小型山地農(nóng)用播種機設(shè)計
編號
畢 業(yè) 論 文
目 錄
1 緒 論 2
1.1 本課題研究的背景及意義 2
1.2 國內(nèi)外播種機的研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 國外播種機研究現(xiàn)狀 2
1.2.2 國內(nèi)播種機研究現(xiàn)狀 3
1.3 課題研究的主要內(nèi)容 5
2 小型山地播種機重要零部件的設(shè)計 5
2.1 排種器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 6
2.1.1 排種器的設(shè)計要求 6
2.1.2 排種器尺寸的確定 6
2.2 肥料桶的結(jié)構(gòu)設(shè)計 7
2.2.1 肥料桶的設(shè)計要求 7
2.2.2 肥料桶尺寸的確定 7
2.3 種子漏斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計 8
2.3.1 種子漏斗的設(shè)計要求 8
2.3.2 種子漏斗尺寸的確定 9
2.4 控制開關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 9
2.4.1 控制開關(guān)的設(shè)計要求 9
2.4.2 控制開關(guān)尺寸的確定 9
3 小型山地播種機傳動方案的確定 10
3.1 總體傳動設(shè)計方案的選擇確定 10
3.2 工作的各項參數(shù) 11
3.3 驅(qū)動功率 11
3.4 履帶轉(zhuǎn)速 12
3.5 傳動比的分配 12
4 帶傳動的設(shè)計以及計算 13
5 齒輪傳動的設(shè)計以及計算 17
6 傳動軸的設(shè)計以及計算 21
6.1 初步確定軸的最小直徑 21
6.2 減速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 21
6.3 地輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 22
結(jié) 論 23
致 謝 23
參 考 文 獻 23
摘要
隨著社會的不斷進步，工業(yè)化機械化在各行各業(yè)的快速普及發(fā)展，為了提高工作效率，大量的機械化生產(chǎn)取代了人力勞動。但一些偏遠的貧困山區(qū)，由于山路崎嶇，土地狹小高低不平，每次的播種收獲都要靠人力去勞作，大大降低了勞動生產(chǎn)效率并且要使用大量的勞動力，限制了當?shù)氐霓r(nóng)業(yè)發(fā)展速度，現(xiàn)有的大中型播種機械也無法在這樣的環(huán)境里操作使用。這樣發(fā)展會與當代的發(fā)展潮流背道而馳。若不盡快解決這種方式，將會與時代的發(fā)展速度和距離越來越大，影響當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展和國家的全面實現(xiàn)小康社會的步伐。因此本文設(shè)計了一種小型山地播種機，該播種機能一次完成施肥，播種作業(yè)。該播種機以小型柴油機作為動力源，通過傳動機構(gòu)帶動行走機構(gòu)及排種器等運動。設(shè)計在考慮傳動結(jié)構(gòu)合理的同時兼顧了結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)及維護方便、效率較高、損耗少、操作方便等目的。
關(guān)鍵詞：小型山地播種機 傳動機構(gòu)
III
Abstract
With the continuous progress of society and the rapid popularization and development of industrial mechanization in all walks of life, in order to improve work efficiency, a large number of mechanized production has replaced human labor. But in some remote rural areas, because of the rugged terrain, rugged narrow land, each harvest will rely on human labor, greatly reduces the labor production efficiency and to use a large number of labor force, limiting the speed of local agricultural development, large and medium-sized seeding machinery existing in this environment can not operate. This development will run counter to the current trend of development. If we do not solve this problem as soon as possible, it will become bigger and bigger with the speed and distance of the times, which will affect the local economic development and the national realization of the well-off society in an all-round way. Therefore, a small mountain sowing machine is designed in this paper. The sowing machine can complete fertilization and sowing work at a time.This sower will use diesel engine as power souse and moving through driving of transmission part, which finally make seed-metering device and running mechanism move. in this design, the reasonability of samplised structure was considered which will lead to the simplify of prudusing and reparing. Also, the efficiency,attrition and user-friendly control will also be considered in the disign of this machine.
Key words：Small mountain sowing machine； Transmission mechanism
1 緒 論
我國的農(nóng)業(yè)機械相對于發(fā)達國家還比較落后。美國等發(fā)達國家20世紀初就開始積極推進土地的規(guī)模經(jīng)營，并實現(xiàn)了機械力對人力和畜力的替代，20 世紀 70年代實現(xiàn)了全面機械化，進入 90 年代后全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)業(yè)工人的裝備水平已經(jīng)接近或超過產(chǎn)業(yè)工人。而我國目前仍實行以農(nóng)戶家庭為單位的小規(guī)模經(jīng)營，農(nóng)業(yè)機械雖有一定程度的推廣和應(yīng)用，但人力、畜力以及傳統(tǒng)的耕作習慣和耕作方式仍占主導地位。據(jù)國際年鑒統(tǒng)計，我國平均每個經(jīng)濟活動人口占有耕地面積 0.2 公頃，占世界平均水平的44.1%，占美國平均水平的0.7%；每千人化肥施用量64.6噸，略高于亞洲平均水平，但僅占世界平均水平的67.5%，占美國平均水平的1.2%。科學技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用雖逐年增加，但應(yīng)用的廣度和深度都遠遠不夠。在這種形式下，我們要提高我國農(nóng)業(yè)水平，就要實施農(nóng)業(yè)機械化，但對于我國小規(guī)模經(jīng)營的現(xiàn)狀，實施大型播種機械難度很大。
因此本山地農(nóng)家肥播種機的設(shè)計，就是為了改變山地播種方式，加快工作效率。在山地播種時不被地形等因素的影響，快速的實現(xiàn)播種過程。該機器外形大小適中，適合各種山地地形的操作，并且該機器使用的肥料的農(nóng)家肥，充分利用當?shù)刭Y源，還能減少對土地的污染。機械屬于小型機械，便于運輸、裝卸、硬件投資較少，且操作簡單且，不需要專業(yè)人員，降低很多操作使用上的人力物力方面的費用。
1.1 本課題研究的背景及意義
糧食是維持人類社會生存和發(fā)展的最基本的生活資料是最具基礎(chǔ)性戰(zhàn)略性的物資提高糧食產(chǎn)量、保障糧食安全是保持國家社會穩(wěn)定、保證國民健康、保障國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)和前提，也是農(nóng)業(yè)科技工作的首要任務(wù)。
機械化水平是衡量農(nóng)村、農(nóng)業(yè)發(fā)展水平的重要標志，是確保提高農(nóng)村生產(chǎn)力，促進更多的勞動力轉(zhuǎn)移，徹底改變傳統(tǒng)的小農(nóng)經(jīng)濟耕作方式的前提和依據(jù)。隨著社會主義新農(nóng)村建設(shè)步伐的不斷加大，中央加大對農(nóng)業(yè)和農(nóng)村發(fā)展的支持力度，農(nóng)村的機械化水平逐年提高。我國農(nóng)業(yè)發(fā)展已進入“高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、安全”新階段，從而也引發(fā)了對提高農(nóng)業(yè)機械化程度的強烈要求。
1.2 國內(nèi)外播種機的研究現(xiàn)狀
1.2.1 國外播種機研究現(xiàn)狀
目前國外對播種機具的研究已取得了較大的成就。國外農(nóng)場的土地面積一般比較大，田間拖拉機的功率也較大，國外的播種機大都以大中型為主，它們基本是多梁牽引式大型播種機（如圖2所示），橫梁多、開溝器之間間距大，播種機又寬又重，一般都是氣力式的，土壤工作部件也做得比較復(fù)雜。但轉(zhuǎn)彎半徑大，需要很長的地頭，主要用于大面積作業(yè)，與我國地塊小的實際情況相差甚遠。如美國的USDA型、John Deer型和澳大利亞的KMC型等播種機的性能等都比較優(yōu)良。然而，由于種植方式、土地條件以及經(jīng)濟發(fā)展等多種因素，國外的播種機從其結(jié)構(gòu)和工作性能方面均不能適應(yīng)在我國土地條件下使用。
圖2 澳大利亞鋤鏟式播種機圖
美國John Deere 1590 No-till Drill設(shè)計用于普通耕作和保護性耕作情況下的谷物播種整機開溝器為雙排結(jié)構(gòu)，播種行數(shù)為16行。排種(肥)器為外槽輪式，開溝器為圓盤切刀式，為此開溝器單體較重，有利于免耕作業(yè)。開溝器單體仿形，土壤擾動小，堅固耐用。圓盤切刀直徑為45.72cm，刃鋒角度為20o，標準配置為單圓盤開溝器，行距18.4-24.5mm可調(diào)，如擰松前方固定螺栓則可使行距加大到36.8-49 mm。單體仿形為壓簧式，壓簧可給每個開溝器提供734-2000N的壓力使其入土或用于切割殘茬。
1.2.2 國內(nèi)播種機研究現(xiàn)況
中國從20世紀50年代引進了谷物條播機、棉花播種機等。40多年來，幾代農(nóng)業(yè)機械化工作者汲取傳統(tǒng)抗旱耕作法的精華，并結(jié)合現(xiàn)代耕作技術(shù)與機械化手段，已先后研制出一批機械化程度較高的旱地耕作機具，它們將逐步取代傳統(tǒng)的耕作機具，現(xiàn)已形成了適用于不同區(qū)域的機械化耕作體系。但目前國內(nèi)生產(chǎn)施肥播種機的專業(yè)廠產(chǎn)品開發(fā)能力很弱，現(xiàn)有的施肥播種機在產(chǎn)品數(shù)量質(zhì)量和上都不能滿足生產(chǎn)需要。而且存在對地域和土壤條件適宜能力差、機具通過能力不強、可靠性差，不能一次完成開溝、排種、排肥、覆土、鎮(zhèn)壓功能等問題。
圖3是由中國農(nóng)業(yè)大學研制的2BMF-9型小麥免耕覆蓋播種機。它采用了雙排梁結(jié)構(gòu)，使同一排梁上的開溝器間距達到40cm，采用了專利產(chǎn)品“復(fù)合型開溝器”實現(xiàn)現(xiàn)種肥垂直分施，種肥間距可達到5cm以上，但是體積大，不適合小地塊作業(yè)。
圖3 2BMF-9型小麥免耕覆蓋播種機
圖4 LZFB-200（14）系列聯(lián)合整地施肥播種機
?如圖4所示，LZFB-200（14）系列聯(lián)合整地施肥播種機是由旋耕機部分和播種、施肥部分組合而成的農(nóng)業(yè)機械，一次完成旋耕碎土、施肥、播種和震壓等多種農(nóng)藝，適用于種子直徑不小于2mm麥類、玉米、豆類、花生等農(nóng)作物的旋耕、播種作業(yè)，也可單獨完成旋耕、整地作業(yè)。但是制造成本高，價格昂貴，得不到很好的普及。
我國個體農(nóng)戶較多，地塊較小，為了操縱靈活，播種機一般都設(shè)計為懸掛式的，質(zhì)量相對比較小。但是由于土壤容重一般較高，故要求播種機單體又必須有一定的重量才能達到入土開溝的目的。同時，在我國拖拉機功率有限，播行不能太多，否則播種機工作阻力太大，而拖拉機動力不足，這就要求我們必須在現(xiàn)有的條件下，選擇或設(shè)計合適的小型稻麥兩用施肥播種機。
以上所介紹的播種機械給農(nóng)業(yè)播種大大提高了工作效率，但是對于使用的地形地勢有很大的限制，體型和重量較大，在那些狹長陡峭的土地上很難操作，同時這些播種機使用的都是化肥，使得投資花費較大，長期使用化肥對土地的土質(zhì)造成嚴重的損害。若是能設(shè)計一臺小型的山地農(nóng)家肥播種機，可以適應(yīng)各種復(fù)雜的山地土地地形上的操作，體型較小，容易移動和運輸，設(shè)備硬件投資少、操作簡單，將會大大提高播種的可操作性和對農(nóng)家肥的合理充分利用。
1.3 課題研究的主要內(nèi)容
該課題主要完成對小型山地播種機的主要零部件以及傳動系統(tǒng)的設(shè)計。零部件的設(shè)計以及計算主要包括了排種器，排肥器，開溝器等。設(shè)計分析后對各關(guān)鍵部件進行校核，使其滿足工作要求。最后對傳動系統(tǒng)進行了設(shè)計，合理分配了傳動比，對帶輪、齒輪以及軸進行了設(shè)計計算以及校核。
2 小型山地播種機重要零部件的設(shè)計
總體結(jié)構(gòu)如下圖所示：
該小型山地播種機由機架、發(fā)動機、帶傳動機構(gòu)、傳送帶、開關(guān)裝置、肥料桶、農(nóng)用機履帶、種子漏斗、收集杯、導向杯、開溝華口、蓋土華口以及排種器等構(gòu)成，具體如圖5所示。
圖5
播種機技術(shù)參數(shù)如下：
本課題設(shè)計的自動山地農(nóng)家肥播種機，包括機架、發(fā)動機、帶傳動機構(gòu)、控制閥、肥料桶、傳送帶、農(nóng)用機履帶等。
主要技術(shù)參數(shù)：
作業(yè)行數(shù) 1行
播種間距（mm） 200mm
種子箱容積（L） 20
播深（cm） 3~5.2
漏播率（%） <3
傳動機構(gòu)形式 帶傳動以及齒輪傳動
2.1 排種器的結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1.1 排種器的設(shè)計要求
對本次設(shè)計播種機來說，排種器是其最核心的部件，其性能的優(yōu)劣將直接影響播種機的播種質(zhì)量，因此，對排種器的要求是很高的。并且本機的排種器包含了排種和排肥兩項功能。排種器應(yīng)該具備較大的排種均勻性和穩(wěn)定性，能均勻連續(xù)地排種，并且能在不同外界條件下作業(yè)，其播量要保持穩(wěn)定，排種要均勻。
2.1.2 排種器尺寸的確定
種箱必需有足夠的容量，從而減少加種次數(shù)，一般情況下要求播種到了地頭才加種。但是種箱容量也不能太大，那樣會增加機構(gòu)的重量，對播種機的的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利的影響，還會影響機組的縱向移動性；種箱必須保證箱壁的傾斜角大于種子的自然休止角，以保證種子能順利滑落排種器，因為種子很小，并且混合了肥料，所以流動性能較好，對種箱的傾角要求不高。除此以外，種箱還應(yīng)該堅固耐用，重量輕巧，具有一定的剛性，并具備防水和防潮的能力；種箱要便于加種、卸種和清種，因此該機所選的種箱形狀為方盒型。
種箱的容量由播種的行距、株距，播種量和播種距離共同確定。根據(jù)以往實驗結(jié)論：播種機在工作時不宜播完種子箱內(nèi)的全部種子，應(yīng)該保留至少10%的種子余量避免箱內(nèi)種子太少而影響播種的質(zhì)量。
種箱的建模如圖5所示
圖5
圖示中的種箱體積V=18L
其能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)播種的面積為S=V/V1*L*b=1800m*m；
其中，V1為蕎麥種子和肥料的體積和，為1立方厘米；
L為播種行間距，為30cm；
b為播種間距，取20cm。
箱體總為400mm，寬300mm，總高為200mm
上部分為長方體，高50mm
下部呈等腰梯形，高為150，長400mm，寬100
2.2 肥料桶的結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.2.1 肥料桶的設(shè)計要求
對本次設(shè)計播種機來說，肥料桶也是至關(guān)重要的部件，其性能的優(yōu)劣將直接影響播種機的播種質(zhì)量。因此，對肥料桶的要求是很高的。其主要的作用是將農(nóng)家肥料均勻地排放到旋轉(zhuǎn)的排種器當中。且其設(shè)計的容量要足夠大，且排肥的速度適中，與設(shè)計相匹配。
2.2.2 肥料桶尺寸的確定
肥料桶必需有足夠的容量，保證一次性播種的全部肥料，同時開口需較大易于攪拌。但是容量也不能太大，那樣會增加機構(gòu)的重量，對播種機的的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利的影響。其本身應(yīng)該堅固耐用，重量輕巧，具有一定的剛性，其形狀為梯臺型（上口大，下口?。?，而且上端有防護蓋加以保護。其三維模型如下所示：
圖6
具體尺寸如下所示，其總體容量為25L左右。
圖7
2.3 種子漏斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.3.1 種子漏斗的設(shè)計要求
以上介紹了肥料桶，種子和肥料是攪拌在一起，通過排種器種入到田間。所以種子箱也是至關(guān)重要的部件，所以對種子箱的要求是很高的。其主要的作用是臨時的儲存種子，將種子均勻地落入到到旋轉(zhuǎn)的排種器當中。且其設(shè)計的容量要足夠大，且排種的速度適中，與設(shè)計相匹配。
2.3.2 種子漏斗尺寸的確定
種子箱為了便于出種，使用漏斗形，通過支架連接到機架上，其本身重量不大，只需要能夠一次性容納一定數(shù)量的種子，且其本身易拆卸，方便使用，具體如下所示：
其容量大約為500ml左右。
圖8
2.4 控制開關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.4.1 控制開關(guān)的設(shè)計要求
其基本原理是通過發(fā)動機產(chǎn)生動力驅(qū)動帶傳動機構(gòu)將運動傳遞到傳送帶，然后經(jīng)過傳送帶上的斜面滑道將運動傳送到主動桿實現(xiàn)上下滑動帶動連桿和連桿（22）使開關(guān)實現(xiàn)左右的來回運動，從而控制肥料桶的開關(guān)與種子漏斗的開關(guān)，配合肥料與種子掉進收集杯中。種子和肥料每次播種的量經(jīng)過斜面滑道的長度通過控制四桿機構(gòu)控制閥的往返運動頻率來間接控制，所以其是控制肥料以及種子排放重要的結(jié)構(gòu)。
主要有以下幾個要求：
1. 四連桿機構(gòu)需要能夠恰好地配合肥料桶以及種子箱的開關(guān)，各桿長度需要設(shè)計合理。
2. 對斜面滑道的長度要設(shè)計準確。
3. 結(jié)構(gòu)剛度滿足需求，具有較長的使用壽命，采用45鋼材料為宜。
2.4.2 控制開關(guān)尺寸的確定
為了作業(yè)方便，要在滿足功能要求的基礎(chǔ)上，減少整機的體積，盡量將整機結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊。另外，在滿足強度要求的前提下，要減輕整機的重量，節(jié)約使用材料。各桿子尺寸分為48mm，74mm，40mm，200mm?；篱L度為54mm。
圖9
3 小型山地播種機傳動方案的確定
3.1 總體傳動設(shè)計方案的選擇確定
方案采用如下：使用帶裝置減速和加速，在通過齒輪傳動提供動力給履帶。
圖1 方案一示意圖
經(jīng)過初步的計算，直接使用帶傳動減速是可行的，為配合種箱尺寸，傳動部件不宜過大，故選用齒輪傳動，傳遞給履帶輪。
3.2 工作的各項參數(shù)
工作阻力主要是播種機與地面接觸的裝置的作業(yè)阻力，包括開溝器、覆土器、鎮(zhèn)壓輪、行走輪等等。參考《小型電動播種機研制》，播種機的工作阻力可由公式(1)給出:
（1）
故由公式（1）可得:,即小型蕎麥播種機正常工作時，受到的工作阻力是407.8N。
由《新編機械設(shè)計師手冊》可查得人的正常步行速度為5 KM/H，單用人力進行播種時由于負重，速度會減慢，而柴油機提供的動力正好可以彌補這一點。人在工作過程中一般是勻速前進的，綜合考慮多方面的因素，可將此播種機的速度定為1.5 M/S。
3.3 驅(qū)動功率
播種機工作所需功率，應(yīng)有播種機的工作阻力和行走速度來求定，即播種機的驅(qū)動功率可由公式（2）給出：
（2）
其中，—播種機的工作阻力
—播種機的行進速度
故由公式（2）得：
根據(jù)計算得到的驅(qū)動功率，選取柴油機4kW、600 r/min。
3.4 履帶轉(zhuǎn)速
根據(jù)實際情況，選取履帶的的直徑為400 mm
地輪轉(zhuǎn)速由公式（3）給出：
（3）
其中，v—地輪行走速度
—地輪的半徑
故由公式（3）得：
3.5 傳動比的分配
地輪與排種器之間的傳動比
由于地輪轉(zhuǎn)速為71.6 r/min，排種器轉(zhuǎn)速為200 r/min，故地輪與排種器之間的傳動比為：
柴油機與地輪之間的傳動比
柴油機與地輪之間的傳動比可由公式（5）給出：
（5）
故由公式（5）得：
由此得需要經(jīng)過一次減速
柴油機與減速軸之間選用帶傳動，取
得減速軸與履帶輪之間傳動比為
最終確定個裝置減速比如下所示：
傳動機構(gòu)
傳動比
實際轉(zhuǎn)速 r/min
帶傳動1
3:1
200
帶傳動2
1:1.5
300
齒輪
4:1
75
4 帶傳動的設(shè)計以及計算
帶傳動計算歸納如下：
傳動機構(gòu)
傳動比
實際轉(zhuǎn)速 r/min
帶輪1直徑mm
帶輪2直徑mm
帶傳動1
3:1
200
80
240
帶傳動2
1:1.5
300
250
150
具體計算如下：
根據(jù)《簡明機械零件設(shè)計手冊》一書，可確定從汽油機到地輪之間的傳動效率，則由公式（19）給出：
（19）
代入公式（19）可求得：
柴油機轉(zhuǎn)速
（1）確定計算功率
計算功率可由公式（20）給出：
（20）
其中，—工作情況系數(shù)
查《機械設(shè)計》一書表8-7取值：
代入公式（20）可求得：
（2）選擇V帶的類型
根據(jù)《機械設(shè)計》一書，由、查圖8-11選用z帶。
（3）確定帶輪的基準直徑并驗算帶速
初選小帶輪的基準直徑
查《機械設(shè)計》一書表8-6和表8-7，取小帶輪的基準直徑
驗算帶速
帶速可由公式（21）給出：
（21）
代入公式（21）可求得：
因為，故帶速合適。
（3）計算大帶輪的基準直徑
大帶輪的基準直徑可由公式（22）給出：
（22）
其中，—汽油機與帶輪之間的傳動比
代入公式（22）可求得：
（4） 確定帶的中心距和基準長度
初定中心距
中心距可由公式（23）給出：
（23）
代入公式（23）有：
得：
?。?
計算帶所需的基準長度
基準長度可由公式（24）給出：
（24）
代入公式（24）有：
按《機械設(shè)計》一書查表8-2，選擇相近的基準長度標準值，可查得：
計算實際中心距
實際中心距可由公式（25）給出：
（25）
代入公式（25）可求得：
（5）驗算小帶輪上的包角
包角可由公式（26）給出：
（26）
代入公式（26）可求得：
（6）計算帶的根數(shù)
V帶的根數(shù)可由公式（27）給出：
（27）
其中，—單根普通V帶的許用功率
—包角系數(shù)
—材質(zhì)系數(shù)
—計入傳動比的影響時，單根V帶傳遞的功率的增量
查《機械設(shè)計》一書表8-5和表8-2取值：
，
由，可查《機械設(shè)計》一書表8-4a得：
由，和z形帶可查《機械設(shè)計》一書表8-4b得：
代入公式（27)可求得:
取
5 齒輪傳動的設(shè)計以及計算
傳動機構(gòu)
傳動比
實際轉(zhuǎn)速 r/min
齒輪直徑mm
模數(shù)
齒數(shù)
齒輪1
4:1
300
87.5
3
25
齒輪2
75
350
3
100
1) 齒輪相關(guān)參數(shù)的選擇
選擇齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)
1）根據(jù)設(shè)定的傳動方案，采用軟齒面直齒輪傳動。
2）小型攪拌機為一般工作機器，速度不高，故選用8級精度
3）參考參考文件[3]表7.3材料選擇：20CrMnTi，滲碳淬火，查表的硬度為HRC58-62。
4）取大齒輪齒數(shù)Z1=100，則小齒輪齒數(shù)Z2=iZ1=100x0.25=25，取Z2=25
2) 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計
設(shè)計計算公式： (9)
3) 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
1）試選載荷系數(shù) 1.4
2）計算小齒輪的轉(zhuǎn)矩
(10)
3）由參考文獻[2]表10-7選取齒寬系數(shù)
4）由參考文獻[2]表10-6選取材料的彈性系數(shù)
5）由圖10-21e按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度，大齒輪的接觸疲勞強度極限
6）由式：
(11)
計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
7）由參考文獻[2]圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù) ；
8）計算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1%，取安全系數(shù)S=1。由式 得 (12)
4) 計算
1）試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值
(13)
2）計算圓周速度
(14)
3）計算齒寬b
(15)
4）計算齒寬與齒高之比b/h
模數(shù) (16)
齒高 (17)
齒寬與齒高之比
5）計算載荷系數(shù)
根據(jù)，8級精度，由參考文獻[2]圖10-8查得動載荷系
直齒輪，假設(shè).由參考文獻[2]表10-3
；
由參考文獻[2]表10-2查得使用系數(shù)；
由參考文獻[2]表10-4查得8級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時， (18)
將數(shù)據(jù)代入后得
由，，查參考文獻[2]圖10-13得；故載荷系數(shù)
(19)
6）按實+際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式得
5) 齒根彎曲強度校核
彎曲強度設(shè)計公式為： (22)
1）由參考文獻[2]圖10-20d查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限
2）由參考文獻[2]圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)
；
3）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取安全系數(shù)S=1.3得
(23)
4）計算載荷系數(shù)K
(24)
5）查取齒型系數(shù)
由參考文獻[2]表10-5查得 ，
6）查取應(yīng)力校正系數(shù)
由參考文獻[2]表10-5可查得 ，
7）計算大小齒輪的并加以比較
小齒輪的數(shù)值大。
根據(jù)式（22）得
1
對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強度算得的模數(shù)，并就近圓整為標準值m=3.
這樣設(shè)計出的齒輪傳動既滿足齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。
考慮到盡可能的減少質(zhì)量和縮短變速器的軸向尺寸，應(yīng)該選用較小的齒寬。若使用寬些的齒寬，工作時會因軸的變形導致齒輪傾斜，使齒輪沿齒寬方向受力不均勻并在齒寬方向磨損不均勻。
通常更據(jù)齒輪模數(shù)m的大小來選定齒寬。
直齒：b=KC m, KC為齒寬系數(shù)，取為4.5~9 （26）
第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)，KC可取大些，使接觸線長度增加觸應(yīng)力 降低，以提高傳動平穩(wěn)性和齒輪壽命。
所以小齒輪齒寬取20mm,大齒輪齒寬取20mm.
6 傳動軸的設(shè)計以及計算
6.1 初步確定軸的最小直徑
選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查《機械設(shè)計》一書，根據(jù)表15-3，取。軸的最小直徑可由公式（30）得出：
（30）
其中：—地輪軸上的驅(qū)動功率
—地輪軸的轉(zhuǎn)速
代入公式（30）可求得：
減速軸
地輪軸
6.2 減速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
（1） 擬定軸上零件的裝配方案
圖11 減速軸結(jié)構(gòu)簡圖
（2） 確定軸的各段長度
減速軸從左至右分為五段，
第1和第5軸段安裝鏈輪及大帶輪，取直徑18mm，長度40mm
第2和第4軸段安裝滾動軸承，選擇深溝球軸承16003，取直徑20mm，長度15mm
中間軸段為配合播種機構(gòu)取直徑22mm，長度390mm
6.3 地輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
（1）擬定軸上零件的裝配方案
圖12 地輪軸結(jié)構(gòu)簡圖
（2）確定軸的各段長度
地輪軸從左至右一共分為七段
第1和第7段安裝地輪，取直徑22mm，長度110mm
第2和第6段安裝鏈輪，取直徑24mm，長度40mm
第3和第5段安裝軸承，選用深溝球軸承16005，該段取直徑25mm，長度15m
中間段為配合播種機構(gòu)取直徑28mm，長度590mm。
結(jié) 論
本設(shè)計書較全面的闡述了播種機的概況和發(fā)展歷程，并結(jié)合本課題提出了存在的問題，著重分析了總體方案設(shè)計及傳動方式的設(shè)計計算，還包括排種器、開溝器和鎮(zhèn)壓輪的設(shè)計。該機具能一次完成施肥、播種、鎮(zhèn)壓等多道工序。
在本次設(shè)計過程中，由于理論知識掌握的不夠和經(jīng)驗不足，因此在設(shè)計一些裝置時需要很長的時間和精力，而結(jié)果卻不大理想（例如沒能實現(xiàn)調(diào)節(jié)種子和肥料播種量的功能，開溝器的深度調(diào)節(jié)不方便，主要靠操作人員實現(xiàn)開溝深度的調(diào)節(jié)）。由于條件有限，沒有實際的參照機械，因此只能通過書上的圖形資料再結(jié)合自己的想法進行設(shè)計，因此有的數(shù)據(jù)只能有大體估算（例如種箱體的結(jié)構(gòu)尺寸），不能很準確的確定機具的結(jié)構(gòu)形狀、受力情況以及性能指標。希望以后有機會繼續(xù)以上研究，以求得到一個圓滿的結(jié)論。
致 謝
首先我要感謝的是我的導師xx老師，在整個設(shè)計過程中，遇到困難的時候，他給予了我很大的支持；其次我要感謝的是我的父母，是他們?yōu)槲姨峁┝松畹谋Ｕ虾蛯W習的動力，使得我能順利完成這次畢業(yè)設(shè)計；再次，我要感謝我的同學和朋友，在本次設(shè)計中他們在困惑的時候總是不斷地鼓勵我，讓我知難而進，迎難而上。
參 考 文 獻
[1] 成大先.機械設(shè)計手冊（第四版）.化學工業(yè)出版社.2002，3：13—100~13—126
[2] 程興田．播種機械的現(xiàn)狀及發(fā)展前景．農(nóng)機與食品機械，1999， 6
[3] 國委文．播種機的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.農(nóng)業(yè)機械化與電氣化，2007 年，5
[4] 李寶筏.農(nóng)業(yè)機械學.中國農(nóng)業(yè)出版社.2003，08：48~77
[5] 濮良貴，紀名剛.機械設(shè)計（第七版）.高等教育出版社.2001. 90~120
[6] 陶為民. 國外農(nóng)業(yè)裝備發(fā)展趨勢. 新農(nóng)村，2001，7：471~474
[7] 王廣勝，王玉忠，樊文憲.2BSM—1B 型馬鈴薯施肥播種機的研究.農(nóng)機與食品機械.1999，3：15 ~17
[8] 南京農(nóng)業(yè)大學.農(nóng)業(yè)機械學.中國農(nóng)業(yè)出版社.1996:106-109.
[9] 湖南省農(nóng)業(yè)機械化學校.農(nóng)業(yè)機械基礎(chǔ). 北京：農(nóng)業(yè)出版社.1993:216-217.
[10] 中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院，農(nóng)業(yè)機械設(shè)計手冊.機械工業(yè)出版社.1988
[11] 龔光容主編.機械制造技術(shù)基礎(chǔ).上海交通大學出版社.2004
[12] 李益民主編.機械制造工藝設(shè)計簡明手冊.機械工業(yè)出版社.2004
[13] 魯建慧 郭濱主編.機械工程基礎(chǔ).黑龍江人民出版社.2000
[14] 孫桓.陳作模主編.機械原理.高等教育出版社.2001
[15] <機械設(shè)計手冊>編委會編.機械設(shè)計手冊.機械工業(yè)出版社.2005
[16] 鄭樹森主編.機械零件設(shè)計手冊.哈爾濱工業(yè)大學.1998
[17] 李徳玉.機械工程材料學[北京.中國農(nóng)業(yè)出版社.1984.8
[18] 曹巖. Solidworks機械設(shè)計實例精選.北京:機械工業(yè)出版社.2006.9
[19] 張德文.精密播種機械.北京.農(nóng)業(yè)出版社.1982
23
畢 業(yè) 論 文 開 題 報 告
學院：機械與電氣工程學院 專業(yè)：機械設(shè)計制造及自動化（職教師資） 級別： 2014 級
課題名稱
山地農(nóng)家肥播種機總體方案設(shè)計
學生
姓名
學號
指導教師姓 名
職稱
學位
1、 課題的意義和目的
隨著社會的不斷進步，工業(yè)化機械化在各行各業(yè)的快速普及發(fā)展，為了提高工作效率，大量的機械化生產(chǎn)取代了人力勞動。但一些偏遠的貧困山區(qū)，由于山路崎嶇，土地狹小高低不平，每次的播種收獲都要靠人力去勞作，大大降低了勞動生產(chǎn)效率并且要使用大量的勞動力，限制了當?shù)氐霓r(nóng)業(yè)發(fā)展速度，現(xiàn)有的大中型播種機械也無法在這樣的環(huán)境里操作使用。這樣發(fā)展會與當代的發(fā)展潮流背道而馳。若不盡快解決這種方式，將會與時代的發(fā)展速度和距離越來越大，影響當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展和國家的全面實現(xiàn)小康社會的步伐。
本山地農(nóng)家肥播種機的總體方案設(shè)計，就是為了改變山地播種方式，加快工作效率。在山地播種時不被地形等因素的影響，快速的實現(xiàn)播種過程。該機器外形大小適中，適合各種山地地形的操作，并且該機器使用的肥料的農(nóng)家肥，充分利用當?shù)刭Y源，還能減少對土地的污染。機械屬于小型機械，便于運輸、裝卸、硬件投資較少，且操作簡單且，不需要專業(yè)人員，降低很多操作使用上的人力物力方面的費用。
2、 研究動態(tài)、見解
由于近些年平原地區(qū)，土地面積大，土地成規(guī)?；牟シN都使用的大中型播種機的機械化操作，裝備功能越來越完善，這使得效率大大的提升，但是山地地區(qū)的播種由于受地形地勢的影響，適合地形的小型山地播種機并不常見。最常見的播種機有撒播機、條播機、穴播機和精密播種機。播種機在土地平整的地方應(yīng)用得較多，在山地陡峭的土地播種操作很少，近些年由于各行各業(yè)的高速發(fā)展，在農(nóng)業(yè)方面播種機也大量的被使用。
對于播種設(shè)備，有小型玉米播種機，中小型油葵播種機，水稻播種機等。小型玉米播種機是旱田使用的小型機械。適用于所有旱田農(nóng)作物壟間作業(yè)。是廣大農(nóng)民朋友實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械化的首選產(chǎn)品。選配正規(guī)企業(yè)生產(chǎn)的變速箱，優(yōu)質(zhì)名牌汽油機為配套動力。易啟動，輕便耐用。整體板設(shè)計，一次成型，堅固耐用。加粗手把。人性化的優(yōu)質(zhì)手油門設(shè)計。主要功能：施肥；播種；松土；除草；開溝；扶壟；培土等。但是該播種機械所使用的肥料是化肥，沒有使用農(nóng)村現(xiàn)有的有機肥，浪費了資源循環(huán)運動。手扶拖拉機玉米施肥播種機，本機器可以播種小麥、黃豆、紅豆、豌豆、玉米、蠶豆等顆粒狀種子。可以同時施肥、播種，下種量、下肥量、播種深度可以調(diào)節(jié)，本實用新型公開了一種手扶拖拉機播種機，它由固定在機架上面的種子箱、排種、引種合和固定在機架下面的犁頭及地輪組成。該機器震動較大，并且重量較重，不容易操作控制，不適合山地狹窄的地方操作。為了實現(xiàn)山地狹窄，使用農(nóng)家肥減少費用成本，需要一種小型的山地農(nóng)家肥播種機的方案設(shè)計。
以上所介紹的播種機械給農(nóng)業(yè)播種大大提高了工作效率，但是對于使用的地形地勢有很大的限制，體型和重量較大，在那些狹長陡峭的土地上很難操作，同時這些播種機使用的都是化肥，使得投資花費較大，長期使用化肥對土地的土質(zhì)造成嚴重的損害。若是能設(shè)計一臺小型的山地農(nóng)家肥播種機，可以適應(yīng)各種復(fù)雜的山地土地地形上的操作，體型較小，容易移動和運輸，設(shè)備硬件投資少、操作簡單，將會大大提高播種的可操作性和對農(nóng)家肥的合理充分利用。
3、 研究思路、方法、技術(shù)路線
研究思路：
（1）研究現(xiàn)有山地播種存在的問題，尋求解決的方案；
（2）對各種方案進行分析匯總及篩選，進行原理了解學習；
（3）進行總體方案設(shè)計；繪制工作原理圖；
（4）編制論文說明書，并準備畢業(yè)論文答辯。
方法：
（1） 初步歸納在設(shè)計過程中需要用到的書籍；
（2） 在網(wǎng)上查閱農(nóng)業(yè)機械的相關(guān)資料；
（3） 比較各種機械的工作原理和方法，設(shè)計適用于該機械的工作方式；
（4） 根據(jù)該機械的實際工作條件，選取適當?shù)膮?shù)，做合理調(diào)整；
查閱機械設(shè)計相關(guān)資料，依據(jù)機械行業(yè)標準進行該機械的設(shè)計。
技術(shù)路線：
4、 總體安排、進度計劃
2017年10月初 -- 2016年10月中旬 構(gòu)思，查閱相關(guān)資料,并撰寫開題報告
2017年10月中旬 -- 2017年12月初 完成主要工作部分的設(shè)計
2017年12月初 -- 2018年1月底 完成輔助功能部分的設(shè)計
2018年1月底 -- 2018年2月底 完成山地農(nóng)家肥播種機的整體布局及圖紙繪制
2018年3月初 -- 2018年3月中 完成山地農(nóng)家肥播種機論文初稿
2018年3月中 -- 2018年4月底 論文定稿并裝訂
5、主要參考文獻
[1]陳國定，吳立言.機械設(shè)計.第九版.北京：高等教育出版社，2013.5（2015.12重?。?
[2]袁開警，袁義恒.一種小型多功能播種機的優(yōu)化設(shè)計.農(nóng)業(yè)機械.2006(09）：60-61
[3]小型手推式播種機設(shè)計的論文
[4]中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院.農(nóng)業(yè)機械設(shè)計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社.1988
[5] 溫兆麟.創(chuàng)新思維與機械創(chuàng)新設(shè)計[M].機械工業(yè)出版社.2012.08
指導教師意見：
簽 名：
年 月 日
注：此表須打印，不夠填寫可續(xù)頁。