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1、业设计（论文）开题报告学生姓名学号专业班级指导教师职称单 位课题性质设计口 论文口课题来源科研口 教学口生产o其匕口毕业设计（论文） 题目气吸式小麦精密播种机设计1研究课题的目的和意义小麦是我国的主要粮食作物，随着我国农田机械化作业水平的不断提高，机械作业的面积不断增 大，小麦播种机已经成为我国农业中必不可少的工具。小麦播种必须在较短的播种农时内，根据农业技术要求，将种子播到田地里去，使作物获得良好 的发育生长条件。而我国目前推广使用的是由谷物播种机过度到精密播种的机械式小麦播种机，对种子 的外型要求严格，而且有一定的种子破碎率，另外，由于小麦播种行距要求较小，机械式的精播种机总 体结构配置复
2、杂拥挤，整体笨重，所以机械式的小麦精播机的整体性能还不是很好。播种质量的好坏，将直接影响到作物的出苗、苗全和苗壮，因而对产量的影响很大。气吸式小型小 麦精密播种具有省种高产的优点，可以保证种子在田间合理分布，播种量精确，株距均匀，播深一致, 作业速度较快，为种子的生长发育创造最佳条件，可以大量节省种子，减少田间间苗用工，保证作物稳 产高产。小麦精播机是一个全世界难题，气吸式播种又是一项先进播种技术。目前全世界的气力式播种机都 用在中耕作物上，按照排种原理可以分为气吸式、气压式和气吹式三种。国外对精播机的研究比较早, 20实际60年代开始，全球很多国家提出了小麦精播机的理论，并且对精播机做了很多
3、的试验研究。最 早制造的精播机是德国的GS-23气吸式小麦精播机。此型号的播种机采用的是真空排种器，但是由于 使用比较复杂，并且播种不均匀，所以没有推广使用。后来法国研制出一种单粒精播机，这种精播机播 种均匀，使用方便。此后很多国家相继研制出更为先进的精播机，比如奥地利、美国、澳大利亚等。20 世纪80年代精播机在全球推广使用，主要适用于小面积的田地。我国对小麦精播机的研究开始于20实际70年代。当时的精播机都是从中耕作物的精量播种机改进 而来，但是小麦的麦粒和中耕作物的种子形状有着很大的差异，改进过来的精播机播种时达不到小麦精 播的要求。虽然目前国内已经研制出很多先进的精播机，但是都存在这很
4、多优点和缺点，所以对于我们 这个农业大国来说更加需要研制出技术先进、操作简单、效率高的精播机。播种机的好坏在于使用的是什么类型的排种器，利用的是什么排种原理，每种排种器都有其优点和 缺点，下面就对各种排种器进行对比介绍。1 .水平圆盘式 排种盘上的孔形由种子形状、尺寸和每穴要求粒数确定，并按一定的间距排列。排 种的株（穴）距与排种盘转速和孔数有关。播种机上都配有多种槽孔尺寸的排种盘。可根据所播作物、 种子尺寸、播量和株（穴）距来选用。该排种器主要用于精密播种玉米、高粱、大豆等种子的播种机上。 作业速度一般不大于6km/h,否则排种质量显著恶化。2 .倾斜圆盘式 特点是排种通过充种、排种二个过程
5、完成，即种子经过充种盘进入排种盘，然后再 排入种沟内。该排种器投种高度较低，有利于提高株距均匀性。倾斜配置的排种器提高了充种盘型孔侧 向填充能力和自然清种能力，损伤率较低。根据所播作物种子大小，有多种充种盘，排种盘供选用。还 可通过传动比的调节来改变株距大小。该排种器主要用于点（穴）播玉米、大豆、甜菜、蔬菜、花生等 种子，其使用的作业速度较低。一般不超过6km/h,其排种性能尚好。3 .窝眼轮式 窝眼轮上的型孔大小可根据所播作物种子形状、大小、每穴要求粒数设计，有单排型 孔、双排型孔，也可以设计成组合式排种轮，以满足多种作物的点播、穴播或条播，因此，通用性较好。 但是型孔对种子外形尺寸要求较广
6、，种子需清选分级，而且在排种过程中，易损伤种子。待排种器大多 用于播种玉米、大豆、高粱、丸粒化甜菜等中耕作物播种机上。组合式排种轮还可条播谷子。4 .倾斜勺式 特点是不需专门清种装置的机械式排种器。排种勺盘的倾斜角为40。45。，才能克服 种子沿勺盘下滑时产生的摩擦阻力，而使多余种子在自身重力下滑落。通过更换排种勺盘可精播玉米、 豆类、甜菜、棉花、花生、向日葵等作物。株距可通过改变传动比调节，从825.5cm分为15级。倾 斜勺式排种器结构较简单，不易伤种，对种子形状、尺寸要求不高。在作业速度不大于8km/h时，排 种性能尚可。5 .内充型孔轮式 与传统的型孔轮相比，其型孔的种子填充性能大大改
7、善。因内充型孔轮的充种区 在下方内部，种子充填入型孔时，除种子自重作用外，排种盘旋转时，使种子产生的离心力与种子进入 型孔的方向一致，有助于种子充填入型孔内。因此，内充型孔轮排种器的作业速度可达7km/h,其排 种性能良好。型孔尺寸根据种子形状、大小设计。可以单粒播种和穴播玉米、甜菜和豆类等多种作物。6 .垂直转勺式 更换不同型号的勺匙（其形状为不同直径的圆形、椭圆形、橄榄形）可以播种蔬菜、 豆类、甜菜、玉米等。勺匙的容积与种子大小决定了每勺匙内中子数，可单粒点播、穴播和条播。该排 种器在运转中不损伤种子，无清种装置。调节传动比可改变株距或每米粒数。作业速度较低，最大速度 不能超过4.5km
8、/ ho7 .指夹式 排种过程中分夹种、清种、推种和导种四部分。种子被指夹强制夹住，工作可靠。对形 状较规则、尺寸差别不大的玉米种子比较适用。该排种器大部分零件是薄钢板冲压件和塑料件，重量较 轻，拆装方便。但结构复杂，排种底座及指夹磨损后排种性能下降，需定期更换，使用成本较高。播种 株距由改变排种盘转速来调节。在作业速度8km/h以内排种性能良好。主要用于精密点播玉米，播大 豆等其它作物时，需换用内槽轮排种器，通用性差。8 .带式 排种胶带可根据不同作物的种子大小和穴粒数，用打孔机打出不同的型孔，可以有单排孔、 双排空和三排孔，以满足点播、穴播或带播的要求。结构比较简单，损伤种子较少，但型孔对
9、种子形状、 尺寸要求较高，种子需筛选分级或球粒化处理。该排种器主要用于播蔬菜、甜菜等小粒种子，更换排种 带后可播玉米、大豆，通用性较广。由于它投种高度很低，在作业速度不大于5km/h条件下，排种性 能良好。但作业速度超过6km/h时 排种性能显著下降。9 .气压式其特点是采用集中排种，即只有一个排种滚筒，其上有68排排种孔，通过不同长度 的输种管将种子送到各行，可同时播种68行。改变风机转速以调节风压来满足不同种子所需压附力。 改变排种滚筒转速来调节株距。更换带有不同型孔大小和孔数的排种滚筒，可以精密点播玉米、大豆、 甜菜、高粱和向日葵等作物。在作业速度不大于8km/h时，其排种性能良好。10
10、 .气吹式 与窝眼轮排种器相比，其特点为：除种子自重充填入型孔外，还有气流辅助力，且型 孔较大，因此充填性能很好，对种子形状尺寸要求也不严；利用气嘴射出的气流将多余种子吹掉，达到 单粒精播；能在较高作业速度（8 km/h）下，排种性能较好，不损伤种子。通过更换不同型孔的排种 轮和调节吹气压力，可以精密播种玉米、大豆、脱绒棉籽、球化甜菜和菜籽等，改变排种轮转速可调节 株距。因此通过以上比较可以看出，普通精播机存在这很多欠缺，比如有的是作业速度太慢，有的是机器 结构复杂，有的是对种子损伤大，有的是播种行距不稳定等。而气吸式精播机的排种原理是：排种盘吸 孔直径根据作物种子尺寸确定。可以单粒点播、穴播
11、和条播。气室吸力可通过风机转速和进、出口风门 大小来调节。通过调节排种盘转速或改变孔数来适应不同的株距的要求。该排种器的优点是能适应不同 作物种子，对种子尺寸要求不严，损伤率小，能适应大面积较高速的播种作业。主要用于小麦、玉米、 大豆、棉花等中耕作物的精密播种机上。通过对精播机排种器的对比研究，根据农业需求和目前中国精播机的发展方向，气吸式精播机的使 用范围越来越大，机械性能也不断在更新。因此根据课题要求，在此我选择气吸式精播机进行研究和设 计。2国内外对精播机的研究现状国外对精播机的研究开始于20世纪70年代，刚开始是由普通中耕精播机改进而来的。开始都是对 排种器进行研究，但是都没有对小麦达
12、到精播的要求。英国于1976年研制出PCD-80型精播机，此精 播机是采用的是垂直圆盘排种器，但是结构比较复杂，操作困难，生产效率低，一段时间以后就停止了 生产。同时德国生产了 GS-23型气吸式精播机，其排种器是采用了真空原理，虽然结构比较简单，操 作方便，但是还是没有实现单粒播种。此后法国又研制出单粒精播机，其排种器安装在转轴上的圆盘, 圆盘周围都有气吸小孔，实现了气吸式单粒播种。而奥地利生产的精播机技术又更新了一步，气排种器 是一对组合吸缝盘和驱动格轮，没有输种管，排种器和开沟器是一体的，这样种子落地距离就降低了， 有利于种子距离的形成。该机在很多国家得到广泛运用。此后世界上很多国家都先
13、继对精播机进行了研 究和改进，如：美国、澳大利亚、加拿大、法国等。许多农业发达的国家都对精播机的需求和要求都很高，最开始用的是气压式排种器，气压式排种 器是靠种子的的重力和刮种器完成的。如美国的Cyclo-500型精播机的排种器，其排种器由滚筒、毛刷 刮种器、橡胶卸种轮等部件构成的。精播机作业时风机将气流压入排种器的的滚轮和种箱，种子靠自身 的重力和气压的作用下，被压入窝眼内，多余的随着重力落下，被压入窝眼的种子就形成了单粒播种。除了气压式还有气吹式和气吸式，就气吹式而言，其原理就是利用高速的气流吹走多余的种子如 德国的acrolnatn型精播机。强大的气流将种子吹入窝眼内，利用余压冲击种子，
14、实现单粒播种。而气 吸式主要是利用圆盘排种器，此结构紧凑，排种性能好，可以实现精密点播和穴播。其工作原理就是垂 直圆盘上面的吸孔利用圆盘两侧形成的负压冲击种子，随着圆盘的转动将种子带入无吸力区，种子实现 自由落体。1982年，前苏联对精播机又进行了改革，将排种器进行了改进，对后来的研究打好了基础，也对 中国对精播机的研究提供了很好的研究基础。我国对精播机的研究开始于20世纪70年代。也是由中耕作物的播种机改进而来。开始主要采用机 械式和气力式两种精密播种机。由于气力式播种机对种子尺寸要求不严，不需精选分级，容易达到单粒 精播，而且通用性较好，又能适合较高速播种，因此使用气力式播种机越来越多。为
15、了达到单粒精播, 提高株距均匀性，大多采用可精调的刮种器，将多余的种子清除掉；为了降低投种高度，减小种子下抛 速度与前进速度之间的相对速差，而设置导种轮或导种管。但是，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48 km/h时，其株距合格率达80%以上；而作业速 度提高到1112km/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。大多数精密播种机都可以播多种作物，通过更换不同孔径的排种盘（轮）或排种滚筒，使排种器能适 应多种作物种子的播种要求。改变型孔大小或增加成穴机构，使之能达到穴播的要求；改变排种器工作 转速以达到不同株距的
16、要求。所有这些均提高了播种机的通用性。为了适应不同地区、不同土壤、不同整地条件的要求，大多数播种机上配有多种类型的开沟器（双 圆盘式、滑刀式等）和镇压轮（橡胶轮、钢板冲压轮、铸铁轮、宽轮、窄轮等），供选用。同一型号的精密 播种机又成系列，有多种行距和行数的变型。为了在最适宦的农业技术条件下、用最短的时间做到适时播种，以及随着拖拉机功率不断增大，为 了充分利用其功率，因此要求提高播种机作业的生产率。影响提高播种机组生产率的因素很多。除了提高机组的工作可靠性、减少故障、简化操作以减少辅 助作业时间、提高纯工作时间的利用率外，提高生产率的最主要途径是增大播种机的工作幅宽和提高作 业速度。增大播种机工
17、作幅宽虽能直接有效地提高生产率，但加大工作幅宽使机体庞大，消耗金属多, 成本高。同时，庞大的机体将受到田块大小、地头转弯以及道路运输的限制，使用不方便。因此，国外 很重视提高作业速度的研究。70年代，中耕作物播种机作业速度一般从46km / h提高到810km / h。如西德Aermoat II型气 力式播种机、法国Pneumasem气吸式播种机和美国7000型指夹式播种机的作业速度为810 km / h, 作业质量仍能符合要求。但是，播种机高速作业带来一些问题，如排种性能下降，开沟深度变浅，种子在沟里弹跳、滚动 加剧，以及驾驶条件恶化等等。因此，目前作业速度不能太高。中耕作物播种机的工作幅宽
18、，一般单机都由34 m增大到56 m有的工作幅宽更大，如美国 CYCLO气压式播种机系列中的16行播种机，其幅宽达11.68 m。加大幅宽使播种机结构庞大笨重，使 悬挂式播种机组纵向稳定性变坏，还受到地块大小、道路运输的限制。播种同时进行联合作业的方式发展很快，形式也比较多，主要有两种：一是在大多数中耕作物精密 播种机上都配置排肥器、施肥开沟器以及施撒农药和除莠剂的装置。如西德、法国和美国的几种精密播 种机都可以在播种同时施化肥、撒农药和除莠剂。二是播前整地和播种联合作业，如旋耕播种机、犁播 机以及有的在开沟器前方加波形圆盘或锄铲进行灭茬播种或少耕法播种，以减少耕作次数,提高生产率, 降低作业
19、成本，还可以减少土壤风蚀和起到保墙的作用。为了提高播种机作业性能和工作可靠性，简化操作、减轻劳动强度、减少辅助作业时间、提高生产 率，播种机上越来越多地采用新技术。如用液压油缸来升降和调节开沟器、划行器、折叠机架；采用液压马达驱动风机或装肥搅龙；采用信号装置、电子监视装置或监控装置来及时报警故障的发生, 显示播量或自控凋节排种量大小；开沟器装备一次润滑的滚动轴承；行走轮采用无内胎充气轮；快速挂 接装置；宽幅播种机加装横向运输轮等。在工艺材料方面，播种机上采用塑料或尼龙的零件更多了，如排种盘、排肥盘、轴套、输种管等; 采用铝金压铸排种轮、排种器体壳，提高了零件精度，减轻了重量；播种机机架和各种杆
20、件采用薄钢板 冷压成异形断面以代替扁钢、角钢和槽钢，增加了刚度和强度，又减轻了重量。3研究内容1、对目前普通小麦播种机进行研究，了解构造和原理，搜集各种类型小麦精播机资料进行结构分析， 提出本次设计的改进方案和整体结构。2、设计气吸式排种器，改进优化播种机排种器的内部结构，对气吸空间进行优化。增加圆盘气孔的形 状。3、设计播种机的总体结构，种箱和风机要放在合理的位置，设计节能省力的机械链。4、设计开沟器和输种管，开沟器形状应该要适应各种环境，厚度要合适，开沟器容易变形，所以选用 好的材料也是关键。输种管要适当，不能太大也不能太小，要保持种子能顺畅落下，材质方面也很关键。 5、最后对播种机整体进
21、行设计，对所有的数据进行最后的核对，对设计做最后的修改。4研究方案通过网络和书本搜集资料，了解目前播种机的设计和原理，分析目前播种机存在的问题，对目前 各种播种机的研究对比，自主研究设计。首先参照以往的精播机进行整体设计，画出整体结构图，再进 行整体优化，完善结构。整体结构要简单，要有可拆性，有利于保养和维修。然后分部进行研究和设计, 首先选择排种器的设计，本机采用的气吸式排种器，首先要选择风机的大小，风机功率要合理利用起来, 避免能量的损耗。排种盘的设计要考虑种子的特性，形状和大小，还有要适合各种作物的种子要求。然后在进行开沟器和镇压轮的设计，开沟器主要是材料要合理，要能适应各种环境作业，形
22、状大 小根据具体要求设计。镇压轮的设计要参考资料。最后对整个设计做一个优化，把不合理的，不完善的 结构完善。再画出整个设计的结构图，根绝数据进行模拟实验，最后得出设计的成果。5进度安排1查询资料，准备2010 年 12 月 3 日一2010年12月 10日搜集精播的有关资料，了解开题报告需要的内容和撰 写方式，写开题报告2撰写开题报告2010 年 12 月 11 日一2010年12月 25日资料的整理，开始撰写开题报告，对整个毕业设计进 行简单的描述。3整理毕业设计 需要的资料2010 年 12 月 26 日一2010年12月31日通过参考书籍和知识网站搜集精播机的资料，如精播 机的原理、结构
23、、发展现状、和各种精播机的优点和缺 点，通过自己思考，整理出所有的资料4编写毕业设计 提纲2011年1月3日2011 年 1 月 10 设计提纲也就是计划，设计的步骤和目标，根据课题 要求和设计方式，撰写本次设计的提纲5修改毕业设计 提纲2011 年 1 月 11日一2011年1月20 日由于资料的修改和设计的完善，需要对提纲进行修改 和完善，最后确定本次设计的设计提纲6撰写毕业设计 并且修改2011 年 1 月 22 日一2011年4月10 H进行毕业设计初稿的撰写，精播的整体设计和部分设 计，数据的整理和修改7定稿、打印、提 交论文2011 年4月 11日一2011年4月28 日打印装订，
24、一定要按照顺序装订，提交设计8毕业答辩2011 年 4 月 30 日一2011年5月准备毕业答辩，整理答辩资料，参加答辩6预期结果1、达到预想的设计成果，对精播机的结构和原理完全了解。2、排种器采用气吸式圆盘和刮种器配合使用，达到播种精确。开沟器适应各种环境。3、整体外型结构紧凑，体积小速度快，达到操作方便大效果。4、争取做到节能，采用小型拖拉机进行大面积作业。5、结构简单，拆卸方便，有利于精播机的保养和维修。参考文献11马立.新型缝隙式小麦气吸播种机的研究D.河北：河北农业大学，2010.2赵毅彬，李汝莘，张琳，何伟宁，王波.气吸式小麦精播机的设计及性能测试U1.农业装备技术：2005 (1
25、23)：45-48.3杜辉.气吸式小麦精量播种机的改进研究D.山东：山东农业大学，2003.4杜辉，樊桂菊，刘波.气力式精量播种机与排种器的研究J.农业装备技术：2002 (105)：13-145张小丽.2BXJF-12型小麦播种机的实验研究D.河北：河北农业大学，2006.6中国农业机械化科学研究院，农业机械手册|M| .机械工业出版社，1998 (7) .44-467龚光容.机械制造基M.上海：上海交通大学出版社，2004 (3) .14-178杜辉，王忠举，李汝莘,气吸式小麦精量播种机的改进研究IJ.山东农机：2002 (6)：8-99李益民.机械制造工艺设计简明手册M.机械工业出版社，
26、2004.10鲁建慧 郭滨.机械工程基础M.黑龙江：黑龙江人民出版社，2000 (5)11孙桓 陈作模.机械原理M.高等教育出版社，200112濮良贵 纪名刚机械设计M.高等教育出版社，200113机械设计手册编委会.机械设计手册M.机械工业出版社，200514J成大先.机械设计手册M .化学工业出版社，200415郑树森.机械零件设计手册M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，199816张波屏.国内外小麦精播机技术纵横M.农牧与食品机械，1992 (4)17张德文.精密播种机械M.北京：农业出版社，1982.23-25指导教师意见：指导教师签名：年 月 日教研室意见：审查结果：同意口 不同意口教研室主任签名：年 月 日