秧苗移栽试验台铺土装置设计含开题及18张CAD图
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秧苗移栽试验台铺土装置设计
目 录
中文摘要………………………………………………………………… 1
ABSTRACT………………………………………………………………… 3
0 引言…………………………………………………………………… 4
1 综述…………………………………………………………………… 5
1．1 国内移栽机发展状况……………………………………………… 6
1.1.1 国内移栽机具介绍……………………………………………… 6
1．2国外移栽机发展状况……………………………………………… 8
2 移栽机的介绍………………………………………………………… 10
2.1移栽机的类型及特点……………………………………………… 11
2.1.1 钳夹式移栽机…………………………………………………… 11
2.1.2 移栽机研究存在的问题………………………………………… 12
2.1.3 移栽机的结构…………………………………………………… 13
2.1.4移栽机的工作原理……………………………………………… 14
2.1.5 移栽机的应用…………………………………………………… 15
2.2 方案论证…………………………………………………………… 15
2.2.1 移栽试验台功能及主要技术指标……………………………… 15
2.2.2 主要研究内容…………………………………………………… 16
2.3 试验台结构组成及工作原理……………………………………… 17
3机械系统设计……………………………………………………… 18
3．1整机设计………………………………………………………… 18
3.2 零部件设计……………………………………………………… 21
3.2.1 衬板…………………………………………………………… 21
3.2.2 出料口支板…………………………………………………… 22
3.2.3 挡板…………………………………………………………… 22
3.2.4 导板 …………………………………………………………… 22
3.2.5 电机座板 ……………………………………………………… 22
3.2.6 调节板 ………………………………………………………… 22
3.2.7 浮动轴座板 …………………………………………………… 22
3.2.8 加强板 ………………………………………………………… 23
3.2.9 接料板 ………………………………………………………… 23
3.2.10 连接板 ………………………………………………………… 23
3.2.11 密封板 ………………………………………………………… 23
3.2.12 右支板 ………………………………………………………… 23
3.2.13 张紧衬板 ……………………………………………………… 23
3.2.14 张紧支板 ……………………………………………………… 24
3.2.15 左支板 ………………………………………………………… 24
3.2.16 浮动轴 ………………………………………………………… 24
3.2.17 接料板焊合 …………………………………………………… 24
3.2.18 从动链轮 ……………………………………………………… 24
3.2.19 料箱 …………………………………………………………… 25
3.2.20 输送带 ………………………………………………………… 25
3.2.21 轴承套 ………………………………………………………… 25
3.2.22 主动链轮 ……………………………………………………… 25
3.2.23 主动轴 ………………………………………………………… 25
4 机械设计计算 ……………………………………………………… 26
4.1电机设计 ……………………………………………………………26
4.1.1 拟定传动方案 ……………………………………………………26
4.1.2 选择电动机……………………………………………………… 27
4.2 链条与链轮的设计………………………………………………… 29
4.2.1 选择链轮齿数Z1、Z2 ………………………………………… 29
4.2.2 求计算功率Pc ………………………………………………… 29
4.2.3 确定链条、链节数Lp ………………………………………… 31
4.2.4确定链长L及中心矩a ………………………………………… 31
4.3轴的设计 …………………………………………………………… 35
4.3.1 初定轴的最小直径……………………………………………… 35
4.3.2 轴的结构设计…………………………………………………… 36
4.3.3 轴的受力分析…………………………………………………… 37
4.3.4校核轴的强度…………………………………………………… 38
4.4 轴承设计…………………………………………………………… 40
4.4.1 求比值…………………………………………………………… 40
4.4.2 初步计算当量动载荷P………………………………………… 40
4.4.3 根据公式 C=P·（60nLh’/106）V3 …………………………… 41
5 设计结论……………………………………………………………… 42
6 设计总结……………………………………………………………… 43
7 参考文献……………………………………………………………… 46
8 译文…………………………………………………………………… 48
9 原文说明……………………………………………………………… 70
4
秧苗移栽试验台铺土装置设计
秧苗移栽试验台铺土装置设计
0 引言
采用机械化育苗移栽技术，可以减少自然灾害的影响，减轻种植户的劳动强度，达到增产、增收的目的。国内对农作物的机械化育苗移栽技术的研究早在20世纪50年代未60年代初就已经开始。由于没有突破育苗移栽机械化过程中的技术难题，使这一技术搁浅。 近年来由于农业生产的发展，新技术、新工艺的出现，为移栽机具的发展提供了很好的发展前景，20世纪80年代以后由于农业生产的发展，移栽机具发展迅速，从不到1000台上升到将近8000台。东北等大型农场多采用工厂化营养钵苗和机械化栽植技术，总体水平相对较高。
玉米育苗移栽技术是获得玉米高产的有效途径之一。其特点是把玉米田间栽培作业的主要过程,包括播种、出苗、选苗及幼苗管理等,提前在保护地里集中进行,由此改变了玉米传统的栽培方式,为获得玉米稳产高产创造了条件。在我国东北地区,无霜期短,温度年变化率大。采用保护地育苗,玉米的播种期可提早一个月,增加积温200℃,可在终霜后移栽,躲过霜冻、风、旱、虫等自然灾害,另一方面,移栽玉米可提早成熟约10天,能避开秋季低温和早霜的侵害,因此有利于获得稳产高产。此外,采用玉米育苗移栽,还可将玉米生产向北推移,扩大生产面积。在我国华北地区,一般都是一年二熟,两茬间的接茬矛盾突出。采用育苗移栽方式,在北京地区可将播种期提前15天～20天,从而可以使用中熟或晚熟品种,使夏玉米的产量达到10500kg/hm2～12000kg/ hm2。在我国长江以南地区,普遍采用一年三熟或间套种的栽培模式,各茬之间的接茬矛盾也非常突出,采用玉米育苗移栽,可以提高复种指数,并获得高产,使当季与全年的生产矛盾得到缓减。在保护地内育苗,可以充分利用空间和时间,不受气候条件的限制,便于管理,确保苗壮、苗齐和苗全,减少田间的间苗和补苗劳动,同时还能节省种子,降低生产成本,获得良好的经济效益。
1 综述
1.1 国内移栽机发展状况
尽管我国对农作物的机械化育苗移栽技术的研究早在20世纪50年代末和60年代初就已经开始，但当时人们只看到育苗移栽的好处和效率。忽视了经济效益，更没有科学的分析育苗移栽机械化过程的种种技术难题。近年来，人们对育苗移栽机械技术又有了进一步认识，开始对其重视起来。然而由于我国地域辽阔，自然条件千差万别，各地的生产规律又各不相同，加之各地发展水平不一致，所以到现在为止，总体上基本处于一种各自为战的状态。如四川、贵州等地由于土地连片面积小，实现大型机械化育苗移栽有一定困难，因此多采用单家单户式的土地育苗、人工载植方式；而东北等大型农场多采用工厂化营养体育苗和机械化栽植工艺。
国内的主要研究单位及主要机型有：中国农业大学研制的2ZDF型导苗管式移栽机；黑龙江农垦科学院的2Z-2型玉米钵苗移栽机；山东泰安的2ZM-2型和2ZM—ZAI型棉花移栽机；四川省研制的2ZYS-4型油菜移栽机等。
国内移栽机具介绍 :
1） 2Z-2型多用钵苗移栽机 该机由黑龙江省农垦科学院研制,与8.8～13.2KW小四轮拖拉机配套作业,作业机为三点悬挂式。它主要用于玉米营养钵育苗移栽,更换栽植器后,还可用于棉花、蔬菜等营养钵育苗移栽和甜菜纸筒育苗移栽。该机既可垄作也可平作,一次可完成单体仿形、刮土、开沟、夹钵、运钵、栽植、覆土、扶禾、镇压和二次覆土等工序。作业时人工喂苗,机械栽植,其生产率是人工栽植的６～８倍。带有浇水装置,每株注水量15～20×10-3Ｌ。其最大特点是一机多用、适应性强、立苗率高、作业成本低、栽植质量好。主要技术参数:外形尺寸（长×宽×高）（ｍｍ）:1400×1800×1350;机具质量（ｋｇ）:216;生产效率（hm2/h）:玉米、甜菜0.08～0.12,棉花0.10～0.15;立苗率（%）:≥95;伤苗率（%）:≤３漏苗率（%）:≤３。
2） 2ZD-4/6半自动型导苗管式移栽机 这种机具由中国农业大学西校区农业工程教研室研制,已通过国家级鉴定。机具有结构简单、不伤苗等优点,为国内首创,栽植性能处于国内领先水平。主要用于玉米、棉花、烟草、甜菜、蔬菜等作物的大田移栽。秧苗既可以是钵苗,也可以是无钵苗（裸根苗）。分４行和６行,分别与184KW或404KW拖拉机配套。主要技术参数:投苗速度（株／ｍｉｎ）:40～60行距（ｍｍ）:600～700（可调）株距（ｍｍ）:140～340（可调）栽植深度（ｍｍ）:40～100生产效率（hm2/h）:（４行）0.2～0.27（６行）:0.3～0.4移栽合格率（%）:＞90。
3） 2ZB-2型玉米移栽机 河北省唐山市农机化研究所在吸收国内外玉米移栽机优点的基础上,适应软盘育秧的农艺要求,简化结构,降低造价,研制出一次可完成开沟、栽植、覆土、压实几道工序的玉米移栽机,经田间试验,可以满足农艺要求,并根据用户需要,现已小批量生产。主要技术参数:配套动力（KW）:132（拖拉机）整机质量（ｋｇ）:300作业行数（行）:２行距（ｍｍ）:550～600株距（ｍｍ）:250～300适应苗高（ｍｍ）:300以下作业效率（hm2/h）:0.1～0.13秧苗直立度（度）:＞70。
4） 2ZY-2型半自动杯式秧苗移栽机 该机由山东泰安国泰拖拉机总厂生产。为悬挂式,配套动力是小四轮拖拉机。由人工投苗,机械栽植,一次完成开沟、注水、栽植、镇压、表面刮松等工序。它适用于移栽１００孔的透明塑料秧盘培育出的秧苗（玉米、蔬菜、棉花、烟草等）。如采用其它种类的秧盘,需事先向生产厂说明,并提供一个秧盘样品。在移栽过程中需同时施化肥的,本机配有附件—施肥装置,可供选用。主要技术参数:外形尺寸（ｍｍ）：1670×1450×1300;结构质量（ｋｇ）:370;行数（行）:２;行距（ｍｍ）:550～750（任意调节）;株距（ｍｍ）:150、200、250、300、350、400;可调移栽深度（ｍｍ）:60、80、100、120、140;注水量（Ｌ/株）:0.1;施肥量（kg/hm2）:150～600;倒苗率（%）:≤８（秧苗与地面夹角≤３０°）;漏栽率（%）:≤４;伤苗率（%）:≤３。
5）可溶性营养钵育苗设备和2YZ-Z型钵苗移栽机 该机由中国农业机械化科学研究院北京农业机械化研究所研制,已通过部级新产品鉴定。这种配套设备吸取了国外同类产品的先进技术,总体设计合理,结构简单、紧凑,能顺利完成育苗、移栽全过程。其技术经济指标具有国内先进水平。该套设备经过大面积生产试验考核,受到用户欢迎。可溶性营养钵育苗移栽技术,主要适用于玉米、棉花、甜菜和烟草等作物。主要设备分为育苗设备和移栽机。育苗设备由卧式上土机、自动墩土机、滚轮式翻转机、辊式滑动架、平板气吸式播种机组成。主要技术参数:生产率（万个/h）:２（可溶性营养钵）;钵体直径（mm）：20～50;钵高（mm）:50～100;装机容量（KW）:1.5;该机采用人工拔苗,机械开苗床的方式作业,一次完成入土、覆土和镇压作业。机具由18～22KW拖拉机牵引,通过地轮的转动,带动链轮运动,与夹放苗开沟器、扶土板等配合动作,将钵苗移栽于田间。主要技术参数:适应钵苗高度（mm）:≤200;生产效率（株／行·min）:50;漏栽率（%）:≤2;倒伏率（%）:≤7;锌体直径（mm）:40;移栽行数（行）:2;伤苗率（%）:≤3;苗定向率（%）:≥80。
1.2 国外移栽机发展状况
美国是农业机械化程度最高的国家之一。当前美国已经进入全盘机械化、自动化阶段，不但大田作物生产及收获已全部机械化，一些难度大的行业与作业也实现了机械化。向大功率、高速度发展是美国农业机械化的一个重要特点。此外，为了保护农业生态环境，实现农业的可持续发展，最有效地利用和节约农业资源，提高农业劳动生产率和农产品商品率，保持农业在国际上的竞争力，美国工业为农业提供了大量先进的农业机械。近几年，美国在谷物联合收割机、喷雾机、播种机等农业装备上已经开始采用卫星全球定位系统监控作业等高新技术，农业出现了向精准农业方向发展的趋势。
西欧国家基本是以旱作农业为主。目前这些国家小麦和玉米的整地、播种、收获、运输等生产环节已全面实现了机械化，不少农业机械还装备了GPS系统进行精确农业作业。在苹果、梨、葡萄种植方面，为适应机械收获作业，利用生物工程技术，控制作物的形状和结构，实现农艺与农机的结合。
日本田间作业从耕整地、插秧、植保、收获等全部实现了机械化，水稻育秧、插秧、半喂入联合收获机械居世界领先水平。日本能在水稻育秧、移栽方面很快实现机械化。除水稻生产外，奶牛饲养、肉牛和养鸡、养猪业也都实现了集约化与机械化。特别是设施农业，日本的日光温室很发达，温室内温度、湿度、通风等实现自动控制，花卉、蔬菜、养菇等广泛采用温室栽培，室内作业小型机械齐全，机械化程度也较高。水稻生产全过程机械化水平高，产品质量好，对小规模经营适应力强，每公顷农用地拖拉机功率比美、英、法等高度机械化国家投入多等，是日本农业机械化发展的突出特点。近几年来由于老龄化问题，日本农业从业人员急剧减少，后继乏人的问题日益突出。为解决这一问题，日本农业一方面酝酿改变经营模式，进行集团化规模化生产，另一方面努力加大农业方面的科技创新，力争开发出更加节省人力的农业机械，农业由机械化转为自动化就成了大势所趋。
大部分发展中国家如泰国、印度、菲律宾及南美的一些国家，也在加快本国的农业机械化步伐，积极采用拖拉机配套农业机械化进行耕整地、播种、收割、机械排灌、手动与机动植保机械防病虫害、机械脱粒等作业。但总的看来机械化水平还较低，只相当除美国外其他经济发达国家20世纪50至60年代的初期的水平。目前，菲律宾主要农作物水稻、玉米、甘蔗生产的某些环节采用机械化作业，他们的农业生产的机械化水平还处在一个较低的阶段。泰国的农机化发展水平在不同的地区而有所差异，泰国的中部平原地区是发达地区，播种机械、脱粒机械和喷雾机械拥有量较大，该地区的机械化模式以耕整机、脱粒机、播种机、除草机等为主，在其他地区小型拖拉机、水泵、喷雾机械和脱粒机械等发展也较快。在发展农业机械化过程中，印度比较重视水利灌溉设施的投资。
1.3 移栽机的介绍
移栽机械是玉米育苗移栽技术的关键设备。我国在70年代中期就研制了第一台用于玉米移栽的机械,之后,又陆续研制、开发和引进了多种适合于蔬菜、烟叶、甜菜等经济作物的移栽机械,但均因育苗技术落后,配套性能差,综合效益低等原因,都未得到推广应用,近几年来,随着育苗技术的发展,以及劳动力成本的上升,推动了移栽机械的研制开发工作,又有多种新型移栽机械出现。中国农业大学也研制了一种导苗管式移栽机,并于1996年通过了国家农机具检测中心的检测鉴定。总体上讲,目前我国研制使用的移栽机械都是半自动式的,全自动移栽机械因结构复杂,成本高,仅处在研究起步阶段。
1.3.1移栽机的类型及特点
1) 钳夹式移栽机 依靠人工将秧苗喂入到安装在转动轮上的钳夹上,秧苗被夹持着随转动轮一起转动,栽植到土壤中。这种移栽机的结构简单,株距和栽植深度稳定,但作业速度低,一般为30株/min～45株/min,而且容易夹伤秧苗,移栽的秧苗容易倾倒和被土壤掩埋。2) 链夹式移栽机 与钳夹式移栽机相似,秧苗由人工喂入到链夹上,链条由地轮驱动,并将秧苗移栽到土壤中。由于只改变了传动方式,因此其性能与钳夹式移栽机相同。3)挠性圆盘移栽机 人工将秧苗放置到两片可以变形的挠性圆盘内,圆盘转动将秧苗移栽到土壤中,这种移栽机的结构简单实用,但株距和移栽深度不稳定,也容易出现埋苗,同时,挠性圆盘的寿命也较短。4)导苗管式移栽机与上述三种移栽机相比,秧苗在导苗管式移栽机内的运动是自由的,非强制性的,因此不易伤苗。另一方面,喂入器是由水平转动的多个喂入筒构成,人工喂入时,其喂入速度可以提高,作业速度能达到60株/min～70株/min,比钳夹式移栽机提高30%～50%,但是,这种移栽机的结构比较复杂。
不论采用哪种结构的移栽机械,都应保证移栽的秧苗直立,不伤苗,株距、栽植深度和行距均匀一致。随着生产的发展,对移栽机械的性能又提出了更多的要求。①提高移栽速度。在理论上,采用机械移栽是人工移栽速度的4倍～10倍,但是,由于半自动化的机械移栽仍需要较多的辅助人员(如苗的运输人员、机手等),实际上只是人工移栽的2倍～5倍。半自动移栽机械的移栽速度取决于秧苗的人工喂入速度,国内外试验证明,秧苗的人工喂入速度上限是60株/ｍｉｎ～70株/ｍｉｎ,超过这个速度人就会感到紧张,出现漏喂入现象,栽植质量下降。②移栽与铺膜、起垄相结合。在我国东北地区,尽管采用了玉米移栽技术,秧苗仍有可能受到冷害,延长了返苗时间,如果将移栽和铺膜结合起来,将使移栽效果更为显著。此外,东北地区大多为垄作,移栽的同时完成起垄,有利于减少作业次数。目前我国的移栽机械均不能满足这些要求。③移栽的同时注水。目前国内的移栽机械大多数都没有注水装置。在移栽时注水是提高移栽成活率,缩短缓苗时间的必要技术措施。但是,配备注水装置后,实际作业时如何补充水,又成为一个现实问题。④免耕移栽。在华北以及长江以南地区,各季作业的接茬时间很短,能在免(少)耕地上实现直接移栽,具有极为重要的意义。江苏农学院已在棉花、烟叶和蔬菜的少免耕移栽方面取得了可喜的成绩,中国农业大学曾在北京郊区进行过玉米免耕移栽试验,但在玉米免耕移栽方面尚未取得实质性进展。
1.3.2移栽机研究存在的问题
需要解决的关键问题随着我国粮食生产水平的不断提高,经营方式的转变以及劳动力价格的上升,机械化育苗移栽技术必将越来越得到人们的重视,并逐步在适宜地区和适宜作物上推广应用。但尚有许多迫切需要解决的问题。①研究开发成本低、效果好的育苗方式,建立与此相适应的工厂化育苗设施和技术体系,包括育苗穴盘的形状和规格、基质成分和类型、穴盘播种和灌溉设施、秧苗化学控制和最佳移栽苗龄等,培育出适合移栽的壮苗。②开发完善移栽机械的性能,提高移栽速度和质量,降低劳动强度,使之具备多种作业功能,包括注水、起垄、铺膜以及在免耕条件下直接移栽等功能。同时,应注意移栽机的通用性,使之不仅能移栽玉米,还能移栽蔬菜、甜菜及烟叶等作物。③制定育苗移栽的相关标准,为实现全自动机械化移栽创造条件。目前我国从育苗到移栽的各个环节都缺少相关标准,使得育苗和移栽质量相差很大,移栽机械的通用性和互换性很差,难以科学地评定育苗移栽质量。
1.3.3 移栽机的结构
2Z6型作物秧苗移栽机主要由悬挂架(通用机架)、地轮、施肥装置、栽植单体、仿形机构和秧盘等几大部分构成。而单体又由单体架、刮土器、仿形轮、开沟器、栽植部件、覆土器、镇压轮、栽植手座位、秧盘架和传动系统构成(参见图1)
图 1.1 2Z-6型移栽机整体结构示意图
1.3.4移栽机的工作原理
工作原理工作时,深浅可调的刮土器首先刮去垄表层干土、根茬和土块,位于其后的靴式开沟器破土成沟并深施入底肥,栽植手将秧苗一株株连续地放入回转着的栽植器秧夹内,秧夹夹住秧苗的茎部(甜菜纸筒育苗夹住纸筒),钵托则托住秧苗的根部或营养钵保护秧苗茎部不被折断。当秧苗处于零速投苗点时,首先钵托自动缩回,随后秧夹张开,秧苗在零速投苗点落入沟中,并在沟两侧回流土壤的扶持下直立于沟内,随后第一覆土器给苗带覆以新土,使秧苗达到栽植深度。紧接着呈双曲线形状的扶苗器扶起秧苗的叶片,镇压轮以挤压形式压实苗带两侧土壤,最后第二覆土器进一步覆上浮土以利于保墒,这样,随着机器的前进,栽植手连续有节奏地喂入,秧苗被一株株地植入到垄上,完成机器栽植过程。
该机的主要技术指标：作业行数:6；行株距:22～45cm(可调)；行距:60～80cm(可调)；施肥量:225～300kg/hm2(可调)；立苗率:≥95%(指秧苗主茎与铅垂向夹角≤20°)；伤苗率:≤3%(指秧苗主茎折断或苗叶大部分被损坏)；成活率:≥98%；生产率:0.24～0.35hm2/h；配套动力:东方红75/802；拖拉机整机质量:602kg。
1.3.5移栽机的应用
田间试验结果：该机于1997年10月投入小区域试验,移栽的秧苗有玉米钵育苗、甜菜纸筒育苗和树枝。试验地为经重耙和旋耕后的麦地,2～4cm土块居多,土壤粘,含水率26%左右,土地平整,麦秸较多。这次试验重点对该机的立苗率、伤苗率、漏苗率、各单体仿形能力和株距均匀性及苗带压实度等指标进行了反复试验与测试。由于秧苗有限,每次每行移栽秧苗数为50株,试验效果比较理想,各单体均能良好仿形,苗带压实度达到农艺要求。
2 方案论证
2.1 移栽试验台功能及主要技术指标
完成一套适合于工厂育苗的秧盘播种系统，系统由育苗秧盘变速传动装置、播种装置、铺土装置、喷水及微机控制装置组成。
主要技术指标：
播种精度：每穴1粒种子；
作业速度：≥60盘/小时；
功率：≤7kw
漏播率：≤5%
重播率：≤5%
2.2 主要研究内容
本次毕业设计主要针对移栽试验台的铺土装置进行总体设计。
试验台的铺土装置分成几大部分，包括电机、料箱、支板、接料板、输送带、链轮等。他们之间的装配及机架的焊合是设计的关键。
料箱通过左右支板来固定，并用螺栓固定及焊合，这样比较牢固。电机固定在支撑板上，并安装在电机座板上。出料口通过出料口支板加螺栓与料箱固定。
螺栓和下支撑联接。电机和轴承座的支撑板的支架固定在底座上，联接是焊合。底座用螺栓连接。
通过对整机结构的设计方案的制定，结构的合理安排，零部件之间的安装配合，初步形成机器的总体装配关系，绘制总装图。为以后的进一步详细设计打下基础。秧苗移栽试验台的整机设计即要满足设计精度要求，结构工艺要求，还要使机器结构简单，体积小，造价低。这样才能符合现代化的机械设计要求，机与电的紧密结合，是现代机器的鲜明特点，本机就要达到性能结构都符合设计要求。
本机器中焊合部件很多。如支撑板和机器底座之间联接是焊合。电机和轴承支架与底座之间是焊合。之所以用如此多的焊接结构，因为焊接结构有如下特点：
1） 接头形式合理化，应力集中系数可以降低。
2） 能有效的发挥原材料的性能，改善机器性能，节省金属、减轻重量。
3） 水密性和气密性好。
4） 设计自由度大，壁厚不受限制，可根据承载情况确定结构单元尺寸。
5） 生产周期短，经济效益高，利于不断改型和创新。
参考文献
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15
秧苗移栽试验台铺土装置设计
摘 要
我国是一个农业大国，人口很多，农民也很多！要实现我国的发展，农业必须要发展。要发展，就必须使用机械化生产。就玉米种植来说就有很多问题。因此，实现机械化育苗栽植，提高劳动生产率，是推广玉米育苗栽植技术，获得玉米高产，提高玉米生产经济效益的关键环节。
栽植机械是玉米育苗栽植技术的关键设备。所以必须选择好的机械，那样就能事半功倍！实践证明，玉米机械化育苗栽植是一项系统工程，必须将育苗技术、机械化栽植和田间管理三者结合起来，才能获得玉米稳产高产和较好的经济效益，在更大范围内推广应用玉米育苗栽植。此次秧苗移栽试验台的设计就是解决以上问题，完成一套适合于工厂育苗的秧盘播种系统，系统由育苗盘变速传动装置、播种装置、铺土装置、喷水及微机控制装置组成。此机械装置能在室内进行秧苗的机械育苗。通过在室内的育苗以及以后的移栽，就能提高产量，对我国农业的发展大有益处。
关键词：栽植技术，栽植机械，玉米育苗，秧盘播种系统
the Earth Equipment of Transplanting Test Device Design
ABSTRACT
Our country is a large agricultural country,there is a lot of population, there are a lot of population, there are a lot of peasants too! Should realize the development of our country, agriculture must develop, Develop must use and produce mechanizedly. Plants and says on the maize that there are a lot of questions.
So , realize that grows seedlings to plant , mechanizedly and raise labour productivity , popularize maize grow seedlings technology of plantings , obtain maize high yield , improve maize produce key link of economic benefits .
Plant machinery whether maize grow seedlings and plant key equipment of technology . So must select the machinery hard , can get twice the result with half the effort like that ! Practice has proved maize mechanized to grow seedlings and it plants to be one system engineering year , must grow seedings technology , mechanized to plant and conbine with field management three together year , could get maize giving stable high yields irrespective of deought or water logging and better economic benefits, want in big range popularize and apply maize grow seedlings and plant technology in year. Rice shoot this transplant design to test platform to solve problem the above. Finish one suited to seedling records of system of sowing that factory grow seedlings , system grow seedlings record change speed deive , sow device , spread soil device , spray water and computer control device make up . The machinery that this mechanical device can carry on the rice shoot indoors grows seedlings . Through growing seedlings and favorable to transplantation after so indoors , can improve the output , have much benefits to development of the agriculture of our country .
Keywords: technology of plantings, plant machinery, apply maize grow seedlings, seedling records of system
目录
摘 要 1
ABSTRACT 2
0 引言 6
1 综述 7
1.1 国内移栽机发展状况 7
1.1.1 国内移栽机具介绍 8
1.2 国外移栽机发展状况 10
2 移栽机的介绍 12
2.1移栽机的研究概况 13
2.1.1 移栽机的类型及特点 13
2.1.2 移栽机研究存在的问题 14
2.1.3 移栽机的结构 15
2.1.4移栽机的工作原理 16
2.1.5 移栽机的应用 16
2.2 方案论证 17
2.2.1 移栽试验台功能及主要技术指标 17
2.2.2 主要研究内容 17
2.3 试验台结构组成及工作原理 18
3 机械系统设计 19
3.1整机设计 19
3.2 零部件设计 22
3.2.1 衬板 （BY-PT-09-101） 23
3.2.2 出料口支板 （YB-PT-09-102） 23
3.2.3 挡板 （YB-PT-02-101） 23
3.2.4 导板 （BY-PT-09-114） 23
3.2.5 电机座板 （BY-PT-09-108） 23
3.2.6 调节板 （Q235） 23
3.2.7 浮动轴座板 （Q235） 24
3.2.8 加强板 （YB-PT-02） 24
3.2.13 张紧衬板（BY-PT-09-109） 25
4 机械设计计算 27
4.1电机设计 27
4.1.1 拟定传动方案 27
4.1.2 选择电动机 28
4.2 链条与链轮的设计 30
4.2.1 选择链轮齿数Z1、Z2 31
4.2.2 求计算功率Pc 31
4.2.3 确定链条、链节数Lp 32
4.2.4确定链长L及中心矩a 32
4.3轴的设计 36
4.4 轴承设计 41
5 设计结论 43
6 设计总结 44
参考文献 47
秧苗移栽试验台铺土装置设计
0 引言
采用机械化育苗移栽技术，可以减少自然灾害的影响，减轻种植户的劳动强度，达到增产、增收的目的。国内对农作物的机械化育苗移栽技术的研究早在20世纪50年代未60年代初就已经开始。由于没有突破育苗移栽机械化过程中的技术难题，使这一技术搁浅。 近年来由于农业生产的发展，新技术、新工艺的出现，为移栽机具的发展提供了很好的发展前景，20世纪80年代以后由于农业生产的发展，移栽机具发展迅速，从不到1000台上升到将近8000台。东北等大型农场多采用工厂化营养钵苗和机械化栽植技术，总体水平相对较高。
玉米育苗移栽技术是获得玉米高产的有效途径之一。其特点是把玉米田间栽培作业的主要过程,包括播种、出苗、选苗及幼苗管理等,提前在保护地里集中进行,由此改变了玉米传统的栽培方式,为获得玉米稳产高产创造了条件。在我国东北地区,无霜期短,温度年变化率大。采用保护地育苗,玉米的播种期可提早一个月,增加积温200℃,可在终霜后移栽,躲过霜冻、风、旱、虫等自然灾害,另一方面,移栽玉米可提早成熟约10天,能避开秋季低温和早霜的侵害,因此有利于获得稳产高产。此外,采用玉米育苗移栽,还可将玉米生产向北推移,扩大生产面积。在我国华北地区,一般都是一年二熟,两茬间的接茬矛盾突出。采用育苗移栽方式,在北京地区可将播种期提前15天～20天,从而可以使用中熟或晚熟品种,使夏玉米的产量达到10500kg/hm2～12000kg/ hm2。在我国长江以南地区,普遍采用一年三熟或间套种的栽培模式,各茬之间的接茬矛盾也非常突出,采用玉米育苗移栽,可以提高复种指数,并获得高产,使当季与全年的生产矛盾得到缓减。在保护地内育苗,可以充分利用空间和时间,不受气候条件的限制,便于管理,确保苗壮、苗齐和苗全,减少田间的间苗和补苗劳动,同时还能节省种子,降低生产成本,获得良好的经济效益。
1 综述
1.1 国内移栽机发展状况
尽管我国对农作物的机械化育苗移栽技术的研究早在20世纪50年代末和60年代初就已经开始，但当时人们只看到育苗移栽的好处和效率。忽视了经济效益，更没有科学的分析育苗移栽机械化过程的种种技术难题。近年来，人们对育苗移栽机械技术又有了进一步认识，开始对其重视起来。然而由于我国地域辽阔，自然条件千差万别，各地的生产规律又各不相同，加之各地发展水平不一致，所以到现在为止，总体上基本处于一种各自为战的状态。如四川、贵州等地由于土地连片面积小，实现大型机械化育苗移栽有一定困难，因此多采用单家单户式的土地育苗、人工载植方式；而东北等大型农场多采用工厂化营养体育苗和机械化栽植工艺。
国内的主要研究单位及主要机型有：中国农业大学研制的2ZDF型导苗管式移栽机；黑龙江农垦科学院的2Z-2型玉米钵苗移栽机；山东泰安的2ZM-2型和2ZM—ZAI型棉花移栽机；四川省研制的2ZYS-4型油菜移栽机等。
1.1.1 国内移栽机具介绍
1） 2Z-2型多用钵苗移栽机 该机由黑龙江省农垦科学院研制,与8.8～13.2KW小四轮拖拉机配套作业,作业机为三点悬挂式。它主要用于玉米营养钵育苗移栽,更换栽植器后,还可用于棉花、蔬菜等营养钵育苗移栽和甜菜纸筒育苗移栽。该机既可垄作也可平作,一次可完成单体仿形、刮土、开沟、夹钵、运钵、栽植、覆土、扶禾、镇压和二次覆土等工序。作业时人工喂苗,机械栽植,其生产率是人工栽植的６～８倍。带有浇水装置,每株注水量15～20×10-3Ｌ。其最大特点是一机多用、适应性强、立苗率高、作业成本低、栽植质量好。主要技术参数:外形尺寸（长×宽×高）（ｍｍ）:1400×1800×1350;机具质量（ｋｇ）:216;生产效率（hm2/h）:玉米、甜菜0.08～0.12,棉花0.10～0.15;立苗率（%）:≥95;伤苗率（%）:≤３漏苗率（%）:≤３。
2） 2ZD-4/6半自动型导苗管式移栽机 这种机具由中国农业大学西校区农业工程教研室研制,已通过国家级鉴定。机具有结构简单、不伤苗等优点,为国内首创,栽植性能处于国内领先水平。主要用于玉米、棉花、烟草、甜菜、蔬菜等作物的大田移栽。秧苗既可以是钵苗,也可以是无钵苗（裸根苗）。分４行和６行,分别与184KW或404KW拖拉机配套。主要技术参数:投苗速度（株／ｍｉｎ）:40～60行距（ｍｍ）:600～700（可调）株距（ｍｍ）:140～340（可调）栽植深度（ｍｍ）:40～100生产效率（hm2/h）:（４行）0.2～0.27（６行）:0.3～0.4移栽合格率（%）:＞90。
3） 2ZB-2型玉米移栽机 河北省唐山市农机化研究所在吸收国内外玉米移栽机优点的基础上,适应软盘育秧的农艺要求,简化结构,降低造价,研制出一次可完成开沟、栽植、覆土、压实几道工序的玉米移栽机,经田间试验,可以满足农艺要求,并根据用户需要,现已小批量生产。主要技术参数:配套动力（KW）:132（拖拉机）整机质量（ｋｇ）:300作业行数（行）:２行距（ｍｍ）:550～600株距（ｍｍ）:250～300适应苗高（ｍｍ）:300以下作业效率（hm2/h）:0.1～0.13秧苗直立度（度）:＞70。
4） 2ZY-2型半自动杯式秧苗移栽机 该机由山东泰安国泰拖拉机总厂生产。为悬挂式,配套动力是小四轮拖拉机。由人工投苗,机械栽植,一次完成开沟、注水、栽植、镇压、表面刮松等工序。它适用于移栽１００孔的透明塑料秧盘培育出的秧苗（玉米、蔬菜、棉花、烟草等）。如采用其它种类的秧盘,需事先向生产厂说明,并提供一个秧盘样品。在移栽过程中需同时施化肥的,本机配有附件—施肥装置,可供选用。主要技术参数:外形尺寸（ｍｍ）：1670×1450×1300;结构质量（ｋｇ）:370;行数（行）:２;行距（ｍｍ）:550～750（任意调节）;株距（ｍｍ）:150、200、250、300、350、400;可调移栽深度（ｍｍ）:60、80、100、120、140;注水量（Ｌ/株）:0.1;施肥量（kg/hm2）:150～600;倒苗率（%）:≤８（秧苗与地面夹角≤３０°）;漏栽率（%）:≤４;伤苗率（%）:≤３。
5）可溶性营养钵育苗设备和2YZ-Z型钵苗移栽机 该机由中国农业机械化科学研究院北京农业机械化研究所研制,已通过部级新产品鉴定。这种配套设备吸取了国外同类产品的先进技术,总体设计合理,结构简单、紧凑,能顺利完成育苗、移栽全过程。其技术经济指标具有国内先进水平。该套设备经过大面积生产试验考核,受到用户欢迎。可溶性营养钵育苗移栽技术,主要适用于玉米、棉花、甜菜和烟草等作物。主要设备分为育苗设备和移栽机。育苗设备由卧式上土机、自动墩土机、滚轮式翻转机、辊式滑动架、平板气吸式播种机组成。主要技术参数:生产率（万个/h）:２（可溶性营养钵）;钵体直径（mm）：20～50;钵高（mm）:50～100;装机容量（KW）:1.5;该机采用人工拔苗,机械开苗床的方式作业,一次完成入土、覆土和镇压作业。机具由18～22KW拖拉机牵引,通过地轮的转动,带动链轮运动,与夹放苗开沟器、扶土板等配合动作,将钵苗移栽于田间。主要技术参数:适应钵苗高度（mm）:≤200;生产效率（株／行·min）:50;漏栽率（%）:≤2;倒伏率（%）:≤7;锌体直径（mm）:40;移栽行数（行）:2;伤苗率（%）:≤3;苗定向率（%）:≥80。
1.2 国外移栽机发展状况
美国是农业机械化程度最高的国家之一。当前美国已经进入全盘机械化、自动化阶段，不但大田作物生产及收获已全部机械化，一些难度大的行业与作业也实现了机械化。向大功率、高速度发展是美国农业机械化的一个重要特点。此外，为了保护农业生态环境，实现农业的可持续发展，最有效地利用和节约农业资源，提高农业劳动生产率和农产品商品率，保持农业在国际上的竞争力，美国工业为农业提供了大量先进的农业机械。近几年，美国在谷物联合收割机、喷雾机、播种机等农业装备上已经开始采用卫星全球定位系统监控作业等高新技术，农业出现了向精准农业方向发展的趋势。
西欧国家基本是以旱作农业为主。目前这些国家小麦和玉米的整地、播种、收获、运输等生产环节已全面实现了机械化，不少农业机械还装备了GPS系统进行精确农业作业。在苹果、梨、葡萄种植方面，为适应机械收获作业，利用生物工程技术，控制作物的形状和结构，实现农艺与农机的结合。
日本田间作业从耕整地、插秧、植保、收获等全部实现了机械化，水稻育秧、插秧、半喂入联合收获机械居世界领先水平。日本能在水稻育秧、移栽方面很快实现机械化。除水稻生产外，奶牛饲养、肉牛和养鸡、养猪业也都实现了集约化与机械化。特别是设施农业，日本的日光温室很发达，温室内温度、湿度、通风等实现自动控制，花卉、蔬菜、养菇等广泛采用温室栽培，室内作业小型机械齐全，机械化程度也较高。水稻生产全过程机械化水平高，产品质量好，对小规模经营适应力强，每公顷农用地拖拉机功率比美、英、法等高度机械化国家投入多等，是日本农业机械化发展的突出特点。近几年来由于老龄化问题，日本农业从业人员急剧减少，后继乏人的问题日益突出。为解决这一问题，日本农业一方面酝酿改变经营模式，进行集团化规模化生产，另一方面努力加大农业方面的科技创新，力争开发出更加节省人力的农业机械，农业由机械化转为自动化就成了大势所趋。
大部分发展中国家如泰国、印度、菲律宾及南美的一些国家，也在加快本国的农业机械化步伐，积极采用拖拉机配套农业机械化进行耕整地、播种、收割、机械排灌、手动与机动植保机械防病虫害、机械脱粒等作业。但总的看来机械化水平还较低，只相当除美国外其他经济发达国家20世纪50至60年代的初期的水平。目前，菲律宾主要农作物水稻、玉米、甘蔗生产的某些环节采用机械化作业，他们的农业生产的机械化水平还处在一个较低的阶段。泰国的农机化发展水平在不同的地区而有所差异，泰国的中部平原地区是发达地区，播种机械、脱粒机械和喷雾机械拥有量较大，该地区的机械化模式以耕整机、脱粒机、播种机、除草机等为主，在其他地区小型拖拉机、水泵、喷雾机械和脱粒机械等发展也较快。在发展农业机械化过程中，印度比较重视水利灌溉设施的投资。
2 移栽机的介绍
移栽机械是玉米育苗移栽技术的关键设备。我国在70年代中期就研制了第一台用于玉米移栽的机械,之后,又陆续研制、开发和引进了多种适合于蔬菜、烟叶、甜菜等经济作物的移栽机械,但均因育苗技术落后,配套性能差,综合效益低等原因,都未得到推广应用,近几年来,随着育苗技术的发展,以及劳动力成本的上升,推动了移栽机械的研制开发工作,又有多种新型移栽机械出现。中国农业大学也研制了一种导苗管式移栽机,并于1996年通过了国家农机具检测中心的检测鉴定。总体上讲,目前我国研制使用的移栽机械都是半自动式的,全自动移栽机械因结构复杂,成本高,仅处在研究起步阶段。
2.1移栽机的研究概况
2.1.1 移栽机的类型及特点
依靠人工将秧苗喂入到安装在转动轮上的钳夹上,秧苗被夹持着随转动轮一起转动,栽植到土壤中。这种移栽机的结构简单,株距和栽植深度稳定,但作业速度低,一般为30株/min～45株/min,而且容易夹伤秧苗,移栽的秧苗容易倾倒和被土壤掩埋。2) 链夹式移栽机 与钳夹式移栽机相似,秧苗由人工喂入到链夹上,链条由地轮驱动,并将秧苗移栽到土壤中。由于只改变了传动方式,因此其性能与钳夹式移栽机相同。3)挠性圆盘移栽机 人工将秧苗放置到两片可以变形的挠性圆盘内,圆盘转动将秧苗移栽到土壤中,这种移栽机的结构简单实用,但株距和移栽深度不稳定,也容易出现埋苗,同时,挠性圆盘的寿命也较短。4)导苗管式移栽机与上述三种移栽机相比,秧苗在导苗管式移栽机内的运动是自由的,非强制性的,因此不易伤苗。另一方面,喂入器是由水平转动的多个喂入筒构成,人工喂入时,其喂入速度可以提高,作业速度能达到60株/min～70株/min,比钳夹式移栽机提高30%～50%,但是,这种移栽机的结构比较复杂。
不论采用哪种结构的移栽机械,都应保证移栽的秧苗直立,不伤苗,株距、栽植深度和行距均匀一致。随着生产的发展,对移栽机械的性能又提出了更多的要求。①提高移栽速度。在理论上,采用机械移栽是人工移栽速度的4倍～10倍,但是,由于半自动化的机械移栽仍需要较多的辅助人员(如苗的运输人员、机手等),实际上只是人工移栽的2倍～5倍。半自动移栽机械的移栽速度取决于秧苗的人工喂入速度,国内外试验证明,秧苗的人工喂入速度上限是60株/ｍｉｎ～70株/ｍｉｎ,超过这个速度人就会感到紧张,出现漏喂入现象,栽植质量下降。②移栽与铺膜、起垄相结合。在我国东北地区,尽管采用了玉米移栽技术,秧苗仍有可能受到冷害,延长了返苗时间,如果将移栽和铺膜结合起来,将使移栽效果更为显著。此外,东北地区大多为垄作,移栽的同时完成起垄,有利于减少作业次数。目前我国的移栽机械均不能满足这些要求。③移栽的同时注水。目前国内的移栽机械大多数都没有注水装置。在移栽时注水是提高移栽成活率,缩短缓苗时间的必要技术措施。但是,配备注水装置后,实际作业时如何补充水,又成为一个现实问题。④免耕移栽。在华北以及长江以南地区,各季作业的接茬时间很短,能在免(少)耕地上实现直接移栽,具有极为重要的意义。江苏农学院已在棉花、烟叶和蔬菜的少免耕移栽方面取得了可喜的成绩,中国农业大学曾在北京郊区进行过玉米免耕移栽试验,但在玉米免耕移栽方面尚未取得实质性进展。
2.1.2 移栽机研究存在的问题
需要解决的关键问题随着我国粮食生产水平的不断提高,经营方式的转变以及劳动力价格的上升,机械化育苗移栽技术必将越来越得到人们的重视,并逐步在适宜地区和适宜作物上推广应用。但尚有许多迫切需要解决的问题。①研究开发成本低、效果好的育苗方式,建立与此相适应的工厂化育苗设施和技术体系,包括育苗穴盘的形状和规格、基质成分和类型、穴盘播种和灌溉设施、秧苗化学控制和最佳移栽苗龄等,培育出适合移栽的壮苗。②开发完善移栽机械的性能,提高移栽速度和质量,降低劳动强度,使之具备多种作业功能,包括注水、起垄、铺膜以及在免耕条件下直接移栽等功能。同时,应注意移栽机的通用性,使之不仅能移栽玉米,还能移栽蔬菜、甜菜及烟叶等作物。③制定育苗移栽的相关标准,为实现全自动机械化移栽创造条件。目前我国从育苗到移栽的各个环节都缺少相关标准,使得育苗和移栽质量相差很大,移栽机械的通用性和互换性很差,难以科学地评定育苗移栽质量。
2.1.3 移栽机的结构
2Z6型作物秧苗移栽机主要由悬挂架(通用机架)、地轮、施肥装置、栽植单体、仿形机构和秧盘等几大部分构成。而单体又由单体架、刮土器、仿形轮、开沟器、栽植部件、覆土器、镇压轮、栽植手座位、秧盘架和传动系统构成(参见图2.1)
图 2.1 2Z-6型移栽机整体结构示意图
2.1.4移栽机的工作原理
工作原理工作时,深浅可调的刮土器首先刮去垄表层干土、根茬和土块,位于其后的靴式开沟器破土成沟并深施入底肥,栽植手将秧苗一株株连续地放入回转着的栽植器秧夹内,秧夹夹住秧苗的茎部(甜菜纸筒育苗夹住纸筒),钵托则托住秧苗的根部或营养钵保护秧苗茎部不被折断。当秧苗处于零速投苗点时,首先钵托自动缩回,随后秧夹张开,秧苗在零速投苗点落入沟中,并在沟两侧回流土壤的扶持下直立于沟内,随后第一覆土器给苗带覆以新土,使秧苗达到栽植深度。紧接着呈双曲线形状的扶苗器扶起秧苗的叶片,镇压轮以挤压形式压实苗带两侧土壤,最后第二覆土器进一步覆上浮土以利于保墒,这样,随着机器的前进,栽植手连续有节奏地喂入,秧苗被一株株地植入到垄上,完成机器栽植过程。
该机的主要技术指标：作业行数:6；行株距:22～45cm(可调)；行距:60～80cm(可调)；施肥量:225～300kg/hm2(可调)；立苗率:≥95%(指秧苗主茎与铅垂向夹角≤20°)；伤苗率:≤3%(指秧苗主茎折断或苗叶大部分被损坏)；成活率:≥98%；生产率:0.24～0.35hm2/h；配套动力:东方红75/802；拖拉机整机质量:602kg。
2.1.5 移栽机的应用
田间试验结果：该机于1997年10月投入小区域试验,移栽的秧苗有玉米钵育苗、甜菜纸筒育苗和树枝。试验地为经重耙和旋耕后的麦地,2～4cm土块居多,土壤粘,含水率26%左右,土地平整,麦秸较多。这次试验重点对该机的立苗率、伤苗率、漏苗率、各单体仿形能力和株距均匀性及苗带压实度等指标进行了反复试验与测试。由于秧苗有限,每次每行移栽秧苗数为50株,试验效果比较理想,各单体均能良好仿形,苗带压实度达到农艺要求。
2.2 方案论证
2.2.1 移栽试验台功能及主要技术指标
完成一套适合于工厂育苗的秧盘播种系统，系统由育苗秧盘变速传动装置、播种装置、铺土装置、喷水及微机控制装置组成。
主要技术指标：
播种精度：每穴1粒种子；
作业速度：≥60盘/小时；
功率：≤7kw
漏播率：≤5%
重播率：≤5%
2.2.2 主要研究内容
本次毕业设计主要针对移栽试验台的铺土装置进行总体设计。
试验台的铺土装置分成几大部分，包括电机、料箱、支板、接料板、输送带、链轮等。他们之间的装配及机架的焊合是设计的关键。
料箱通过左右支板来固定，并用螺栓固定及焊合，这样比较牢固。电机固定在支撑板上，并安装在电机座板上。出料口通过出料口支板加螺栓与料箱固定。
螺栓和下支撑联接。电机和轴承座的支撑板的支架固定在底座上，联接是焊合。底座用螺栓连接。
通过对整机结构的设计方案的制定，结构的合理安排，零部件之间的安装配合，初步形成机器的总体装配关系，绘制总装图。为以后的进一步详细设计打下基础。秧苗移栽试验台的整机设计即要满足设计精度要求，结构工艺要求，还要使机器结构简单，体积小，造价低。这样才能符合现代化的机械设计要求，机与电的紧密结合，是现代机器的鲜明特点，本机就要达到性能结构都符合设计要求。
本机器中焊合部件很多。如支撑板和机器底座之间联接是焊合。电机和轴承支架与底座之间是焊合。之所以用如此多的焊接结构，因为焊接结构有如下特点：
1） 接头形式合理化，应力集中系数可以降低。
2） 能有效的发挥原材料的性能，改善机器性能，节省金属、减轻重量。
3） 水密性和气密性好。
4） 设计自由度大，壁厚不受限制，可根据承载情况确定结构单元尺寸。
生产周期短，经济效益高，利于不断改型和创新。
2.3 试验台结构组成及工作原理
这是一套适合于工厂育苗的秧盘播种系统，系统由育苗秧盘变速传动装置、播种装置、铺土装置、喷水及微机控制装置组成。
下图（图2.2）就是一套完整的装置图，由图可以看出本装置有4个部分组成：一次铺土、播种、二次铺土、浇水。
图2.2秧盘播种系统
这套系统能完成一个完整的加工过程不再需要其他的设备进行二次加工，所以很方便实用。只要有此装置就再也不用去室外育苗，再室内就可以完成全部工作，而且此装置也比较简单实用，操作灵活。
3 机械系统设计
3.1整机设计
主要讲述的是一次铺土装置的设计。包括整体结构、各部件、零件的安装和配合，焊合机架的结构形式，完成机器的总装图的设计。
铺土装置的整机设计是至关重要的。它设计的好坏关系到机器的性能、造价高低、外型美观与否等。此设备分成几大部分，包括电机、料箱、支板、接料板、输送带、链轮等。他们之间的装配及机架的焊合是设计的关键。
料箱通过左右支板来固定，并用螺栓固定及焊合，这样比较牢固。电机固定在支撑板上，并安装在电机座板上。出料口通过出料口支板加螺栓与料箱固定。
图3.1 料箱
螺栓和下支撑联接。电机和轴承座的支撑板的支架固定在底座上，联接是焊合。底座用螺栓连接。
通过对整机结构的设计方案的制定，结构的合理安排，零部件之间的安装配合，初步形成机器的总体装配关系，绘制总装图。为以后的进一步详细设计打下基础。秧苗移栽试验台的整机设计即要满足设计精度要求，结构工艺要求，还要使机器结构简单，体积小，造价低。这样才能符合现代化的机械设计要求，机与电的紧密结合，是现代机器的鲜明特点，本机就要达到性能结构都符合设计要求。
图3.2 从动链
本机器中焊合部件很多。如支撑板和机器底座之间联接是焊合。电机和轴承支架与底座之间是焊合。之所以用如此多的焊接结构，因为焊接结构有如下特点：
5） 接头形式合理化，应力集中系数可以降低。
6） 能有效的发挥原材料的性能，改善机器性能，节省金属、减轻重量。
7） 水密性和气密性好。
8） 设计自由度大，壁厚不受限制，可根据承载情况确定结构单元尺寸。
9） 生产周期短，经济效益高，利于不断改型和创新。
设计焊接结构适应考虑的问题
1） 焊接性 设计焊接结构中，选择原材料时在满足使用性能要求的前提下，应选用焊接性能较好的材料。一般碳钢的焊接性能优良，由于材料焊接性还受结构刚度、焊接应力状态、环境条件等因素的影响、在必要时还要做焊接性试验。
2） 结构刚度和减振能力 一般的钢材的强度和弹性摸量都比铸铁高。而减振能力却很低。当用焊接结构代替对钢度和减振能力有较高的铸铁件时，必须考虑刚度和振动。必要时应在设计中采用增大刚度和提高减振能力的措施。
3） 应力集中 焊接结构截面变化大，过渡区较急陡，圆角小，设计不当容易引起较大的应力集中。
4） 焊接残余应力和变形 拉伸残余应力降低结构的刚度，压缩残余应力提高疲劳强度。残余应力的释放容易引起零件尺寸，精度变化，也会影响使用性能和使用精度。为此需合理设计结构尺寸，接头形式及焊缝的合理布置。
5） 接头性能的不均匀性 焊缝及热影响区的成分、组织和性能都发生相应的变化，故在选择焊接材料、选定焊接方法、制定焊接工艺时，应保证焊接接头性能达到和满足设计要求。
3.2 零部件设计
构成整机的部件制造时所用钢铁型材、板材的选择：
3.2.1 衬板 （BY-PT-09-101）
4-M8螺纹孔焊合后与料箱配做
导角 0.5×45°
厚度为 5mm
3.2.2 出料口支板 （YB-PT-09-102）
弯折圆角≤R3
去尖角、毛刺
￠11孔焊后加工
3.2.3 挡板 （YB-PT-02-101）
展开长度113
去毛刺
宽度 20mm
3.2.4 导板 （BY-PT-09-114）
去尖角、倒棱
公差原则 GB/T 4249
厚度 18mm
3.2.5 电机座板 （BY-PT-09-108）
去毛刺
厚度 20mm
3.2.6 调节板 （Q235）
齿面热处理硬度 229-269HB
为注倒角 0.5×45°
该件可焊合加工
3.2.7 浮动轴座板 （Q235）
未注倒角 1×45°
去毛刺
厚度 6mm
3.2.8 加强板 （YB-PT-02）
弯折圆角 R1-3
去尖角、毛刺
3.2.9 接料板 （YB-PT-02）
4个空焊合后料箱配钻
该件可焊合加工
3.2.10 连接板 （YB-PT-09-103）
弯折圆角＜R2
去尖角、毛刺
3.2.11 密封板 （YB-PT-09-104）
去尖角、毛刺
公差原则按 GB/T 4249
3.2.12 右支板 （YB-PT-09-105）
￠11孔、￠7孔及M6、M8、M10螺纹孔焊合加工
12×20矩形弯边可根据工艺条件加工成R5-8圆形弯边
未注弯折圆角R-3
形位公差按 GB/T 1184-K
公差原则按 GB/T 4249
3.2.13 张紧衬板（BY-PT-09-109）
去尖角
长跟宽都是 60mm
厚度为 6mm
3.2.14 张紧支板 （Q235）
去尖角和毛刺
弯折圆角R1-3
3.2.15 左支板 （YB-PT-09-104）
16-￠7孔、1-￠11孔、M10孔、M6孔焊合后加工
12×20矩形弯边可加工成圆形
弯折圆角 R0.5-2
形位公差按 GB/T 1184-K
公差原则按 GB/T 4249
3.2.16 浮动轴（45）
为注倒角 0.5×45°
公差原则 GB 4243
3.2.17 接料板焊合（Q235）
接料板
4个空焊合后与料箱配钻，该件可焊合加工
挡板
展开长度113，去毛刺，宽度20mm
3.2.18 从动链轮（45）
齿面热处理硬度HRC 45-50
未注倒角0.5×45°
未注型位公差按GB/T1184-K
3.2.19 料箱（Q235）
电焊距离和焊点数焊工自定，应保证弯边和定位板贴合
各零件焊合后整形然后加工各定位孔
形位公差按GB/T 1184-K
公差原则按GB/T 4249
未注焊缝根据工艺条件确定
3.2.20 输送带（花纹输送带）
硫化接头：总层数4、阶梯长15，接头总长145
展开长度920
3.2.21 轴承套（Q235）
未注倒角 1×45°
未注形位公差GB/T 4249
3.2.22 主动链轮（45）
齿面热处理硬度HRC 45-50；
未注倒角 0.5×45°
3.2.23 主动轴（45）
未注形位公差GB/T 1184-K
公差原则按GB/T 4249
未注倒角 0.5×45°
4 机械设计计算
4.1电机设计
由设计要求可知功率≤7KW，取功率为3KW，输送机在常温下连续单向工作，载荷较稳定，环境有轻度粉尘，结构尺寸无特殊限制，选取三相交流电源，由盘的工作进程得出输送带的速度取2m/s便可满足。
4.1.1 拟定传动方案
为了估计传动装置的传动比范围，以便选择合适的传动机构和拟定传动方案，可先由一些已知条件计算其驱动卷筒的转速nw，既
nw==≈955r/min
一般常选用同步转速为1000r/min电动机或1500r/min电动机作为原动机，因此传动装置传动比约为1：1或1：6。
图4.1 传动装置
4.1.2 选择电动机
1）机类型和结构形式
按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y系列三相异步电动机，它为卧式封闭结构。
2）电动机容量
卷筒轴的输出功率Pw
pw=pd因是链传动，由表查得取 =0.9
则PW=3×0.9=2.7（KW）
3）电动机的转速
为了方便选择电动机的转速，先推算电动机转速的可选范围，由表可查得链动传动比范围ⅰ=1～5为最合适，则电动机转速可选范围为955～4775r/min，两种都合适，再对两种电动机进行比较便知1000r/min的传动比较小，传动装置结构尺寸较小，因此可采用1000r/min，选定电机型号为100YYJT120以下电动机的外形及安装尺寸图。
图4.2 电机100YYJT120安装尺寸图
图4.3电机100YYJT120外形
（一）技术指标
型号
额定电压（V）
额定功率（W）
频率HZ
额定电流（A）
调速范围r/min
1200转/分转矩
90转/分（N.m
起动电流（A）
超动转矩（uf）
电容量
容量（uf）
电压（V）
100YYJT120-3
220
100
50
1.2
90～1400
0.916
0.15
2.25
0.8
8
500
（二）电容器
电机型号
电压
电容容量
电容器型号
长
宽
高
（V）
（Uf）
（mm）
（mm）
（mm）
100YYJT120
1PH220
8
DMF-45604
48
18
28
4.2 链条与链轮的设计
链传动是由装在两轴上的链轮和链轮上的链条所组成，与带传动相比，链传动有如下特点：
1）能保证准确的平均传动比，并能用一根链条同时带动几根彼此平行的轴旋转。
2）传递的动力较带传动大，但作用在轴和轴承上的载荷较小。
3）传动效率高，一般可达96%～98%。
4）能在低速、重载和高温、水淋以及尘土飞扬等不良环境中工作。
5）可在两轴中心距较远的情况下传递运动和动力。
但是链传动由于其结构和运动特点，也存在不足之处。如：
1）链条的铰链容易磨损，使链节节距变大，造成脱链现象。
2）链传动瞬间传动比不等于常数，因此，传动中有冲击、振动和噪声。
3）安装、维护精度要求高，成本也较带传动高。
链传动由于具有以上特点，故经常应用于瞬间传动比无严格要求，两轴距离较大，工作条件恶劣（高温、多尘、潮湿及油污等）的场合，如金属切削机床、农业机械、建筑工程机械、起重运输机械以及汽车、摩托车等机械中。
本次设计便是农业机械，故可选取链传动较佳。链传动的适用范围，一般控制在传动比ⅰ≤8，两轴中心距a≤5～6m，链条最大速度Vmax＜20m/s，传递的功率P≤100kw。
可见起先取值满足以上条件，故可选。
按用途不同，链条可分为传动链、起重链和运输链。本设计选取传动链，用来传递功率，传动链中主要有滚子链和齿形链，这次选用最广的滚子链。
4.2.1 选择链轮齿数Z1、Z2
估计链速v=3～8m/s,由表查得Z1=21因传动比ⅰ=1故Z2=Z1=21
4.2.2 求计算功率Pc
由Pc≥KaKzP/Km(kw)
式中：P 链轮传递的功率
KA 工作情况系数
Kz 链轮齿数系数
Km 多排链系数
知Pc=1×1.12×3/1=3.36（kw）
选择链条型号和节距P
由Pc和nw查图的选链的型号为08A单排链，再由表查得链节距P=12.70mm
4.2.3 确定链条、链节数Lp
初定中心距为ao =40P，则链节数为：
Lp=(2ao/P)+(Z1+Z2)/2+(P/ ao)·[(Z2-Z1)/2π]2
=80+21
=101 (节)
4.2.4确定链长L及中心矩a
由式L=LP·P
=101×12.7
=1282.7 （mm）
由式a=（P/4）·｛[LP-（Z1+Z2）/2]
得中心距a=508（mm）
链轮具体计算
分度圆直径：d=P/sin(180°/Z1)，其中P为节矩，Z为齿数
既：d=12.7/sin(180°/21)
≈85.21 (mm)
齿顶圆直径：da=P[0.54+ctg(180°/Z1) ]
既：da=12.7[0.54+ctg(180°/21) ]
≈91.12 (mm)
damax=d+1.25P-d1
=85.321+1.25×12.7-7.95
≈93.135 (mm)
damix=d+(1-1.6/Z)P-d1
≈88.99 (mm)
分度圆弦齿高：ha=0.27P=0.27×12.7=3.429
hamax=(0.625+0.8/Z)P-0.5 d1
=(0.625+0.8/21) ×12.7-0.5×7.95
≈5.05 (mm)
hamix=0.5(P- d1)
=0.5×(12.7-7.95)
=2.375 (mm)
齿根圆直径：df=d- d1=85.21-7.95
=77.26 (mm)
齿侧凸缘（或徘间槽）直径：
dg≤Pctg(180°/21)-1.04h2-0.76
h2 内链板高度
则dg≤12.7 ctg(180°/21)-1.04×12-0.76
≈71.02 (mm)
齿宽（单排）：bf1=0.93b1=0.93×7.85≈7.3 (mm)
倒角宽： ba=(0.1～0.15)P
=(0.1～0.15) ×12.7
=1.27～1.905 (mm)
倒角半径：rx≥P=12.7 (mm)
齿侧凸缘（或排间槽）圆角半径：
ra≈0.04P=0.508 (mm)
链轮齿总宽：bm=(m-1)Pt+bf1
m 排数
则：bm=bf1=7.3(mm)
链轮材料：选45号钢，淬火～45HRC（齿面硬度）
DIN
ISO
链号
08A
ANSI
链号
40
节距
P
mm inch
12.70 1/2”
滚子
直径
d1
max
mm
7.95
内节
内宽
b1
min
mm
7.85
销轴
直径
d2
max
mm
3.96
销轴长度
L LC
mim mam
mm mm
16.6 17.8
内链
板高
度
h2
max
mm
12.00
链
板
厚
度
T
max
mm
1.5
极 限
拉 伸
载 荷
Q min
kN
14.10
每 米
长 重
q≈
kg/m
0.62
应用范围：低、中速、轻、中载、无剧烈冲击，振动和易磨损工作条件下的链轮。
图4.4 单排滚子链条尺寸
单排滚子链条和套筒链（A系列） 型号08A GB 1234.1-83
图4.5 链轮外形
从动链轮
主动链轮
节距 P 12.7
滚子直径 dr 7.92
齿数 Z 21
量齿测量距 Mr 88.5825-0.15
量柱直径 dr 7.93800.15
节距 P 12.7
滚子直径 dr 7.92
齿数 Z 21
量齿测量距 Mr 88.5825-0.15
量柱直径 dr 7.93800.15
4.3轴的设计
轴是机器上的重要零件。它用来支持传动零件（如齿轮和批带轮），并且传递运动的转矩。
材料选用45号调质钢
主要性能 毛坯直径 硬度 抗拉强度极限 屈服点 弯曲疲劳极限
(mm) (HBS) σb(Mpa) σs(Mpa) σ-1(Mpa)
≤200 217～255 640 355 275
扭切疲劳极限 许用弯曲应力 (Mpa)
[τ-1] (Mpa) [τ+1]b [τ-0]b [τ-1]b
155 215 100 60
4.3.1 初定轴的最小直径
对于即传递转矩又承受弯矩的轴，在设计时，由于轴上零件的位置及支点位置还没有确定，因此轴上支点的反力和弯矩还不能求得，这时也可用。
τ=T/W≤[τn]初步计算轴的最小直径，但应把扭转切应里适当降低（见表），以补偿弯矩对轴的影响，将降低后的许用应力代入上式，得到初算轴的最小直径的公式：
d≥｛T/0.2[τn]｝v3
=｛9.55×106/0.2[τn] ｝v3·(P/n) v3
=C·(P/n)v3 (mm)
式中：C 是与许用扭转切应力[τn]有关的系数
则：d=107×(2.7/1000) v3
≈14.45 (mm)
因有单键槽，应适当增大轴径3%
则有：d=14.45×1.03
≈14.88 (mm)
4.3.2 轴的结构设计
1）初步确定轴的各段直径跟长度
链轮处：按传递转矩算得基本直径为15mm，再由链轮尺寸取轴段长度为15mm。
轴承处：因轴承主要受径向力及不大的轴向力，故选用深沟球轴承，为方便轴承从右端装拆，并装有一挡圈，故取直径为25mm，长度根据轴承定为17mm。
中间处：中间轴段由箱宽420mm，可取比之宽点的长度428mm，直径暂取为30mm。
注：轴承左右对称装配。
2）传动零件的周向固定
链轮处采用A型普通平键，键号为A5×14 GB1095-79
3）其它尺寸
为加工方便，并参照轴承的安装尺寸，轴上过渡圆半径全部取r=1mm，轴端倒角为2×45°。
4.3.3 轴的受力分析
1）链轮上的转矩T为
T=9.55×106×（P/n）
=9.55×106×(2.7/1000)
≈2.58×104(N.m)
圆周力：Ft=2T/a=2×2.58×104≈605.56(N)
径向力：Fr=Ft·tg20°
=605.56×0.364
≈220.42
2)作垂直平面内的弯矩图
支点反力：RAV=RBV=Fr/2=220.42/2=110.21(N)
D点弯矩：MOV=RAV· （L/2）=110.21×（428/2）≈23584.94（N.mm）
3)作水平平面内的弯矩图
支点反力：RAH=RBH=Ft/2=605.56/2=302.78(N)
D点弯矩：MDH=RAH·(L/2)302.78×(428/2) ≈64794.92（N·mm）
4)作合成弯矩图
最大合成弯矩在D点处其值为：
M=（MDV2+MDH2）0.5
=（23584.942+64794.922）0.5
≈68953.83（N·mm）
5)作扭矩图
扭矩： T=2.58×104（N·mm）
6）作当量弯矩图
最大当量弯矩在D点出，其值为（取α=0.6）：
Md=[M2+(αT)2]0.5
= [68953.832+(0.6×2.58×104)2]0.5
≈70670.09（N·mm）
7)确定最大当量弯矩处的轴径
由表查得45号钢经正火处理的许用弯曲应力[σ-1]b=55Mpa，因此D点处的轴径：
d≥｛Md/(0.1[σ-1]b)｝v3
=｛70670.09/(0.1×55)｝v3
≈23.42 (mm)
故取标准直径为￠30mm的便可以满足设计要求，最终确定为￠30mm。
4.3.4校核轴的强度
已知轴的计算弯矩后，即可针对某些危险截面（既计算弯矩大而直径可能不足的截面）作强度校核计算。按第三强度理论，计算弯曲应力：
σca=Mca/W=[M2+(αT)2]0.5/W≤[σ-1]Mpa
σca=70670.09/W
W 轴的抗弯截面系数，mm3
图4.6 轴的抗弯截面
A的W计算公式为：W=（πd3/32）-[bt(d-t)2]/2d
=(π153/32)- [15×2×(15-2)2]/2×15
代入上式中：σca=70670.09/[（π153/32）-132]
≈257.13（Mpa）＜[σ-1]=275Mpa
故此处能满足设计计算要求。
按扭转强度条件计算：
τT=T/WT≈[9.55×106×（P/n）/(0.2d3)≤[τ]T (Mpa)
式中：τT 扭转切应力，MPa
T
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