1、 本科生毕业论文（设计） 题 目 大豆玉米间作播种机设计与传动计算 学 院 机电工程学院 专业班级 农业机械化及其自动化 08 级 2 班 学生姓名 撰写日期： 2012 年 5 月 22 日 摘要 间作套种能够 充分利用空间和边行优势， 提高土壤养分 ， 增加作物的抗逆能力 ，提高土地利用率和单位面积产量。虽然市场上播种机的种类繁多，但缺乏针对大豆玉米间作套种的播种机。为了解决大豆玉米间作套种种植的问题，我们研究和设计了大豆玉米间作播种机。 本文设计的大豆玉米间作播种选择了转仓式精密排种器，锄铲式开沟器和带有轮刺直径较大的地轮，播种机整机采用了地轮后置单体式，并进行了地轮轴和中间传动轴设计
2、；在传动设计计算中主要论述了播种机 1级、 2级传动计算和链轮的设计。 大豆玉米间作播种机与传统的播种机相比，新颖之处在于播种机可以同时播种玉米、大豆和为了防止地轮的滑移，采用了 4个地轮共同带动中间传动轴，保证播种机精密播种质量。设计中在考虑实用的同时，兼顾经济节约，从而达到结构合理、生产成本低目的。该机一次作业可完成破茬开沟、播种和镇压等工序，作业时开沟均匀，播种作业质量高，可满足黄淮海地区农艺要求。 关键字 ：大豆；玉米；间作；播种机；传动设计 The Design and Transmission Calculation of Soybean-corn Interplanting Se
3、eding Machine Abstract Intercropping can make full use of space and edge line advantage, improve soil nutrient, increase crop resilience and improve the land utilization rate and yield per unit of area.Although the market of the machine various, but it is lack of soybean-corm interplanting seeding m
4、achine.In order to solve the problem of soybean-corn interplant, we researched and designed soybean-corm interplanting seeding machine. In this paper， the machine chose warehouse type precision seed metering device, Shovel type ditcher and the larger diameter land wheel with having thorn,This seedin
5、g machine adopts the rear wheel.This paper have designed the axle and the middle transmission. In the chapter of transmission design and calculation, It mainly discussed the first and second line could drive calculation and the design of the chain.Compared with the traditional machine, this machine
6、can sow corn and soybean at the same time. In order to prevent land wheel slippage, we use the style of four land wheel driving transmission shaft. Considering practical at the same time, it take account of economic economy.This planter can perform the roots talk cutting ,opening,sending and packing
7、 operations once. Key Words： soybean;corn; interplanting; Seeder; Design of Transmission 目录 1引言 . 1 2 播种技术的发展 . 2 3 大豆玉米间作种植模式 . 3 3.1 7+1模式 . 3 3.2 12+2模式 . 3 3.3 2+2模式 . 3 4 大豆玉米间作播种机结构分析与设计 . 4 4.1 大豆玉米间作播种机总体结构 . 4 4.2 播种机排种器的选择 . 5 4.3 地轮的设计 . 6 4.4传动装置的布局设计 . 8 4.4.1 传动装置布局设计 . 8 4.4.2 传动装置的布局
8、方案 . 9 4.5 地轮轴的设计 . 10 3.6 中间传动轴的设计 . 12 4.7 开沟器的选择 . 14 5 播种机传动计算 . 15 5.1 播种机 1级传动计算 . 15 5.2 播种机 2级传动计算 . 19 5.3 链轮的设计计算 . 21 5.3.1 链轮的选择 . 21 5.3.2 链轮的材料选择 . 22 5.3.3 链轮主要尺寸计算 . 22 5.4.4 链轮的结构设计 . 24 6 地轮轴校核 . 24 7 结语 . 26 参考文献 . 27 致谢 . 28 附录 1：大豆玉米间作播种机装配图 . 28 附录 3：小链轮 . 30 附录 4：种箱 . 31 附录 5：
9、地轮 . 32 附录 6：链传动部装图 . 33 .1. 1 引言 大豆是营养价值和经济效益较高的养地作物。近几年来，北方主要冬小麦产区，大豆被视为低产作物而种植面积下降，仅占玉米播种面积的 3左右。如把玉米、大豆间作种植，发挥这两种作物的优势，可起到互补作用，既能增加单位面积产量，又能显著提高单位面积营养素的产量，提高经济和社会效益。通过试验、示范、推广证明 1 ，大豆玉米间作有多方面的效益，例如，增加收入：示范推广这种玉米、大豆高效间作模式，在玉米比平播不减产或增产的前提下，每亩可增收大豆 200多斤；减少投入：由于大豆具有固氮作用，生长后期不用追施氮肥，因此每亩可减少约半亩的玉米追肥量；
10、共生互利、用地养地相结合：大豆具有根瘤固氮能力，其破裂根瘤、残枝落叶、分泌物遗留于土壤，有益于间作玉米生长，还可以培肥地力；含能量高。间作亩产量的含热量，比单作大豆亩产量的含热量高 144.9 193.9%，相当单作玉米亩产量含热量的 100.3%以上。间作能有那么多好处，重要是地上部 光、热资源的充分利用和地下部水分、养分资源得到充分合理互补利用。另外玉米对大豆菟丝子有抑制作用，玉米虫害（玉米螟）的发生明显减轻；增加土地面积，发展大豆生产，解决两大作物争地矛盾，起到互补作用，为提升粮食综合生产能力，增加农民收入，寻找到了新的增长点 2 。由于大豆玉米间作种植劳动强度比平播大豆、玉米大，没有配
11、套的播种收获机械的原因，大豆玉米间作种植模式在北方主要冬小麦区没有得到推广。 最近几年，我国对玉米大豆的需求越来越大，特别是大豆，国产大豆严重不能自足，去年我国的大豆 80%都是从国外 进口。随着人们生活水平的提高，社会对蛋和肉的需求越来越大，而作为饲料重要来源的玉米已经出现供不应求的现象（今年第一季度玉米的价格一路上涨）。面对我国耕地面积逐渐减少，而对大豆玉米的需求越来越大的现象，提高单位面积土地利用率迫在眉睫，大豆玉米间作种植必将成为一种趋势，在这种情况下设计和研究大豆玉米间作播种机对我国经济的发展和提高农民的收入具有显著的意义。 本文主要论述了大豆玉米间作播种机整体方案设计、各个重要零部
12、件的设计以及传动部分的设计计算、重要传动部件的校核。 .2. 2 播种技术的发展 播种是种植业最重要的作业 环节之一，播种机械是农业机械重要组成部分，播种机的优劣直接影响到农业劳动生产率、农作物的产量以及农产品的成本，因此发展高质量的播种机械是现代农业的迫切要求。尽管播种机已有较长的发展历史，并且在几乎所有发达国家中早已实现了播种机械化，但迄今为止人们对播种机的改进、提高和发展仍十分重视。我国由古代的瓠种、耧车，发展到现在的精密播种机，由仿制到自行研制，由单一机型到系列产品，播种机械经历了巨大的变化。 近几年来，国外在发展播种机时所遵循的原则是：不断更新工作原理，尽量完善其结构，使其具备良好的
13、工作性能，以提高播种 质量，并注重提高播种机具的通用性和适应性。例如配备多种排种部件以适应不同作物种子的要求；采用不同的开沟器和镇压轮以适应不同的土壤条件，运用变速装置加大播量与施肥量的调节范围；增加播种机的系列型号，以适应与不同功率的拖拉机配套；通过提高作业速度或加大工作幅宽来提高工作效率；采用播种联合作业和直接播种。目前国外精密播种机已达到相当完善的程度，在精密播种机上除了设有完善的整地、覆土、镇压及施肥、洒农药装置外，其排种装置多采用新的工作原理，包括各种气力式排种原理与机械式排种原理，以保证单粒精密播种。另外，液压技术及 电子技术也在播种机上得以应用。目前，我国的播种机仍以传统的谷物条
14、播为主，与小型拖拉机配套的播种机及畜力播种机目前仍占主导地位。全国有 500家左右的企业生产播种机，其中只有 10 家生产与大中型拖拉机配套的播种机，与小型拖拉机配套的播种机和畜力播种机的产量已占到全国播种机产量的 90以上。近几年，我国的联合作业播种机发展也较快，其机具主要有播种一施肥联合作业机、耕作一播种联合作业机、松土一施肥一覆膜一穴播联合作业机和施水一播种联合作业机等，目前又发展了铺膜播种联合作业 3 。另外，精少量播种机具 推广势头强劲，小麦精少量播种机和中耕作物精密播种机推广应用迅速。 目前国内谷物播种机大多是以外槽轮式排种器为核心工作部件，型号虽然很多，但由于外槽轮排种器的结构所
15、限，排种脉动性和种子沟内分布不均匀性一直是半精密播种难以实现的主要因素。应用量较小的锥盘式小麦精播机，虽然播量.3. 和种子沟内分布均匀性方面较传统排种器有所突破和提高，但其种子破碎率却高达 20以上，严重影响了种子的出苗率，根本无法实现真正意义上的半精量播种的技术要求。上述两种机型在整体结构上均存在着“一器一行”、结构复杂、排种各行一致性差等问题，臃肿的 机体给多行宽幅及耕播联合作业带来了较大的困难。为了解决上述问题， 80年代中期中国农机科学研究院曾借鉴挪威 Staeelen条播机技术研制成功了离心式中央集排式谷物条播机，虽然在理论和结构上是对“一器一行”的重大突破，机具的实验室试验结果也
16、比较理想，但由于排种锥筒的高速旋转是靠地轮来传动的，而地轮在不同土壤和不同地表状况下的工作可靠性不强、适应性差，使离心集排难以达到理想的效果。 80 年代，美国、澳大利亚、加拿大、法国等国家开始研制并广泛使用气力式精密播种机械，其中气流一阶分配式集排排种系统大景应用在谷物条播机上 。例如美国的 Sunflower，法国的 Accord，澳大利亚的 Napier600、 JohnS hearer，加拿大的 MorrisM620 等大型集排条播机，工作幅宽可达 8 15m。目前，美国的 JohnDeere，加拿大的Flex iCoil， MasseyFergson 谷物播种机已开始使用二阶分配式集
17、排系统，工作幅宽已达 19 52m，大大提高了播种作业的各行一致性和生产效率 3 。 3 大豆玉米间作种植模式 我国大豆玉米间作种植模式重要有一下几种。 3.1 7+1模式 以 7行大豆间作 1行玉米为 1个种植带， 1个种植带为 2m，大豆行距 25cm、株距 10 13cm，保证 19 5 22 5万株 hm2 左右；玉米行距 25cm、株距 20cm，保证 2 25万株 hm2 左右 1 。 3.2 12+2模式 以 12行大豆间作 2行玉米为 1个种植带， 1个种植带为 2 8 3 Om，大豆行距 20 23cm、株距 10 15cm，保证 22 5 24 0万株 hm2 左右：玉米行
18、距40cm、株距 20-25cm、保证 3 00 3 75万株 hm2 左右 1 。 3.3 2+2模式 .4. 以 2行大豆间作 2行玉米为 1个种植带， 1个种植带为 2m，大豆和玉米行距600mm，大豆和大豆行距 400mm，玉米和玉米行距 400mm；大豆株距 180mm，每穴两株，玉米株距 160mm，每穴一株，这种种植模式大豆 11.1万株 /hm2 ，玉米 6.25万株 /hm2 。 4 大豆玉米间作播种机结构分析与设计 针对播种技术现状和 2+2 间作模式，下面对大豆玉米间作播种机主要工作部件进行了结构分析与设计。 4.1 大豆玉米间作播种机总体结构 玉米免耕播种机是点播式的精
19、密播种机。即在未进行耕翻的土地上工作 .这种播种机的特点是行距大、播行少 , 所以工作部件将行单体式设计成组合式 , 即每播一行用一组独立的播种单体来完成作业。单体可随地面起伏以保证播种深度一致。还可以根据动力的大小增减单体个数以适应山地作业要求 , 且单体方便可调。该播种机主要由机架、种箱、转仓式排种器、播种开沟器、地轮、覆土板等组成见图 4-1。 图 4-1 大豆玉米间作播种机 .5. 1 地轮 2 链罩 3 调节拉杆 4 轴承座 5 种箱 6 机架 7 开沟器 8 护种板 9 排种器 10 护种板调节结构 11 覆土板 12 链罩 13 拉杆 4.2 播种机排种器的选择 目前我国播种机上
20、常用的排种器有外槽轮式、窝眼轮式、转仓式、往复式。市场上还存在的排种器有气吸式、圆盘式、拨轮式、指夹式、型孔带式等。 外槽轮式主要用于谷物条播，不适合作物精播，目前普遍用于小麦等谷物类作物播种机。窝眼轮式排种器工作时，种子箱内的种子靠重力落入旋转的窝眼轮型孔内，当经过刮种器时，多余的种子被刮掉，然后进入护种区，转到下方某一位置时，种子靠自重或推种器离开型孔，落入种沟内，窝眼轮式排种器结构简单，但是易伤种子，作业速度不宜超过 5m/s，不适合精密播种 4 。型孔带式虽然伤种率低，但是也不适于高速作业，并且充足性能不好；圆盘式排种器可以用于中耕作物穴播和单粒精密播种，工作时，排种盘孔内充满种子并随
21、盘转动，盘面上 的刮种器刮去多余的种子；当型孔转到排种口是，种子靠自重或被推种器推入下种口，落入种沟内，该排种器传动结构比较复杂，并且排种速度高时，排种质量会显著下降；指夹式排种器排种过程中分夹种、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，可以使用高速作业的要求；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；但此排种器结构复杂，零件多，制造精密要求高 5 。气吸式排种器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，能适应较高速的播种作业，但需配置风机，消耗功率多，而且制造和使用要求较高；主要用于玉米、大豆、甜菜、棉花等中耕作物的精密播种机上；由于 国内播种机械起步晚，发展慢，此技术在国内还未成熟。转仓式排种器通过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
