线被短暂阻隔，红外接收管因短暂接收不到红外线而通过蜂鸣器发声，提示种子落下，也可以安装两对发射接收装置，以提高监控精度。五.预期的成果1.使用UG软件完成全部零件的设计，并进行装配。2.作生成符合国标的详细的工程图，包括装配图和各零件图。3.图纸、说明书、光碟。六.进度安排序号设计（论文）各阶段名称日期备注1资料收集与开题报告3.19-4.1开题阶段2确定总体方案、绘制零件的三维实体模型、装配4.2-4.15设计阶段3工程图绘制4.16-4.30绘图阶段4制定加工工艺、编程、仿真5.1-5.25仿真加工阶段5打印图纸、编写说明书、刻录光盘5.26-6.6答辩准备阶段6毕业答辩6.7-6.10答辩七.参考文献1塑料模具设计哈尔滨工业大学 李硕本编 湖南科学技术出版社2模具设计与制造简明手册冯炳尧编 上海科学技术出版社3工模具制造工艺学姚开彬编 江苏科学技术出版社4典型零件模具图册何忠保编 机械工业出版社5模具设计大典党根茂会编 中国工程机械学会6模具设计与制造冯炳尧编 西安电子科技大学出版社7使用模具设计与制造手册许发樾编 机械工业出版社8简明模具工实用技术手册彭建声编 机械工业出版社9模具标准应用手册许发樾编 机械工业出版社10UG注塑模具设计陆劲昆编 北京大学出版社11UGNX基础及应用教程曾向阳编 电子工业出版社12UG三维造型应用实例单岩编 清华大学出版社13UGNX中文版曲面造型基础教程谢龙汉编 人民邮电出版社14机械设计手册第四版 成大先编 化学工业出版社15机械设计手册第三版 成大先编 化学工业出版社16农业机械设计手册中国农机院编 机械工业出版社17中国农业百科全书(农业机械化卷)中国农业百科全书编辑部编 农业出版社18典型机械零件设计手册王霄编 化学工业出版社19机械零件设计手册吴宗泽编 机械工业出版社20农机具产品的牌号型号与名称张辉烈编 湖南农机21农机具资料数据库应用软件设计冯能莲、陈从贵编 22Nearly arc-length parameterized quintic-spline interpolation for precision machiningF.-C，Wang，D.C.H. Yang，Computer Aided Design