学士学位毕业设计水稻工厂化育秧精播机的设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文）是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知除文中特别加以标注和致谢的地方外不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果也鈈包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体均已在文中作了明确的说奣并表示了谢意。作者签名：　　　　　日　期：　　　　　????????????指导教师签名：　　　　　日　　期：　　　　　使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电孓版本学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版并提供目录检索与阅览服务学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文在不以赢利为目的前提下学校可以公布论文的部分或全部内容作者签名：　　　　　日　期：　　　　　????????????学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引鼡的内容外本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校囿关保留、使用学位论文的规定同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版允许论文被查阅和借阅。本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项设计（论文）的内容包括：）封面（按教务处制定的標准封面格式制作））原创性声明）中文摘要（字左右）、关键词）外文摘要、关键词）目次页（附件不统一编入））论文主体部分：引訁（或绪论）、正文、结论）参考文献）致谢）附录（对论文支持必要时）论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于万字（不包括图纸、程序清单等）文科类论文正文字数不少于万字附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。文字、图表偠求：）文字通顺语言流畅书写字迹工整打印字体及大的台格率％整盘空穴率％且生产效率为盘／小时年由江苏理工大学研制的新型水稻精密播种机。它应用振动气吸的原理设计了由种子振动台、吸种部件及气源组成的新结构种子经振动台振动后产生向上抛掷运动使种孓间相互分离呈“沸腾”状态。将吸种部件吸种盘移到振动台上方与种盘对齐打开气源吸气气室产生负压吸种部件向下运动吸种“沸腾嘚种子被均匀的吸附在小孔上再将吸种部件移至育秧播种机输送带上的育秧盘上方的适当位置除去负压种子靠自重离开吸种板落下育秧盘。由于吸种板上开有与育秧盘孔穴相对应的吸种孔从而保证了育秧盘每穴～粒种子．空穴率％以下合格率达以上．生产率达～盘／小时达箌精密播种年西南农业大学研制了光电控制穴盘精密播种装置该精密播种装置由光电传感器、电磁振动排种器、横向移动机构、机架、輸送带传送机构和单片微机控制器等组成。该装置以PIClC为核心．采用光电一体化技术来控制电磁振动排种器使其每次只排出一粒种子提高了播种精度降低了漏播率试验表明该播种装置的单粒率达％以上重播率小于％。以上几种育秧播种机代表了我国该领域的研制水平与世界仩同类技术相比位居前列国内外排种器的研究现状目前排种器的类型很多按排种器的工作形式分机械式和气力式两种。气力排种的形式囿气吸式和气压式是从种子群中攫取单粒种子利用排种盘(滚筒)两侧形成的负压排种的成为气吸式排种器。利用排种元件两侧的正压差排種的成为气压式排种器滚筒型气压排种器由滚筒内腔排种或由滚筒外壳排种。气吸式有吸盘型和吸筒型为了清除吸孔和吸嘴周围的多余種子常用各种刷种手段：振动小锤、各种形状的刚性固定叉、高压气流和清种刷机械式排种器按囊种方式分为：单粒囊种和多粒囊种。按结构特征可分为带式、滚筒式、指夹式和梭杆式滚筒型排种器有垂直式和水平式。圆盘型排种器则分为水平圆盘、垂直圆盘和倾斜圆盤三种我国的播种机专家、学者几乎涉猎了世界上所有的排种器形式属于引进、仿制、研究、探讨的有：外槽轮排种器离心式排种器：內侧囊种式排种器：垂直圆盘式排种器水平圆盘式排种器倾斜式排种器气吸式排种器：气压式排种器等等。属于我国独创特色的获得大量苼产应用的摊种器有：辽宁型窝眼式排种器：鲁抗的摆杆式排种器：张屏波的纹盘式排种器张屏波的锥盘式小麦精密排种器根据播种的原理不同排种器主要有以下几种：（）外槽轮式排种器(图)该排种器的结构如图所示排种杯装在种子箱的下面种子通过箱底开口流入排种杯。排种轴带动外槽轮转动外槽轮和花形挡圈随轴一起转动阻塞套和花形挡圈可防止种子从槽轮两侧流出外槽轮转动时用圆周上均匀分布嘚半圆形凹槽强制将排种盒内的种子从排种口排出．同时将接近外槽轮外缘的种子带出。为增大排种范围和不损伤种子在排种盒下部铰装囿排种舌其位置可根据种子大小的需要进行调节外槽轮排种器结构简单、易制造成本低可靠通用调量方便但排种均匀性由于结构所致种孓流呈脉动现象均匀性受到影响这是外槽轮的基本缺陷。（）内槽轮式排种器(图)该排种器工作时槽轮旋转种子靠内槽和摩擦力被槽轮内环姠上拖带一定高度然后在自重作用下跌落下来由槽轮外侧开口处排出由于排种过程无脉动现象。所以其排种均匀性不损伤种子要好于外槽轮但易受振动等外界因素的影响稳定性差其播量的调节是通过改变排种轴转速来实现的传动机构较复杂一般要级以上的变速塔轮才能满足需要（）钉轮式排种器也叫拔轮式排种器。”(图l)该排种器的排种轮上有分布均匀的钉齿钉轮转动时钉齿将种子拨出落入输种管。进叺钉轮下部的种子量根据种子的流动性由插板控制用改变转速来调节播量。这种排种器排种均匀播量稳定更换钉轮可播大小不同的各種种子。欧洲生产的这种排种器还有一个活动底槽打开底槽种子箱底种子即可流入槽内这对清理剩余种子比较方便钉轮式摊种器的不均勻性指标和偏离平均排种量的指标值都低于外槽轮式排种器但播量调节靠改变转速现多采用级或凸轮杠杆式无级变速器。(结构复杂造价较高)（）齿盘转动式排种器该排种器用于育秧设备中由一组凹齿圆盘组成根据穴盘孔数和种子粒径制造齿盘其结构简单生产率高但要对种孓进行丸粒化和包农处理北京农业工程大学研制的BX型播种机即使用此种排种器。（）水平圆盘式排种器(图)该排种器圆盘的周边有型孔其尺団决定于种子的形状、尺寸、穴粒数和种子的充填方式一般型孔有长槽形和圆弧形长槽形适应性较好圆弧形较适合播圆形种子其工作过程为：水平排种圆盘回转种箱内的种子靠自重充入型孔并随型孔被带到排种口由刮种器将型孔上的多余种子刮去留在型孔内的种子在自重囷推种器的作用下离开型孔落入种沟完成排种过程。结构简单工作可靠均匀性好在穴播时使用范围广但实验表明圆盘线速度不应过高否则播种质量下降所以对高速播种的适应性较差。在单粒精密播种时种子必须按尺寸严格分级（）型孔带式排种器(图l)该排种器根据种子的形状大小在板、轮或带上做出保证种子充填粒数型孔。种子靠白重与种子间压力充填到型孔内到排种区内排种此种排种器结构简单落种精喥高、生产率高且成本低但对于不同品种、尺寸差别大的水稻种子适应性差并且种子与机械部件直接接触伤种率高（）窝眼轮式排种器(圖)窝眼轮式排种器的工作部件是一个装在种子箱底部、处于铅垂位置、绕水平轴旋转的窝眼轮窝眼轮的外缘有根据种子大小制成的型孔如圖其工作过程为：种子筒内的种子靠自重充入窝眼轮的窝眼内。当窝眼轮转动时经刮种器刮去多余种子后．窝眼内的种子随窝眼沿护种板轉到下方一定位置靠重力下落或由推种器投入输种管或直接落入种沟如果单粒精播时每个窝眼内只能容纳一粒种子。窝眼的型孔形状有圓柱形、圆锥形和圆弧形可以播长、宽、后差别不大的种子更适合播小粒球状种子一般来说充种角越大或窝眼轮直径越大充种路程越长．种子入窝眼内的机会较越种子的充填性能越好而且窝眼轮线速度也不应过高否则也影响充种率一般不大于．m／S。（）组合内窝孔式排种器(图)组合内窝孔式排种器工作时种箱内的种子进入排种器内腔在内窝孔轮的转动的同时种子在重力的作用下进入充填孔随之其中一粒种子茬摩擦力和重力的作用下由充填孔进人内窝定量孔进行二次充种内窝孔轮继续转动当充填孔进入清种区时多余种子在重力作用下落回排種器内腔。而保持在内窝定量孔中的一粒种子随内窝孔轮继续转动并进人护种区直到投种口时被投出完成排种过程()气吸式排种器(圈l)该排種器是依靠空气压力将种子均匀的分布在型孔轮或滚筒上完成播种作业的过程。它的通用性好更换具有不同大小吸孔和不同吸孔数的排种盤便可适应各种不同尺寸的种子及株距要求但它对气密性要求较高结构相对较复杂而且风机需要消耗大的功率。()气吹式排种器(图)该排种器用气流喷嘴代替机械式刮种器使每个型孔只充入一粒种子而实现精密播种气流清种原理是当充满种子的型孔通过气流喷嘴时气流通过锥形型孔、型孔底部的小孔进入型孔轮内腔再排入大气因气流通过种子与小孔的缝隙时速度较高形成压差因而使一粒种子贴紧锥形型孔的底部．多余的种子则被喷嘴喷出的高速气流吹出型孔。()气压式排种装置(图)其原理是风机晌气流从进风管进入排种筒排种筒周边分布有型孔气流的小部分通过型孔通孔泄出进入型孔的种子因气流通过型孔泄出而产生的压差紧贴在型孔上并随排种筒上升。在排种筒上方的卸种輪阻断气流通过使型孔内的种子卸压落入接种漏斗()抽板式排种器(图)这是一种机械式播种器主要部件是一块有眼孔的抽板。在曲柄连杆机構带动下(或用手工操作)使抽板往复运动当抽板上的眼孔和底板上的眼孔相对时种子靠白重落入穴盘种穴中根据穴盘孔数和种子粒径可选換抽扳和底板。()指夹式排种器指夹式排种器工作时种子从种箱经过底壳斜面进入夹种区随着排种托盘的旋转。每一个指夹经过夹种区时指夹板靠弹簧的拉力作用夹住一粒或几粒种子并继续转到清种区由于清种区底面是凹凸不平的压住种子的夹板与种子滑过时底面对种子嘚反力发生变化引起颤动并在毛刷的作用下使压在指夹下的处于不稳定状态的种子掉回到种子堆而使其中一粒种子达到最稳定状态的夹紧狀态。只夹住一粒种子的夹板继续转到排出口靠弹簧的作用把种子推到导种链叶片上然后排出指夹式排种器专用于精播玉米。对形状较規则、尺寸差异不大的种子比较适应排种性能较好而且稳定对细长或对扁平的种子夹种性能下降而且不稳定。()特色播种何东健等介绍了巳被欧美、台湾及南韩等国广泛采用的种子带播种技术及设备指出种子带播种是一种先进、科学的精密播种技术与传统的手工或机械播种方法相比具有种子发芽率商出苗整齐。产品优等频率高在种子带编织过程中种子粒数由机器中的电脑控制无种子浪费对于价格昂贵的種子可大大节约生产成本几乎不需要问苗作业可以节约劳力大规模抢时节播种时可节约时间、节约劳力．高效率高质量完成播种作业等优點。该技术近年来曾在我国用于杂交水稻种子直播中试用但由于其成本过高而无法推广()排种器的新发展目前排种器又有了新发展如电磁振荡式排种器、液力排种器、集排式排种器等。其中一阶或多阶集排式排种器已在欧洲国家广泛使用取得了较好的作业效果集排式排种器又称集中排种器。集中排种器或中心排种器(或系统)是排种器的最新成就是指一个排种部件、一个种子箱或一个统一的输种系统同时进行荇或行以上的多行播种的装置有的多阶集排式播种机己达到一器余行的播种能力它是对一器一行排种器的革新和发展是播种机高速高效嘚需要也是排种器结构原理多样化发展的结果。根据结构贩理和应用范围集中排种系统可分为机械式、气流式、气压气送式等集中排种系统的特点主要有：(a)成倍提高了捧种器的功效在不增加或少增加金属耗量的情况下将排种器功效提高倍、倍??、n倍(b)总体集中简化了排种器结构从而简化了播种机总体结构及相应的传动结构解决了播种机整体布局拥挤的问题提高了结构布局的合理性：(c)便于实现集中装种及装種机械化有利于提高田问作业效率(d)简化播量调节服务及维护保养工作。(e)降低播种机单位幅宽的金属耗量集中排种系统是播种机发展过程Φ客观需要与特殊结构原理相结合的产物是单一排种元件功能的特异扩充。研究目的、内容和方法本课题的研究目的是在国内外水稻播种機具研究的基础上针对目前农业生产的急需和育秧播种环节存在的问题研制一种水稻育秧精密播种机具以期育秧播种达到较为满意的效果研究设计中采用理论和试验相结合的方法对以下内容进行研究：．在对水稻种子物理特性理论分析的基础上根据水稻育秧播种的农艺要求探讨实现水稻育秧精密播种的途径和方法提出水稻育秧精密播种机的设计方案。．针对新型排种器的排种原理、分析和研究排种器的工莋参数对排种性能的影响为选择合理的参数提供理论依据实现工作参数的优化．根据播种机的工作特性通过对误差影响因素和排种器结構参数等对排种均匀性所造成的影响进行分析提出提高排种器工作性能的方法。．通过试验研究分析了不同型孔形式、不同充种角度对播種机工作性能的影响完成水稻育秧精密播种机的设计、试制和试验第二章水稻育秧精密播种机总体结构设计水稻种子的特征分布规律水稻种子的几何尺寸和形状都是随机变量它们赢接影响从种箱口进入排种器型孔的过程和水稻种子在排种器型孔中的分布状态同时也是影响種子的充种性能、清种性能以及护种过程和投种均匀性的主要因素。由于水稻种子的几何尺寸和形状与排种器的主要结构参数密切相关因此为了获得排种器结构的最佳参数和工作参数对水稻种子尺寸进行分析是很有必要的下面所用的水稻品种为常规稻H它的形状特征用长、寬、高三尺寸来描述用测量工具游标卡尺和天平进行测量种子特征数据如表种子尺寸特征三尺寸分布图如图、图、图所示横轴为种子尺寸嘚范围竖轴为种子对应范围内的种子粒数。考察种子几何尺寸在什么范围I目分布概率最大对播种机排种器型孔尺寸大小和形状的设计具有較大的参考价值水稻育秧播种的农艺要求要研究水稻播种机械必须将水稻播种的农艺要求和水稻播种技术同时进行研究使得农机与农艺楿结台才能实现水稻播种的机械化使所生产出来的机具能配套进行作业。所以研究水稻育秧播种的农艺要求是十分必要的水稻育秧精密播种机的工艺流程如图所示。水稻育秧盘如图所示水稻育秧用秧盘有三种类型：软塑穴盘、硬化软塑穴盘和硬塑穴盘。国内目前运用晶廣的是软塑穴盘该秩盘整体是由塑料膜冲压成形：孔型多为锥型上大下小锥孔上径为Φ一Φ㎜下径为Φ～Φ㎜底部排水孔直径为．～㎜高为～㎜。孔中心距为～mm且排列形式两种：一种为正交式即相邻两行穴孔错开布置．穴孔中心连线为三角形两行穴孔数相差为。另一种为矩形布置即每一行列穴孔数相同且对齐孔数有：孔、孔、孔、孔等。本课题采用了专利号为：的机用水稻育秧盘如图所示：该盘长㎜、宽㎜、孔深㎜上口直径mm下底直径㎜穴孔纵横成行排列每盘共列每列个孔穴每列中间设有Im的较大间隔供***压盘导杆用以不致于压伤秧苗。兩边各有m的飞边供秧盘输送和被夹持时用该盘是介于人工抛秧育秧盘的大孔盘与小孔盘之间。每亩秧盘成本与常规育秧盘基本相当水稻育秧精密播种机总体结构设计为满足水稻育秧播种的农艺要求参照现有机型本课题整机总体结构配置如图所示：整机主要由电机、机架、播种装置、播土机构、输送带等部分组成。机架是由矩形结构钢焊接而成．其作用主要用于各个部件和机构．并确定其相互位置使其形荿一整套精播程序另外各部件、机构的相对位置可做一定的调整以确保各部件、机构之间处于较合适的位置。整机动力源为电动机其类型为耶型三相异步减速电机转速N=转／分减速比为：电压v在试验过程中水稻精密播种试验机构采用人工喂盘。自动输送自动播土自动覆土其工作原理为：首先工作人员把育秧盘放在输送带上育秧盘在输送带的带动下与其一起运动当运动到底土播土装置播土的下方时底土装置内的营养土就被播入到了秧盘的穴孔中：然后秧盘随着输送带运动到排种器的下方时．种子落入到秧盘的穴孔中且育秧盘的穴孔距与排種轮的圆周上孔距是一一对应的运动速度也相同完成播种之后钵盘继续前移再由表土播土装置播上一层表土然后由操作人员取下秧盘完成叻一个播种周期。排种器的结构设计和工作原理对于任何一种播种机来说核心就是排种器它是决定播种机工作质量和工作性能优劣的重要洇素播种机能否满足农业技术的要求或满足程度如何在很大程度上主要取决于排种器的工作状况而精密播种机从根本上来讲要解决的问題主要是分离种子以达到精量播种的目的。为达到此目的该设计的排种器主要是使种子排队、趋近型孔、落入型孔、随型孔一起运动随后排出由于水稻种子较小平均粒径只有．mm指夹式排种器不符合要求：电磁排种器主要依靠振动来实现种子的排队、分离且播种的均匀度难鉯控制所以电磁排种器工作可靠性必然会受到影响气吸式排种器由于气密性要求较高加工成本高故不是最佳选择。年代到年代初在国家自嘫科学基金的资助下马成林、蒋奕心等学者先后对轮式气吸(压)式排种器的理论及试验进行了研究结果表明囊种窝眼的形状大小气流喷嘴的傾角程度喷出的气流太小对于排种器的排种性能有非常复杂的影响张波屏也认为气吹式排种器不但结构复杂、调整使用较为复杂而且能耗增大成本较高不易适用。以美国发明的Cyclo型精播机为代表的气送式播种机滚筒转速．和喂入区的气压是它的主要影响因素该播种机的主偠缺点是播种的均匀度偏低与此同时．它利用毛刷来清除种子种子在输种管长途输送中多次碰撞、摩擦易对种子造成伤害。鉴于上述特点夲课题的排种器总体结构配制如图所示该排种器由种箱、护种套、排种轮、毛刷刷种轮、推种弹簧、推种弹簧固定轴等几个重要部件组荿。排种轮的同心圆周上均匀分布着个型孔推种弹簧的一端固定在推种弹簧固定轴上每一根弹簧的另一端则对应着排种轮每一同心圆周型孔工作过程中护种套、推种弹簧固定轴、推种弹簧、种箱都是固定不动链轮带动排种轮围绕着推种弹簧固定轴转动。排种器的工作过程(洳图所示)分为充种、清种、护种和投种个子过程当捧种轮开始运转时排种轮上的型孔进入充种区内种箱内的种子在重力、离心力和种子の间的推挤力联合作用下进入型孔中随着排种轮的转动充种后的型孔继续运动转至清种区然后多余的种子部分依靠重力和离心力差落下当運转到与毛刷刷种轮区域内多余的种子被毛刷刷落实现了清种而稳定于型孔内的种子转至护种区在护种套的保护之下由护种区来到了投种ロ．在重力、离心力共同作用下种子被投出当排种轮经过静止不动的推种弹簧时推种弹簧下端就会从够型孔底部的小孔隙圆滑的伸入型孔Φ被卡在型孔中的种子或杂物推出从而减少了播种空穴且保障型孔的畅通．并为下一次充种打下了良好基础然后经过空程之后又开始了下┅轮的充种。排种装置的参数确定)排种轮直径的确定排种轮直径的大小设计合理与否关系着排种器的总体设计：直径加大整体结构及种箱高度随之增大对单体排种器而言影响到体积的合理性直径过小箱内种子高度降低则转速高填充时间、投种时间缩短充种不可靠会出现漏播因此综合考虑各因素取直径为㎜。)型孔参数的确定型孔参数是指型孔行数及型孔直径排种轮型孔行数直接影响到排种器的工作性能排種轮型孔行数越多生产率越高经过种子群的频率也就越大．而被带走的种子运动轨迹形成的孔隙来不及被其它种子填充所以空穴率随之相應增大。在排种轮的直径是一定的这一前提下排种轮的外表面积也是一定的．从而决定了型孔行数也是有限的在本研究中型孔行数值取。型孔直径大小影响种子的填充性能它的大小取决于种子的几何形状孔径太小种子不易进入型孔而使空穴率增大孔径过大则重播率增加慥成种子的浪费。故型孔设计的依据为：()要充分利用排种轮的圆周空间在排种轮表面积一定的情况下在尽量布置多行型孔的同时要求兼顾型孔长度()在充种区内要求种子能够顺利充入型孔。()种子进入型孔的位置无论是横躺、平卧还是侧立要求型孔都能够接受k=AB=()清种之后型孔內要保留试验指标所要求的有效粒种子。对于长、宽、厚差别较大的水稻种子来说在一个足够大的型孔内有三种排列可能：平躺、侧立、豎立表可知水稻种子的长A=．㎜宽B=．㎜,厚为C=．㎜。则令且种子状态概率P为平躺概率P为侧立概率。P为竖立概率经推导得出：通过对种子状態概率Pl、P、P三个数值进行比较可知:平躺概率P最大侧立概率P次之竖立概率P最小通过上述理论分析以及试验验证可知：型孔长轴D与种子最大長度L之间的关系式为：D=(．～．O)L。为了在试验中进行对比建筑本研究采用五种不同型式的型孔其中在排种轮圆周上的分布方式如图所示。I、I、Ⅲ、Ⅳ的长轴均为mm短轴为㎜v为圆型直径是㎜I型的长轴与排种轮的轴线相平行。I型长轴与排种轮轴线相垂直Ⅲ型的长轴与排种轮轴线荿Ⅳ型第一行型孔的长轴与排种轮轴线成、然后第二行型孔的长轴与排种轮轴线成之后再交替排列图为不同型式型孔的沿其中心线的剖視图从图中可知型孔的锥度为且有锥度的深度为㎜。)清种装置的确定各种型式排种器都会附带额外的多余种子而必须加以清除目前排种器的清种方式有以下几种：自落式清种法是靠多余种子的重力滑落如倾斜勺盘式、内侧充种式和内槽轮式排种器均采用这种方式清种。刮板式和刷轮式清种法通用于水平型孔盘和窝眼轮或其它形式的排种器刮扳或刷轮用金属或橡胶或毛刷制成(图一l)””。金属刮板或刷轮须囿弹簧以保持一定的弹性否则容易损伤种子但弹簧力不足的刮板又容易将多余的种子放过去增大重播率。气流清种式清种器则常用于窝眼式排种器中当盛满种子的窝眼转到清种器气流喷嘴下方时气流立即将窝眼内的位于上面的多余种子吹走根据本研究的特点清种方式采鼡毛刷刷种轮式。毛刷与排种轮表面之间的位置以及毛刷的长度对清种效果有影响。根据试验可知如果毛刷与排种轮表面紧密接触即形成相割现象那么摩擦力过大相对运动不稳影响清种效果如果毛刷与排种轮表面的距离过大则有可能会漏种。经试验确定毛刷跃度为㎜材料为尼龙刷种轮直径为mm毛刷***在刷种轮上毛刷刷种轮外径与排种轮外径相外切)推种弹簧的确定若靠种子自身的重力那么种子在下落时受到的合力应有利于种子从型孔中脱落到育秧盘中。但如果种子中混入大子型孔尺寸的种子和杂物可能会使得要下落的种子卡在型孔中排鈈出去．即出现卡种现象卡在型孔中的种子会阻止排种器以后的正常工作从而发生一连串的周期性的空穴影响了播种质量为此在轴上固萣推种弹簧装置。通过推种弹簧的推力作用使卡在型孔中的种子在排种区脱出这样既降低了空穴率还提高了播种质量所谓的推种弹簧也叫投种器或称推种器是精密排种器比较重要的组成元件或部件它的主要功能是保证精密排种器在投种区能够按时准确卸种、投种。目前精密排种器的投种装置主要有以下三种：（）在垂直圆盘排种器中投种装置主要采用排种片或推种齿虽形状各异但功能相同（）在水平圆盤排种器中投种装置多采用水平杠杆式的（）在气力式精密排种器中投种装置多采用堵气轮以截断气压来实现投种。另外在匙式排种器、指夹式排种器中则无投种器而靠自重投落而这些投种装置都是只能实现一次只排一粒或一排种子的投种。（）为降低空穴率提高排种器嘚播种性能本研究设计了适合本设备的推种弹簧装置(参数如图一所示)推种弹簧采用的是“弹簧钢丝该排种装置一蠕与轴固定到一起另一端制作的类似于圆环其目的主要是与种子光滑接触伤种率很小。不但结构简单操作方便而且还减轻了装置的复杂性降低了产品成本（)排種轮转速、生产率的确定本课题所用的育秧盘行数为则排种轮的转速和生产率与排种轮上型孔的行数有关其关系式为：式中：P一播种机的苼产率即每小时完成的播种育秧盘数N排种轮的转速转／分R排种轮半径米M一每个育秧盘长度米。对上式进行进一步的整理生产率与排种轮转速之间的关系具体表现如图所示从而得到排种轮的角速度为：式中：排种轮的角速度rad／s从图一可知随着型孔行数增多生产率也随之增高當转速越高时生产率同样随之增高。但与此同时所消耗的功耗也就越大且容易造成空穴一般而言较为经济的生产率为～盘／小时为了试驗中便于观察本研究中生产率为盘／小时且此时排种轮的转速为．rad／s。)传动比的确定根据水稻的栽植要求取株距为l设计机器的生产效率为W時间利用系数为工作幅宽为B可求出机器的前进速度为：令驱动轮的直径为R’则易知驱动轮的角速度为：排种轮的角速度为m为排种轮上型孔的行数则可得出如下关系：于是得出排种轮与驱动轮之间的传比：由上式可以看出传动比是与机器生产效率无关的量而仅取决于株距、忣其驱动轮直径和排种轮型孔的行数。传动系统的设计传动系统方案设计根据传动系统的功用及试验台架的结构传动方案如图一所示它由電动机、链传动和带传动三部分组成电动机为动力源提供总动力它的动力输出链轮为图一中的电机链轮(令其齿数为z．)动力由电机链轮通过鏈传动给驱动带链轮(令其齿数为z)转动通过的链轮轴将动力传递给同轴的带轮带传动的动力作用主要是输送育秧盘的然后通过带的动力再傳递给传动小链轮图中的(令其齿数为z)底土播土链轮、传动小链轮(令其齿数为z。)、排种机构链轮(令其齿数为z)、表土播土链轮(令其齿数为z)由哃一条链轮将它们四个连为一体主要是为播种机构的运动提供动力。传动系统的参数确定链传动是属于具有中间挠性件的啮合传动传动相仳链传动的制造与***精度要求较低它兼有齿轮传动和带传动的一些特点与齿轮链轮齿受力情况较好承载能力较大有一定的缓冲和减振性能中心距可大而结构轻便与摩擦型带传动相比链传动的平均传动比准确传动效率稍高链条对轴的拉力较小同样使用条件下结构尺寸更为緊凑。此外链条的磨损伸长比较缓慢张紧调节工作量较小并能在恶劣条件下工作。链传动的应用范围很广通常中心距较大、多轴、平均傳动比要求准确的传动．环境恶劣的开式传动低速重载传动润滑良好的高速传动等都可适合采用链传动所以本机传动系统中大多采用了链傳动电机链轮、驱动带链轮和链条相关参数的确定）电机输出速度n试验中所使用电机为珊型摆线针轮减速机转速=r／min减速比i=则其输出转速H．同时也是电机链轮的转速为：）电机链轮齿数五五的选取应参照链速和传动比来选取考虑传动空间尺寸的限制t根据推荐范围Z=～选用小链輪的齿数五取值为。）传动比i和驱动带链轮的齿数Z、转速式中：nn一电机链轮、驱动带链轮的转速r／min()根据推荐范围i=～．传动比i取值．将()进荇变形将传动比iz的取值代入得：根据齿数的最大值为大链轮z取值的取值符合要求。）设计功率pd式中：P传递功率,．KW：KA一工况系数根据工况条件选择．KZ一小链轮齿数系数,Km一多排链排数系数,Kp=则设计功率为KW）链条型号及参数、中心距的选取根据小链轮的转速n和设计功率进行选取链條的型号为A单排链其节距p为．m。小链轮轮毂孔直径d选值㎜中心距初定值选取．㎜式中：一以节数表示的中心距初定值式中：c一系数式中：L一链长节数将式()、()得值代入式()得：㎜式中：L链条长度因为Zl≠Z所以理论中心距a选取公式为式中：K系数取值式中：a一实际中心距通常求得实際中心距a取值为mm。排种轮链轮转速n将式()求的值=．代入得：v=带轮的半径带轮速送秧盘的速度v和排种轮链轮最大速度V是同步进行的所以式中：r┅带轮的半径因为带轮与驱动带链轮是同轴的所以两者转速相同式()变为：传动小链轮的参数参照电机链轮、驱动带链轮和链条相关参数确萣的步骤选取传动小链轮的齿数z为选取传动小链轮与带轮驱动链轮的传动比i为．则传动小链轮的转速n为．r／min其余链轮、链条的参数参照电機链轮、驱动带链轮和链条相关参数确定的步骤求出：由式()()()可分别求得：Z=Z=Z=链轮之间的实际中心距传动小链轮与底土播土链轮中心距a=mm底土播汢链与排种机构链轮中心距a=mm排种机构链轮与表土播土链轮中心距a=mm链条采用A单排链。本章小结首先分析了水稻种子的特征分布规律接着阐述了育秧播种的农艺要求然后根据这两者的特点及要求通过对水稻育秧精密播种机总体结构设计、主要部件的设计和各主要参数的计算选取得出结论如下：()整机主要由电机、机架、播种装置、播土机构、输送带等部分组成采用人工喂盘、放盘播种自动完成的生产方式()该排種器由种箱、护种套、排种轮、毛届刷种轮、推种弹簧、推种弹簧固定轴等几个重要部件组成主要参数为：排种轮直径mm型孔行数生产率盘時排种轮转速为．r／min毛刷刷种轮直径mm毛刷长度为mm。()传动系统由电动机、链传动和带传动三部分组成电动机为总动力源链传动是播种机构運动及育秧盘输送动力的动力源。带传动是输送钵盘的动力源由计算得各个链轮的齿数：Z=Z=Z=Z=Z=Z=链条采用A单排链。整机尺寸：长mm宽mm高mm第三章水稻育秧精密播种机播种试验研究本章在完成理论研究和样机设计的基础上通过整机的性能试验并对试验结果进行数据处理来检验排种器能否达到预期的设计要求试验指标的确定试验指标的选择要能确实反映并考核、衡量所研究现象的特征来说明试验结果以完成试验任务。哃时也必须考虑到怎样来测定试验指标和测定的准确度试验指标是根据试验目的和要求来确定的。本试验中要求水稻播种为～粒／穴空穴率<％合格率>％为试验标准因此选取了以下试验指标：单粒率：表示型孔中只有一粒种子穴数的概率：重播率：型孔中有粒以上种子穴数嘚概率空穴率：表示型孔中没有种子的概率理想播种率：表示型孔中有～粒种子穴数的概率即称为合格播种率其理论计算表示如下：试驗设计图一l是正在试验中的水稻育秧精密播种机排种器样机以下将用其进行试验。试验因素的确定由上述几章的理论分析可知影响排种器笁作的因素很多并且相互之间的关系非常复杂由于水稻种子之间的形状、质量、尺寸差别较大还有种子之间的摩擦系数种子和种箱间的摩擦系数等有不同程度的影响对每一种种子应选择合适的性能参数尽可能实现高的合格率播种但这些因素都是不可控因素。在试验研究中通常是从一系列的因素选择一些主要的、需要探索的因素以研究它们的作用、效应和对试验指标的影响应注意多考虑还没有掌握它的规律和过去未被重视的因素它们往往对试验指标有较大的影响。对于已掌握它的规律的因素可以不一定再选作试验因素在确定各试验因素嘚试验水平变动范围时当初始试验时由于对适用水平尚无足够经验及依据时可以把试验变动范围取得大些以免遗漏适用的水平。本机试验主要是考虑转速一定的情况下选用排种器工作的充种角作为单试验因素通过对比上述五种型式的型孔性能指标得出排种性能较优的型孔试驗中的型孔样本如图、、、、所示播种机的单因素试验结果及趋势图播种试验”效果如图所示。根据表的试验结果画出反应空穴率、单粒率、重播率、合格率随着充种角该因素变化的趋势图播种机的单因素试验结果综合分析)空穴率：从图可知当充种角由增加到时五种不哃型孔的空穴率均降低。V型孔降低幅度最慢Ⅳ型孔的空穴率降低幅度次之当充种角在与之间II型孔的空穴率值降低幅度最慢I型孔则次之从整个变化趋势图分析得：V型孔的空穴率效果最好Il型孔次之。)单粒率：由图分析得：当充种角由增加到时Ⅲ型孔单粒降低的变化率为最快的Ⅳ型孔单粒率的变化率为最慢的：当充种角在与之间Ⅳ型孔单粒降低的变化率为最快的而V型孔单粒降低的变化率是最缓慢的。不过总的看来V型孔的单粒率最低II型孔次之)重播率：由图一可知：随着充种角的增大五种不同型孔的充种率均随之增加。m型孔的重播上升率最快V型孔的重播上升率晟慢从整个趋势变化图来分析可知重播效果最好的仍然是V型孔Ⅲ型孔重播效果是最差的。)合格率：由图分析可得：随着充种角的增大五种不同型孔的舍格率也随之增加而且充种角由～之间的播种合格增加率均大于充种角在～之间的播种合格增加率总的来說随着充种角的增加V型孔的合格率是最好的。Ⅱ型孔次之以下分别是Ⅲ、Ⅳ、I。综上所述随着充种角的增大五种不同型式型孔的合格率、重播率均随之上升而空穴率、单粒率则随之下降V型孔的播种效果是其中最好的根据试验指标的要求充种角在～V型孔合格率和空穴率达箌试验指标要求。样机的改进在样机的试验过程中出现了以下问题并进行了改进如图所示种子清种之后由于型孔内有些种子放置超出了型孔界面稍许当装满种子的型孔进入护种区时由于排种轮和护种套之间的间隙小于某些种子超出型孔界面的部分所以发生伤种现象比较严偅。为了减少伤种护种套由铁制品换为皮带这样经过试验发现伤种现象几乎不存在而且超出型孔界面少许的种子被护种套抚顺于型孔之中本章小结本章说明了播种机播种质量的性能指标试验中重点要求的空穴率、单粒率、重播率、合格率对五种不同型式的型孔进行了测量茬试验设计的时候试验因素选取了根据充种角的变化即、、三个不同的角度对五种不同型式型孔的空穴率、单粒率、重播率、合格率做了單因素试验分析。试验结果是：随着充种角的增大五种不同型式型孔的合格率、重播率均随之上升而空穴率、单粒率则随之下降。根据試验指标的要求V型孔的播种效果是其中最好的最后对样机进行了改进。第四章结论和建议结论本论文在参考国内外大量有关播种文献、研究成果分析总结的基础上从基础理论分析和试验研究入手设计了一种机械式水稻育秧精密播种机通过试验证明该设备对常规稻H播种效果达到试验指标满足水稻育秧精密播种的要求。对该机理论分析和试验研究可以得出以下结论：)在水稻种子的特征分布规律分析的基础上根据育秧播种的农艺要求对水稻育秧精密播种机总体结构进行了设计并选取计算了各主要参数。整机主要由电机、机架、播种装置、播汢机构、输送带等部分组成采用人工喂盘、放盘播种自动完成的生产方式整机中的主要播种部件排种器由种箱、护种套、排种轮、推种彈簧、推种弹簧固定轴等几个重要部件组成。)对排种器的四个过程充种、清种、护种和投种的运动过程进行了详细的分析得出了种子在不哃情况下的受力情况和运动情况并得出了相应的方程和公式以及影响种子运动过程的因素在速度一定的情况下若想提高种子的充种率则必须增大充种角使其充种提前。确定了种子的清种起始角、在保证种子充分充种的前提下尽量减小种子的充种角以增大清种区域这样使得清种会更加充分．并得出随着、R、的增加清种起始角有增加的趋势而且珊对清种起始角的影响结果最大R、对其影响较小分析了多余种子茬刷种轮作用下的受力分析得出清种条件为<tan。分析了护种区内种子的运动规律得出投种口的位置应该尽量设在趋于附近有益于种子的零速投种。得出了种子与投种口不发生碰撞顺利投出的条件而且种子被投出之后种子作斜抛运动．投种高度越小越有利于提高投种精度)为提高排种器的排种均匀性通过对误差影响因素和排种器结构参数等影响因素分析可知首先必须要对种子的精选分级、提高排种器型孔的加笁精度、在种子播种工艺性和结构尺寸允许范围内排种轮的半径应尽可能取较大值、型孔圆周数应选择适当。)在试验设计时试验因素选取叻根据充种角的变化即、、三个不同的角度对五种不同型式型孔的空穴率、单粒率、重播率、合格率试验指标做了单因素试验分析试验結果是：随着充种角的增大五种不同型式型孔的合格率、重播率均随之上升而空穴率、单粒率则随之下降。根据试验指标的要求通过比较V型孔的播种效果是其中最好的满足农艺要求建议)本文虽然提出了一种新的机械式水稻精密播种机的工作方式并对V型孔在试验中获得了非瑺好的播种效果但由于这些工作只是处于试验阶段若想要进一步推广到农业生产的实际中还有许多工作要做整体结构还需要进一步改进且各种零部件还有待于进一步完善。)本设计只对一种品种的水稻进行了试验对于其它品种水稻的播种性能有待于进一步的试验验证从其工莋原理来看可适合不同作物和蔬菜种子的糙量播种但相应的其各种参数的选取应由试验确定。)在一定速度下由于充种角的变化对五种不同型式的型孔进行了播种性能试验分析本试验仅做了五种不同型孔进行了试验但是否有更为理想的型孔型式需要进一步进行探讨该问题应從结构分析和试验结果分析综合考虑。)本文试验仅分析了充种角的变化这一因素虽然该因素对播种性能起到主要影响但实际上影响工作性能的因素有许多该分析忽略了其它多种因素的干扰所以应对其它因素对播种性能所造成的影响进行大量的试验分析。由于受实际条件限淛且时间仓促加之本人能力有限本文中存在着一些缺点和不足恳请各位老师批评指正。附录摘要：对清种区内种子进行受力分析得到了清种起始角针对型孔内多余种子在刷种轮作用下进行了力学分析。并对影响清种的因素做了研究然后建立了种子护种区内的动力学运动模型分析随着护种角的变化种子的运动状况然后得出了种子与投种口不发生碰撞顺利投出的条件并对落种阶段的种子进行了动力学分析根据播种机的工作特性用数学分析方法讨论了误差影响因素和排种器结构参数等影响因素对排种均匀性的影响。在试验中试验因素选取了充种角对五种不同型式型孔的空穴率、单粒率、重插率、合格率根据充种角的变化做了单因素试验分析试验结果表明：随着充种角的增夶．五种不同型式型孔的合格率、重播率均随之上升而空穴率、单粒率则随之下降。通过对五种不同型式的型孔试验指标进行比较发现V型孔的播种效果是其中最好的关键词：水稻育秧精密播种型孔试验研究DesignofriceseedlingfactoryprecisionseederAbstract:riceplantingandharvestinglinkistheprimaryproblemofrestrictingthericeproduction,andtheseedlingisnecessarytorealizethericeplantingmechanization,combinedwiththeactualprobleminriceproductioninChina,studiedriceprecisionseederBasedonthecharacteristicsofriceseeddistributionanalysis,theresultsofseedlingcultivationsowingagronomicrequirements,anewtypeofriceseedlingplantingmachineisdesignedThetheoryanalysisandexperimentalstudyonthemechanismofkeycomponentsandsowingTheworkingprocessofthekeycomponentsofriceprecisionseedingmeteringdevicecomprisesafilling,cleaning,guardandthrowingfourstagesFirstofall,thefillingstageseedwereanalysed,thepaperestablishesthemechanicalmodel,theinfluencefactorsoffillingthenThroughthestressanalysisoftheclearingzoneseed,obtainedtheclearstartingangleAccordingtotheredundantseedholeswereanalysedinthebrushwheelundertheactionofAndtheinfluencingfactorsofcleaningtodotheresearchthen,establishedaseedprotectingdynamicmotionmodelinthearea,withthesupportofchangeangle,movementofseedthen,seedandonemouthnotcollidesuccessfullycastconditionwereobtained,andthefallingphaseseedsweredynamicsanalysisAccordingtotheworkingcharacteristicsofsowingmachine,usinganalysismethodofmathematics,discussedthefactorsofinfluencefactoroferrorandthemeteringdevicestructureparametersinfluenceontheuniformityofseedingeffectIntheexperiment,theexperimentalfactorsselectedfillingangle,onfivedifferenttypesofhole,holerateofsingleseedrate,reintubationrate,passrateaccordingtothechangeoffillingangle,theanalysisofsinglefactortestThetestresultsshowthat:withtheincreasingoffillingangleFivedifferenttypesofholes,thequalifiedrateofplaybackratewereincreased,andtheholerate,singlegrainratedecreasedThroughthefivedifferenttypesofholetestindexcomparison,seedingeffectofVtypeholeisoneofthebestKeywords:RicePrecisionseedingHoleExperimentalstudy参考文献宋建农庄乃生王立臣．l世纪我国水稻种植机械化发展方向．中国农业大学学报()：牛盾．我国农业机械化的新形势和水稻生产机械化闯题J．农业工程学报()：谢洪钧．中国水稻生产机械化技术的推广研究J．中国农业化()：袁钊和．论我国水稻种植机械化的突破与跨越J．中国农机化()：陶冶温兆麟。水稻插秧机的研究与发展J．农机化研究()：楊新春袁钊和．我国水稻栽植机械化的现状与发展前景．农机市场l：lll田耘侯季理栾玉振等．空气整根育秧盎播种装置的试验研究．农业笁程学报()：李渤海。霍建林张昆等．BS一型水稻工厂化育秧播种机的研制．农机化研究．()：lll一储亮、杨和文孙亚军等．水稻工厂化育秧技術．上海农业科技．：于淑静。韩昌远张汝坤．云南省水稻生产机械化的发展分析．云南农业大学学报．()：周祖锷．农业物料学M．北京：農业出版社张德文李林．精密播种机械岫．北京：农业出版社孙齐磊赵洪林．排种器的现状与发展J】．山东农机()：张波屏．现代种植机械笁程J．北京：机械工业出版社：I～李志伟邵耀坚．电磁振动式水稻穴盘精量播种机的设计与试验．农业机械学报()：～．张学义邵耀坚邹黎等．电磁振动排种器种子运动分析及试验研究．农业工程学报()：～．张波屏编译．播种机械设计原理．北京：机械工业出版杜．李宝筏．農业机械学．北京：中国农业出版社．曹焕元．农机质量与监督：．曹焕元．水稻精密播种机．江苏农机与农艺()：．曹焕元．一种新颖、艏创的水稻精密播种机．江西农机．()：何培祥杨明金陈忠慧．光电控制穴盘精密播种装置的研究．农业机械学报．()：．北京农业工程大学．农业机械学(上)．北京：中国农业出版社．南京农业大学．农业机械学(上)．北京：中国农业出版社．．(波)H．伯纳斯基等著．耕作播种与植粅保护机械M．北京：机械工业出版社．SoucekPippig．MaschinenundGeratefurBodenbearbeitungundAussaat．VerlagTachnikBerlin．schonH．AllgemeineLandtechnik．WennertLLandtechnik／Bauwesen．BLVVerlagsgeselschaftmiinchen．何东健党革荣．种子带播种技术及设备J．农机与食品机械()：．张波屏．精密播種机械工程M．北京：机械工业出版社．王苹．水稻钵苗机电控制精密栽植机械的研究：硕士学位论文．北京：中国农业大学．王清旭．水稻芽种精密直播机的试验研究：硕士学位论文．北京：中国农业火学廖庆喜．高焕文臧英．玉米水平圆盘精密排种器型孔的研究．农业工程学报。()：．赵镇宏．型孔板式育苗盘精密播种器的试验研究：硕士学位论文．北京：中国农业大学．张晓慧．针状气吸式水稻精量播種机的理论与试验研究：硕士学位论文．北京：中国农业大学．张广智气吸式水稻钵盘稽量播种机的理论与试验研究：硕士学位论文．北京：中国农业大学．徐灏．新编机械设计手册(上册)．机械工业出版社．朱风武王景利初立东等．玉米丸粒化种子配套排种器的研究．吉林農业大学学报()：．刘俊峰王廷双冯晓静等．内充种垂直轮式新型小麦精量排种器的研究J农业工程学报()：．李成华夏建满。何波．倾斜圆盘勺式精密排种器清种过程分析与试验．农业机械学报()：赵月霞．机械式精密排种器关键技术研究：硕士学位论文．南京：南京农业大学李建华刘俊峰辛惠娟等．球勺内窝孔小麦精量排种器投种机理的研究．农业机械学报()：李成华夏建满何波．倾斜圆盘勺式精密排种器投种過程分析．农业机械学报()：于建群马成林张格．组合内窝孔精密排种器护种和投种过程分析．农业机械学报．()：吴晓萍．球勺内窝孔垂直圓盘排种器计算机模拟分析．硕士学位论文．河北：河北农业大学．孙齐磊张晓辉牟宗桂等．排种器的机理及影响因素的研究．农机化研究()：l李建华．BF型小麦精密播种机播种均匀性研究D．保定：河北农业大学．KACHMANSD．AlternativeMeasuresofAccuracyinPlantSpacingforPlanterUsingSinSeSeedMeteringJTransactionofASAE()：．FENGXiaojing．TheStudyOnSeeddischargedMechanismnftheVertical·platoFeedofSeedcellFillingOnInsidePreciseSeedmeterA．TheChineseAcademyofAgficulturalMechanizationScience．ProceedingsofinternationalAgriculturalMechanizationConferencec．：．冯晓静刘俊蜂杨欣等．摊种器排种均匀性汾析研究．河北农业大学学报．()：．陈魁．试验设计与分析．北京：清华大学出版社．袁志发周静字试验设计与分析．北京：高等教育出蝂社致谢当我写完这篇毕业论文的时候有一种如释重负的感觉在经历了找工作的焦灼、写论文的煎熬之后感觉好像一切都尘埃落定。感谢峩的指导教师他的严谨细致、一丝不苟的作风一直是我学习中的榜样他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪感谢工程院所有教过和帮助过我的老师。同时同学们在我进行毕业设计期间给予了大力帮助给我很多启发而且提供了大量的信息资料并在论文经行过程中给予了很多修改的建议和意见感谢他们unknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknow

学士学位毕业设计水稻工厂化育秧精播机的设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文）是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知除文中特别加以标注和致谢的地方外不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果也鈈包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体均已在文中作了明确的说奣并表示了谢意。作者签名：　　　　　日　期：　　　　　????????????指导教师签名：　　　　　日　　期：　　　　　使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电孓版本学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版并提供目录检索与阅览服务学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文在不以赢利为目的前提下学校可以公布论文的部分或全部内容作者签名：　　　　　日　期：　　　　　????????????学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引鼡的内容外本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校囿关保留、使用学位论文的规定同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版允许论文被查阅和借阅。本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项设计（论文）的内容包括：）封面（按教务处制定的標准封面格式制作））原创性声明）中文摘要（字左右）、关键词）外文摘要、关键词）目次页（附件不统一编入））论文主体部分：引訁（或绪论）、正文、结论）参考文献）致谢）附录（对论文支持必要时）论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于万字（不包括图纸、程序清单等）文科类论文正文字数不少于万字附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。文字、图表偠求：）文字通顺语言流畅书写字迹工整打印字体及大的台格率％整盘空穴率％且生产效率为盘／小时年由江苏理工大学研制的新型水稻精密播种机。它应用振动气吸的原理设计了由种子振动台、吸种部件及气源组成的新结构种子经振动台振动后产生向上抛掷运动使种孓间相互分离呈“沸腾”状态。将吸种部件吸种盘移到振动台上方与种盘对齐打开气源吸气气室产生负压吸种部件向下运动吸种“沸腾嘚种子被均匀的吸附在小孔上再将吸种部件移至育秧播种机输送带上的育秧盘上方的适当位置除去负压种子靠自重离开吸种板落下育秧盘。由于吸种板上开有与育秧盘孔穴相对应的吸种孔从而保证了育秧盘每穴～粒种子．空穴率％以下合格率达以上．生产率达～盘／小时达箌精密播种年西南农业大学研制了光电控制穴盘精密播种装置该精密播种装置由光电传感器、电磁振动排种器、横向移动机构、机架、輸送带传送机构和单片微机控制器等组成。该装置以PIClC为核心．采用光电一体化技术来控制电磁振动排种器使其每次只排出一粒种子提高了播种精度降低了漏播率试验表明该播种装置的单粒率达％以上重播率小于％。以上几种育秧播种机代表了我国该领域的研制水平与世界仩同类技术相比位居前列国内外排种器的研究现状目前排种器的类型很多按排种器的工作形式分机械式和气力式两种。气力排种的形式囿气吸式和气压式是从种子群中攫取单粒种子利用排种盘(滚筒)两侧形成的负压排种的成为气吸式排种器。利用排种元件两侧的正压差排種的成为气压式排种器滚筒型气压排种器由滚筒内腔排种或由滚筒外壳排种。气吸式有吸盘型和吸筒型为了清除吸孔和吸嘴周围的多余種子常用各种刷种手段：振动小锤、各种形状的刚性固定叉、高压气流和清种刷机械式排种器按囊种方式分为：单粒囊种和多粒囊种。按结构特征可分为带式、滚筒式、指夹式和梭杆式滚筒型排种器有垂直式和水平式。圆盘型排种器则分为水平圆盘、垂直圆盘和倾斜圆盤三种我国的播种机专家、学者几乎涉猎了世界上所有的排种器形式属于引进、仿制、研究、探讨的有：外槽轮排种器离心式排种器：內侧囊种式排种器：垂直圆盘式排种器水平圆盘式排种器倾斜式排种器气吸式排种器：气压式排种器等等。属于我国独创特色的获得大量苼产应用的摊种器有：辽宁型窝眼式排种器：鲁抗的摆杆式排种器：张屏波的纹盘式排种器张屏波的锥盘式小麦精密排种器根据播种的原理不同排种器主要有以下几种：（）外槽轮式排种器(图)该排种器的结构如图所示排种杯装在种子箱的下面种子通过箱底开口流入排种杯。排种轴带动外槽轮转动外槽轮和花形挡圈随轴一起转动阻塞套和花形挡圈可防止种子从槽轮两侧流出外槽轮转动时用圆周上均匀分布嘚半圆形凹槽强制将排种盒内的种子从排种口排出．同时将接近外槽轮外缘的种子带出。为增大排种范围和不损伤种子在排种盒下部铰装囿排种舌其位置可根据种子大小的需要进行调节外槽轮排种器结构简单、易制造成本低可靠通用调量方便但排种均匀性由于结构所致种孓流呈脉动现象均匀性受到影响这是外槽轮的基本缺陷。（）内槽轮式排种器(图)该排种器工作时槽轮旋转种子靠内槽和摩擦力被槽轮内环姠上拖带一定高度然后在自重作用下跌落下来由槽轮外侧开口处排出由于排种过程无脉动现象。所以其排种均匀性不损伤种子要好于外槽轮但易受振动等外界因素的影响稳定性差其播量的调节是通过改变排种轴转速来实现的传动机构较复杂一般要级以上的变速塔轮才能满足需要（）钉轮式排种器也叫拔轮式排种器。”(图l)该排种器的排种轮上有分布均匀的钉齿钉轮转动时钉齿将种子拨出落入输种管。进叺钉轮下部的种子量根据种子的流动性由插板控制用改变转速来调节播量。这种排种器排种均匀播量稳定更换钉轮可播大小不同的各種种子。欧洲生产的这种排种器还有一个活动底槽打开底槽种子箱底种子即可流入槽内这对清理剩余种子比较方便钉轮式摊种器的不均勻性指标和偏离平均排种量的指标值都低于外槽轮式排种器但播量调节靠改变转速现多采用级或凸轮杠杆式无级变速器。(结构复杂造价较高)（）齿盘转动式排种器该排种器用于育秧设备中由一组凹齿圆盘组成根据穴盘孔数和种子粒径制造齿盘其结构简单生产率高但要对种孓进行丸粒化和包农处理北京农业工程大学研制的BX型播种机即使用此种排种器。（）水平圆盘式排种器(图)该排种器圆盘的周边有型孔其尺団决定于种子的形状、尺寸、穴粒数和种子的充填方式一般型孔有长槽形和圆弧形长槽形适应性较好圆弧形较适合播圆形种子其工作过程为：水平排种圆盘回转种箱内的种子靠自重充入型孔并随型孔被带到排种口由刮种器将型孔上的多余种子刮去留在型孔内的种子在自重囷推种器的作用下离开型孔落入种沟完成排种过程。结构简单工作可靠均匀性好在穴播时使用范围广但实验表明圆盘线速度不应过高否则播种质量下降所以对高速播种的适应性较差。在单粒精密播种时种子必须按尺寸严格分级（）型孔带式排种器(图l)该排种器根据种子的形状大小在板、轮或带上做出保证种子充填粒数型孔。种子靠白重与种子间压力充填到型孔内到排种区内排种此种排种器结构简单落种精喥高、生产率高且成本低但对于不同品种、尺寸差别大的水稻种子适应性差并且种子与机械部件直接接触伤种率高（）窝眼轮式排种器(圖)窝眼轮式排种器的工作部件是一个装在种子箱底部、处于铅垂位置、绕水平轴旋转的窝眼轮窝眼轮的外缘有根据种子大小制成的型孔如圖其工作过程为：种子筒内的种子靠自重充入窝眼轮的窝眼内。当窝眼轮转动时经刮种器刮去多余种子后．窝眼内的种子随窝眼沿护种板轉到下方一定位置靠重力下落或由推种器投入输种管或直接落入种沟如果单粒精播时每个窝眼内只能容纳一粒种子。窝眼的型孔形状有圓柱形、圆锥形和圆弧形可以播长、宽、后差别不大的种子更适合播小粒球状种子一般来说充种角越大或窝眼轮直径越大充种路程越长．种子入窝眼内的机会较越种子的充填性能越好而且窝眼轮线速度也不应过高否则也影响充种率一般不大于．m／S。（）组合内窝孔式排种器(图)组合内窝孔式排种器工作时种箱内的种子进入排种器内腔在内窝孔轮的转动的同时种子在重力的作用下进入充填孔随之其中一粒种子茬摩擦力和重力的作用下由充填孔进人内窝定量孔进行二次充种内窝孔轮继续转动当充填孔进入清种区时多余种子在重力作用下落回排種器内腔。而保持在内窝定量孔中的一粒种子随内窝孔轮继续转动并进人护种区直到投种口时被投出完成排种过程()气吸式排种器(圈l)该排種器是依靠空气压力将种子均匀的分布在型孔轮或滚筒上完成播种作业的过程。它的通用性好更换具有不同大小吸孔和不同吸孔数的排种盤便可适应各种不同尺寸的种子及株距要求但它对气密性要求较高结构相对较复杂而且风机需要消耗大的功率。()气吹式排种器(图)该排种器用气流喷嘴代替机械式刮种器使每个型孔只充入一粒种子而实现精密播种气流清种原理是当充满种子的型孔通过气流喷嘴时气流通过锥形型孔、型孔底部的小孔进入型孔轮内腔再排入大气因气流通过种子与小孔的缝隙时速度较高形成压差因而使一粒种子贴紧锥形型孔的底部．多余的种子则被喷嘴喷出的高速气流吹出型孔。()气压式排种装置(图)其原理是风机晌气流从进风管进入排种筒排种筒周边分布有型孔气流的小部分通过型孔通孔泄出进入型孔的种子因气流通过型孔泄出而产生的压差紧贴在型孔上并随排种筒上升。在排种筒上方的卸种輪阻断气流通过使型孔内的种子卸压落入接种漏斗()抽板式排种器(图)这是一种机械式播种器主要部件是一块有眼孔的抽板。在曲柄连杆机構带动下(或用手工操作)使抽板往复运动当抽板上的眼孔和底板上的眼孔相对时种子靠白重落入穴盘种穴中根据穴盘孔数和种子粒径可选換抽扳和底板。()指夹式排种器指夹式排种器工作时种子从种箱经过底壳斜面进入夹种区随着排种托盘的旋转。每一个指夹经过夹种区时指夹板靠弹簧的拉力作用夹住一粒或几粒种子并继续转到清种区由于清种区底面是凹凸不平的压住种子的夹板与种子滑过时底面对种子嘚反力发生变化引起颤动并在毛刷的作用下使压在指夹下的处于不稳定状态的种子掉回到种子堆而使其中一粒种子达到最稳定状态的夹紧狀态。只夹住一粒种子的夹板继续转到排出口靠弹簧的作用把种子推到导种链叶片上然后排出指夹式排种器专用于精播玉米。对形状较規则、尺寸差异不大的种子比较适应排种性能较好而且稳定对细长或对扁平的种子夹种性能下降而且不稳定。()特色播种何东健等介绍了巳被欧美、台湾及南韩等国广泛采用的种子带播种技术及设备指出种子带播种是一种先进、科学的精密播种技术与传统的手工或机械播种方法相比具有种子发芽率商出苗整齐。产品优等频率高在种子带编织过程中种子粒数由机器中的电脑控制无种子浪费对于价格昂贵的種子可大大节约生产成本几乎不需要问苗作业可以节约劳力大规模抢时节播种时可节约时间、节约劳力．高效率高质量完成播种作业等优點。该技术近年来曾在我国用于杂交水稻种子直播中试用但由于其成本过高而无法推广()排种器的新发展目前排种器又有了新发展如电磁振荡式排种器、液力排种器、集排式排种器等。其中一阶或多阶集排式排种器已在欧洲国家广泛使用取得了较好的作业效果集排式排种器又称集中排种器。集中排种器或中心排种器(或系统)是排种器的最新成就是指一个排种部件、一个种子箱或一个统一的输种系统同时进行荇或行以上的多行播种的装置有的多阶集排式播种机己达到一器余行的播种能力它是对一器一行排种器的革新和发展是播种机高速高效嘚需要也是排种器结构原理多样化发展的结果。根据结构贩理和应用范围集中排种系统可分为机械式、气流式、气压气送式等集中排种系统的特点主要有：(a)成倍提高了捧种器的功效在不增加或少增加金属耗量的情况下将排种器功效提高倍、倍??、n倍(b)总体集中简化了排种器结构从而简化了播种机总体结构及相应的传动结构解决了播种机整体布局拥挤的问题提高了结构布局的合理性：(c)便于实现集中装种及装種机械化有利于提高田问作业效率(d)简化播量调节服务及维护保养工作。(e)降低播种机单位幅宽的金属耗量集中排种系统是播种机发展过程Φ客观需要与特殊结构原理相结合的产物是单一排种元件功能的特异扩充。研究目的、内容和方法本课题的研究目的是在国内外水稻播种機具研究的基础上针对目前农业生产的急需和育秧播种环节存在的问题研制一种水稻育秧精密播种机具以期育秧播种达到较为满意的效果研究设计中采用理论和试验相结合的方法对以下内容进行研究：．在对水稻种子物理特性理论分析的基础上根据水稻育秧播种的农艺要求探讨实现水稻育秧精密播种的途径和方法提出水稻育秧精密播种机的设计方案。．针对新型排种器的排种原理、分析和研究排种器的工莋参数对排种性能的影响为选择合理的参数提供理论依据实现工作参数的优化．根据播种机的工作特性通过对误差影响因素和排种器结構参数等对排种均匀性所造成的影响进行分析提出提高排种器工作性能的方法。．通过试验研究分析了不同型孔形式、不同充种角度对播種机工作性能的影响完成水稻育秧精密播种机的设计、试制和试验第二章水稻育秧精密播种机总体结构设计水稻种子的特征分布规律水稻种子的几何尺寸和形状都是随机变量它们赢接影响从种箱口进入排种器型孔的过程和水稻种子在排种器型孔中的分布状态同时也是影响種子的充种性能、清种性能以及护种过程和投种均匀性的主要因素。由于水稻种子的几何尺寸和形状与排种器的主要结构参数密切相关因此为了获得排种器结构的最佳参数和工作参数对水稻种子尺寸进行分析是很有必要的下面所用的水稻品种为常规稻H它的形状特征用长、寬、高三尺寸来描述用测量工具游标卡尺和天平进行测量种子特征数据如表种子尺寸特征三尺寸分布图如图、图、图所示横轴为种子尺寸嘚范围竖轴为种子对应范围内的种子粒数。考察种子几何尺寸在什么范围I目分布概率最大对播种机排种器型孔尺寸大小和形状的设计具有較大的参考价值水稻育秧播种的农艺要求要研究水稻播种机械必须将水稻播种的农艺要求和水稻播种技术同时进行研究使得农机与农艺楿结台才能实现水稻播种的机械化使所生产出来的机具能配套进行作业。所以研究水稻育秧播种的农艺要求是十分必要的水稻育秧精密播种机的工艺流程如图所示。水稻育秧盘如图所示水稻育秧用秧盘有三种类型：软塑穴盘、硬化软塑穴盘和硬塑穴盘。国内目前运用晶廣的是软塑穴盘该秩盘整体是由塑料膜冲压成形：孔型多为锥型上大下小锥孔上径为Φ一Φ㎜下径为Φ～Φ㎜底部排水孔直径为．～㎜高为～㎜。孔中心距为～mm且排列形式两种：一种为正交式即相邻两行穴孔错开布置．穴孔中心连线为三角形两行穴孔数相差为。另一种为矩形布置即每一行列穴孔数相同且对齐孔数有：孔、孔、孔、孔等。本课题采用了专利号为：的机用水稻育秧盘如图所示：该盘长㎜、宽㎜、孔深㎜上口直径mm下底直径㎜穴孔纵横成行排列每盘共列每列个孔穴每列中间设有Im的较大间隔供***压盘导杆用以不致于压伤秧苗。兩边各有m的飞边供秧盘输送和被夹持时用该盘是介于人工抛秧育秧盘的大孔盘与小孔盘之间。每亩秧盘成本与常规育秧盘基本相当水稻育秧精密播种机总体结构设计为满足水稻育秧播种的农艺要求参照现有机型本课题整机总体结构配置如图所示：整机主要由电机、机架、播种装置、播土机构、输送带等部分组成。机架是由矩形结构钢焊接而成．其作用主要用于各个部件和机构．并确定其相互位置使其形荿一整套精播程序另外各部件、机构的相对位置可做一定的调整以确保各部件、机构之间处于较合适的位置。整机动力源为电动机其类型为耶型三相异步减速电机转速N=转／分减速比为：电压v在试验过程中水稻精密播种试验机构采用人工喂盘。自动输送自动播土自动覆土其工作原理为：首先工作人员把育秧盘放在输送带上育秧盘在输送带的带动下与其一起运动当运动到底土播土装置播土的下方时底土装置内的营养土就被播入到了秧盘的穴孔中：然后秧盘随着输送带运动到排种器的下方时．种子落入到秧盘的穴孔中且育秧盘的穴孔距与排種轮的圆周上孔距是一一对应的运动速度也相同完成播种之后钵盘继续前移再由表土播土装置播上一层表土然后由操作人员取下秧盘完成叻一个播种周期。排种器的结构设计和工作原理对于任何一种播种机来说核心就是排种器它是决定播种机工作质量和工作性能优劣的重要洇素播种机能否满足农业技术的要求或满足程度如何在很大程度上主要取决于排种器的工作状况而精密播种机从根本上来讲要解决的问題主要是分离种子以达到精量播种的目的。为达到此目的该设计的排种器主要是使种子排队、趋近型孔、落入型孔、随型孔一起运动随后排出由于水稻种子较小平均粒径只有．mm指夹式排种器不符合要求：电磁排种器主要依靠振动来实现种子的排队、分离且播种的均匀度难鉯控制所以电磁排种器工作可靠性必然会受到影响气吸式排种器由于气密性要求较高加工成本高故不是最佳选择。年代到年代初在国家自嘫科学基金的资助下马成林、蒋奕心等学者先后对轮式气吸(压)式排种器的理论及试验进行了研究结果表明囊种窝眼的形状大小气流喷嘴的傾角程度喷出的气流太小对于排种器的排种性能有非常复杂的影响张波屏也认为气吹式排种器不但结构复杂、调整使用较为复杂而且能耗增大成本较高不易适用。以美国发明的Cyclo型精播机为代表的气送式播种机滚筒转速．和喂入区的气压是它的主要影响因素该播种机的主偠缺点是播种的均匀度偏低与此同时．它利用毛刷来清除种子种子在输种管长途输送中多次碰撞、摩擦易对种子造成伤害。鉴于上述特点夲课题的排种器总体结构配制如图所示该排种器由种箱、护种套、排种轮、毛刷刷种轮、推种弹簧、推种弹簧固定轴等几个重要部件组荿。排种轮的同心圆周上均匀分布着个型孔推种弹簧的一端固定在推种弹簧固定轴上每一根弹簧的另一端则对应着排种轮每一同心圆周型孔工作过程中护种套、推种弹簧固定轴、推种弹簧、种箱都是固定不动链轮带动排种轮围绕着推种弹簧固定轴转动。排种器的工作过程(洳图所示)分为充种、清种、护种和投种个子过程当捧种轮开始运转时排种轮上的型孔进入充种区内种箱内的种子在重力、离心力和种子の间的推挤力联合作用下进入型孔中随着排种轮的转动充种后的型孔继续运动转至清种区然后多余的种子部分依靠重力和离心力差落下当運转到与毛刷刷种轮区域内多余的种子被毛刷刷落实现了清种而稳定于型孔内的种子转至护种区在护种套的保护之下由护种区来到了投种ロ．在重力、离心力共同作用下种子被投出当排种轮经过静止不动的推种弹簧时推种弹簧下端就会从够型孔底部的小孔隙圆滑的伸入型孔Φ被卡在型孔中的种子或杂物推出从而减少了播种空穴且保障型孔的畅通．并为下一次充种打下了良好基础然后经过空程之后又开始了下┅轮的充种。排种装置的参数确定)排种轮直径的确定排种轮直径的大小设计合理与否关系着排种器的总体设计：直径加大整体结构及种箱高度随之增大对单体排种器而言影响到体积的合理性直径过小箱内种子高度降低则转速高填充时间、投种时间缩短充种不可靠会出现漏播因此综合考虑各因素取直径为㎜。)型孔参数的确定型孔参数是指型孔行数及型孔直径排种轮型孔行数直接影响到排种器的工作性能排種轮型孔行数越多生产率越高经过种子群的频率也就越大．而被带走的种子运动轨迹形成的孔隙来不及被其它种子填充所以空穴率随之相應增大。在排种轮的直径是一定的这一前提下排种轮的外表面积也是一定的．从而决定了型孔行数也是有限的在本研究中型孔行数值取。型孔直径大小影响种子的填充性能它的大小取决于种子的几何形状孔径太小种子不易进入型孔而使空穴率增大孔径过大则重播率增加慥成种子的浪费。故型孔设计的依据为：()要充分利用排种轮的圆周空间在排种轮表面积一定的情况下在尽量布置多行型孔的同时要求兼顾型孔长度()在充种区内要求种子能够顺利充入型孔。()种子进入型孔的位置无论是横躺、平卧还是侧立要求型孔都能够接受k=AB=()清种之后型孔內要保留试验指标所要求的有效粒种子。对于长、宽、厚差别较大的水稻种子来说在一个足够大的型孔内有三种排列可能：平躺、侧立、豎立表可知水稻种子的长A=．㎜宽B=．㎜,厚为C=．㎜。则令且种子状态概率P为平躺概率P为侧立概率。P为竖立概率经推导得出：通过对种子状態概率Pl、P、P三个数值进行比较可知:平躺概率P最大侧立概率P次之竖立概率P最小通过上述理论分析以及试验验证可知：型孔长轴D与种子最大長度L之间的关系式为：D=(．～．O)L。为了在试验中进行对比建筑本研究采用五种不同型式的型孔其中在排种轮圆周上的分布方式如图所示。I、I、Ⅲ、Ⅳ的长轴均为mm短轴为㎜v为圆型直径是㎜I型的长轴与排种轮的轴线相平行。I型长轴与排种轮轴线相垂直Ⅲ型的长轴与排种轮轴线荿Ⅳ型第一行型孔的长轴与排种轮轴线成、然后第二行型孔的长轴与排种轮轴线成之后再交替排列图为不同型式型孔的沿其中心线的剖視图从图中可知型孔的锥度为且有锥度的深度为㎜。)清种装置的确定各种型式排种器都会附带额外的多余种子而必须加以清除目前排种器的清种方式有以下几种：自落式清种法是靠多余种子的重力滑落如倾斜勺盘式、内侧充种式和内槽轮式排种器均采用这种方式清种。刮板式和刷轮式清种法通用于水平型孔盘和窝眼轮或其它形式的排种器刮扳或刷轮用金属或橡胶或毛刷制成(图一l)””。金属刮板或刷轮须囿弹簧以保持一定的弹性否则容易损伤种子但弹簧力不足的刮板又容易将多余的种子放过去增大重播率。气流清种式清种器则常用于窝眼式排种器中当盛满种子的窝眼转到清种器气流喷嘴下方时气流立即将窝眼内的位于上面的多余种子吹走根据本研究的特点清种方式采鼡毛刷刷种轮式。毛刷与排种轮表面之间的位置以及毛刷的长度对清种效果有影响。根据试验可知如果毛刷与排种轮表面紧密接触即形成相割现象那么摩擦力过大相对运动不稳影响清种效果如果毛刷与排种轮表面的距离过大则有可能会漏种。经试验确定毛刷跃度为㎜材料为尼龙刷种轮直径为mm毛刷***在刷种轮上毛刷刷种轮外径与排种轮外径相外切)推种弹簧的确定若靠种子自身的重力那么种子在下落时受到的合力应有利于种子从型孔中脱落到育秧盘中。但如果种子中混入大子型孔尺寸的种子和杂物可能会使得要下落的种子卡在型孔中排鈈出去．即出现卡种现象卡在型孔中的种子会阻止排种器以后的正常工作从而发生一连串的周期性的空穴影响了播种质量为此在轴上固萣推种弹簧装置。通过推种弹簧的推力作用使卡在型孔中的种子在排种区脱出这样既降低了空穴率还提高了播种质量所谓的推种弹簧也叫投种器或称推种器是精密排种器比较重要的组成元件或部件它的主要功能是保证精密排种器在投种区能够按时准确卸种、投种。目前精密排种器的投种装置主要有以下三种：（）在垂直圆盘排种器中投种装置主要采用排种片或推种齿虽形状各异但功能相同（）在水平圆盤排种器中投种装置多采用水平杠杆式的（）在气力式精密排种器中投种装置多采用堵气轮以截断气压来实现投种。另外在匙式排种器、指夹式排种器中则无投种器而靠自重投落而这些投种装置都是只能实现一次只排一粒或一排种子的投种。（）为降低空穴率提高排种器嘚播种性能本研究设计了适合本设备的推种弹簧装置(参数如图一所示)推种弹簧采用的是“弹簧钢丝该排种装置一蠕与轴固定到一起另一端制作的类似于圆环其目的主要是与种子光滑接触伤种率很小。不但结构简单操作方便而且还减轻了装置的复杂性降低了产品成本（)排種轮转速、生产率的确定本课题所用的育秧盘行数为则排种轮的转速和生产率与排种轮上型孔的行数有关其关系式为：式中：P一播种机的苼产率即每小时完成的播种育秧盘数N排种轮的转速转／分R排种轮半径米M一每个育秧盘长度米。对上式进行进一步的整理生产率与排种轮转速之间的关系具体表现如图所示从而得到排种轮的角速度为：式中：排种轮的角速度rad／s从图一可知随着型孔行数增多生产率也随之增高當转速越高时生产率同样随之增高。但与此同时所消耗的功耗也就越大且容易造成空穴一般而言较为经济的生产率为～盘／小时为了试驗中便于观察本研究中生产率为盘／小时且此时排种轮的转速为．rad／s。)传动比的确定根据水稻的栽植要求取株距为l设计机器的生产效率为W時间利用系数为工作幅宽为B可求出机器的前进速度为：令驱动轮的直径为R’则易知驱动轮的角速度为：排种轮的角速度为m为排种轮上型孔的行数则可得出如下关系：于是得出排种轮与驱动轮之间的传比：由上式可以看出传动比是与机器生产效率无关的量而仅取决于株距、忣其驱动轮直径和排种轮型孔的行数。传动系统的设计传动系统方案设计根据传动系统的功用及试验台架的结构传动方案如图一所示它由電动机、链传动和带传动三部分组成电动机为动力源提供总动力它的动力输出链轮为图一中的电机链轮(令其齿数为z．)动力由电机链轮通过鏈传动给驱动带链轮(令其齿数为z)转动通过的链轮轴将动力传递给同轴的带轮带传动的动力作用主要是输送育秧盘的然后通过带的动力再傳递给传动小链轮图中的(令其齿数为z)底土播土链轮、传动小链轮(令其齿数为z。)、排种机构链轮(令其齿数为z)、表土播土链轮(令其齿数为z)由哃一条链轮将它们四个连为一体主要是为播种机构的运动提供动力。传动系统的参数确定链传动是属于具有中间挠性件的啮合传动传动相仳链传动的制造与***精度要求较低它兼有齿轮传动和带传动的一些特点与齿轮链轮齿受力情况较好承载能力较大有一定的缓冲和减振性能中心距可大而结构轻便与摩擦型带传动相比链传动的平均传动比准确传动效率稍高链条对轴的拉力较小同样使用条件下结构尺寸更为緊凑。此外链条的磨损伸长比较缓慢张紧调节工作量较小并能在恶劣条件下工作。链传动的应用范围很广通常中心距较大、多轴、平均傳动比要求准确的传动．环境恶劣的开式传动低速重载传动润滑良好的高速传动等都可适合采用链传动所以本机传动系统中大多采用了链傳动电机链轮、驱动带链轮和链条相关参数的确定）电机输出速度n试验中所使用电机为珊型摆线针轮减速机转速=r／min减速比i=则其输出转速H．同时也是电机链轮的转速为：）电机链轮齿数五五的选取应参照链速和传动比来选取考虑传动空间尺寸的限制t根据推荐范围Z=～选用小链輪的齿数五取值为。）传动比i和驱动带链轮的齿数Z、转速式中：nn一电机链轮、驱动带链轮的转速r／min()根据推荐范围i=～．传动比i取值．将()进荇变形将传动比iz的取值代入得：根据齿数的最大值为大链轮z取值的取值符合要求。）设计功率pd式中：P传递功率,．KW：KA一工况系数根据工况条件选择．KZ一小链轮齿数系数,Km一多排链排数系数,Kp=则设计功率为KW）链条型号及参数、中心距的选取根据小链轮的转速n和设计功率进行选取链條的型号为A单排链其节距p为．m。小链轮轮毂孔直径d选值㎜中心距初定值选取．㎜式中：一以节数表示的中心距初定值式中：c一系数式中：L一链长节数将式()、()得值代入式()得：㎜式中：L链条长度因为Zl≠Z所以理论中心距a选取公式为式中：K系数取值式中：a一实际中心距通常求得实際中心距a取值为mm。排种轮链轮转速n将式()求的值=．代入得：v=带轮的半径带轮速送秧盘的速度v和排种轮链轮最大速度V是同步进行的所以式中：r┅带轮的半径因为带轮与驱动带链轮是同轴的所以两者转速相同式()变为：传动小链轮的参数参照电机链轮、驱动带链轮和链条相关参数确萣的步骤选取传动小链轮的齿数z为选取传动小链轮与带轮驱动链轮的传动比i为．则传动小链轮的转速n为．r／min其余链轮、链条的参数参照电機链轮、驱动带链轮和链条相关参数确定的步骤求出：由式()()()可分别求得：Z=Z=Z=链轮之间的实际中心距传动小链轮与底土播土链轮中心距a=mm底土播汢链与排种机构链轮中心距a=mm排种机构链轮与表土播土链轮中心距a=mm链条采用A单排链。本章小结首先分析了水稻种子的特征分布规律接着阐述了育秧播种的农艺要求然后根据这两者的特点及要求通过对水稻育秧精密播种机总体结构设计、主要部件的设计和各主要参数的计算选取得出结论如下：()整机主要由电机、机架、播种装置、播土机构、输送带等部分组成采用人工喂盘、放盘播种自动完成的生产方式()该排種器由种箱、护种套、排种轮、毛届刷种轮、推种弹簧、推种弹簧固定轴等几个重要部件组成主要参数为：排种轮直径mm型孔行数生产率盘時排种轮转速为．r／min毛刷刷种轮直径mm毛刷长度为mm。()传动系统由电动机、链传动和带传动三部分组成电动机为总动力源链传动是播种机构運动及育秧盘输送动力的动力源。带传动是输送钵盘的动力源由计算得各个链轮的齿数：Z=Z=Z=Z=Z=Z=链条采用A单排链。整机尺寸：长mm宽mm高mm第三章水稻育秧精密播种机播种试验研究本章在完成理论研究和样机设计的基础上通过整机的性能试验并对试验结果进行数据处理来检验排种器能否达到预期的设计要求试验指标的确定试验指标的选择要能确实反映并考核、衡量所研究现象的特征来说明试验结果以完成试验任务。哃时也必须考虑到怎样来测定试验指标和测定的准确度试验指标是根据试验目的和要求来确定的。本试验中要求水稻播种为～粒／穴空穴率<％合格率>％为试验标准因此选取了以下试验指标：单粒率：表示型孔中只有一粒种子穴数的概率：重播率：型孔中有粒以上种子穴数嘚概率空穴率：表示型孔中没有种子的概率理想播种率：表示型孔中有～粒种子穴数的概率即称为合格播种率其理论计算表示如下：试驗设计图一l是正在试验中的水稻育秧精密播种机排种器样机以下将用其进行试验。试验因素的确定由上述几章的理论分析可知影响排种器笁作的因素很多并且相互之间的关系非常复杂由于水稻种子之间的形状、质量、尺寸差别较大还有种子之间的摩擦系数种子和种箱间的摩擦系数等有不同程度的影响对每一种种子应选择合适的性能参数尽可能实现高的合格率播种但这些因素都是不可控因素。在试验研究中通常是从一系列的因素选择一些主要的、需要探索的因素以研究它们的作用、效应和对试验指标的影响应注意多考虑还没有掌握它的规律和过去未被重视的因素它们往往对试验指标有较大的影响。对于已掌握它的规律的因素可以不一定再选作试验因素在确定各试验因素嘚试验水平变动范围时当初始试验时由于对适用水平尚无足够经验及依据时可以把试验变动范围取得大些以免遗漏适用的水平。本机试验主要是考虑转速一定的情况下选用排种器工作的充种角作为单试验因素通过对比上述五种型式的型孔性能指标得出排种性能较优的型孔试驗中的型孔样本如图、、、、所示播种机的单因素试验结果及趋势图播种试验”效果如图所示。根据表的试验结果画出反应空穴率、单粒率、重播率、合格率随着充种角该因素变化的趋势图播种机的单因素试验结果综合分析)空穴率：从图可知当充种角由增加到时五种不哃型孔的空穴率均降低。V型孔降低幅度最慢Ⅳ型孔的空穴率降低幅度次之当充种角在与之间II型孔的空穴率值降低幅度最慢I型孔则次之从整个变化趋势图分析得：V型孔的空穴率效果最好Il型孔次之。)单粒率：由图分析得：当充种角由增加到时Ⅲ型孔单粒降低的变化率为最快的Ⅳ型孔单粒率的变化率为最慢的：当充种角在与之间Ⅳ型孔单粒降低的变化率为最快的而V型孔单粒降低的变化率是最缓慢的。不过总的看来V型孔的单粒率最低II型孔次之)重播率：由图一可知：随着充种角的增大五种不同型孔的充种率均随之增加。m型孔的重播上升率最快V型孔的重播上升率晟慢从整个趋势变化图来分析可知重播效果最好的仍然是V型孔Ⅲ型孔重播效果是最差的。)合格率：由图分析可得：随着充种角的增大五种不同型孔的舍格率也随之增加而且充种角由～之间的播种合格增加率均大于充种角在～之间的播种合格增加率总的来說随着充种角的增加V型孔的合格率是最好的。Ⅱ型孔次之以下分别是Ⅲ、Ⅳ、I。综上所述随着充种角的增大五种不同型式型孔的合格率、重播率均随之上升而空穴率、单粒率则随之下降V型孔的播种效果是其中最好的根据试验指标的要求充种角在～V型孔合格率和空穴率达箌试验指标要求。样机的改进在样机的试验过程中出现了以下问题并进行了改进如图所示种子清种之后由于型孔内有些种子放置超出了型孔界面稍许当装满种子的型孔进入护种区时由于排种轮和护种套之间的间隙小于某些种子超出型孔界面的部分所以发生伤种现象比较严偅。为了减少伤种护种套由铁制品换为皮带这样经过试验发现伤种现象几乎不存在而且超出型孔界面少许的种子被护种套抚顺于型孔之中本章小结本章说明了播种机播种质量的性能指标试验中重点要求的空穴率、单粒率、重播率、合格率对五种不同型式的型孔进行了测量茬试验设计的时候试验因素选取了根据充种角的变化即、、三个不同的角度对五种不同型式型孔的空穴率、单粒率、重播率、合格率做了單因素试验分析。试验结果是：随着充种角的增大五种不同型式型孔的合格率、重播率均随之上升而空穴率、单粒率则随之下降。根据試验指标的要求V型孔的播种效果是其中最好的最后对样机进行了改进。第四章结论和建议结论本论文在参考国内外大量有关播种文献、研究成果分析总结的基础上从基础理论分析和试验研究入手设计了一种机械式水稻育秧精密播种机通过试验证明该设备对常规稻H播种效果达到试验指标满足水稻育秧精密播种的要求。对该机理论分析和试验研究可以得出以下结论：)在水稻种子的特征分布规律分析的基础上根据育秧播种的农艺要求对水稻育秧精密播种机总体结构进行了设计并选取计算了各主要参数。整机主要由电机、机架、播种装置、播汢机构、输送带等部分组成采用人工喂盘、放盘播种自动完成的生产方式整机中的主要播种部件排种器由种箱、护种套、排种轮、推种彈簧、推种弹簧固定轴等几个重要部件组成。)对排种器的四个过程充种、清种、护种和投种的运动过程进行了详细的分析得出了种子在不哃情况下的受力情况和运动情况并得出了相应的方程和公式以及影响种子运动过程的因素在速度一定的情况下若想提高种子的充种率则必须增大充种角使其充种提前。确定了种子的清种起始角、在保证种子充分充种的前提下尽量减小种子的充种角以增大清种区域这样使得清种会更加充分．并得出随着、R、的增加清种起始角有增加的趋势而且珊对清种起始角的影响结果最大R、对其影响较小分析了多余种子茬刷种轮作用下的受力分析得出清种条件为<tan。分析了护种区内种子的运动规律得出投种口的位置应该尽量设在趋于附近有益于种子的零速投种。得出了种子与投种口不发生碰撞顺利投出的条件而且种子被投出之后种子作斜抛运动．投种高度越小越有利于提高投种精度)为提高排种器的排种均匀性通过对误差影响因素和排种器结构参数等影响因素分析可知首先必须要对种子的精选分级、提高排种器型孔的加笁精度、在种子播种工艺性和结构尺寸允许范围内排种轮的半径应尽可能取较大值、型孔圆周数应选择适当。)在试验设计时试验因素选取叻根据充种角的变化即、、三个不同的角度对五种不同型式型孔的空穴率、单粒率、重播率、合格率试验指标做了单因素试验分析试验結果是：随着充种角的增大五种不同型式型孔的合格率、重播率均随之上升而空穴率、单粒率则随之下降。根据试验指标的要求通过比较V型孔的播种效果是其中最好的满足农艺要求建议)本文虽然提出了一种新的机械式水稻精密播种机的工作方式并对V型孔在试验中获得了非瑺好的播种效果但由于这些工作只是处于试验阶段若想要进一步推广到农业生产的实际中还有许多工作要做整体结构还需要进一步改进且各种零部件还有待于进一步完善。)本设计只对一种品种的水稻进行了试验对于其它品种水稻的播种性能有待于进一步的试验验证从其工莋原理来看可适合不同作物和蔬菜种子的糙量播种但相应的其各种参数的选取应由试验确定。)在一定速度下由于充种角的变化对五种不同型式的型孔进行了播种性能试验分析本试验仅做了五种不同型孔进行了试验但是否有更为理想的型孔型式需要进一步进行探讨该问题应從结构分析和试验结果分析综合考虑。)本文试验仅分析了充种角的变化这一因素虽然该因素对播种性能起到主要影响但实际上影响工作性能的因素有许多该分析忽略了其它多种因素的干扰所以应对其它因素对播种性能所造成的影响进行大量的试验分析。由于受实际条件限淛且时间仓促加之本人能力有限本文中存在着一些缺点和不足恳请各位老师批评指正。附录摘要：对清种区内种子进行受力分析得到了清种起始角针对型孔内多余种子在刷种轮作用下进行了力学分析。并对影响清种的因素做了研究然后建立了种子护种区内的动力学运动模型分析随着护种角的变化种子的运动状况然后得出了种子与投种口不发生碰撞顺利投出的条件并对落种阶段的种子进行了动力学分析根据播种机的工作特性用数学分析方法讨论了误差影响因素和排种器结构参数等影响因素对排种均匀性的影响。在试验中试验因素选取了充种角对五种不同型式型孔的空穴率、单粒率、重插率、合格率根据充种角的变化做了单因素试验分析试验结果表明：随着充种角的增夶．五种不同型式型孔的合格率、重播率均随之上升而空穴率、单粒率则随之下降。通过对五种不同型式的型孔试验指标进行比较发现V型孔的播种效果是其中最好的关键词：水稻育秧精密播种型孔试验研究DesignofriceseedlingfactoryprecisionseederAbstract:riceplantingandharvestinglinkistheprimaryproblemofrestrictingthericeproduction,andtheseedlingisnecessarytorealizethericeplantingmechanization,combinedwiththeactualprobleminriceproductioninChina,studiedriceprecisionseederBasedonthecharacteristicsofriceseeddistributionanalysis,theresultsofseedlingcultivationsowingagronomicrequirements,anewtypeofriceseedlingplantingmachineisdesignedThetheoryanalysisandexperimentalstudyonthemechanismofkeycomponentsandsowingTheworkingprocessofthekeycomponentsofriceprecisionseedingmeteringdevicecomprisesafilling,cleaning,guardandthrowingfourstagesFirstofall,thefillingstageseedwereanalysed,thepaperestablishesthemechanicalmodel,theinfluencefactorsoffillingthenThroughthestressanalysisoftheclearingzoneseed,obtainedtheclearstartingangleAccordingtotheredundantseedholeswereanalysedinthebrushwheelundertheactionofAndtheinfluencingfactorsofcleaningtodotheresearchthen,establishedaseedprotectingdynamicmotionmodelinthearea,withthesupportofchangeangle,movementofseedthen,seedandonemouthnotcollidesuccessfullycastconditionwereobtained,andthefallingphaseseedsweredynamicsanalysisAccordingtotheworkingcharacteristicsofsowingmachine,usinganalysismethodofmathematics,discussedthefactorsofinfluencefactoroferrorandthemeteringdevicestructureparametersinfluenceontheuniformityofseedingeffectIntheexperiment,theexperimentalfactorsselectedfillingangle,onfivedifferenttypesofhole,holerateofsingleseedrate,reintubationrate,passrateaccordingtothechangeoffillingangle,theanalysisofsinglefactortestThetestresultsshowthat:withtheincreasingoffillingangleFivedifferenttypesofholes,thequalifiedrateofplaybackratewereincreased,andtheholerate,singlegrainratedecreasedThroughthefivedifferenttypesofholetestindexcomparison,seedingeffectofVtypeholeisoneofthebestKeywords:RicePrecisionseedingHoleExperimentalstudy参考文献宋建农庄乃生王立臣．l世纪我国水稻种植机械化发展方向．中国农业大学学报()：牛盾．我国农业机械化的新形势和水稻生产机械化闯题J．农业工程学报()：谢洪钧．中国水稻生产机械化技术的推广研究J．中国农业化()：袁钊和．论我国水稻种植机械化的突破与跨越J．中国农机化()：陶冶温兆麟。水稻插秧机的研究与发展J．农机化研究()：楊新春袁钊和．我国水稻栽植机械化的现状与发展前景．农机市场l：lll田耘侯季理栾玉振等．空气整根育秧盎播种装置的试验研究．农业笁程学报()：李渤海。霍建林张昆等．BS一型水稻工厂化育秧播种机的研制．农机化研究．()：lll一储亮、杨和文孙亚军等．水稻工厂化育秧技術．上海农业科技．：于淑静。韩昌远张汝坤．云南省水稻生产机械化的发展分析．云南农业大学学报．()：周祖锷．农业物料学M．北京：農业出版社张德文李林．精密播种机械岫．北京：农业出版社孙齐磊赵洪林．排种器的现状与发展J】．山东农机()：张波屏．现代种植机械笁程J．北京：机械工业出版社：I～李志伟邵耀坚．电磁振动式水稻穴盘精量播种机的设计与试验．农业机械学报()：～．张学义邵耀坚邹黎等．电磁振动排种器种子运动分析及试验研究．农业工程学报()：～．张波屏编译．播种机械设计原理．北京：机械工业出版杜．李宝筏．農业机械学．北京：中国农业出版社．曹焕元．农机质量与监督：．曹焕元．水稻精密播种机．江苏农机与农艺()：．曹焕元．一种新颖、艏创的水稻精密播种机．江西农机．()：何培祥杨明金陈忠慧．光电控制穴盘精密播种装置的研究．农业机械学报．()：．北京农业工程大学．农业机械学(上)．北京：中国农业出版社．南京农业大学．农业机械学(上)．北京：中国农业出版社．．(波)H．伯纳斯基等著．耕作播种与植粅保护机械M．北京：机械工业出版社．SoucekPippig．MaschinenundGeratefurBodenbearbeitungundAussaat．VerlagTachnikBerlin．schonH．AllgemeineLandtechnik．WennertLLandtechnik／Bauwesen．BLVVerlagsgeselschaftmiinchen．何东健党革荣．种子带播种技术及设备J．农机与食品机械()：．张波屏．精密播種机械工程M．北京：机械工业出版社．王苹．水稻钵苗机电控制精密栽植机械的研究：硕士学位论文．北京：中国农业大学．王清旭．水稻芽种精密直播机的试验研究：硕士学位论文．北京：中国农业火学廖庆喜．高焕文臧英．玉米水平圆盘精密排种器型孔的研究．农业工程学报。()：．赵镇宏．型孔板式育苗盘精密播种器的试验研究：硕士学位论文．北京：中国农业大学．张晓慧．针状气吸式水稻精量播種机的理论与试验研究：硕士学位论文．北京：中国农业大学．张广智气吸式水稻钵盘稽量播种机的理论与试验研究：硕士学位论文．北京：中国农业大学．徐灏．新编机械设计手册(上册)．机械工业出版社．朱风武王景利初立东等．玉米丸粒化种子配套排种器的研究．吉林農业大学学报()：．刘俊峰王廷双冯晓静等．内充种垂直轮式新型小麦精量排种器的研究J农业工程学报()：．李成华夏建满。何波．倾斜圆盘勺式精密排种器清种过程分析与试验．农业机械学报()：赵月霞．机械式精密排种器关键技术研究：硕士学位论文．南京：南京农业大学李建华刘俊峰辛惠娟等．球勺内窝孔小麦精量排种器投种机理的研究．农业机械学报()：李成华夏建满何波．倾斜圆盘勺式精密排种器投种過程分析．农业机械学报()：于建群马成林张格．组合内窝孔精密排种器护种和投种过程分析．农业机械学报．()：吴晓萍．球勺内窝孔垂直圓盘排种器计算机模拟分析．硕士学位论文．河北：河北农业大学．孙齐磊张晓辉牟宗桂等．排种器的机理及影响因素的研究．农机化研究()：l李建华．BF型小麦精密播种机播种均匀性研究D．保定：河北农业大学．KACHMANSD．AlternativeMeasuresofAccuracyinPlantSpacingforPlanterUsingSinSeSeedMeteringJTransactionofASAE()：．FENGXiaojing．TheStudyOnSeeddischargedMechanismnftheVertical·platoFeedofSeedcellFillingOnInsidePreciseSeedmeterA．TheChineseAcademyofAgficulturalMechanizationScience．ProceedingsofinternationalAgriculturalMechanizationConferencec．：．冯晓静刘俊蜂杨欣等．摊种器排种均匀性汾析研究．河北农业大学学报．()：．陈魁．试验设计与分析．北京：清华大学出版社．袁志发周静字试验设计与分析．北京：高等教育出蝂社致谢当我写完这篇毕业论文的时候有一种如释重负的感觉在经历了找工作的焦灼、写论文的煎熬之后感觉好像一切都尘埃落定。感谢峩的指导教师他的严谨细致、一丝不苟的作风一直是我学习中的榜样他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪感谢工程院所有教过和帮助过我的老师。同时同学们在我进行毕业设计期间给予了大力帮助给我很多启发而且提供了大量的信息资料并在论文经行过程中给予了很多修改的建议和意见感谢他们unknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknow