I某玉米播種機的結(jié)構(gòu)和零部件設(shè)計目錄TOC\o"1-3"\h\u31531緒論 2189171.1課題研究的背景 2203001.2穴播機械國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 312481.3播種機械的發(fā)展趨勢 5210501.4目前穴播機存在的問題 686042舵輪穴播式玉米播種機整機結(jié)構(gòu)設(shè)計 6184502.1舵輪穴播式播種機組成及工作原理 797462.2機架結(jié)構(gòu)設(shè)計 7108432.2.1機架結(jié)構(gòu) 7192802.3舵輪式槽輪穴播器的設(shè)計 812642.3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計 8206782.3.2工作原理 9226722.4玉米播種機內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計 9161272.4.1排種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計 949282.4.3入土成穴器參數(shù)設(shè)計 12156182.4.4穴播器轉(zhuǎn)速確定 14216553其他零部件設(shè)計 14302033.1主軸尺寸設(shè)計 15145473.2主軸強度校核 15176863.3定盤與主軸的鍵連接強度計算 1625303.4地輪裝置設(shè)計 1714564結(jié)論 2024292參考文獻 211緒論1.1課題研究的背景播種是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一個重要環(huán)節(jié)。其要求作物種子在短期內(nèi)播種到土壤中。播種量的大小直接影響作物的出苗和產(chǎn)量。機播因其播種量大、生產(chǎn)效率高、不耽誤農(nóng)時、降低勞動強度等優(yōu)點而被廣泛采用，為田間作業(yè)管理創(chuàng)造了良好條件。機械式穴播由于其無需挖溝、對土壤損傷小、種子保存好等優(yōu)點，逐漸成為播種機的首選。它的核心是種盤和點播機。前者是按需要均勻地撒在千斤頂上，后者是按需撒在土里。研究二者對于發(fā)展精量播種技術(shù)有重要意義。該組設(shè)計、試制了舵輪穴播式播種機，實現(xiàn)了無溝播。但試驗結(jié)果表明，仍有以下幾個不足：一是外排種盤到排種器的距離較大，排種不均勻，影響排種器內(nèi)壁摩擦；輪盤撒種落在種管上，容易產(chǎn)生空洞和多?，F(xiàn)象[1]。二是挖土時需要利用凸輪滑塊系統(tǒng)的徑向力克服回位彈簧與土塊之間的阻力但利用凸輪的凸輪曲線進行挖土，挖土時徑向力小于切向力，對牽引力要求較大，造成挖土成本較高。當土壤結(jié)塊或反作用力不足時，還會引起較大的打滑甚至自鎖，使播種器不能正常播種；三是鴨嘴推動柱塞驅(qū)動裝置工作時，塞子占據(jù)洞穴內(nèi)的空間，影響種子的下落。同時增加穴播內(nèi)阻，影響播量。若想擺脫本影響，則需要增大播種穴位的尺寸，但同時也會產(chǎn)生新的不利影響，如土壤阻力、玉米種植耐密性、施肥水平等，這三種缺陷都會嚴重影響播種質(zhì)量。為了解決這三個問題，本文提出的舵輪穴播式播種器在保持機播優(yōu)勢的同時。通過采用增加入土成穴器以及更改入土角度以及穴播器轉(zhuǎn)速的方式，提高播種質(zhì)量使得這些問題得到了有效解決。1.2穴播機械國內(nèi)外研究現(xiàn)狀因為我國土地廣闊，各地的自然條件不同，農(nóng)作物耕作制度不同，機械損耗的方法也不盡相同。采用條播、穴播和精密點播是播種的基本方法。由于農(nóng)業(yè)科學技術(shù)的發(fā)展，種植方法也在不斷改進之中。公元前一百多年前，我國就已經(jīng)有了大量的播種工具。但直到新中國成立后，我國的播種機才真正得到發(fā)展。自建國以來，我國播種機的發(fā)展歷程大致可分為四個階段。從1949至1957年。在這一時期，主要是引進蘇聯(lián)的水稻插秧機和插秧機，組織制圖、仿造和生產(chǎn)。以l0和12行稻種機、機引稻24行、棉引稻48行等方式為主。從1958年至1965年，從改良播種機到逐步實現(xiàn)自動播種機的發(fā)展。此階段的主要工作包括：在機引24行和48行播種機上增加排肥器；自行設(shè)計了BGX—16掛式16行糧食播種機、BTX—4通用機架播種機、BJT—6精量播種機和BZ—6(4)綜合播種機等，并進行了大量生產(chǎn)應用。借鑒國外先進的播種機技術(shù)，研制出懸掛6行的氣吸式播種機和13行的離心式播種機[2]。1966年至1976年進行。這個階段的科學研究基本上停止了。該階段后期，農(nóng)機科研生產(chǎn)單位組織設(shè)計了系列播種機，主要有：2Bl—12、2BL—16、2BL—24谷物播種機；2BZ—6、2BZ—4播種通用機；龍江一號壟播通用機；BZT—6、BZT—4、BZT—2播種通用機；遼寧702單體播種機等，并進行了大量生產(chǎn)應用。1977年開始。本文介紹了國外先進的播種機械，并通過試驗研究，自行設(shè)計研制了新一代高速精密播種機，主要有2BY—24壓輪谷物播種機、2BQ—6氣吸精密播種機等[3]。 圖1四輪玉米精播機Fig.1Four-wheelcornprecisionseeder我國農(nóng)機科研單位在開發(fā)播種機械產(chǎn)品的過程中，先后研制出磨盤式排種器、振動式排種器、窩眼式排種器、小槽輪排種器、擺桿式排種器、寬幅開溝器、擺抖式排肥器等主要工作部件，并廣泛應用于生產(chǎn)。精密播種機及其主要部件穴播器已達到相當完善的程度，在精密播種機上除配備完善的整地、覆土、鎮(zhèn)壓、施肥、灑藥等裝置外，還采用了新型的穴播排種裝置，包括各種氣力式穴播排種和機械式穴播排種等，確保單粒精量播種。此外，液壓技術(shù)和電子技術(shù)也已應用于播種機中。80年代，美國、澳大利亞、加拿大、法國和其他西方國家開始開發(fā)和廣泛應用氣動式精密播種機[4]。由于不需開溝，土壤損傷程度小，節(jié)約種子，穴播機逐漸成為人們選擇的播種機。穴播器作為穴播機的核心部件，常常伴隨著一種新型穴播機的誕生而誕生。按穴播器種類的不同，可分為外槽輪和內(nèi)置槽輪兩種；根據(jù)穴播器的成穴原理，將其分為四種類型：鴨嘴型、沖槽型、鏟槽型、噴槽型和射種型。鴨嘴式穴播器按鴨嘴開啟驅(qū)動方式的不同，可分為滾壓開啟和凸輪機構(gòu)強制開啟兩種；鴨嘴式穴播器按鴨舌開啟方向與凸輪轉(zhuǎn)動軸方向的關(guān)系，可分為前開、后開和側(cè)開三種。斯利瓦斯塔瓦等人于1981年開發(fā)了鏟式穴播器，該穴播器由一個滾輪和一個徑向排列在一個滾輪圓周上的中空錐形穴播器和一個環(huán)形帶狀排種器組成，該穴播器將排種器排出的種子通過一個中空錐形穴播器直接入孔[5]。與鴨嘴式相比，這種穴播器結(jié)構(gòu)簡單，投種精確，操作方便，但在打孔時很容易堵土，播種深度變化很大，因此Srivastava等人還設(shè)計開發(fā)了相應的斗式穴播機，成穴部件徑向安裝在滾輪上，當鏟斗向前移動時，斗體在土壤上形成穴孔，同時打開鏟斗的活門，把預先輸入斗中的種子放入斗孔中。1978年，Wijewardene開發(fā)了一種旋轉(zhuǎn)注射式播種機，這種小型播種機被設(shè)計成用來在地膜覆蓋或免耕條件下進行谷物播種，結(jié)構(gòu)緊湊，由人力或牲畜牽引[6]。基于Srivastava公司研制的鏟式鉆孔穴播器，Shaw等人于1987年研制出另一種旋轉(zhuǎn)鏟式鉆孔穴播器[7]。該裝置由滾輪和徑向布置在滾輪圓周上的鏟子和盤式排種器組成，其結(jié)構(gòu)特點是滾輪分別沿與地面的垂直方向和播種器的前進方向傾斜，使得鏟子的投種口完全靠近鏟子的上開口端，提高了播種精度，但仍未解決堵土與播種深度變化較大的缺陷。圖2鏟式播種機結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2Configurationofspadepunchlanter鏟式成穴器的組件有一個圓盤和若干個打穴鏟，打穴鏟圍繞圓盤排列，在外形上和輪子相似所以稱之為鏟輪。成穴器與排種器配合使用，所以成穴器和排種器一樣也有垂直傾角β和水平傾角γ[8]。在國內(nèi)，對于穿孔成穴播種機的研究還不多見，吉林大學農(nóng)業(yè)工程學院馬成林、馬旭等人對鴨嘴式穿孔機、沖孔機、鏟式穿孔機進行了理論研究和部件設(shè)計，但仍存在一些問題，無法形成配套產(chǎn)品[9]。2002年，杜瑞成教授等提出并研制出自動噴水成穴播種裝置，即用高壓水將送種腔內(nèi)的種子射透地膜，使之進入土壤，由于種水混用，播種過程難以控制；同年，該組又研制出直插式小麥覆膜穴播機，適用于小粒種子作物并取得良好成效。在2005年杜瑞成教授等人又提出并研制了大粒種子覆膜播種機，提出了一種新型凸輪強制開啟機構(gòu)——凸輪-曲柄連桿開啟機構(gòu)，優(yōu)化設(shè)計了凸輪的合理安裝位置及凸輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)，使鴨嘴具有不堵土、不夾膜的優(yōu)點[10-12]。結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對穴播器的研究主要集中在成穴原理、穴播器結(jié)構(gòu)優(yōu)化、排種器與穴播器關(guān)系等方面。本論文在國內(nèi)外，特別是本課題組所研究的多功能穴播器的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種舵輪穴播玉米播種機。1.3播種機械的發(fā)展趨勢第一，農(nóng)機產(chǎn)品向規(guī)?；?、多功能、高效率、復合型聯(lián)合經(jīng)營的方向發(fā)展。復合型農(nóng)業(yè)將成為主流，一步一個腳印，從無到有，這是農(nóng)業(yè)機械行業(yè)發(fā)展的一般規(guī)律，我國也不例外，但是進展緩慢。在以社會服務(wù)為中心的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)通過社會服務(wù)擴大了經(jīng)營規(guī)模，獲得了較好的經(jīng)濟效益，這對農(nóng)機的發(fā)展是有利的。在那個時候，大大小小的聯(lián)合作業(yè)，如翻耕、整地、播種、施肥、噴灌等，可以充分利用配套設(shè)施、節(jié)約能源、降低作業(yè)成本、提高作業(yè)效率，保證及時播種，增加產(chǎn)量。另外，可有效減少土塊數(shù)量，防止土塊過緊。第二，農(nóng)機裝備技術(shù)向智能化、自動化方向發(fā)展。當前，國外正在大力發(fā)展新型播種技術(shù)，如水力播種技術(shù)，在國外播種機械上得到了廣泛的應用。賽科5000氣動播種機采用液壓馬達驅(qū)動風機，精密播種機東德a-697配有液壓馬達驅(qū)動的播種錐。在輪子滑動時，液壓馬達起動，在保證播種錐體速度與機器前進速度相協(xié)調(diào)的同時，也可以用來操作啟動器的提升。第三，農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)正向資源節(jié)約和環(huán)境保護方向發(fā)展。在全球，尤其是我國淡水資源緊缺的情況下，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)有著深遠的意義和廣闊的前景。從1996年開始，農(nóng)業(yè)部投入一億元，建立了旱地節(jié)水農(nóng)業(yè)示范基地和行動型節(jié)水灌溉示范區(qū)。建立了高標準農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施，實施了農(nóng)業(yè)、農(nóng)機、生物工程、梯田、生土保持工程、雨水集蓄、節(jié)水灌溉等綜合措施，改善了旱區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本條件。水稻“淺濕”灌溉、“固水法”、“流水法”、抗旱保水劑、地膜、生物覆蓋等節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)措施累計推廣3.4億畝，農(nóng)田節(jié)水灌溉面積1000萬畝，溫室集雨、節(jié)水、噴灌、微灌、滲灌等農(nóng)業(yè)節(jié)水措施，節(jié)油節(jié)電對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。第四，農(nóng)業(yè)裝備制造業(yè)正朝著數(shù)字化、自動化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展，同時也在向綠色、高效、快速的經(jīng)濟方向發(fā)展。1.4目前穴播機存在的問題目前國內(nèi)使用的穴播機還不能完全滿足播種質(zhì)量農(nóng)藝要求。其主要特點：第一，均勻度較差。盡管現(xiàn)有的穴播機數(shù)量可調(diào)整為每公頃播種，以滿足每公頃不同種子數(shù)的農(nóng)業(yè)技術(shù)要求，但種子必須由外槽輪排裝置的輥筒分配到每一灌裝裝置。這一過程具有高度隨機性，種子在每一個孔中分布不均。有些洞穴里有幾十顆種子，有些只有兩三顆，甚至無種粒洞穴種空心土。第二，由于山地播種機對土壤質(zhì)地、水分及整地質(zhì)量的要求過高，造成了缺苗、斷壟等問題。粘度高，濕度大的地塊，土壤容易堵塞鴨嘴，導致種粒無法順利栽種，同時結(jié)塊土壤會堵塞鴨嘴器。尤其在粘性土中，鴨嘴器與土接觸時，土壤表面粘性強，導致剛接觸或未接觸地面時鴨嘴也會張開，造成種子泡沫化。2舵輪穴播式玉米播種機整機結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1舵輪穴播式播種機組成及工作原理舵輪穴播式玉米播種機的整機結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示5643215643211.種箱2.輸種管3.穴播器4.地輪5.前機架6.固定板和銷軸圖3舵輪穴播式玉米播種機Fig.3rudderwheelhill-seedercornplanter當機構(gòu)未工作時，將種粒裝入上種箱內(nèi)，通過輸種管與穴播器內(nèi)置相連接，確保種箱處于滿種狀態(tài)。前機架上的固定板和銷軸與驅(qū)動裝置用平鍵連接，平鍵通過軸套定位，并通過地輪確定穴播器入土深度，以此確保行進過程中播種機穩(wěn)定前行。本機構(gòu)采用單向播種方式，通過驅(qū)動裝置的行進帶動穴播器轉(zhuǎn)動，穴播器采用活動鴨嘴設(shè)計，使從穴播器各活動鴨嘴中排出的種子落在相應的溝槽中。利用驅(qū)動裝置的牽引使穴播器連續(xù)滾動播種，活動鴨嘴與土壤接觸時動瓣迅速打開，當孔洞的開合度大于種粒長度時，種粒進入土壤，實現(xiàn)播種過程。2.2機架結(jié)構(gòu)設(shè)計2.2.1機架結(jié)構(gòu)設(shè)計框架主要由前車架、上車架、輪架、叉架、小型支架等組成，前架為框架結(jié)構(gòu)的主體部分。車架橫梁下、銷軸下采用U形螺栓固定，三個播種舵輪盤距按實際情況設(shè)置。車架長1045mm，寬1450mm，高580mm。機身涂防銹漆，以降低在工作工程中的磨損腐蝕。機架焊接采用40x40方鋼，25x25角鋼，92x132x10鋼板。輪架的主要功能是支撐播種器，用機架帶動播種器向前滾動并順利播種。壓簧安裝在叉柱上，可通過調(diào)整螺母來改變壓簧的預緊力，從而改變在播種作業(yè)中的排種深度。通過調(diào)整位于上下立柱上的兩對螺母，可以調(diào)整地輪高度，從而限制深度，達到輪距越大，播種深度越淺；輪距越小，播種深度越深的效果，所采用的的地輪輪徑為200mm。限制各播種輪間行距使其獨立工作，以確保播種輪可在浮動行進中工作。2.3舵輪式槽輪穴播器的設(shè)計2.3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計舵輪式穴播器的結(jié)構(gòu)如圖4所示，它由若干主要部件組成，其中包括內(nèi)置排種器、槽輪、兩瓣式入土器和開閉式系統(tǒng)，每個入土器都圍繞在舵輪周圍，與舵柄相似，故稱為舵輪式穴播器。二瓣入土穴器及其開閉系統(tǒng)，主要包括定瓣、動瓣復位件彈簧、定件鉸接螺柱、螺栓等，其結(jié)構(gòu)主要有兩個特點：第一，入土穴器由定瓣、動瓣固定兩部分組成。第二，入土穴器應用杠桿原理，其開閉采用擺動從動件盤型結(jié)構(gòu)。1.復位彈簧2.凸輪3.定瓣4.動瓣5.槽輪6.內(nèi)種箱7.輸種管8.軸9.排種毛刷圖4集成式舵輪槽輪穴播器的結(jié)構(gòu)Fig.4ThestructureofintegratedDibblerwithflutedseedrollerandSteeringwheel在安裝過程中，穴播機的軸與機架固定，固定板與軸用平鍵連接，平鍵通過軸套定位，不與機組一起向前轉(zhuǎn)動。將凸輪和固定板焊接在一起，以確保在單元播種作業(yè)過程中，凸輪相對于機架是靜止的；內(nèi)置的種子分選機與動盤固定在一起，與動盤同步旋轉(zhuǎn)；動盤安裝在軸上，通過軸承定位可繞軸旋轉(zhuǎn)。定盤與動盤套在一起，形成穴播器。動瓣采用細長螺栓與動盤鉸接，并嵌入定瓣一部分。通過復位拉簧，將動瓣與定瓣固定在一起，形成儲種腔。動瓣與定瓣為中空結(jié)構(gòu)，在定瓣旁預留空間使其與動瓣組裝，并可使其繞一個細長螺栓旋轉(zhuǎn)角度。受凸輪作用力時，動瓣繞長螺栓軸轉(zhuǎn)動，按杠桿原理開啟一定角度。動瓣靠近開啟凸輪處有兩個小孔。復位拉簧兩端分別固定在動盤上以及活動鴨嘴上的倆小孔處。復位彈簧平行于動盤的端面，并處于輕微拉伸狀態(tài)，以確保在為工作狀態(tài)下入土成穴器常閉。2.3.2工作原理當機器處于未工作時，上種箱內(nèi)裝入種子，將輸種管與穴播器內(nèi)種箱連接，確保內(nèi)置式種盒可持續(xù)排種。玉米播種機行進時，驅(qū)動裝置對穴播器的牽引力，使穴播器的動盤持續(xù)滾動并驅(qū)動內(nèi)置排種器開始排種。槽輪的每個凹槽對應一個活動鴨嘴，使從內(nèi)置排種器各溝槽中排出的種子落在相應的活動鴨嘴中；動盤轉(zhuǎn)動時，種子沿輸種管進入排種器等待排種。入土成穴器在非工作狀態(tài)下關(guān)閉，避免了種子提前掉落，有效地防止了成泥活動和土壤堵塞。在驅(qū)動裝置作用下，穴播器隨機構(gòu)前行，在重力作用下入土成穴器插入土壤；當入土成穴器與地面成90°角后，動瓣頂部與凸輪接觸，在凸輪切向力的作用下，利用杠桿原理旋動螺栓，使動瓣打開。當活動鴨嘴開度大于種子的長度時，種子就會從底部進入土壤。當動瓣上端達到凸輪保持線部位時，入土成穴器達到最大開合度；為防止入土成穴器開口達到最大值時其夾土，故動瓣仍保持在凸輪保持線上移動，直至入土成穴器完全出土；即使入土成穴器在進入土壤過程中夾入少量土壤，也會在出土之后掉落；出土后，在復位彈簧的作用下動瓣關(guān)閉。入土成穴器出土后，部分土壤落回，將種子埋好完成播種。穴播器的連續(xù)滾動使內(nèi)置排種器連續(xù)排種，各個入土成穴器依次重復上述動作，實現(xiàn)持續(xù)播種。2.4玉米播種機內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計2.4.1排種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計（1）排種器結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計針對舵輪穴播式穴播器的工作特點，本研究設(shè)計了一種可調(diào)式排種器，該排種器采用槽輪排種器，將種子按一定的穴距連續(xù)播種到土壤中，該排種器與舵輪式穴播器的動盤相固定，保證其同步轉(zhuǎn)動，安裝時內(nèi)槽輪各凹槽對應一個入土成穴器，保證排種器均勻地向每個槽輪上播種，即一個槽輪上播種的種子按順序排入一個相應的槽輪，因此內(nèi)槽輪排種器的排種精度直接影響到入土成穴器的排種精度?？烧{(diào)式內(nèi)置槽輪排種器中槽的尺寸，一般要求稍大于一粒種子的寬度，保證每一粒種子恰到好處地排出，達到精確穴播的要求。槽輪排種器排種槽的長度即可調(diào)節(jié)排種量，如種子未選優(yōu)，為保證出苗率，最好將排種凹槽一穴的排種量調(diào)節(jié)為粒種子。按設(shè)計要求，由于杠桿式開式穴播器的入穴數(shù)為12個，且穴輪與穴盤同步轉(zhuǎn)動，故為保證內(nèi)置穴盤分種與入穴器排種節(jié)奏統(tǒng)一，本設(shè)計選用帶有12個穴盤的可調(diào)節(jié)穴輪，據(jù)山東理工大學輕工與農(nóng)業(yè)工程學院研究當凹槽其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇如下[6]：當；凹槽斷面圓弧半徑時，種子的出苗率和成活率最高。故選擇該尺寸。圖5排種器Fig.5Meteringdevice（2）調(diào)節(jié)螺母的參數(shù)設(shè)計調(diào)節(jié)螺母的設(shè)計選擇非標件，但根據(jù)整機特殊結(jié)構(gòu)，采用兩部分焊接而成。一是六角螺母的調(diào)整部分，每邊長度120mm；二是調(diào)整停頓部分。用直徑338mm厚4mm的鋼板制造。在鋼板表面鉆出4個均勻通孔，直徑3mm。四孔中心尺寸為直徑322mm的圓形。特殊的六角螺帽和鋼板焊接，m148內(nèi)螺紋沿軸線攻絲。調(diào)整螺母的工作原理是：通過旋鈕螺母對種盤進行調(diào)整，從而間接調(diào)整種盤。將種盤調(diào)整到合適的位置，將螺釘固定在播種機種盤上，能有效地保證種盤的穩(wěn)定性和精度。圖6調(diào)節(jié)止動部件Fig.6Adjustthestopmember2.4.2動盤及入土成穴器（1）動盤半徑及入土成穴器個數(shù)的確定動盤半徑是穴播器的一個重要參數(shù)，一般以播穴距離、入土成穴長度、穴位個數(shù)為依據(jù)綜合確定。一般而言，播穴距離大，入土后成穴器數(shù)分布廣，則要求動盤直徑大，反之亦然，動盤半徑雖小，但動盤半徑對穴孔大小也有一定影響，但影響不大。動盤工作時滾動向前，為了使穴播器達到理想的工作速度，應使動盤直徑取較大值，但動盤尺寸過大，增大了整機的重量，對整機的懸掛極為不利。從以上幾個方面考慮，動盤半徑以160至300mm為宜。穴播器對大粒粒徑種子的半徑取較大；對小粒粒徑種子或用于施肥的穴播器半徑取較小。由山東理工大學農(nóng)業(yè)小組研制的舵輪穴播玉米播種機，在試驗中暴露出了一些缺點和不足，特別是在拖拉機牽引下，在土面上滾動播種時，穴播器輪盤振動幅度較大，影響播種質(zhì)量，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，主要原因是穴播器個數(shù)太少，所以，本設(shè)計采用的穴播器數(shù)目為z=12，穴距L=160mm，入土成穴器在動盤外的高度為=80mm播種穴距L為常量,動盤半徑R是根據(jù)播種穴距、入土成穴器的長度和成穴器的個數(shù)綜合確定,即（1）由此求得動盤半徑。（2）動盤厚度P的設(shè)計動盤厚度P與種子粒徑有關(guān)，種子粒徑大，入土成穴直徑就大，入土成穴器徑向安裝在動盤上，與動盤焊接成一體，因此要求動盤厚度也就大；種子粒徑小，相應的動盤厚度可以減小。在安裝過程中，各部件之間的間隙應盡可能小，以避免漏種或夾種、泥漿堵塞。動盤厚度的計算公式如下：（2）式中，--動盤端面厚度；--定盤端蓋厚度；--定瓣內(nèi)腔直徑；--入土成穴器動瓣安裝后與動盤內(nèi)端面的間隙；--入土成穴器動瓣安裝后與定盤內(nèi)端蓋的間隙，單位均為毫米；經(jīng)分析，本設(shè)計中穴播器的動盤厚度取值為，定瓣內(nèi)腔直徑取為，此時對于整機結(jié)構(gòu)性能以及種子播種率最好。（3）定盤直徑、厚度的確定定盤的設(shè)計主要是要求能與動盤扣合成完整的穴播器，即其半徑（3）2.4.3入土成穴器參數(shù)設(shè)計按照穴播的原則，穴位越大，影響播種質(zhì)量的穴位越大，如果太小，種子運輸不順暢，很容易堵塞。所以，在設(shè)計時，應遵循以下原則：在保證種子順利運輸?shù)那疤嵯?，盡量減少直徑。（1）定瓣參數(shù)設(shè)計其內(nèi)徑取決于種子顆粒大小，根據(jù)實踐經(jīng)驗一般?。?）式中，--種子最大尺寸值。入土穴器的封閉投種腔必須大于種子最大尺寸，以確保種子順利通過；考慮到鉸接式動瓣的阻隔，因此定瓣、動瓣的內(nèi)徑必須足夠大，以保證在投種腔中有足夠的投種空間。為確保播種作業(yè)時輪盤軸向平均受力，本設(shè)計取定瓣片厚度與輪盤厚度相等，即：動瓣片與輪盤焊成一體，取定瓣外徑，為輪盤厚度36；定瓣內(nèi)徑則可由（5）式中，其值取為：；--動瓣壁厚3；--定盤壁厚3；因為定瓣和輪盤是一體的，定瓣高度實際上就是指輪盤外的定瓣高度，即為入土成穴器總成在輪盤外的高度，主要取決于作物的播深，同時考慮滑移及土壤松軟程度不同對輪盤實際滾動半徑的影響，結(jié)合實踐，本設(shè)計取定瓣高度為。（2）動瓣參數(shù)設(shè)計動瓣部分嵌入定瓣安裝，其外徑與定瓣內(nèi)徑有一定裝配間隙，根據(jù)定瓣的內(nèi)徑值取動瓣外徑值為；則動瓣內(nèi)徑為（6）式中，--動瓣壁厚；--動、定瓣之間的安裝間隙；；動瓣高度可分為動瓣在螺柱轉(zhuǎn)軸以上部分的高度（理論上仍等于入土成穴器總成在輪盤外的高度值，但為了能使動瓣包絡(luò)在定瓣之內(nèi)，動瓣尖端到軸心的半徑應該比定瓣尖端小，即（7）式中，--入土成穴器傾角，定瓣壁厚為3mm；動瓣在螺柱轉(zhuǎn)軸以下部分的高度，即：（8）在滿足與凸輪不干涉的情況下，經(jīng)分析各參數(shù)取值為：，，。經(jīng)推算，本設(shè)計取入土成穴器整體高度與穴播器動盤上定瓣高度相同，既影響穴播深度，又影響穴播器出土時刮土的情況。也就是：h=80毫米。入土穴穴寬應根據(jù)作物種子的粒徑來設(shè)計，為保證其不與入土穴穴壁發(fā)生碰撞而堵塞，經(jīng)推算本設(shè)計的入土穴穴寬與動盤厚度相同，即：。（3）入土成穴器角度參數(shù)設(shè)計入土成穴器角度的研究是穴播器研究中的重要步驟，入土成穴器角度的大小直接關(guān)系到穴播質(zhì)量的好壞，入土成穴器的傾角根據(jù)經(jīng)驗一般取值為，本課題組先前研制的舵輪式穴播器取=45°，但通過山東理工大學實驗小組試驗發(fā)現(xiàn)，45°角的入土器開角效果并不十分理想，主要有兩個缺點：1.穴口過鈍，入土成穴效果不佳；2.入土器出土時鴨嘴部易出現(xiàn)粘土或堵土，針對以上兩個缺點，本設(shè)計減小了入土器入土成穴角度，經(jīng)過山東理工大學實驗團隊在試驗田長期試驗得出最適入土角度[7]，故取。2.4.4穴播器轉(zhuǎn)速確定穴播器轉(zhuǎn)速與機組前進速度的關(guān)系式為（9）假定滑移率為零，設(shè)機組前進速度為分別為，代入上式得：（10）（11）由此確定穴播器轉(zhuǎn)速為（12）3其他零部件設(shè)計3.1主軸尺寸設(shè)計圖7主軸Figure7spindle穴式播種機主軸固定在機架上，整機和機具的重量都作用在主軸上如圖7，因此應考慮其許用彎曲應力；又由于定盤用鍵與主軸相連，主軸受剪切力作用，因此其許用切應力應滿足使用要求。作業(yè)過程中，主軸直徑的設(shè)計主要取決于作業(yè)速度、穴播器所受牽引力等。設(shè)工作機組行進速度為，穴播器所受牽引力為，則（13）（14）（15）式中，―與材料有關(guān)的系數(shù)，對于45＃鋼，??；―輪盤轉(zhuǎn)速；―傳遞功率（w）；根據(jù)試驗取作業(yè)速度，牽引力為，經(jīng)計算取安全系數(shù)為，則最后確定輪軸直徑取。3.2主軸強度校核綜合分析穴播器主軸的各種受力情況，只有當舵輪穴播器被硬物頂起，整個機架及機具的重量全部由主軸承擔時，主軸所受的彎曲扭矩最大，設(shè)機架及機具的總重量為，水平面的彎矩，垂直面上的彎矩，則合成彎矩為：（16）主軸的中心處為危險截面，主軸在中心處的最大彎曲應力為：（17）查手冊得：45＃鋼的許用彎曲應力為；則由上式得：（18）所以直徑為24得主軸能滿足使用要求。3.3定盤與主軸的鍵連接強度計算在穴播器的工作過程中，定盤以平鍵固定在主軸上，其可能的失效形式為：軟件的工作面被壓垮或磨損，鍵被剪斷，等等，由于定盤與主軸之間的平鍵(選擇圓頭平鍵)采用標準尺寸和材料，并采用靜接方式，因此壓潰是其主要失效形式。擋塊與入土成穴器的動瓣之間的摩擦產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使平鍵受到剪力作用。凸輪的半徑為，與動瓣頂端的摩擦力為，則凸輪與動瓣之間產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為：（19）平鍵所受的剪力為：（20）即（21）式中，--擋塊與動瓣之間的正壓力，；--動摩擦系數(shù)，取鑄鐵與鋼之間的摩擦系數(shù)；--主軸直徑；--剪應力，；--許用剪應力，查表得；--鍵高度8mm；--鍵的接觸長度18mm；由結(jié)構(gòu)設(shè)計得轉(zhuǎn)距值（22）則由上面分析計算得：（23）所以鍵聯(lián)結(jié)的擠壓強度滿足設(shè)計要求。3.4地輪裝置設(shè)計在免耕播種機中，地輪不僅起到限深的作用，而且是排種的主動輪。因而在設(shè)計時，地輪不僅要滿足強度、剛度等機械性能要求，還要對地表的起伏有較強的適應性，以免在地表高低不平的情況下，出現(xiàn)地輪被架空不能轉(zhuǎn)動，造成種子無法排出的問題。剛性地輪在地面上穩(wěn)定運動時的受力分析如下：（26）其中，P--牽引力Rx--行走阻力G--輪軸載荷Ry--垂直反力rd--地面反力作用點至輪心距離r--地輪半徑Rya--地輪滾動阻力矩-總阻力矩圖7地輪分析受力示意圖Fig.7Forceanalysisofthegroundwheel設(shè)，由以上方程知：（27）我們知道總阻力矩是排種機構(gòu)施加的，必須使足夠大，克服的力矩，才能使地輪轉(zhuǎn)動，帶動排種機構(gòu)排種。地輪半徑越大，增大，其轉(zhuǎn)動越容易，從而打滑率就越小，因此半徑越大播種越均勻。為了減小地輪的打滑系數(shù)，在地輪上還增加了抓地板。根據(jù)機具空間，將地輪直徑設(shè)計為300mm，寬度為80mm。本機采用的是同軸固定式鐵輪。3.5有限元分析利用Altair公司旗下的Hypermesh模塊對所設(shè)計的產(chǎn)品進行有限元前處理，Optistruct模塊對該產(chǎn)品進行有限元分析，Hyperview模塊對分析結(jié)果進行后處理。通過對機架模型的網(wǎng)格劃分、為機構(gòu)賦屬性材料，根據(jù)實際情況對機構(gòu)進行約束，然后對該機構(gòu)進行有限元分析，求出該機構(gòu)在自重情況下的應力和變形，經(jīng)過一系列的操作，讓自己熟悉了有限元分析軟件的常用操作流程。有限元網(wǎng)格模型如圖8所示。圖8機架有限元網(wǎng)格模型Fig.8Finiteelementmeshmodelofrack運用仿真軟件對機架進行靜力學分析，需要對每個機構(gòu)的材料屬性進行賦值，材料為45#鋼，因此，機架的材料均為45#鋼的參數(shù)，參數(shù)細節(jié)如表1所示。表1機架材料參數(shù)Tab.1Framematerialparameters模型屬性名稱：45#鋼模型類型：線彈性各項同性材料失效準則：最大Mises應力屈服強度：335(Mpa)彈性模量：2.1e5(Mpa)泊松比：0.3密度：7.85e-9(t/mm^3)考慮到模型中的彈簧等零件對分析結(jié)果影響較小，可以對該類零件進行簡化建模，然后依據(jù)結(jié)構(gòu)的實際情況進行約束，機架約束情況表2所示。表2機架約束示意圖Tab.2Schematicdiagramofframeconstraints模型約束位置及自由度對應實際情況約束A處整體坐標系3自由度；約束B處整體坐標系1、3自由度；A處與拖拉機連接，實際有沿著拖拉機前行和左右搖晃的自由度；B處與地面接觸，約束整體坐標系Z