大蒜栽種機導(dǎo)種與栽種機構(gòu)研究

大蒜栽種機導(dǎo)種與栽種機構(gòu)研究,大蒜,栽種,機導(dǎo)種,機構(gòu),研究,鉆研 摘要目前大蒜是中國在國際市場上極具有競爭力的經(jīng)濟作物之一。大蒜種植有一定的要求，在播種時要求蒜種“根下芽上、直立播種” ，近幾年來依靠人工進(jìn)行栽植。隨著機械自動化走進(jìn)田間地頭，人們對大蒜播種的效率提出了更高的要求，即不僅可以自動調(diào)整蒜種根芽的方向，還要控制蒜種直立，提高工作效率，減輕勞動強度。為此，在現(xiàn)在的大蒜栽種機的導(dǎo)種和栽種機構(gòu)進(jìn)行了解分析，發(fā)現(xiàn)其中的問題，并提出優(yōu)化改正意見。從而讓農(nóng)民更快的種出高質(zhì)量的大蒜。關(guān)鍵詞： 大蒜； 自動化； 優(yōu)化改進(jìn)ABSTRACTAt present, garlic is one of China's most competitive economic crops in the international market. Garlic cultivation has certain requirements, in the sowing requirements of the “root buds, upright planting“, in recent years rely on artificial cultivation. With the mechanical automation into the field, people on the efficiency of garlic seeding put forward higher requirements, that is not only can automatically adjust the direction of garlic root buds, but also control the garlic upright, improve work efficiency, reduce labor intensity. To this end, in the present garlic planter of the introduction and planting institutions to understand the analysis, found the problem, and proposed to optimize the correction. So that farmers can grow high quality garlic faster.Keywords： garlic; automation; optimization and improvement目錄摘要 .1第一章 緒論 .11.1 大蒜簡介 .11.2 大蒜栽種技術(shù)簡介 .11.2.1 大蒜栽種機概述 11.2.2 大蒜栽種機的作用 11.3 大蒜栽種機在國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 .31.3.1 國內(nèi)大蒜栽種機的現(xiàn)狀 31.3.2 國外大蒜栽種機的現(xiàn)狀 41.4 本文的主要內(nèi)容 6第二章 G020 栽種機的導(dǎo)種和栽種機構(gòu)分析 .71.1 G020 導(dǎo)種和栽種機構(gòu)簡介 .71.1.1 導(dǎo)種與栽種機構(gòu)的用途 81.1.2 導(dǎo)種與栽種機構(gòu)的工作環(huán)境 82.1 G020 大蒜栽種機導(dǎo)種機構(gòu)分析 .82.1.1 往復(fù)篩板的優(yōu)缺點 92.2 G020 大蒜栽種機栽種機構(gòu)分析 .92.2.1 鴨嘴式栽種機構(gòu)的優(yōu)缺點 .9第三章 G020 栽種機導(dǎo)種和栽種機構(gòu)的改進(jìn) .103.1 大蒜形狀統(tǒng)計實驗 .103.2 大蒜的芽朝向?qū)Υ笏馍L發(fā)育影響實驗 .113.3 栽種機的導(dǎo)種與栽種機構(gòu)設(shè)計 .123.3.1 導(dǎo)種與栽種機構(gòu)設(shè)計特點和要求 .133.3.2 導(dǎo)種與栽種機構(gòu)的設(shè)計特點和要求 133.3.3 導(dǎo)種與栽種機構(gòu)的構(gòu)造 .14第四章 總結(jié)與展望 .174.1 總結(jié) 174.2 展望 17參考文獻(xiàn) .181第 1 章 緒論1.1 大蒜簡介大蒜 （Garlic）又叫蒜頭、大蒜頭、胡蒜。半年生草本植物，百合科蔥屬，大蒜呈扁球形或短圓錐形，外面有灰白色或淡棕色膜質(zhì)鱗皮，剝?nèi)[葉，內(nèi)有 6～10 個蒜瓣，輪生于花莖的周圍，莖基部盤狀，生有多數(shù)須根。每一蒜瓣外包薄膜，剝?nèi)ケ∧ぃ匆姲咨?、肥厚多汁的鱗片。有濃烈的蒜辣氣，味辛辣。有刺激性氣味，可食用或供調(diào)味，亦可入藥。地下鱗莖分瓣，按皮色不同分為紫皮種和白皮種。大蒜是秦漢時從西域傳入中國，經(jīng)人工栽培繁育,具有抗癌功效，深受大眾喜食。大蒜中含有的微量元素、化類、氨基酸、糖類、維生素、含硫化合物、無機鹽等對于維持人體新陳代謝和保證正常的生理活動十分必要。而且大蒜還具有殺菌、抑制細(xì)菌生長等醫(yī)療和保健功能，對高血脂、糖尿病、必臟病及胃腸等病癥有減輕癥狀及治療作用。1.2 大蒜栽種技術(shù)簡介1.2.1 大蒜栽種機概述大蒜栽種機為一種農(nóng)用栽種機，用于在中、東、西部平原和丘陵地區(qū)的大蒜規(guī)?；C械化播種，既可以單獨動力使用，也可以與農(nóng)戶普遍使用的中小型農(nóng)用拖拉機配套使用。大蒜機械化播種的優(yōu)勢：播種速度快、均勻度好，能夠保證株距、行距的均勻性，出苗整齊。為以后大蒜的機械化收獲帶來很大方便。隨著大蒜栽種機的研制，實現(xiàn)大蒜的精量播種，還可以節(jié)省種子、降低成本、減低勞動強度、增加農(nóng)民收入，機械播種效率可達(dá)到人工的 25 倍。21.2.2 大蒜栽種機的作用由于大蒜種植上的特殊要求，大蒜播種時既要保證蒜種芽在上根在下垂直插入土中，又要具有一定的株距和行距，才能保證大蒜的正常生長，這就為大蒜實現(xiàn)機械播種造成了困難。以致現(xiàn)在的大蒜種植主要靠手工一瓣一瓣地插種，即費工又費力，很難適應(yīng)大面積種植的需要。大蒜栽種機的目的就在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、靈活實用的大蒜栽種機，使大蒜的機械種植成為現(xiàn)實，將人們從繁重的勞動中解放出來。1.2.3 大蒜栽種機組成及原理大蒜栽種機（圖 1-1）一般組成由上種箱 、下種箱 、清種刷 、輸送帶 、主動輪 、排種管 、軸承、撥桿 、撥桿擺動軸 、電控單元 、護種袋 、護種主動輪 、機架 、傳感器組成。在重力作用下，蒜種由上箱落入下箱。在雙面齒形帶轉(zhuǎn)動過程中，蒜種落入種槽，落入種槽中的蒜瓣可能不止一個，這樣可提高取蒜的成功率，減少大蒜播種機械的漏播。此后，蒜種隨傳送帶運動，由于傳送帶成一定角度，不在槽內(nèi)以及多余的部分蒜種在重力的作用下落回下箱，如果種槽內(nèi)的蒜瓣仍多于一個，在蒜種經(jīng)過清種刷下方時，清種刷進(jìn)行清種，清種后的種槽內(nèi)將只有一粒蒜種，此時，蒜瓣尖只有兩個朝向，機構(gòu)完成第一次定向。蒜瓣在保護帶的壓緊作用下，沿主動輪弧線運動，至換向器下端時受重力作用下落，停于輸種管水平槽內(nèi)。蒜瓣在運動經(jīng)過攝像頭時進(jìn)行圖像采集和處理，換向器根據(jù)圖像處理結(jié)果在蒜瓣停于輸種管水平槽時撥動蒜瓣，使蒜瓣落入輸種管豎直部分時尖部向上，完成第二次換向。 3圖 1-11、上種箱 2、下種箱 3、清種刷 5、輸送帶 6、主動輪 7、排種管 8、軸承9、撥桿 10、撥桿擺動軸 11、電控單元 12、護種袋 13、護種主動輪 14、機架 15、傳感器1.3 大蒜栽種機在國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.3.1 國內(nèi)大蒜栽種機的現(xiàn)狀大蒜機械化種植是我國大蒜生產(chǎn)過程中的難題之一, 國內(nèi)大蒜種植的現(xiàn)狀主要靠蒜農(nóng)手工種植。由于勞動強度大，種植質(zhì)量差，急需代替人工種植的大蒜種植機械。中國目前已有十幾種大蒜栽種機械，但播種效率低，播種效果差，很難符合農(nóng)藝要求，沒有得到推廣和發(fā)展。大蒜的精密取種和直立種植是阻礙大蒜栽種機設(shè)計的關(guān)鍵所在，如今大蒜種植機械技術(shù)已經(jīng)有了長足的發(fā)展，國內(nèi)大蒜栽植機械技術(shù)按種植方式主要可分為三種： 4第一種為大蒜點播技術(shù)，首先用壓穴錐壓穴，然后用機械送種到種穴，大蒜在送種過程中，蒜尖朝向處于自由狀態(tài)，蒜種投送到種穴內(nèi)時，蒜尖方向完全由落種瞬問朝覷及落種位置隨機確定．由這種技術(shù)研究發(fā)明的大蒜點播機，如李建武發(fā)明的大蒜點播機，由支架，壓穴輪，挖種總成，種箱，捧種槽，傳動輪。定向輪等構(gòu)成，人畜力提供動力，結(jié)構(gòu)簡單，播種效率高網(wǎng)．如圖 1-5 所示大蒜點播機．2、第二種為大蒜播種技術(shù)，由蒜種分配機構(gòu)、播穴管、按種桿組成，該技術(shù)基本上解決了大蒜栽植蒜尖向上的種植技術(shù)問題，但前提是必須事先將蒜種按尖上撮下的方式逐瓣用人工裝入蒜種盒，工作效率與人工栽植差不多．如王連增發(fā)明的大蒜栽種機(圖 1-6)，事先用手工在一排蒜管里。放入蒜尖向上的蒜瓣。勞動量大且效率低下。第三種為全自動大蒜栽種技術(shù)，由動力、供料器、根部向下控制器，開溝器等構(gòu)成，該技術(shù)解決了蒜種輸送過程中要求根部向下的技術(shù)問題，但沒有解決蒜種在土壤中要求直立的難題，且防堵、防損傷技術(shù)沒有解決．典型的是由中國農(nóng)機科學(xué)研究院現(xiàn)代農(nóng)裝科技股份有限公司研制生產(chǎn)的 2ZDS-5 型自走式大蒜栽植機 (圖 1-7)?！霸摍C一次作業(yè)可完成 5 行大蒜栽種，行距 17．5 厘米，大蒜直立率高，能滿足大蒜栽種的要求．生產(chǎn)率高，日栽種大蒜 033,-0．40 公頃，是人工栽種效率的 25 倍以上”．但該機采用的開溝后播種。只能保證蒜瓣在下落過程中的治理狀態(tài)，農(nóng)民使用表明蒜瓣入種溝后直立率并不高，所以該機尚未被農(nóng)民接受而大量推廣使用。實用新型專利孫懷保發(fā)明的大蒜栽植機，滿足了大蒜直立栽植的要求，但機構(gòu)復(fù)雜，難以保證精度，且不適合多行種植，還沒有達(dá)到實用階段． 我國大蒜機械化播種在研究和應(yīng)用中存在著不少問題，比如：1 、播種質(zhì)量低 由于大蒜的幾何形狀不規(guī)則，種植時要求根部朝下，至今還沒有專用的大蒜栽種機，現(xiàn)用的栽種機雖然能滿足大蒜播種的部分要求，卻不能滿足全部要求，播種質(zhì)量有待進(jìn)一步提高。要保證高的播種質(zhì)量，就要求滿足機具的性能指標(biāo)如單位時間播種量、播種量穩(wěn)定性、各行排種量一致性、播種均勻性、播深穩(wěn)定性和種植破碎率等。所以，要根據(jù)機具的性能指標(biāo)來快速研制出性能良好的栽種機。52 成果轉(zhuǎn)化慢 我國大蒜播種技術(shù)處于初級階段，配套技術(shù)還不完備，使用的機具還在試驗期間，農(nóng)民對新事物的接受需要一個過程，這些因素導(dǎo)致研制出來的栽種機沒有得到充分有效的利用。要是研制出的成果快速的被人們接受，就必須加大對機具的研究和宣傳力度。大蒜作為現(xiàn)今重要的經(jīng)濟作物，發(fā)展前景廣闊。因此現(xiàn)今在國內(nèi)外的機械化播種應(yīng)用范圍與質(zhì)量提升空間大，尤其是國內(nèi)，大蒜仍以人工手動播種為主，對勞動力需求大，經(jīng)濟效益較差，且播種株距、行距難以均勻化、不利于后期大蒜生長發(fā)育與田間管理。1.3.2 國外大蒜栽種機的現(xiàn)狀發(fā)達(dá)國家（如美國）人少地多，大蒜栽種主要采取規(guī)模化、專業(yè)化栽種，12 行的栽種機（圖 1-1）1 天能夠播種 10．175hm2，大大提高了生產(chǎn)效率，播寬可達(dá) 50m，以壟作為主。但是沒有考慮農(nóng)藝要求大蒜鱗芽朝上的問題，不能保證直立度。目前，國外的大蒜機械專利技術(shù)主要集中在韓國和日本。其他國家(如美國、荷蘭和法國)等也有少量專利。其中，韓國關(guān)于大蒜栽種機械的專利就有 16 種以上，日本有 8 種以上。 圖 1-1 12 行大蒜栽種機國外大蒜種植機械按照不同的標(biāo)準(zhǔn)可以分成很多種類，按動力不同可分為： 61、人力或畜力提供動力。 這種機具一般比較簡單，能完成開溝和播種的功能，比手工點播效率要高，但是播種質(zhì)量一般，但是成本十分低。印度旁遮普大學(xué)研制的一種人力單行栽種機，3 個人一天可以播種大蒜 0.3-0．4 公頃。2、靠拖拉機提供動力。 用拖拉機對機具進(jìn)行全懸掛或者半懸掛播種，可以一次播種多行，并可完成其他的如整地作業(yè)，而且在農(nóng)藝田 1-2 人力大蒜栽種機上更能保證大蒜種植的要求。典型的是荷蘭 Dutchvally 公司的十二行大蒜栽種機，非常精巧，采用半懸掛，地輪提供栽種機捧種動力。 3、 韓國專利比較常采用的是手扶式拖機進(jìn)行作業(yè)，這樣更便于拖拉機手進(jìn)行控制。還能在播種前同時完成旋耕整地并對播下的蒜瓣進(jìn)行覆土作業(yè)。從總體園外 大蒜種植機械的實際產(chǎn)品多采用旋耕后下韓國永東機械廠生產(chǎn)的 YD—1500 型大蒜栽種機（圖 1-2） 種并覆土或者開溝后下種并覆土，并不涉及蒜瓣直立種植的農(nóng)藝求，個別專利文獻(xiàn)中對蒜瓣直立種植的解決方案有所涉及。因為大蒜蒜瓣形狀不規(guī)則，體積比較大，還要實現(xiàn)精量的播種，所以排種器的設(shè)計非常關(guān)鍵。最常采用的排種器有勺鏈?zhǔn)脚醴N器和轉(zhuǎn)勺式捧種器，可以實現(xiàn)一次排種一個蒜瓣的要求．這兩種捧種器形式也是國外栽種機中最常用的排種方式，而在專利中出現(xiàn)的最多的還是的工作原理是顯而易見的，而且在不同的專利中出現(xiàn)有不同的形式，但是其原理都是一樣。的．7圖 1-2 YD—1500 型大蒜栽種機1.4 本文的主要內(nèi)容本文以大蒜栽種機的導(dǎo)種和栽種機構(gòu)為研究對象，具體研究目前市場上大蒜栽種機上導(dǎo)種機構(gòu)與栽種機構(gòu)分析、栽種結(jié)果分析、輸送設(shè)計、及結(jié)構(gòu)優(yōu)化。論文通過對目前以公開的大蒜栽種機設(shè)計方法的研究，實現(xiàn)對栽種機導(dǎo)種和栽種機構(gòu)的初步設(shè)計。具體內(nèi)容如下:第一章:通過查閱相關(guān)資料和所學(xué)知識積累，了解了目前大蒜栽種機中導(dǎo)種和栽種機構(gòu)系統(tǒng)研究的相關(guān)方法和方向。第二章:了解大蒜的所必須的種植條件，分析目前栽種機的導(dǎo)種和栽種機構(gòu)工作過程的缺陷與不足，在滿足大蒜種植條件的情況下，進(jìn)行分析。第三章:根據(jù)輸送狀態(tài)和栽種要求進(jìn)行設(shè)計，得出大蒜栽種機導(dǎo)種和栽種機構(gòu)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案。8第四章：總結(jié)與展望9第 2 章 G020 栽種機的導(dǎo)種和栽種機構(gòu)分析1.1 G020 導(dǎo)種和栽種機構(gòu)簡介本文以為 G020 大蒜栽種機導(dǎo)種與栽種機構(gòu)為例(圖 1-3)，目前市面上常見的大蒜播種機導(dǎo)種（圖 1-3）與栽種機構(gòu)（圖 1-4）一般為管狀導(dǎo)向與鴨嘴栽種，結(jié)構(gòu)簡單。1、導(dǎo)種機構(gòu)圖 1-4 導(dǎo)種機構(gòu)12102、栽種機構(gòu)圖 1-4 栽種機構(gòu)1.1.1 導(dǎo)種與栽種機構(gòu)的用途上圖 1-3 導(dǎo)種機構(gòu)呈漏斗狀，內(nèi)部由隔板間隔，通過傳動裝置實現(xiàn)大蒜間斷送入載種機構(gòu)。栽種機構(gòu)將大蒜輸入土中完成大蒜種植。1.1.2 導(dǎo)種與栽種機構(gòu)的工作環(huán)境導(dǎo)種與栽種機構(gòu)是大蒜栽種機主要的零部件，是完成大蒜種植的最后兩個關(guān)鍵步驟。導(dǎo)種機構(gòu)會受到大蒜掉落時的摩擦力，栽種機構(gòu)會與土地中的泥土石子發(fā)生摩擦，工作環(huán)境相對惡劣。2.1 G020 大蒜栽種機導(dǎo)種機構(gòu)分析根據(jù)下圖所示 G020 大蒜栽種機，其導(dǎo)種機構(gòu)通過凸輪結(jié)構(gòu)帶動篩板往復(fù)移動實現(xiàn)大蒜進(jìn)入導(dǎo)管種從而實現(xiàn)種植。112.1.1 往復(fù)篩板的優(yōu)缺點設(shè)計簡單，造價低廉，無復(fù)雜的機械運動。當(dāng)傳動軸轉(zhuǎn)動時帶動連桿轉(zhuǎn)動，大蒜可在往復(fù)篩板移動至特定位置落下，完成下落工序。但是往復(fù)篩板的使用無法高精度的確定每次下落為一顆大蒜，會造成不必要的浪費。同時無法滿足大蒜在栽種之中最致命的尖端向上，根向下。往復(fù)篩板是機械化運動無任何智能，中途可能會出現(xiàn)打算下落時，篩板剛好收回，此時篩板將產(chǎn)生剪切力將大蒜切斷，導(dǎo)致栽種失敗。2.2 G020 大蒜栽種機栽種機構(gòu)分析根據(jù)下圖所示 G020 大蒜栽種機，其栽種機構(gòu)通過鴨嘴式與其他農(nóng)作物的栽種機構(gòu)相似。開槽壓土的形式。篩板122.2.1 鴨嘴式栽種機構(gòu)的優(yōu)缺點鴨嘴式栽種機構(gòu)為市場上常見的栽種形式，比如玉米、小麥、棉花播種機。具有較好的控制種植深度的能力，開槽較穩(wěn)定，可使大蒜深埋于土壤中。但是鴨嘴式栽種機構(gòu)對于大蒜這類在種植中有芽上根下農(nóng)作物種植中是一個很大的弊端，不能保證其進(jìn)入土壤中 90%處于豎直狀態(tài)，對大蒜種產(chǎn)生不必要浪費。13第三章 G020 栽種機導(dǎo)種和栽種機構(gòu)的改進(jìn)根據(jù)對 G020 栽種機的分析得出其導(dǎo)種和栽種機構(gòu)存在缺陷，將嚴(yán)重影響大蒜種植后的成活率。根據(jù)大蒜的種植要求，本人參考資料，對大蒜的種植需求做了關(guān)于大蒜種植時所需的三組實驗。分別是實驗一大蒜的形狀是否為統(tǒng)一的，實驗二大蒜重心分布，實驗三大蒜以不同的狀態(tài)種下對其生長影響有多大。通過以上實驗進(jìn)行本次導(dǎo)種和栽種機構(gòu)的設(shè)計改進(jìn)。3.1 大蒜形狀統(tǒng)計實驗在市場上購買比較飽滿的白皮大蒜，蒜頭橫徑大于 6cm。取標(biāo)準(zhǔn)大蒜種 100 個，瓣蒜大小相對較均勻，蒜瓣較大，當(dāng)用大瓣蒜做蒜種時，可以提高大蒜的產(chǎn)量；為了方便對大蒜的形狀進(jìn)行描述和研究試驗，將蒜瓣分為四部分，分別為蒜瓣尖、蒜瓣根、蒜瓣背和蒜瓣橫截面（呈扇形），并定義蒜瓣的長、寬、高和蒜瓣夾角（蒜瓣扇形面圓也角）。空間坐標(biāo)系（ＸＹＺ）如圖 3-1 所示，用三軸尺寸表示大蒜的長、寬、高。14將蒜瓣（不剝蒜皮）水平放置，蒜瓣的長寬高對應(yīng)如下長：蒜瓣Ｘ軸方向最長的距離（Ｌ）寬：蒜瓣Ｙ軸方向最寬的距離（B）高：蒜瓣Ｚ軸方向最高的距離（H）將 100 個測量蒜瓣的長寬高并記錄下來，從測量完的 100 個蒜瓣中，選取 50 個蒜瓣，然后用小刀在蒜瓣最高出垂直切下，測量扇形截面的圓心角，數(shù)據(jù)如下表 3-1表 3-1數(shù)量/個 平均值/mm標(biāo)準(zhǔn)差/mm最小值/mm最大值/mm長 L 100 35.37 1.89 32.77 37.23寬 B 100 21.75 1.94 19.67 23.56高 H 100 21.32 2.34 18.21 23.33圓心角 50 48.1° 2.3° 46.3° 50.4°15由上表看出大蒜的長、寬、高和最大高度切下的扇形尺寸主要分布在 35.37mm、21.75mm、21.32mm 和 48.1°。由表格數(shù)據(jù)分析得出（1）根據(jù)計算公式，蒜瓣的長、寬、高分布相對符合正態(tài)分布。（2）大蒜瓣形狀上部與下端相比較上細(xì)下粗并且蒜瓣密度均勻，所以大蒜的重心在粗的部位及下部。根據(jù)此表可對導(dǎo)種機構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。3.2 大蒜的芽朝向?qū)Υ笏馍L發(fā)育影響實驗根據(jù)猜想，大蒜芽在土中的方向是否影響其生長發(fā)育，做如下實驗實驗一 大蒜芽朝向?qū)Τ雒绲挠绊懀簩⒋笏庋侩S機插入土壤與大蒜芽向上相比，大蒜芽向上插入土壤時比大蒜隨機插入土中出苗早 5 天，出苗相對整齊，苗壯；大蒜芽向上種入土壤與大蒜芽向下種入土壤相比，大蒜芽向上種植的相對早出苗6 天，出苗相對整齊。實驗二 大蒜芽朝向?qū)Υ笏庵仓昊L的影響：當(dāng)大蒜芽朝下和隨機時，大蒜芽向上的相對大蒜芽隨機的植株相對粗壯，栽種機構(gòu)葉片相對大，植株較高。大蒜芽向上種入土壤與大蒜芽向下種入土壤相比，大蒜芽向上植株相對較粗壯，葉片大而厚。根據(jù)實驗可知大蒜芽向上是大蒜生長一個關(guān)鍵性的因素。根據(jù)大蒜芽朝向?qū)Υ笏馍a(chǎn)發(fā)育影響的實驗得出，G020 的栽種機構(gòu)有很大必要性進(jìn)行改動。163.3 栽種機的導(dǎo)種與栽種機構(gòu)設(shè)計根據(jù)實驗我們需要對栽種機進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的大變動，設(shè)計的大蒜栽種機種的導(dǎo)種與栽種機構(gòu)應(yīng)滿足大蒜的種植要求。即滿足大蒜芽必須向上并且垂直插入土壤。通過查閱相關(guān)資料，目前相關(guān)設(shè)計的大蒜栽種機不論是同步播種還是異步播種，大蒜均是在重力的作用下隨機落入栽種機構(gòu)開出的種穴內(nèi)，且都沒有考慮大蒜進(jìn)入土后大蒜芽與根朝向問題。本文中大蒜栽種機種植機構(gòu)的設(shè)計思路是從大蒜的形狀入手，通過形狀導(dǎo)向?qū)⒋笏獍此庋肯蛏系姆较蚍N植。3.3.1 導(dǎo)種與栽種機構(gòu)設(shè)計特點和要求設(shè)計時應(yīng)在保證大蒜進(jìn)入土壤中大蒜芽向上前提下，綜合考慮與土地的垂直度、經(jīng)種植效率、經(jīng)濟性和勞動條件等項因素.導(dǎo)種與栽種機構(gòu)的設(shè)計步驟如下:1.研究資料，明確任務(wù);172.確定結(jié)構(gòu)方案，繪制草圖，確定連接方案、機構(gòu)方案，及導(dǎo)向、分度裝置等其他元件或裝置的結(jié)構(gòu)型式，合理布置，確定導(dǎo)種與栽種機構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)，并繪制草圖。3.進(jìn)行必要計算;4.審查方案，改進(jìn)設(shè)計;5.在有條件的情況下繪制導(dǎo)種與栽種機構(gòu)裝配圖，總裝配圖的比例應(yīng)盡量采用 1:1的比例。6.繪制夾具零件圖本次設(shè)計將把導(dǎo)種機構(gòu)與栽種機構(gòu)盡量合為一體，從而減少中自從料倉中自由落體過程中發(fā)生翻轉(zhuǎn)從而使大蒜芽向下，影響其生長。主要考慮大蒜進(jìn)入土壤大蒜苗向上，且盡量與地面垂直。且栽種機構(gòu)的開溝機構(gòu)具有一定的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，防止長時間開溝變形，影響大蒜種植。3.3.2 導(dǎo)種與栽種機構(gòu)的設(shè)計特點和要求設(shè)計應(yīng)注意:1.要有足夠的剛度和強度;2.傳動結(jié)構(gòu)精確，且作用點和施力方向要合理;3.充分保證大蒜種入土中的大蒜芽方向與垂直度;3.3.3 導(dǎo)種與栽種機構(gòu)的構(gòu)造根據(jù)實驗，大蒜瓣形狀上部與下端相比較上細(xì)下粗并且蒜瓣密度均勻，所以大蒜的重心在粗的部位及下部。由這一特點，將往復(fù)篩板進(jìn)行改造。將底部完全改進(jìn)，因為往返篩板對大蒜的方向無準(zhǔn)確的方向性，且大蒜的導(dǎo)向管過長，無固定大蒜方向的形狀。 18根據(jù)初步設(shè)計，將改進(jìn)為目前常見的滾筒，但根據(jù)大蒜的月牙形狀。根據(jù)實驗所得尺寸將其設(shè)計為與大蒜外形相似的輪廓挖勺，當(dāng)經(jīng)過下種箱將大蒜掛在輪廓內(nèi)，由于慣性與支撐力將有一個大蒜掉入槽內(nèi)，直至滾輪運行至地下。大蒜將完成種植。大蒜導(dǎo)種系統(tǒng)三維圖如下 3-4.圖 3-4 大蒜導(dǎo)種機構(gòu)大蒜種從下料倉掉入滾輪式大蒜導(dǎo)種機構(gòu)，其導(dǎo)種機構(gòu)前側(cè)為保衛(wèi)室，內(nèi)為下料倉掉入的大蒜，通過滾輪上的月牙形狀尺寸為下大上小的導(dǎo)向，大蒜以相同的位進(jìn)入槽內(nèi)，當(dāng)滾輪順時針轉(zhuǎn)動，大蒜位置如下圖 3-5 所示。主軸孔蒜瓣落入槽19圖 3-5擋板料倉下料孔20第四章 總結(jié)與展望4.1 總結(jié)本次課題研究中，我首先通過查閱文獻(xiàn)，詢問老師，觀看教學(xué)視頻等方式，初步了解了現(xiàn)今大蒜種植的國內(nèi)外發(fā)展情況，大蒜栽種機械中的研究現(xiàn)狀。本文對大蒜栽種機的栽種機構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，可得出以下結(jié)論：（１）G020 大蒜栽種機采用本種植機構(gòu)，可確保大蒜芽向上，符合大蒜生長，最大化的增加大蒜發(fā)芽速度的比值，同時對植株營造較好的生長環(huán)境。（２）導(dǎo)種機構(gòu)與栽種機構(gòu)的精密配合，大大提高了大蒜的成活率，及生長周期。（3）極大的提高了大蒜的種植效率。大蒜栽種機導(dǎo)種與栽種機構(gòu)的研究對大蒜今后的種植方向?qū)a(chǎn)生一定的影響，使我對所學(xué)的知識進(jìn)行了一次全面的總結(jié)4.2 展望本文完成了大蒜栽種機導(dǎo)種與栽種機構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計與優(yōu)化。但受時間及個人能力所限，還有以下幾個方面有待繼續(xù)深入研究:211、本文只討論了大蒜的蒜芽方向?qū)Υ笏獾纳L具有一定的影響，應(yīng)進(jìn)一步應(yīng)用當(dāng)前大蒜栽種機相關(guān)研究的最新理論進(jìn)行分析;2、本文只對 G020 大蒜栽種機導(dǎo)種與栽種機構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計分析，還可以從更多的方向去探討，對其其它部位進(jìn)行改造。感謝在本次畢業(yè)設(shè)計中指導(dǎo)老師在我的實驗設(shè)計、大蒜栽種機改進(jìn)中中給予耐心的指導(dǎo)和無私的幫助，在設(shè)計的細(xì)節(jié)和可行性方面對我做出了很多指導(dǎo)?？梢哉f沒有他的指導(dǎo)，我的設(shè)計的可行性與精確性會大打折扣。以及在制圖中中老師同學(xué)提出的寶貴意見。感謝大學(xué)期間幫助過我的同學(xué)和朋友們，謝謝你們！參考文獻(xiàn)[1] 劉艷芝．大蒜生長特性與產(chǎn)量形成分析口．山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012 [2] 劉勇輝．種板式欠蒜栽植機蒜種輸送及分插機構(gòu)設(shè)計與化化陽］．南京農(nóng)業(yè)欠 學(xué)，2012[3] 誠謙，袁文勝，吳崇友． 大蒜播種時鱗芽朝向?qū)Υ笏馍L發(fā)育影響的試驗研究 ［J］． 2008.24[4] 倪軍． 大蒜播種機 : 中國，200820016731． 2008 － 11－ 05． [5] 虞自奮.AutoCAD2008 高級案例解析.北京：中國電力出版社，2008.5； [6] 鄒香．我國大蒜國際競爭力的實證分析［Ｊ］．現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2011.2.24[7]劉勇輝．大蒜栽植機蒜種輸送及分插機構(gòu)設(shè)計．南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，201222[8]白玉成，劉贊東，狄明利．大蒜栽植機械的現(xiàn)狀及發(fā)展超勢探討［Ｊ］．農(nóng)機化 研究，2007[9]張偉欣．玉米紙筒體苗膜上移栽機關(guān)健部件研究［Ｄ］．哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014[10] 石峰，巧、松林，鄧向春．偏圖盤指夾式幼苗移栽機栽植機構(gòu)運動軌跡分析［Ｊ］．湖南農(nóng)業(yè).大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2012[11]李立新，李小忠，錢志兵.大蒜播種機械現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2012（21）：220-221.[12] Raten, M A,T W , Effect of sige of seed cloves on growth and yield of the garlic [J]. Bangladesh ：Horticulture ,1994, 13(3):12-13.[13]白玉成，劉贊東，狄明利.大蒜栽植機械的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢探討[J]. 農(nóng)機化研究,2008（11）：247-248 .摘要目前大蒜是中國在國際市場上極具有競爭力的經(jīng)濟作物之一。大蒜種植有一定的要求，在播種時要求蒜種“根下芽上、直立播種” ，近幾年來依靠人工進(jìn)行栽植。隨著機械自動化走進(jìn)田間地頭，人們對大蒜播種的效率提出了更高的要求，即不僅可以自動調(diào)整蒜種根芽的方向，還要控制蒜種直立，提高工作效率，減輕勞動強度。為此，在現(xiàn)在的大蒜栽種機的導(dǎo)種和栽種機構(gòu)進(jìn)行了解分析，發(fā)現(xiàn)其中的問題，并提出優(yōu)化改正意見。從而讓農(nóng)民更快的種出高質(zhì)量的大蒜。關(guān)鍵詞： 大蒜； 自動化； 優(yōu)化改進(jìn)ABSTRACTAt present, garlic is one of China's most competitive economic crops in the international market. Garlic cultivation has certain requirements, in the sowing requirements of the “root buds, upright planting“, in recent years rely on artificial cultivation. With the mechanical automation into the field, people on the efficiency of garlic seeding put forward higher requirements, that is not only can automatically adjust the direction of garlic root buds, but also control the garlic upright, improve work efficiency, reduce labor intensity. To this end, in the present garlic planter of the introduction and planting institutions to understand the analysis, found the problem, and proposed to optimize the correction. So that farmers can grow high quality garlic faster.Keywords： garlic; automation; optimization and improvement目錄摘要 .1第一章 緒論 .11.1 大蒜簡介 .11.2 大蒜栽種技術(shù)簡介 .11.2.1 大蒜栽種機概述 11.2.2 大蒜栽種機的作用 11.3 大蒜栽種機在國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 .31.3.1 國內(nèi)大蒜栽種機的現(xiàn)狀 31.3.2 國外大蒜栽種機的現(xiàn)狀 41.4 本文的主要內(nèi)容 6第二章 G020 栽種機的導(dǎo)種和栽種機構(gòu)分析 .71.1 G020 導(dǎo)種和栽種機構(gòu)簡介 .71.1.1 導(dǎo)種與栽種機構(gòu)的用途 81.1.2 導(dǎo)種與栽種機構(gòu)的工作環(huán)境 82.1 G020 大蒜栽種機導(dǎo)種機構(gòu)分析 .82.1.1 往復(fù)篩板的優(yōu)缺點 92.2 G020 大蒜栽種機栽種機構(gòu)分析 .92.2.1 鴨嘴式栽種機構(gòu)的優(yōu)缺點 .9第三章 G020 栽種機導(dǎo)種和栽種機構(gòu)的改進(jìn) .103.1 大蒜形狀統(tǒng)計實驗 .103.2 大蒜的芽朝向?qū)Υ笏馍L發(fā)育影響實驗 .113.3 栽種機的導(dǎo)種與栽種機構(gòu)設(shè)計 .123.3.1 導(dǎo)種與栽種機構(gòu)設(shè)計特點和要求 .133.3.2 導(dǎo)種與栽種機構(gòu)的設(shè)計特點和要求 133.3.3 導(dǎo)種與栽種機構(gòu)的構(gòu)造 .14第四章 總結(jié)與展望 .174.1 總結(jié) 174.2 展望 17參考文獻(xiàn) .181第 1 章 緒論1.1 大蒜簡介大蒜 （Garlic）又叫蒜頭、大蒜頭、胡蒜。半年生草本植物，百合科蔥屬，大蒜呈扁球形或短圓錐形，外面有灰白色或淡棕色膜質(zhì)鱗皮，剝?nèi)[葉，內(nèi)有 6～10 個蒜瓣，輪生于花莖的周圍，莖基部盤狀，生有多數(shù)須根。每一蒜瓣外包薄膜，剝?nèi)ケ∧?，即見白色、肥厚多汁的鱗片。有濃烈的蒜辣氣，味辛辣。有刺激性氣味，可食用或供調(diào)味，亦可入藥。地下鱗莖分瓣，按皮色不同分為紫皮種和白皮種。大蒜是秦漢時從西域傳入中國，經(jīng)人工栽培繁育,具有抗癌功效，深受大眾喜食。大蒜中含有的微量元素、化類、氨基酸、糖類、維生素、含硫化合物、無機鹽等對于維持人體新陳代謝和保證正常的生理活動十分必要。而且大蒜還具有殺菌、抑制細(xì)菌生長等醫(yī)療和保健功能，對高血脂、糖尿病、必臟病及胃腸等病癥有減輕癥狀及治療作用。1.2 大蒜栽種技術(shù)簡介1.2.1 大蒜栽種機概述大蒜栽種機為一種農(nóng)用栽種機，用于在中、東、西部平原和丘陵地區(qū)的大蒜規(guī)?；C械化播種，既可以單獨動力使用，也可以與農(nóng)戶普遍使用的中小型農(nóng)用拖拉機配套使用。大蒜機械化播種的優(yōu)勢：播種速度快、均勻度好，能夠保證株距、行距的均勻性，出苗整齊。為以后大蒜的機械化收獲帶來很大方便。隨著大蒜栽種機的研制，實現(xiàn)大蒜的精量播種，還可以節(jié)省種子、降低成本、減低勞動強度、增加農(nóng)民收入，機械播種效率可達(dá)到人工的 25 倍。21.2.2 大蒜栽種機的作用由于大蒜種植上的特殊要求，大蒜播種時既要保證蒜種芽在上根在下垂直插入土中，又要具有一定的株距和行距，才能保證大蒜的正常生長，這就為大蒜實現(xiàn)機械播種造成了困難。以致現(xiàn)在的大蒜種植主要靠手工一瓣一瓣地插種，即費工又費力，很難適應(yīng)大面積種植的需要。大蒜栽種機的目的就在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、靈活實用的大蒜栽種機，使大蒜的機械種植成為現(xiàn)實，將人們從繁重的勞動中解放出來。1.2.3 大蒜栽種機組成及原理大蒜栽種機（圖 1-1）一般組成由上種箱 、下種箱 、清種刷 、輸送帶 、主動輪 、排種管 、軸承、撥桿 、撥桿擺動軸 、電控單元 、護種袋 、護種主動輪 、機架 、傳感器組成。在重力作用下，蒜種由上箱落入下箱。在雙面齒形帶轉(zhuǎn)動過程中，蒜種落入種槽，落入種槽中的蒜瓣可能不止一個，這樣可提高取蒜的成功率，減少大蒜播種機械的漏播。此后，蒜種隨傳送帶運動，由于傳送帶成一定角度，不在槽內(nèi)以及多余的部分蒜種在重力的作用下落回下箱，如果種槽內(nèi)的蒜瓣仍多于一個，在蒜種經(jīng)過清種刷下方時，清種刷進(jìn)行清種，清種后的種槽內(nèi)將只有一粒蒜種，此時，蒜瓣尖只有兩個朝向，機構(gòu)完成第一次定向。蒜瓣在保護帶的壓緊作用下，沿主動輪弧線運動，至換向器下端時受重力作用下落，停于輸種管水平槽內(nèi)。蒜瓣在運動經(jīng)過攝像頭時進(jìn)行圖像采集和處理，換向器根據(jù)圖像處理結(jié)果在蒜瓣停于輸種管水平槽時撥動蒜瓣，使蒜瓣落入輸種管豎直部分時尖部向上，完成第二次換向。 3圖 1-11、上種箱 2、下種箱 3、清種刷 5、輸送帶 6、主動輪 7、排種管 8、軸承9、撥桿 10、撥桿擺動軸 11、電控單元 12、護種袋 13、護種主動輪 14、機架 15、傳感器1.3 大蒜栽種機在國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.3.1 國內(nèi)大蒜栽種機的現(xiàn)狀大蒜機械化種植是我國大蒜生產(chǎn)過程中的難題之一, 國內(nèi)大蒜種植的現(xiàn)狀主要靠蒜農(nóng)手工種植。由于勞動強度大，種植質(zhì)量差，急需代替人工種植的大蒜種植機械。中國目前已有十幾種大蒜栽種機械，但播種效率低，播種效果差，很難符合農(nóng)藝要求，沒有得到推廣和發(fā)展。大蒜的精密取種和直立種植是阻礙大蒜栽種機設(shè)計的關(guān)鍵所在，如今大蒜種植機械技術(shù)已經(jīng)有了長足的發(fā)展，國內(nèi)大蒜栽植機械技術(shù)按種植方式主要可分為三種： 4第一種為大蒜點播技術(shù)，首先用壓穴錐壓穴，然后用機械送種到種穴，大蒜在送種過程中，蒜尖朝向處于自由狀態(tài)，蒜種投送到種穴內(nèi)時，蒜尖方向完全由落種瞬問朝覷及落種位置隨機確定．由這種技術(shù)研究發(fā)明的大蒜點播機，如李建武發(fā)明的大蒜點播機，由支架，壓穴輪，挖種總成，種箱，捧種槽，傳動輪。定向輪等構(gòu)成，人畜力提供動力，結(jié)構(gòu)簡單，播種效率高網(wǎng)．如圖 1-5 所示大蒜點播機．2、第二種為大蒜播種技術(shù)，由蒜種分配機構(gòu)、播穴管、按種桿組成，該技術(shù)基本上解決了大蒜栽植蒜尖向上的種植技術(shù)問題，但前提是必須事先將蒜種按尖上撮下的方式逐瓣用人工裝入蒜種盒，工作效率與人工栽植差不多．如王連增發(fā)明的大蒜栽種機(圖 1-6)，事先用手工在一排蒜管里。放入蒜尖向上的蒜瓣。勞動量大且效率低下。第三種為全自動大蒜栽種技術(shù)，由動力、供料器、根部向下控制器，開溝器等構(gòu)成，該技術(shù)解決了蒜種輸送過程中要求根部向下的技術(shù)問題，但沒有解決蒜種在土壤中要求直立的難題，且防堵、防損傷技術(shù)沒有解決．典型的是由中國農(nóng)機科學(xué)研究院現(xiàn)代農(nóng)裝科技股份有限公司研制生產(chǎn)的 2ZDS-5 型自走式大蒜栽植機 (圖 1-7)?！霸摍C一次作業(yè)可完成 5 行大蒜栽種，行距 17．5 厘米，大蒜直立率高，能滿足大蒜栽種的要求．生產(chǎn)率高，日栽種大蒜 033,-0．40 公頃，是人工栽種效率的 25 倍以上”．但該機采用的開溝后播種。只能保證蒜瓣在下落過程中的治理狀態(tài)，農(nóng)民使用表明蒜瓣入種溝后直立率并不高，所以該機尚未被農(nóng)民接受而大量推廣使用。實用新型專利孫懷保發(fā)明的大蒜栽植機，滿足了大蒜直立栽植的要求，但機構(gòu)復(fù)雜，難以保證精度，且不適合多行種植，還沒有達(dá)到實用階段． 我國大蒜機械化播種在研究和應(yīng)用中存在著不少問題，比如：1 、播種質(zhì)量低 由于大蒜的幾何形狀不規(guī)則，種植時要求根部朝下，至今還沒有專用的大蒜栽種機，現(xiàn)用的栽種機雖然能滿足大蒜播種的部分要求，卻不能滿足全部要求，播種質(zhì)量有待進(jìn)一步提高。要保證高的播種質(zhì)量，就要求滿足機具的性能指標(biāo)如單位時間播種量、播種量穩(wěn)定性、各行排種量一致性、播種均勻性、播深穩(wěn)定性和種植破碎率等。所以，要根據(jù)機具的性能指標(biāo)來快速研制出性能良好的栽種機。52 成果轉(zhuǎn)化慢 我國大蒜播種技術(shù)處于初級階段，配套技術(shù)還不完備，使用的機具還在試驗期間，農(nóng)民對新事物的接受需要一個過程，這些因素導(dǎo)致研制出來的栽種機沒有得到充分有效的利用。要是研制出的成果快速的被人們接受，就必須加大對機具的研究和宣傳力度。大蒜作為現(xiàn)今重要的經(jīng)濟作物，發(fā)展前景廣闊。因此現(xiàn)今在國內(nèi)外的機械化播種應(yīng)用范圍與質(zhì)量提升空間大，尤其是國內(nèi)，大蒜仍以人工手動播種為主，對勞動力需求大，經(jīng)濟效益較差，且播種株距、行距難以均勻化、不利于后期大蒜生長發(fā)育與田間管理。1.3.2 國外大蒜栽種機的現(xiàn)狀發(fā)達(dá)國家（如美國）人少地多，大蒜栽種主要采取規(guī)?；?、專業(yè)化栽種，12 行的栽種機（圖 1-1）1 天能夠播種 10．175hm2，大大提高了生產(chǎn)效率，播寬可達(dá) 50m，以壟作為主。但是沒有考慮農(nóng)藝要求大蒜鱗芽朝上的問題，不能保證直立度。目前，國外的大蒜機械專利技術(shù)主要集中在韓國和日本。其他國家(如美國、荷蘭和法國)等也有少量專利。其中，韓國關(guān)于大蒜栽種機械的專利就有 16 種以上，日本有 8 種以上。 圖 1-1 12 行大蒜栽種機國外大蒜種植機械按照不同的標(biāo)準(zhǔn)可以分成很多種類，按動力不同可分為： 61、人力或畜力提供動力。 這種機具一般比較簡單，能完成開溝和播種的功能，比手工點播效率要高，但是播種質(zhì)量一般，但是成本十分低。印度旁遮普大學(xué)研制的一種人力單行栽種機，3 個人一天可以播種大蒜 0.3-0．4 公頃。2、靠拖拉機提供動力。 用拖拉機對機具進(jìn)行全懸掛或者半懸掛播種，可以一次播種多行，并可完成其他的如整地作業(yè)，而且在農(nóng)藝田 1-2 人力大蒜栽種機上更能保證大蒜種植的要求。典型的是荷蘭 Dutchvally 公司的十二行大蒜栽種機，非常精巧，采用半懸掛，地輪提供栽種機捧種動力。 3、 韓國專利比較常采用的是手扶式拖機進(jìn)行作業(yè)，這樣更便于拖拉機手進(jìn)行控制。還能在播種前同時完成旋耕整地并對播下的蒜瓣進(jìn)行覆土作業(yè)。從總體園外 大蒜種植機械的實際產(chǎn)品多采用旋耕后下韓國永東機械廠生產(chǎn)的 YD—1500 型大蒜栽種機（圖 1-2） 種并覆土或者開溝后下種并覆土，并不涉及蒜瓣直立種植的農(nóng)藝求，個別專利文獻(xiàn)中對蒜瓣直立種植的解決方案有所涉及。因為大蒜蒜瓣形狀不規(guī)則，體積比較大，還要實現(xiàn)精量的播種，所以排種器的設(shè)計非常關(guān)鍵。最常采用的排種器有勺鏈?zhǔn)脚醴N器和轉(zhuǎn)勺式捧種器，可以實現(xiàn)一次排種一個蒜瓣的要求．這兩種捧種器形式也是國外栽種機中最常用的排種方式，而在專利中出現(xiàn)的最多的還是的工作原理是顯而易見的，而且在不同的專利中出現(xiàn)有不同的形式，但是其原理都是一樣。的．7圖 1-2 YD—1500 型大蒜栽種機1.4 本文的主要內(nèi)容本文以大蒜栽種機的導(dǎo)種和栽種機構(gòu)為研究對象，具體研究目前市場上大蒜栽種機上導(dǎo)種機構(gòu)與栽種機構(gòu)分析、栽種結(jié)果分析、輸送設(shè)計、及結(jié)構(gòu)優(yōu)化。論文通過對目前以公開的大蒜栽種機設(shè)計方法的研究，實現(xiàn)對栽種機導(dǎo)種和栽種機構(gòu)的初步設(shè)計。具體內(nèi)容如下:第一章:通過查閱相關(guān)資料和所學(xué)知識積累，了解了目前大蒜栽種機中導(dǎo)種和栽種機構(gòu)系統(tǒng)研究的相關(guān)方法和方向。第二章:了解大蒜的所必須的種植條件，分析目前栽種機的導(dǎo)種和栽種機構(gòu)工作過程的缺陷與不足，在滿足大蒜種植條件的情況下，進(jìn)行分析。第三章:根據(jù)輸送狀態(tài)和栽種要求進(jìn)行設(shè)計，得出大蒜栽種機導(dǎo)種和栽種機構(gòu)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案。8第四章：總結(jié)與展望9第 2 章 G020 栽種機的導(dǎo)種和栽種機構(gòu)分析1.1 G020 導(dǎo)種和栽種機構(gòu)簡介本文以為 G020 大蒜栽種機導(dǎo)種與栽種機構(gòu)為例(圖 1-3)，目前市面上常見的大蒜播種機導(dǎo)種（圖 1-3）與栽種機構(gòu)（圖 1-4）一般為管狀導(dǎo)向與鴨嘴栽種，結(jié)構(gòu)簡單。1、導(dǎo)種機構(gòu)圖 1-4 導(dǎo)種機構(gòu)12102、栽種機構(gòu)圖 1-4 栽種機構(gòu)1.1.1 導(dǎo)種與栽種機構(gòu)的用途上圖 1-3 導(dǎo)種機構(gòu)呈漏斗狀，內(nèi)部由隔板間隔，通過傳動裝置實現(xiàn)大蒜間斷送入載種機構(gòu)。栽種機構(gòu)將大蒜輸入土中完成大蒜種植。1.1.2 導(dǎo)種與栽種機構(gòu)的工作環(huán)境導(dǎo)種與栽種機構(gòu)是大蒜栽種機主要的零部件，是完成大蒜種植的最后兩個關(guān)鍵步驟。導(dǎo)種機構(gòu)會受到大蒜掉落時的摩擦力，栽種機構(gòu)會與土地中的泥土石子發(fā)生摩擦，工作環(huán)境相對惡劣。2.1 G020 大蒜栽種機導(dǎo)種機構(gòu)分析根據(jù)下圖所示 G020 大蒜栽種機，其導(dǎo)種機構(gòu)通過凸輪結(jié)構(gòu)帶動篩板往復(fù)移動實現(xiàn)大蒜進(jìn)入導(dǎo)管種從而實現(xiàn)種植。112.1.1 往復(fù)篩板的優(yōu)缺點設(shè)計簡單，造價低廉，無復(fù)雜的機械運動。當(dāng)傳動軸轉(zhuǎn)動時帶動連桿轉(zhuǎn)動，大蒜可在往復(fù)篩板移動至特定位置落下，完成下落工序。但是往復(fù)篩板的使用無法高精度的確定每次下落為一顆大蒜，會造成不必要的浪費。同時無法滿足大蒜在栽種之中最致命的尖端向上，根向下。往復(fù)篩板是機械化運動無任何智能，中途可能會出現(xiàn)打算下落時，篩板剛好收回，此時篩板將產(chǎn)生剪切力將大蒜切斷，導(dǎo)致栽種失敗。2.2 G020 大蒜栽種機栽種機構(gòu)分析根據(jù)下圖所示 G020 大蒜栽種機，其栽種機構(gòu)通過鴨嘴式與其他農(nóng)作物的栽種機構(gòu)相似。開槽壓土的形式。篩板122.2.1 鴨嘴式栽種機構(gòu)的優(yōu)缺點鴨嘴式栽種機構(gòu)為市場上常見的栽種形式，比如玉米、小麥、棉花播種機。具有較好的控制種植深度的能力，開槽較穩(wěn)定，可使大蒜深埋于土壤中。但是鴨嘴式栽種機構(gòu)對于大蒜這類在種植中有芽上根下農(nóng)作物種植中是一個很大的弊端，不能保證其進(jìn)入土壤中 90%處于豎直狀態(tài)，對大蒜種產(chǎn)生不必要浪費。13第三章 G020 栽種機導(dǎo)種和栽種機構(gòu)的改進(jìn)根據(jù)對 G020 栽種機的分析得出其導(dǎo)種和栽種機構(gòu)存在缺陷，將嚴(yán)重影響大蒜種植后的成活率。根據(jù)大蒜的種植要求，本人參考資料，對大蒜的種植需求做了關(guān)于大蒜種植時所需的三組實驗。分別是實驗一大蒜的形狀是否為統(tǒng)一的，實驗二大蒜重心分布，實驗三大蒜以不同的狀態(tài)種下對其生長影響有多大。通過以上實驗進(jìn)行本次導(dǎo)種和栽種機構(gòu)的設(shè)計改進(jìn)。3.1 大蒜形狀統(tǒng)計實驗在市場上購買比較飽滿的白皮大蒜，蒜頭橫徑大于 6cm。取標(biāo)準(zhǔn)大蒜種 100 個，瓣蒜大小相對較均勻，蒜瓣較大，當(dāng)用大瓣蒜做蒜種時，可以提高大蒜的產(chǎn)量；為了方便對大蒜的形狀進(jìn)行描述和研究試驗，將蒜瓣分為四部分，分別為蒜瓣尖、蒜瓣根、蒜瓣背和蒜瓣橫截面（呈扇形），并定義蒜瓣的長、寬、高和蒜瓣夾角（蒜瓣扇形面圓也角）?？臻g坐標(biāo)系（ＸＹＺ）如圖 3-1 所示，用三軸尺寸表示大蒜的長、寬、高。14將蒜瓣（不剝蒜皮）水平放置，蒜瓣的長寬高對應(yīng)如下長：蒜瓣Ｘ軸方向最長的距離（Ｌ）寬：蒜瓣Ｙ軸方向最寬的距離（B）高：蒜瓣Ｚ軸方向最高的距離（H）將 100 個測量蒜瓣的長寬高并記錄下來，從測量完的 100 個蒜瓣中，選取 50 個蒜瓣，然后用小刀在蒜瓣最高出垂直切下，測量扇形截面的圓心角，數(shù)據(jù)如下表 3-1表 3-1數(shù)量/個 平均值/mm標(biāo)準(zhǔn)差/mm最小值/mm最大值/mm長 L 100 35.37 1.89 32.77 37.23寬 B 100 21.75 1.94 19.67 23.56高 H 100 21.32 2.34 18.21 23.33圓心角 50 48.1° 2.3° 46.3° 50.4°15由上表看出大蒜的長、寬、高和最大高度切下的扇形尺寸主要分布在 35.37mm、21.75mm、21.32mm 和 48.1°。由表格數(shù)據(jù)分析得出（1）根據(jù)計算公式，蒜瓣的長、寬、高分布相對符合正態(tài)分布。（2）大蒜瓣形狀上部與下端相比較上細(xì)下粗并且蒜瓣密度均勻，所以大蒜的重心在粗的部位及下部。根據(jù)此表可對導(dǎo)種機構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。3.2 大蒜的芽朝向?qū)Υ笏馍L發(fā)育影響實驗根據(jù)猜想，大蒜芽在土中的方向是否影響其生長發(fā)育，做如下實驗實驗一 大蒜芽朝向?qū)Τ雒绲挠绊懀簩⒋笏庋侩S機插入土壤與大蒜芽向上相比，大蒜芽向上插入土壤時比大蒜隨機插入土中出苗早 5 天，出苗相對整齊，苗壯；大蒜芽向上種入土壤與大蒜芽向下種入土壤相比，大蒜芽向上種植的相對早出苗6 天，出苗相對整齊。實驗二 大蒜芽朝向?qū)Υ笏庵仓昊L的影響：當(dāng)大蒜芽朝下和隨機時，大蒜芽向上的相對大蒜芽隨機的植株相對粗壯，栽種機構(gòu)葉片相對大，植株較高。大蒜芽向上種入土壤與大蒜芽向下種入土壤相比，大蒜芽向上植株相對較粗壯，葉片大而厚。根據(jù)實驗可知大蒜芽向上是大蒜生長一個關(guān)鍵性的因素。根據(jù)大蒜芽朝向?qū)Υ笏馍a(chǎn)發(fā)育影響的實驗得出，G020 的栽種機構(gòu)有很大必要性進(jìn)行改動。163.3 栽種機的導(dǎo)種與栽種機構(gòu)設(shè)計根據(jù)實驗我們需要對栽種機進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的大變動，設(shè)計的大蒜栽種機種的導(dǎo)種與栽種機構(gòu)應(yīng)滿足大蒜的種植要求。即滿足大蒜芽必須向上并且垂直插入土壤。通過查閱相關(guān)資料，目前相關(guān)設(shè)計的大蒜栽種機不論是同步播種還是異步播種，大蒜均是在重力的作用下隨機落入栽種機構(gòu)開出的種穴內(nèi)，且都沒有考慮大蒜進(jìn)入土后大蒜芽與根朝向問題。本文中大蒜栽種機種植機構(gòu)的設(shè)計思路是從大蒜的形狀入手，通過形狀導(dǎo)向?qū)⒋笏獍此庋肯蛏系姆较蚍N植。3.3.1 導(dǎo)種與栽種機構(gòu)設(shè)計特點和要求設(shè)計時應(yīng)在保證大蒜進(jìn)入土壤中大蒜芽向上前提下，綜合考慮與土地的垂直度、經(jīng)種植效率、經(jīng)濟性和勞動條件等項因素.導(dǎo)種與栽種機構(gòu)的設(shè)計步驟如下:1.研究資料，明確任務(wù);172.確定結(jié)構(gòu)方案，繪制草圖，確定連接方案、機構(gòu)方案，及導(dǎo)向、分度裝置等其他元件或裝置的結(jié)構(gòu)型式，合理布置，確定導(dǎo)種與栽種機構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)，并繪制草圖。3.進(jìn)行必要計算;4.審查方案，改進(jìn)設(shè)計;5.在有條件的情況下繪制導(dǎo)種與栽種機構(gòu)裝配圖，總裝配圖的比例應(yīng)盡量采用 1:1的比例。6.繪制夾具零件圖本次設(shè)計將把導(dǎo)種機構(gòu)與栽種機構(gòu)盡量合為一體，從而減少中自從料倉中自由落體過程中發(fā)生翻轉(zhuǎn)從而使大蒜芽向下，影響其生長。主要考慮大蒜進(jìn)入土壤大蒜苗向上，且盡量與地面垂直。且栽種機構(gòu)的開溝機構(gòu)具有一定的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，防止長時間開溝變形，影響大蒜種植。3.3.2 導(dǎo)種與栽種機構(gòu)的設(shè)計特點和要求設(shè)計應(yīng)注意:1.要有足夠的剛度和強度;2.傳動結(jié)構(gòu)精確，且作用點和施力方向要合理;3.充分保證大蒜種入土中的大蒜芽方向與垂直度;3.3.3 導(dǎo)種與栽種機構(gòu)的構(gòu)造根據(jù)實驗，大蒜瓣形狀上部與下端相比較上細(xì)下粗并且蒜瓣密度均勻，所以大蒜的重心在粗的部位及下部。由這一特點，將往復(fù)篩板進(jìn)行改造。將底部完全改進(jìn)，因為往返篩板對大蒜的方向無準(zhǔn)確的方向性，且大蒜的導(dǎo)向管過長，無固定大蒜方向的形狀。 18根據(jù)初步設(shè)計，將改進(jìn)為目前常見的滾筒，但根據(jù)大蒜的月牙形狀。根據(jù)實驗所得尺寸將其設(shè)計為與大蒜外形相似的輪廓挖勺，當(dāng)經(jīng)過下種箱將大蒜掛在輪廓內(nèi)，由于慣性與支撐力將有一個大蒜掉入槽內(nèi)，直至滾輪運行至地下。大蒜將完成種植。大蒜導(dǎo)種系統(tǒng)三維圖如下 3-4.圖 3-4 大蒜導(dǎo)種機構(gòu)大蒜種從下料倉掉入滾輪式大蒜導(dǎo)種機構(gòu)，其導(dǎo)種機構(gòu)前側(cè)為保衛(wèi)室，內(nèi)為下料倉掉入的大蒜，通過滾輪上的月牙形狀尺寸為下大上小的導(dǎo)向，大蒜以相同的位進(jìn)入槽內(nèi)，當(dāng)滾輪順時針轉(zhuǎn)動，大蒜位置如下圖 3-5 所示。主軸孔蒜瓣落入槽19圖 3-5擋板料倉下料孔20第四章 總結(jié)與展望4.1 總結(jié)本次課題研究中，我首先通過查閱文獻(xiàn)，詢問老師，觀看教學(xué)視頻等方式，初步了解了現(xiàn)今大蒜種植的國內(nèi)外發(fā)展情況，大蒜栽種機械中的研究現(xiàn)狀。本文對大蒜栽種機的栽種機構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，可得出以下結(jié)論：（１）G020 大蒜栽種機采用本種植機構(gòu)，可確保大蒜芽向上，符合大蒜生長，最大化的增加大蒜發(fā)芽速度的比值，同時對植株營造較好的生長環(huán)境。（２）導(dǎo)種機構(gòu)與栽種機構(gòu)的精密配合，大大提高了大蒜的成活率，及生長周期。（3）極大的提高了大蒜的種植效率。大蒜栽種機導(dǎo)種與栽種機構(gòu)的研究對大蒜今后的種植方向?qū)a(chǎn)生一定的影響，使我對所學(xué)的知識進(jìn)行了一次全面的總結(jié)4.2 展望本文完成了大蒜栽種機導(dǎo)種與栽種機構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計與優(yōu)化。但受時間及個人能力所限，還有以下幾個方面有待繼續(xù)深入研究:211、本文只討論了大蒜的蒜芽方向?qū)Υ笏獾纳L具有一定的影響，應(yīng)進(jìn)一步應(yīng)用當(dāng)前大蒜栽種機相關(guān)研究的最新理論進(jìn)行分析;2、本文只對 G020 大蒜栽種機導(dǎo)種與栽種機構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計分析，還可以從更多的方向去探討，對其其它部位進(jìn)行改造。感謝在本次畢業(yè)設(shè)計中指導(dǎo)老師在我的實驗設(shè)計、大蒜栽種機改進(jìn)中中給予耐心的指導(dǎo)和無私的幫助，在設(shè)計的細(xì)節(jié)和可行性方面對我做出了很多指導(dǎo)?？梢哉f沒有他的指導(dǎo)，我的設(shè)計的可行性與精確性會大打折扣。以及在制圖中中老師同學(xué)提出的寶貴意見。感謝大學(xué)期間幫助過我的同學(xué)和朋友們，謝謝你們！參考文獻(xiàn)[1] 劉艷芝．大蒜生長特性與產(chǎn)量形成分析口．山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012 [2] 劉勇輝．種板式欠蒜栽植機蒜種輸送及分插機構(gòu)設(shè)計與化化陽］．南京農(nóng)業(yè)欠 學(xué)，2012[3] 誠謙，袁文勝，吳崇友． 大蒜播種時鱗芽朝向?qū)Υ笏馍L發(fā)育影響的試驗研究 ［J］． 2008.24[4] 倪軍． 大蒜播種機 : 中國，200820016731． 2008 － 11－ 05． [5] 虞自奮.AutoCAD2008 高級案例解析.北京：中國電力出版社，2008.5； [6] 鄒香．我國大蒜國際競爭力的實證分析［Ｊ］．現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2011.2.24[7]劉勇輝．大蒜栽植機蒜種輸送及分插機構(gòu)設(shè)計．南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，201222[8]白玉成，劉贊東，狄明利．大蒜栽植機械的現(xiàn)狀及發(fā)展超勢探討［Ｊ］．農(nóng)機化 研究，2007[9]張偉欣．玉米紙筒體苗膜上移栽機關(guān)健部件研究［Ｄ］．哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014[10] 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