2bfh-4型玉米灭茬种肥联合播种机灭茬机构结构设计毕业论文.doc

目 录摘 要IAbstractII第一章 综述11.1玉米及玉米种植对我国国民经济发展的重要意义11.2玉米耕作方式的现状及未来发展趋势11.2.1现阶段玉米主要耕作方式11.2.2未来发展趋势11.3玉米播种机械发展历程与特点21.3.1谷物条播机31.3.2点播机31.3.3联合播种机41.3.4免耕播种机61.4玉米联合播种机的市场前景分析61.5.本次毕业设计的意义和目的7第二章 玉米灭茬机构工作原理及方案设计82.1整机结构与工作原理82.2灭茬机构工作原理82.3灭茬机构方案设计82.3.1整体框架结构82.3.2传动及灭茬作业机械部分9第三章 2BFH4型玉米灭茬种肥联合播种机灭茬机构结构设计计算103.1设计的原始参数103.2设计计算书103.2.1机架的设计103.2.2减速器的设计103.2.3齿轮传动组总成的设计253.2.4刀盘总成的设计34第四章 总结35参考文献36致谢3713综述第一章 综述1.1 玉米及玉米种植对我国国民经济发展的重要意义根据有关资料显示，2009-2010年度我国玉米产量达到1.5亿吨左右,成为仅次于美国的世界第二大玉米生产国。玉米是一种高产稳产的粮食作物，其生产在国民经济中 占有很重要的地位。它不但是重要的粮食，而且是发展畜牧业的重要饲料，又是轻工业、食品业等不可缺少的原料之一。随着我国工业化的不断发展，对玉米的需求也越来越大。然而，由于我国人均耕地面积本来就少，不可能将过多的耕地用于玉米的生产，为了达到提高产量的目的，我国必须提高单位种植面积的产量。1.2 玉米耕作方式的现状及未来发展趋势1.2.1 现阶段玉米主要耕作方式人类社会发展到今天，人口、粮食、资源、环境等问题已成为困扰人类的全球性问题。以消耗资源、破坏生态、牺牲环境为代价发展农业，逐渐成为过去。实现农业机械化是农业可持续发展的必要条件和重要的推动力。农业机械化是一个使用农业机械逐步代替人、畜力进行农业生产的技术改造和经济发展过程。玉米的耕作方式也正在发生着深刻的变化。玉米耕作由原先是纯人、畜力耕作逐渐发展到人机耕作，有的地方甚至实现了完全机械化。随着玉米耕作机械的不断发展和推广，玉米耕作方式也有了新的发展。近年成功推广的机械深耕、深松、虚实耕作法、免耕（少耕）法、秸秆还田等耕作新技术，有效地改善土壤结构、增强蓄水保墒能力，节约了宝贵的水资源，有利的促进了玉米生产的可持续发展。当然，就我国而言，由于起步较晚，农业机械发展相对落后，我国许多地区依然在使用传统的耕作方式进行生产。1.2.2 未来发展趋势保护性耕作是世界农业耕作方式的趋势，近年来这一耕作方式在我国也得到了长足的发展。保护性耕作是相对于传统翻耕的一种新型耕作技术。它的定义是：“用大量秸秆残茬覆盖地表，将耕作减少到只要能保证种子发芽即可，并主要用农药来控制杂草和病虫害的一种耕作技术”。根据保护性耕作的特点，由于它有利于保水保土、所以称为保护性耕作。针对保护性耕作的基本要点，也可以用四句话来概括：秸秆覆盖、免耕播种、以松代翻、化学除草。 保护性耕作起源于20世纪30年代的美国，目前美国、加拿大和澳大利亚等国已基本全部采用了以机械化为支撑的保护性耕作。 我国北方地区一直沿袭传统的以铧式犁翻耕土壤、裸露休闲耕作法。由于实行深耕细耙，破坏了土壤结构，降低了土壤的水肥含量，裸露的耕地表土也加剧了沙尘暴的肆虐。 中国农业大学课题组在山西省经过近9年的连续试验研究，初步研究出一套适合中国国情的保护性耕作技术体系。结果显示，机械化保护性耕作技术与传统耕作技术相比，可降低地表径流60左右，减少土壤流失80，减少大风扬沙60；同时可以增加休闲期土壤储水量，提高水肥利用效率，减少作业工序，增加农作物产量。 灭茬免耕播种技术是保护性耕作的重要环节，同时也是实现保护性耕作方式的关键技术。因此，发展和掌握先进的灭茬免耕技术对我国农业的可持续快速发展具有重要的意义。1.3 玉米播种机械发展历程与特点玉米播种是玉米种植过程中一个重要环节，也是保证玉米丰产丰收的一个关键环节。玉米播种的季节性强、劳动强度高、作业量有大。加快发展玉米播种作业机械化，对于提高作业效率，缩短播种时间，减轻劳动力生产强度，有效保证玉米实现适时、适量、满足农艺环境条件播种，使玉米获得良好的生产发育基础。而且，随着农村劳动力的大量转移和收入水平的提高，农民的生产、生活观念和经济行为发生了根本性的改变，加快玉米播种机械化进程成为广大农民的迫切需要。需要是发展的动力。从耕地、播种、收获三个主要生产环节的机械化水平来看，播种机械化是较成熟的环节。但随着农业机械化的发展，市场对玉米播种机械化的要求也越来越高。为此，加快玉米播种机械化的发展已成为当务之急。玉米播种机械化技术是指在满足玉米的播种期、播种量、种子在田间的分布状态、播种深度和播后覆盖压实程度等农业技术要求下，用机械来完成对玉米的播种、覆盖压实等生产环节的作业技术。公元前1世纪，中国已推广使用耧，这是世界上最早的条播机具，今仍在北方旱作区应用。 1636年在希腊制成第一台播种机 。1830 年俄国人在畜力多铧犁上制成犁播机。 1860年后，英美等国开始大量生产畜力谷物条播机。20世纪后相继出现了牵引和悬挂式谷物条播机，以及运用气力排种的播种机。50年代发展精密播种机。中国从20世纪50年代引进了谷物条播机、棉花播种机等。60年代先后研制成悬挂式谷物播种机、离心式播种机、通用机架播种机和气吸式播种机等多种类型，并研制成磨纹式排种器。到70年代，已形成播种中耕通用机和谷物联合播种机两个系列，同时研制成功了精密播种机。 欧洲第一台播种机于1636年在希腊制成。1830年，俄国人在畜力多铧犁上加装播种装置制成犁播机。英、美等国在1860年以后开始大量生产畜力谷物条播机。20世纪以后相继出现了牵引和悬挂式谷物条播机，以及运用气力排种的播种机。1958年挪威出现第一台离心式播种机，50年代以后逐步发展各种精密播种机。 中国在20世纪50年代从国外引进谷物条播机、棉花播种机等，60年代先后研制成功悬挂式谷物播种机、离心式播种机、通用机架播种机和气吸式播种机等多种机型,并研制成功了磨纹式排种器。到70年代,已形成播种中耕通用机和谷物联合播种机两个系列并投入生产。供谷物、中耕作物、牧草、蔬菜用的各种条播机和穴播机都已得到推广使用。与此同时，还研制成功了多种精密播种机。 1.3.1 谷物条播机条播机能够一次完成开沟、均匀条形布种和覆土工序。条播机一般由机架、行走装置、种子箱、排种器、开沟器、覆土器、镇压器、传动机构及开沟深浅调节机构等组成。图1.1是国产24行谷物条播机的总体结构图。 图1.1 24行谷物条播机的总体结构图1.地轮 2.排种器 3.排肥器 4.种肥箱 5.自动离合器操纵杆 6.起落机构7.播深调节机构 8.覆土器 9.开沟器 10.输种肥管 11.转动机构 12.机架1.3.2 点(穴)播机播种玉米多采用该机型。其主要工作不分是靠成穴器来实现种子的单粒或成穴摆放。目前我国使用较广的点（穴）播机是水平圆盘式、窝眼轮式和气力式点（穴）播机。图1.3.2所示为2BZ-6型悬挂式播种机，主要用于大粒种子的穴播。这种播种机的机架由横梁、行走轮、悬挂架等构成，而种子箱、排种器、开沟器、覆土镇压器等则构成播种单体，单体数与播种行数相等。图1.3.2 2BZ-6型悬挂式播种机（播种单体）1.主横梁 2.扶手 3.种子筒及排种器 4.踏板 5.镇压轮 6.覆土板7.成穴轮 8.开沟器 9.行走轮 10.传动链 11.四杆方形机构 12.下悬挂架 13.划行器架 14.上悬挂架1.3.3联合播种机联合作业机具能同时完成整地、筑埂、平畦、铺膜、播种、施肥、喷药等多项作业或其中某几项作业。联合作业机具可以减少田间作业次数，减轻机械对土壤的压实，缩短作业周期，抢农时，还可以节约设备投资，降低作业成本。因此，联合播种机近几年在生产中得到广泛应用，是未来种植机械的发展方向。目前用于生产的联合播种机主要有旋耕播种机和整地播种机。图1.3.3（1）是一种适用于在为耕地上作业的旋耕播种机示意图。图1.3.3（2）是一种适用于已耕地上作业的整地播种机示意图。图1.3.3（1）旋耕播种机示意图1. 松土除草铲 2.齿轮箱 3.肥料箱 4.种子箱 5.传动链 6.导种管 7.镇压轮 8.开沟器 9.传动轮 10.旋耕机图1.3.3（2）整地播种机示意图1.分配器 2.种子箱 3.输种管 4.风机 5.传动轮 6.开沟器 7.碎石镇压器 8.松土铲 9.立式旋耕耙 10.机架1.3.4 免耕播种机免耕播种是近年来发展的保护性耕作中一项农业栽培新技术，它是在未耕整的茬地上直接播种，与此配套的机具称为免耕播种机。免耕播种机的多数部件与传统播种机相同。不同的是由于免耕翻地土壤坚硬，地表还有残茬，因此，必须配置能切断残茬和破土开种沟的破茬部件。图1.3.4为2BQM-6A型气吸式免耕播种机简图。图1.3.4 2BQM-6A型气吸式免耕播种机简图1.地轮 2.主梁 3.风机 4.肥料箱 5.四杆机构 6.种子箱 7.排种器 8.覆土镇压轮 9.开沟器 10.输种管 11.输肥管 12.破茬松土器1.4 玉米联合播种机的市场前景分析虽然我国玉米播种机经过多年的发展，已经达到了比较完善发达的水平。但随着我国农业机械化的不断发展以及农民收入的不断提高，加之我国巨大的玉米种植面积，玉米联合播种机在我国依然拥有着巨大的市场需求。并且随着我国城市化的不断发展和人口老龄化的加剧，我国劳动力资源将发生结构性变化，农村劳动力必将锐减，这也将对未来农业机械提出更高的要求。尤其是新型的玉米免耕播种机更是未来玉米播种机械发展的方向。因此政府应该扶持企业研制开发新型玉米免耕播种机。虽然在现有保护性耕作作业模式下，我国的玉米免耕播种机基本上可用，但在技术含量上与保护性耕作的整体目标要求以及国外先进机具差距较大。需要政府通过采取相应的扶持政策，鼓励企业（特别是大中型生产企业）、科研院所加大开发力度，加强适用技术模式和适用机具的研究，在探索农机与农艺相互结合的研究基础上，将机具与作业模式的适用性研究作为今后推广玉米免耕播种技术的主要方向，从而提高我国玉米免耕播种机的整体技术水平。1.5 本次毕业设计的意义和目的玉米播种机械化是农业机械化的重要组成部分和关键环节，虽然我国目前玉米播种机发展相对较成熟，但与西方发达国家相比还是有一定的差距。实现玉米播种机械化是一项复杂的系统工程，需要将科研、生产、推广、管理纳入这个大系统，把这些工作紧密地集合起来。首先要把握住产品开发、推广方向。农民需要的是能够满足不同农艺要求及性能可靠、操作简便、价格适应不同经济发展水平、机械效率高的系列化玉米播种机械，这就要求有关方面应统一规划和制定不同的发展目标，使各环节工作协调一致。其次要依靠科技进步，抓住机遇，稳定推进。玉米联合播种机在农机产品中属于复杂程度较高的机具，它需要一次完成一系列复杂作业，涉及的技术范围也较广，其设计与制造都有相当的难度，特别是关键部件的关键技术，除需要经过理论研究外，还需要大量的试验改进，无论是技术开发还是企业生产都不能逾越生产性试验阶段，科研和技术开发工作更需要加大投入力度。第三，农业、农机部门要加强合作，进行机器与农艺相互配套适应性的研究，在选用玉米品种和确定最佳种植方式上，使机器与农艺最大可能地结合配套，以便于玉米播种机械的推广应用。玉米播种是玉米种植生产过程中第一道工序，也是保证玉米丰产丰收的一个关键环节。玉米播种的季节性强、劳动强度大、作业量大。目前，玉米联合播种机的使用还没有推广普及，特别在中西部地区，现有的玉米播种机一般在收获小麦或其它作物后将秸秆还田，然后硬茬播种。也有将小麦秸秆回收利用再耕作播种或硬茬播种，如陕西省农机局研制的2BF-4型玉米播种机，该机是在秸秆还田后的大田播种，考虑到还田后再播种费工费时，我们认为在2BF-4型玉米播种机基础上设计2BFH-4型玉米灭茬种肥联合播种机灭茬机很有必要，该机在秸秆灭茬还田的同时施肥播种，提高工作效率了，节省了成本。本设计是该机灭茬机构结构设计。灭茬机构是免耕播种机与传统播种机的主要区别所在。在本次毕业设计中的主要任务是根据设计的数据，对关键零、部件进行强度校核计算，进行二维工程图绘制，最后画出装配图进行装配。对关键零、部件做出三维模型进行分析。玉米灭茬机构工作原理及方案设计第二章 玉米灭茬机构工作原理及方案设计2.1 整机机构与工作原理该机为四行玉米联合播种机。灭茬机构工作动力及行走动力由配套拖拉机提供，且统一控制。根据我国玉米种植现状，在对国内外相关技术分析调研的基础上，确定该玉米灭茬种肥联合播种机大致分前后两部分。前一部分为灭茬机构，后一部分为种肥联合播种机构，两部分间采用螺纹连接。整机装配如图2.1：图2.1 2BFH-4型玉米灭茬种肥联合播种机整机装备图1.刀盘及刀片 2.减速器 3.灭茬机构 4.油缸 5.大梁 6.排种肥器 7.种肥箱 8.镇压轮 9.动力轮 10.开沟器工作时，整机在配套拖拉机的带动下行走，灭茬机构3由配套的拖拉机提供动力，通过万向节及减速器2及相关传动件总成将动力传给刀盘及刀片1，刀片最终进行灭茬作业；开沟器10在拖拉机的带动下，在经过灭茬处理的土地上进行开沟作业；紧接着种肥箱7中的种子及肥料经排种肥器6落入沟中，其中拍种肥器6由动力轮9经过链传动带动；最后镇压轮8在弹簧力和自重的作用下对种子进行覆土镇压。2.2 灭茬机构工作原理灭茬机构主要是利用机械化根茬粉碎还田技术，机具工作时旋转刀片切削作物割去秸秆后的剩余根茬（地上及地下10厘米内部分）及土壤，并把切削下来的根及土壤向后抛掷与挡泥罩相撞击，使根茬及土块进一步破碎再落到地面，一次完成刨茬、切碎及垄上耕耙作业。灭茬构机由机架、传动箱总成、刀片固定圆盘总成、刀片挡泥板组合件等组成。2.3 灭茬机构方案设计2.3.1 整体框架结构本机构是与拖拉机配套的机具，拟采用悬挂式悬挂于拖拉机后桥后面。可通过液压升降来调节垄上灭茬深浅。整体框架结构见下图2.3.1图2.3.1 灭茬机构整体基本框架示意图1.甩刀输出轴 2.齿轮传动轴 3.人字架 4.减速器 5.连接轴 6.轮子 7.齿轮组箱体 8.刀盘2.3.2 传动及灭茬作业机械部分本机构的传动及作业机械拟采用如下图2.3.2所示结构方案。该方案主要利用齿轮传动来传递动力，具有传动功率范围大、传动效率高、传动比准确、使用寿命长、工作可靠等优点。不过对制造及安装精度要求高，且成本相对较高。图2.3.2 灭茬机构传动及作业机械示意简图 1.减速器输入轴 2.减速器小锥齿轮 3.减速器大锥齿轮 4.减速器输出轴 5.刀片 6.刀盘 7.甩刀输出轴 8.齿轮传动组工作时，配套动力由万向节经减速器输入轴1输入，经一级锥形减速器减速转向后，由减速器输出轴4传到齿轮传动组件8，再经甩刀输出轴7传到刀盘6及刀片5上，最终实现刀片5的灭茬作业。2BFH-4型玉米灭茬种肥联合播种机灭茬机构结构设计计算第三章 2BFH4型玉米灭茬种肥联合播种机灭茬机构结构设计计算经过设计方案的确定，需要对一些关键零部件进行设计。主要设计的部分有机架的设计，减速器的相关设计，以及从减速器输出轴到刀盘总成之间的齿轮传动装置的相关设计。3.1设计的原始参数总结第4章 总结本次毕业设计为2BFH-4型玉米灭茬种肥联合播种机灭茬机构结构设计。在本次毕业设计中，根据设计的数据，首先进行了二维工程图绘制，最后画出装配图并进行了装配。主要进行了以下方面的工作：1、首先要对玉米联合播种机的市场需求及现有产品进行调查分析，分析所要设计的玉米灭茬种肥联合播种机的市场前景，并制定出本次设计的基本方案；2、然后分析所设计的玉米灭茬种肥联合播种机灭茬机构结构的工作原理及应用；3、进行灭茬机构结构设计和工作能力的设计计算；4、进行必要的结构设计及强度校核；5、进行灭茬机构结构机械部分的零件的二维工程图绘制。此次设计主要是设计2BFH-4型玉米灭茬种肥联合播种机灭茬机构。一些参数和整机的其他部分相关比较密切，有的参数由于时间原因没有进行必要的实验，而是参考其他资料所得。但是经过五个多月的毕业设计及论文的写作，我发现了很多以前学习过程中遗留下的问题，并通过进一步的深入学习和大量资料的查阅，使我对以前所学专业课程有了更好的巩固，并扩大了知识面，学到了更多的知识，同时也培养了我独立思考解决问题、独立完成工作的能力。参考文献1 吴宗泽主编.机械设计课程设计手册(第二版).北京:高等教育出版社,1999年2 邱宣怀主编.机械设计(第四版).北京:高等教育出版社,1997年3 康海彦，张兴文，周庆三.1G-6型旋耕灭茬机主要工作部件的研究与设计.农机化研究，1995,4：28-31.4 刘大林，刘恩宏，李明金，赵大勇.保护性原垄带状灭茬旋耕机的设计.农机化研究，2004,5：132-133.5 刘鸿文主编.材料力学（第四版）.北京：高等教育出版社.2004年.6 刘品，李哲主编.机械精度设计与检测基础（第五版）.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社.2007年7 杨福增，杜白石主编.机械设计习题集（第八次修订）.杨凌：西北农林科技大学机械与电子工程学院.2007年.8 大连理工大学工程画教研室编.机械制图（第五版）.北京：高等教育出版社.2003年9 孙桓，陈作模，葛文杰主编.机械原理（第七版）.北京：高等教育出版社.2006年.10杨福增，杜白石，胡国田编.机械设计课程设计指导书.杨凌：西北农林科技大学机械与电子工程学院.2008.10.11杨丰，高曙红，王钢，袁振东，曹桂荣. 1MS-2型灭茬深松起垄机的研究设计.农机化研究.2001,1:58-59.12成大先. 机械设计手册(第五版)第二卷.化学工业出版社13蒋金琳,马延玺,郭佩玉.北方夏玉米免耕覆盖播种技术及配套机具的研究.干旱地区农业研究.1997,第15卷第3期:103-106.14 施森宝, 胡鸿烈, 丁加明. 免耕覆盖种植机械化技术. 北京: 北京科学技术出版社, 1989: 12-1615 谭秀山,毕建杰,刘建栋,叶宝兴.玉米种植方式的发展趋势.山东农业科学,2010,5:57-59.16 李艳,吕钊钦,李建香.新型玉米灭茬旋耕机的设计.农机化研究.2007,6:64-65.17 曹艳玲,高爱云,付主木,甑济菅.双立轴式玉米秸秆切碎灭茬机的设计.拖拉机与农用运输车.2003,4:34-36.致 谢本次毕业设计及论文的完成，首先要感谢我的母校西北农林科技大学对我的培育之恩，其次要感谢机械与电子工程学院为我提供了良好的学习环境。在此次设计及论文完成过程中，朱琳老师给与了我多方面的指导，在此也对朱琳老师表示深深的谢意，通过本次设计及论文我学到了许多新的知识。在五个多月的设计学习，我以最端正的工作态度，以最大的工作热情投入到本次论文的写作，对设计及论文也经过了多次修改，终于比较顺利的完成了此篇论文，但学习中仍然存在有不够深入的地方，论文的写作难免有一些瑕疵，请各位老师予以批评指导。在此次实习及论文完成过程中多次遇到一些问题，得到了朱琳老师的大力支持与多方面指导。朱琳老师提出了许多宝贵的意见，并耐心的给我指导。老师丰富的知识，敏锐的洞察力，给予了我很大的帮助，同时，也在此次设计及论文中让我感受到母校老师伟大的人格魅力，在此，特向母校的老师们说声“谢谢”以此代表我深深地谢意！另外，还要感谢在这过程中帮助过我的同学，谢谢你们的支持和帮助！