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玉米播種機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生:曹雙雙 指導(dǎo)老師:弋曉康
(1. 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院， 阿拉爾 843300）
摘要：農(nóng)作技術(shù)與農(nóng)作機(jī)具是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中相互依存、相互制約的兩個(gè)范疇，前者是后者產(chǎn)生和存在的前并依賴后者實(shí)現(xiàn)；后者為前者的實(shí)現(xiàn)而創(chuàng)制并能促進(jìn)前者的發(fā)展。保護(hù)性耕作技術(shù)是農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝相結(jié)合的一次農(nóng)業(yè)革命，現(xiàn)已在河北、內(nèi)蒙古等 10 個(gè)省份開展示范推廣與應(yīng)用。實(shí)踐證明，保護(hù)性耕作具有保墑、增加土壤肥力、減少土蝕和風(fēng)蝕、抑制沙塵暴、減少作業(yè)工序、 降低作業(yè)成本和增加農(nóng)民收入等顯著的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益。 目前，推廣和應(yīng)用保護(hù)性耕作技術(shù)的核心是播種機(jī)。 由于保護(hù)性耕作具有特殊性（地表覆蓋大量秸稈，地下有作物根莖），對北方旱地農(nóng)業(yè)的播種提出了更高的要求，因此，研究開發(fā)集節(jié)水、精良播種、藥劑滅草于一體的聯(lián)合作業(yè)機(jī)具有深遠(yuǎn)的歷史意義和重要的現(xiàn)實(shí)意義。
關(guān)鍵詞：播種機(jī)；排種器；精量播種；玉米
中圖分類號: 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：
0引言
傳統(tǒng)耕作雖然帶來了經(jīng)濟(jì)效益，但失去了對地面的保護(hù)，導(dǎo)致土壤水蝕、風(fēng)蝕加劇；耕作破碎土壤，制造了良好的種床，但同時(shí)又消滅了土壤中的蚯蚓與微生物，使土壤活性下降嚴(yán)重。耕作幅度越大，土壤的恢復(fù)功能、保護(hù)功能就喪失越多，土壤的原有特性越難保持，要恢復(fù)就越困難。這些年來，我國機(jī)械耕作已是非常普遍，作物產(chǎn)量上升幅度較大，但污染和環(huán)境的破壞也日益嚴(yán)重。因此，在有根茬的未耕地上進(jìn)行播種，減少對土地的破壞，可以有效地控制風(fēng)蝕、防治沙塵暴、抵御春旱、提高農(nóng)作物的產(chǎn)量等。從而對播種機(jī)的設(shè)計(jì)就有了相應(yīng)的要求。
本課題設(shè)計(jì)了玉米播種機(jī)的破茬裝置和開溝器等零部件的設(shè)計(jì)。該播種機(jī)應(yīng)能減少對土地的破壞，可以有效地控制風(fēng)蝕、防治沙塵暴、抵御春旱、提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，同時(shí)減少了田間作業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)， 從而提高了玉米產(chǎn)量，降低了生產(chǎn)成本。此玉米播種機(jī)是與大中型動力機(jī)械配套的農(nóng)業(yè)機(jī)械，經(jīng)濟(jì)效益高，適合我國各個(gè)地區(qū)的種植情況。能夠獲得較好的農(nóng)業(yè)生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益等。
1總體設(shè)計(jì)思路
本裝置主要用于在留有殘茬的土地上進(jìn)行玉米播種，通過選擇合適的方法設(shè)計(jì)玉米播種機(jī)的破茬裝置、施肥裝置、開溝裝置、播種裝置，仿形裝置、覆土裝置、整體機(jī)架等相關(guān)設(shè)計(jì)。
目標(biāo)：播種機(jī)應(yīng)能減少對土地的破壞， 提高產(chǎn)量和培肥地力，控制風(fēng)蝕、防治沙塵暴、效地抵御春旱，同時(shí)減少田間作業(yè)環(huán)節(jié)，提高了玉米產(chǎn)量，降低了生產(chǎn)成本。玉米免耕播種機(jī)是與大中型動力機(jī)械配套的農(nóng)業(yè)機(jī)械，有較好的經(jīng)濟(jì)效益和農(nóng)業(yè)效益。其造價(jià)低低廉。
可行性分析：玉米耕作播種一體機(jī)主要用于在留有殘茬的土地上進(jìn)行玉米播種，對土地破壞不大，能控制風(fēng)蝕、防治沙塵暴、提高產(chǎn)量和培肥地力，同時(shí)減少其余的田間作業(yè)項(xiàng)目，從而降低了生產(chǎn)成本。重點(diǎn)是破茬，只要對殘茬進(jìn)行破壞，設(shè)計(jì)好破茬，挖茬裝置，不耽誤覆土，種子發(fā)芽即可。國內(nèi)相關(guān)技術(shù)比較成熟，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。
1.1設(shè)計(jì)原理
在吸收國內(nèi)外先進(jìn)耕作播種機(jī)的基礎(chǔ)上，考慮我國農(nóng)藝與農(nóng)機(jī)的實(shí)際情況設(shè)計(jì)出一種結(jié)構(gòu)合理、符合實(shí)際情況的播種機(jī)具。依據(jù)保護(hù)性耕作農(nóng)業(yè)技術(shù)的要求，采用復(fù)式作業(yè)，盡量少動土，機(jī)具少進(jìn)地。一次完成秸稈清理、開溝、施肥、播種、覆土、鎮(zhèn)壓、等工序，滿足播種的特殊要求。針對東北地區(qū)干旱的特點(diǎn)，采取措施最大限度的保護(hù)土壤水分。采取措施保證播種機(jī)的田間通過性和工作穩(wěn)定性。播種機(jī)作業(yè)后各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到國家頒布的播種機(jī)標(biāo)準(zhǔn)。在保證作業(yè)效果和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度允許的前提下，盡可能減輕機(jī)具的重量、節(jié)省材料、同時(shí)注意零件的互換性，可裝配性等要求。
1.2設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)
根據(jù)我國玉米播種的要求，以及已有的耕作模式，經(jīng)過主要工作部件的設(shè)計(jì)，最終確定出播種機(jī)的總體結(jié)構(gòu)。整機(jī)由播種機(jī)構(gòu)、覆土機(jī)構(gòu)、鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)、機(jī)架、掛接機(jī)構(gòu)、四連桿機(jī)構(gòu)、破茬機(jī)構(gòu)、施肥機(jī)構(gòu)、施肥排種總成等組成，其總裝圖如圖一所示。播種機(jī)通過大中型拖拉機(jī)，播種機(jī)通過掛接機(jī)構(gòu)與拖拉機(jī)懸掛機(jī)構(gòu)相連，工作時(shí)，破茬機(jī)構(gòu)在切開殘茬的同時(shí)將覆蓋的秸桿撥往地下，清理出播種帶。施肥開溝器及播種開溝器在清理出的播種帶上完成施肥、播種作業(yè)。覆土圓盤同時(shí)進(jìn)行覆土，鎮(zhèn)壓輪完成壓種作業(yè)，保證種子與土壤的緊密接觸，有利于種子吸收土壤水份。帶有彈簧加壓裝置的鎮(zhèn)壓輪能將播下的種子蓋好、壓實(shí)。由于破茬、開溝、覆土等部件構(gòu)成，一方面減小了播種機(jī)工作中的總阻力，同時(shí)很好的解決了播種機(jī)的田間堵塞問題，提高了機(jī)具田間通過性。
圖1玉米播種機(jī)的總體結(jié)構(gòu)示意圖
1—種箱， 2—種架，3—壓力彈簧， 4—排種器，5—鏈條， 6—鎮(zhèn)壓輪，7—覆土圓盤， 8—開溝器，
9—旋耕刀，10—機(jī)架， 11—變速器 ，12—肥箱
2關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)
2.1排種器的設(shè)計(jì)
作為精量播種機(jī)的核心部件：排種器，排種器的工作性能由排種器的結(jié)構(gòu)和工作原理直接決定，本課題結(jié)合丸?；N子的物料學(xué)特性，在對種子丸?；幕A(chǔ)上，同時(shí)結(jié)合傾斜圓盤勺式排種器和水平圓盤排種器的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了，此排種器主要由清種刷、投種器、錐齒輪、動盤、定盤、種箱等組成。工作時(shí)，種子隨著排種盤的轉(zhuǎn)動，而排種器動盤在軸的帶動下開始轉(zhuǎn)動，沿著導(dǎo)種槽進(jìn)入型孔，進(jìn)入型孔內(nèi)的種子隨動盤轉(zhuǎn)到排種盤上升的區(qū)域時(shí)，在離心力和重力的作用下自動沿動盤斜面滾向動盤周邊，在清種刷柔性清種刷的作用下清除沒有滾下的多余種子，型孔外多余的種子在重力的作用下，沿動盤自然滾下，同時(shí)對沒有充上種子的型孔進(jìn)行二次充種，確保每個(gè)型孔內(nèi)只保留一粒種子，完成播種的整個(gè)過程。該傾斜圓臺式排種器結(jié)合了傾斜圓盤勺式排種器和水平圓盤排種器的特點(diǎn)。
2.2破茬裝置的設(shè)計(jì)
根據(jù)已有旋耕機(jī)式的滅茬機(jī)的滅茬原理，在整個(gè)工作的過程中旋耕刀軸是主要的受力部位，其主要承受發(fā)動機(jī)的驅(qū)動力矩產(chǎn)生的彎曲力、土壤反力以及扭轉(zhuǎn)等復(fù)雜的形變組合，并且產(chǎn)生激烈的沖擊以及振動。依據(jù)使用不致破壞的準(zhǔn)則作為設(shè)計(jì)制造的方法是比較傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，根據(jù)靜強(qiáng)度估算作用在旋耕刀軸上的載荷，最后以加大安全系數(shù)的方法來滿足相關(guān)強(qiáng)度的技術(shù)要求。從而來達(dá)到設(shè)計(jì)要求的目的。拖拉機(jī)動力經(jīng)動力輸出軸輸出，經(jīng)萬向節(jié)傳動軸傳到變速器輸入軸，經(jīng)變速器變速，傳動到鏈輪鏈條上，最后傳到旋耕軸上，經(jīng)旋耕軸傳到刀片上，從而對地面進(jìn)行破土滅茬。
其工作裝置：主要由旋耕刀軸及刀片組成，其工作原理與旋耕機(jī)基本相同，因?yàn)?120—160mm)是旋耕機(jī)要求的耕深，他主要是以破碎地面為目的，(50-100mm)作為旋耕滅茬機(jī)的耕深，則要求不能太深，根茬切碎率不應(yīng)太低，旋耕刀軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)比旋耕機(jī)高。
旋耕滅茬機(jī)的刀軸轉(zhuǎn)速應(yīng)確定為354r / min。
2.3 開溝器的設(shè)計(jì)
留有殘茬的地上，地面比較結(jié)實(shí)，并且秸稈覆蓋量較大，一般的開溝器入土相當(dāng)困難，因地面的阻力較大，所以新型的開溝器就需要具備良好的入土破茬能力，為此這里選擇了免耕免耕播種機(jī)的開溝器，它除了有一般開溝器的功能外，還需要擁有以下特點(diǎn)：1、刃口要鋒利宜破土，拖拉機(jī)的動力消耗要降低，開溝器的前進(jìn)阻力也要減少。2、土壤擾動要小，特別是地表的，要注意土壤墑情損耗的降低，土壤上下層干濕土混合也應(yīng)減少。3、創(chuàng)造種子發(fā)芽和根系生長的有利條件，用以提高種子發(fā)芽率。4、有良好的切斷秸稈或破茬的能力。
根據(jù)以上免耕開溝器的要求，設(shè)計(jì)了開溝器，有后底座和刀刃連桿組成。底座與刀刃通過螺栓連接，以方便磨損后能更換刀刃。此開溝器的主要技術(shù)參數(shù)包括，入土角度α=45，入土隙角為ε=8°，側(cè)翼與水平夾角δ=30°，兩側(cè)的夾角為γ=30°。開溝器為鑄造的底座，同時(shí)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，用以實(shí)現(xiàn)耐磨性的提高。
2.4排肥器的設(shè)計(jì)
按槽輪能否軸向移動外槽輪式排肥器分為移動式和固定式。在制造和設(shè)計(jì)排肥器時(shí)，要保證排肥的均勻性、排肥量穩(wěn)定性、排肥的可靠性、排肥量調(diào)節(jié)的范圍要足夠大、排肥器的通用性要良好、操作應(yīng)該簡單方便；能夠適應(yīng)不同密度、作業(yè)要求和不同品種的化肥；同時(shí)，要保證排肥過程不受地形等因素和前進(jìn)速度的影響，條件允許的情況下，排肥器應(yīng)盡量采用耐腐蝕材料制造主要部件。一般，外槽輪式排肥器由排肥舌、排肥罩、擋圈、外槽輪、阻塞套等組成，結(jié)構(gòu)相對來說比較簡單，施肥均勻性較好，適用于排流動性比較好的肥料，如復(fù)合粒肥和松散化肥。運(yùn)行時(shí)，充滿化肥的槽輪的凹槽隨槽輪的轉(zhuǎn)動一起轉(zhuǎn)動，同時(shí)槽輪以外的一層化肥隨槽輪的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，那么此層被稱之為帶動層。槽輪的工作長度和轉(zhuǎn)速決定了外槽輪式排肥器的排肥量。
3總結(jié)
通過此次玉米播種機(jī)的設(shè)計(jì)，讓我對玉米播種機(jī)原理有了更深的了解，實(shí)驗(yàn)的過程中要注意很多的問題，首先玉米播種機(jī)整體的的設(shè)計(jì)，其中播種裝置、仿形裝置、破茬裝置、施肥裝置、開溝裝置、覆土裝置等合理布局以及各種動力的傳動等都是需要注意的內(nèi)容。然后是各個(gè)零件，裝置的三維設(shè)計(jì)組裝等。研究中發(fā)現(xiàn)旋耕滅茬裝置的仿形和開溝器的仿形是一個(gè)難點(diǎn)，還有刀具防堵等難點(diǎn)問題都未能得到完美解決。后續(xù)應(yīng)從仿形等多方面進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，從而使得玉米免耕播種機(jī)性能等更加良好。以達(dá)能減少對土地的破壞，可以有效地控制風(fēng)蝕、防治沙塵暴、抵御春旱、提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，同時(shí)減少了田間作業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)， 從而提高了玉米產(chǎn)量，降低了生產(chǎn)成本。此玉米播種機(jī)是與大中型動力機(jī)械配套的農(nóng)業(yè)機(jī)械，經(jīng)濟(jì)效益較高，適合我國各個(gè)地區(qū)的種植情況等。
我深刻的認(rèn)識到，要想成為一名合格的工程設(shè)計(jì)人員只是掌握本專業(yè)的知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，應(yīng)該具有更加淵博的知識，如應(yīng)該對計(jì)算機(jī)應(yīng)用，農(nóng)產(chǎn)品的特性，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀等各個(gè)方面能力進(jìn)行加強(qiáng)。
參考文獻(xiàn)
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塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書
學(xué)院
機(jī)械電氣化工程學(xué)院
班級
農(nóng)機(jī)16-2
學(xué)生姓名
曹雙雙
學(xué)號
8031212203
課題名稱
玉米播種機(jī)的設(shè)計(jì)
起止時(shí)間
2015年10 月15日—— 2016 年05月28日（共 14 周）
指導(dǎo)教師
弋曉康
職稱
副教授
課題內(nèi)容
本裝置主要用于在留有殘茬的土地上進(jìn)行玉米播種，通過選擇合適的方法設(shè)計(jì)玉米播種機(jī)的破茬裝置、施肥裝置、開溝裝置、播種裝置，仿形裝置、覆土裝置、整體機(jī)架等相關(guān)設(shè)計(jì)。
擬定工作進(jìn)度（以周為單位）
第1周—第2周 通過查找文獻(xiàn)資料，了解玉米播種機(jī)的國內(nèi)外現(xiàn)狀。
第3周—第5周 設(shè)計(jì)玉米播種機(jī)的總體方案。
第6周—第9周 對玉米播種機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。
第10周—第12周 撰寫設(shè)計(jì)說明書，對部分問題修改、調(diào)整。
第13周—第14周 整理有關(guān)設(shè)計(jì)資料、畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) ，準(zhǔn)備答辯。
主要參考文獻(xiàn)
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任務(wù)下達(dá)人（簽字）
年 月 日
任務(wù)接受人意見
任務(wù)接受人簽名
年 月 日
注：1、此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，任務(wù)下達(dá)人為指導(dǎo)教師。
2、此任務(wù)書須在學(xué)生畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)開始前一周下達(dá)給學(xué)生本人。
3、此任務(wù)書一式三份，一份留學(xué)院存檔，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師留存。
塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告
課題名稱 玉米播種機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 曹雙雙
學(xué) 號 8031212203
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化
班 級 農(nóng)機(jī)16-2
指導(dǎo)教師 弋曉康
起止時(shí)間 2015.10.15-2016.5.28
機(jī)械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制
填 表 說 明
一、學(xué)生撰寫《開題報(bào)告》應(yīng)包含的內(nèi)容：
1、本課題來源及研究的目的和意義；
2、本課題所涉及的問題在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析；
3、對課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析；
4、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路；
5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法；
6、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃；
7、主要參考文獻(xiàn)（不少于7篇）。
二、本報(bào)告必須由承擔(dān)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）課題任務(wù)的學(xué)生在接到“畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書”的兩周內(nèi)獨(dú)立撰寫完成，并交指導(dǎo)教師審閱。
三、開題報(bào)告要求手寫體，字?jǐn)?shù)在3000字以上，由學(xué)生在本報(bào)告冊內(nèi)填寫，頁面不夠可自行添加A4紙張。
四、每個(gè)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）課題須提交開題報(bào)告一式三份，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師存閱，一份學(xué)生所在學(xué)院存檔，備檢備查。
一 本題來源及研究的目的和意義
1.1 課題的來源：自選題
1.2 研究的目的
傳統(tǒng)耕作雖然帶來了經(jīng)濟(jì)效益，但失去了對地面的保護(hù)，導(dǎo)致土壤水蝕、風(fēng)蝕加??；耕作破碎土壤，制造了良好的種床，但同時(shí)又消滅了土壤中的蚯蚓與微生物，使土壤活性下降嚴(yán)重。耕作幅度越大，土壤的恢復(fù)功能、保護(hù)功能就喪失越多，土壤的原有特性越難保持，要恢復(fù)就越困難。這些年來，我國機(jī)械耕作已是非常普遍，作物產(chǎn)量上升幅度較大，但污染和環(huán)境的破壞也日益嚴(yán)重。因此，在有根茬的未耕地上進(jìn)行播種，減少對土地的破壞，可以有效地控制風(fēng)蝕、防治沙塵暴、抵御春旱、提高農(nóng)作物的產(chǎn)量等 [1]。從而對播種機(jī)的設(shè)計(jì)就有了相應(yīng)的要求。
1.3 研究的意義
本課題設(shè)計(jì)了玉米播種機(jī)的破茬裝置和開溝器等零部件的設(shè)計(jì)。該播種機(jī)應(yīng)能減少對土地的破壞，可以有效地控制風(fēng)蝕、防治沙塵暴、抵御春旱、提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，同時(shí)減少了田間作業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)， 從而提高了玉米產(chǎn)量，降低了生產(chǎn)成本。此玉米播種機(jī)是與大中型動力機(jī)械配套的農(nóng)業(yè)機(jī)械，經(jīng)濟(jì)效益高經(jīng)濟(jì)效益高，經(jīng)濟(jì)效益高，適合我國各個(gè)地區(qū)的種植情況。能夠獲得較好的農(nóng)業(yè)生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益等[2]。
二 課題所涉及的問題在國內(nèi)外現(xiàn)狀及分析
2.1國內(nèi)外現(xiàn)狀分析
耕作播種一體又稱保護(hù)性耕作的一種，體系推廣實(shí)施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一是需要質(zhì)量可靠的耕作專用機(jī)具，性能要良好、歸納起來主要有四項(xiàng)關(guān)鍵機(jī)具：其一，不過分影響播種作業(yè)，秸稈處理是為了保持良好的地面覆蓋減少蒸發(fā)，減少風(fēng)蝕。其二，播種機(jī)工作時(shí)。肥料和種子要播施到有秸稈覆蓋的地里，種子和肥料之間肥料在種子下方或側(cè)下方為好，要保持5cm左右的距離。其三，病蟲害和雜草要及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、及時(shí)處理。其四，耕作播種作時(shí)，機(jī)器作業(yè)及人畜仍不斷對地面壓實(shí)，因此贏定期使用深松機(jī)進(jìn)行深松處理。根據(jù)情況，每2-3年松一次。。
2.2 國內(nèi)現(xiàn)狀
中國是主要的干旱國家之一，干旱、半干旱及半濕潤偏旱地區(qū)的面積占國土面積的52．5％，遍及昆侖山、秦嶺、淮河以北的16個(gè)省、市、自治區(qū)，僅雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)面積即就占了一大部分。旱區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要問題，一是降雨少、氣溫低、土壤貧瘠，產(chǎn)量低而不隱，農(nóng)民生活貧困；二是水土流失和風(fēng)蝕沙化嚴(yán)重。風(fēng)蝕沙化是我國北方旱區(qū)近年來更為突出的問題，沙塵暴發(fā)生的頻率愈來愈高。為了抗旱增產(chǎn)、節(jié)本增收、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)旱區(qū)可持續(xù)發(fā)展，從20世紀(jì)60年代起我國就己開展了保護(hù)性耕作的單項(xiàng)技術(shù)試驗(yàn)研究和農(nóng)藝試驗(yàn)研究。90年代初期，在農(nóng)業(yè)部農(nóng)機(jī)化司的支持下，中國農(nóng)大和山西省農(nóng)機(jī)局、澳大利亞昆士蘭大學(xué)、中國農(nóng)科院士肥所等合作，在山西開始了農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合的保護(hù)性耕作系統(tǒng)試驗(yàn)研究，探討我國北方是否適合采用保護(hù)性耕作，特別是免耕全部秸稈覆蓋形式。13年的連續(xù)免耕試驗(yàn)研究證明免耕比其它耕作方式的保水保土效果好，能更好的培肥地力，降低更多的作業(yè)成本，完成了保護(hù)性耕作在我國的適應(yīng)性研究，回答了“保護(hù)性耕作在我國是否可行”的問題。并通過引進(jìn)和自主開發(fā)，完成了適用我國北方的保護(hù)性耕作機(jī)具開發(fā)，提出了相應(yīng)的耕作技術(shù)體系，解決了在我國旱區(qū)實(shí)施保護(hù)性耕作的工具和手段問題。1999年農(nóng)業(yè)部成立了保護(hù)性耕作研究中心，加強(qiáng)技術(shù)體系的研究和國際交流?！熬盼濉钡健笆濉逼陂g，保護(hù)性耕作技術(shù)一直被列入國家科技攻關(guān)等項(xiàng)目計(jì)劃，并被選為目前農(nóng)業(yè)部重點(diǎn)推廣的農(nóng)業(yè)技術(shù)之一。“九五”以來，通過“豐收計(jì)劃”、“跨越計(jì)劃”、“農(nóng)業(yè)節(jié)本增效工程”和“機(jī)械化秸稈還田工程”等項(xiàng)目的實(shí)施，推動了保護(hù)性耕作技術(shù)的試驗(yàn)示范和推廣應(yīng)用。2002年5月，農(nóng)業(yè)部在山西省召開了保護(hù)性耕作現(xiàn)場會，啟動了保護(hù)性耕作示范推廣項(xiàng)目，明確在今后一個(gè)時(shí)期，分兩個(gè)階段，有重點(diǎn)地在北方旱區(qū)逐步推進(jìn)保護(hù)性耕作。第一階段：從2002-2005年，以京津地區(qū)為核心建立兩條保護(hù)性耕作帶，一條是環(huán)京津保護(hù)性耕作帶，包括河北中北部、遼寧西部、內(nèi)蒙古中南部、山西北部、北京、天津等地區(qū)；另一條是沙塵源頭保護(hù)性耕作帶，主要包括甘肅東部、寧夏中北部、內(nèi)蒙古西部、山西北部、陜西北部等省份。第二階段：在北方特別是華北、西北、東北地區(qū)大面積推廣應(yīng)用保護(hù)性耕作，計(jì)劃用7～10年的時(shí)間，基本上在北方早作區(qū)全面實(shí)施保護(hù)性耕作，結(jié)合國家實(shí)施的防護(hù)林工程、退耕還林、還草工程等生態(tài)建設(shè)措施，扭轉(zhuǎn)旱作區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境不斷惡化的局面。目前，保護(hù)性耕作已在北京、天津、山西、河北、內(nèi)蒙古、遼寧、陜西、甘肅、山東等多個(gè)省(自治區(qū))進(jìn)行了試驗(yàn)示范和推廣應(yīng)用，取得了明顯成效，為促進(jìn)北方旱區(qū)糧食穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)，提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮了積極作用，如2BMFY-4；2BGM-3；2BQM-3；2BMF-4c；2BCM-6等。
2.3 國外現(xiàn)狀
1988年起，美國以秸稈殘茬覆蓋量為主，把耕作分為三類模式：傳統(tǒng)耕作—播后地面覆蓋率小于15％，主要包括深松或翻耕加表土耕作；少耕一一播后地面覆蓋率在15％～30％，主要是進(jìn)行多次表土耕作；保護(hù)性耕作一一播后地面覆蓋率大于30％，實(shí)行免耕或播前進(jìn)行一次表土作業(yè)，依靠除草劑除草,如USUA型免耕播種機(jī)及ohn Deer免耕施肥播種機(jī)1750、1760、1770、1780型免耕精量播種，免耕施肥播種機(jī)1820型鋤鏟式氣力播種機(jī)、1890、1895型圓盤式免耕氣力播種機(jī)。
澳大利亞地處南半球，干旱面積約625萬km^2，占澳洲大陸的81％，是典型的旱農(nóng)國家。70年代初，政府在全國各地建立了大批保護(hù)性耕作試驗(yàn)站，吸收農(nóng)學(xué)、水土、農(nóng)機(jī)專家參予試驗(yàn)研究工作，取得了顯著成果。大量試驗(yàn)表明地面覆蓋是一項(xiàng)有效的保水保土措施，有殘茬覆蓋的農(nóng)田土壤受沖刷程度降至裸露農(nóng)田的1／10，大大減輕了土層變薄的威脅。昆士蘭試驗(yàn)站15年對比試驗(yàn)中，三種保護(hù)性耕作體系：覆蓋耕作(松耕、表土耕作、機(jī)械除草)、少耕(松耕、表土耕作、化學(xué)除草)、免耕(免耕、化學(xué)除草)的谷物產(chǎn)量與，傳統(tǒng)對照。增產(chǎn)原因主要是土壤含水量增加，土壤結(jié)構(gòu)和肥力改善，蚯蚓數(shù)量增加，保護(hù)性耕作增加明顯。
加拿大地處美洲北部，20世紀(jì)50年代以前，也是采用鏵式犁翻耕方式，土壤過度翻耕，地表殘茬太少，不能有效抵抗風(fēng)蝕和水蝕，導(dǎo)致土壤侵蝕。其保護(hù)性耕作研究，大致可分為三個(gè)階段：第一階段，1955-1985年，主要集中于研究除草劑和免耕播種機(jī)：第二階段，1985-1995年，試驗(yàn)研究成功，除草劑價(jià)格大幅度下降，除草效率更高，有更多性能可靠的保護(hù)性耕作機(jī)具供選用，保護(hù)性耕作得到大面積的推廣應(yīng)用；第三階段，1995至今，由于糧食價(jià)格下降，這一階段集中研究降低生產(chǎn)成本，主要有采用多種方式除草，降低除草劑的用量，改進(jìn)機(jī)具，減少作業(yè)阻力，降低機(jī)械作業(yè)成本。
前蘇聯(lián)的旱農(nóng)區(qū)也不少，占耕地的46．5％，是主要的農(nóng)業(yè)區(qū)。年降水量在350-450 mm之間，各季節(jié)雨量分布均勻，冬春多雨雪，溫度低，蒸發(fā)少。但是，干旱與風(fēng)濁水蝕仍是農(nóng)業(yè)的主要威脅，風(fēng)蝕面積很大，產(chǎn)量低而不穩(wěn)，年間差異大。20世紀(jì)50年代，前蘇聯(lián)試驗(yàn)了馬爾采夫無壁犁耕作法(去掉有壁犁的犁鏡)，效果不理想，雜草太多。后來，結(jié)合其耕作法與加拿大抗旱留茬耕作法，形成一套蓄水保墑保土耕作法，產(chǎn)生了重大效果。
除上述國家，在旱農(nóng)耕作方面使用保護(hù)性耕作的國家還有墨西哥、以色列、印度、埃及、巴基斯坦等。
三、對課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
3.1 課題任務(wù)要求
本裝置主要用于在留有殘茬的土地上進(jìn)行玉米播種，通過選擇合適的方法設(shè)計(jì)玉米播種機(jī)的破茬裝置、施肥裝置、開溝裝置、播種裝置，仿形裝置、覆土裝置、整體機(jī)架等相關(guān)設(shè)計(jì)。
3.2 課題設(shè)計(jì)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
目標(biāo)：播種機(jī)應(yīng)能減少對土地的破壞,效地抵御春旱、控制風(fēng)蝕、防治沙塵暴、提高產(chǎn)量和培肥地力，同時(shí)減少了滅茬、間苗、中耕、除草等田間作業(yè)環(huán)節(jié), 從而降低了生產(chǎn)成本, 提高了玉米產(chǎn)量。玉米播種機(jī)是與大中型動力機(jī)械配套的農(nóng)業(yè)機(jī)械, 其造價(jià)低低廉。從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益和農(nóng)業(yè)生態(tài)效益。
可行性分析：此玉米播種機(jī)主要用于在留有殘茬的土地上進(jìn)行玉米播種從而對土地破壞不大，能有效地抵御春旱、控制風(fēng)蝕、防治沙塵暴、提高產(chǎn)量和培肥地力，同時(shí)減少了滅茬、間苗、中耕、除草等田間作業(yè)環(huán)節(jié), 從而降低了生產(chǎn)成本。重點(diǎn)是破茬，只要對殘茬進(jìn)行破壞，設(shè)計(jì)好破茬，挖茬裝置，不耽誤覆土，種子發(fā)芽即可。國內(nèi)相關(guān)技術(shù)比較成熟，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，綜上所述，設(shè)計(jì)是可行的。
四 本課題需要重點(diǎn)研究的關(guān)鍵的問題及解決的思路
4.1 本課題需要研究的重點(diǎn)問題
需要滿足減少對土地的破壞及殘茬對播種和種子發(fā)芽的影響等要求。播種機(jī)主要組成：機(jī)架，破茬裝置，施肥裝置，開溝裝置，播種裝置，仿形裝置、覆土裝置。
4.2 本課題需要研究的難點(diǎn)問題解決的思路
難點(diǎn)問題：破茬裝置它是該播種機(jī)的核心部件，它是本次設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)。具體的解決的思路如下：查找相關(guān)資料進(jìn)行方案的確定，進(jìn)行機(jī)構(gòu)的構(gòu)想和可行性分析，最后做出總體設(shè)計(jì)。
五 完成本課題需要的工作條件及解決的辦法
（1）校圖書館、萬方數(shù)據(jù)庫和中國知網(wǎng)閱相關(guān)資料，了解玉米播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀。
（2）從了解的信息中確定設(shè)計(jì)方案。
（3）查閱相關(guān)資料，了解玉米播種機(jī)，以確定方案中所需的播種機(jī)構(gòu)。
(4) 遇到關(guān)鍵性的問題向老師請教
（5）畫出裝配圖。利用AutoCAD軟件繪制二維裝配圖和零件圖以及三維圖。
（6）參考資料中的計(jì)算方法及公式等進(jìn)行計(jì)算校核。
六 工作方案及進(jìn)度計(jì)劃
工作方案：
1、對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析確定
2、對破茬裝置的設(shè)計(jì)、研究（重點(diǎn)）
3、對施肥裝置、開溝裝置、播種裝置、仿形裝置、覆土裝置等設(shè)計(jì)
4、選擇相關(guān)零部件并進(jìn)行計(jì)算和校驗(yàn)。
5、修改完善總裝圖和零件圖裝配。
進(jìn)度計(jì)劃：
第1周—第2周 通過查找文獻(xiàn)資料，了解玉米播種機(jī)的國內(nèi)外現(xiàn)狀。
第3周—第5周 設(shè)計(jì)玉米播種機(jī)的總體方案。
第6周—第9周 對玉米播種機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。
第10周—第12周 撰寫設(shè)計(jì)說明書，對部分問題修改、調(diào)整。
第13周—第14周 整理有關(guān)設(shè)計(jì)資料、畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) ，準(zhǔn)備答辯。
七 參考文獻(xiàn)
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學(xué)生簽名
年 月 日
指導(dǎo)教師審閱意見
指導(dǎo)教師簽名
年 月 日
16 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
玉米播種機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 曹雙雙
學(xué) 號 8031212203
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化
班 級 16-2
指導(dǎo)老師 弋曉康
日 期 2016.05
塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制
前 言
農(nóng)作技術(shù)與農(nóng)機(jī)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中必不可少，又相互作用，前者是后者產(chǎn)生的前提并依靠后者來完成；后者為前者的實(shí)現(xiàn)而存在并能促進(jìn)前者的發(fā)展。耕作播種一體耕作技術(shù)是農(nóng)機(jī)和農(nóng)業(yè)結(jié)合的改革，現(xiàn)在全世界使用開展示與推廣?，F(xiàn)實(shí)表明，耕作具有增加土壤肥力、保墑、增加農(nóng)民收入和降低作業(yè)成本等是獲得良好的成果。 現(xiàn)在，大力推廣和使用耕作技術(shù)的核心是各種先進(jìn)的播種機(jī)。 因?yàn)楦鲹碛兄豢商娲淖饔?，提出了更高的要求用以針對北方旱地的農(nóng)業(yè)播種，為此，研發(fā)播種效果好、節(jié)水成果明顯、滅草徹底等共同作業(yè)的農(nóng)機(jī)擁有很重要的意義。
首先，比較成熟的播種機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使得秸稈不纏繞開溝器等工作部件，雜草等對機(jī)具不擁堵，為耕作提供了較為可靠的實(shí)現(xiàn)保障。
其次，覆蓋于地面的小麥殘茬和玉米秸稈等，可以使地表土壤的有機(jī)質(zhì)增多、地力加強(qiáng)，同時(shí)可以省時(shí)省工，有較為明顯增產(chǎn)效果。
本文設(shè)計(jì)的玉米播種機(jī)集耕作、施肥、播種等一體化作業(yè)。其中行距可以調(diào)、株距等亦可調(diào)，對于施肥量的也是可調(diào)的，不僅能實(shí)現(xiàn)免耕播種一些性能，還能實(shí)現(xiàn)精量播種。本課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是玉米播種機(jī)的設(shè)計(jì)。主要通過對原始數(shù)據(jù)的分析、方案的論證比較與選擇，完成了免耕播種機(jī)的總體設(shè)計(jì)，傾斜圓盤式排種器的設(shè)計(jì)，破茬裝置的設(shè)計(jì)，施肥裝置的設(shè)計(jì)及整體機(jī)架的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上對玉米播種機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸、驅(qū)動轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)尺寸等進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和說明，并且對軸承以及軸承盒的型號作了選擇。使本方案有了初步的設(shè)計(jì)應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：播種機(jī)；排種器；精量播種；玉米；耕作
目 錄
1緒論 1
1.1課題研究的目的與意義 1
1.2國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 1
1.3對課題的任務(wù)要求及目標(biāo)的分析 2
1.4本課題需要重點(diǎn)研究的關(guān)鍵的問題及解決的思路 2
1.5完成本課題需要的工作條件及解決的辦法 2
1.6工作條件及解決方法 3
2玉米播種機(jī)總體設(shè)計(jì) 3
2.1播種機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)原則 3
2.2免耕播種機(jī)總體結(jié)構(gòu) 3
2.3播種機(jī)工作特點(diǎn) 4
3玉米播種機(jī)排種器的設(shè)計(jì) 4
3.1傾斜圓盤式排種器 4
3.2排種盤外形的確定 5
3.3排種盤直徑的確定 6
3.4排種盤傾角的確定 6
3.5型孔結(jié)構(gòu)及尺寸確定 6
3.6排種盤外側(cè)邊緣厚度的確定 8
3.7孔間距的確定 8
4玉米播種機(jī)破茬裝置的設(shè)計(jì) 9
4.1玉米播種機(jī)破茬裝置的設(shè)計(jì)運(yùn)動原理 9
4.2傳動裝置與工作裝置 9
5玉米播種機(jī)開溝器的設(shè)計(jì) 9
5.1設(shè)計(jì)原理 9
5.2設(shè)計(jì)參數(shù) 10
6排肥器的設(shè)計(jì) 10
6.1 排肥器的結(jié)構(gòu)及工作原理 10
6.2排肥器主要技術(shù)參數(shù)的確定 11
7軸的校核 11
7.1按扭矩初算軸徑 11
7.2軸的校核 12
總 結(jié) 13
致 謝 14
參考文獻(xiàn) 15
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
1緒論
1.1課題研究的目的與意義
傳統(tǒng)耕作雖然帶來了經(jīng)濟(jì)效益，但對地面的保護(hù)減少了，從而使得土壤發(fā)生嚴(yán)重的水蝕與風(fēng)蝕；耕作使得土壤破碎，良好的種床被制造了出來，與此同時(shí)土層中的微生物與蚯蚓被大范圍的消滅了，從而讓土壤的活性下降相當(dāng)嚴(yán)重。耕作幅度越大，土壤的恢復(fù)功能、保護(hù)功能就喪失越多，土壤的原有特性越難保持，要恢復(fù)就越困難。這些年來，我國機(jī)械耕作已是非常普遍，作物產(chǎn)量上升幅度較大，但污染和環(huán)境的破壞也日益嚴(yán)重。因此，在有根茬的未耕地上進(jìn)行播種，減少對土地的破壞，并能有效地控制風(fēng)蝕和防治沙塵暴，對春季干旱，增加作物產(chǎn)量等有顯著作用[1]。從而對播種機(jī)的設(shè)計(jì)就有了相應(yīng)的要求。
本課題設(shè)計(jì)了玉米播種機(jī)的破茬裝置和開溝器等零部件的設(shè)計(jì)。機(jī)器應(yīng)該能夠減少破壞土地,可以有效地控制風(fēng)蝕防治沙塵暴，對春季干旱,增加作物產(chǎn)量,同時(shí)減少現(xiàn)場操作的各個(gè)環(huán)節(jié)，以提高玉米產(chǎn)量，降低了生產(chǎn)成本。玉米播種機(jī)是大中型機(jī)械支持農(nóng)業(yè)機(jī)械、經(jīng)濟(jì)效率高的經(jīng)濟(jì)效益，適合在我國各個(gè)地區(qū)的種植情況。獲得良好的農(nóng)業(yè)生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益等[2]。
1.2國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r
耕作種植，也被稱為一種保護(hù)性耕作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一是特殊的農(nóng)業(yè)機(jī)器需要可靠的質(zhì)量，性能好，主要總結(jié)了四個(gè)關(guān)鍵機(jī)器：第一，不要太多影響種植操作，保持良好的地面覆蓋稻草處理減少蒸發(fā)，減少風(fēng)蝕。第二，機(jī)器工作。化肥和種子傳播到秸稈覆蓋，種子和肥料肥料之間的底部或側(cè)面下方的種子，保持5厘米的距離。第三,病蟲害和雜草，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)處理。第四，耕作種植,繼續(xù)在地上壓實(shí)機(jī)操作和人力，從而贏得定期使用深松機(jī)進(jìn)行深加工。根據(jù)這種情況，每隔2到3年。
中國的一個(gè)主要干旱國家，干旱、半干旱和半濕潤偏面積52.5%的總土地面積的陸地面積，全國最分區(qū)，旱作農(nóng)業(yè)面積。干旱農(nóng)業(yè)發(fā)展存在的主要問題，水土流失和風(fēng)蝕荒漠化嚴(yán)重，土壤貧瘠，更少的降雨和氣溫較低，產(chǎn)量低。中國北方干旱地區(qū)近年來，沙塵暴發(fā)生的頻率越來越高，風(fēng)力侵蝕和沙漠化很嚴(yán)重。為了降低成本收入，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，和收益，并實(shí)現(xiàn)我國干旱區(qū)的可持續(xù)發(fā)展，我們的國家應(yīng)該做實(shí)驗(yàn)研究的實(shí)驗(yàn)研究是由農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)。保護(hù)性耕作有許多省(自治區(qū))在中國的推廣和示范,更明顯的成果，促進(jìn)我國糧食生產(chǎn)穩(wěn)定增長，提高農(nóng)業(yè)效率和生產(chǎn)能力，促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展發(fā)揮了積極作用。
自1988年以來，美國稻草殘留物覆蓋為主，培養(yǎng)分為三種模式，傳統(tǒng)耕作，播種后地面覆蓋率不到15%，主要包括深松耕作和表面耕作；免耕播種地面覆蓋率約為20%，后多次主要表面耕作；保護(hù)性耕作播種地面覆蓋率超過30%，免耕或后表層土壤種植前操作，依靠除草劑除草，如通常免耕播種機(jī)和免耕施肥播種機(jī)，1750年，1760年，1770年，1780年，免耕精量播種，免耕施肥播種機(jī)1820型鋤鏟式風(fēng)鉆，1890、1895型免耕播種機(jī)。
澳大利亞的干旱地區(qū)約占81%的澳洲大陸，是一個(gè)典型的農(nóng)業(yè)國家。澳大利亞在全國各地建立了大量的水土保持耕作試驗(yàn)站，取得了良好的效果。覆蓋大量的測試表明，有殘留的農(nóng)田土壤沖洗的程度降至1/10的裸露農(nóng)田，地面覆蓋是一種有效的水土保持措施之一，有效降低土層變薄的威脅。
加拿大位于北美洲，直到1950年代，也是溝犁翻耕，過度耕作土壤表面殘留太少，不能有效抵抗風(fēng)蝕和水蝕，導(dǎo)致水土流失。其保護(hù)性耕作研究，大致可以分為三個(gè)階段：第一階段，從1955年到1985年，主要專注于除草劑和免耕播種機(jī)的研究，第二階段，從1985年到1995年，實(shí)驗(yàn)研究成功，除草劑價(jià)格大幅下降，除草更有效，更可靠的保護(hù)性耕作機(jī)的性能選擇，保護(hù)性耕作得到大面積的推廣應(yīng)用;第三階段，1995年到目前為止，由于食品價(jià)格下降，專注于減少這一階段的生產(chǎn)成本，主要有使用多種方法除草，減少除草劑的用量，改善機(jī)器，減少運(yùn)行阻力，降低機(jī)械操作的成本。
前蘇聯(lián)農(nóng)業(yè)面積占耕地面積的46.5%，是主要的農(nóng)業(yè)地區(qū)。在1950年代，前蘇聯(lián)奧馬爾犁挖掘測試，沒有墻的方法，效果并不理想，太多的雜草。之后，結(jié)合其培養(yǎng)方法與加拿大抗旱留茬栽培方法，形成一套節(jié)水耕作保墑，有顯著的影響。
除了上述國家，用于農(nóng)業(yè)耕作保護(hù)性耕作和墨西哥、以色列、印度、埃及、巴基斯坦等。
1.3對課題的任務(wù)要求及目標(biāo)的分析
這個(gè)設(shè)備主要用于樹葉的碎秸土地上玉米和玉米播種機(jī)設(shè)計(jì)通過選擇適當(dāng)?shù)姆椒ǖ乃榻掌茐脑O(shè)備，施肥裝置，開溝裝置，播種裝置，復(fù)制設(shè)備，包括設(shè)備，整體框架和相關(guān)的設(shè)計(jì)。
目標(biāo)：機(jī)器應(yīng)該能夠減少破壞土地，提高產(chǎn)量和土壤肥力，侵蝕控制，預(yù)防和控制，有效的對春季干旱，沙塵暴，同時(shí)減少現(xiàn)場操作環(huán)節(jié)，提高玉米的產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本。玉米免耕播種機(jī)是大中型機(jī)械支持農(nóng)業(yè)機(jī)械，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和農(nóng)業(yè)效益。它的低成本很低。
可行性分析：主要用于玉米播種機(jī)雖然離開留茬玉米的土地，土地的傷害很小，可以控制風(fēng)蝕，沙塵暴的防治，提高產(chǎn)量和土壤肥力，同時(shí)減少其他領(lǐng)域項(xiàng)目，降低了生產(chǎn)成本。重點(diǎn)在于打破碎秸，只要摧毀的殘留物，好的設(shè)計(jì)作品，挖掘作物設(shè)備，不要延遲將土壤、種子發(fā)芽。國內(nèi)相關(guān)技術(shù)成熟，能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求，最重要的是，設(shè)計(jì)是可行的 [3]。
1.4本課題需要重點(diǎn)研究的關(guān)鍵的問題及解決的思路
需要滿足減少對土地的破壞及殘茬對播種和種子發(fā)芽影響等要求。播種機(jī)主要組成：機(jī)架，破茬裝置，施肥裝置，開溝裝置，播種裝置，仿形裝置、覆土裝置。
難點(diǎn)問題：破茬裝置它是播種機(jī)的核心部件，它是本次設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)。具體的解決的思路如下：查找相關(guān)資料進(jìn)行方案的確定，進(jìn)行機(jī)構(gòu)的構(gòu)想和可行性分析，最后做出總體設(shè)計(jì)[4]。
1.5完成本課題需要的工作條件及解決的辦法
(1)校圖書館、萬方數(shù)據(jù)庫和中國知網(wǎng)閱相關(guān)資料，了解玉米播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀。
(2)從了解的信息中確定設(shè)計(jì)方案。
(3)選擇合適動力傳遞方式，設(shè)計(jì)工作裝置和傳動裝置。
(4)運(yùn)用Auto CAD軟件，繪制二維零件圖和裝配圖。
(5)利用有限元分析和Solidworks進(jìn)行虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)，完成整機(jī)各零部件的三維建模。
(6)參考資料中的計(jì)算方法及公式等進(jìn)行計(jì)算校核。
1.6工作條件及解決方法
塔里木大學(xué)位于南疆中心位置，校內(nèi)有實(shí)習(xí)工廠、土槽實(shí)驗(yàn)室、農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等，設(shè)計(jì)條件較好，為項(xiàng)目開展提供了場地和基本條件。有良好的硬件環(huán)境，學(xué)校和教師力量強(qiáng)大，機(jī)械電氣化工程學(xué)院擁有先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)網(wǎng)站，等等，可以完全滿足玉米播種機(jī)的工作條件的數(shù)量。
2玉米播種機(jī)總體設(shè)計(jì)
2.1播種機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)原則
(1)在整體的基礎(chǔ)上，吸收國內(nèi)外先進(jìn)的免耕播種機(jī)，考慮我國農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)機(jī)械的實(shí)際情況設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)合理，符合實(shí)際情況的播種機(jī)械。
(2)根據(jù)水土保持耕作農(nóng)業(yè)技術(shù)的要求，使用多個(gè)作業(yè)，盡可能少，機(jī)器和工具為少。完整的稻草，清理開溝、施肥、播種、覆土、軋制等過程，滿足播種的特殊要求。
(3)針對東北地區(qū)干旱的特點(diǎn)，采取措施最大限度的保護(hù)土壤水分。
(4)采取措施保證播種機(jī)的田間通過性和工作穩(wěn)定性。
(5)播種機(jī)作業(yè)后各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到國家頒布的播種機(jī)標(biāo)準(zhǔn)。
(6)在保證手術(shù)效果和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度允許的前提下盡量減少機(jī)器，節(jié)省材料，同時(shí)，注意零件的互換性的重量，如要求組裝[5]。
2.2免耕播種機(jī)總體結(jié)構(gòu)
根據(jù)我國玉米播種的要求，以及已有的耕作模式，經(jīng)過主要工作部件的設(shè)計(jì)，最終確定出播種機(jī)的總體結(jié)構(gòu)。機(jī)通過培養(yǎng)機(jī)制、覆蓋、鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)框架，結(jié)機(jī)制，四連桿機(jī)構(gòu)，碎秸斷裂機(jī)制，施肥，施肥計(jì)量大會等等，其總裝圖如圖2-1所示[6]。
圖2-1 玉米播種機(jī)的整體結(jié)構(gòu)示意圖
2.3播種機(jī)工作特點(diǎn)
通過大中型拖拉機(jī)鉆，鉆通過結(jié)機(jī)制連接到拖拉機(jī)結(jié)系統(tǒng)，工作，減少殘留部分機(jī)構(gòu)同時(shí)將覆蓋稻草轉(zhuǎn)入地下，清理播種帶。肥料刀和刀播種在清理完整的肥料，播種操作。將土壤盤將同時(shí)，鎮(zhèn)壓輪的壓力完成工作，保證種子和土壤密切接觸，有利于種子吸收土壤水分。與彈簧設(shè)備可以抑制輪將播下的種子，壓實(shí)。如碎秸、明溝，覆蓋部分，一方面，減少機(jī)器的工作的總阻力，同時(shí)很好的解決鉆場擁堵，提高機(jī)器通過性領(lǐng)域[7]。
3玉米播種機(jī)排種器的設(shè)計(jì)
3.1傾斜圓盤式排種器
精密播種機(jī)的核心部件，計(jì)量裝置，結(jié)構(gòu)的工作性能和工作原理的直接決定，這個(gè)話題丸?；N子材料特性相結(jié)合，在種子丸?；幕A(chǔ)上，同時(shí)結(jié)合翻轉(zhuǎn)式閥瓣在勺計(jì)量裝置和水平圓盤計(jì)量裝置的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了如圖3 - 1精確計(jì)量裝置。計(jì)量裝置主要由清潔刷扔，傘齒輪，移動板，板盒，等工作，種子種子盤的旋轉(zhuǎn)裝置來移動底板的從動軸旋轉(zhuǎn)，沿導(dǎo)槽類型進(jìn)洞里，伺服磁盤類型進(jìn)洞里的種子排種盤上升區(qū)，在離心力和重力的作用下自動邊坡沿板塊移動移動，在清潔刷的作用下靈活的清潔刷清理沒有滾下額外的種子，型孔外冗余種子在重力的作用下，自然沿板塊移動，同時(shí)沒有填充種子類型的二級種子填充孔，確保每個(gè)類型的洞只有一個(gè)種子，完成種植的整個(gè)過程。斜圓臺式計(jì)量裝置結(jié)合了翻轉(zhuǎn)式閥瓣在計(jì)量裝置和水平圓盤計(jì)量裝置的特點(diǎn)。
1.排種殼 2.排種盤 3.排種蓋 4.錐齒輪
圖3-1傾斜圓盤式排鐘器整體結(jié)構(gòu)
這個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，充分利用剩余重力條件對種子的清潔作用，充種過程提高了可靠性和連續(xù)性[8]。
3.2排種盤外形的確定
考慮一個(gè)種子箱不能移動，慢慢地，填充不足，導(dǎo)致出現(xiàn)率較高的孔的問題，本研究將排板設(shè)計(jì)與轉(zhuǎn)盤類型，其結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。
圖3-2（a） 圖3-2（b）
圖3-2排種盤外形
此計(jì)量板有一定的角度，會使種子的流動性加強(qiáng)，排種盤錐角應(yīng)該大于丸?；N子自然休止角，即。
其中：—為排種盤錐角；
—丸?；N子的休止角，根據(jù)試驗(yàn)實(shí)測值為，本研究中取。
考慮隨動盤運(yùn)動的丸?；N子，種箱容量受到錐角的影響等各種因素，固將設(shè)為排種盤錐角的角度。
3.3排種盤直徑的確定
種子間距和播種精度計(jì)量盤直徑是影響更加明顯。一種板直徑d。
由于排種盤要安裝導(dǎo)種管和傳動軸，此排種盤由兩個(gè)軸連接的錐齒輪驅(qū)動。加上導(dǎo)種管直徑，連接軸直徑，錐齒輪直徑，所以有。
綜上所述，以280mm作為排種盤的直徑比較合適。
3.4排種盤傾角的確定
此排種盤與水平面成一夾角，以便于充種和清種。如果種子進(jìn)入型孔不完全，則有可能是角度過大的原因，減少種子的填充率、滲漏問題，也有可能是這個(gè)原因的結(jié)果，如果種子在種子領(lǐng)域的積累，有可能是由于角太小，擠壓種子清潔區(qū)域,種子傷害增加。就能夠進(jìn)入洞里，種子的受力分析，則有
(3-1)
式中：N—種箱對種子的支持力，
—種子在運(yùn)動時(shí)受到的離心力。
經(jīng)過分析，設(shè)摩擦系數(shù)，此時(shí)對傾斜圓盤式排種器和水平圓盤式排種器驗(yàn)證結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)排種盤轉(zhuǎn)速為8 22 r/min較合適。極限考慮情將r = 22 r/min代入上式得，故，則排種盤與水平面的夾角。綜上要求取較為合適。
3.5型孔結(jié)構(gòu)及尺寸確定
精密播種的充分條件是選擇合適的型孔參數(shù)，因?yàn)槎葱陀衩拙_計(jì)量的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)之一，和類型的孔大小的一個(gè)重要參數(shù)。因此為了使不出現(xiàn)多粒種子，同時(shí)保證單粒種子在型孔內(nèi)，那么型孔的直徑要滿足：
上式種子丸?；闹睆綖椤１狙芯康姆N子丸?；叽绶腄( 13.9，0.056644)。考慮農(nóng)機(jī)加工精度多為IT7級，而IT7級的最大偏差值0. 018mm。按照可靠性設(shè)計(jì)的原則有，，則，，所以型孔直徑服從(，) 分布。
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，對于精量播種機(jī)的可靠度應(yīng)高于90%才可使用，影響可靠度的因素主要有精量播種機(jī)的傳動系統(tǒng)的可靠度、地輪滑移的可靠度、充種可靠度、型孔尺寸的可靠度及播種機(jī)各個(gè)零件的可靠度，如清種器、投種器等，依據(jù)可靠度分配原則，則有：
式中：—型孔尺寸能夠充種的可靠度；
—地輪滑移的可靠度，一般為98%；
—播種機(jī)各個(gè)零件的可靠度，一般取95%；
—傳動系統(tǒng)的可靠度，一般為98%。
則有R = 99.7% 。
又
查表可得，所以
(3-2)
則，為了充種方便，本文取。經(jīng)過計(jì)算當(dāng)型孔的直徑時(shí)，充種的可靠度達(dá)到了99. 9998% 。
為了便于清種和充種，因開有導(dǎo)種槽在每個(gè)型孔的兩側(cè)。
工作，在重力的作用下，各種箱式種子進(jìn)洞里,測量板的轉(zhuǎn)動驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時(shí)種子類型孔種子在種子盤上升的作用下，在重力作用下，冗余種子自然下跌或從洞類型的導(dǎo)槽，并沒有再次填充類型填孔，從而實(shí)現(xiàn)灌裝的過程。為了幫助種子和種子填充，輸入孔槽的兩邊的通道，以提高灌裝的連續(xù)性和準(zhǔn)確性，并減少傷害的玉米種子和種子的影響。假如種子受導(dǎo)種槽的力為，種子受清種刷的力為F，摩擦系數(shù)f為種子間的，設(shè)為為種子與種子間的壓力，摩擦系數(shù)為導(dǎo)種槽與種子之間的系數(shù)。則：
(3-3)
(3-4)
此類型為了使種子填充時(shí)間降低最大，是種子填充的重心位置應(yīng)該減少，但也讓種子可以順利進(jìn)入導(dǎo)槽，是減少垂直距離。同時(shí)為了防止種子在清洗的過程中被打破了，還應(yīng)該確保種子的過程可以順利進(jìn)行，考慮到極限情況種子被清除，則有：
(3-5)
這里由于此排種器使用的結(jié)構(gòu)是傾斜圓盤式，其中傾斜角為：
(3-6)
將(3-5)、(3-6)代入(3-4)，則有
又有，經(jīng)試驗(yàn)測定，摩擦系數(shù)，將帶入上式進(jìn)行計(jì)算，解方程組，得，考慮實(shí)際情況取。
3.6排種盤外側(cè)邊緣厚度的確定
排種盤邊緣上這種碟型孔，所有直接讓模型孔可以完全容納單個(gè)種子和假定類型孔容納的體積適合滿足的種子，那么存在了以下情況：
(3-7)
動盤的傾角，AD=15/2=7.5mm AD=15/2=7.5，為了讓清種器不傷害型孔內(nèi)的種子，取極限情況下，設(shè)CD =14mm，簡化計(jì)算上述式子得：AB =10.81。根據(jù)實(shí)際情況考慮，這里取AB = 12mm。因此以厚度為12mm作為排種盤外側(cè)邊緣厚度。
3.7孔間距的確定
雖然導(dǎo)種槽在每個(gè)型孔都存在，但是為使充種率在高速播種過程也滿足相應(yīng)的要求，即假設(shè)充入型孔的概率為作為孔間存儲一粒種子時(shí)的概率，那么概率為1- 則作為不能充入概率存在，假如在型孔間備充的種子有n粒，那么被充種的型孔概率為：
(3-8)
則
總之，按照要求的計(jì)算精確的播種機(jī)，當(dāng)概率，型孔填充概率，廣義類型填洞率為作為孔間存在一粒種子時(shí)的概率，則有孔間距L= 30mm 。計(jì)算排種盤的極限轉(zhuǎn)速，得n=26轉(zhuǎn)每分鐘。
4玉米播種機(jī)破茬裝置的設(shè)計(jì)
4.1玉米播種機(jī)破茬裝置的設(shè)計(jì)運(yùn)動原理
根據(jù)現(xiàn)有的滅茬旋耕機(jī)原理的留茬機(jī)，旋耕刀軸的整個(gè)工作過程中壓力的主要部分，主引擎驅(qū)動力矩下的彎曲力，土壤的反應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)變形復(fù)雜的組合，并產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊和振動。如圖4 - 1所示在這個(gè)的基礎(chǔ)上使用不破壞規(guī)則來設(shè)計(jì)和制造是傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，根據(jù)靜強(qiáng)度估計(jì)對旋轉(zhuǎn)刀軸載荷的影響，最后增加安全系數(shù)的方法，以滿足相關(guān)強(qiáng)度的要求[9]。從而來達(dá)到設(shè)計(jì)要求的目的。
圖4-1（a） 圖4-1(b)
圖4-1旋耕刀片示意圖
4.2傳動裝置與工作裝置
輸出，拖拉機(jī)功率的功率輸出軸通過萬向軸傳動輸入軸，傳輸速度、傳輸鏈條，最后回轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸的葉片，從而打破地上碎秸[10]。
其工作裝置：主要包括旋耕刀軸和葉片，其工作原理和旋耕機(jī)基本相同，因?yàn)?120 - 160毫米)是一個(gè)要求旋耕機(jī)耕深，他主要是地面，為目的的(50 - 100 mm)作為旋耕滅茬機(jī)的耕作深度,堅(jiān)持不太深，塊根農(nóng)作物切碎率不應(yīng)太低，扶輪應(yīng)該高于旋耕機(jī)刀軸轉(zhuǎn)速[11]。
旋耕滅茬機(jī)的刀軸轉(zhuǎn)速應(yīng)確定為354r / min。
5玉米播種機(jī)開溝器的設(shè)計(jì)
5.1設(shè)計(jì)原理
留下殘留的地面，地面強(qiáng)，和稻草覆蓋量較大，平均每次耕作是非常困難的項(xiàng)目，接地阻力較大，所以新刀將需要有良好的土壤到破碎能力選擇免耕免耕播種機(jī)開溝器，它除了具有一般開溝器的功能，還需要有以下特點(diǎn)：（1）鋒利的邊緣到適當(dāng)?shù)牡孛?，向前開拖拉機(jī)來降低功耗，,刀也減少阻力。（2）小擾動土壤，特別是表面，注意低土壤水分損失，土壤下層土壤干濕混合也應(yīng)該減少。(3)創(chuàng)建種子發(fā)芽和根生長的有利條件，以提高種子發(fā)芽率。(4)有良好的切草或塊的能力 [12]。
根據(jù)上面的要求免耕刀設(shè)計(jì)如圖5 - 1所示，由基地和連桿后的葉片?；睾腿~片通過螺栓連接，方便穿后可以更換刀片[13]。
圖5-1（a） 圖5-1（b）
圖5-1開溝器示意圖
5.2設(shè)計(jì)參數(shù)
此開溝器的主要技術(shù)參數(shù)包括如上圖5-1(b)所示，其入土角度=45，入土隙角為=8，側(cè)翼與水平夾角=30，兩側(cè)的夾角為=30。開溝器為鑄造的底座，同時(shí)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，用以實(shí)現(xiàn)耐磨性的提高 [14]。
6排肥器的設(shè)計(jì)
6.1 排肥器的結(jié)構(gòu)及工作原理
可以根據(jù)槽輪的軸向移動外槽輪分發(fā)設(shè)備分為移動和靜止的。設(shè)計(jì)生產(chǎn)和銷售設(shè)備，以確保分配的均勻性，行肥料消費(fèi)穩(wěn)定分布的可靠性，化肥消費(fèi)調(diào)整幅度足夠大，分布通用性好，操作應(yīng)簡便，能適應(yīng)不同密度、需求和不同種類的化肥；與此的同時(shí)，確保過程不受地形等因素的影響和速度，條件允許的影響，分配設(shè)備應(yīng)該主要部件采用耐腐蝕材料制造。
圖6-1（a）
圖6-1（b）
圖6-1槽輪結(jié)構(gòu)示意圖
我們一般，把槽輪排肥器分發(fā)的種槽、種箱罩、轉(zhuǎn)軸、擋圈等，結(jié)構(gòu)相對簡單，施肥均勻性好，適用于流動性很好的肥料，如復(fù)合肥和寬松的肥料[15]。運(yùn)行時(shí)，充滿了肥料滑輪槽與槽輪的旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)層肥料外槽輪的旋轉(zhuǎn)槽輪旋轉(zhuǎn),所以這一層被稱為驅(qū)動層。如圖6 - 1所示，槽輪工作長度和速度決定了外槽輪排肥料肥料排量[16]。
6.2排肥器主要技術(shù)參數(shù)的確定
排種器槽輪槽的長度、大小和位置及分布軸速度，是主要的影響因素分布的工作性能，脂肪脂肪的行穩(wěn)定性的一個(gè)主要評價(jià)指標(biāo)。通過驗(yàn)證，得出結(jié)論：這里的外槽輪的尺寸參數(shù)，如圖6 - 1(b),外槽輪有效長度是280毫米，脂肪軸速度控制范圍內(nèi)的25 ~ 70 r / min,分布相對穩(wěn)定[17]。
7軸的校核
7.1按扭矩初算軸徑
選用45調(diào)質(zhì)，硬度217~255HBS根據(jù)課本《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P245（14-2）式，并查表14-2，取C=110，計(jì)算得出：
(7-1)
式中： d—軸最小直徑（mm）；
P—傳遞到軸上的功率（）；
—軸的轉(zhuǎn)速（）；
C—軸的材料和承載情況確定的常數(shù)。
圖7-1主傳動軸結(jié)構(gòu)與尺寸示意圖
軸的各個(gè)部位的尺寸如上圖7-1所示，這里就不一一說明了，以下計(jì)算涉及到相關(guān)尺寸的可以直接在上圖中引用計(jì)算。
7.2軸的校核
根據(jù)上面算出來的已知數(shù)據(jù)可知：
軸的轉(zhuǎn)速:
軸的輸入功率：
P=15kW
軸的扭矩：
(7-2)
由于此軸是用來實(shí)現(xiàn)工作的，因此是比較重要的軸，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度。
因此經(jīng)過計(jì)算和查閱相關(guān)資料可得：C=110 P=0.23kW n=290r/min將數(shù)據(jù)代入式7-1得：
(7-3)
得出軸滿足受力要求，能夠正常的工作。
總 結(jié)
通過此次玉米播種機(jī)的設(shè)計(jì)，讓我對玉米播種機(jī)原理有了更深的了解，實(shí)驗(yàn)的過程中要注意很多的問題，首先玉米播種機(jī)的總體設(shè)計(jì)，包括播種裝置，復(fù)制設(shè)備，碎秸破壞設(shè)備，施肥裝置，開溝裝置，涉及設(shè)備合理布局等，以及各種電力傳輸需要注意的內(nèi)容。然后,各部分設(shè)備的3D設(shè)計(jì)裝配，等研究發(fā)現(xiàn)，旋耕滅茬設(shè)備概要文件和刀分析困難，和刀具避免困難的問題，如尚未完全解決。后續(xù)應(yīng)該從分析的輪廓設(shè)計(jì)，使玉米免耕播種機(jī)的更好的性能。達(dá)能減少對土地的破壞，能有效控制風(fēng)蝕的防治沙塵暴，對春季干旱，增加作物產(chǎn)量，同時(shí)減少現(xiàn)場操作的各個(gè)環(huán)節(jié)，以提高玉米產(chǎn)量，降低了生產(chǎn)成本。玉米播種機(jī)是大中型機(jī)械支持農(nóng)業(yè)機(jī)械、經(jīng)濟(jì)效率高，適合在中國不同地區(qū)的種植情況。
我深刻的認(rèn)識到，要想成為一名合格的工程設(shè)計(jì)人員只是掌握本專業(yè)的知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，應(yīng)該具有更加淵博的知識，如應(yīng)該對計(jì)算機(jī)應(yīng)用，農(nóng)產(chǎn)品的特性，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀等各個(gè)方面能力進(jìn)行加強(qiáng)。
在設(shè)計(jì)過程中遇到的問題有很多，但通過老師的耐心指導(dǎo)和查閱相關(guān)的手冊以及書籍，都想到了很好的解決辦法，設(shè)計(jì)過程基本上順利完成了。
致 謝
畢業(yè)在即，四年的大學(xué)生活已接近尾聲，經(jīng)過三個(gè)多月的努力，在弋曉康老師的悉心指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)任務(wù)基本完成了。在三維設(shè)計(jì)期間，我要衷心的感謝我的指導(dǎo)老師弋曉康，從設(shè)計(jì)的選題、實(shí)施到撰寫、修改和定稿，弋老師均傾注了大量的心血。導(dǎo)師的耐心指導(dǎo)和鼓勵不僅使我掌握了基本的研究方法，建立了深刻的學(xué)習(xí)目標(biāo)，同時(shí)讓我明白很多人技能和待人。其中，導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖鰧W(xué)術(shù)研究的態(tài)度和深厚的專業(yè)知識，良好的工作作風(fēng)，和高尚的道德，生活，讓生活崇高的風(fēng)格，適度的人格魅力是我一生平易近人和學(xué)習(xí)模式。同時(shí)，我還要感謝大學(xué)期間給了我指導(dǎo)和幫助的每一位老師在學(xué)習(xí)和生活中，感謝他們辛勤播種我們的四年，他們的教誨和關(guān)懷讓我收獲的四年美好的生活。
最后，也謝謝你和我的老朋友一起學(xué)習(xí)，他們給了我無數(shù)的鼓勵和關(guān)心，也讓我的大學(xué)生活充滿了溫暖和幸福，感謝他們的公司和幫助，讓我們的未來的生活可以完整，多彩和快樂。
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