手推玉米播種器的設計THEDESIGNOFHAND-PUSHCORNPLANTER緒論近幾年來，伴隨著全世界經濟與政治的快速增長，老百姓的生活水平程度不停提高,人們越來越注重生活的質量和身體康健，食用植物油越來越多的出現在老百姓的餐桌上。這也就導致了國內油料的供給不足，從而使得對國際油料市場的依賴性也進一步加強。由于老百姓生活水平的程度和都市化率的不停提高,人們對油料作物的消耗需求勢必會進一步加強。所以，加大力度發展和種植油料作物來增強食用油的自給就顯得極為重要。在所有的種植物中，玉米是最主要的油料作物之一。它具有出油率高、對泥土土質要求低、能適應各種地皮種植、經濟收益好的優點。于是，玉米的大力種植對保持中國油料工業的穩定具有極為重要的戰略意義。在農業種植的過程中，播種機是一個極為重要的設備。由于農業自己的特殊性與季候性，老百姓必需在每一年的春天的播種期內完成農業播種。而且需要同時完成施肥，施肥能擔保種子良好的成長和發育。所以，播種機質量的好與壞，將對農作物的出苗率和成長情況產生直接的影響，進而影響農作物的產量。我這次畢業設計的題目為手推玉米播種器，它不但能滿足以上要求，并且還可以進行精密化播種，使玉米種子在田地里到達散布均勻、株距勻稱、播種溝深基本一致的要求。與此同時，播種器在擔保農作物產量的條件下大大的加強了工作效率，節約了大量的人力與物力。1.1本設計的研究背景和意義1.1.1本設計的研究背景固然我國是農業大國之一，可是我國的農業機器技術與發達國家對比還是處于落伍的階段。從上世紀八十年代末開始，我國就開始研究和生產播種機。可是因為種子的品質、耕地的條件問題、機器制造水平程度和機器價錢等多種成分的原因，我國那時主要研發、生產和推廣的是半精密播種機。在那時，由于受到國家情況、老百姓的認知程度水平以及播種的作物種類等原因的限定，我國努力研發和生產的都是以種植作物為主的播種機，如高粱播種機等。到了2000年以后，人們才開始注重研發和生產玉米播種機。原始的農業玉米種植方式是人力開溝、人力播種、人力施肥、人力覆土等一系列播種過程。不單效率低、勞動強度大，并且不能擔保播種品質，從而造成玉米的產量低，人力成本高，種植玉米的總體效益過低。固然有的地域使用簡單機器進行播種，可是容易造成漏播的現象，出現缺苗、斷壟，這樣也能影響玉米的產量以及效益。同時也因為春季耕種的時候有限制，這樣就進一步限制了玉米的大面積種植。在如此的社會背景條件下，我國開始研究和生產精密玉米播種機。起先時，為了到達大面積的玉米種植，增強老百姓的工作效率，我國主要研究和生產的基本上是由大型、中型機械供給動力的大型、中型的玉米播種機。該播種機由對應的農業機器供給動力，可以多行播種，播種速率快，效率高，大大的到達了人們種植玉米的需要。在最近幾年的時間，伴隨著人們環保、安全和康健意識的加強，人們普遍都想吃到自己親身種植的玉米。有的老百姓只想在一些小領域或閑暇的領地內種植一些玉米，只要能滿足自家的需要就可以。所以，人們普遍會利用一下地邊、地角、有坡的地方等一些小的區域，進行玉米種植。可是這些區域不能使用大型、中型玉米播種機。為了滿足老百姓播種的要求，提高工作效率，節約人力物力，我研究和設計了手推式玉米播種機。1.1.2本設計的研究意義我設計的手推式玉米播種機，主要是針對小領域的區域。與傳統的播種方式相比，手推式玉米播種機可以進行播種，也可以實現同時施肥，不但節約了大量的種子，同時節省了大量的人力物力。玉米播種機還可以依據種植、耕地的要求，進行相應的調節，可以改變播種的株距，播種的深度，給予種子良好的生長條件。它在工作時，由一個人提供動力就可以，不需要太多的人，節省勞動力。手推式玉米播種機的構造方便，同時能調整扶手的高度，適應各種人群使用。同時它質量輕，方便搬運，順應多種地形。特別是像我國南邊如云南、貴州等多山的地域。并且，我國南邊的多數省有比較多的丘陵，能夠使用的耕地面積比較少，大部分耕地散布在山坡或頂峰上，同時土質貧瘠，很是適合玉米的種植。手推式玉米播種機的呈現和投入使用，可以很大的增加工作的效率，節約大量的人力與物力，使得老百姓的生活需要得到進一步的滿足。1.2國內外發展概況在目前的全世界大環境的趨勢下，農業正向著機器化、自動化的方向成長，農業的國際化已經是一個基本趨向。伴隨著經濟的發展，機器技術的不斷提升，農業機械技術也得到了很大的提升和改變，改變了傳統的農業作業模式，使農業作業得到了進步和升級。1.2.1國內發展概況我國的人口數是全世界的四分之一，而且我國有九億左右的老百姓，是一個真正意義上的農業大國，。我國農業的穩定發展對我國的國家安全、政治生活具有極為重要的作用，對人民的生活影響也是很大的。目前，我國的農業機器技術和歐美一些發達國家對照還是處于落伍的階段。由于改革開放的步調和我國科學技術的不停成長與進步，在農業機器領域我國目前已經有了很大的發展，農業技術上升到了一個新的區域。世界上一些發達國家，在很早很早以前就開始研究農業機械，又因其技術先進，思維開闊，很多發達國家都已經實現農業自動化。而我國的機械技術原本就落后于一些發達國家，對農業機械技術的研究和涉入也晚于其他國家，因此我國的多半地域的農業種植還是半機器化或是人力的模式，所以在農業機器技術領域，我國和西方發達國家對照的話還是非常落后的。換句話說，發展農業機器，對我國目前來說是十分重要的。當前，我國的原始播種方法依舊是以條播為主，它是用小型的農業機器拖拉機供給動力，拉著播種機前進，從而實現農作物的條播作業。現在全國有幾百家播種機生產企業，其中很大一部分企業還是主要生產由小型拖拉機提供動力牽引的小型播種機。在最近幾年的時間里，聯合作業播種機在我國農業上的發展是非常迅速的，聯合作業播種機的類型有播種-施肥聯合作業機，耕種-播種聯合作業機，松土—施肥—覆膜—穴播聯合作業機和施水—播種聯合作業機等被各種各樣的種類。固然我國的農業機器技術已經有了一段很長的發展歷史，可是我國當前主要還是研究自動化半精密播種機，跟著農業機器的發展，全自動精密播種機的研究生產將會是農業界的主題。我國已經開始了精密播種機的研究和生產，而且取得了不錯的成績。由于黨中央對農業生產的投資力度的增加，精密播種機的研發和生產獲得了迅猛的發展。不斷提升精密播種技術，針對不同的農作物，機器農業專家通過試驗或是理論數據的推理，根據種子的物理特性設計了不同的播種、排種方式，從而極大的增強了播種機的工作實用性和適用性。1.2.2國外發展概況國外農業機器作業的程度水平和特點，其中主要以歐美國家為代表的經濟發到的國家，這些國家的農業機械作業的技術已經是非常的先進并且足有一定的典型性。近年來，國外很多發達的國家在不斷地改進和發展播種機。一，不停的改變和更新播種機的工作思路，對播種機的全部構造進一步的改善。二，增強機器技術，擔保播種機工作機能的良好運轉。三，看中并加強播種機機的使用通用性和適應性。例如可以通過改變排種器的種類來滿足不同農作物的播種需求，可以通過傳動機構的變速調節，調節播種株距。為了適應的地形、不同的土壤結構，配備了相應的開溝器和壓土輪。能夠經由改變種箱和肥箱的大小及其變換速度的構造，調整播種機的播種量和施肥量。設計和生產不同類別型號的播種機，來滿足不同型號的拖拉機的使用。為了增加工作效率，我們可以增快播種機的作業速率或是擴展播種機的工作幅寬。目前在外國，精密播種機的技術十分的完善，在精密播種機上不但配備了聯合播種和施肥機構，還配備了一些輔助裝置，如撒農藥裝置、整地裝置等等。而且其排種排肥設備都更換了新的工作原理。世界上的播種機機型各種各樣，市場上有可供選擇的機型也很多。國外的播種機在向體積大、高的工作效率、電子化的方向發展。1.3本章小結本章主要描述了玉米在我國的種植現狀，我國玉米播種器的生產歷史介紹以及我國內部與國際的發展情況。著重介紹了我國玉米播種機的不足之處以及外國的先進制造思路。

2手推式玉米播種機的設計要求2.1關于題目的具體要求（1）玉米播種機的整體設計應思路清晰，各個零件的設計應合情合理；（2）使用CAD軟件，完成各個零件的設計，并進行裝配；（3）使用三維軟件對機器產品及主要零部件進行造型設計；（4）能夠對機器產品的關鍵零部件進行計算分析與強度校核；（5）設計簡單的檢測裝置。2.2關鍵問題及解決方案1.關鍵問題：（1）手推式玉米播種機的整體構造設計。（2）播種機的傳動構造、排種排肥布局的設計。2.解決思路及方案在當今農業發展中，大型、中型的玉米播種機在山坡上、懸崖邊、空間小的地方或進行農作物套種的地域均不能使用。為了解決這種情況的發生，我設計出了手推式玉米播種機。播種機可以同時播種和施肥。該播種機主要由傳動機構、排肥排種機構、地輪、壓土輪、覆土器、開溝器和整體支架等零部件構成。其中，主要的問題就是傳動構造的設計。在支架的前端安裝有一個地輪，在地輪的中心軸上設置有一個鏈輪。在排種排肥機構處設置有一組鏈輪。由人供給動力，使地輪向前方轉動，從而使得鏈輪轉動，由鏈條傳達動力，帶動后方的排種排肥機構鏈輪的滾動，進而實現播種機的播種和施肥。毛刷設置在種箱內，可以節制種子和肥料的播出量。支架的末尾設置有斜向推桿，可以調整扶手的高度。合理的設計和安裝運送管的長度和角度，使種子和化肥落入土溝時，從而使得種子和肥料與地面的相對速度很小，進一步擔保種子和肥料順利的落入種溝內而且株距勻稱。合理的設計覆土器和壓土輪，能夠使種子得到很好的成長的前提條件。2.3本章小結在本章的設計中，我著重敘述了設計玉米播種器的具體要求以及設計播種機的關鍵問題，提出了解決方案。3播種機的結構設計3.1播種機的整體結構1—扶手；2—種箱/肥箱；3—從動軸；4—地輪；5—主動軸；6—機架；7—開溝器；8—排種管；9—排肥管；10—覆土器；11—壓土輪；12—支架；13—調節桿；14—箱體圖3-1手推玉米播種機如上圖所示為手推式玉米播種機的整體構造。在播種機的整體構造中包括：1.播種機的主要零部件：（1）扶手；（2）種箱/肥箱；（3）從動軸；（4）地輪；（5）主動軸；（6）機架；（7）開溝器；（8）排種管；（9）排肥管；（10）覆土器；（11）壓土輪；（12）支架；（13）調節桿；（14）箱體各個零部件的作用：1.主梁、支架：作用是將每個零件放在上面，起到支撐整體的作用。2.排種部件：包含從動軸、種箱、排種器和毛刷，作用是達到種子的單粒播種。3.排肥部件：包括從動軸、肥箱、排種器和毛刷，作用是實現肥料的定量施肥。4.土壤工作部件：包含開溝器、壓土輪及覆土器，直接和土壤接觸，從翻土到填埋的一系列步驟。工作流程：工作時,由人向前推動播種機工作,播種機地輪向前方轉動,地輪帶動中間的鏈輪轉動。由鏈條提供動力,從動鏈輪也跟著轉動，促使排種器和排肥器同時轉動，使種子和肥料落入排種排肥機構的下箱體，由輸送管把種子和化肥倒送到由開溝器開出的種溝內。然后覆土器把開出的濕土回填，將種子和化肥覆蓋住，壓土輪跟著將土壤壓實。這樣，玉米的整個播種流程就結束了。3.2.選擇傳動方案3.2.1傳動方案的比較傳動機構是一部機器中非常重要的設備，它能夠將工作機產生的動力傳達給執行及設備。在本次的播種機設計中，動力由人力供給，傳動機構將人產生的動力傳達給地輪，從而帶動整個播種機的工作。在我們的日常生活中，常見的傳動機構有齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動等。(1)齒輪傳動：是機器傳動中最重要的傳動方式之一，應用十分普遍。主要優點：瞬時傳動比恒定；工作平穩、壽命長；傳動比變化范圍大；傳動效率高。缺點：運轉中有振動、沖擊和噪聲；齒輪傳動的制造以及安裝精度要求高；傳動距離大時齒輪的價錢較高。(2)帶傳動：帶傳動具有構造簡單、傳動性能平穩、可以緩沖減振、價格低廉等特點。帶傳動的維修調整較方便，不需要潤滑。可以在長距離間傳達動力，摩擦型帶傳動能過載打滑，運轉噪聲低。但帶傳動的傳動比不是很精確，適合的速率普遍在15r/s以上，不適合播種機的低速運轉(3)鏈傳動：鏈傳動是一種撓性傳動，由鏈條和鏈輪構成。鏈傳動通過鏈輪輪齒與鏈條鏈節的嚙合來傳遞運動和動力。主要優點：鏈傳動可以在任意的中等軸間距離進行定速比的運動；能擔保較精確的均勻傳動比，傳動效率較高；能在環境較為惡劣的前提工作；缺點：價錢較貴，速率有波動，鏈節伸長后運轉容易失去平穩性，易跳齒，工作時有噪聲，不宜用在載荷變化范圍較大、高速和急速反向的傳動中。鏈傳動主要用在要求工作可靠，兩軸距離較遠，低速重載，工作周圍環境惡劣，以及其他不宜采用齒輪傳動的場合。3.2.2傳動方案的確定由于肥箱種箱安裝在機架后面，地輪與排種排肥機構之間傳動距離比較大，傳動機構暴漏在空氣中，工作環境不好，而且播種機的工作速度相對較低，故采用鏈輪鏈條傳動。3.3地輪的設計根據人機工程學的原理，播種機的滾動部分即地輪外徑不能超過400mm。如圖3-2所示，按照人機工程學的原理，我設計的地輪的外徑為380mm。因為在地輪的一端側邊上設置了一個鏈輪，所以后側應有一定的寬度范圍。因此取在設置有鏈輪的一側寬度取值為39mm，另一側為48mm，全部的寬度為137mm。圖3-2地輪3.4排種排肥機構箱體的設計首先，根據設計要求和實際應用的可行性,設計箱體結構如圖3-3所示。在排種排肥機構的箱體下面設計成有一定的坡度，排種器應與箱體內側設置有一定的間隙，這樣可以擔保種子順利的落入箱體下面的排種導管，而且不會對種子的表面造成損壞。此時箱體應設計有一定的厚度，這樣可以接受住播種機在工作時外部帶來的載荷變化。因為播種機是人力提供動力，作業速度低，不會對箱體有太大的載荷，所以排種排肥機構的箱體用硬質塑料制造即可。箱體的結構：圖3-3箱體3.5排種器設計3.5.1排種器的設計要求播種的精密度不但能夠節約種子，同時還減少了二次勞動量。同時可以平均播種，使幼苗間距相等，達到苗齊、均勻的要求。這不但有利于農作物玉米的成長，同時還能夠增加農作物的數量。為了達到精密播種的目標，我所設計的排種器是達到精密播種的關鍵設施。排種器的工作要求如下：（1）排種須要勻稱穩定，且不能被外部的環境影響；（2）不能損傷種子，通過性好；（3）可以在有效范圍內調節玉米種子的距離。3.5.2排種器的結構確定在當前，能夠進行精密播種的機器的排種器，大多數都是孔形狀的排種器。我們可以按照種子的飽滿程度、外形以及地域條件的影響，設計出各種不同類型的孔型來達到精密播種的要求。排種器通常用硬質塑料制成，直徑大約為50-140mm。排種器中的孔的形狀可以設計成各種外形，如圓錐形、圓柱形、圓弧形等。本次設計的是玉米播種機，玉米種子屬于圓弧形的，因此我選擇排種器的型孔為圓弧形。孔的形狀數據：直徑8-18mm；深度：7-14mm；每孔粒數：1-2；結構如圖3-4所示：圖3-4排種器3.6排肥器3.6.1排肥器的要求在播種過程中，排肥器是一個很重要的部件，它可以擔保玉米種子的良好生長。因此本次設計對排肥器有如下要求：（1）排肥器可以調節施肥的數量，每畝大約7-15kg可調；（2）通用機能要好，能適應多種類型的肥料；（3）工作機能可靠，施肥節制調整方便；（4）排肥器的材料要具有耐腐蝕性。3.6.2肥料的種類在我們的日常農業生產中，肥料是一個重要的物品，它能夠為農作物的生長供給必要的營養元素。肥料的主要類型有：（1）粒狀化肥；（2）粉狀復合肥；（3）粉狀化肥。3.6.3幾種化肥的主要性能數據表3-1化肥的主要數據（百分比）(克/升）（度）尿素顆粒72035°硫酸銨顆粒0.9394344°碳酸銨結晶2.13101035°碳酸氫銨粉狀2.8792037°磷酸銨晶體28403.6.4排肥器的構造由于排肥器和排種器都是安裝在種箱肥箱上面的，所以排肥器與排種器的結構基本上是一致的。由于肥料具有一定的腐蝕性，因此不能使用鐵質的材料，所以排肥器選擇硬質塑料的材料。孔的形狀選擇為圓形型孔，這樣方便肥料的下放。3.7開溝器開溝器的功能是播種機在工作時，開溝器尖端進入土中開出溝渠，箱體內的種子和肥料沿著塑料導管直接落入溝渠內。3.7.1開溝器的工作能力（1）在玉米播種機工作時，要擔保開出的種溝深淺基本一致，溝型整齊并在一條直線上；（2）開溝器工作時不能擾亂土壤的結構，不能使種溝內的濕土翻到地表；（3）具有良好的工作性能；（4）結構簡單，易于調整和維修，工作阻力要小。3.7.2開溝器的要求由于開溝器是直接和土壤接觸，因此本設計對開溝器的要求如下：（1）入土性能良好；（2）入土深度可以上下調節，范圍2-10cm；（3）力學性能好，不容易彎曲；（4）堅固耐用，且具有抗腐蝕能力。3.7.3開溝器的分類按照開溝器構造種類的差異，可以將開溝器分為兩大類：（1）銳角開溝器；（2）鈍角開溝器。在選擇開溝器的類型時，我們要考慮到實際的播種過程。由于本次設計的播種機是手推式的，因此在工作時要考慮勞動量的原因。本著減少勞動量的考慮，本次設計的播種機選用銳角式開溝器。其結構布局如圖3-5所示，開溝器主要由銳角鋼板和輸種管構成。開溝器的尖頭材料是硬度較高的65Mn，同時要對其進行熱處理。為了加大其耐磨能力，應選擇硬度為HRC39-42。圖3-5開溝器3.8輸種管3.8.1輸種管的要求輸種管的功能是把種子從箱體中引導出，依靠種子的重力作用使玉米種子撒在開溝器開出的溝渠內。輸種管對種子的勻稱撒播有很大影響，故對輸種管的設計有如下要求：（1）保證種子可以自由落下；（2）輸種管的橫截面積應足夠大，以保證種子落下時沒有阻擋；（3）輸種管與開溝器固定在一起，并且能隨著開溝器的升降從而能自行的升降；（4）要耐腐蝕，耐磨；（5）結構簡單，質量輕。3.8.2輸種管的類型（1）金屬管（2）橡膠管（3）塑料管比較：塑料管與傳統金屬管道對比的話，有著自身重量輕、抗腐蝕能力強、使用壽命長、設置方便的特點；橡膠管與塑料管相比，具有質地軟、易老化，截面較小的缺點，因此不適合玉米種子的播種情況。綜合三種輸種管的優缺點，本次設計選用塑料作為輸種管的材料。3.8.3輸種管的尺度和傾斜角度由于各種播種機的整體構造和工作特點的不同，在實際播種中對種子的下落速度有不同的要求，以此我們要按照設計要求來確定輸種管的長度和傾斜角度。為了能夠實現精密播種，要擔保種子落入溝渠內時，種子的速度一定要十分的小，并以此擔保幼苗間的距離均勻性。于是，我們需設計出具有一定傾斜角度、距離溝渠較近的直導管。因為沒有現成的播種機，于是我用了別的類型的播種機代替我設計的播種機做了這次的實驗。在家里的時候我用別的播種機做了一些實驗，通過試驗能夠得出的結論是，有3/5的種子散落在半徑為25mm的泥土領域內。由于不是同一種播種機，結果會有所差別，因此我采用了估算的方法，即輸種管的直徑應在28-40mm范圍之內，且應該有一定的傾斜角度，傾斜角度大概是15°~20°的范圍。3.9壓土輪3.9.1壓土輪的作用在播種機上設置壓土輪的目的是對覆土器回填的土壤進行碾壓，有著壓實土壤土質、保持土壤濕度的目的，從而為種子的良好生長條件創造了后期的條件。由于壓土輪自身的重力加上作用在壓土輪上的附加重量，可以對成塊的土壤碾碎，有利于土壤對于水分的吸收和保濕。其次，普通地區的泥土也用得到壓土輪，當開溝器開土后，隨著種子和肥料進入溝渠內，覆土器將濕土回填到土溝內，壓土輪將土壤壓實，從而減少了人們的勞動量。3.9.2壓土輪的要求壓土輪是播種機上播種的最后一個關鍵部位，其重要的作用不用我多說。因此我對壓土輪有如下要求：（1）方向轉動靈活，不容易粘土；（2）壓土輪的寬度必須大于開溝器開出的種溝寬度；（3）上下高度可以根據溝渠的深度而進行相應的自我調節。3.9.3壓土輪的結構和工作原理在設計壓土輪的過程中，我選擇了三種不同類類型的壓土輪構造，分別是：（1）圓柱形壓土輪（2）凹面壓土輪（3）圓錐組合壓土輪比較：凹面壓土輪，由于其表面是凹下去的，在回填土壤的過程中勢必會將一部分土壤帶入壓土輪中，增加了播種機的重力，從而增加了勞動強度；圓錐組合壓土輪，在設計播種機的過程中，我們要考慮到播種機的制造成本，由于圓錐制造工藝比較復雜，間接的增加了播種機的成本，為后期的推廣帶來不便。綜上考慮，本次設計的壓土輪選擇圓柱形壓土輪。本次設計的壓土輪構造如圖3-6所示，為圓柱形壓土輪。圖3-6壓土輪工作原理：由于人的操作，圓柱形壓土輪可以跟著軸的轉動而運轉。當播種機的種子與肥料均撒播到溝渠內后，覆土器將泥土進行填埋，此時壓土輪將填埋的土壤壓實，省去了人工的踩壓，減輕了勞動強度。3.10種箱、肥箱3.10.1種箱、肥箱的設計要求種箱與肥箱是在播種過程中存儲玉米種子和肥料的裝置，我對種箱與肥箱的要求如下：（1）有充足的容量，這樣能方便減少加肥加種的次數；（2）箱底板要有一定的傾斜角度，這樣可以擔保種子與肥料可以完全的進入排種器和排肥器內，順利的撒播在溝渠內，然后完成播種；（3）箱體應結實耐用，耐腐蝕，質量輕；（4）加種與加肥便利，剩下的種子、肥料清理方便。3.10.2種箱、肥箱容量計算我們可以按照播種機工作時的播種量或施肥量、耕地面積和此次播種長度來種箱與肥箱的容量體積。在播種機工作時，要擔保種子、肥料播撒到可以進行再次添加的地頭。并且要擔保種子和肥料不能全數播種完，不然的話會由于箱體內的量太少而影響播種機的機能。種箱、肥箱的容量體積V可用下式確定（見式3.1）：式（3.1）式中:V--種箱體積、肥箱體積Qmm--最大播種量斤/畝B--播種器的工作幅寬L--種子滿載時行駛的距離--種子箱的充滿系數T--種子容量Kg/L3.10.3種箱、肥箱結構特點我設計的播種機上的種箱、肥箱的幾何外形有矩形、梯形或圓形。種箱與肥箱的材料有薄鋼板、玻璃纖維、塑料等。種箱與肥箱的構造特點如下：結構特點：（1）增大容量，減少添加種子、肥料的次數。（2）為了增加剛度使其與機架相連，故采用整體箱結構（3）種箱、肥箱相互所占的比例可以進行適當的調節以滿足不同的需要。因此種箱/肥箱的構造如圖3-7所示：圖3-7種箱/肥箱3.11機架3.11.1設計要求任何機器的機架設計都要達到其工作要求，我對機架的要求如下：（1）剛度要求，選擇的機架材料需要滿足播種的剛度要求；（2）穩定性要求，在播種過程中，播種機必須要穩定，不能失衡；（3）美觀，機架不能太丑，要美觀大方。3.11.2設計步驟（1）對機架的形狀、尺寸進行初步確定，以擔保其里外的零部件能正常操作；（2）確定制造工藝：即機架可以用焊接、螺栓連接的方式構成；（3)對機架的載荷情況做分析，機架上的載荷應包含自身重量、各部件重量以及部件運轉時的動載荷以及人的推力機架的構造簡圖如圖3-8所示：圖3-8機架機架：角鐵、45鋼焊接和螺構成了機架，構造簡單，成本較低。3.12覆土器覆土器的主要作用：將開溝器開出的泥土填埋到溝渠內，使泥土直接籠蓋在種子和肥料上，方便種子獲得良好的成長前提。設計過程：因為開溝器開過溝后泥土向兩邊分散，此時的土壤分別位于溝渠的兩側，因此如果要使得土壤回填到土溝內，覆土器的寬度必須大于溝渠兩側的土壤寬度，這樣才能保證覆土器工作時土壤能夠回填到溝渠內。材料選擇：在選擇覆土器的原料時，我思量了硬質塑料和45鋼。由于土壤具有一定的重力，硬質塑料的覆土器長時間工作會發生變形，這樣會導致覆土器的報廢。如果選擇45鋼，則不會有這種情況的發生。因此材料選擇45鋼。覆土器結構如圖3-9所示：圖3-9覆土器3.12本章小結在本章的設計環節，我著重設計了玉米播種機的主要零部件，包含：傳動機構、地輪、排種排肥的箱體、排種器、排肥器、開溝器、輸種管、壓土輪、種箱/肥箱、機架以及覆土器。每個設計部分提出了設計要求、零部件的作用以及零部件的構造設計。4設計計算部分4.1鏈輪的設計4.1.1鏈輪的設計假設手推式玉米播種機的功率，主動鏈輪的轉速，傳動比，載荷平穩，中心線垂直布置。解：1.選擇鏈輪齒數取主動鏈輪的齒數，傳動比。故從動鏈輪齒數。2.確定計算功率由表9-6查得工況系數，主動鏈輪齒數系數，多排鏈系數，傳遞的功率，單排鏈，則計算功率Pca為（見式4.1）：式（4.1）式中則選擇鏈條型號和尺寸根據,和,查圖9-11可選10A-1，查表9-1鏈條節距為。3.計算鏈節數和中心距初選中心距：取，則相應的鏈長節數為（見式4.2）：式（4.2）式中則取鏈節長數。由表9-7，采用線性插值計算得出中心距計算系數，則鏈傳動的最大中心距為：4.計算鏈輪轉速V，確定潤滑方式由和鏈條型號10A-1，查圖9-14可知，應采用定期人工潤滑。5.計算壓軸力有效圓周力為：，由鏈輪水平布置得壓軸力系數，則壓軸力為：6.主要設計結論鏈條型號10A-1，鏈輪齒，鏈節數，中心距鏈輪的基本參數和主要尺寸分度圓直徑：查表知齒頂圓直徑：齒根圓直徑：齒高：鏈輪的軸向齒廓尺寸齒側圓弧半徑：滾子定位圓弧半徑：滾子定位角：單排：，查表知：齒側倒角：齒側半徑：齒全寬：為排數圖4-1主動鏈輪4.1.2備用鏈輪的設計為了使手推式玉米播種機可達到改變株距的要求，我在后面的排種排肥進行了雙層鏈輪的設計。即通過不同的鏈輪的大小，齒數的不同來實現調節株距的目的。由于上面已對主從鏈輪其中一個小的從支鏈輪的計算，該鏈輪的設計結構已達到設計的技術要求。為了避免重復的計算我下面只計算出大鏈輪的基本參數和主要尺寸。大鏈輪的基本參數和主要尺寸選擇大鏈輪齒數，已知節距。分度圓直徑：查表知：。齒頂圓直徑：d=106.17mm齒根圓直徑:齒高：=2.86mm鏈輪的軸向齒廓尺寸：齒側圓弧半徑：滾子定位圓弧半徑：滾子定位角：查表知b1=9.4單排：齒側倒角：齒側半徑：齒全寬：n為排數圖4-2備用鏈輪4.2軸的設計4.2.1從動軸的設計假設手推式玉米播種機的主動軸的功率，轉速，傳動比。解：1.求從動軸上的功率p1、轉速n1、和轉矩T1。若取每級鏈輪的傳動功率（包括軸承效率在內）則從動軸上的功率：又由于轉速于是轉矩2.求作用在鏈輪上的力由于已知從動軸上的鏈輪的分度圓直徑為：而故3.初步確定軸的最小直徑在《機械設計第九版》中先依據式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為40Cr，調質處理。根據表15-3取，于是得：4.軸的結構設計⑴擬定軸上的裝配方案，現選用如圖4-3所示的裝配方案。⑵根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度根據設計要求，在（Ⅰ-Ⅱ）軸段上擰有螺母,在（Ⅴ-Ⅵ）軸段上結構也是一樣的,故取d（Ⅰ-Ⅱ）=d（Ⅴ-Ⅵ）=18mm。取L（Ⅰ-Ⅱ）=20mm，取L（Ⅴ-Ⅵ）=29mm，在（Ⅱ-Ⅲ）軸段上，（Ⅳ-Ⅴ）軸段上套有軸承,取d（Ⅱ-Ⅲ）=d（Ⅴ-Ⅵ）=20mm,取L（Ⅱ-Ⅲ）=14mm,取L（Ⅳ-Ⅴ）=14mm。根據力的作用要求選用滾子軸承6204,其尺寸為d×D×B=20×47×14,在（Ⅲ-Ⅳ）軸段上裝有排種器,取L（Ⅲ-Ⅳ）=100mm,d（Ⅲ-Ⅳ）=24mm。在軸的（Ⅴ-Ⅵ）軸段上,鏈輪與軸之間采用平鍵連接。由于d（Ⅴ-Ⅵ）=20mm,與鏈輪連接部分L=19mm,查表6-1,平鍵的種類和尺寸,b×h×L=6×6×12。取用配合：H7/n6。確定軸上倒角尺。參考表15-2,取軸的倒角為C2。圖4-3從動軸5求軸上的載荷首先根據軸的結構圖做出軸的簡單計算，可知：總彎矩：6抗彎矩合成應力校核軸的強度在進行校核時，通常校核承受最大彎矩和扭矩的界面（即危險截面C）的強度。根據式（15-5）及以上的數據及軸單向旋轉，扭矩切應力為脈沖循環變應力。取，軸的計算應力為：前已選定軸的材料為40Cr,調制處理。由表15-1查得，因此。軸的載荷分析圖,如圖4-2所示：圖4-4軸的載荷分析圖7精確校核軸的疲勞強度（1）截面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ只受扭矩作用，雖有鍵槽和過度配合所引起的應力集中將削弱軸的疲勞強度。但是由于軸的最小直徑是按扭轉強度力寬裕確定的，所以截面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均不需要校核。從應力集中對軸的疲勞強度來看，截面Ⅳ所引起的應力集中最嚴重，故對截面Ⅴ進行力的校核。截面Ⅴ左側抗彎截面系數：抗扭截面系數:截面Ⅴ左側的彎矩：截面Ⅴ上的扭矩：截面上的彎曲應力：截面上的扭轉切應力：軸的材料為40Cr調質處理，由表15-1查得，，。截面上形成的理論應力集中系數,按附表3-2查取。因，，經查值后可查得,。又由查得軸的材料敏感系數為,。故有效應力集中系數為：由表查得尺寸系數,由表可得扭轉尺寸系數,軸按磨削加工。由表得表面系數為。由未經表面強化處理，即，則列綜合系數為：又由ξ3-1及ξ3-2得特性系數為，取，取于是計算安全系數值，按式（15-6）—（15-8）則得：故可知其安全。同截面V右側抗彎載面系數彎矩M及彎曲應力為用插值法求出，并取，于是得，。故得綜合系數為故安全。由于軸在截面Ⅴ右側的強度也是足夠的。因本設計無大的瞬時過載及嚴重的應力循環不對稱性。故可以略去靜強度校核。由于排肥器的軸與排種器的軸上所受力的要求和結果都是一樣的，故不再需要重復計算。把兩根軸設計成一個結構即可。4.2.2主動軸的設計已知手推式玉米播種機的功率，轉速，解：1軸的功率，轉速則轉矩2確定軸的最小直徑先按式（15-2）初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調質處理。根據15-3，取，于是得：主動軸的最小直徑是安裝螺母的直徑。3軸的結構設計根據設計的要求，在軸的中間部分設計成和自行車后輪中軸結構一樣的軸的結構，在兩個軸承之間有一個帶凸輪的套筒，軸承在套筒的內部兩端。在軸的Ⅳ-Ⅴ上裝有軸承，在Ⅴ-Ⅵ的軸段上裝有一個鏈輪。鏈輪的內徑稍大于軸的直徑，同時用螺母把鏈輪固定在中間套筒的凸輪上。這樣，就使鏈輪和套筒連為一體，就實現了地輪轉動帶動套筒轉動，套筒帶動鏈輪轉動。按照設計，主動軸是固定不動的，只是軸承、鏈輪在進行轉動，所以主動軸受到的扭轉力非常小，可以忽略不計。鏈輪、套筒和軸承的自重對軸產生的壓力也非常小，可以忽略不計。故主動軸不需要再進行重復的校核。現在主動軸的尺寸完全可以復合設計的要求。4.3鍵的強度校核已知鏈輪的軸徑，1選擇鍵連接的類型和尺寸一般8級以上的鏈輪有定心精度要求，應選用平鍵連接。由于鏈輪不在軸端，故選用源頭平鍵（A)。參考軸的直徑，從表6-1中查得鍵的截面尺寸為：2校核鍵連接的強度由表6-2許用擠壓應力[]=，鍵的工作長度為13mm,由式（6-1）可得可見連接的擠壓強度夠，因此用單鍵即可。鍵的標記為：4.4本章小結在玉米播種器的設計計算部分，我著重計算了播種器的關鍵零部件，包含：鏈輪的設計、軸的設計和鍵的強度校核。其中，鏈輪的設計涉及到了鏈輪的選型，我選的鏈輪型號是10A-1，這種鏈條可以在各種的修理廠都可以購買到。軸的設計部分涉及到了軸的強度校核與結構設計。對鍵進行強度校核。6播種機的保養與注意事項6.1播種機的保養（1）天保養，機械完成每次工作后，應進行一定的處理和維修。（2）季保養。在完成每個作業季節后，應進行一定的處理和維護。（3）機器在完成播種作業后，就可以進入倉庫。將播種機最好放置在干燥陰涼的室內。妥善保管，避免擠壓、變形和丟失。6.2注意事項（1）在播種前，我們要清除機器上的塵土和臟物,對所有的傳動部件和轉動部件進行潤滑。檢視并緊固機器整體機架上的螺栓部件和連接部位，避免機器在工作時松動或相對滑動。保證傳動系統工作機能的可靠性。（2）按照播種的工作要求調節播種機的有關部件。（3）在種子與肥料倒入箱體前，要對箱體進行仔細搜檢，以免將石塊、鐵釘等雜物混入種子與肥料內。同時，為了肥料可以順利播撒，肥料不應有塊狀物。（4）為了提高工作效率，在播種前，種子、肥料應放在合適的位置。（5）檢查壓土輪、地輪滾動的靈活程度,排種器和排肥器能否滿足耕種要求,覆土器現有的工作角度能否滿足覆土要求。（6）在播種時，我們應按照現實情況實時添加種子和肥料，要擔保箱體內的種子和肥料不得低于箱體容積的1/4。（8）播種機在地頭或耕地中間停車后，為了防止遺漏播種的區域，播種機不要后退或者前進，停在原地就可以。再次工作時，直接向前推動播種機即可。（10）在雜草多的田地里工作，應先將雜草處理干凈。然后我們再使用手推式玉米播種機進行播種。（11）播種機在完成一個小的區域播種后，要根據實際情況核實播種量。（12）在完成播種后要及時的對溝渠進行鎮壓，這樣能擔保種子的生長，有利于種子發芽。（13）在播種前，為了獲得玉米的高產量，要對種子和肥料進行嚴厲的挑選。同時，我們要選擇流動性較好的肥料，這樣可以擔保肥料能勻稱的流動。質量優良的種子能獲得比較高的發芽率。（14）播種機在完成一塊地的播種時，要清除種箱內剩余的種子，這樣方便播種機的運輸同時還避免種子的損傷。在進行下一塊地耕種的時候，在重新將種子倒入種箱內。結論固然我國是一個名副其實的農業大國，且對農業機器已有比較長的的研究歷程，可是我國的農業機器的發展水平相比歐美等發達國家還是處于落伍地位的，依然存在著很大的距離。因此我國農業機器的發展還需要一段很長的路要走。本次畢業設計，我的設計課題是手推式玉米播種機。手推式玉米播種機的研究與設計主要是針對于我國南方如貴州、四川等一些多高山的地區。那里土地貧瘠，且大多分布于山頂、山坡或懸崖邊，土地分散，面積較小，不能使用大型農業機械。并且，最主要的原因是玉米對于土質的要求不高。所以為了提高玉米的種植效率，節省人力物力，我設計了手推式玉米播種機。手推式玉米播種機由鏈輪、鏈條和軸組成傳動機構，由種箱/肥箱、排種排肥機構、地輪、壓土輪、開溝器、覆土器和機架等裝置組成。工作時,由人向