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题 目： 小麦精密播种机的设计

专 业： 机械设计制造及其自动化

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目录

摘 要 ....................................................................... I Abstract .................................................................... II

第一章 绪论 ................................................................. 1

1.1选题的目的和意义 ...................................................... 1

1.2 精密播种机国内外研究现状及前景 ........................................ 1

第二章 总体方案的设计 ....................................................... 3

2.1方案的选择 ............................................................ 3

2.2主要技术参数 .......................................................... 6

第三章 排种器 ............................................................... 8

3.1 排种器的技术要求 ...................................................... 8

3.2 排种器的设计 .......................................................... 9

3.3播种量的计算 ......................................................... 12

第四章 开沟器 .............................................................. 15

4.1 开沟器的要求 ......................................................... 15

4.2 开沟器的设计 ......................................................... 15

第五章 其他工作部件和机构 .................................................. 18

5.1输种管的设计 ......................................................... 18

5.2地轮的设计 ........................................................... 18

5.3地轮轴的选择与校核 ................................................... 19

5.4 镇压轮 ............................................................... 21

5.5种子箱的设计 ......................................................... 21

5.6种子箱容量计算 ....................................................... 22

5.7机架的设计 ........................................................... 23

第六章 传动机构 ............................................................ 24

6.1 动力传递方式的选择 .................................................. 24

6.2 传动比和链条节数的计算 .............................................. 24

6.3链轮的基本参数的设计 ................................................. 27

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第七章 结论 ................................................................ 28

参考文献 ................................................................... 29

致谢 ....................................................................... 30

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摘 要

从古至今，人类赖以生存的食物就是粮食，而小麦又是主要的粮食作物，在我国，小麦的种植面积非常得广。从寒冷的大东北到夏日炎炎的南方，从地势高低不平的大西北到广阔无垠大华北平原。播种就是小麦生产过程中关键的一步我们要根据农业技术要求，将种子种到地里，能够使作物获得良好的生长条件。但是随着科学种植技术的发展，以及我们对农艺技术要求的不断提高，对于小麦播种机的研究不能只停留在传统的机械化播种的方向上，更要追求精密化播种。小麦精密播种，就是使生长出来的小麦苗匀、苗齐、苗壮，能够保证种子的田间分布最合理，播下的种子量精确，株距均匀，行距一致，株距也一致，播深一致，为种子的生长发育创造最佳条件。这样可以大量节省种子，增强种子的使用率，保证作物稳产高产。因此，现代的农业对精密播种机械的要求越来越迫切。

关键词：小麦；精密；株距；行距

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The design of wheat precision seeding machine

Abstract

Since ancient times, the survival of the human food is food, wheat is the main grain crop, in China, the planting area of wheat is very wide. From the cold north to south which is heat of summer, rugged terrain of the northwest to the vast North China plain. Sowing wheat in the production process is a key step ,we should according to the agricultural technical requirements, the seed is planted in the ground, can make crop obtain good growing conditions. But with the scientific cultivation technology development, as well as our agronomic technology requirements continue to increase, for wheat sowing machine research can only stay in the traditional mechanical seeding direction, but also the pursuit of precision seeding. Wheat precision seeding, is to make the growth of the wheat seedling evenly, seedlings, seedling is strong, can ensure the seed of field distribution of the most reasonable, sowed the seeds of precise, uniform spacing, spacing, spacing in the rows are aligned, sowing depth consistent, as the seed growth and development to create the best conditions. This can save a lot of seeds, strengthen seed use rate, ensure the stable and high yield of crops. Therefore, modern agriculture on precision seeding machine is more and more urgent.

Keywords: wheat; precision; row spacing

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第一章 绪论

1.1选题的目的和意义

小麦是我们的主要食粮，特别是北方，更是以小麦为主食。小麦的产量牵动着我们的心。特别是对于辛辛苦苦的劳动人民，大半年就指望着它了。而小麦的播种就是其中一个最艰巨的任务。传统小麦播种，是人工种植，小麦的播量控制得不准确，有时多，有时少。这样就造成小麦的出芽率不同，小麦播种的深度也控制得不太准确，有的深，有的浅。为了解决这些问题，我们研制出了精密播种机。精密播种机又叫精量播种机，它是在等行距，等播深，等株距的前提下，将种子播入土地中。精密播种一般是每穴中一粒种子，也可以是多粒，但每穴中的种子数一定要相等。

精密播种可以保证种子在田间的分布最合理， 使播下的种子量精确，株距均匀，播种的深度一致，为种子的生长发育创造了最佳条件，这样可以大量节省种子，提高种子的使用率，保证小麦稳产高产。因此，现代农业对精密播种机械的要求越来越迫切。小麦精选机的使用，能够大大提高小麦的收获率，使小麦优质高产。同时，也给劳动人民带来了益处。我国是粮食大国，每年都会出口大量的粮食，这样还会提高我国的生产总值，促进经济的提高。

1.2 精密播种机国内外研究现状及前景

1960到1970年，苏联、英国等一些欧洲发达国家已经开始了对小麦精密播种机的试验开始研究小麦等精密播种技术。从1960—1976年，苏联设计出了ECT—12(8)垂直圆盘排种器，利用种子的重力和离心力，从种子的径向先充入大孔，然后再进入内窝定量孔的原理设计出来的，种子在离心力的作用下进入型孔，用刮种器刮掉多余的种子。然后又根据型孔中的种子通过星轮推种器推出的原理设计出了CKHK—8(6)水平圆盘排种器, 但以上排种器都不能解决单粒小麦的排种问题, 因为它的单粒囊种率都低于70%—80%。因为一些小麦种子的形状比较复杂,例如一些形如长椭球状的种子，它在种子箱内的状态是处于紊乱的无秩序的,排种元件很难获取、抓取或吸附这些种子。1971—1974年，英国也进行了小麦精密播种机的试验, PSD—80小麦精播机问世了，是由英国的Stanhey公司设计制造出来的,通过更换排种带，这些排种带上有不同型孔的直径，直径较大的种子能被播种到地

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里，而且种粒直径较小的种子也能够被播种，这种就是由孔带式排种器设计出的小麦精密播种机，但是它的结构十分笨重、种子通过性的性能较差、随之种子的破碎率也较大, 一共只生产了20台样机，随之就停产了。80年代至今,英国再没有设计出新的精播机。从1980年以来, 苏联和英国等一些西欧国家,再没有进行过小麦精播机的试验研究。虽然现在德国和法国等国已经设计出了气吸式播种机，但是主要在较大的农场适用，在我国不太适用。

我们国家，从80年代末就开始研究精密播种机械。我国幅员辽阔，地形条件十分复杂。种子的质量问题，机械制造水平及其机械价格等因素的制约，在80年代，我国主要推广半精量播种机。90年代以来，精密播种机已经在我国推广。播种机设计的关键是排种器的设计，精密播种机的排种器主要有机械式排种器和气吸式排种器。机械式排种器是根据静、动态导向结构参数的不同设计的,箱内紊乱无秩序的小麦种子可以通过机械式排种器自然导向排队,它提高了囊种率,使单粒排种精度有所提高。小麦精播高产栽培技术在传统的小麦大播量条播种植的现状中改进出来的,它开创了新的途径。精密播种机的主要规范是: 在土地较为平坦、水肥条件较好的条件下,选用优质品种,但要在宽行距为140—200mm的条件下，44—74kg/h错误！未找到引用源。的小播量,用较少的基本苗,来创造出高产。在1984年，这种设计获得国家科技进步二等奖，它就是高户栽培农艺规范技术。当时在欧洲、苏联和世界其他国家都还没发现。为了配合这种新农艺，我国研制出了小麦精密播种机,在这一领域内，它已经使农机与农艺高度结合,使小麦精播高产栽培技术有了优质、高效、节能的机械化手段, 当时在全国大范围内得到了大面积的推广使用。但是，精密播种受到高速作业的影响力很大，经实验知道，当作业速度在4—8km/h时，种子株距合格率在80%以上，但作业速度提高到11—12km/h时，株距合格率就会下降到60%以下。由此可见，精密播种机还待进一步发展完善。

大多数精密播种机都可以播多种作物,根据各种种子的物理特性，更换不同孔径的排种盘或者改变槽轮工作的长度，或者改变地轮的转速,排种器这样就能适应多种作物种子的播种要求。改变排种盘型孔的大小，增加成穴机构,都能使它达到穴播的要求;通过改变排种器工作转速来达到不同株距的要求。所有这些都能提高播种机的通用性。

如果在不同的地区,不同的土壤条件下,不同的整地条件下都能适用, 大多数播种机上要配有多种类型的排种器，开沟器(双圆盘式、滚动式等) 和镇压轮(空心橡胶轮、钢板冲压轮、铸铁轮等) ，供选用。同一型号的精密播种机又有很多系列,行距和行数的变化，都能实现。

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第二章 总体方案的设计

2.1方案的选择

2.1.1方案一：

图2-1 小麦播种机

1.主传动轮 2.链条 3.右拉杆 4.机架 5.开沟器 6.输种管 7.传动机构 8.间传动机构 9.拉板 10.右支架

11.种子箱 12.左支架 13.上悬接点 14.中央拉杆 15.离合器拉绳卡 16.右提升板

如图2-1所示的小麦播种机，它是采用较长的传动链条,经过两级链传动，拖拉机前进，带动第一级链条转动，然后经过中间传动机构，把力传到了第二级链传动，第二级链传动带动排种轴转动，排种器也随之开始工作，开始播种，然后经过输种管，小麦落入到开沟器里，随之播到地里。该种播种机结构看起来有点多，第一级链传动的链条比较长，影响链传动的稳定性。输种管比开沟器的开口小很多。该机采用的是锄铲式开沟器，锄铲式开沟器的入土角是锐角，入土性能好，但工作时将下层湿土上翻，与上层干土混合，造成土壤水分丢失，而且上层干土盖在种子上，会影响种子的发芽率。该排种轴上没有调节机构，不能控制种子的排量。

2.1.2方案二：

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图2-2 2BJM-6小麦播种机

1.主梁 2.平行四杆机构 3.链条 4.种子箱 5.排种器 6.机架 7.弹簧 8.镇压轮 9.仿形轮 10.开沟器 如图2-2所示的是2BJM-6型小麦播种机，它是通过拖拉机来牵引的。拖拉机和播种机通过主梁连接。拖拉机前进，驱动仿形轮开始转动，带动链条转动，链条转动带动排种轴转动，接着排种器开始工作，种子经输种管到达开沟器，落入地里，然后经过镇压轮覆土镇压。该机镇压轮伸出的尺寸太长，最好在机架上伸出一个轴，然后镇压轮在轴上。这种小麦播种机适用于小型地块中，工作效率低，虽然前面有仿形机构，驱动仿形轮，但是它只能用在小型地块中，不能用在大型地块中。该机的开沟器也是锄铲式开沟器，易造成水分流失。

2.1.3方案三：

图2-3 小麦精密播种机

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1.机架 2.接种盒 3.排种器 4.种子箱 5.从动轮 6.弹簧 7.镇压轮 8.开沟器 9.主动链轮 10.带爪地轮 如图2-3所示的小麦精密播种机，它主要由机架，三点悬接装置，带爪地轮，动力传动装置（链传动），外槽轮式排种器，箭铲式式开沟器，播后镇压轮等组成。该机是由功率为8.8KW的拖拉机牵引，经过三点悬接装置与播种机相连。在拖拉机的牵引下，带有地爪的地轮转动，地轮上的链轮（主动轮）开始转动，带动链条转动，此时排种轴也经过链传动开始转动，排种器开始工作，种子经过槽轮拨动种子播种，槽轮的凹槽尽量加工得多点，

是种子下得均匀。排种器中的种子由槽轮导入接种盒内，经输种管到达开沟器。开沟器上装有弹簧，能随时控制种子播深一致。

图2-4 小麦精密播种机

经过这三个方案的比较，最终选择第三个方案。因为（1）这个机器采用三点悬接装置，和第二种方案相比，它更能在大地块使用。（2）该机器装有带有爪的地轮，使地轮的抓地能力增强了，增强了摩擦力，减少了打滑。（3）排种器使用外槽轮式排种器，较以往的比较，凹槽的数量加多了，减少了脉动性。（4）排种轴上安有螺旋调节器，能随时调节种子的排量多少。容易控制种子的排量。（5）机架材料选用的是方钢，减少了机体的总重量，提高了拖拉机的效率。（6）开沟器上安有弹簧，能控制开沟器的深度一致性，能保证所有种子播深一致。（7）镇压轮能同时起到覆土和镇压两种功能。而且镇压轮采用中空的，减少材料。

设计的主要内容有：（1）确定排种器、开沟器、地轮、镇压轮、种子箱、传动机构等装置的类型和结构。（2）确定各结构的尺寸参数，并进行理论分析与计算。（3）计算出合理的传动系统。

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2.2主要技术参数

表2-1样机的主要技术参数

项目 参数

外形尺寸 （mm）（不包括机架）1710 ×1070

播种行数 5

播种幅宽 （mm） 1100

行距、粒距（mm） 200，20

种箱容积 （kg） 30

播种深度 （mm） 30—40

排种器的形式 外槽轮式

开沟器的形式 箭铲式

整机重量 （含机架）（kg） 200kg

作业速度 （km/h） 3—6

生产效率 （h错误！未找到引用源。/h） 0.3

配套动力 （KW） 8.8KW 拖拉机

配套形式 牵引式

评价播种机的性能，主要看排下的种子量是否稳定，每行的排量是否一样，每穴中排下的种子是否一样，播种时，从排种器中掉下的种子是否一样，每穴中的小麦种子粒是否合格，粒与粒之间的间距是否合一致，播下的种子的深度是否符合要求，并且播下种子的深度是否一样深。一定要让种子的破损率降到最低。排种量的稳定性意思是由排种器排下的种子量在不同的时间段内是否稳定，以及稳定性达到了一种什么情况。各行的一致性是指在同样一台播种机上的每个排种器，在各种情况都相同的条件下排种量是否一致，各行变化的幅度有多大。均匀性排种和均匀性播种是指排种器的排种是否均匀，种子在地上分布的均匀性达到了一种什么程度。每个穴里小麦种子粒的合格率是对于穴播来说的，每穴种下的种子的粒数在允许的范围内是合格的。粒与粒之间的间距合格率是针对每粒精密播种来说的，它要求实际粒距在半个标准粒距到1.4倍标准粒距范围内为合格。播深的稳定性，所谓的播深是指种下的种子的正上方土层的厚度，播种深度在规定播深±1cm范围内是合格的。种子的破损率是指经过排种器排种后，破损的种子占排出的种子量的百分比。种子的破损率一定要降到最低。

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播种机的性能指标，不止是这些。它还包括播种的效率，现在已经是高科技时代了，不管做什么，都要讲究效率。农民伯伯也同样要求效率。它就要求播种机在播种的情况下，不仅要求快，而且要使小麦的种植效果好。种下的种子行与行之间的间距相等，播下的种子深度一样深，而且深度一定要符合条件。每粒种子之间的距离也要相等。关键是使播下的种子，出苗率一定要高，生长良好。我国幅员辽阔，地形百态，各种地形都有，最好每种地形都有合适的播种机。

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第三章 排种器

3.1 排种器的技术要求

排种器就像人体的大脑，在整个播种过程中，起到了关键作用，它的位置在种子箱的底部，是播种机的主要工作部件。它的作用就是将种子箱内的种子按播种要求，定量均匀地排出，种子再经过输种管，输送到开沟器，然后再落入种子沟内。排种器的作用那么大，就应该有一定的要求。那么，一般对排种器的要求有以下几点：

(1) 要有均匀稳定的排种，能够使排种连续均匀。

(2) 通用性好，播种量的调节范围要大。

(3) 排种过程中尽量使种子的破坏率达到最低。

(4) 不要使其堵塞，调节起来比较方便，而且能迅速清除排种器中残留下的种子。

(5) 在高速条件下工作，而且要可靠。

那么影响外槽轮排种器的工作性能的参数都有什么呢？一是槽轮的直径一定要适当。如果槽轮的直径过大，就会使排种盒的尺寸变大，如果在相同的条件下，排种器的转速就会变小，工作长度也会变小。这样排下的种子的均匀性就会受到影响。如果直径过小，相同的播量下，轴的转速就会提高，这样种子就会受到影响，种子的破损率就会提高。所以，我们现在使用最多的排种器的直径为40mm；二是槽轮的转速一定要适中，转速越低，排种的均匀性就会受到影响，均匀性较差，如果转速较高，同样使种子的伤害率较大，种子就会受到影响。三是槽轮工作的长度一定要适中，如果长度较短，种子就不会流畅得播下；如果工作长度太长，种子的均匀性就会受到影响，槽轮的工作长度不要少于种子长度的

1.5-2倍。四是凹槽面的形状和槽数的数量，凹槽一般做成直槽，弓形，螺旋槽，圆弧梯形。如果是小粒的种子，一般做成直槽。槽数如果太少，种子的均匀性就会受到影响。槽数过多，在一定程度下，可以改善种子的均匀性，但是如果槽数太多，就会伤害到种子。常用的槽数是10-18。

3.2 排种器的设计

3.2.1排种器的选择

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根据作物种植方式（农业技术的播种方式）的不同，排种器常分为条播排种器，点播排种器和撒播排种器。常用的条播排种器的具体形式有很多，主要有外槽轮式，离心式，内槽轮式，摆杆式，匙式和磨纹式等。离心式排种器靠一个倒置的锥形筒来完成的。靠种子的离心力作用下沿锥面上升，从排种口进入输种管。但离心式排种器不够精密。窝眼轮式排种器是一个半精密的排种器，每穴的粒数调整靠调整刮种器的位置完成。外槽轮式排种器结构简单，调节方便，播种量不随机组的前进速度而改变，排种量比较稳定。最终选择外槽轮式排种器。外槽轮式排种器主要由外槽轮，排种盒，排种轴，阻挡环，排种舌，挡环和挡圈等组成。

3.2.2 外槽轮式排种器的设计

各部分的设计：

图3-1 外槽轮

因为槽轮的一端需要与阻挡环对接，另一端要伸入内齿形挡圈，所以外槽轮的长度要适中。槽轮的长度是50mm,凹槽的深度是8mm,槽轮的外轮廓线是

40mm。

图3-2 阻挡环

阻挡环活套在排种轴上，它的外缘嵌入排种盒侧壁的切口，使阻挡环只能在轴上移动而不能转动，挡环的内壁与外槽轮断面相吻合，防止种子从侧壁流出。阻挡环的尺寸如上

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图所示。

图

3-3 挡圈

图3-4 排种舌

排种舌放在中间位置，排种舌活套在排种轴上，用销轴固定，调节与槽轮的间隙可以适应不同大小的种子，当清种时，可以松开排种舌，有利于清种。排种舌的尺寸如图

3-4。

图3-5 排种盒

为了满足所有零件的配合，排种盒的尺寸如图3-5，排种盒总高为150mm，宽为92mm。 外槽轮式排种器的工作过程：排种轴通过传动链由地轮带动旋转；排种器上的外槽轮

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的周边均匀分布有8-16个半圆形的凹槽，凹槽适当得越多，精密性越高。用箍卡固定在排种轴上，并穿入排种盒；槽轮的一端与阻挡环相接，另一端伸到挡圈外面，槽轮的转动是通过挡环带动的，阻挡环套在排种轴上，但也是活的。其它的外缘凸齿与排种盒侧壁的切口相切，这样，阻挡环就只能在轴上左右移动而不能转动；内齿形挡圈切口形状与外槽轮断面的长度相等，这样做，是为了防止种子从侧壁流出，槽轮转动时，挡环也一起转动；但挡圈不转。用卡箍排种器的一端卡紧在排种轴上，阻挡环那边也要用卡箍卡紧，以保证槽轮在排种轴上的位置不变，能够在高速作业时，位置不变。如果想调节排种量的多少，首先要松开卡箍，这样才能调整槽轮在排种盒内的长度。排种舌也是活套在排种舌轴上的，排种盒上打有几个小眼，通过更换和不同的小孔相配合，来调节它与槽轮的间隙以适应不同大小的种子。当清理排种盒时，把排种盒拉下。当作业完成后，清理排种盒内的种子也可以这样。通过调节排种舌的位置，我们可以种植不同的农作物，大粒的种子就使空隙大些，小粒的种子就使空隙小点。

外槽轮式排种器的工作原理是：工作时，外槽轮转动要由排种轴的转动来完成的，种子箱内的种子在重力的作用下，充满槽轮的凹槽。槽轮转动，凹槽内的种子被会被强制性得从排种盒下部，然后落入输种管里，然后掉到种沟里，立即被土覆盖。为了提高排种量的精密性，我们增加了槽仑凹槽的数量（又称密齿形槽轮）

，来改善排种的脉动性。下图是排种器的三视图：

图3-6 外槽轮式排种器

1.槽轮 2.阻塞轮 3.排种舌 4.种子盒 5.挡环 6.清种轴