《机械创新设计》
课程名称《机械创新设计》
院（系、部、中心）机械工程学院
专业材料成型及其控制工程
班级材料141
姓名朱日升学号1140199101 题目大豆播种机的创新
任课教师许爱群老师
农用机械的创新设计
摘要：农业机械化是农村生产发展水平的重要标志，是农业和农村经济持续稳定健康发展和实现农业现代化的重要物质技术保障。加快发展农业机械化，是全面建设小康社会、率先基本实现现代化的现实要求。加快发展农业机械化，是推动农业和农村经济结构调整、提升农业产业化水平的有效途径。大力开发和应用配套农机技术及机具，可以为农业产业结构调整提供强有力地技术支撑；围绕产业特色，发展农机推广项目。可为农业产业结构调整激发师范效应，促进产业的优化升级，建立区域性的农机服务网络，加快推进农业产业化步伐。加快发展农业机械化，是实现农村劳动力转移，推进城镇化进程的有力举措。
关键词：农业机械化，农村经济结构调整，产业优化升级。
1引言
目前世界上种植大豆已普及五十多个国家和地区，但作为主产国主要有中国、美国、巴西、阿根廷等。美国是目前世界上最大的大豆生产国，巴西、阿根廷、中国的大豆产量居于世界上第2、3、4位。中国种植的大豆全部为非转基因大豆，北美和南美大豆大多为转基因大豆。我国的大豆油主要产地是北方地区。在我国不同地区打斗的生产情况有很大的不同。按照大豆生产的气候条件、品种生态类型、分布和范围可以将全国划分为北方春大豆区、黄淮海流域夏季大豆区、长江流域春夏季大豆亚区、东南春夏秋大豆区、华南司机大豆区5部分。
我国是一个农业大国，目前我国的农业机械化水平还相对很低。加快发展农业机械化，是全面建设小康社会、率先基本实现现代化的现实要求。因此很有必要研究出一种简易造价低的农用机械进行普及。只有全面推广先进适用的农用机械，用先进的农用装备武装农业，用先进的农机化技术改造农业，才能大幅度提高劳动生产率，提高农业整体效益，增强农业竞争力。
2总体结构及工作原理
大豆播种机主要由种箱，排种器，播种轮组成。播种轮上面采用轮式鸭嘴器结构。大豆播种机两侧的上部各有一个种箱，两个种箱的下部各有组合内窝孔精密排种器，以此来配合轮式鸭嘴器结构。轮式鸭嘴器的结构由两个圆形的播种轮中间用套筒连接构成一个轮子。垄距的要求是轮子的播种宽度和套筒的宽度来实现的。轮子两侧，播种轮周边有若干个槽，每个槽上装鸭嘴器，株距由鸭嘴器的间距来实现。鸭嘴器的作用是在铺膜施肥后的垄土上拨开松土壤，鸭嘴器转到与地面垂直的时候是最深的时候，就是达到播深要求的时候鸭嘴器张开口最大，这时从种箱通过排种器排出的种子经过导种管落到播种轮内壁上，内壁的种子经过鸭嘴器落到土壤中。鸭嘴器的长度应满足播种深度，当鸭嘴器离开土壤后，土壤在重力作用下将种子埋住。
3.1排种器结构及工作过程
图1：排种器结构示意图
如图，通过牵引大豆播种机，大豆播种机的轮子靠自身重力产生的摩擦力滚动。种箱内的种子由进种口进入排种器内腔，随着内窝孔轮的转动，数粒种子在重力的作用下进入填充孔（一次充种）。随之其中的一粒种子在摩擦力和重力的作用下，由填充孔进入内窝定量控（二次充种）。内窝孔轮继续转动，当填充孔进入充种区时，多余种子在重力作用下落回排种器内腔，而保持在内窝定量孔中的一粒种子随内窝孔继续转动并进入护种区，直到投种口时被投出，至此完成排种过程。为避免投种是夹种现象，在投种口应开有卸种槽。
该排种器的内窝定量孔采用阶梯型组合内窝孔，因此无论是长扁种子，还是圆形种子，在平卧或侧立等任意状态均可进入内窝定量孔，并且只能进入一粒种子。在实际使用时可以改变填充孔和内窝定量孔的形状及尺寸，以使不同形状和尺寸的种子可以在短时间内充入内窝定量孔，并精确定量。
3.2播种轮结构设计
播种轮外形如图2，轮子上共有20个装鸭嘴的槽。一个播种轮有10个槽，每个槽都安装鸭嘴器。种轮是播种机的重要部分之一。对膜的伤害程度，嗑种子的程度都跟播种轮有很大的关系。播种轮材质选择为铸铁，能保证加工精度，但板材焊接变形比较大，精度难保证。但铸造要求为：不能有砂眼、气孔等缺陷。
图2：播种轮结构
该播种机是大豆播种机，是在大豆进行播种，该播种机在大豆播种后大豆除了播种的位置外不能破坏其他部分的膜。如果破坏其他部分的膜，土壤的水分就会有一定的丢失，先铺的膜就不能起到保护土壤水分的作用。由于种子从排种器下来，同时要保证不会出现磕坏种子的情况。尤其要对播种轮的内壁有一定的加工要求。由于铸造出来的播种轮内壁不能保证精度，需要用专用机床加工，保证内壁的弧度和精度。因为种子从排种器下来之后通过导管落到播种轮的内壁。种子落到内壁之后再内壁上面而移动，当移动到鸭嘴口的时候掉进鸭嘴。为了保证种子准确的落到内壁，导管是贴着内壁。当种子落到内壁开始到掉进鸭嘴的这段时间是导管推动种子移动，所以播种轮的内壁不够圆或粗糙的话，种子在落到内壁开始掉进鸭嘴这段时间会出现种子被导管和内壁磕坏的现象。
如图3当种子落到第一点位置时，由于种子落到内壁后有反弹力，载反弹力的作用下种子有可能跳过鸭嘴第一段到第二段。因为种子的形状和大小不一样以及外部因素的影响，种子落到内壁后受到的反弹力的大小不一样,所以下一个种子落到内壁后没跳过第二段而在第二段鸭嘴。这种情况就会出现第一位置却种子，第二位置多种子的现象。解决这种现象的方法是调节联接排种器的齿轮。还需把导管设计成有一定的弧度，这样可以减少种子的下降速度，从而能减少种子落到内壁后的反弹力。
图3：种子落点分析示意图
3.3鸭嘴器结构
1-杆套 2-鸭嘴母 3-鸭嘴公4-促张杆
图4鸭嘴器结构图
鸭嘴器主要由杆套，促张杆，鸭嘴母，鸭嘴公组成。大豆播种的时候鸭嘴器在大豆开口，然后鸭嘴器的嘴逐渐张开，开始拨开附近的土，当鸭嘴器埋到最深的时候鸭嘴器的嘴张的最大，这时候种子已经埋在土里，然后鸭嘴器的嘴逐渐开始闭上，同事出土。鸭嘴器是固定在播种轮周边的槽上，播种轮转动的时候鸭嘴器也一起转动，播种机机架底部有弧形的铁杆，当播种轮转到鸭嘴器开始在大豆打孔位置的时候，鸭嘴器的杆套与弧形铁杆接触。铁杆有一定的弧度，而且中间最大，所以鸭嘴器到弧形铁杆中间的时候张开最大。为了减小鸭嘴器的促张杆和弧形杆的摩擦力，在促张杆与弧形杆接触的位置增加杆套结构。杆套的作用是减小摩擦力，减小能量损失。促张杆与鸭嘴公连接，鸭嘴母与播种轮联接，鸭嘴母与鸭嘴公的联接处加弹簧，以此保证鸭嘴器在出土时自动闭上，鸭嘴母固定在播种轮上，所以鸭嘴器张开时，促张杆受弧形铁杆力，张开的是与促张杆联接的鸭嘴公。鸭嘴器的长度要与播种深度要求相符合即鸭嘴器入土长度应达到10cm左右。由于根据种植打斗的需要。铺膜后的土是松土，所以鸭嘴器入土部分受的力不大。考虑到鸭嘴器的使用寿命，鸭嘴器的材料选为Q235。
参考文献：[1] 张春林.机械创新设计[M].北京：机械工业出版社，2007
