山东理工大学
毕业设计（论文）手册
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山东理工大学教务处编印
二〇〇 年 月
毕业设计（论文）自二〇〇 年 月至二〇〇 年 月 共 周
前
由于播种机播种质量的优劣直接影响到农作物的产量以及农产品的成本，因此研制高质量的播种机械是现代农业的迫切要求。尽管我国大部分地区早已实现播种机械化，但目前的播种机质量还不能满足高产的要求。现在大面积麦田普遍存在着植株疏密不匀，出苗参差不齐，单株个体之间性状也表现较大差异等问题，限制了小麦产量的进一步提高。生产实践证明，解决这一问题的关键在于实行均匀播种。本课题的目的是针对现有小麦播种机播种中存在缺苗断垄现象严重，存在疙瘩苗，设计制造了一种装配有窝眼式穴播器的小麦播种机一12行小麦网状播种机，该小麦播种机能够显著提高小麦播种的均匀性，达到了节种、增产的目的。
由于我国大部分地区小麦播种机都采用外槽轮排种器排种，因此本文分析了现有外槽轮小麦播种机播种存在的问题，提出了相应的改进设计方案。本文主要在排种器、开沟器、镇压轮等方面进行了相应的改进来提高播种均匀性。(1)对排种器分析后采用窝眼式穴播器。 (2)对目前圆盘开沟器存在的问题进行了分析，并进行了相应的改进。 (3)通过对现有镇压轮存在的问题进行了分析比较，确定了既能减小打滑率又能对行镇压的镇压轮方案，并通过受力分析确定了镇压轮的主要参数。
关键词：精量播种；小麦；施肥
目 录
1 绪论 . .......................................................................................................................................................... 1
1.1提高小麦播种均匀性的目的和意义 ............................................................................................. 1
1.2国内外小麦播种机发展状况 ......................................................................................................... 1
1.3研究的内容和创新点 . .................................................................................................................... 3
1.4 预期目标 . ....................................................................................................................................... 3
1.5重点研究的关键问题及解决思路 ................................................................................................. 3
1.6工作条件及解决方法 . .................................................................................................................... 4
2 新型小麦播种机的可行性分析及整机结构设计 . .................................................................................. 4
2.1新型小麦播种机整机设计原则 ..................................................................................................... 4
2.2 新型小麦播种机的经济社会效益指标 ........................................................................................ 4
2.3 整机结构和工作原理 . ................................................................................................................... 4
2.4 新型小麦播种机的主要技术参数 ................................................................................................ 6
3 新型小麦播种机关键部件设计和试验研究 . .......................................................................................... 6
3.1机架的设计说明 . ............................................................................................................................ 6
3.2 排种器的选型与试验研究 ............................................................................................................ 7
4开沟器的设计 . ......................................................................................................................................... 10
4.1开沟器的的种类 . .......................................................................................................................... 10
4.2开沟器的选择和设计 . .................................................................................................................. 11
4.3 双圆盘开沟器沟底形状的描述与模拟 ...................................................................................... 14
4.3 开沟器参数 . ................................................................................................................................. 15
5 镇压轮的设计 . ........................................................................................................................................ 15
6 传动系统的设计 . .................................................................................................................................... 17
6.1 传动系统的整体结构 . ................................................................................................................. 17
6.2链传动的运动分析 . ...................................................................................................................... 17
总 结 . .......................................................................................................................................................... 19
致 谢 . .......................................................................................................................................................... 20
参考文献 . .................................................................................................................................................... 21
1 绪论
1.1提高小麦播种均匀性的目的和意义
研究本课题的目的是提高小麦的播种质量，降低播种成本，在提高小麦播种质量的基础上给小麦一个适合种植密度和土壤生长环境，保证小麦的健康成长。设计一个适合大型农场作业的中大型小麦播种机，来满足大型农场的作业强度，特别适合新疆和内蒙古这些拥有大量农耕地的省份。 提高麦田植株分布均匀度和群体整齐度(简称两度) 是小麦高产栽培技术的重要内容，是实现高产指标的重要措施，“两度”情况如何也是衡量麦田产量高低的重要标志. 但现在大面积麦田普遍存在着植株疏密不匀，出苗参差不齐，单株个体之间性状也表现较大差异等问题，限制了小麦产量的进一步提高。生产实践证明，解决这一问题的关键在于实行精密播种和均匀播种，这是提高“两度”实现高产的基础和前提。但现在小麦生产中使用的播种机达不到精密匀播要求，从而影响了这一技术的推广应用[1]。
群体质量一方面受作物本身遗传特性的影响，同时也是栽培技术和环境条件共同作用的结果。播量对小麦生长之所以能够产生影响是因为播种密度必然造成个体生长发育的差异，而个体的分菜数量、生长状况、成穗情况对群体结构、群体环境、产量和品质形成都有很大的影响。适宜的播种密度可以获得理想的群体结构，有利于作物正常生长发育，为优质高产奠定基础[2]。
1.2国内外小麦播种机发展状况
1.2.1国外小麦播种机发展现状
麦类作物精密播种是一个世界性难题[3]。上世纪60～70年代，苏联、英国、德国等欧洲发达 国家曾先后起步试验研究小麦等精密播种技术。苏联：1960～1975年国家曾高悬重赏(1万卢布) 解决小麦(黑麦等) 精密播种问题。BHCXOM 等单位曾列题解决小麦精密播种的技术问题，但三起三落。 英国：1971~1974年进行了小麦精播机试验，Stanhey 公司设计制造了PSD-80小麦精播机，由于结构笨重、通过性能差、种子破碎率大等一系列缺点，只生产了20台样机便停产了。80年代至今，英国再没有新精播机出现。
德国约与英国同时，制造了GS-23气吸式小麦精播机试验样机，没有进行批量生产。据苏联小麦精播机研究者E1述，1980年英国、德国的小麦精播农艺实际上是窄行距(10.5cm)大播量(80kg / ha)的条播每株分蘖只有2个左右，欧洲、苏联的农学家至令仍坚持采用7.5cm 、 10.5cm 、15cm 的窄行距条播农艺规范和25.8cm 2的营养面积，因而没有可能实现真正的小麦精少量播种。
近几年，国外在发展播种机时所遵循的原则是不断更新工作原理，尽量完善其结构，使其具备良好的工作性能，以提高播种质量，并注重提高播种机具的通用性和适应性，例如配备多种排种部件以适应不同作物种子的要求：采用不同的开沟器和镇压轮以适应不同的土坡条件，运用变速装里加大播量与施肥量的调节范围；增加播种机的系列型号，以适应与不同功率的拖拉机配套；通过提高作业速度或加大工作幅宽来提高工作效率，目前国外谷物播种机的最高工作速度已达到15km/h，个别机型甚至达20km/h[4]，己达到驾驶员所能忍受的极限速度。由于播种速度的提高不是无限制的，
速度过高将导致播种质量的恶化。目前西欧谷物播种机的工作幅宽一般在5~6m而美国、加拿大、俄罗斯等幅员辽阔的国家，不少机型已达l0～15m 。
80年代，美国、澳大利亚、加拿大、法国等国家开始研制并广泛使用气力式精密播种机械，其中气流一阶分配式集排排种系统大重应用在谷物条播机上，例如美国的sunflower 、法国的Accord 、澳大利亚的Napier600, IohnS-hearer、加拿大的MotrisM620等大型集排条播机，工作幅宽可达8~15m。目前，美国的John Deere 、加拿大的flex-iCoil 、 Masseyfergson 谷物播种机已开始使用二阶分配式集排系统，工作幅宽已达 19.52m ，大大提高了播种作业的各行一致性和生产效率。机械式精密排种器播种小粒距作物在国外研究较少，近几年也没有相应的文章发表[5]。
目前国外的精密播种机已达到相当完善的程度。在精密播种机上除了设有完善的整地、扭土、镇压及施肥、撒农药装置外其排种装置多采用新的工作原理，包括各种气力式排种原理与机械式排种原理，以保证单粒精密播种。欧美国家地广人稀的特点决定了对排种器的漏播、重播及种子破损问题在实际作业中要求相对宽松，日本岛国人口众多与国土面积狭小的矛盾又不适合播种中耕作物，同时，欧美及日本都是机械化程度较高的国家。因此，国内外对精密排种器的研究方向各有特点。
1.2.2国内小麦播种机发展现状
我国从70年代便开始研制精密播种机械[6]。其较早的代表机型主要有2BY-24压轮式谷物播种机、2BQ-6气吸式精密播种机等。由于种子质量、整地条件、机器制造水平及机器价格等因素制约，我国80年代主要是推广半精量播种机为适应农村生产责任制的要求，大量推广了小型单体播种机。90年代以来，我国逐步推广精密播种机，有10多个企业生产了20多种型号的精密播种机。精密播种机依作物种类分为玉米及大豆精密播种机、谷物(小麦) 精密播种机、甜菜精密播种机；依配套动力分为小型(5.8-13.2kW)、中型((16.2-36.8 kW)和大型(40.4 kW以上) 精密播种机；依排种器形式分为机械式和气力式两大类精密播种机；机械式中又可分为垂直圆盘式、垂直窝眼式、锥盘式、纹盘式、水平圆盘式、带夹式等型式精密播种机。精密播种受高速作业的影响很大. 现有的精密播种机试验结果表明，一般作业速度在4-8 km/h时，其株距合格率达80%以上；而作业速度提高到11-12 km/h时，株距合格率下降到60%以下，可见高速精密播种机还有待进一步发展、完善。
在条件适宜的地区积极推广小麦精播技术是农业部近几年开展的“节本增效工程”中的一个重要内容。我国小麦种植面积很大，随着人们对精少量播种技术认识的加深，市场对机具的需求也会加大。以小麦为主的机械精少量播种技术，是一项新开发成功并迅速得到推广的农机化新技术。谈起这项技术的来源，要追溯到70年代末，当时，山东农学院教授于松烈等人通过科学研究与试验，提出了“冬小麦精播高产载培技术”[7]，基本内容是:在地力较高、土城水肥条件好的地块，小麦亩播量可减少1/21～1/6，但由于人们传统观念的约束，再加上没有先进适宜的播种机具，一直未能得到大面积推广。1984年，山东省诸城县农机局在6.67hm 2的试验田里进行了小麦精少童机播试验，并获得了成功。在播量为45kg/hm2的试验田块取得了7620kg/hm2的产量，从此，这项技术被迅速推广。
我国从70年代末开始精密播种机的开发和研究，至今还没有得到普遍应用，其中主要原因是没有适用的排种器、种子的质量不能保证等。我国的排种器型式主要也是气力式和机械式两人类，其
它还有磁力式和振动式等。近几年来，随着国外不同类型精密播种机的相继引进，我国对精密播种机的研制上不断出现新的高潮，新式播种机和不同型式的排种器也不断出现，如吉林工业大学李成华搏士后研制成功的倾斜圆盘勺式排种器等都是比较新颖的精密播种机[8]。
中国农业机械化科学研究院的成果，研究的2BSJ-16小麦深施肥精少量播种机关键是研究了小麦控制室密齿型排种器，实现小麦精少量均匀播种。该机一次进地完成开沟，深施肥、精少量均匀播种、覆土、平地等作业。采用地抡屋脊调节开沟器深度，采用地轮无级调节开沟器深度，传动可靠，调整方便。
龙口市农机研究所的成果，研究的2BJP-6型小麦精密播种机，采用龙口市农机研究所最新研制的“水平圆盘圆形孔式排种器”与双圆盘开沟器的最佳组合，既提高了排种的均匀性，又提高了生产环境尤其是秸秆还田后的小麦播种的适应性，提高播种质量，满足小麦精播的农艺要求。其主要技术指标播种均匀性变异系数
1.3研究的内容和创新点
1.3.1主要研究内容
(1)分析现有小麦播种机存在的问题，提出本次小麦播种机的改进方案和整机结构方案。现有小麦播种机普遍存在缺苗断垄和疙瘩苗现象严重，因此需要从排种器、镇压轮、开沟器等方面进行改进设计。
(2)对穴播器器结构、参数和性能进行研究改进，设计一个适合小麦播种的穴播器。
(3)为防止缺苗断垄现象，镇压轮作为排种器的传动轮起到了重要的作用，对镇压轮进行改进不仅可以减少打滑率，而且可以镇压种行，提高出苗率。
(4)得出主要结论和提出存在的问题。
1.3.2 创新点
本课题设计了一种播小麦的穴播器，该穴播器有结构简单、工作稳定、能够显著提高小麦播种均匀性。
1.4 预期目标
1.4.1
(1)研究制造出能够提高播种均匀性的小麦播种机样机。
(2)播种均匀性变异系数在现有水平上有显著提高，能达到国内领先水平，机具性能指标优于农业部关于“农作物节种种植机械化实施要点”中的性能要求：小麦播种机在播量为150～240 kg/hm，的条件下，各项指标满的指标：各行排量一致性变异系数≤6%以下；总排量稳定性变异系数≤6.5%；断条效率≤0.25%；种子破损率≤0.5%播种均匀性变异系数≤60%（按5厘米分段）≤40%（按10厘米分段）。
1.5重点研究的关键问题及解决思路
1.5.1
(1)避免现有播种机播种后出现严重的漏播和如土深度不到位的现象，保证播种均匀性和出苗率
显著提高。
(2)在设计制造能够提高播种均匀性的相关装置时，尽量降低其成本。
(3)各项技术指标应达到国家颁布的谷物播种标准。
(4)保证整机结构稳定性。
1.6工作条件及解决方法
塔里木大学位于南疆中心位置，校内有实习工厂、土槽实验室、农业工程重点实验室等，设计条件较好，为项目开展提供了场地和基本条件。校内拥有优良的硬件环境，机械电气化工程学院拥有先进的实验设备和机械加工制造设备，并且师资力量雄厚，完全可以满足新型小麦播种机的工作条件。
2新型小麦播种机的可行性分析及整机结构设计
2.1新型小麦播种机整机设计原则
2.1.1
(1)避免现有播种机播种后出现严重缺苗断垄和疙瘩苗现象，保证播种均匀性有显著提高。
(2)在设计制造能够提高播种均匀性的相关装置时，尽量降低其成本。
(3)各项技术指标应达到国家颁布的谷物播种标准。
(4)保证整机结构稳定性。
2.2 新型小麦播种机的经济社会效益指标
2.2.1
(1)可节省大量的良种。与传统的机械条播相比，节约麦种100kg/hm2(按生产田节约麦种最低量计算) ，金额120元/hm2。
(2)为农业生产全过程机械化莫定了基础。精少量播种行带整齐、株距均匀，十分有利于田间管理。为机械除草、追肥、收获创造了良好条件。目前我省已把推广精少量播种技术工作作为促进粮食增产的一项重要的技术措施，加快推广这一技术，随着这项技术的广泛推广应用，我省小麦生产必将出现中产变高产，高产更高产的新局面。
2.3 整机结构和工作原理
2.3.1整机结构
新型小麦播种机主要由开沟施肥机架总成、穴播器总成、镇压轮、覆土装置等组成。
2.3.2工作原理
作业时，小麦播种机通过三点悬挂挂接在20马力的拖拉机上，播种机在拖拉机的牵引下工作，地轮的转动通过传动装置带动肥箱的中的排肥轴转动，排肥螺旋转动时将肥料推入出料口，肥料掉进开沟器，开沟器采用双圆盘开沟器开沟同时施肥。在双圆盘上设计安装一刮土装置，以防粘土。在播种过程中，穴播器的腰盘转动过程中，取种器将进入种腔的小麦种子甩到鸭嘴中，鸭嘴通过破土定穴将种子排刀适合的土层。镇压器转动时将图层压实，覆土板将土覆盖均匀，完成播种工作。
1. 地轮 2. 链轮1 3. 链条1 4. 支架 5. 链条2 6. 三点悬挂 7. 链轮2 8. 肥箱 9 .种箱
10. 镇压轮 11. 覆土板 12. 穴播器 13. 开沟器
图2-1 新型小麦播种机的整体结构示意图
2.4 新型小麦播种机的主要技术参数
型号：2BXJF-12
结构质量： 400kg
外形尺寸：2340 2100
挂接方式：三点悬挂
配套动力：8.8~18.4KW轮式拖拉机
工作幅宽：2m~2.4m
播种深度：3厘米~5厘米
施肥深度：7厘米~10厘米
行距：15厘米~20厘米可调
行数：12行
作业效率：12亩/h
3 新型小麦播种机关键部件设计和试验研究
小麦播种时均匀种子流的形成取决于排种、投种、着地3个主要环节的协调配合，每个环节都对种沟内种子排列均匀度有影响，输种管、开沟器、其中排种器的排种均匀性起到了主导作用。
3.1机架的设计说明
机架是机体重要的组成部分和支撑部分，机架配合各部件与拖拉机相连，承受拖拉机施加的拉力，完成移动。其只要是与钢材焊接而成。结构框架如下图
图3-1 机架结构图
3.2 排种器的选型与试验研究
3.2.1 排种器的研究现状
迄今为止，我国的播种机械专家、学者几乎涉猎了世界上所有的排种器形式，属于引进、仿制、研究、探讨的按播种方式分有条播排种器和点播排种器. 条播排种器有外槽轮式、内槽轮式、钉轮式、叶轮式、磨纹式、摆杆式、离心式和气力式等，点播排种器有型孔盘式(包括水平圆盘、垂直圆盘、倾斜圆盘) 、窝眼轮式、型孔带式、指夹式、气吸式、气吹式、气压式等[10]
3.2.2 穴播器的结构组成
机械式精量小麦穴播器的结构如图3-2所示。
1. 主轴 2. 取种器 3. 鸭嘴 4. 锥形弹簧 5. 刮种器 6. 观察室 7. 导种管 8. 压盘
图3-2 机械式精量小麦穴播器结构示意图
3.2.3 穴播器工作原理
穴播器工作时，种子在穴播器内随着腰带转动，在前进过程中利用种子的重力和惯性，通过取种器拾取种子，达到精量播种的目的。取种器进入种子群，种子进入充种腔；取种器经过橡胶刷时，多余的种子被清掉，毛刷的末端和充种腔形成很小的空间，只容下一排种子，此时种子在充种腔内排成整齐的一队；底盘上方的拨齿拨动取种器的拨杆，拨杆的转动，离开拨杆后完成取种工作，橡胶刷挡在定种孔不让接下来的种子进入；取种器继续运动，当取种器运动到滚筒上方时多余种子滑落，通过定种孔的种子大部分己经进入到携种腔不会滑落；当取种器经过最高点，开始往低处运动
时，种子从携种腔的投种孔进入到鸭嘴成穴器等待排出。
3.2.4 取种器设计
取种器是机械式精量小麦穴播器实现小麦精密播种的核心部件，其工作性能的好坏直接影响播种质量和出苗率。新型取种器由并排排列的充种腔和携种腔构成，取种器的结构如图3-3所示。
1. 橡胶刷 2. 拨杆 3. 取种圆柱 4. 种槽 5. 基体
图3-3 取种器结构示意图
充种腔和携种腔之间通过定种板隔开，取种器的底端截面是O 型槽，取种器的底端位于携种腔一侧。定种板的后端下部开有定种孔，用于精量取种。取种器的O 型槽的尺寸为：长2cm ，宽0.5cm ，深0.5cm ，假设小麦种粒的平均体积为0.1cm 2，那么O 型槽在充满的状态下能容下5～6粒小麦种。
3.2.6 取种过程分析
取种器的整个取种过程分为3个阶段，取种器进入种子群充种腔开始充种、毛刷刮种，目标种子侧充到携种腔。
小麦种是散粒体，穴播轮工作时种子在种子室内圈的带动下聚集在充种区，假设此时种子群面为平面，种子在种子室内的形态如图3-4所示[10]。图3-4中，圆O 为种子室，直线AB 为种子面，ABC 区域为种子群横端面。以种子室中点O 为原点建立直角坐标系，种子室的半径为r ，则直线AB 的方程为
y =tan θx -r -h (3-1) cos θ
其中，h 为种子深度；为种子室半径，θ为种子面与水平面的夹角。
圆O 的方程为
其中，α为方程角度参数，(O ) 。
直线AB 与圆0的交点A 、B 的坐标分别为
(r cos A , r sin αA ) 、(r cos αB , r sin αB ) ，
αA =π+θ+arcsin r -h
h ，α=θ-arcsin r -h
B h 。
其中，αA 、αB 分别为A,B 两点对应的α角。
图3-4 充种范围示意图
（3-2）
取种器随着穴播器的滚动而转动，种子室内的种子在滚筒带动下，呈半月型环流群。在重力、离心力和种子间推挤力联合作用下，充种腔中的种子大部分由径向进入，小部分种子由轴向进入。种子进入充种腔的方式有两种：①取种器经过种子群时，种子在重力、离心力和种子群力的作用下填补空间的形式进入；②种子从最高点沿种子面下落到种子室底面后，以一定的速度直接进入。呈环流群状态的种子从最高点滑落时的角速度k i ≈0，离心力p = mRki 2 ≈0，重力mg ，在下落种子的冲击力F i及环流中种子的动能联合作用下以填补空间原理给充种腔充种。由径向进入充种腔的种子速度为
x =2(mgh F t i -F b s ) +i i +gt （3-3） m m
式中 h i 一种子在环流中被拖带的高度；
F b 一种间摩擦力；
s 一种子在种堆上的滑移长度；
t i 一冲力的作用时间；
t 一种子充入时间；
g 一重力加速度；
m 一种子质量；
从环流群最高点沿滚筒端部间隙落下的种子在种子室底部发生种子之间推挤碰撞，部分种子可轴向进入充种腔。
3.2.9刮种过程
种子充到充种腔里，但是种子仍然是无序状态。当取种器运动到毛刷下时，毛刷尖端伸入充种腔的部分开始刮种，这时有两种情况：一种是种子堆积在充种腔，毛刷将所有种子清光，等待2次充种；另一种是毛刷将立着的种子刮倒，刮倒的种子向定种孔移动，准备侧充。
3.2.10侧充过程
被刮倒的种子，随着穴播器的转动，移动到定种口，准备侧充到携种腔。
4开沟器的设计
4.1开沟器的的种类
近年来在播种机中最常用的开沟器主要是圆盘式开沟器和尖角型开沟器。圆盘式开沟器包括单圆盘开沟器、双圆盘开沟器和三圆盘开沟器，目前双圆盘开沟器是在美国和欧洲最为常用的一种开沟器。尖角开沟器一般包括标枪式、矛尖式、鸭脚式开沟器等，这些开沟器在澳大利亚被广泛应用于免耕播种[11]。
4.1.1双圆盘开沟器结构
图4-1 双圆盘开沟器结构示意图
1. 支架 2. 进肥口 3. 主轴 4. 导肥板 5. 圆盘 6. 分土板
4.2开沟器的选择和设计
4.2.1 双圆盘开沟器
双圆盘开沟器有两个相互倾斜对称安装形成夹角的平面圆盘。两个圆盘的交点在圆盘前沿下方的m 处，工作时在土壤反力的作用下各自绕自己的轴线旋转。圆盘滚转时两个平面将土壤向两侧推挤而形成的种沟。导种板将肥料导入沟底。它的特点是类似于滑刀切削入土，能切断土中残根，对土壤的适应能力较强，工作可靠。
双圆盘开沟器在播种作业时m 点的位置一般取在地面稍上方，它的开沟宽度b 在图中为B 1B 2两点间的距离。设圆盘的直径为D ，则沟底的宽度b 为： b=B1B2=2mB2sinϕ （4-1） 2
ϕ
2mB 2=D (1-sin α) （4-2） 2 （4-3）
b =D (1-sin α)sin
图4-1 双圆盘开沟器的开沟宽度
如图4-1所示，两个圆盘各开出一条凹沟，而在两凹沟之间形成一个凹埂。在开沟宽度不大时，此凹埂对播种深度的影响可忽略不计；但在开沟宽度比较大时，凸埂将影响种子在沟内的横向分布，因此m 点的位置，即α角的大小应合理选择，一般的双圆盘开沟器，角为12度到16度，α角约为12度，D 为350mm ，b 为1.5~4mm。
4.2.2 双圆盘开沟器的运动方程及运动轨迹
开沟器工作时，圆盘上任一点的绝对运动是旋转和前进运动的合成，轨迹为摆线。以圆盘中心为原点建立坐标系，x 轴正向和机组前进方向一致，Y 轴正向垂直向上(图4-2) 。以圆盘边缘上A 点为研究对象，t 时刻A 点运动到A ’点，则A 点的运动方程为：
x =R cos ωt +V m t （4-4）
y =R sin ωt （4-5）
图4-2 速度分析
R —圆盘的回转半径，—圆盘转动的角速度，v m —机组前进速度。
上式表明圆盘的运动轨迹随着R ，
求导数，得A 点在x 轴和Y 轴的分速度：
ω，v m 的不同而具有不同的形状和特性。将上式对时间
v x =dx /dt =v m -R ωsin ωt （4-6）
v y =dy /dt =R ωcos ωt （4-7）
v A =v x +v y =v m +R 2ωsin ωt （4-8）
其中R ω是A 点的圆周速度，令λ=v p/v m =R w / v m ，它表示圆盘端点圆周速度与机组前进速度的比值，入的大小对开沟器的运动轨迹及工作状况有重要影响。
因 222
λ=R ω/v m
故
v x =v m -R ωsin ωt =v m (1-λsin ωt ) （4-9）
λ> 1时，即v p 0，即端点A 的水平分速度始终与机组前进方向相同，其运动轨迹是短摆线。
4.3 双圆盘开沟器沟底形状的描述与模拟
4.3.1 沟底形状数学方程的建立及模拟
图4-6 参数分析
如图4-6所示，圆盘开沟器的两圆盘各开出一条凹沟，在两凹沟之间形成一个凸起。凸起随着开沟宽度的增大而增高，凸起的高低将直接影响到沟底的平整性，从而影响到播种的一致性。因此要选择合适的开沟宽度。本部分程序通过数据输入模块接收数据，选择各参数值，并将其传给数据处理模块。在处理模块中，各参数被传递给所建立的数学公式进行计算，并根据公式的计算结果描绘出其相应的沟底形状。
(1)开沟宽度b
b=B1B 2=2mB2sin(ϕ/2) (4-10) mB 2=D(1-sinα)/2 (4-11) 将公式（4-11）带入公式（4-10）整理得：
b=D(1-sinα)sin(ϕ/2) (4-12)
式中：D —圆盘直径，α—圆盘聚点与水平直径的夹角，ϕ—两圆盘间的夹角
(2)沟底凸起h
设：h=βH
其中，H —耕深，β—土壤的崩塌系数（β≤1）。
在土壤不坍塌的理想状态下，因为聚点位于土层以上，所以沟底突起高度h= H。实际上，在接近聚点处。两圆盘刃口间的夹缝较小，在圆盘转动的带动下，形不成凸起。只有在接近沟底的部位，凸起才形成。凸起的高低随土壤的干湿状况、质地粒级、粘结性等物理特性的不同而不同。在一定的圆盘转速下，土壤越干、粒级越大、粘结性越差，β越小，形成的凸起也就越小。通过查阅农机手册可确定不同作物所需的耕深; 通过编程，设定土壤的不同物理性状，由计算机进行分析、模拟确定系数俘，从而计算出凸起高度，为后续的刮土板设计及阻力、功耗计算提供依据。动态模拟结果
如图4-7所示。
图4-7 构形结果
4.3 开沟器参数
4.3.1
（1）圆盘直径：D
减小圆盘直径D ，开沟宽度减小，从而沟底的凸起高度随之降低，使得沟底平整; 圆盘前面的漏土量减少，播种质量得到改善；同时使得机具结构紧凑，减少各行间的垄土干扰。
传统的开沟器一般直径D —350 mm，改进后一般可减小到D —300 mm 。
（2）两圆盘夹角：ϕ
张角ϕ越大，开沟宽度越大，沟底凸起越高。在窄行距播种机上，增大张角（ϕ），同时增大圆盘直径和提高聚点位置，可使得沟底的凸起高度很大，从而形成两条种沟，使得每个开沟器可同时播种两行。
一般ϕ角约为12度~16度。
（3）聚点：m
聚点m 的位置一般以角度α表示（如图4-1）。增大α(降低聚点m 位置) 从而可降低凸起高度，减小开沟宽度。但α一般要求位于土层以上，以便顺利将土层切开；又不导致土壤从聚点上方涌入两圆盘之间，造成圆盘夹土和开沟器堵土，并加快轴承磨损。
一般α约为15度~30度。
5 镇压轮的设计
秸秆粉碎还田地播种小麦出苗晚、出苗率低、苗期作物生长状况不好。其中一个很重要的原因是播种质量比较差，而影响播种质量因素主要有地表状况、开沟器的工作状况、搜土镇压状况等。若能因地制宜选用合适的开沟器、镇压轮，就能为作物营造良好的生长条件，改善秸秆粉碎还田地苗期作物的生长，发挥秸秆粉碎还田保水、保土等优势，提高作物产量。
在播种机土坡工作部件中，镇压轮是一个重要部件。镇压的主要作用是进一步压碎土块，沉实
土壤，促使土壤下层水分上升(俗称提墒) ；同时还可以使种子和土壤进一步密接，有利于早出苗，育壮苗。播后镇压的时间和工具，视土壤水分而定。一般应随播随压。但土坡过湿的麦田，应适当推迟镇压时间，以防板结，影响出苗。“选择或设计合适的镇压轮，可减少土城中的大空隙，减少水分蒸发，以使土壤保墒，可加强土城毛细管作用，使水分沿毛细管上升，起到“调水”和“保墒”的作用，可使种子与土坡紧密接触，有利于种子发芽和生长。
农学专家通过试验证明在镇压轮压实土坡的过程中，使种子与土坡有一定的紧密度，而使种子两侧土城较种子上方的土坡疏松有利于种子发芽，同时这种镇压方式还有压碎土块和平整地面的作用. 我们可以看到玉米播种机和免耕播种机都是对行镇压，而小麦播种机因为行距小，所以经常采用整体镇压的镇压轮。
从以上我们可以看到小麦对行镇压轮制作工艺比较复杂，成本较高。为了使成本最低而且能够起到镇压种行、降低滑移率的效果，本文在由若干根钥管焊接而成的笼型镇压轮上对行安装橡胶胎，可以防止打滑并可以对行镇压种行，在两侧焊接抓地爪，用来防止镇压轮打滑。见图
5-1
图5-1 镇压器
当考虑地轮滑移时，播量的理论计算公式有为：
Q =q （5-1） 1. 5Lam (1-δ)
式中：Q 一亩播量(g/亩) q 一各次总排t 的平均值(g)
δ一地轮滑移率 L 一机具走过的长度((m)
a 一平均行距(m) m 一每一次排种行数(行)
从上式可以看出，播量与滑移率有关，随滑移率的增大播童减小，可以知道滑移率影响播种均匀性。
6 传动系统的设计
6.1 传动系统的整体结构
1. 链轮2 2. 链条2 3. 链轮3 4. 链条1 5. 链轮1 6. 地轮
图6-1 传动系统的整体结构
6.2链传动的运动分析
传动系统在整个播种机中占有非常重要的地位，它是播种机动力传递的主要渠道和重要形式。传动系统性能的好坏将直接影响到播种机其它相关工作部件的性能，因此在设计播种机传动系统时应综合考虑各方面的要求和设计的可行性。
考虑到播种机的农艺要求较高、作业环境较恶劣和工作特点等因素，采用链传动作为传动系统工作方式。与带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象，能较好的保持准确平均传动比，所需的张紧力较小，作用在传动轴上的压力也相对较小，可减少摩擦损失，且链传动结构紧凑，能在温度较高、有油污等恶劣环境条件下工作。与齿轮传动相比，链传动的制造和安装精度要求较低，中心
距较大时其传动结构简单。其主要缺点是瞬时链速和瞬时传动比不是常数，具有脉动性，故传动平稳性相对差，需定时对链轮和链条进行润滑。
当传动系统中的链条进入链轮后，链条与链轮相啮合后形成折线，因此链传动的运动相当于一对多边形的转动。则链条线速度为：
v =
式中：P 一节距(mm) z 1pn 1z 2pn = (6-1) 60⨯100060⨯1000
n 一两链轮的转速(r/min)
z 一两链轮的齿数
传动比为：
i =n 1z 2= （6-2） n 2z 1
以上两式所求得的链速和传动比都是平均值。实际上，由于链条的多边形效应，瞬时链速和瞬时传动比都是处于动态变化中的。因此在对链传动进行运动分析时，应对实际的因素加以考虑，从而尽可能的减小链传动的运动分析误差。
5.2 链传动的主要参数
(1)小链轮转速
(2)小链轮齿数z 1，和大链轮齿数z 2
(3)传动比i 计算公式
传动比为：
i =
n 1z 2= （6-3） n 2z 1
本传动结构中小齿轮的齿数z1为13，大齿轮z2的齿数为20，则传动比约为1.53
总 结
通过这次毕业设计的学习，培养了综合运用所学知识的技能和解决技术问题的能力。进一步加深和拓宽大学期间所学的有关波束形成、信号处理和软件界面编程方面的知识，同时，我还学到许多新的知识，基本养成了严肃认真和求实创新的工作作风和工作态度。
首先，我认识到对于研究要摆正心态，稳重、耐心、细心的心态是取得研究成功的必要条件。任何研究成果的取得之前都会经过大量探索的过程，在探索过程中还会出现各种各样的问题，只有摆正心态，勇于面对困难，认真仔细分析问题，才可能走上成功之路。
其次，团队精神是科学研究必不可少的部分，一个人的力量是有限的，一个人的知识也不是全面的，只有大家集思广益，才能更好的解决问题。在临毕业时，得到了多位同学的帮助，在他们的热心帮助下，工作才得以顺利完成。最后，我觉得独立思考是一项非常重要的能力，只有不停地思索，才能发现问题，才能有所创新。正如孔夫子所说：学而不思则罔，思而不学则殆。如果光学习前人的研究，不知思考，停滞不前，那么人的思维就会堕落，自然就不能解决更多的新问题。在科学的大道上要勇于思考，勇于打破规律，用于解决问题。在毕业设计的工作中，学到的东西真的很多很多，在即将毕业之际，给我的大学生活画一个圆满的句号。
致 谢
设计的顺利完成，首先要感谢我的指导老师贺小伟以及教导过我的各位老师。贺老师治学严谨，平易近人，在他的悉心指导中，我不仅学到了扎实的专业知识，也为以后的工作奠定了坚实的基础；他们严谨的治学态度，一丝不苟的工作作风和诲人不倦的育人精神让我受益菲浅。在设计的整个过程中，给予我精心的指导与帮助，为我们的设计付出了辛勤的劳动，倾注了大量时间和精力，在此向他们表示诚挚的敬意和衷心的感谢。
感谢塔里木大学所有曾经帮助过我的老师和同学，他们教授与帮助，使我获得了大量的知识，圆满完成了学业，在此我深深地表示敬意和由衷的感激之情。最后，我要感谢所有在论文撰写过程中给我以支持和帮助的老师、同学和朋友们。
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(6) :42-44.
山东理工大学
毕业设计（论文）手册
学院 系
专业 班级
学生姓名 学号
指导教师 职称
山东理工大学教务处编印
二〇〇 年 月
毕业设计（论文）自二〇〇 年 月至二〇〇 年 月 共 周
前
由于播种机播种质量的优劣直接影响到农作物的产量以及农产品的成本，因此研制高质量的播种机械是现代农业的迫切要求。尽管我国大部分地区早已实现播种机械化，但目前的播种机质量还不能满足高产的要求。现在大面积麦田普遍存在着植株疏密不匀，出苗参差不齐，单株个体之间性状也表现较大差异等问题，限制了小麦产量的进一步提高。生产实践证明，解决这一问题的关键在于实行均匀播种。本课题的目的是针对现有小麦播种机播种中存在缺苗断垄现象严重，存在疙瘩苗，设计制造了一种装配有窝眼式穴播器的小麦播种机一12行小麦网状播种机，该小麦播种机能够显著提高小麦播种的均匀性，达到了节种、增产的目的。
由于我国大部分地区小麦播种机都采用外槽轮排种器排种，因此本文分析了现有外槽轮小麦播种机播种存在的问题，提出了相应的改进设计方案。本文主要在排种器、开沟器、镇压轮等方面进行了相应的改进来提高播种均匀性。(1)对排种器分析后采用窝眼式穴播器。 (2)对目前圆盘开沟器存在的问题进行了分析，并进行了相应的改进。 (3)通过对现有镇压轮存在的问题进行了分析比较，确定了既能减小打滑率又能对行镇压的镇压轮方案，并通过受力分析确定了镇压轮的主要参数。
关键词：精量播种；小麦；施肥
目 录
1 绪论 . .......................................................................................................................................................... 1
1.1提高小麦播种均匀性的目的和意义 ............................................................................................. 1
1.2国内外小麦播种机发展状况 ......................................................................................................... 1
1.3研究的内容和创新点 . .................................................................................................................... 3
1.4 预期目标 . ....................................................................................................................................... 3
1.5重点研究的关键问题及解决思路 ................................................................................................. 3
1.6工作条件及解决方法 . .................................................................................................................... 4
2 新型小麦播种机的可行性分析及整机结构设计 . .................................................................................. 4
2.1新型小麦播种机整机设计原则 ..................................................................................................... 4
2.2 新型小麦播种机的经济社会效益指标 ........................................................................................ 4
2.3 整机结构和工作原理 . ................................................................................................................... 4
2.4 新型小麦播种机的主要技术参数 ................................................................................................ 6
3 新型小麦播种机关键部件设计和试验研究 . .......................................................................................... 6
3.1机架的设计说明 . ............................................................................................................................ 6
3.2 排种器的选型与试验研究 ............................................................................................................ 7
4开沟器的设计 . ......................................................................................................................................... 10
4.1开沟器的的种类 . .......................................................................................................................... 10
4.2开沟器的选择和设计 . .................................................................................................................. 11
4.3 双圆盘开沟器沟底形状的描述与模拟 ...................................................................................... 14
4.3 开沟器参数 . ................................................................................................................................. 15
5 镇压轮的设计 . ........................................................................................................................................ 15
6 传动系统的设计 . .................................................................................................................................... 17
6.1 传动系统的整体结构 . ................................................................................................................. 17
6.2链传动的运动分析 . ...................................................................................................................... 17
总 结 . .......................................................................................................................................................... 19
致 谢 . .......................................................................................................................................................... 20
参考文献 . .................................................................................................................................................... 21
1 绪论
1.1提高小麦播种均匀性的目的和意义
研究本课题的目的是提高小麦的播种质量，降低播种成本，在提高小麦播种质量的基础上给小麦一个适合种植密度和土壤生长环境，保证小麦的健康成长。设计一个适合大型农场作业的中大型小麦播种机，来满足大型农场的作业强度，特别适合新疆和内蒙古这些拥有大量农耕地的省份。 提高麦田植株分布均匀度和群体整齐度(简称两度) 是小麦高产栽培技术的重要内容，是实现高产指标的重要措施，“两度”情况如何也是衡量麦田产量高低的重要标志. 但现在大面积麦田普遍存在着植株疏密不匀，出苗参差不齐，单株个体之间性状也表现较大差异等问题，限制了小麦产量的进一步提高。生产实践证明，解决这一问题的关键在于实行精密播种和均匀播种，这是提高“两度”实现高产的基础和前提。但现在小麦生产中使用的播种机达不到精密匀播要求，从而影响了这一技术的推广应用[1]。
群体质量一方面受作物本身遗传特性的影响，同时也是栽培技术和环境条件共同作用的结果。播量对小麦生长之所以能够产生影响是因为播种密度必然造成个体生长发育的差异，而个体的分菜数量、生长状况、成穗情况对群体结构、群体环境、产量和品质形成都有很大的影响。适宜的播种密度可以获得理想的群体结构，有利于作物正常生长发育，为优质高产奠定基础[2]。
1.2国内外小麦播种机发展状况
1.2.1国外小麦播种机发展现状
麦类作物精密播种是一个世界性难题[3]。上世纪60～70年代，苏联、英国、德国等欧洲发达 国家曾先后起步试验研究小麦等精密播种技术。苏联：1960～1975年国家曾高悬重赏(1万卢布) 解决小麦(黑麦等) 精密播种问题。BHCXOM 等单位曾列题解决小麦精密播种的技术问题，但三起三落。 英国：1971~1974年进行了小麦精播机试验，Stanhey 公司设计制造了PSD-80小麦精播机，由于结构笨重、通过性能差、种子破碎率大等一系列缺点，只生产了20台样机便停产了。80年代至今，英国再没有新精播机出现。
德国约与英国同时，制造了GS-23气吸式小麦精播机试验样机，没有进行批量生产。据苏联小麦精播机研究者E1述，1980年英国、德国的小麦精播农艺实际上是窄行距(10.5cm)大播量(80kg / ha)的条播每株分蘖只有2个左右，欧洲、苏联的农学家至令仍坚持采用7.5cm 、 10.5cm 、15cm 的窄行距条播农艺规范和25.8cm 2的营养面积，因而没有可能实现真正的小麦精少量播种。
近几年，国外在发展播种机时所遵循的原则是不断更新工作原理，尽量完善其结构，使其具备良好的工作性能，以提高播种质量，并注重提高播种机具的通用性和适应性，例如配备多种排种部件以适应不同作物种子的要求：采用不同的开沟器和镇压轮以适应不同的土坡条件，运用变速装里加大播量与施肥量的调节范围；增加播种机的系列型号，以适应与不同功率的拖拉机配套；通过提高作业速度或加大工作幅宽来提高工作效率，目前国外谷物播种机的最高工作速度已达到15km/h，个别机型甚至达20km/h[4]，己达到驾驶员所能忍受的极限速度。由于播种速度的提高不是无限制的，
速度过高将导致播种质量的恶化。目前西欧谷物播种机的工作幅宽一般在5~6m而美国、加拿大、俄罗斯等幅员辽阔的国家，不少机型已达l0～15m 。
80年代，美国、澳大利亚、加拿大、法国等国家开始研制并广泛使用气力式精密播种机械，其中气流一阶分配式集排排种系统大重应用在谷物条播机上，例如美国的sunflower 、法国的Accord 、澳大利亚的Napier600, IohnS-hearer、加拿大的MotrisM620等大型集排条播机，工作幅宽可达8~15m。目前，美国的John Deere 、加拿大的flex-iCoil 、 Masseyfergson 谷物播种机已开始使用二阶分配式集排系统，工作幅宽已达 19.52m ，大大提高了播种作业的各行一致性和生产效率。机械式精密排种器播种小粒距作物在国外研究较少，近几年也没有相应的文章发表[5]。
目前国外的精密播种机已达到相当完善的程度。在精密播种机上除了设有完善的整地、扭土、镇压及施肥、撒农药装置外其排种装置多采用新的工作原理，包括各种气力式排种原理与机械式排种原理，以保证单粒精密播种。欧美国家地广人稀的特点决定了对排种器的漏播、重播及种子破损问题在实际作业中要求相对宽松，日本岛国人口众多与国土面积狭小的矛盾又不适合播种中耕作物，同时，欧美及日本都是机械化程度较高的国家。因此，国内外对精密排种器的研究方向各有特点。
1.2.2国内小麦播种机发展现状
我国从70年代便开始研制精密播种机械[6]。其较早的代表机型主要有2BY-24压轮式谷物播种机、2BQ-6气吸式精密播种机等。由于种子质量、整地条件、机器制造水平及机器价格等因素制约，我国80年代主要是推广半精量播种机为适应农村生产责任制的要求，大量推广了小型单体播种机。90年代以来，我国逐步推广精密播种机，有10多个企业生产了20多种型号的精密播种机。精密播种机依作物种类分为玉米及大豆精密播种机、谷物(小麦) 精密播种机、甜菜精密播种机；依配套动力分为小型(5.8-13.2kW)、中型((16.2-36.8 kW)和大型(40.4 kW以上) 精密播种机；依排种器形式分为机械式和气力式两大类精密播种机；机械式中又可分为垂直圆盘式、垂直窝眼式、锥盘式、纹盘式、水平圆盘式、带夹式等型式精密播种机。精密播种受高速作业的影响很大. 现有的精密播种机试验结果表明，一般作业速度在4-8 km/h时，其株距合格率达80%以上；而作业速度提高到11-12 km/h时，株距合格率下降到60%以下，可见高速精密播种机还有待进一步发展、完善。
在条件适宜的地区积极推广小麦精播技术是农业部近几年开展的“节本增效工程”中的一个重要内容。我国小麦种植面积很大，随着人们对精少量播种技术认识的加深，市场对机具的需求也会加大。以小麦为主的机械精少量播种技术，是一项新开发成功并迅速得到推广的农机化新技术。谈起这项技术的来源，要追溯到70年代末，当时，山东农学院教授于松烈等人通过科学研究与试验，提出了“冬小麦精播高产载培技术”[7]，基本内容是:在地力较高、土城水肥条件好的地块，小麦亩播量可减少1/21～1/6，但由于人们传统观念的约束，再加上没有先进适宜的播种机具，一直未能得到大面积推广。1984年，山东省诸城县农机局在6.67hm 2的试验田里进行了小麦精少童机播试验，并获得了成功。在播量为45kg/hm2的试验田块取得了7620kg/hm2的产量，从此，这项技术被迅速推广。
我国从70年代末开始精密播种机的开发和研究，至今还没有得到普遍应用，其中主要原因是没有适用的排种器、种子的质量不能保证等。我国的排种器型式主要也是气力式和机械式两人类，其
它还有磁力式和振动式等。近几年来，随着国外不同类型精密播种机的相继引进，我国对精密播种机的研制上不断出现新的高潮，新式播种机和不同型式的排种器也不断出现，如吉林工业大学李成华搏士后研制成功的倾斜圆盘勺式排种器等都是比较新颖的精密播种机[8]。
中国农业机械化科学研究院的成果，研究的2BSJ-16小麦深施肥精少量播种机关键是研究了小麦控制室密齿型排种器，实现小麦精少量均匀播种。该机一次进地完成开沟，深施肥、精少量均匀播种、覆土、平地等作业。采用地抡屋脊调节开沟器深度，采用地轮无级调节开沟器深度，传动可靠，调整方便。
龙口市农机研究所的成果，研究的2BJP-6型小麦精密播种机，采用龙口市农机研究所最新研制的“水平圆盘圆形孔式排种器”与双圆盘开沟器的最佳组合，既提高了排种的均匀性，又提高了生产环境尤其是秸秆还田后的小麦播种的适应性，提高播种质量，满足小麦精播的农艺要求。其主要技术指标播种均匀性变异系数
1.3研究的内容和创新点
1.3.1主要研究内容
(1)分析现有小麦播种机存在的问题，提出本次小麦播种机的改进方案和整机结构方案。现有小麦播种机普遍存在缺苗断垄和疙瘩苗现象严重，因此需要从排种器、镇压轮、开沟器等方面进行改进设计。
(2)对穴播器器结构、参数和性能进行研究改进，设计一个适合小麦播种的穴播器。
(3)为防止缺苗断垄现象，镇压轮作为排种器的传动轮起到了重要的作用，对镇压轮进行改进不仅可以减少打滑率，而且可以镇压种行，提高出苗率。
(4)得出主要结论和提出存在的问题。
1.3.2 创新点
本课题设计了一种播小麦的穴播器，该穴播器有结构简单、工作稳定、能够显著提高小麦播种均匀性。
1.4 预期目标
1.4.1
(1)研究制造出能够提高播种均匀性的小麦播种机样机。
(2)播种均匀性变异系数在现有水平上有显著提高，能达到国内领先水平，机具性能指标优于农业部关于“农作物节种种植机械化实施要点”中的性能要求：小麦播种机在播量为150～240 kg/hm，的条件下，各项指标满的指标：各行排量一致性变异系数≤6%以下；总排量稳定性变异系数≤6.5%；断条效率≤0.25%；种子破损率≤0.5%播种均匀性变异系数≤60%（按5厘米分段）≤40%（按10厘米分段）。
1.5重点研究的关键问题及解决思路
1.5.1
(1)避免现有播种机播种后出现严重的漏播和如土深度不到位的现象，保证播种均匀性和出苗率
显著提高。
(2)在设计制造能够提高播种均匀性的相关装置时，尽量降低其成本。
(3)各项技术指标应达到国家颁布的谷物播种标准。
(4)保证整机结构稳定性。
1.6工作条件及解决方法
塔里木大学位于南疆中心位置，校内有实习工厂、土槽实验室、农业工程重点实验室等，设计条件较好，为项目开展提供了场地和基本条件。校内拥有优良的硬件环境，机械电气化工程学院拥有先进的实验设备和机械加工制造设备，并且师资力量雄厚，完全可以满足新型小麦播种机的工作条件。
2新型小麦播种机的可行性分析及整机结构设计
2.1新型小麦播种机整机设计原则
2.1.1
(1)避免现有播种机播种后出现严重缺苗断垄和疙瘩苗现象，保证播种均匀性有显著提高。
(2)在设计制造能够提高播种均匀性的相关装置时，尽量降低其成本。
(3)各项技术指标应达到国家颁布的谷物播种标准。
(4)保证整机结构稳定性。
2.2 新型小麦播种机的经济社会效益指标
2.2.1
(1)可节省大量的良种。与传统的机械条播相比，节约麦种100kg/hm2(按生产田节约麦种最低量计算) ，金额120元/hm2。
(2)为农业生产全过程机械化莫定了基础。精少量播种行带整齐、株距均匀，十分有利于田间管理。为机械除草、追肥、收获创造了良好条件。目前我省已把推广精少量播种技术工作作为促进粮食增产的一项重要的技术措施，加快推广这一技术，随着这项技术的广泛推广应用，我省小麦生产必将出现中产变高产，高产更高产的新局面。
2.3 整机结构和工作原理
2.3.1整机结构
新型小麦播种机主要由开沟施肥机架总成、穴播器总成、镇压轮、覆土装置等组成。
2.3.2工作原理
作业时，小麦播种机通过三点悬挂挂接在20马力的拖拉机上，播种机在拖拉机的牵引下工作，地轮的转动通过传动装置带动肥箱的中的排肥轴转动，排肥螺旋转动时将肥料推入出料口，肥料掉进开沟器，开沟器采用双圆盘开沟器开沟同时施肥。在双圆盘上设计安装一刮土装置，以防粘土。在播种过程中，穴播器的腰盘转动过程中，取种器将进入种腔的小麦种子甩到鸭嘴中，鸭嘴通过破土定穴将种子排刀适合的土层。镇压器转动时将图层压实，覆土板将土覆盖均匀，完成播种工作。
1. 地轮 2. 链轮1 3. 链条1 4. 支架 5. 链条2 6. 三点悬挂 7. 链轮2 8. 肥箱 9 .种箱
10. 镇压轮 11. 覆土板 12. 穴播器 13. 开沟器
图2-1 新型小麦播种机的整体结构示意图
2.4 新型小麦播种机的主要技术参数
型号：2BXJF-12
结构质量： 400kg
外形尺寸：2340 2100
挂接方式：三点悬挂
配套动力：8.8~18.4KW轮式拖拉机
工作幅宽：2m~2.4m
播种深度：3厘米~5厘米
施肥深度：7厘米~10厘米
行距：15厘米~20厘米可调
行数：12行
作业效率：12亩/h
3 新型小麦播种机关键部件设计和试验研究
小麦播种时均匀种子流的形成取决于排种、投种、着地3个主要环节的协调配合，每个环节都对种沟内种子排列均匀度有影响，输种管、开沟器、其中排种器的排种均匀性起到了主导作用。
3.1机架的设计说明
机架是机体重要的组成部分和支撑部分，机架配合各部件与拖拉机相连，承受拖拉机施加的拉力，完成移动。其只要是与钢材焊接而成。结构框架如下图
图3-1 机架结构图
3.2 排种器的选型与试验研究
3.2.1 排种器的研究现状
迄今为止，我国的播种机械专家、学者几乎涉猎了世界上所有的排种器形式，属于引进、仿制、研究、探讨的按播种方式分有条播排种器和点播排种器. 条播排种器有外槽轮式、内槽轮式、钉轮式、叶轮式、磨纹式、摆杆式、离心式和气力式等，点播排种器有型孔盘式(包括水平圆盘、垂直圆盘、倾斜圆盘) 、窝眼轮式、型孔带式、指夹式、气吸式、气吹式、气压式等[10]
3.2.2 穴播器的结构组成
机械式精量小麦穴播器的结构如图3-2所示。
1. 主轴 2. 取种器 3. 鸭嘴 4. 锥形弹簧 5. 刮种器 6. 观察室 7. 导种管 8. 压盘
图3-2 机械式精量小麦穴播器结构示意图
3.2.3 穴播器工作原理
穴播器工作时，种子在穴播器内随着腰带转动，在前进过程中利用种子的重力和惯性，通过取种器拾取种子，达到精量播种的目的。取种器进入种子群，种子进入充种腔；取种器经过橡胶刷时，多余的种子被清掉，毛刷的末端和充种腔形成很小的空间，只容下一排种子，此时种子在充种腔内排成整齐的一队；底盘上方的拨齿拨动取种器的拨杆，拨杆的转动，离开拨杆后完成取种工作，橡胶刷挡在定种孔不让接下来的种子进入；取种器继续运动，当取种器运动到滚筒上方时多余种子滑落，通过定种孔的种子大部分己经进入到携种腔不会滑落；当取种器经过最高点，开始往低处运动
时，种子从携种腔的投种孔进入到鸭嘴成穴器等待排出。
3.2.4 取种器设计
取种器是机械式精量小麦穴播器实现小麦精密播种的核心部件，其工作性能的好坏直接影响播种质量和出苗率。新型取种器由并排排列的充种腔和携种腔构成，取种器的结构如图3-3所示。
1. 橡胶刷 2. 拨杆 3. 取种圆柱 4. 种槽 5. 基体
图3-3 取种器结构示意图
充种腔和携种腔之间通过定种板隔开，取种器的底端截面是O 型槽，取种器的底端位于携种腔一侧。定种板的后端下部开有定种孔，用于精量取种。取种器的O 型槽的尺寸为：长2cm ，宽0.5cm ，深0.5cm ，假设小麦种粒的平均体积为0.1cm 2，那么O 型槽在充满的状态下能容下5～6粒小麦种。
3.2.6 取种过程分析
取种器的整个取种过程分为3个阶段，取种器进入种子群充种腔开始充种、毛刷刮种，目标种子侧充到携种腔。
小麦种是散粒体，穴播轮工作时种子在种子室内圈的带动下聚集在充种区，假设此时种子群面为平面，种子在种子室内的形态如图3-4所示[10]。图3-4中，圆O 为种子室，直线AB 为种子面，ABC 区域为种子群横端面。以种子室中点O 为原点建立直角坐标系，种子室的半径为r ，则直线AB 的方程为
y =tan θx -r -h (3-1) cos θ
其中，h 为种子深度；为种子室半径，θ为种子面与水平面的夹角。
圆O 的方程为
其中，α为方程角度参数，(O ) 。
直线AB 与圆0的交点A 、B 的坐标分别为
(r cos A , r sin αA ) 、(r cos αB , r sin αB ) ，
αA =π+θ+arcsin r -h
h ，α=θ-arcsin r -h
B h 。
其中，αA 、αB 分别为A,B 两点对应的α角。
图3-4 充种范围示意图
（3-2）
取种器随着穴播器的滚动而转动，种子室内的种子在滚筒带动下，呈半月型环流群。在重力、离心力和种子间推挤力联合作用下，充种腔中的种子大部分由径向进入，小部分种子由轴向进入。种子进入充种腔的方式有两种：①取种器经过种子群时，种子在重力、离心力和种子群力的作用下填补空间的形式进入；②种子从最高点沿种子面下落到种子室底面后，以一定的速度直接进入。呈环流群状态的种子从最高点滑落时的角速度k i ≈0，离心力p = mRki 2 ≈0，重力mg ，在下落种子的冲击力F i及环流中种子的动能联合作用下以填补空间原理给充种腔充种。由径向进入充种腔的种子速度为
x =2(mgh F t i -F b s ) +i i +gt （3-3） m m
式中 h i 一种子在环流中被拖带的高度；
F b 一种间摩擦力；
s 一种子在种堆上的滑移长度；
t i 一冲力的作用时间；
t 一种子充入时间；
g 一重力加速度；
m 一种子质量；
从环流群最高点沿滚筒端部间隙落下的种子在种子室底部发生种子之间推挤碰撞，部分种子可轴向进入充种腔。
3.2.9刮种过程
种子充到充种腔里，但是种子仍然是无序状态。当取种器运动到毛刷下时，毛刷尖端伸入充种腔的部分开始刮种，这时有两种情况：一种是种子堆积在充种腔，毛刷将所有种子清光，等待2次充种；另一种是毛刷将立着的种子刮倒，刮倒的种子向定种孔移动，准备侧充。
3.2.10侧充过程
被刮倒的种子，随着穴播器的转动，移动到定种口，准备侧充到携种腔。
4开沟器的设计
4.1开沟器的的种类
近年来在播种机中最常用的开沟器主要是圆盘式开沟器和尖角型开沟器。圆盘式开沟器包括单圆盘开沟器、双圆盘开沟器和三圆盘开沟器，目前双圆盘开沟器是在美国和欧洲最为常用的一种开沟器。尖角开沟器一般包括标枪式、矛尖式、鸭脚式开沟器等，这些开沟器在澳大利亚被广泛应用于免耕播种[11]。
4.1.1双圆盘开沟器结构
图4-1 双圆盘开沟器结构示意图
1. 支架 2. 进肥口 3. 主轴 4. 导肥板 5. 圆盘 6. 分土板
4.2开沟器的选择和设计
4.2.1 双圆盘开沟器
双圆盘开沟器有两个相互倾斜对称安装形成夹角的平面圆盘。两个圆盘的交点在圆盘前沿下方的m 处，工作时在土壤反力的作用下各自绕自己的轴线旋转。圆盘滚转时两个平面将土壤向两侧推挤而形成的种沟。导种板将肥料导入沟底。它的特点是类似于滑刀切削入土，能切断土中残根，对土壤的适应能力较强，工作可靠。
双圆盘开沟器在播种作业时m 点的位置一般取在地面稍上方，它的开沟宽度b 在图中为B 1B 2两点间的距离。设圆盘的直径为D ，则沟底的宽度b 为： b=B1B2=2mB2sinϕ （4-1） 2
ϕ
2mB 2=D (1-sin α) （4-2） 2 （4-3）
b =D (1-sin α)sin
图4-1 双圆盘开沟器的开沟宽度
如图4-1所示，两个圆盘各开出一条凹沟，而在两凹沟之间形成一个凹埂。在开沟宽度不大时，此凹埂对播种深度的影响可忽略不计；但在开沟宽度比较大时，凸埂将影响种子在沟内的横向分布，因此m 点的位置，即α角的大小应合理选择，一般的双圆盘开沟器，角为12度到16度，α角约为12度，D 为350mm ，b 为1.5~4mm。
4.2.2 双圆盘开沟器的运动方程及运动轨迹
开沟器工作时，圆盘上任一点的绝对运动是旋转和前进运动的合成，轨迹为摆线。以圆盘中心为原点建立坐标系，x 轴正向和机组前进方向一致，Y 轴正向垂直向上(图4-2) 。以圆盘边缘上A 点为研究对象，t 时刻A 点运动到A ’点，则A 点的运动方程为：
x =R cos ωt +V m t （4-4）
y =R sin ωt （4-5）
图4-2 速度分析
R —圆盘的回转半径，—圆盘转动的角速度，v m —机组前进速度。
上式表明圆盘的运动轨迹随着R ，
求导数，得A 点在x 轴和Y 轴的分速度：
ω，v m 的不同而具有不同的形状和特性。将上式对时间
v x =dx /dt =v m -R ωsin ωt （4-6）
v y =dy /dt =R ωcos ωt （4-7）
v A =v x +v y =v m +R 2ωsin ωt （4-8）
其中R ω是A 点的圆周速度，令λ=v p/v m =R w / v m ，它表示圆盘端点圆周速度与机组前进速度的比值，入的大小对开沟器的运动轨迹及工作状况有重要影响。
因 222
λ=R ω/v m
故
v x =v m -R ωsin ωt =v m (1-λsin ωt ) （4-9）
λ> 1时，即v p 0，即端点A 的水平分速度始终与机组前进方向相同，其运动轨迹是短摆线。
4.3 双圆盘开沟器沟底形状的描述与模拟
4.3.1 沟底形状数学方程的建立及模拟
图4-6 参数分析
如图4-6所示，圆盘开沟器的两圆盘各开出一条凹沟，在两凹沟之间形成一个凸起。凸起随着开沟宽度的增大而增高，凸起的高低将直接影响到沟底的平整性，从而影响到播种的一致性。因此要选择合适的开沟宽度。本部分程序通过数据输入模块接收数据，选择各参数值，并将其传给数据处理模块。在处理模块中，各参数被传递给所建立的数学公式进行计算，并根据公式的计算结果描绘出其相应的沟底形状。
(1)开沟宽度b
b=B1B 2=2mB2sin(ϕ/2) (4-10) mB 2=D(1-sinα)/2 (4-11) 将公式（4-11）带入公式（4-10）整理得：
b=D(1-sinα)sin(ϕ/2) (4-12)
式中：D —圆盘直径，α—圆盘聚点与水平直径的夹角，ϕ—两圆盘间的夹角
(2)沟底凸起h
设：h=βH
其中，H —耕深，β—土壤的崩塌系数（β≤1）。
在土壤不坍塌的理想状态下，因为聚点位于土层以上，所以沟底突起高度h= H。实际上，在接近聚点处。两圆盘刃口间的夹缝较小，在圆盘转动的带动下，形不成凸起。只有在接近沟底的部位，凸起才形成。凸起的高低随土壤的干湿状况、质地粒级、粘结性等物理特性的不同而不同。在一定的圆盘转速下，土壤越干、粒级越大、粘结性越差，β越小，形成的凸起也就越小。通过查阅农机手册可确定不同作物所需的耕深; 通过编程，设定土壤的不同物理性状，由计算机进行分析、模拟确定系数俘，从而计算出凸起高度，为后续的刮土板设计及阻力、功耗计算提供依据。动态模拟结果
如图4-7所示。
图4-7 构形结果
4.3 开沟器参数
4.3.1
（1）圆盘直径：D
减小圆盘直径D ，开沟宽度减小，从而沟底的凸起高度随之降低，使得沟底平整; 圆盘前面的漏土量减少，播种质量得到改善；同时使得机具结构紧凑，减少各行间的垄土干扰。
传统的开沟器一般直径D —350 mm，改进后一般可减小到D —300 mm 。
（2）两圆盘夹角：ϕ
张角ϕ越大，开沟宽度越大，沟底凸起越高。在窄行距播种机上，增大张角（ϕ），同时增大圆盘直径和提高聚点位置，可使得沟底的凸起高度很大，从而形成两条种沟，使得每个开沟器可同时播种两行。
一般ϕ角约为12度~16度。
（3）聚点：m
聚点m 的位置一般以角度α表示（如图4-1）。增大α(降低聚点m 位置) 从而可降低凸起高度，减小开沟宽度。但α一般要求位于土层以上，以便顺利将土层切开；又不导致土壤从聚点上方涌入两圆盘之间，造成圆盘夹土和开沟器堵土，并加快轴承磨损。
一般α约为15度~30度。
5 镇压轮的设计
秸秆粉碎还田地播种小麦出苗晚、出苗率低、苗期作物生长状况不好。其中一个很重要的原因是播种质量比较差，而影响播种质量因素主要有地表状况、开沟器的工作状况、搜土镇压状况等。若能因地制宜选用合适的开沟器、镇压轮，就能为作物营造良好的生长条件，改善秸秆粉碎还田地苗期作物的生长，发挥秸秆粉碎还田保水、保土等优势，提高作物产量。
在播种机土坡工作部件中，镇压轮是一个重要部件。镇压的主要作用是进一步压碎土块，沉实
土壤，促使土壤下层水分上升(俗称提墒) ；同时还可以使种子和土壤进一步密接，有利于早出苗，育壮苗。播后镇压的时间和工具，视土壤水分而定。一般应随播随压。但土坡过湿的麦田，应适当推迟镇压时间，以防板结，影响出苗。“选择或设计合适的镇压轮，可减少土城中的大空隙，减少水分蒸发，以使土壤保墒，可加强土城毛细管作用，使水分沿毛细管上升，起到“调水”和“保墒”的作用，可使种子与土坡紧密接触，有利于种子发芽和生长。
农学专家通过试验证明在镇压轮压实土坡的过程中，使种子与土坡有一定的紧密度，而使种子两侧土城较种子上方的土坡疏松有利于种子发芽，同时这种镇压方式还有压碎土块和平整地面的作用. 我们可以看到玉米播种机和免耕播种机都是对行镇压，而小麦播种机因为行距小，所以经常采用整体镇压的镇压轮。
从以上我们可以看到小麦对行镇压轮制作工艺比较复杂，成本较高。为了使成本最低而且能够起到镇压种行、降低滑移率的效果，本文在由若干根钥管焊接而成的笼型镇压轮上对行安装橡胶胎，可以防止打滑并可以对行镇压种行，在两侧焊接抓地爪，用来防止镇压轮打滑。见图
5-1
图5-1 镇压器
当考虑地轮滑移时，播量的理论计算公式有为：
Q =q （5-1） 1. 5Lam (1-δ)
式中：Q 一亩播量(g/亩) q 一各次总排t 的平均值(g)
δ一地轮滑移率 L 一机具走过的长度((m)
a 一平均行距(m) m 一每一次排种行数(行)
从上式可以看出，播量与滑移率有关，随滑移率的增大播童减小，可以知道滑移率影响播种均匀性。
6 传动系统的设计
6.1 传动系统的整体结构
1. 链轮2 2. 链条2 3. 链轮3 4. 链条1 5. 链轮1 6. 地轮
图6-1 传动系统的整体结构
6.2链传动的运动分析
传动系统在整个播种机中占有非常重要的地位，它是播种机动力传递的主要渠道和重要形式。传动系统性能的好坏将直接影响到播种机其它相关工作部件的性能，因此在设计播种机传动系统时应综合考虑各方面的要求和设计的可行性。
考虑到播种机的农艺要求较高、作业环境较恶劣和工作特点等因素，采用链传动作为传动系统工作方式。与带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象，能较好的保持准确平均传动比，所需的张紧力较小，作用在传动轴上的压力也相对较小，可减少摩擦损失，且链传动结构紧凑，能在温度较高、有油污等恶劣环境条件下工作。与齿轮传动相比，链传动的制造和安装精度要求较低，中心
距较大时其传动结构简单。其主要缺点是瞬时链速和瞬时传动比不是常数，具有脉动性，故传动平稳性相对差，需定时对链轮和链条进行润滑。
当传动系统中的链条进入链轮后，链条与链轮相啮合后形成折线，因此链传动的运动相当于一对多边形的转动。则链条线速度为：
v =
式中：P 一节距(mm) z 1pn 1z 2pn = (6-1) 60⨯100060⨯1000
n 一两链轮的转速(r/min)
z 一两链轮的齿数
传动比为：
i =n 1z 2= （6-2） n 2z 1
以上两式所求得的链速和传动比都是平均值。实际上，由于链条的多边形效应，瞬时链速和瞬时传动比都是处于动态变化中的。因此在对链传动进行运动分析时，应对实际的因素加以考虑，从而尽可能的减小链传动的运动分析误差。
5.2 链传动的主要参数
(1)小链轮转速
(2)小链轮齿数z 1，和大链轮齿数z 2
(3)传动比i 计算公式
传动比为：
i =
n 1z 2= （6-3） n 2z 1
本传动结构中小齿轮的齿数z1为13，大齿轮z2的齿数为20，则传动比约为1.53
总 结
通过这次毕业设计的学习，培养了综合运用所学知识的技能和解决技术问题的能力。进一步加深和拓宽大学期间所学的有关波束形成、信号处理和软件界面编程方面的知识，同时，我还学到许多新的知识，基本养成了严肃认真和求实创新的工作作风和工作态度。
首先，我认识到对于研究要摆正心态，稳重、耐心、细心的心态是取得研究成功的必要条件。任何研究成果的取得之前都会经过大量探索的过程，在探索过程中还会出现各种各样的问题，只有摆正心态，勇于面对困难，认真仔细分析问题，才可能走上成功之路。
其次，团队精神是科学研究必不可少的部分，一个人的力量是有限的，一个人的知识也不是全面的，只有大家集思广益，才能更好的解决问题。在临毕业时，得到了多位同学的帮助，在他们的热心帮助下，工作才得以顺利完成。最后，我觉得独立思考是一项非常重要的能力，只有不停地思索，才能发现问题，才能有所创新。正如孔夫子所说：学而不思则罔，思而不学则殆。如果光学习前人的研究，不知思考，停滞不前，那么人的思维就会堕落，自然就不能解决更多的新问题。在科学的大道上要勇于思考，勇于打破规律，用于解决问题。在毕业设计的工作中，学到的东西真的很多很多，在即将毕业之际，给我的大学生活画一个圆满的句号。
致 谢
设计的顺利完成，首先要感谢我的指导老师贺小伟以及教导过我的各位老师。贺老师治学严谨，平易近人，在他的悉心指导中，我不仅学到了扎实的专业知识，也为以后的工作奠定了坚实的基础；他们严谨的治学态度，一丝不苟的工作作风和诲人不倦的育人精神让我受益菲浅。在设计的整个过程中，给予我精心的指导与帮助，为我们的设计付出了辛勤的劳动，倾注了大量时间和精力，在此向他们表示诚挚的敬意和衷心的感谢。
感谢塔里木大学所有曾经帮助过我的老师和同学，他们教授与帮助，使我获得了大量的知识，圆满完成了学业，在此我深深地表示敬意和由衷的感激之情。最后，我要感谢所有在论文撰写过程中给我以支持和帮助的老师、同学和朋友们。
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