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本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計
題 目 水稻插秧機的設(shè)計
學 院 工業(yè)制造學院
專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
學生姓名
學 號 年級 11
指導教師 職稱 講師
2015年5月12日
水稻插秧機的設(shè)計
專 業(yè)： 學 號：
學 生： 指導教師：
摘要：當今社會，農(nóng)業(yè)機械在機械工業(yè)中占據(jù)的比例越來越大，隨著農(nóng)耕的生產(chǎn)自動化，各種各樣的農(nóng)業(yè)機械將會出現(xiàn)并使用，本課題來源于當今社會機械工業(yè)水稻插秧設(shè)備的創(chuàng)新和更新?lián)Q代基礎(chǔ)之上，通過設(shè)計出水稻插秧機，從而來滿足當今社會水稻插秧設(shè)備不足的缺陷。
國內(nèi)水稻插秧機設(shè)備的研發(fā)及制造要與全球號召的高效經(jīng)濟、插秧質(zhì)量好，效率高等主題保持一致。近期對機械行業(yè)中水稻插秧機的使用情況進行了調(diào)查，傳統(tǒng)的水稻在沒有水稻插秧機而需要人工插秧的情況下，效率低下，勞動強度大，所以設(shè)計一個專用的水稻插秧機勢在必行。
文運用大學所學的知識，提出了水稻插秧機的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及主要零部件的設(shè)計中所必須的理論計算和相關(guān)強度校驗，構(gòu)建了水稻插秧機總的指導思想，從而得出了該水稻插秧機的優(yōu)點是高效，經(jīng)濟，并且插秧質(zhì)量高，運行平穩(wěn)的結(jié)論。
關(guān)鍵詞： 水稻插秧機；質(zhì)量；設(shè)計；經(jīng)濟；結(jié)論
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The design of Ophiopogon japonicus seeder
Specialty： Student Number：
Student： Supervisor：
Abstract：With the development of science and technology, interdisciplinary mutual infiltration, mutual exchanges between the various industry, extensive use of new structure, new materials, new technology, the sleeve pressing machine is large, efficient, reliable, energy saving,
Recently, the use of machinery industry, bearing and shaft sleeve shaft were investigated, found that the shaft, bearings and bushings in the machinery industry is one of the key parts.
Come very naturally in the assembly of the installation is also very simple. In the installation if the use of artificial pressure with not only the labor intensity is too large and the size of each other is not easy to ensure the shaft, bearing and shaft sleeve, so the design of a special press be imperative. Graduation project this time is a tube axial compressive loading machine. This paper introduces the theoretical calculation to design sleeve pressing machine structure, working principle and main parts of the strength check and the advantages of the sleeve, pressing machine is efficient, economical, and high safety, stable operation. The overall plan .
the relative position of two axle sleeve on the plane, the motor reducer to provide power through belt drives the screw rod to rotate, and drives the head movement, a nut, a rotary motion of the linear motion of press. Block type safety clutch overload protection with teeth, pressure distribution in the corresponding position of the pipe after drilling through the drilling template.
Key words：Machine manufacture;Crankshaft;Processing craft;Fixture;
目 錄
緒論 1
1. 課題的來源與研究的目的和意義 1
2. 水稻插秧機的發(fā)展現(xiàn)狀 3
3. 水稻插秧機的類型 4
4. 水稻插秧機總體方案結(jié)構(gòu)的設(shè)計 10
4.1 水稻插秧機的工作原理 12
5. 機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計 14
5.1 電機的選型計算 19
5.2 軸的設(shè)計計算 20
5.3 軸承的選型計算 20
6. 開溝器及其起落機構(gòu) 21
6.1 開溝器的要求 22
6.2 開溝器的結(jié)構(gòu)類型 22
6.2.1 芯鏵式開溝器 23
6.3 水稻、秧箱 24
6.3.1 水稻、肥料箱容量計算 26
6.3.2 水稻、肥料箱結(jié)構(gòu)特點 26
6.4 仿形機構(gòu) 27
6.4.1 仿形機構(gòu)類型 28
7. 三維軟件設(shè)計總結(jié) 28
結(jié)論 29
參考文獻 30
致謝 31
I
緒論
1 課題的來源與研究的目的和意義
機械設(shè)計是一門通過設(shè)計新產(chǎn)品或者改進老產(chǎn)品來滿足人類需求的應(yīng)用技術(shù)科學。它涉及工程技術(shù)的各個領(lǐng)域，主要研究產(chǎn)品的尺寸、形狀和詳細結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)思，還要研究產(chǎn)品在制造、銷售和使用等方面的問題。機械產(chǎn)品的應(yīng)用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝、調(diào)整、操作、維護、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機械和成套機械裝備，以保證機械產(chǎn)品在長期使用中的可靠性和經(jīng)濟性。
機械產(chǎn)品的應(yīng)用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝、調(diào)整、操作、維護、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機械和成套機械裝備，以保證機械產(chǎn)品在長期使用中的可靠性和經(jīng)濟性。研究機械產(chǎn)品在制造過程中，尤其是在使用中所產(chǎn)生的環(huán)境污染，和自然資源過度耗費方面的問題，及其處理措施。這是現(xiàn)代機械工程的一項特別重要的任務(wù)，而且其重要性與日俱增。機械的種類繁多，可以按幾個不同方面分為各種類別，如：按功能可分為動力機械、物料搬運機械、粉碎機械等；按服務(wù)的產(chǎn)業(yè)可分為農(nóng)業(yè)機械、礦山機械、紡織機械等；按工作原理可分為熱力機械、流體機械、仿生機械等。另外，機械在其研究、開發(fā)、設(shè)計、制造、運用等過程中都要經(jīng)過幾個工作性質(zhì)不同的階段。按這些不同階段，機械工程又可劃分為互相銜接、互相配合的幾個分支系統(tǒng)，如機械科研、機械設(shè)計、機械制造、機械運用和維修等。機械可以完成人用雙手和雙目，以及雙足、雙耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好。現(xiàn)代機械工程創(chuàng)造出越來越精巧和越來越復雜的機械和機械裝置，使過去的許多幻想成為現(xiàn)實。人類現(xiàn)在已能上游天空和宇宙，下潛大洋深層，遠窺百億光年，近察細胞和分子。新興的電子計算機硬、軟件科學使人類開始有了加強，并部分代替人腦的科技手段，這就是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的影響，而在未來年代它還將不斷地創(chuàng)造出人們無法想象的奇跡。人類智慧的增長并不減少雙手的作用，相反地卻要求手作更多、更精巧、更復雜的工作，從而更促進手的功能。手的實踐反過來又促進人腦的智慧。在人類的整個進化過程中，以及在每個人的成長過程中，腦與手是互相促進和平行進化的。
人工智能與機械工程之間的關(guān)系近似于腦與手之間的關(guān)系，其區(qū)別僅在于人工智能的硬件還需要利用機械制造出來。過去，各種機械離不開人的操作和控制，其反應(yīng)速度和操作精度受到進化很慢的人腦和神經(jīng)系統(tǒng)的限制，人工智能將會消除了這個限制。計算機科學與機械工程之間的互相促進，平行前進，將使機械工程在更高的層次上開始新的一輪大發(fā)展。19世紀時，機械工程的知識總量還很有限，在歐洲的大學院校中它一般還與土木工程綜合為一個學科，被稱為民用工程，19世紀下半葉才逐漸成為一個獨立學科。進入20世紀，隨著機械工程技術(shù)的發(fā)展和知識總量的增長，機械工程開始分解，陸續(xù)出現(xiàn)了專業(yè)化的分支學科。這種分解的趨勢在20世紀中期，即在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束的前后期間達到了最高峰。
由于機械工程的知識總量已擴大到遠非個人所能全部掌握，一定的專業(yè)化是必不可少的。但是過度的專業(yè)化造成知識過分分割，視野狹窄，不能統(tǒng)觀和統(tǒng)籌稍大規(guī)模的工程的全貌和全局，并且縮小技術(shù)交流的范圍，阻礙新技術(shù)的出現(xiàn)和技術(shù)整體的進步，對外界條件變化的適應(yīng)能力很差。封閉性專業(yè)的專家們掌握的知識過狹，考慮問題過專，在協(xié)同工作時配合協(xié)調(diào)困難，也不利于繼續(xù)自學提高。因此自20世紀中、后期開始，又出現(xiàn)了綜合的趨勢。人們更多地注意了基礎(chǔ)理論，拓寬專業(yè)領(lǐng)域，合并分化過細的專業(yè)。綜合-專業(yè)分化-再綜合的反復循環(huán)，是知識發(fā)展的合理的和必經(jīng)的過程。不同專業(yè)的專家們各具有精湛的專業(yè)知識，又具有足夠的綜合知識來認識、理解其他學科的問題和工程整體的面貌，才能形成互相協(xié)同工作的有力集體。綜合與專業(yè)是多層次的。在機械工程內(nèi)部有綜合與專業(yè)的矛盾；在全面的工程技術(shù)中也同樣有綜合和專業(yè)問題。在人類的全部知識中，包括社會科學、自然科學和工程技術(shù)，也有處于更高一層、更宏觀的綜合與專業(yè)問題。
機械工程通過不斷擴大的實踐，從分散性的、主要依賴匠師們個人才智和手藝的一種技藝，逐漸發(fā)展成為一門有理論指導的、系統(tǒng)的和獨立的工程技術(shù)。機械工程是促成18～19世紀的工業(yè)革命，以及資本主義機械大生產(chǎn)的主要技術(shù)因素。動力是發(fā)展生產(chǎn)的重要因素。17世紀后期，隨著各種機械的改進和發(fā)展，隨著煤和金屬礦石的需要量的逐年增加，人們感到依靠人力和畜力不能將生產(chǎn)提高到一個新的階段。
在英國，紡織、磨粉等產(chǎn)業(yè)越來越多地將工場設(shè)在河邊，利用水輪來驅(qū)動工作機械。但當時的煤礦、錫礦、銅礦等礦井中的地下水，仍只能用大量畜力來提升和排除。在這樣的生產(chǎn)需要下，18世紀初出現(xiàn)了紐科門的大氣式蒸汽機，用以驅(qū)動礦井排水泵。但是這種蒸汽機的燃料消耗率很高，基本上只應(yīng)用于煤礦。
1765年，瓦特發(fā)明了有分開的冷凝器的蒸汽機，降低了燃料消耗率。1781年瓦特又創(chuàng)制出提供回轉(zhuǎn)動力的蒸汽機，擴大了蒸汽機的應(yīng)用范圍。蒸汽機的發(fā)明和發(fā)展，使礦業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)、鐵路和航運都得以機械動力化。蒸汽機幾乎是19世紀唯一的動力源，但蒸汽機及其鍋爐、凝汽器、冷卻水系統(tǒng)等體積龐大、笨重，應(yīng)用很不方便。
19世紀末，電力供應(yīng)系統(tǒng)和電動機開始發(fā)展和推廣。20世紀初，電動機已在工業(yè)生產(chǎn)中取代了蒸汽機，成為驅(qū)動各種工作機械的基本動力。生產(chǎn)的機械化已離不開電氣化，而電氣化則通過機械化才對生產(chǎn)發(fā)揮作用。發(fā)電站初期應(yīng)用蒸汽機為原動力。20世紀初期，出現(xiàn)了高效率、高轉(zhuǎn)速、大功率的汽輪機，也出現(xiàn)了適應(yīng)各種水利資源的水輪機，促進了電力供應(yīng)系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展。
19世紀后期發(fā)明的內(nèi)燃機經(jīng)過逐年改進，成為輕而小、效率高、易于操縱、并可隨時啟動的原動機。它先被用以驅(qū)動沒有電力供應(yīng)的陸上工作機械，以后又用于汽車、移動機械和輪船，到20世紀中期開始用于鐵路機車。蒸汽機在汽輪機和內(nèi)燃機的排擠下，已不再是重要的動力機械。內(nèi)燃機和以后發(fā)明的燃氣輪機、噴氣發(fā)動機的發(fā)展，是飛機、航天器等成功發(fā)展的基礎(chǔ)技術(shù)因素之一。
工業(yè)革命以前，機械大都是木結(jié)構(gòu)的，由木工用手工制成。金屬(主要是銅、鐵)僅用以制造儀器、鎖、鐘表、泵和木結(jié)構(gòu)機械上的小型零件。金屬加工主要靠機匠的精工細作，以達到需要的精度。蒸汽機動力裝置的推廣，以及隨之出現(xiàn)的礦山、冶金、輪船、機車等大型機械的發(fā)展，需要成形加工和切削加工的金屬零件越來越多，越來越大，要求的精度也越來越高。應(yīng)用的金屬材料從銅、鐵發(fā)展到以鋼為主。
機械加工包括鍛造、鍛壓、鈑金工、焊接、熱處理等技術(shù)及其裝備，以及切削加工技術(shù)和機床、刀具、量具等，得到迅速發(fā)展，保證了各產(chǎn)業(yè)發(fā)展生產(chǎn)所需的機械裝備的供應(yīng)。
社會經(jīng)濟的發(fā)展，對機械產(chǎn)品的需求猛增。生產(chǎn)批量的增大和精密加工技術(shù)的進展，促進了大量生產(chǎn)方法的形成，如零件互換性生產(chǎn)、專業(yè)分工和協(xié)作、流水加工線和流水裝配線等。
簡單的互換性零件和專業(yè)分工協(xié)作生產(chǎn)，在古代就已出現(xiàn)。在機械工程中，互換性最早體現(xiàn)在莫茨利于1797年利用其創(chuàng)制的螺紋車床所生產(chǎn)的螺栓和螺帽。同時期，美國工程師惠特尼用互換性生產(chǎn)方法生產(chǎn)火槍，顯示了互換性的可行性和優(yōu)越性。這種生產(chǎn)方法在美國逐漸推廣，形成了所謂“美國生產(chǎn)方法”。
20世紀初期，福特在汽車制造上又創(chuàng)造了流水裝配線。大量生產(chǎn)技術(shù)加上泰勒在19世紀末創(chuàng)立的科學管理方法，使汽車和其他大批量生產(chǎn)的機械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率很快達到了過去無法想象的高度。
20世紀中、后期，機械加工的主要特點是：不斷提高機床的加工速度和精度，減少對手工技藝的依賴；提高成形加工、切削加工和裝配的機械化和自動化程度；利用數(shù)控機床、加工中心、成組技術(shù)等，發(fā)展柔性加工系統(tǒng)，使中小批量、多品種生產(chǎn)的生產(chǎn)效率提高到近于大量生產(chǎn)的水平；研究和改進難加工的新型金屬和非金屬材料的成形和切削加工技術(shù)。
18世紀以前，機械匠師全憑經(jīng)驗、直覺和手藝進行機械制作，與科學幾乎不發(fā)生聯(lián)系。到18～19世紀，在新興的資本主義經(jīng)濟的促進下，掌握科學知識的人士開始注意生產(chǎn)，而直接進行生產(chǎn)的匠師則開始學習科學文化知識，他們之間的交流和互相啟發(fā)取得很大的成果。在這個過程中，逐漸形成一整套圍繞機械工程的基礎(chǔ)理論。
動力機械最先與當時的先進科學相結(jié)合。蒸汽機的發(fā)明人薩弗里、瓦特，應(yīng)用了物理學家帕潘和布萊克的理論；在蒸汽機實踐的基礎(chǔ)上，物理學家卡諾、蘭金和開爾文建立起一門新的科學——熱力學。內(nèi)燃機的理論基礎(chǔ)是法國的羅沙在1862年創(chuàng)立的；1876年奧托應(yīng)用羅沙的理論，徹底改進了他原來創(chuàng)造的粗陋笨重、噪聲大、熱效率低的內(nèi)燃機而奠定了內(nèi)燃機的地位。其他如汽輪機、燃氣輪機、水輪機等都在理論指導下得到發(fā)展，而理論也在實踐中得到改進和提高。
早在公元前，中國已在指南車上應(yīng)用復雜的齒輪系統(tǒng)，在被中香爐中應(yīng)用了能永保水平位置的十字轉(zhuǎn)架等機件。古希臘已有圓柱齒輪、圓錐齒輪和蝸桿傳動的記載。但是，關(guān)于齒輪傳動瞬時速比與齒形的關(guān)系和齒形曲線的選擇，直到17世紀之后方有理論闡述。
手搖把和踏板機構(gòu)是曲柄連桿機構(gòu)的先驅(qū)，在各文明古國都有悠久歷史，但是曲柄連桿機構(gòu)的形式、運動和動力的確切分析和綜合，則是近代機構(gòu)學的成就。機構(gòu)學作為一個專門學科，遲至19世紀初才首次列入高等工程學院(巴黎的工藝學院)的課程。通過理論研究，人們方能精確地分析各種機構(gòu)，包括復雜的空間連桿機構(gòu)的運動，并進而能按需要綜合出新的機構(gòu)。
機械工程的工作對象是動態(tài)的機械，它的工作情況會發(fā)生很大的變化。這種變化有時是隨機而不可預見；實際應(yīng)用的材料也不完全均勻，可能存有各種缺陷；加工精度有一定的偏差，等等。
與以靜態(tài)結(jié)構(gòu)為工作對象的土木工程相比，機械工程中各種問題更難以用理論精確解決。因此，早期的機械工程只運用簡單的理論概念，結(jié)合實踐經(jīng)驗進行工作。設(shè)計計算多依靠經(jīng)驗公式；為保證安全，都偏于保守，結(jié)果制成的機械笨重而龐大，成本高，生產(chǎn)率低，能量消耗很大。從18世紀起，新理論的不斷誕生，以及數(shù)學方法的發(fā)展，使設(shè)計計算的精確度不斷的提高。進入20世紀，出現(xiàn)各種實驗應(yīng)力分析方法，人們已能用實驗方法測出模型和實物上各部位的應(yīng)力。20世紀后半葉，有限元法和電子計算機的廣泛應(yīng)用，使得對復雜的機械及其零。構(gòu)件進行力、力矩、應(yīng)力等的分析和計算成為可能。對于掌握有充分的實踐或?qū)嶒炠Y料的機械或其元件，已經(jīng)可以運用統(tǒng)計技術(shù)，按照要求的可靠度，科學地進行機械設(shè)計。
當今社會，隨著機械工業(yè)的蓬勃發(fā)展，各行各業(yè)的機械設(shè)備也在不斷地更新，不斷地完善，水稻插秧機同樣在發(fā)展著，傳統(tǒng)的水稻插秧是采用臨時的人工插秧，勞動效率低，不適合大量生產(chǎn)的場合。現(xiàn)代水稻插秧機是用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的對水稻進行插秧的一種設(shè)備。隨著機械行業(yè)的大發(fā)展，社會的進步，農(nóng)業(yè)機械將會越來越普遍地得到應(yīng)用。
2 水稻插秧機的發(fā)展現(xiàn)狀
水稻插秧機是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中關(guān)鍵作業(yè)環(huán)節(jié)，必須在較短的插秧農(nóng)時內(nèi)，根據(jù)農(nóng) 業(yè)技術(shù)要求，將水稻播到田地里去，使作物獲得良好的發(fā)育生長條件。插秧質(zhì)量的好壞，將直接影響到作物的出苗、苗全和苗壯，因而對產(chǎn)量的影響很 大。 由于精密插秧可以保證水稻在田間最合理分布， 插秧量精確， 株距均勻，插深一致，為水稻的生長發(fā)育創(chuàng)造最佳條件，可以大量節(jié)省水稻，減少田間 間苗用工，保證作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。因此，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對精密水稻插秧機械的要求越來越迫切。
我國從80年代末便開始研制精密水稻插秧機械。由于水稻質(zhì)量、整地條件、 機械制造水平及機器價格等因素制約，我國80年代主要是推廣半精量插秧。為適應(yīng)農(nóng)村生產(chǎn)責任制的要求，大量推廣了小型單體水稻插秧機。90 年代以來， 我國逐步推廣精密水稻插秧機， 有10多個企業(yè)生產(chǎn)了20多種型號的精密水稻插秧機。 精密水稻插秧機以作物種類分為玉米及大豆精密水稻插秧機、谷物（水稻）精密插秧 機、甜菜精密水稻插秧機；以配套動力分為小型（5.8～13.2kw）、中型（16.2～ 36.8kw）和大型水稻插秧機（40.4kw 以上）精密水稻插秧機；以排種器形式分為機 械式和氣力式兩大類精密水稻插秧機；機械式中又可分為垂直圓盤式、垂直窩眼 式、錐盤式、紋盤式、水平圓盤式、帶夾式等形式精密水稻插秧機。
3 水稻插秧機的類型
目前，常用的水稻插秧機根據(jù)操作方式和驅(qū)動行走形式分步行式和乘坐式兩大類。其中步行式又分為手扶自動式插秧機和手扶拖拉機配套插秧機；乘坐式又分為獨輪驅(qū)動行走乘坐式插秧機和四輪底盤插秧機，四輪底盤插秧機又有普通插秧機、高速插秧機兩種。
4 水稻插秧機總體方案結(jié)構(gòu)的設(shè)計
4.1 水稻插秧機的工作原理
本次設(shè)計的水稻插秧機的工作原理為：插秧機的設(shè)計是采用對秧塊進行均勻切塊的原理來實現(xiàn)分秧與插秧，達到定行、定深、定穴和定苗栽插的目的。只要盤苗上秧苗分布均勻，秧針切下的定量面積土塊上的秧苗，即每穴秧苗的數(shù)量是較為均勻的，由于秧針主要是分離秧塊，不是針對有生命的秧苗，傷苗的可能性大大降低。插秧機工作時，秧針插入帶土秧塊后抓取定量秧塊，并下移，當移至設(shè)定的栽插深度時，插秧機構(gòu)中的插植叉將秧苗從秧針上頂出，插入土中，完成一個栽插過程。同時，通過浮板和液壓系統(tǒng)，控制浮板與秧針的相對位置，從而保持基本一致的插秧深度。
5 機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計
5.1 電機的選型計算
已知整個水稻插秧機中零件重量與其他零部件的重量，我們?nèi)】傊亓繛?00Kg，電機額定轉(zhuǎn)速為1440r/m。即：
具體的電機設(shè)計計算如下:
N=＝0.75(KW)
G－電機的負載
－傳動效率，取0.75
所以根據(jù)N＝0.75kw，n＝1500r/min，查B1表10-4-1選用Y112M-4，再查B1表10-4-2得Y112M-4電機的結(jié)構(gòu)。
5.2 軸的設(shè)計計算
軸是組成機械的重要零件之一，它是安裝各種傳動零件，使之繞其軸線轉(zhuǎn)動傳動轉(zhuǎn)矩或回轉(zhuǎn)運動，并通過軸承與機座相聯(lián)接。軸與其上的零件組成一個組合體—軸系部件，在軸的設(shè)計中不能只考慮軸本身，必須和軸系零、不見的整個結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來。
由于振動輸送所用的軸即傳遞扭矩又承受彎矩，所以我所設(shè)計的階梯軸為轉(zhuǎn)軸，由于小帶輪已經(jīng)設(shè)計好，大帶輪的尺寸也就定了，只剩下軸徑的確定，軸的初步設(shè)計是根據(jù)扭轉(zhuǎn)強度，校核彎曲強度，由于軸的材料很多，主要根據(jù)軸的使用條件，對軸的強度、剛度、和其他機械性能等的要求，采用熱處理方式，同時考慮制造加工工藝并力求經(jīng)濟合理，通過設(shè)計計算來選擇軸的材料，選用最常見的45#鋼作為軸的材料,且其需用切應(yīng)力為40MPa
軸與其上的零件組合成一個組合體，在軸的設(shè)計中不能只考慮軸本身，必須和軸系零部件的整個結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是在初算軸徑的基礎(chǔ)上進行的。為滿足軸上零件的定位、緊固要求和便于軸的加工和軸上零件的裝拆，通常將軸設(shè)計成階梯軸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)是合理確定階梯軸的形狀和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的材料選用45號鋼，為保證其力學性能，進行調(diào)質(zhì)或正火處理。
1、初步計算軸的直徑
按照扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑，寫成設(shè)計公式，軸的最小直徑mm，查表16.2，c=112, p=20.35, n=851,代入設(shè)計公式得=32.26mm?？紤]到軸上有鍵槽以及其他因素的影響，應(yīng)適當增加軸徑以補償鍵槽對軸強度的削弱。取軸的直徑d為40mm，即最右端裝帶輪處的直徑為40mm。裝有密封元件和滾動軸承處的直徑，應(yīng)與密封元件和軸承的內(nèi)孔徑尺寸保持一致。軸上兩個支點的軸承，應(yīng)盡量采用相同的型號，便于軸承座孔的加工。相臨軸段的直徑不同形成軸肩。當軸肩用于軸上零件定位和承受軸向力時，應(yīng)具有一定的高度，軸肩處的直徑差一般取5—10mm，這里軸肩出的直徑差選擇5mm，然后協(xié)調(diào)各段軸的長度，考慮到要裝軸承座和機構(gòu)的合理性，還有螺釘?shù)鹊拈L度及其他各方面的因素，初步確定軸的各段長度。
5.3 軸承選型計算
軸承的選擇并不是只考慮軸徑一個因素，還要考慮到軸承的性能，一般要考慮到其壽命、可靠度（指該軸承達到或超過規(guī)定壽命的概率）、靜載荷、動載荷、額定壽命、基本額定壽命、基本額定載荷等等很多因素。最主要的是允許空間、載荷的大小和方向、軸承工作轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)精度、軸承的剛性（一般磙子軸承的剛性大于球軸承）、軸向游動、安裝和拆卸。因為在本設(shè)計的軸上徑向載荷大，軸向載荷小，而且存在軸或殼體變形大以及安裝對中性差的問題，所以選用調(diào)心滾子軸承，因為調(diào)心磙子軸承主要承受徑向載荷，也可同時承受少量的雙軸向載荷，而圓錐磙子軸承有打的錐角可承受大的徑、軸向聯(lián)合載荷。所以選用（雙列向心）圓錐磙子軸承，有雙內(nèi)圈，并是可分離的軸承，根據(jù)d=80mm,由參考資料2P7－356 表7－2－78 帶緊定套的調(diào)心滾子軸承（GB/T288-1994），選用22218CK/W33+H318軸承，其基本額定載荷為=240KN,=322KN, 根據(jù)軸承選用配套的軸承座，參考資料2P7-43表7-2-105 適用圓錐孔的異徑孔滾動軸承座(GB/T7813-1998) SNK型軸承座，可選用SNK316型的軸承座。
6 開溝器及其起落機構(gòu)
6.1 開溝器的要求
一個良好的開溝器必須符合下列要求：
(1)開出的種溝要深淺一致，溝型整齊、平直，開溝深度能在一定范圍 內(nèi)調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同作物的播深要求。
(2)開溝時不亂土層，不應(yīng)將下層濕土翻至地面，也不可使干土落入溝 底，應(yīng)將水稻和肥料導至濕土上。
(3)行內(nèi)水稻苗分布均勻，水稻不飛散而應(yīng)都落到溝底。
(4)應(yīng)有一定的回土作用，使細濕土將水稻苗全部覆蓋，以利于其成長。
(5)要有良好的入土性能和切土能力，工作可靠，不易被雜草、殘茬和 土塊堵塞。
(6)結(jié)構(gòu)簡單，工作阻力小，調(diào)整、維護方便。
6.2 開溝器的結(jié)構(gòu)類型
根據(jù)所播作物的插秧要求，地區(qū)氣候和土壤條件的不同，水稻插秧機應(yīng)采用 相應(yīng)的開溝器。開溝器結(jié)構(gòu)類型按其入土角不同，可分為銳角開溝器和鈍角 開溝器兩大類。銳角開溝器的開溝工作面與地面平的夾角，即入土角α＜ 90°，它通常有鋤鏟式、翼鏟式、船形鏟式和芯鏵式等多種。鈍角開溝器的 入土角α＞90°，它包括有靴鞋式、滑刀式、單圓盤式和雙圓盤式等多種。 開溝器的結(jié)構(gòu)類型、工作原理和特點： 1.鋤鏟式（銳角錨式）它依靠自重、附加重量和水稻插秧機前進時的牽引 力有自行入土的趨勢，直至與土壤阻力相平衡時為止。工作時，將部分土 壤升起，使底層土壤翻到上層，對前端及兩邊土壤有擠壓作用，開溝過后便 形成土丘和溝痕。 由于下層較濕的土壤翻到上層， 容易損失水分，不利保墑， 并使干濕土相混合，因此，不宜在干旱地區(qū)使用。此外，播前整地要求較 嚴。在土塊大，殘茬、草根很多的田地上作業(yè)時，容易發(fā)生纏草、擁土、堵 塞現(xiàn)象，工作不穩(wěn)定。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、輕便、容易制造和保養(yǎng)金屬 量較少。目前仍用于谷物水稻插秧機上。
2.寬幅翼鏟式有翼鏟、筒身和反射板組成。水稻經(jīng)輸種管落到反射板 上，經(jīng)反射立即向四處撒開，均勻地撒在翼鏟所開的溝底里，達到寬幅 80～120mm。工作時有拋土現(xiàn)象，阻力較大、易粘土，遇殘茬根莖易堵塞和 擁土，影響作業(yè)質(zhì)量。因此，要求整地質(zhì)量好。該開溝器限用于要求寬苗幅 的通用水稻插秧機上。
3.芯鏵式工作時，它的前棱和兩側(cè)對稱的曲面使土壤沿曲面上升，并 將殘差、表層干土塊、雜草向兩側(cè)拋出翻倒，使下層濕土上翻，不利保墑。 開溝阻力較大，不適于高速插秧。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，入土性能較好，對前 整地要求不高，而且溝底較平，開出溝寬為 120～180mm。主要用于東北壟 作地區(qū)寬苗幅插秧的中耕作物插秧中耕通用機上。
6.2.1 芯鏵式開溝器
芯鏵式開溝器主要由芯鏵、鏵柄、翼板、輸種管和護種罩等組成。芯鏵 一般用 3～4mm厚的 65Mn鋼板制成， 鏵尖及刃部進行熱處理， 硬度為 HRC37～ 42，以增加其耐磨性。芯鏵的主要參數(shù)有： 圖 5-1 芯鏵式開溝器 圖 5-2 芯鏵結(jié)構(gòu) 1—鏵柄 2—芯鏵 3—翼板 4—輸種管 5—護種罩1)入土角α 入土角過大，入土性能差，且阻力增加。入土角小， 會使芯鏵尖而長，強度減弱。一般芯鏵入土角以 15°～25°為宜。 (2)隙角ε 芯鏵底部有一隙角ε，它有利于入土，一般為ε５°，過 大則使溝底不平，過小使入土性能差。 (3)斜切角γ 芯鏵尖的斜切角不能過大，此角必須保證土粒、殘茬、雜 草沿刃口向后滑移，而不致纏掛、擁堵。斜切角γ一般為 60°～75°。
鏵高 H 在不影響水稻散落的情況下，鏵高不宜過高，過高易發(fā)生 擁土，且增加阻力。鏵高一般為 80～140mm。 (5)幅寬 B 芯鏵開溝器主要用于壟作寬幅，芯鏵幅寬大小取決于插秧 的苗幅寬度，一般為 120～180mm。 (6)芯鏵工作曲面 芯鏵工作曲面的形成見圖 5-3。ad 是平面 M 上一條 曲率半徑為 R 的曲線（芯鏵脊線），平面 N 是通過 oa（o 為曲率中心）而與 M 垂直的平面，ab，ac 是平面 N 上的線段，二者與 M 平面的夾角對稱。當平 面 N 繞 o 軸（通過 o 點與 M 平面垂直的軸線）旋轉(zhuǎn)時，線段 ab，ac 即掃描 出脊線兩側(cè)的工作曲面。
6.3 水稻、肥箱
6.3.1 水稻肥箱容量計算
水稻、肥箱水稻、肥箱的要求有以下幾個方面：
1.必須有足夠的容量，以減少假種加肥次數(shù)，并做到播到地頭時才加種 加肥。但種、肥箱過大，水稻插秧機組結(jié)構(gòu)龐大，且使機組牽引阻增加。此外， 對懸掛式水稻插秧機來說，將直接使機組縱穩(wěn)定性變壞。
2.箱底板的傾斜角應(yīng)大于水稻或廢料的自然休止角，保證水稻或肥料順 利流入排種器或排肥器內(nèi)。 3.水稻、肥料相應(yīng)堅固耐用、重量輕，。箱內(nèi)外應(yīng)涂以耐腐油漆。 加種、加肥方便，容易清理和不殘留水稻或肥料。 5.箱蓋關(guān)閉嚴禁，防止雨水浸入。對于氣力式水稻插秧機的種箱，蓋好后要 承受一定氣壓，并應(yīng)嚴密不漏氣。
水稻、肥料箱容量計算種、肥箱的容量是根據(jù)插秧工作幅寬、插秧量或施肥量、插秧行程和水稻或肥料單位容積的質(zhì)量等而定。 工作時， 不應(yīng)將箱內(nèi)水稻或肥料全部播完， 否則會因箱內(nèi)水稻或肥料太少，而影響排種、排肥性能，應(yīng)至少留有１０％ 的余量。 種、肥箱的容量Ｖ可用確定) 1000 ( maxh t′ ? =L B Q V (L) 式中
V——肥箱容積 種箱容積； Qmax——最大播量 斤/畝； B——水稻插秧機的工作幅寬； L——水稻裝滿后能行駛的距離；h——水稻箱的充滿系數(shù)；
t ——水稻容量 kg/l； 以大豆為例： 種箱容積 V=216180×320=0.012 升 肥箱容V=220×280×200=0.019 升 大豆容量為0.75噸/米， 百粒重20克， 則每箱可裝0.012×0.75×1000=9 公斤，同法可計算出每箱玉米水稻可播 2129m，每箱化肥可施 663m?？梢姺N 肥箱基本上滿足生產(chǎn)需求。
6.3.2 水稻、肥料箱結(jié)構(gòu)特點
水稻插秧機上的種、肥箱的形狀大多是矩形、梯形或圓形的，用薄鋼板成， 也有用玻璃纖維或塑料制成?，F(xiàn)代谷物水稻插秧機上種、肥箱的結(jié)構(gòu)特點是：
(1)增大容積，以減少加種加肥次數(shù)。國外谷物水稻插秧機種箱容積增大到 每米工作幅 160～200Ｌ；肥箱容積增大到每米工作幅 120～180Ｌ。
(2)采用整體箱結(jié)構(gòu)。用大型薄鋼板壓制成型，并與機架連成框架，以
增加其剛度。
(3)種箱與肥箱容積的相互比例可根究需要調(diào)節(jié)；通過改變種、肥箱內(nèi) 壁各板安裝位置，來改變種、肥箱的容積比
6.4 仿形機構(gòu)
仿形機構(gòu)是使水稻插秧機的開溝器能隨地形變化而始終保持一定的工作深 度，并開出深淺一致的種溝，以保持水稻播深一致。因此，對仿形機構(gòu)的要 求是：
(1)能滿足所要求的仿形范圍，并要有一定的限位機構(gòu)；
(2)工作可靠，仿形性能穩(wěn)定，溝底平整，開溝深淺一致；
(3)桿件緊湊，有足夠的強度和剛度。
6.4.1 仿形機構(gòu)類型
主要由整機仿形和單組仿形兩種形式。 整機仿形即水稻插秧機整機隨地形起伏，能夠上下仿形。其方式有：一是拖 拉機液壓懸掛機構(gòu)放在浮動位置， 使懸掛式水稻插秧機的地輪能隨地形起伏而上 下運動，達到整機仿形；一是與拖拉機下懸掛桿掛接的水稻插秧機下懸掛桿上， 有一允許在一定范圍內(nèi)上下運動的長圓孔。整機仿形結(jié)構(gòu)簡單，但在整機工 作幅內(nèi)播深不一致。 單組仿形機構(gòu)是每一插秧單組膠接在機架上，達到單組仿形，而單組上 的其他工作部件如覆土器、鎮(zhèn)壓輪、施肥開溝器等還可以相對于單組進行分 別仿形。因此，可根據(jù)不同地形各自進行上下仿形。仿形性能好。平行四連 桿仿形機構(gòu)結(jié)構(gòu)原理與同坐特點（見圖 ）在平行四連桿機構(gòu)的后桿部位 E 點上鉸接著連桿 OEF 和 EO2，O1 端裝有仿形輪，O２端裝有鎮(zhèn)壓輪。根據(jù)不 同的開溝深度要求，鎮(zhèn)壓輪通過調(diào)節(jié)點 F 的銷軸，可改變其相對于開溝器的 高度。當 F 銷軸固定后，O1EF O 變成剛性連桿，成為繞鉸接點轉(zhuǎn)動的扁擔 式仿形機構(gòu)，其深度變化很小，而且變化緩慢，方形可靠、穩(wěn)定，開溝深度 一致，是一種比較好的仿形機構(gòu)。根據(jù)地形和播前整地條件確定仿形量的大小。通常上、下方形量都是 8～12cm。為使開溝器工作穩(wěn)定，引角 a 變化范圍越小越好。因此，上下 拉桿長一些有利，但拉桿過長，使機構(gòu)不緊湊，機具重心后移。 橫向?qū)挾?b 值大些好，否則，工作中易引起橫向擺動，使播行直性差這 給機械中耕帶來困難。 根據(jù)地形和播前整地條件確定仿形量的大小。通常上、下方形量都是 8～12cm。為使開溝器工作穩(wěn)定，牽引角 a 變化范圍越小越好。因此，上下 拉桿長一些有利，但拉桿過長，使機構(gòu)不緊湊，機具重心后移。 橫向?qū)挾?b 值大些好，否則，工作中易引起橫向擺動，使播行直線性差，這 給機械中耕帶來困難。
7 三維軟件設(shè)計總結(jié)
在最近的一段時間的畢業(yè)設(shè)計，使我們充分把握的設(shè)計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新的經(jīng)驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設(shè)計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設(shè)計進度，本文所設(shè)計的是20噸啤酒瓶水稻插秧機的優(yōu)化設(shè)計，通過初期的定題，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設(shè)計完成了老師和同學的幫助下，在大學研究的最感謝幫助過我的老師和同學，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 通過此次設(shè)計，又一次提升了運用三維軟件的水平，并吸收了不少經(jīng)驗，總結(jié)為一下幾點。
有零件圖紙作圖與空想設(shè)計作圖不同，零件尺寸已經(jīng)給出，作圖時先不考慮尺寸是否真的合適，根據(jù)尺寸作出零件的三維圖，但到裝配時必須要考慮尺寸是否合適，由于AutoCAD圖紙效果不好，導致尺寸會有出錯，甚至有出現(xiàn)欠定義尺寸，所以，此時必須通過配合后在衡量尺寸，再進行修改，直到滿足配合要求。
工具集的確方便了作圖，通過選擇零件類型，輸入數(shù)據(jù)，就能生成出標準零件，但有時需要用到的零件在工具集上也未必能找到，所以此時要隨機應(yīng)變，運用其他零件代替并通過修改或添加零件使其滿足要求。
作三維圖時要靈活變通，解決問題的方法總比問題多，當一種方法不能正常作圖時，試試另一種方法，這不但能完成零件制作，同時也可以培養(yǎng)出更好的作圖思路，和打破規(guī)矩的新想法。
規(guī)則的零件，要學會使用一些能夠節(jié)省時間的命令，如鏡向，陣列等，“能省則省”。
關(guān)于裝配，曾經(jīng)帶給我很大的阻礙，花了很多時間才弄清原因所在。在一可活動子裝配體上，即使活動范圍會產(chǎn)生干涉，也不能對其設(shè)定活動范圍，如高級配合里的距離范圍，和角度范圍，即使在該活動范圍并不影響父配體，也不可設(shè)定。因為一旦設(shè)定范圍后，在父裝配體上會將子裝配體視為完全定義的模型，這樣會對子裝配體之間的配合產(chǎn)生矛盾，將不能完成裝配。
看懂圖是作圖的首要任務(wù)，看圖就是了解零件的工具，沒有工具則無法制出 零件，所以畫圖不能急于下筆，想透了零件的結(jié)構(gòu)，想透圖中的虛實線，這才是高效作圖的重中之重。進行零件建模前，一般應(yīng)進行深入的特征分析，搞清零件是由那幾個特征組成，明確各個特征的形狀，他們之間的相對位置和表面連接關(guān)系，然后按照特征的主次關(guān)系，按一定的順序進行建模。一個復雜的零件，可能是許多個簡單特征經(jīng)過相互之間的疊加、切除或相交組成。所以零件建模時，特征的生成順序十分重要，不同的建模過程雖然可以構(gòu)造出同樣的實體零件，但其造型過程及實體的構(gòu)型結(jié)構(gòu)卻直接影響到實體模型的穩(wěn)定性、可修改性、可理解性及實體模型的應(yīng)用。
尤其在二維圖紙上，我們能看到的只是零件的平面圖，而內(nèi)部特征則以虛線給予表示，另外還有零件的相貫線，這表示了各個特征相交時出現(xiàn)線段。在零件的草圖繪制過程中，必須要選好第一個草繪平面，這很關(guān)鍵，這個平面決定了往后建模的所用到的命令，簡單的說，一個圓柱可以作一個圓形然后拉伸，也可以作一個長方體旋轉(zhuǎn)，雖然他們的結(jié)果都一樣，但所用的草繪平面和命令就截然不同。如果我們要的是一條軸，那我們就應(yīng)該選擇第二種方法為好了。
由于此設(shè)計的零件都是比較規(guī)則的零件，所用到的命令大部分是拉伸命令和旋轉(zhuǎn)命令，而且很多零件都是擁有對稱關(guān)系，所以為了節(jié)省時間，提高效率，經(jīng)常會用到鏡向特征命令。
一張完整的工程圖應(yīng)具備以下4方面的內(nèi)容。
一組視圖：用一組視圖（其中包括視圖、剖視圖、斷面圖、局部放大圖）確、完整、清晰地表達零件各部分的結(jié)構(gòu)形狀。
尺寸：確定零件各部分形狀的大小和位置
技術(shù)要求：表明零件在制造和檢驗是應(yīng)達到的一些要求，如表面粗糙度、尺寸公差、形位公差、材料熱處理方式和指標等。
標題欄：注明零件名稱、材料、數(shù)量、圖樣比例以及圖號等內(nèi)容。
單擊【新建文件】圖標，系統(tǒng)顯示新建SolidWorks文件對話框，雙擊該對話框中得裝配體選項，即可進入裝配體工作模式。
調(diào)入第一個零件模型并放置在裝配體的原點處，即零件原點與裝配體原點重合。調(diào)入一個與第一個零件模型有裝配關(guān)系的零件模型。分析兩個零件之間的裝配約束關(guān)系，然后選取相應(yīng)的約束選項進行零件操作。
結(jié) 論
通過本次畢業(yè)設(shè)計，使我們充分把握的設(shè)計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新的經(jīng)驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設(shè)計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設(shè)計進度，本文所設(shè)計的是水稻插秧機的設(shè)計，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設(shè)計完成了老師和同學的幫助下，在大學研究的最感謝幫助過我的老師和同學，是大家的幫助才使我的論文得以通過。
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致 謝
在論文完成之際，我首先向我的導師致以衷心的感謝和崇高的敬意！在這期間，導師在學業(yè)上嚴格要求，精心指導，在生活上給了我無微不至的關(guān)懷，給了我人生的啟迪，使我在順利的完成學業(yè)階段的學業(yè)的同時，也學到了很多做人的道理，明確了人生目標。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，淵博的學識，實事求是的作風，平易近人、寬以待人和豁達的胸懷，深深感染著我，使我深受啟發(fā)，必將終生受益。
經(jīng)過近半年努力的設(shè)計與計算，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因為它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學四年來對所學知識的應(yīng)用和體現(xiàn)。
四年的學習和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的能力，更重要的是從周圍的老師和同學們身上潛移默化的學到了許多。在此，向他們表示深深的謝意與美好的祝愿。
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