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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 目錄</b></p><p><b> 第一章 緒論1</b></p><p><b> 1.1課題來源1</b></p><p> 1.2本課題的項(xiàng)目背景及研究意義1</p><p> 1.2.1國(guó)內(nèi)發(fā)展概況3</p>
2、;<p> 1.2.2 國(guó)外發(fā)展概況4</p><p> 1.3課題研究的主要內(nèi)容5</p><p> 1.3.1主要內(nèi)容5</p><p> 1.3.2技術(shù)要求5</p><p> 1.3.3關(guān)于題目的具體要求5</p><p> 1.4關(guān)鍵問題及解決思路6</p>
3、<p> 1.4.1關(guān)鍵問題6</p><p> 1.4.2解決思路及設(shè)計(jì)方案6</p><p> 1.5設(shè)計(jì)方法和技術(shù)路線7</p><p> 第二章 播種機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9</p><p> 2.1轉(zhuǎn)動(dòng)部分的設(shè)計(jì)9</p><p> 2.1.1行走地輪的設(shè)計(jì)9</p>
4、<p> 2.1.2鴨嘴的選用9</p><p> 2.1.3接種漏斗的設(shè)計(jì)10</p><p> 2.2內(nèi)部固定部分的設(shè)計(jì)11</p><p> 2.2.1固定部分外殼的設(shè)計(jì)11</p><p> 2.2.2播種機(jī)構(gòu)的工作原理11</p><p> 2.2.3排種輪的設(shè)計(jì)12<
5、;/p><p> 2.2.4毛刷輪的設(shè)計(jì)15</p><p> 2.2.5各零件位置配合的設(shè)計(jì)16</p><p> 2.2.6固定部分外殼的繼續(xù)設(shè)計(jì)17</p><p> 2.2.7排種盤的設(shè)計(jì)19</p><p> 2.3中心軸承的選擇20</p><p> 2.4軸的設(shè)計(jì)
6、和校核20</p><p> 2.5地輪與軸連接方式的設(shè)計(jì)21</p><p> 2.6鏈輪和鏈條的選用21</p><p> 2.7推桿和連接部分的設(shè)計(jì)22</p><p> 2.8本章小結(jié)23</p><p> 第三章 播種監(jiān)控裝置的設(shè)計(jì)24</p><p> 3.
7、1紅外發(fā)射接收裝置的選用及安裝24</p><p> 3.2無線信號(hào)收發(fā)模塊的選用及安裝25</p><p> 3.3單片機(jī)的選用及安裝26</p><p> 3.4蜂鳴器的選用27</p><p> 3.5電路圖及程序設(shè)計(jì)思路27</p><p><b> 3.6整合28</b&
8、gt;</p><p> 3.7本章小結(jié)29</p><p><b> 總結(jié)30</b></p><p><b> 致謝31</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)33</b></p><p><b> 第一章 緒論<
9、;/b></p><p><b> 1.1課題來源</b></p><p> 本課題來源于北華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院和樺甸市宏昌機(jī)械廠的校企合作項(xiàng)目。</p><p> 1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況</p><p> 我國(guó)玉米主要種植地區(qū)在黑龍江、吉林、遼寧、北京、河北、山東、河南、內(nèi)蒙古、西北等地。播種機(jī)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中關(guān)
10、鍵作業(yè)環(huán)節(jié),必須在較短的播種農(nóng)時(shí)內(nèi),根據(jù)農(nóng)業(yè)技術(shù)要求,將種子播到田地里去,使作物獲得良好的發(fā)育生長(zhǎng)條件。播種質(zhì)量的好壞,將直接影響到作物的出苗、苗全和苗壯,因而對(duì)產(chǎn)量的影響也很大。傳統(tǒng)的播種方式有:(1)點(diǎn)播 人工開穴、人工撒種、人工覆土,最傳統(tǒng)的播種方式,優(yōu)點(diǎn):用種量少、隨機(jī)性強(qiáng),缺點(diǎn):效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、播種質(zhì)量不易控制,主要用于麥田套種、山地或丘陵地播種;(2)條播 用人力或畜力開溝、人工撒種、人工覆土,比較傳統(tǒng)的播種方式,優(yōu)
11、點(diǎn):用種量少、行距和播種深度容易控制,缺點(diǎn):效率不高、勞動(dòng)強(qiáng)度大,主要用于比較平整地塊,多集中于經(jīng)濟(jì)不太發(fā)達(dá)地區(qū);(3)機(jī)播 用專門播種機(jī)械一次完成播種任務(wù),優(yōu)點(diǎn):行距和播種深度容易控制、效率高,缺點(diǎn):易出現(xiàn)漏播現(xiàn)象,造成缺苗、斷壟,主要用于大面積平整土地,多集中于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。農(nóng)業(yè)是人類“母親產(chǎn)業(yè)”,遠(yuǎn)在茹毛飲血的遠(yuǎn)古時(shí)代,農(nóng)業(yè)就已經(jīng)是人類抵御自然威脅和賴以生存的根本,農(nóng)業(yè)養(yǎng)活并發(fā)展了人類,沒有農(nóng)業(yè)就沒有人類的一切,更不會(huì)有人類的現(xiàn)
12、代文明。社會(huì)生產(chǎn)</p><p> 播種是農(nóng)業(yè)最重要的作業(yè)環(huán)節(jié)之一,播種機(jī)械是農(nóng)業(yè)機(jī)械重要組成部分,播種機(jī)的優(yōu)劣直接影響到農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率、農(nóng)作物的產(chǎn)量以及農(nóng)產(chǎn)品的成本,因此發(fā)展高質(zhì)量的播種機(jī)械是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的迫切要求。盡管播種機(jī)已有較長(zhǎng)的發(fā)展歷史,并且在幾乎所有發(fā)達(dá)國(guó)家中早已實(shí)現(xiàn)了播種機(jī)械化,但迄今為止人們對(duì)播種機(jī)的改進(jìn)、提高和發(fā)展仍十分重視。</p><p> 我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó),農(nóng)業(yè)是
13、國(guó)家政治穩(wěn)定和人民安居樂業(yè)的基礎(chǔ)。隨著我國(guó)加入WTO以后承諾的各項(xiàng)有關(guān)農(nóng)業(yè)方面的條款的相繼落實(shí),農(nóng)業(yè)將面臨前所未有的巨大挑戰(zhàn)和機(jī)遇。目前,國(guó)際化、機(jī)械化、自動(dòng)化已成為我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個(gè)基本趨勢(shì)。加入世貿(mào)組織將是我國(guó)農(nóng)業(yè)向國(guó)際化、機(jī)械化、自動(dòng)化邁進(jìn)的極為關(guān)鍵的一步,它有利于我國(guó)農(nóng)業(yè)更好地進(jìn)入世界市場(chǎng),同時(shí)也將給農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。當(dāng)今科技的發(fā)展和農(nóng)業(yè)作業(yè)模式的變革促進(jìn)了農(nóng)業(yè)機(jī)械的升級(jí)和進(jìn)步。雖然我國(guó)是一個(gè)傳統(tǒng)意義上的農(nóng)業(yè)大國(guó),但是
14、在農(nóng)業(yè)機(jī)械方面卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他發(fā)達(dá)國(guó)家。隨著改革開放的深入發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,我國(guó)的農(nóng)業(yè)機(jī)械已進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家很早就開始了農(nóng)業(yè)機(jī)械方面的研究,基本實(shí)現(xiàn)了農(nóng)機(jī)自動(dòng)化,而我國(guó)多數(shù)地區(qū)還采用人工或者半機(jī)械化,因此我國(guó)在農(nóng)業(yè)機(jī)械方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家。</p><p> 目前國(guó)內(nèi)外播種機(jī)機(jī)型很多,市場(chǎng)上有大量的機(jī)型可供選擇。國(guó)外發(fā)展的趨勢(shì)是向大型,高效,操作和控制電子化方向發(fā)展。播種機(jī)
15、主要采用氣力式(氣吹、氣吸),工作幅寬3~6m,作業(yè)速度6~1Okm/h。國(guó)內(nèi),近幾年由于農(nóng)村經(jīng)濟(jì)體制改革的需要,研制和生產(chǎn)的播種機(jī)多以小型為主,這些機(jī)具多以機(jī)械式為主。而我國(guó)北方由于地形限制,當(dāng)?shù)剞r(nóng)民急需一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、工作可靠的小型手推式播種機(jī)。</p><p> 由于年年播種,尤其是科研上就得考慮播種器這個(gè)實(shí)際的問題,所以播種器就在不斷地創(chuàng)新著與發(fā)展著,那么現(xiàn)在就總結(jié)一下玉米播種器的發(fā)展段。<
16、;/p><p> 第一個(gè)階段:主要是鎬了,用鎬刨然后由工人將種子點(diǎn)播在刨出的坑內(nèi),再覆上土就OK了,相信很多人都這么種過!用鎬的優(yōu)點(diǎn)是能保證種子直接接觸到濕土,有利于種子快速萌發(fā)。缺點(diǎn)是密度上不去,聽說先鋒最大的密度都在15公分以內(nèi),那再小的鎬也得哭了,心有余而力不足啊!再有揮舞一天大鎬的人就是生有銅肩鐵臂,一天下來也會(huì)體力不支的!所以用鎬缺點(diǎn)多,效率低!</p><p> 第二階段:由于
17、生產(chǎn)及育種思想的變化而導(dǎo)致增加玉米的播種密度的變化,所以產(chǎn)生了一些設(shè)計(jì)較新的播種器,主要是解決鎬所不能解決的密度的問題,這一時(shí)期的代表有現(xiàn)在生產(chǎn)出售的玉米點(diǎn)播器及專家們?cè)O(shè)計(jì)的具有類似的功能的點(diǎn)播器,這類工具都是利用一個(gè)暫貯種子的部位,一個(gè)通暢的管道,一個(gè)能伸入土中的設(shè)計(jì),在條件具備后種子落入土中。</p><p> 傳統(tǒng)的玉米種植法是采用一穴多粒的方式,在一個(gè)穴里播種三到四粒種子,根據(jù)種子的出苗情況再通過間苗(
18、把多余的除掉),僅留一株。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的玉米種子出苗率得不到保障,為了保證玉米能出齊苗,農(nóng)民不得不采取每穴多粒的方式播種,但這種方式不僅浪費(fèi)種子而且也浪費(fèi)了農(nóng)民們寶貴的錢財(cái)。而玉米單粒種植法是指玉米種子一穴一粒,其出苗率達(dá)到95%以上,可滿足芽率、芽勢(shì)、純度三個(gè)方面的指標(biāo)要求。單粒機(jī)播技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)一是簡(jiǎn)化節(jié)本。玉米單粒機(jī)播技術(shù)基本上可以實(shí)現(xiàn)“一穴播一粒、一粒出一苗”,出苗后不再像常規(guī)條播那樣需要進(jìn)行間苗、定苗等田間作業(yè),簡(jiǎn)化了玉米的田間管
19、理技術(shù),節(jié)省勞力、降低成本。據(jù)測(cè)算,單粒機(jī)播每畝可節(jié)省間苗和定苗用工費(fèi)10元左右。在規(guī)?;N植條件下,單粒機(jī)播技術(shù)的簡(jiǎn)化節(jié)本優(yōu)勢(shì)會(huì)更加突出。二是節(jié)省種子。通過采取單粒機(jī)播方式,種子用量會(huì)大幅度降低。傳統(tǒng)機(jī)械條播方式一般每畝用種量2.5~3公斤,改單粒機(jī)播后每畝用種量可降低到1.5公斤左右,每畝可節(jié)省用種1~1.5公斤,節(jié)省40%~50%,進(jìn)而也降低了種子的成本投入。三是出苗均勻整齊。玉米單粒播種機(jī)可以按照留苗密度需要確定行距和株距。由于
20、落粒均勻一致,保證了植株</p><p> 玉米單粒播種將是玉米生產(chǎn)的發(fā)展方向,這將給我國(guó)傳統(tǒng)的玉米播種方式帶來一次革命。</p><p> 1.2.1國(guó)內(nèi)發(fā)展概況</p><p> 我國(guó)的播種機(jī)仍以傳統(tǒng)的谷物條播為主,與小型拖拉機(jī)配套的播種機(jī)及畜力播種機(jī)目前仍占主導(dǎo)地位。全國(guó)有500家左右的企業(yè)生產(chǎn)播種機(jī),其中只有10家生產(chǎn)與大中型拖拉機(jī)配套的播種機(jī),與小型
21、拖拉機(jī)配套的播種機(jī)和畜力播種機(jī)的產(chǎn)量已占到全國(guó)播種機(jī)產(chǎn)量的90%以上。近幾年,我國(guó)的聯(lián)合作業(yè)播種機(jī)發(fā)展也較快,其機(jī)具主要有播種—施肥聯(lián)合作業(yè)機(jī)、耕作—播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)、松土—施肥—覆膜—穴播聯(lián)合作業(yè)機(jī)和施水—播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)等,目前又發(fā)展了鋪膜播種聯(lián)合作業(yè)。另外,精少量播種機(jī)具推廣勢(shì)頭強(qiáng)勁,小麥精少量播種機(jī)和中耕作物精密播種機(jī)推廣應(yīng)用迅速。</p><p> 隨著黨中央大力發(fā)展農(nóng)業(yè),提高農(nóng)業(yè)水平,增加農(nóng)民收入等一系
22、列相關(guān)政策的頒布和實(shí)施,國(guó)內(nèi)對(duì)于播種機(jī)和播種均勻性的研究也有了飛速發(fā)展。隨著精密播種技術(shù)的不斷提高,針對(duì)不同種子,尤其是一些小顆粒種子在幾何物理特性上的差異,國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)機(jī)械專家提出了多種排種或播種方式,如針對(duì)水稻種子內(nèi)摩擦力的特點(diǎn),華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的李志偉、邵耀堅(jiān)設(shè)計(jì)了電磁振動(dòng)式水稻穴盤精量播種機(jī)。吉林大學(xué)南嶺校區(qū)研究所開發(fā)的2BDY-6型種子著地后產(chǎn)生的彈跳滾動(dòng)等關(guān)鍵技術(shù),在告訴精播大豆的粒距分布均勻性的表現(xiàn)上效果明顯。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院
23、提出并研究的種子動(dòng)態(tài)圖像匹配與拼接技術(shù),是國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域信息化水平較高的一種解決方法,解決了基于機(jī)器視覺在多排種體動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)研究中,播種后種子動(dòng)態(tài)圖像的匹配與拼接精度的難題。系統(tǒng)從實(shí)時(shí)性要求出發(fā),在運(yùn)用模式識(shí)別技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)的實(shí)踐基礎(chǔ)上,闡述了檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建原理,從而為試驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)檢測(cè)奠定了基礎(chǔ)。</p><p> 1.2.2 國(guó)外發(fā)展概況</p><p> 國(guó)外農(nóng)業(yè)裝備的水平和特點(diǎn),主要
24、以經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的歐美國(guó)家為代表。這些國(guó)家在農(nóng)業(yè)裝備和機(jī)械化水平等方面具有一定典型性。</p><p> 近幾年來,國(guó)外在發(fā)展播種機(jī)時(shí)所遵循的原則是:不斷更新工作原理,盡量完善其結(jié)構(gòu),使其具備良好的工作性能,以提高播種質(zhì)量,并注重提高播種機(jī)具的通用性和適應(yīng)性。例如配備多種排種部件以適應(yīng)不同作物種子的要求;采用不同的開溝器和鎮(zhèn)壓輪以適應(yīng)不同的土壤條件,運(yùn)用變速裝置加大播量與施肥量的調(diào)節(jié)范圍;增加播種機(jī)的系列型號(hào),以適應(yīng)
25、與不同功率的拖拉機(jī)配套;通過提高作業(yè)速度或加大工作幅寬來提高工作效率;采用播種聯(lián)合作業(yè)和直接播種。目前國(guó)外精密播種機(jī)已達(dá)到相當(dāng)完善的程度,在精密播種機(jī)上除了設(shè)有完善的整地、覆土、鎮(zhèn)壓及施肥、灑農(nóng)藥裝置外,其排種裝置多采用新的工作原理,包括各種機(jī)械式排種原理與氣力式排種原理,以保證單粒精密播種。</p><p> 機(jī)械式排種是最原始也是最簡(jiǎn)單的排種方式,是依據(jù)種子形狀、顆粒大小對(duì)排種器進(jìn)行設(shè)計(jì),排種時(shí),利用排種器
26、內(nèi)排種元件的容腔將種子從種箱中分離出來,其充種、清種和卸種等環(huán)節(jié)依靠種子自重或機(jī)械裝置來完成,這種排種原理簡(jiǎn)單,比較容易實(shí)現(xiàn),但存在排種不精確、且易傷種等方面的不足,美國(guó)文圖爾公司研制的齒盤式精密播種機(jī)即采用了機(jī)械式排種原理,我國(guó)現(xiàn)有的機(jī)械式精密播種機(jī)有水平圓盤式、垂直窩眼輪式和側(cè)充式播種機(jī)。</p><p> 氣力式排種器依靠排種元件兩側(cè)的壓力差將單粒種子吸附或壓附于吸孔或吸嘴上,從而達(dá)到從種子群中精確分離出
27、單粒種子的目的,如各種氣吸式、氣吹式、氣壓式、氣吸振動(dòng)式排種器。氣力式排種利用控制種子重量或流量的方式來控制排種量,因而對(duì)種子形狀尺寸要求不那么嚴(yán)格,與機(jī)械式排種器相比,對(duì)不同類型種子的適應(yīng)能力有了較大提高,而且排種時(shí)不傷種子,但氣力式排種器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造成本高,氣孔易被雜物堵塞,而且吸孔或吸嘴需根據(jù)種子粒型、大小不斷更換,如荷蘭VISSER公司、美國(guó)BLACKMORE公司研制的穴盤育苗用針式(又稱吸嘴式)精密播種機(jī),其配套吸嘴多達(dá)九套
28、。</p><p> 美國(guó)是世界上農(nóng)業(yè)最發(fā)達(dá)、技術(shù)最先進(jìn)的國(guó)家之一。近幾年,美國(guó)在谷物聯(lián)合收割機(jī)、噴霧機(jī)、播種機(jī)等農(nóng)業(yè)裝備上開始采用衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)監(jiān)控作業(yè)等高新技術(shù)。農(nóng)業(yè)出現(xiàn)了向精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)方向發(fā)展的趨勢(shì)。美國(guó)、加拿大以及西歐各發(fā)達(dá)國(guó)家的播種機(jī)播種幅度比較大,且速度快,這在一定程度上解決了播種機(jī)滾筒在排鐘上的問題,并且通過對(duì)相關(guān)器件性能的改進(jìn)和提高,加上高新技術(shù)的使用,在農(nóng)業(yè)播種和其他機(jī)械方面,精確性都有了很大提
29、高。</p><p> 1.3課題研究的主要內(nèi)容</p><p><b> 1.3.1主要內(nèi)容</b></p><p> 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是通過廣泛查閱和深入研究國(guó)內(nèi)外關(guān)于相關(guān)技術(shù)方面的資料文獻(xiàn)和發(fā)展趨勢(shì),尋找更為簡(jiǎn)單易行的方法。完成單筒滾動(dòng)式播種機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并設(shè)計(jì)其播種精度監(jiān)控裝置。</p><p> 采用
30、更方便的機(jī)械設(shè)備與電子系統(tǒng)結(jié)合的方式解決相關(guān)問題,針對(duì)本國(guó)國(guó)情提出相應(yīng)的種子播撒方法和相應(yīng)的檢測(cè)方法,最大程度的提高種子播撒精確性和測(cè)量數(shù)據(jù)的精確性。</p><p><b> 1.3.2技術(shù)要求</b></p><p> (1)排種機(jī)構(gòu)單籽率>95%,單籽、雙籽可控,種子破碎率<1%。</p><p> (2)注塑件材料選用
31、ABS。</p><p> (3)監(jiān)控裝置具有語音提示功能。</p><p> (4)注意制圖的標(biāo)準(zhǔn)與配合件的配合公差應(yīng)合理。</p><p> 1.3.3關(guān)于題目的具體要求</p><p> (1)設(shè)計(jì)要有創(chuàng)新性,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。</p><p> (2)圖紙要詳細(xì),要符合制圖標(biāo)準(zhǔn)。</p>&
32、lt;p> (3)生成符合國(guó)標(biāo)的詳細(xì)的工程圖,包括裝配圖和各零件圖</p><p> (4)使用UG軟件完成全部零件的設(shè)計(jì),并進(jìn)行裝配。</p><p> 1.4關(guān)鍵問題及解決思路</p><p><b> 1.4.1關(guān)鍵問題</b></p><p> (1)單筒滾動(dòng)式播種機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。</p>
33、;<p> (2)播種監(jiān)控裝置的設(shè)計(jì)。</p><p> 1.4.2解決思路及設(shè)計(jì)方案</p><p> 大中型施肥播種機(jī)在小地塊、山坡地或套種作物行間進(jìn)行播種時(shí)難以適應(yīng),而傳統(tǒng)人工播種的勞動(dòng)強(qiáng)度較大、效率低、播種質(zhì)量差,針對(duì)此種情況,應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)的原理研究設(shè)計(jì)了一種手持式播種施肥機(jī),該機(jī)也可在作物根部進(jìn)行追肥。主要由控制器、種肥箱、排鐘肥系統(tǒng)、鴨嘴式開溝器等部件組成
34、,適用于谷物穴播或追肥,可使傳統(tǒng)的人工播種操作變?yōu)榘霗C(jī)械化操作,將開溝、播種施肥、覆土一次性完成。它采用了簡(jiǎn)單可靠的機(jī)構(gòu)和通用的零部件,具有攜帶方便、使用可靠、耗材少、易加工、成本低等特點(diǎn)。</p><p> 其解決的主要技術(shù)方案是在U形支架的兩端頭上裝有旋轉(zhuǎn)軸,旋轉(zhuǎn)軸與外殼——行走地輪相連,行走地輪上開有鴨嘴排種器,鴨嘴排種器根部開有能與接種漏斗相通的排種口,地輪內(nèi)側(cè)設(shè)有擋塊,旋轉(zhuǎn)軸的一側(cè)裝有鏈輪,鏈輪斜下方
35、裝有毛刷和排種輪,鏈輪與毛刷輪通過鏈條連接,排種輪與排種盤相連,排種輪上開有排種槽,排種輪斜下方裝有接種漏斗,兩旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)側(cè)則與U形支架連接,不能旋轉(zhuǎn),排種輪、毛刷輪和儲(chǔ)種箱均安置在固定結(jié)構(gòu)內(nèi),U形支架的末端連接著斜向推桿,推桿上端焊有橫向工作手柄。</p><p> 播種時(shí),先將玉米種子裝入儲(chǔ)種箱內(nèi),在人力推動(dòng)下,地輪向前滾動(dòng)時(shí),種子進(jìn)入排種槽,排種盤在碰到地輪擋塊時(shí)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度,帶動(dòng)排種輪轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)鏈輪帶
36、動(dòng)毛刷輪轉(zhuǎn)動(dòng),將多余種子清除,只留一粒種子在排種槽里,(由于排種輪與毛刷輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同,避免了種子因擠夾導(dǎo)致的種子碾碎和多粒種子擠在一個(gè)排種槽里的問題),當(dāng)漏斗下方出口與排種口對(duì)準(zhǔn)時(shí),種子落入鴨嘴,同時(shí)與鴨嘴連接的擋桿碰到固定在U形支架上的擋塊,使鴨嘴張開,由鴨嘴排種器將種子自然懸入土壤內(nèi),當(dāng)?shù)诙€(gè)鴨嘴排種器依次進(jìn)入土壤開始播種時(shí),第一個(gè)鴨嘴排種器離開穴窩,鴨嘴擋桿脫離擋塊,并受鴨嘴排種器彈簧的張力關(guān)閉鴨舌,播種機(jī)地輪繼續(xù)向前轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),重
37、復(fù)上述行程,實(shí)現(xiàn)精量播種。當(dāng)播種時(shí)想播雙籽時(shí),可將排種輪上一側(cè)的擋板打開。</p><p> 圖1.1 正視圖 圖1.2 后視圖</p><p> 圖1.3 部分內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p> 監(jiān)控裝置設(shè)計(jì):由于C51單片機(jī)速度和集成度等都很高并滿足本裝置使用條件,而且性價(jià)比很好,所以基于C51單片機(jī)開發(fā)監(jiān)控程序
38、,在鴨嘴根部的相對(duì)應(yīng)的兩側(cè)分別安裝紅外發(fā)射管和紅外接收管,當(dāng)種子經(jīng)鴨嘴落下時(shí),紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外線被短暫阻隔,紅外接收管因短暫接收不到紅外線而通過蜂鳴器發(fā)聲,提示種子落下,也可以安裝兩對(duì)發(fā)射—接收裝置,以提高監(jiān)控精度。</p><p> 1.5設(shè)計(jì)方法和技術(shù)路線</p><p> 設(shè)計(jì)方法:利用UG三維實(shí)體造型技術(shù)完成播種機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并通過CAD二維軟件進(jìn)行零件等的繼續(xù)設(shè)計(jì)和完善,
39、通過單片機(jī)軟件編寫語音提示用的單片機(jī)程序,再通過Keil仿真軟件和單片機(jī)進(jìn)行仿真驗(yàn)證,檢驗(yàn)語音提示裝置的可靠性。</p><p> 我的思路是先整體設(shè)計(jì)外形等,然后從外向里,逐個(gè)零件設(shè)計(jì),這樣能保證播種機(jī)的體積和高度在可行范圍內(nèi)。</p><p> 技術(shù)路線:技術(shù)路線如圖1.4所示。</p><p> 圖1.4 技術(shù)路線圖</p><p&
40、gt; 第二章 播種機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p> 本播種機(jī)由內(nèi)外兩大部分組成。外部為轉(zhuǎn)動(dòng)部分,由行走地輪、鴨嘴、接種漏斗組成,內(nèi)部為固定不動(dòng)部分,由種箱、播種輪、毛刷輪、鏈輪組成。為了零件尺寸的一致性,在設(shè)計(jì)過程中使用UG的由外向內(nèi)的裝配設(shè)計(jì)方法,先設(shè)計(jì)外部的整體外形,再通過WAVE連接器的功能將其分割復(fù)制到各個(gè)組件中,這樣既保證了零件尺寸的一致性,又實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化建模,便于修改。以下各部件厚度均為2mm。&
41、lt;/p><p> 2.1轉(zhuǎn)動(dòng)部分的設(shè)計(jì)</p><p> 2.1.1行走地輪的設(shè)計(jì)</p><p> 根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理,播種機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分半徑不能過大,高度應(yīng)控制在400mm以內(nèi),所以行走地輪外徑取值為380mm,由于輪條要固定在行走地輪側(cè)壁上,所以側(cè)壁要有一定寬度,所以地輪內(nèi)徑取值為310mm;考慮到在播種機(jī)一側(cè)有鏈輪,應(yīng)給鏈輪留出一部分空間,所以有鏈輪一側(cè)寬
42、度取值為25mm,無鏈輪一側(cè)寬度取值為15mm;整體寬度取值為110mm,如圖2.1、2.2所示。</p><p> 圖2.1 行走地輪正視圖 圖2.2 行走地輪側(cè)視圖</p><p> 2.1.2鴨嘴的選用</p><p> 在溫度和土壤水分都適宜的情況下,播深一般在40~50mm為宜,但是考慮到華北地區(qū)的夏播玉米,播時(shí)正
43、值一年中最干熱的季節(jié),耕作層十分干旱,結(jié)合上茬作物后期澆水,在播種前備足底墑,要適當(dāng)深播(60~70mm),因此可以選用山東萬方農(nóng)機(jī)具機(jī)械廠生產(chǎn)的鴨嘴,鴨嘴長(zhǎng)65mm,彈簧桿直徑5mm,彈簧桿長(zhǎng)度80mm,彎曲部分成30°角,長(zhǎng)度10mm,如圖2.3、2.4所示。</p><p> 圖2.3 鴨嘴 圖2.4 帶接種漏斗的鴨嘴 </p>&l
44、t;p> 2.1.3接種漏斗的設(shè)計(jì)</p><p> 根據(jù)行走地輪外徑為380mm,接種漏斗根部圓弧半徑應(yīng)為380÷2=190mm;漏斗的高度應(yīng)高出地輪的側(cè)壁寬度35mm,所以漏斗高度取值為55mm;漏斗的寬度在取值時(shí)應(yīng)考慮到能確保接住落下的種子,所以取值為66mm;漏斗根部圓弧寬度應(yīng)與地輪寬度相等,取值為110-10=100mm;根據(jù)播種機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向和種子的慣性,為了防止種子以一定速度落下時(shí)
45、發(fā)生彈跳,所以漏斗左側(cè)中部部分設(shè)計(jì)成斜坡、上部設(shè)計(jì)成圓弧形;由于漏斗高度為55mm,所以漏斗上部圓弧半徑為190-38+2=154mm。</p><p> 由于地輪外徑為380mm,所以地輪周長(zhǎng)為3.14×380=1193.2mm,若安裝五個(gè)接種漏斗,則每個(gè)接種漏斗根部圓弧的長(zhǎng)度為1193.2/5=238.64mm,若安裝六個(gè)接種漏斗,則每個(gè)漏斗根部圓弧長(zhǎng)度為1193.2/6=198.85mm,……,
46、可根據(jù)株距自由選擇漏斗尺寸。因此,撥動(dòng)帶動(dòng)排種輪旋轉(zhuǎn)的排種盤的擋塊應(yīng)該與接種漏斗相連,經(jīng)過比較演示,擋塊的連接體應(yīng)設(shè)計(jì)在漏斗一側(cè)斜坡的背部,與擋塊的連接方式為螺釘連接,擋塊轉(zhuǎn)動(dòng)形成圓的半徑為160mm,擋塊長(zhǎng)度由排種盤所處位置的寬度決定,如圖2.5所示。</p><p> 圖2.5 接種漏斗</p><p> 2.2內(nèi)部固定部分的設(shè)計(jì)</p><p> 2.
47、2.1固定部分外殼的設(shè)計(jì)</p><p> 固定部分外殼設(shè)計(jì)為圓形,外徑應(yīng)該小于行走地輪上零件運(yùn)動(dòng)時(shí)的最小直徑,接種漏斗上圓弧處的直徑最小,為308mm,所以固定部分外殼的外徑取值為300mm;寬度應(yīng)小于行走地輪的寬度110mm,取值為80mm;厚度取值為為2mm,如圖2.6所示。</p><p> 圖2.6 內(nèi)部固定不轉(zhuǎn)部分</p><p> 2.2.2播
48、種機(jī)構(gòu)的工作原理</p><p> 播種時(shí),先將玉米種子裝入儲(chǔ)種箱內(nèi),在人力推動(dòng)下,地輪向前滾動(dòng)時(shí),種子進(jìn)入排種槽,排種盤在碰到地輪擋塊時(shí)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度,帶動(dòng)排種輪轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)鏈輪帶動(dòng)毛刷輪轉(zhuǎn)動(dòng),將多余種子清除,只留一粒種子在排種槽里,(由于排種輪與毛刷輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同,避免了種子因擠夾導(dǎo)致的種子碾碎和多粒種子擠在一個(gè)排種槽里的問題),如圖2.7所示。</p><p> 圖2.7 工作
49、原理示意圖</p><p> 2.2.3排種輪的設(shè)計(jì)</p><p> 技術(shù)要求:排種均勻穩(wěn)定,排種均勻性不受外界條件變化產(chǎn)生嚴(yán)重影響,一臺(tái)播種機(jī)的排種量應(yīng)保持一致;不損傷種子;播種量范圍可調(diào)節(jié),單籽、雙籽可控;通用性好;工作可靠,不易堵塞??紤]減輕重量并減少成本等原因,材料選擇ABS,排種輪的軸孔設(shè)計(jì)成正方形,邊長(zhǎng)為10mm;由于固定部分外殼內(nèi)部要同時(shí)安裝排種輪、毛刷輪和其他輔助零件
50、,為了有足夠空間安裝這些零件,排種輪外徑應(yīng)小于固定部分外殼的半徑150mm的一半,所以取值為70mm。</p><p> 排種盤上的孔型由種子形狀、尺寸和每穴要求粒數(shù)確定,并按一定間距排列。排鐘的株距與排種盤轉(zhuǎn)速和孔數(shù)有關(guān)。作業(yè)速度建議不大于6km/h,否則排鐘質(zhì)量將惡化。排種輪上的型孔的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)主要取決于種子的幾何形狀,設(shè)計(jì)依據(jù):</p><p> 要求無論種子的位置是橫躺、平臥
51、還是側(cè)立,型孔都能夠容納。</p><p> 要求清種后的型孔內(nèi)只有一粒種子。</p><p> 有效的利用圓周空間,盡量布置多個(gè)型孔。</p><p> 表2.1 玉米種子抽樣測(cè)量統(tǒng)計(jì)表</p><p> 根據(jù)對(duì)玉米種子的抽樣測(cè)量,測(cè)量結(jié)果如表2.1所示,最大尺寸為10.9mm,則確定型孔的直徑為11mm,深度可以適當(dāng)減少2mm(
52、刮種片與排種輪之間留2mm間隙),即為9mm,底部為球面,如圖2.8所示。</p><p> 圖2.8 型孔的形狀</p><p> 排種輪的周長(zhǎng)為:70×3.14=219.8mm,若設(shè)置7排孔,則219.8÷7=31.4mm,31.4-11=20.4mm,即相臨孔之間間隔為20.4mm,為了避免孔的邊緣卡籽,設(shè)計(jì)成R2的圓角,則間隔變?yōu)?0.4-2×2
53、=16.4mm,間隔大于種子最大尺寸很多,所以間隔足夠大,能有效避免卡籽現(xiàn)象。</p><p> 由于槽孔直徑為11,所以排種輪寬度應(yīng)大于11mm,取值為20mm,同時(shí)要求可以播雙籽,所以一個(gè)大排種輪寬度應(yīng)為40mm。</p><p> 圖2.9 排種輪整體 圖2.10 排種輪連接方式</p><p> 為了防止種子提前落下
54、,還應(yīng)在相應(yīng)位置放置一個(gè)弧形擋板,弧形擋板圓弧處的半徑應(yīng)與排種輪半徑相同,為35mm,通過四個(gè)螺釘與固定部分外殼連接,如圖2.13所示。</p><p> 但是,由于個(gè)別種子尺寸和形狀超出常規(guī)尺寸和形狀,仍有可能發(fā)生種子卡在型孔當(dāng)中,堵住某個(gè)空槽,導(dǎo)致其中之一個(gè)孔槽無法完成排種動(dòng)作,這樣就會(huì)出現(xiàn)漏籽情況,為避免此種情況出現(xiàn),現(xiàn)設(shè)計(jì)在型孔中心沿圓周方向開一條溝槽,深度為11mm,寬度為1.5mm,用于放置一個(gè)撥片
55、,如圖2.9所示。撥片固定在一根直桿上,直桿通過螺釘與固定部分外殼連接,撥片厚度為1mm,寬度平均為5mm,長(zhǎng)度為50mm,為方便將種子刮出,嵌入部分設(shè)計(jì)成尖角為45°的尖劈形,如圖2.13所示。當(dāng)發(fā)生卡種現(xiàn)象時(shí),通過播種輪轉(zhuǎn)動(dòng),撥片能將卡住的種子擠出孔槽。但這樣形狀的播種輪在模具方面無法加工出來,所以需要將播種輪設(shè)計(jì)成組合式結(jié)構(gòu),各部分通過螺釘連接,總共四個(gè)螺釘,如圖2.10所示。</p><p>
56、 圖2.11 排種輪一側(cè) 圖2.12 排種輪另一側(cè)</p><p> 圖2.13 排種輪空心軸</p><p> 為減少成本和安裝方便快捷等,將排種輪外側(cè)一邊部分與一圓環(huán)設(shè)計(jì)為一體,用來裝夾軸承,如圖2.15所示,參考型孔深度,圓環(huán)外徑設(shè)計(jì)為43mm,內(nèi)徑設(shè)計(jì)為35mm,寬度設(shè)計(jì)為8mm,根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)軸承篇表6-2-52,選用外徑為35
57、mm、內(nèi)徑為20mm的深溝球軸承。軸為圓柱形空心軸,內(nèi)徑為15mm,外徑為20mm,如圖2.13所示。軸的一端套在階梯型軸座上,另一端插入排種輪軸承中;另一邊部分與一段一端帶鍵槽的軸設(shè)計(jì)為一體,方便與排種盤相連接,如圖2.12所示,軸的半徑為10mm,長(zhǎng)度為26mm,鍵槽深度3mm,長(zhǎng)度7mm,寬度3mm,根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)軸承篇表6-2-52,選用內(nèi)徑為20mm,外徑為35mm的深溝球軸承。</p><p>
58、因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求為單雙籽可控,所以用一塊擋板將一排槽孔擋住,考慮到控制播種輪播單雙籽的擋板由于要承受種箱內(nèi)種子的重量、方便安裝和取下,固定方式設(shè)計(jì)成插片式,擋板遮蔽部分設(shè)計(jì)成T型圓弧以增加強(qiáng)度,加強(qiáng)筋寬2mm,高7mm,所以擋板圓弧的半徑為35+7=42mm,如圖2.14所示,擋住時(shí),實(shí)現(xiàn)播單籽,滑開擋板時(shí),實(shí)現(xiàn)播雙籽。</p><p> 圖2.14 排種輪系</p><p> 2.2.
59、4毛刷輪的設(shè)計(jì)</p><p> 毛刷輪的寬度和直徑應(yīng)與播種輪寬度和大小相同,也為40mm和70mm,毛刷采用山東吉豐塑料制品廠生產(chǎn)的毛刷,由于毛刷輪軸需要帶動(dòng)毛刷輪轉(zhuǎn)動(dòng),所以將毛刷輪軸設(shè)計(jì)成兩端圓形中間方形的鋼軸,為避免毛刷輪和軸套產(chǎn)生磨損,軸中間部分的長(zhǎng)度應(yīng)比毛刷輪寬度稍長(zhǎng),為44mm,邊長(zhǎng)為8mm,軸兩端外徑定為8mm;長(zhǎng)期使用后會(huì)產(chǎn)生磨損,為了更換方便和降低成本,將軸外安裝一軸套,如圖2.17所示,磨損
60、后直接更換軸套即可,軸套內(nèi)徑8mm,外徑10mm;為了防止毛刷輪在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將種子夾在毛刷輪里把種子刮走導(dǎo)致種子發(fā)生擠夾情況,在毛刷輪一側(cè)安裝一個(gè)類似木梳齒形狀的擋板,兩齒間的距離與一小排毛刷寬度相等,為3.2mm,為減少擋板與毛刷輪磨損,齒寬應(yīng)略小于3.15mm的兩小排毛刷間距,取值為3mm,如圖2.18所示。</p><p> 圖2.15 毛刷輪樣品</p><p> 圖2.16
61、毛刷輪 圖2.17 帶軸和軸套的毛刷輪</p><p> 圖2.18 帶刮種片的毛刷輪 圖2.19 毛刷輪系統(tǒng)簡(jiǎn)圖</p><p> 2.2.5各零件位置配合的設(shè)計(jì)</p><p> 在固定部分內(nèi)部,考慮到安裝毛刷輪、播種輪、擋板、擋塊、種子的存放和容量等問題,需要優(yōu)化安裝布局以達(dá)到
62、種子的容量大、毛刷輪和播種輪位置配合合理、使播種機(jī)的播種效率最高、質(zhì)量好等目的。</p><p> 毛刷輪的作用是將播種輪孔槽中的多余種子刮走,所以毛刷輪與播種輪應(yīng)該緊挨在一起,既兩輪間距離應(yīng)為兩輪半徑之和35+35=70mm;而且兩輪圓心與整機(jī)圓心的距離應(yīng)該小于固定部分半徑-兩輪半徑=150-35=125mm,由于防止種子提前下落的擋板也要占用一定位置空間,所以兩輪圓心與整機(jī)圓心的距離取值為110mm。為了使
63、種子在最短時(shí)間內(nèi)落下,應(yīng)使種子的的落點(diǎn)與地面的距離最小,所以將排種輪的位置設(shè)置于整機(jī)圓心的正下方最為合理;防止種子提前落下的弧形擋板位置應(yīng)放在毛刷輪和排種輪切線的下方,緊挨毛刷輪一側(cè)的圓弧半徑應(yīng)與毛刷輪半徑相同,為35mm,緊挨播種輪一側(cè)的圓弧半徑也應(yīng)為35mm,為防止干涉,擋板外側(cè)也應(yīng)設(shè)計(jì)成圓弧形,半徑為與固定部分外殼半徑相等,為150mm,為防止摩擦,兩輪與防落種擋板應(yīng)留出1mm間隙;毛刷輪上的擋塊的放置方式應(yīng)為嵌入式,并且擋塊與毛
64、刷輪的角度應(yīng)為90°,考慮到控制播種輪播單雙籽的擋板由于要承受種箱內(nèi)種子的重量、方便安裝和取下,固定方式設(shè)計(jì)成插片式,擋板遮蔽部分設(shè)計(jì)成T型圓弧以增加強(qiáng)度,加強(qiáng)筋寬2mm,高3mm,所以擋板圓弧的半徑為35+3=38mm,撥片位置為排種輪正下方偏</p><p> 圖2.20 零件位置</p><p> 2.2.6固定部分外殼的繼續(xù)設(shè)計(jì)</p><p&g
65、t; 由于固定部分外殼的內(nèi)部一些部分的設(shè)計(jì)要根據(jù)毛刷輪和排種輪的設(shè)計(jì)進(jìn)行部分補(bǔ)充和更改,所以增加了固定部分外殼的繼續(xù)設(shè)計(jì)這一節(jié)。</p><p> 播種輪與毛刷輪的寬度為40mm,而固定部分外殼內(nèi)部的寬度為81.2-2×2=77.2mm,所以應(yīng)該在毛刷輪位置的兩側(cè)(外殼內(nèi)部對(duì)應(yīng)位置)加裝半徑與之相同的護(hù)套,護(hù)套寬度應(yīng)為(76-40)÷2=18mm,厚度為2mm,在外殼上無鏈輪一側(cè)的護(hù)套中心
66、處,開一個(gè)內(nèi)徑為8mm,外徑為15mm的軸孔,在外殼上有鏈輪一側(cè)護(hù)套的中心處,開一個(gè)直徑與毛刷輪軸套外徑相同,為8mm的圓孔,為了加強(qiáng)強(qiáng)度,外加四條垂直交叉的加強(qiáng)筋,排種輪無鏈輪一側(cè)加裝的護(hù)套寬度與毛刷輪的相同,為18mm,厚度2mm,由于熱脹冷縮等原因,中心處設(shè)計(jì)為一個(gè)內(nèi)空心的軸座,內(nèi)徑為20mm,外徑為24mm,圓柱形空心軸的內(nèi)徑為15mm,外徑為20mm,軸的一端插入軸座里,另一端插入排種輪軸承中,如圖2.21所示。當(dāng)種子余量很少
67、時(shí),為了使散落在隔板上的種子仍能順利滑下進(jìn)入排種輪,左右兩側(cè)種箱的隔板應(yīng)與地面成30°角左右,并且毛刷輪一側(cè)的隔板需與毛刷輪外切線相平行并且稍大于毛刷輪半徑2mm左右,由于隔板需要承受種子重量,所以隔板厚度設(shè)計(jì)為3mm,如圖2.22所示。毛刷輪上的擋片通過螺釘固定在種箱隔板上,排種輪控制單雙籽的擋片通過插槽固定在種</p><p><b> 圖2.21 內(nèi)壁</b></p
68、><p> 圖2.22 內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p> 外殼的外部方面,為了加注種子,在一側(cè)通過圓心與排種輪成一條直線的圓心上方距離圓心110mm位置處開一個(gè)半徑為20mm的圓形孔,并加裝一個(gè)同尺寸的蓋子,防止種子撒出;在另一側(cè),安裝控制鴨嘴開合的半徑為10mm的擋塊,為了延長(zhǎng)鴨嘴的張開時(shí)間,防止鴨嘴在 過短時(shí)間內(nèi)閉合夾住種子的情況發(fā)生,需要安裝兩個(gè)擋塊,兩擋塊的圓心與軸心的距離為195-7
69、5=120mm,經(jīng)過仿真演示,第一個(gè)與鴨嘴彈簧桿接觸的擋塊與經(jīng)過軸心的垂線成15°角時(shí)最為合適,如圖2.23所示。</p><p> 圖2.23 鴨嘴位置</p><p> 為方便拆卸、更換排種輪,在有鏈輪一側(cè),排種輪的護(hù)套設(shè)計(jì)為可拆卸式,安裝時(shí),放入開口處,然后擰動(dòng)即可鎖緊護(hù)套,護(hù)套外徑為35m,厚度為2mm,內(nèi)徑為20mm,如圖2.24所示。開口處的半徑為36.5mm,
70、擋圈部分半徑為35mm。</p><p> 圖2.24 護(hù)套 圖2.25 護(hù)套卡口</p><p> 由于固定部分與軸相對(duì)不轉(zhuǎn)動(dòng),所以與軸連接部分設(shè)計(jì)成凸槽形,為了安裝方便、節(jié)約制造成本和時(shí)間等,將軸套與固定部分設(shè)計(jì)成一體,兩端軸套寬10mm,軸孔圓弧部分半徑為10mm,凸槽部分高2mm,寬4mm,如圖2.26所示。</p>&l
71、t;p><b> 圖2.26 外殼</b></p><p> 2.2.7排種盤的設(shè)計(jì)</p><p> 排種輪的槽孔為七排,排種盤的星輪也應(yīng)有七個(gè)角,接種漏斗上的擋塊每撥動(dòng)一個(gè)角轉(zhuǎn)過的角度就應(yīng)該為360÷7=51.43°,設(shè)播種盤能碰到接種漏斗上擋塊的最遠(yuǎn)距離為r,r為所求排種盤圓心到接種漏斗擋塊圓心的距離,軸心到接種漏斗上擋塊的距離
72、為R,R根據(jù)余弦定理和勾股定理可知:r^2=R^2+110^2-2×110×R×cosC,cosC=(110+h)÷R,cos(51.4÷2)=h÷r,解此三元方程組得到r≈68.1mm,由于接種漏斗上的擋塊的半徑為6mm,所以排種盤星輪最長(zhǎng)處的半徑為r-6=68.1-6=62.1mm,同時(shí)排種盤的長(zhǎng)度不能超出排種盤和毛刷輪的軸距70mm,62.1<70,所以兩輪不會(huì)發(fā)生干涉,
73、為使播種盤減慢和擋塊的磨損,故將排種盤星尖處做成圓弧形,半徑為2mm,同時(shí)為了避免排種盤兩個(gè)尖角發(fā)生干涉,將相鄰兩個(gè)尖角的相鄰兩條邊的夾角定為90°,一個(gè)角的兩條邊的夾角定為38°,排種盤厚度定為7mm,在排種盤背面中心處,為與排種輪軸形相對(duì)應(yīng)的外徑為25mm,內(nèi)徑為20mm,寬為7mm,內(nèi)部帶鍵的套環(huán),并在圓心處開一個(gè)直徑為3mm的通孔,排種盤和排種輪通過自攻釘連接。具體形狀如圖2.</p><
74、p> 圖2.27 排種盤正面 圖2.28 排種盤背面</p><p> 2.3中心軸承的選擇</p><p> 考慮到使用標(biāo)準(zhǔn)件有很多優(yōu)點(diǎn),如損壞后容易更換、成本低,所以根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)軸承篇表6-2-52,選擇內(nèi)徑為20mm、外徑為35mm、寬度為7mm的深溝球軸承。</p><p> 2.4軸的設(shè)計(jì)和校核</p>
75、<p> 由于本播種機(jī)對(duì)應(yīng)力集中的敏感性小,價(jià)格低廉,是軸類零件最常用的材料,所以中心軸材料選擇碳素鋼,軸與軸孔和軸承的配合應(yīng)為間隙配合,設(shè)推桿與軸連接處的寬度為30mm。軸的總長(zhǎng)度應(yīng)=內(nèi)部固定部分寬度+軸承寬度×2+擋圈厚度×2+鏈輪厚度+兩側(cè)固定推桿部分寬度=100+7×2+2×2+2+30×2=180。因?yàn)檩S承內(nèi)徑為20mm,所以軸肩直徑為20mm,軸肩寬7mm,如
76、圖2.29所示。</p><p> 圖2.29 中心軸</p><p> 由于本中心軸只受壓不轉(zhuǎn)動(dòng),所以只承受彎矩不承受轉(zhuǎn)矩,所以只校核彎曲剛度即可。</p><p> 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表15—5,45#鋼的最大許用應(yīng)力τ值為30~40MPa,A為107~118,極限強(qiáng)度為σb=600MPa,許用彎曲應(yīng)力[σ-1]b=55MPa,</p>&l
77、t;p><b> ?。?.1)</b></p><p> 式中——當(dāng)量彎曲應(yīng)力,MPa, ——當(dāng)量彎矩,N·mm。</p><p> M=N·mm (2.2)</p><p> 其中,M——合成彎矩,為水平面上的彎矩,為垂直面上的彎矩。 </p><
78、;p> W——危險(xiǎn)截面抗彎截面模量,mm</p><p> W=0.1,(d為該軸段的直徑,mm)</p><p> 根據(jù)式(2.2)(2.2),經(jīng)過計(jì)算得出,σe=5MPa,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于55MPa的許用彎曲應(yīng)力,所以此中心軸的強(qiáng)度合適。</p><p> 2.5地輪與軸連接方式的設(shè)計(jì)</p><p> 為節(jié)約成本、使產(chǎn)品簡(jiǎn)單化等
79、原因,在軸承上安裝一個(gè)材質(zhì)為45鋼,外徑為37mm,的圓環(huán),無鏈輪一側(cè)的圓環(huán)寬度為25mm,有鏈輪一側(cè)的圓環(huán)寬度為30mm,為了提供動(dòng)力,大鏈輪也要安裝在圓環(huán)上,鏈輪內(nèi)徑為40mm,輪條材質(zhì)為45鋼材質(zhì),每根長(zhǎng)度為170.3mm,大鏈輪和輪條與圓環(huán)通過焊接方式連接,如圖2.30所示。</p><p> 圖2.30 輪條和圓環(huán)</p><p> 2.6鏈輪和鏈條的選用</p>
80、;<p> 由于本播種機(jī)工作強(qiáng)度不高,根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表7-62鏈的分類中用途一欄,選擇單排鏈短節(jié)距傳動(dòng)用精密滾子鏈,鏈條節(jié)距p為9.525,滾子直徑d1為6.35。</p><p> 由于軸承外徑為35mm,考慮到毛刷輪在一定限度內(nèi)轉(zhuǎn)速越快越能在最短時(shí)間內(nèi)將多余種子刮走,以免夾碎種子,確定大小鏈輪齒數(shù)比應(yīng)>2:1。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中鏈輪軸孔的最大需用直徑表7-76和滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算表7.7
81、9,小鏈輪齒數(shù)應(yīng)≥9,大鏈輪齒數(shù)應(yīng)≤120,選擇內(nèi)直徑為40、節(jié)距為9.525、齒數(shù)為23的單排大鏈輪和內(nèi)直徑為11、齒數(shù)為11的同節(jié)距小鏈輪。</p><p> 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表7-75,大鏈輪分度圓直徑d=p÷sin(180÷z)=9.525÷sin(180÷23)≈69.95mm,齒頂圓直徑da1=d+1.25p-d1≈73.5mm;小鏈輪分度圓直徑d≈33.81
82、mm,齒頂圓直徑da1≈39.4mm;73.5÷2+39.4=76.15<150mm的內(nèi)部固定部分半徑,73.5÷2+39.4÷2=56.45<110mm的大小鏈輪中心距,同時(shí)小鏈輪方面110+39.4=149.4<150 mm的內(nèi)部固定部分半徑,所以兩鏈輪和行走地輪三者之間任何兩者都不會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象。</p><p> 鏈條節(jié)數(shù)Lp=(Z1+Z2)÷2+2a0p+k
83、247;a0p=34÷2+2×11.548+0.316=40.412,根據(jù)手冊(cè)說明應(yīng)圓整為偶數(shù),所以鏈條節(jié)數(shù)取值為42節(jié),如圖2.31所示。</p><p><b> 圖2.31 鏈輪</b></p><p> 2.7推桿和連接部分的設(shè)計(jì)</p><p> 按照平均身高為1755mm計(jì)算(中國(guó)成年男性平均身高為175
84、0mm,2010年國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)公報(bào)中透露的權(quán)威數(shù)字),從肘部到地面的豎直距離為1190mm,因此確定播種機(jī)的整體高度為1190mm,根據(jù)力學(xué)計(jì)算,當(dāng)推桿與地面夾角為45°時(shí),最為省力,因此推桿到軸的長(zhǎng)度根據(jù)勾股定理計(jì)算得出為1414mm;根據(jù)人兩臂寬度,手持桿的長(zhǎng)度為520mm,兩推桿間的距離從手持桿端至軸端不斷減小,推桿半徑為10mm,如圖2.33所示。連接部分:與推桿連接處為內(nèi)徑為20mm的圓柱,長(zhǎng)度為100mm,為增加強(qiáng)
85、度,橫向和縱向分別設(shè)置兩道加強(qiáng)筋,在距離推桿插口50mm處鉆通一個(gè)直徑為3mm的圓孔,用于安裝固定螺釘,如圖2.34所示。組裝時(shí),利用推桿的彈性向兩邊撐開,然后將連接部分套在中心軸上即可。</p><p><b> 圖2.32 推桿</b></p><p> 圖2.33 連接桿</p><p><b> 2.8本章小結(jié)<
86、;/b></p><p> 在本章中,同時(shí)結(jié)合人機(jī)工程學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、數(shù)學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、模具制造等多門學(xué)科,從材料的選取、尺寸的設(shè)計(jì)、零件的布局等進(jìn)行了全方位的設(shè)計(jì)與規(guī)劃,著重對(duì)零件的尺寸、位置、安裝方式等進(jìn)行了分析、計(jì)算,對(duì)重要零件還做了校核計(jì)算,保證了播種機(jī)的工作穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。</p><p> 第三章 播種監(jiān)控裝置的設(shè)計(jì)</p>&l
87、t;p> 目前,播種機(jī)電子監(jiān)控裝置從檢測(cè)原理上主要分為紅外式和電容式兩種。電容式檢測(cè)雖具有良好的抗污染性,并且不受田間塵土影響,但其檢測(cè)電路復(fù)雜、芯片價(jià)格昂貴、成本較高,相對(duì)于本播種機(jī)而言(根據(jù)現(xiàn)在市場(chǎng)上類似播種機(jī)的價(jià)格,本播種機(jī)售價(jià)初步定為400~500之間),適用性很差,不利于普及推廣。而紅外式檢測(cè)具有原理簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)和成本低廉等特點(diǎn),紅外光發(fā)射接收管的優(yōu)點(diǎn)是線性好,響應(yīng)速度快,噪聲低,小型輕量以及耐振動(dòng)與沖擊等,所以適用
88、性強(qiáng),利于推廣。</p><p> 由于C51單片機(jī)速度和集成度等都很高并滿足本裝置使用條件,而且性價(jià)比很好,所以基于C51單片機(jī)開發(fā)監(jiān)控程序,在接種漏斗根部的相對(duì)應(yīng)的兩側(cè)分別安裝紅外發(fā)射管、紅外接收管、信號(hào)發(fā)射裝置和供電單元,同時(shí)在推桿上安裝信號(hào)接收裝置、單片機(jī)和供電單元,當(dāng)種子經(jīng)鴨嘴落下時(shí),紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外線被短暫阻隔,紅外接收管因短暫接收不到紅外線而將脈沖信號(hào)發(fā)出,通過安裝在推桿上的接收器接收信號(hào)并通
89、過單片機(jī)處理后傳送給蜂鳴器發(fā)聲,提示種子落下,也可以安裝兩對(duì)紅外發(fā)射—接收裝置,以提高監(jiān)控精度。</p><p> 3.1紅外發(fā)射接收裝置的選用及安裝</p><p> 圖3.1 安裝位置 圖3.2 安裝位置</p><p> 紅外發(fā)射—接收裝置安裝在如圖3.1和3.2位置處,采用Vishay公司生產(chǎn)的TSAL
90、6200紅外線發(fā)射管和HS0038接收頭,本發(fā)射接收裝置體積小,價(jià)格便宜,淘寶上僅售0.27元一對(duì),如圖3.3、3.4、3.5所示。</p><p> 圖3.3 紅外發(fā)射管 圖3.4 紅外接收管</p><p> 圖3.5 淘寶截圖</p><p> 本發(fā)射接收裝置的工作原理:TSAL6200為紅外發(fā)射管,HS00
91、38為紅外接收集成模塊,當(dāng)其接收到TSAL6200發(fā)出的38kHZ的方波時(shí),輸出腳輸出低電平0;沒接收到時(shí),輸出腳輸出高電平1,如圖3.7所示。發(fā)射端電源可以選用3V電源,可選擇使用紐扣電池供電。</p><p> 圖3.6 HS0038 接收模塊引腳圖 圖3.7 工作原理簡(jiǎn)圖</p><p> 3.2無線信號(hào)收發(fā)模塊的選用及安裝</p><p
92、> 無線發(fā)射模塊選擇安裝在圖3-2右側(cè)紅箭頭處,無線接收裝置安裝在推桿上,無線收發(fā)模塊可以采用ARDUINO的無線收發(fā)套裝,如圖3-8所示,體積小,價(jià)格便宜,滿足安裝位置的空間要求。當(dāng)發(fā)射模塊接收到HS0038發(fā)出的高電平信號(hào)時(shí),將其發(fā)射給無線接收裝置。</p><p> 圖3.8 無線收發(fā)套裝</p><p> 圖3.9 發(fā)射單元參數(shù)
93、 圖3.10 發(fā)射單元電路圖</p><p> 3.3單片機(jī)的選用及安裝</p><p> 單片機(jī)選用ATMEL公司生產(chǎn)的ATmega8單片機(jī),由于采用了小引腳封裝(為DIP 28和TQFP/MLF32),所以其價(jià)格僅與低檔單片機(jī)相當(dāng),再加上AVR單片機(jī)的系統(tǒng)內(nèi)可編程特性,使得無需購(gòu)買昂貴的仿真器和編程器也可進(jìn)行單片機(jī) 嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)。ATmega8的這些特點(diǎn),使其成為一款具
94、有極高性能價(jià)格比的單片機(jī),根據(jù)淘寶上的價(jià)格顯示,僅為0.1元每個(gè),如圖3.11所示。單片機(jī)開發(fā)板價(jià)格為1元一個(gè),如圖3.12。</p><p> 將單片機(jī)和其他附屬原件焊接于開發(fā)板上,安裝在推桿上即可,接收端由于有蜂鳴器發(fā)聲,耗電量較大些,考慮使用5V蓄電池供電。</p><p> 圖3.11ATmega8 單片機(jī) 圖3.12 開發(fā)板</p&
95、gt;<p><b> 3.4蜂鳴器的選用</b></p><p> 蜂鳴器選擇12085無源電磁式蜂鳴器,價(jià)格便宜體積又小,經(jīng)淘寶詢價(jià),僅為0.15元每個(gè),如圖3.13所示。</p><p> 圖3.13 蜂鳴器</p><p> 3.5電路圖及程序設(shè)計(jì)思路</p><p> 電路圖及工作原理
96、:該電路工作原理非常簡(jiǎn)單,Atmega8的PD0端口輸出經(jīng)過調(diào)制的38KHZ的方波信號(hào),然后經(jīng)Q2驅(qū)動(dòng)紅外線發(fā)射管LED0發(fā)出紅外線信號(hào)。TL0038是集紅外線信號(hào)接收放大為一體的接收器。其中心接收頻率為38KZH,輸出為TTL電平,平時(shí)輸出低電平,當(dāng)收到碼信號(hào)后,輸出高電平。BELL為長(zhǎng)鳴蜂鳴器,兩個(gè)引腳分別為正負(fù)極,當(dāng)正負(fù)極兩端加上5V電壓后,蜂鳴器發(fā)出響聲。注意,該蜂鳴器兩腳不能接反,否則蜂鳴器會(huì)燒毀。電路工作后,正常情況下TL0
97、038接收到紅外信號(hào),而輸出低電平。當(dāng)有物體出現(xiàn)在發(fā)射管前方時(shí),TTL0038會(huì)接收不到紅外光信號(hào),然后輸出高電平通知MCU打開蜂鳴器報(bào)警。</p><p> 程序設(shè)計(jì)思路:本程序主要要完成三大功能:38KHZ載波信號(hào)的產(chǎn)生、紅外接收頭TL0038輸出電平的檢測(cè)、蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)。本程序使用8位定時(shí)計(jì)數(shù)器T/C0溢出中斷使PD0產(chǎn)生38KHZ的方波信號(hào),然后驅(qū)動(dòng)紅外線發(fā)射管。T/C0計(jì)數(shù)器是單一向上計(jì)數(shù)器,其計(jì)數(shù)值
98、TCNT0一旦計(jì)數(shù)到0XFF后,T/C0馬上產(chǎn)生溢出中斷。因此,我們可以通過設(shè)置TCNT0的初始值來調(diào)整中斷產(chǎn)生的頻率。每產(chǎn)生一次中斷就改變一次PD0的電平狀態(tài),從而在PD0口產(chǎn)生38KHZ的方波信號(hào)。本MCU采用內(nèi)部8MHZ的RC時(shí)鐘信號(hào),T/C0的時(shí)鐘源采用系統(tǒng)時(shí)鐘8分頻,即每計(jì)一個(gè)數(shù)(TCNT0增加1)需要1us的時(shí)間。38KZH的時(shí)鐘周期大約為26us左右,因此,半周期需要計(jì)數(shù)13次左右,即TCNT0初始值為256-13=243
99、。</p><p> 圖3.14 電路圖</p><p><b> 3.6整合</b></p><p> 在接種漏斗處安裝的裝置,不能影響種子的正常下落,所以需要對(duì)此處裝置進(jìn)行包裝和完善工藝,包裝后的尺寸不能影響種子的正常下落,所以將發(fā)射端電源和紅外線發(fā)射管包裝于漏斗左側(cè),將信號(hào)發(fā)射模塊和紅外線接收管包裝于漏斗右側(cè),用工業(yè)膠水將包裝殼與
100、漏斗粘牢;將接收模塊、單片機(jī)等焊接整合在開發(fā)板上,根據(jù)開發(fā)板大小制作一個(gè)ABS材質(zhì)的長(zhǎng)方體外殼,綁定于推桿上。</p><p> 由于本裝置無法整體購(gòu)得,所以需自行組裝,按照組裝一件為2元的成本計(jì)算,本監(jiān)控裝置以上原件造價(jià)總共為7.12元,再算上電阻、焊錫、編程等,加起來整套單件設(shè)備不足15元,對(duì)于本播種機(jī)而言,是適合的,如果利用滑環(huán)而不是無線收發(fā)模塊,則應(yīng)該安裝多條滑環(huán)系統(tǒng),雖然造價(jià)低些,但會(huì)出現(xiàn)安裝不方便、
101、易壞、不美觀等問題,所以不選擇滑環(huán)而選擇無線收發(fā)模塊。</p><p><b> 3.7本章小結(jié)</b></p><p> 本章重點(diǎn)對(duì)監(jiān)控裝置電子元器件的大小、功能、價(jià)格等進(jìn)行了精心篩選和分析,對(duì)各元器件的組裝、位置進(jìn)行了細(xì)致規(guī)劃和安排,對(duì)程序進(jìn)行了編寫并使用相關(guān)軟件畫出了電子原理圖,優(yōu)化了結(jié)構(gòu)和系統(tǒng),使整體布局更加合理、更加簡(jiǎn)單、更加實(shí)用、更加經(jīng)濟(jì),也更加人性化
102、,使那些自身學(xué)問、知識(shí)不多的農(nóng)民朋友們也能很容易的操作。</p><p><b> 總結(jié)</b></p><p> 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是單筒滾動(dòng)式播種機(jī)及其播種精度監(jiān)控裝置的設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)中采用單筒滾動(dòng)式的播種方式,這種方式的主要特點(diǎn)是播種間距均勻,單雙籽可控,體積小,方便實(shí)用,工作可靠。</p><p> 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)及所
103、掌握的技能有了綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。在設(shè)計(jì)過程中我深入的領(lǐng)會(huì)并掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專業(yè)課知識(shí)及這些課程所涉及的相關(guān)知識(shí),而且通過使用繪圖軟件CAD/CAM、UG,等二維和三維軟件針對(duì)機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的認(rèn)識(shí),達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。</p><p> 在設(shè)計(jì)過程中,我充分利用和查閱各種資料,多與同學(xué)進(jìn)行討論,在設(shè)計(jì)的過程中,遇到了很多問題,我是機(jī)電專業(yè)的,但做的設(shè)計(jì)卻是模具專業(yè)的,所以在
104、畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中遇到了很多我不知道、不懂、甚至干脆不會(huì)的問題,比如說一個(gè)零件是通過鑄造還是鍛造或是通過其他方式生產(chǎn)出來的,一個(gè)零件是否能通過模具一步成型注塑出來等等都讓我感到頭疼,但我沒有退縮,經(jīng)過指導(dǎo)老師們的悉心的指導(dǎo)和自己的努力下,通過不斷地去問老師和查閱無數(shù)網(wǎng)上的和圖書館藏的各種資料,終于還算圓滿的完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。但是還是存在了許多不足甚至錯(cuò)誤,比如在利用仿真軟件進(jìn)行后期仿真的過程中,本應(yīng)該幾個(gè)小時(shí)就可以仿真完成的任務(wù),我卻花了好
105、幾天時(shí)間才算是馬馬虎虎完成。這讓我認(rèn)識(shí)到平時(shí)應(yīng)加強(qiáng)各種相關(guān)軟件的學(xué)習(xí),說不定以后什么時(shí)候就會(huì)用到,比如說UG、CAD、ADAMS、CAXA等等好多軟件,后悔以前沒有珍惜時(shí)間好好學(xué)習(xí)是沒有用的,所以敝人認(rèn)為在以后的日子里應(yīng)該珍惜時(shí)間,多多學(xué)習(xí)各種與工作、學(xué)習(xí)相關(guān)的東西,不僅僅限于軟件方面。由于本人水平有限,而且缺乏實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn),還有很多的不足和疏漏之處,還希望各位老師給予指正。</p><p><b>
106、 致謝</b></p><p> 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是基于指導(dǎo)老師所提供的設(shè)計(jì)課題,通過分析,資料的查找,計(jì)算和設(shè)計(jì),對(duì)課題設(shè)計(jì)的流程、方法、內(nèi)容和所需的信息檢索都有了更深的了解和認(rèn)識(shí),使得理論實(shí)際操作化,實(shí)際認(rèn)知化,并在設(shè)計(jì)過程中強(qiáng)化和鞏固了專業(yè)知識(shí),把所學(xué)的專業(yè)知識(shí)轉(zhuǎn)化為分析和解決問題的能力。同時(shí)了解了課題項(xiàng)目的背景和發(fā)展趨勢(shì),培養(yǎng)了學(xué)習(xí)的志趣,對(duì)今后確定具體的專業(yè)方向,增強(qiáng)攀登專業(yè)領(lǐng)域科學(xué)高峰的信心
107、大有裨益。</p><p> 本次為時(shí)近2個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì),通過老師細(xì)心指導(dǎo)和自己的努力拼搏,得到了很多心得和體會(huì)。</p><p> 對(duì)所給課題項(xiàng)目的認(rèn)識(shí)。指導(dǎo)老師所提供的題目都是很有針對(duì)性和總結(jié)性的,這樣,對(duì)課題項(xiàng)目的分析尤為重要。通過對(duì)項(xiàng)目的細(xì)致分析,可以得知其生產(chǎn)工序、加工方法以及總的設(shè)計(jì)和應(yīng)用方向,使設(shè)計(jì)有了整體的思路和脈絡(luò)。因此,好的分析是好的設(shè)計(jì)的良好開始。</p&g
108、t;<p> 對(duì)設(shè)計(jì)流程的了解。作為現(xiàn)在仍為在校生的我,并沒有畢業(yè)設(shè)計(jì)的成熟經(jīng)驗(yàn),可以很坦誠(chéng)的說,認(rèn)真完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程讓我們對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的完整過程和細(xì)節(jié)之處很大程度上加深了了解??此坪?jiǎn)易的零件和模具,在親手設(shè)計(jì)過程中是如此之繁瑣,處理繁雜之處如此之多。就在這種困境下,學(xué)到東西是最快的,最多的,也是最直接的,針對(duì)性是特別強(qiáng)的。經(jīng)過不斷的分析和研究以及老師的指導(dǎo),對(duì)設(shè)計(jì)的流程和注意要點(diǎn)在不斷加深。</p>
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