马铃薯播种机的设计【新版含CAD图纸、说明书】
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马铃薯播种机的设计 毕业设计（论文）任务书题目 马铃薯播种机的设计 （任务起止日期 2013 年 3 月 1 日 2013 年 5 月 30 日） 机械工程 学院 机械设计制造 专业 班学生姓名 学 号 指导教师 系 主 任 二级学院院长 课题内容 马铃薯是我国主要的粮食作物之一，在我国得到大面积栽种。2007年，我国马铃薯种植面积和产量都位居世界首位，然而尽管总产量大，但是单产量却很低。造成这一原因的主要因素是种植方式和机械化水平的落后。因此，当前的主要任务就是提高马铃薯种植的单产量。提高马铃薯单产量有两个途径：一是改进种植方式；二是提高机械化种植水平。而提高机械化生产水平是最有效的方式，这就要求各种性能先进，种植效率高，通用性和适应性强，结构简单易于制造与维修的马铃薯种植机不断被设计出来并得到大力的推广与应用。升运链式马铃薯播种机是一种块状马铃薯播种机，其结构简单，工作可靠，效率高，不伤种，在国内外正逐渐得到广泛的应用。课题任务要求 （1）马铃薯播种机具的总体设计（2）马铃薯播种机传动机构的设计（3）马铃薯播种机开沟装置的设计（4）马铃薯播种机排种装置的设计（5）马铃薯播种机输种管、镇压装置以及行走轮的设计总体方案拟将开沟装置、施肥装置、排种装置、覆土装置及镇压装置与选用拖拉机融为一体，使之能一次性顺利完成开沟、施肥、播种、覆盖、镇压等功能，悬挂机构要有效的控制工作部件作业时的播深以及运输时的通过性，开沟器除了能开出平整的地沟外还具备自动覆土的功能；排种装置确保在播种过程中出现漏播、重播等现象的几率不超过3%。镇压轮要求镇压效果好，作业后的地面平整。主要参考文献（由指导教师选定） 1 成大先.机械设计手册（第四版）.化学工业出版社.2002，3：13100131262 程兴田播种机械的现状及发展前景农机与食品机械，1999， 6 3 国委文播种机的现状及发展趋势。农业机械化与电气化，2007年，54 李宝筏.农业机械学.中国农业出版社2003，08：48775 李亦清，韩建强.2CM2T型系列马铃薯种植机.农机与食品机械1998，2：246 刘天国，邬文斌.亚地2CM马铃薯种植机系列产品的开发与研究.农村牧区机械化 2000， 2：21227 马建忠，高海明. 马铃薯播种机的改进和推广应用. 新疆农机化.2005，4：17208 聂延军，江涛.夹持式马铃薯播种机的探讨.农村牧区机械化2007，2：419 濮良贵，纪名刚.机械设计（第七版）.高等教育出版社.2001. 9012010陶为民. 国外农业装备发展趋势. 新农村，2001，7：47147411王广胜，王玉忠，樊文宪.2BSM1B型马铃薯施肥播种机的研究.农机与食品机械.1999，3：15 1712王继山. 免耕播种机开沟器的分析与研究. 山西农业大学学报.2007，6（5）：71013王俊安,李翠芳. 马铃薯机械化播种技术的试验研究 中国农机化。2006 ，6：9899 14闫建英 贺桂香 张存来等. 马铃薯生产机械化技术.山西农机 2004，3：3315杨涛.手持式播种（施肥）.山西农业大学学报。2006 ：30030216赵满全，戴欣平.2BSL_2型马铃薯起垄播种机的研制.中国农机化. 2005，4：525517赵满全，窦卫国，赵士杰等. 2BSL_2型马铃薯起垄播种机的研制.内蒙古农业大学学报.2001, 3:10210418周桂霞，张国庆，张义峰等.2CM一2型马铃薯播种机的研制.黑龙江八一农垦大学学报 2004，3（16）：1518 19 H Buitenwerf，WBHoogmoed，PLerink and JMller.Assessment of the Behavior of Potato in a Cupbelt PlanterBiosystems Eigineering.2006, 95: 354120Jarvis, R.H., D.S. Rogers-Lewis and W.E. Bray. Effect of irregular set spacing on maincrop potatoes. Experimental Husbandry 1976，30: 2841.Development、Design and PrototypeconstructionJournal of Agricultural EngineeringResearchr1991,50: 91021 KACHMAN S DActernative Measures of Accuracy in Plant Spacing for Planters Using Single Seed MeteringTranslation of the ASAE，1995,38(2): 37137522 Koning de et al., 1994 C.T.J. Koning de, L. Speelman and H.C.P. Vries de, Size grading of potatoes: development of a new characteristic parameter, Journal of Agricultural Engineering Research 1994，57: 11912823 Tao et al., 1995 Y. Tao, C.T. Morrow, P.H. Heinemann and H.J.S. Ill, Fourier based separation technique for shape grading of potatoes using machine vision, Transactions of the ASAE 1995，38:949957.r同组设计者注：1、任务书由指导教师填写；2、任务书在第七学期第15周前下达给学生。本科生毕业论文（设计）选题审批表毕业论文（设计）题目马铃薯播种机具设计指 导 教 师 职 称 学生具备条件熟练做图的能力、演算的能力，以及独立分析问题的能力选题完成形式毕业设计说明书和图纸内 容 简 要：马铃薯是我国主要的粮食作物之一，在我国得到大面积栽种。2007年，我国马铃薯种植面积和产量都位居世界首位，然而尽管总产量大，但是单产量却很低。造成这一原因的主要因素是种植方式和机械化水平的落后。因此，当前的主要任务就是提高马铃薯种植的单产量。提高马铃薯单产量有两个途径：一是改进种植方式；二是提高机械化种植水平。而提高机械化生产水平是最有效的方式，这就要求各种性能先进，种植效率高，通用性和适应性强，结构简单易于制造与维修的马铃薯种植机不断被设计出来并得到大力的推广与应用。升运链式马铃薯播种机是一种块状马铃薯播种机，其结构简单，工作可靠，效率高，不伤种，在国内外正逐渐得到广泛的应用。系主任签字： 年 月 日 院长签字： 年 月 日2选题的依据及意义（包括课题的理论价值和实践价值；国内外的研究概况等）：马铃薯是一种高蛋白农作物，在我国得到广泛地栽种。2007年我国马铃薯种植面积约8000万亩，总产量超过6800万吨，占世界总产量的22%左右（ ，2007年）。单从总产量来说我国已经是世界第一，但是单产量却远远低于欧美和澳洲的水平。例如，2003年，我国马铃薯的单产量是每公顷14842公斤，低于世界平均水平每公顷16448 公斤，还不到单产量最大的国家新西兰每公顷44248 公斤的三分之一（ ，2007年）。我国马铃薯种植单产量很低这已是不争的事实，因此，我国应该把提高马铃薯的单产作为目前提高马铃薯产量的首要任务。提高马铃薯单产的措施除了提高机械化生产水平外，还应该改进马铃薯的种植方式。提高单产量，首要任务就是提高机械化生产水平。当前，除少部分地区已经实现马铃薯机械化或半机械化种植以外，我国大部分的马铃薯种植方式一直停留在传统种植的水平上，传统的种植方式主要依靠人力和畜力进行生产，从开沟到覆土镇压，整个过程劳动强度大，生产效率低，种植效果也远远低于机械化种植水平；而且我国地域广阔，拥有多种地型，因此需要的播种机的机型也相对不一，设计出具有较强适应性的播种机将成为未来播种机发展的必然趋势；播种机的通用性也是一个不可忽略的重要因素，提高播种机的通用性有助于提高播种机的使用性能，使得播种机得到充分的利用。虽然从当前的情况来看，我国在播种机这块领域还不能一下子缩小同国外发达国家之间的差距，但是正在将这种差距正在不断缩小。传统的马铃薯种植方式也是一个制约马铃薯单产量提高的重要因素，主要体现在：（1）马铃薯种子的质量不高，我国种植马铃薯的大部分地区，马铃薯种子一般是自留的，没有经过消毒，杀菌以及其它提高种植质量的技术处理，因此种出来的马铃薯质量和产量不高；（2）种薯的品种不全，不同的地区，不同的气候往往需要不同的马铃薯种子，在这方面，我国所作的研究还远远不能满足其需求，因此，在今后更应该加大对马铃薯品种的研制；（3）传统的种植方式主要靠人力和畜力，工作量大而且工作效率低，对土壤的压实比较严重，这对种子的发芽和生长极为不利。本课题研究内容（1）马铃薯播种机具的总体设计（2）马铃薯播种机传动机构的设计（3）马铃薯播种机开沟装置的设计（4）马铃薯播种机排种装置的设计（5）马铃薯播种机输种管、镇压装置以及行走轮的设计本课题研究方案 总体方案拟将开沟装置、施肥装置、排种装置、覆土装置及镇压装置与选用拖拉机融为一体，使之能一次性顺利完成开沟、施肥、播种、覆盖、镇压等功能，悬挂机构要有效的控制工作部件作业时的播深以及运输时的通过性，开沟器除了能开出平整的地沟外还具备自动覆土的功能；排种装置确保在播种过程中出现漏播、重播等现象的几率不超过3%。镇压轮要求镇压效果好，作业后的地面平整。研究的创新之处 该马铃薯播种机由机架、开沟器、输种管、输肥管、覆土器、种箱、肥箱、排种器以及镇压轮构成，在机架的前梁上有上、下悬挂架用于与拖拉机连接；种、肥箱侧板固定在机架中间横梁的上方，前边为肥箱，后边为种箱，下边固定排肥、排种装置；在肥箱前面有一根安装开沟器的梁，通过U型螺栓将开沟器的扁钢锁住，从而可以调节开沟深度，开沟器在横梁上可根据需要进行横向移动来调节行距；机架的后梁用来连接镇压轮。 地轮随拖拉机前进而转动，由地轮传递动力，在地轮轴的两端各装一个传动链轮, 通过链条将力矩传给中间传动链轮，再由中间链轮将动力传给排种排肥装置,通常情况下地轮直径较大，工作时不易发生打滑等现象，并且传动可靠。 播种机工作时，拖拉机通过动力输出轴将动力传递给行走轮，行走轮上的主动轴将动力传递给中间轴，行走轮随拖拉机前进而转动，通过链条将动力传给施肥、播种机构，排出的化肥和种子经输肥管与输种管进入开沟器，先后进入开好的地沟中，为了避免烧坏种薯，化肥应位于种子下方5 cm 处，覆土器进一步覆盖种沟，镇压轮的圆锥滚筒随即以均匀适当的压力压密种床 7研究过程(含完成期限)第5周查阅相关马铃薯播种机的设计资料，并进行概述和文献综合。第 6周完成马铃薯播种机排种施肥机械传动原理图。第7-9周完成传动部分的机械设计并绘制装配图。第10-12周完成镇压轮及行走轮的机械设计并绘制装配图和部分零件图。第13周完成所有的图纸并进一步修改。第14-15周在以上基础上完成毕业论文一篇。第16周翻译一篇与论文相关的外文资料。第17周答辩。指导教师意见 指导教师签名：年 月 日教研室意见 教研室主任签名：年 月 日院系意见 主管领导签名： 年 月 日毕业论文（设计）指导教师评审标准序号评审项目指 标满分1工作量、工作态度按期圆满完成规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，体现本专业基本训练的内容；工作认真，遵守纪律；作风严谨务实。202调查论证能独立查阅文献和调研；能正确翻译外文资料；能较好地作出开题报告；有综合、收集和正确利用各种信息的能力。153设计、实验方案与实验技能设计、实验方案科学合理，方案具体可行；能独立操作实验，数据采集、计算、处理正确；结构设计合理、工艺可行、推导正确或程序运行可靠。204分析与解决问题的能力能运用所学知识和技能及获取新知识去发现与解决实际问题；能对课题进行理论分析，并得出有价值的结论205论文（设计）质量立论正确，论据充分，结论严谨合理；实验正确，分析、处理问题科学；综述简练完整，结构格式符合论文（设计）要求；文理通顺，技术用语准确，规范；图表完备、制图正确。206创 新具有创新意识；对前人工作有改进、突破、或有独特见解，有一定应用价值。5各教学单位可结合本专业特点和要求，制定相应的评价标准。 11毕业论文（设计）评阅人评审标准序号评审项目指 标满分1选 题选题达到本专业教学基本要求，难易程度、工作量大小合适。202综述材料调查论证根据课题任务，能独立查阅文献资料和从事有关调研。有综合归纳、利用各种信息的能力，开题论证较充分。翻译外文资料的水平较高。153设计、推导、计算、论证方案设计合理，具有可操作性；推导正确；计算准确；结构合理、工艺可行；图样绘制与技术要求符合国家标准及要求。454论文设计质量论点明确，论据充分，结论正确；条理清楚，文理通顺，用语符合技术规范；图表清楚，书写格式规范。155创 新对前人工作有改进、突破、或有独特见解；有一定应用价值。5 各教学单位可结合本专业特点和要求，制定相应的评价标准。毕业论文（设计）答辩评审标准序号评审项目指 标满分1报告内容思路清新；语言表达准确，概念清楚，论点正确；实验方法科学，分析归纳合理；结论严谨，论文（设计）有应用价值。402报告过程准备工作充分, 具备必要的报告影像资料；报告在规定的时间内作完。103答 辩回答问题有理论依据，基本概念清楚。主要问题回答简明准确。454创 新对前人工作有改进或突破，或有独特见解。5各教学单位可结合本专业特点和要求，制定相应的评价标准。毕业论文（设计）成绩单院系专业入学时间学号学生姓名班级周数起止日期指导教师职称论文（设计）题目指导教师评语建议成绩指导教师签名 年 月 日评阅人评语建议成绩评阅人签名 年 月 日答辩与评分综合成绩答辩小组负责人签名 年 月 日本成绩单一式二份，一份装订在毕业论文（设计）中，一份入学生学籍档案。优秀毕业论文（设计）推荐表论文题目学生姓名学 号专 业学 院指导教师审稿说明：1.对论文内容、论文质量、学术水平（含文字、图表、公式）的评价。2.对论文具体说明推荐的理由。3.推荐的论文稿件是否符合编写规范要求。推荐人意见： 推荐人签字： 年 月 日 院长签字： 年 月 日 14毕业论文（设计）任务书学院：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 年级：大四学生姓名刘小帅指导教师贾磊论文（设计）题目马铃薯播种机设计论文设计的主要内容1 前言1.1 课题背景和科学意义1.2 国内外马铃薯播种机的发展现状1.2.1国外马铃薯播种机的发展现状1.2.2我国马铃薯播种机的发展现状1.3 设计的主要内容1.4 升运链式播种机主要技术参数2 总体设计2.1 总体方案设计2.1.1 设计原则2.1.2 基本结构2.1.3 工作原理2.2 配套动力的选用3 传动装置的设计计算3.1 传动路线的确定3.2 传动比的计算4 排种器的选型设计4.1 种箱结构参数的设计4.1.1 种箱尺寸的确定4.1.2 种箱容积的计算4.2 排种器的选型与计算4.2.1 马铃薯播种机对排种器的性能要求4.2.2 现有排种器的类型和特点4.2.3 排种器的选型4.2.4 升运链相关系数的确定5 排肥器的选型设计5.1 排肥器的性能要求5.2 常用排肥器的种类和特点5.3 排肥量的计算6 开沟器的选型设计6.1 开沟器的性能要求6.2 现有开沟器的种类和特点6.3 开沟器的选型6.4 开沟器结构参数的确定6.4.1 入土角的确定6.4.2 切土角的确定6.4.3 铲翼张角的确定6.4.4 开沟器外形尺寸的确定7 输种管的选型设计7.1 输种管的性能要求7.2 输种管的选型7.3 输种管参数的确定7.3.1 输种管的直径7.3.2 输种管的倾斜度与长度8 覆土器的选型设计8.1 覆土器的种类和特点8.2 覆土器的选型8.3 覆土器性能结构参数的确定9 镇压轮的选型与设计9.1 镇压轮的使用条件9.2 设计要求9.3 结构设计10 行走轮的选型设计10.1 行走轮的设计要求10.2 行走轮的结构10.3 行走轮的安装10.4 行走轮转速的计算11 结论与建议11.1 结论11.2 建议参 考 文 献论文（设计）的主要技术指标（1） 外形尺寸（长宽高）：1450mm1100mm950mm（2） 配套动力：12kw（3） 生产效率：10acre/h（4） 工作幅宽：1100mm（5） 播种方式；平播（6） 播种深度：60150mm （7） 作业行数：2行 （8） 作业行距：400mm（9） 地轮直径：500mm 论文（设计）的基本要求1.A0图纸（或其他总量相当）2张、二维装配图、重要零件二维图纸；2.设计说明书不少于20000字，内容充实，条理清晰，严格符合大学对毕业论文的书写格式要求。3.撰写说明书（A4，小4号字等，计算机打印装订；二维图绘图采用AutoCAD。应收集的资料及主要参考文献1 张伟，徐树来，秦春兰.农业机械学上册 M.哈尔滨:东北林业大学出版社,2000:3-16:15552 张伟，徐树来，秦春兰.农业机械学下册 M .哈尔滨:东北林业大学出版社,2000:456-477:1203 曹崇文翻译.收获机械M.北京:中国农业机械出版社,1984:2324 王启平.机械制造工艺学M.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1995:1021595 田嘉海，赵清华.机械原理M.哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,1995.12:341026 吕金庆.马铃薯挖掘机、挖掘铲的设计M.农业机械出版社:15767 上海市大专院校机械制造工艺学协作组.机械制造工艺学:971258 农业部农机化技术开发推广总站编.农机化适用新技术读本M.兵器工业出版社,2000:45103 9 沈再春.农产品机械与设备M.农业出版社,1993:126610 李自华.农业机械学M.农业出版社:12211 张耀宸主编.机械加工工艺设计手册M.航空业出版社，1987：10218012 戴曙.金属切削机床M.北京：机械工业出版社，2001：658413 濮良贵，纪名刚.机械设计（第七版）M.高等教育出版社779914 刘鸿文.材料力学M.北京：高等教育出版社,668815 中国机械工程学会.中国机械设计大典M.南昌:江西科学技术出版社，2002： 90391216 崔洪斌，方忆湘，张嘉任等.计算机辅助设计基础及应用M.北京:清华大学出版社，2002:7188 本科毕业论文（设计）本科毕业论文（设计） 马铃薯播种机的设计 学 院小三号黑体居中（下同） 专 业 学 号 学生姓名 指导教师 提交日期年 月 日 2015-JXLW 商商 丘丘 工学院工学院 专业代码专业代码- -编号编号 诚诚 信信 承承 诺诺 书书 本人郑重承诺和声明: 我承诺在毕业论文撰写过程中遵守学校有关规定,恪守学 术规范,此毕业论文(设计)中均系本人在指导教师指导下独立 完成,没有剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果,没有篡改 研究数据,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,如有违 规行为发生,我愿承担一切责任,接受学校的处理,并承担相应 的法律责任。 毕业论文（设计）作者签名： 年 月 日 I 摘 要 马铃薯是我国主要的粮食作物之一，在我国得到大面积栽种。2007 年，我国 马铃薯种植面积和产量都位居世界首位，然而尽管总产量大，但是单产量却很低。 造成这一原因的主要因素是种植方式和机械化水平的落后。因此，当前的主要任务 就是提高马铃薯种植的单产量。提高马铃薯单产量有两个途径：一是改进种植方式； 二是提高机械化种植水平。而提高机械化生产水平是最有效的方式，这就要求各种 性能先进，种植效率高，通用性和适应性强，结构简单易于制造与维修的马铃薯种 植机不断被设计出来并得到大力的推广与应用。升运链式马铃薯播种机是一种块状 马铃薯播种机，其结构简单，工作可靠，效率高，不伤种，在国内外正逐渐得到广 泛的应用。 关键词:播种机；马铃薯；升运链式排种器；外槽轮排肥器；锄铲式开沟器 II Abstract Potato,which is one of the most important grain crops in our country, is growthing in a rather huge area . In 2007, potatos planting area and output of China situated in the first place of the whole world. Although the ultimate output is huge, the per unit area yield quantity is at a rather low palce. The tow primary reasons for this situation are that we are behindhand in the way of planting and in the mechanized level. Therefore, the currently primary mission is enhances the per unit area yield quantity. Generally speaking,we could arrive at this aim through two ways: First, improving the way to plant; Second, enhancing the mechanized level of planting. At now, raising the mechanized production level is the most effective way. This will request each kind of potato-planting machine with advanced performance, high efficiency of planting, strong universal property and adaptability, and simple structure that is easy to be produced and maintained to be designed unceasingly and widely promoted and applicated vigorously. Rises to transport the chain potato seeder is one kind of sowing seeds massive potato seed tubers seeder.With its simple structure, reliable operation, high efficiency, and hurtless to plants, this machine is widely applicated both in domestic and foreign country. Key words：Planter ；Potato ；Ladlechain dispenser ；Fluted roller fertilizer apparatus ；Hoe opener III 目录目录 摘 要I ABSTRACTII 1 绪论.1 1.1 设计的目的和意义 .1 1.2 马铃薯播种机的发展现状 .1 1.2.1 国内发展现状1 1.2.2 国外发展现状2 1.3 设计任务 .3 1.4 设计的主要内容 .5 1.5 升运链式播种机主要技术参数 .5 2 总体方案设计.7 2.1 设计原则 .7 2.1.1 基本结构7 2.1.2 工作原理7 2.2 配套动力的选用 .8 3 传动装置的设计计算.9 3.1 传动路线的确定 .9 3.2 传动比的计算 .9 4 排种器的选型设计.10 4.1 种箱结构参数的设计 .10 4.1.1 种箱尺寸的确定.10 4.1.2 种箱容积的计算.10 4.2 排种器的选型与计算 .10 4.2.1 马铃薯播种机对排种器的性能要求.11 4.2.2 现有排种器的类型和特点11 4.2.3 排种器的选型11 4.2.4 升运链相关系数的确定.13 5 排肥器的选型设计.14 5.1 排肥器的性能要求 .14 5.2 常用排肥器的种类和特点 .14 5.3 排肥量的计算 .15 6 开沟器的选型设计.16 6.1 开沟器的性能要求 .16 6.2 现有开沟器的种类和特点 .16 IV 6.3 开沟器的选型 .16 6.4 开沟器结构参数的确定 .17 6.4.1 入土角 的确定.17 6.4.2 切土角 的确定.17 6.4.3 铲翼张角 的确定.17 6.4.4 开沟器外形尺寸的确定.17 7 输种管的选型设计.18 7.1 输种管的性能要求 .18 7.2 输种管的选型 .18 7.3 输种管参数的确定 .18 7.3.1 输种管的直径.18 7.3.2 输种管的倾斜度与长度.18 8 覆土器的选型设计.20 8.1 覆土器的种类和特点 .20 8.2 覆土器的选型 .20 8.3 覆土器性能结构参数的确定 .20 9 镇压轮的选型设计.21 9.1 镇压轮的使用条件 .21 9.2 设计要求 .21 9.3 结构设计 .21 10 行走轮的选型设计.23 10.1 行走轮的设计要求 .23 10.2 行走轮的结构 .23 10.3 行走轮的安装 .23 10.4 行走轮转速的计算 .23 11 总结.25 11.1 结论 .25 11.2 建议 .25 参 考 文 献.27 致谢.29 1 绪论 1 1 绪论 1.1 设计的目的和意义 马铃薯是粮食、蔬菜、饲料及工业原料兼用的重要农作物，是我国包括大豆在 内的第五大粮食作物。2008 年种植面积 6 995.1 万亩，总产量达 1 415.6 万吨，均 位列世界第一，占世界的近 1/41。马铃薯用途已渗透到我国工农业的多方面，市 场需求旺，增值潜力大，是最具多功能的作物。提高马铃薯综合生产能力，促进马 铃薯产业发展，对保障我国食物安全，促进农产品加工业发展，优化农业结构，实 现农业增效和农民增收，满足市场需求，意义十分重大2。机械化播种可以省种 10 公斤/亩，采用机械化规范化栽培，可增产 250 公斤/亩。与人工作业相比，马 铃薯机播可提高工效 3 倍。发展马铃薯生产机械化，对提高马铃薯综合生产能力， 保障食物安全，增加农民收入，建设现代农业有十分重要的意义。但是我国马铃薯 种植工艺机械化水平低，生产效率低，作业质量差，生产成本高，农民劳动强度大。 目前的播种形式还是步犁(或小四轮配用的两铧犁)加人工点种，其作业效率很低， 不易于大面积播种，制约了马铃薯种植的发展速度3。据调查研究，现在还没有适 宜的马铃薯种植机械。研制出能够满足马铃薯种植农艺要求的马铃薯播种机，能够 大幅度的提高我国马铃薯种植的劳动生产率，减轻农民的负担。随着农业机械化 促进法的公布施行和国家农机购置补贴政策的实施，广大农民购置、使用马铃薯 生产机械的积极性不断提高，马铃薯生产机械化得到了长足发展。本设计在现有机 型的研究 11 总结上，发现问题、研究问题、解决问题。着力提高劳动生产率，解 放劳动力，设计出一种新型的马铃薯播种机对于改善现在的问题具有重要的意义4。 1.2 马铃薯播种机的发展现状 1.2.1 国内发展现状 近年来，随着马铃薯在我国大量的种植、研发并推广与马铃薯的生产相适应的 机械取得了很大的进展,尤其是在马铃薯种植机械方面，尽管我国机械研制和生产 水平同欧美发达国家相比还有一定的差距，但是随着我国科研人员的共同奋斗，这 个差距正在不断地缩小。各种先进的马铃薯播种机不断问世，并在全国进行大量地 推广应用，这个还是值得国人骄傲的。 到目前排种装置仍然是播种机最为关键的部件，先进的排种器以及排种原理对 播种机的效率的提高还是有着很重要的作用的，到现在，世界上所有的排种器像离 心式排种器、外槽轮式排种器、以及各种圆盘式排种器等几乎都被我国的学者们涉 猎了；而具有我国独创特色的链条定格式精量排种器、纹盘式排种器、链轮窝眼轮 式排种器也获得了相当广泛的应用，但是在马铃薯播种机械上，先进的排种器以及 商丘工学院本科毕业设计（论文） 2 排种方式依然是制约播种机效率的瓶颈问题。因此在已经解决现有播种方式的情况 下研制与我国现状相应的播种机显得是非常重要。显然，在大型排种器方面，我国 应该朝着孔带式精密排种器、气流输送式条播排种器以及倾斜圆盘指夹式排种器、 气力式精密排种器的方向直线发展。新的排种原理包括机械式排种原理和气力式排 种原理等，要想在这方面发展新的排种原理也应得到广泛的采用（陈兴田，2001） 5。图 1-3、1-4 为我国主要的马铃薯播种机械。 图 1-3 2MB-2/1 型双垄单行播种机 图 1-4 2BXSM2B 型马铃薯施肥播种机9 图 1-5 2MB-1/2 型大垄双行覆膜播种机 图 1-6 2MB-1/2 型大垄双行覆膜播种机 1.2.2 国外发展现状 第二次世界大战以后，欧美的许多发达国家先后完成了由传统农业向现代农业 的过度和转化，经过几十年不断地发展，其农业机械化水平已经相当完善，现在正 朝着大型化、智能化、精量化以及多功能联合型方向发展（陶卫民，2001） 。 在欧美的发达国家中，马铃薯播种机经过几十年的发展和应用，其技术水平应 经达到了相当完善的程度，无论是工作速度、生产效率、工作性能、播种质量以及 播种机具的通用性和适应性上都做得比较好。这对减少播种过程中的漏种率、种子 损伤率和提高单产量都有很大的促进作用。现在一些发达国家正把不断更新播种机 的工作原理、尽量完善其结构、延长机具使用寿命、降低制造价格和维护费用的同 时提高其工作效率以及提高播种机的通用性和适应性作为未来更先进的播种机研制 的方向。 1 绪论 3 国外马铃薯播种机发展较早，成型较快，现已初具规模。发达国家马铃薯播种 效率的提高其根本原因实现了播种机械化、集约化生产。进入 20 世纪 90 年代，发 达国家的马铃薯播种机械产品更加多样化、性能更可靠。计算机、机电一体化、自 动化等高科技领域技术的应用，使马铃薯播种作业更加精确化，更能满足人们使用 的方便性、安全性与舒适性的要求5。 马铃薯播种机在美、苏、日、意、德等国家得到了充分的发展。其主要部件即 排种装置主要发展了穿札针式、舀上杯链式、舀上倾斜板铲斗式、输送带斗式等6。 经过多年的发展它们的结构功能已比较完善，有很多值得我们学习的地方。图 1- 1、1-2 为国外一些马铃薯播种机： 图 1-1 德国 VL- 20L 型四行马铃薯播种机7 图 1-2 意大利自动式马铃薯播种机8 1.3 设计任务 现在有的机械已经能够在耕整过的地上一次完成开沟、播种、喷药、覆土起垄 及镇压等联合作业，但是通过对各种产品的具体对比，发现其主要部件运用原理大 体相同，且都存在问题。首先播种机不能满足各种地区不同的需求，有的对整地要 求过高，有的不能变换行距，有的不是很成熟，需要太多人力配合。其中明显的缺 陷有以下几点：1、种箱排种器仍然需要人力监视种子充种与漏种情况。2、覆膜压 实后膜上需要人力覆土从而促进种子能够顶破薄膜。本设计的目的是结合马铃薯薯 种的结构特点和种植要求，借鉴国内外研究成果，一次性完成马铃薯的播种、施肥、 喷药、覆膜、覆土，并实现马铃薯的精密播种。实现播种的稳定均匀性，解决漏播 的问题。将现代的传感器技术应用其中，增加播种的精度，以及对化肥农药播撒量 的精确控制。改进播种勺的形状，力求完善播种的完整性，从根本上解决漏播的问 题。 马铃薯的营养价值极其高，市场潜力巨大。在国外，大约占 45%的马铃薯加工 成为食品后进入消费市场。而在中国国内，一向被国人视为不能登大雅之堂的马铃 薯也堂而皇之在市场上风靡流行起来。在北京、上海、广州、成都和重庆等全国大 中城市，以马铃薯条、马铃薯泥巴为基本材料的麦当劳、肯德基食品已占据我国快 商丘工学院本科毕业设计（论文） 4 餐市场的半壁江山，而从其他渠道进口的其它油炸薯片或膨化食品等也不断滚滚而 来。致使马铃薯的地位在人们心目中的地位直线上升。甚至，中国农科院副院长屈 东玉博士在曾经召开的中国马铃薯学术年会上指出：“马铃薯是一种适应性强、产 量很高、经济价值巨大大的作物，应该把马铃薯主要产区列入国家粮食商品粮基地， 享受与水稻、小麦等商品粮基地同样的财、税待遇，这必定是保证我国粮食安全的 重要有效手段。 ” 马铃薯作为经济产物，种植面积越来越大，而传统的马铃薯收获方法不但费事 费时，劳动强度大而且季节性强，因此给农民造成极大的困难。马铃薯种植区大部 分在山坡和山腰地区，农民对马铃薯挖掘机器的要求已经十分迫切，落后的人工收 获方式造成马铃薯冻坏和减产等不必要的损失。为了解决上述问题，推广实用小型 马铃薯挖掘机势在必行。应用马铃薯挖掘机可以大大的提高收获效率，降低劳动者 的劳动强度，增收增产，极大地减少收获损失，为我国马铃薯生产奠定良好的基础， 根据我国马铃薯挖掘机械多年研制生产经验可以看出， 意大利、日本、美国、英 国、德国等国外机器适应于垄作，很难适应我国平作种植模式。各类型机械需要进 行多收获季节、多地域的田间试验，才能提高适应性，更好的提高机械效率，完成 各种生产工作。 马铃薯是我国主要经济作物之一。发展马铃薯生产，对优化调整农业产业结构、 加速脱贫致富及地区经济平衡发展具有十分重要的意义。由于马铃薯为地下产物, 且是块茎繁殖, 其收获方式以挖掘机械为主导。马铃薯挖掘机可以大大提高收获效 率,减少损失, 降低劳动强度, 为马铃薯生产奠定良好的基础。但是收获方式的落 后极大的限制了马铃薯的生产发展。为促进马铃薯生产的良好发展，解决机械化收 获问题已经迫在眉急。马铃薯挖掘机械化的关键矛盾是机器性能要求与配套动力之 间的矛盾。鉴于动力的限制，与 14kw 以下拖拉机配套机器的性能要求不宜功能全 部都一样，只要完成起薯块步骤环节，让署块基本露于地面即可，其他工序可以通 过人工拾起完成。从发展来看这类机械作为与农村具有的小型拖拉机相配套的过渡 性机型可以予以开发、推广。根据近年来马铃薯种植面积的不断增加，对马铃薯收 获的机械化水平的需求越来越大。因此，马铃薯收获机的大力推广对于现代农业的 发展，尤其是马铃薯的生产具有巨大的现实意义和历史意义。 马铃薯是一种高蛋白农作物，在我国得到广泛地栽种。2007 年我国马铃薯种 植面积约 8000 万亩，总产量超过 6800 万吨，占世界总产量的 22%左右 （ ，2007 年） 。单从总产量来说我国已经是世界第一，但是单 产量却远远低于欧美和澳洲的水平。例如，2003 年，我国马铃薯的单产量是每公 顷 14842 公斤，低于世界平均水平每公顷 16448 公斤，还不到单产量最大的国家 新西兰每公顷 44248 公斤的三分之一（ ，2007 年） 。 1 绪论 5 我国马铃薯种植单产量很低这已是不争的事实，因此，我国应该把提高马铃薯 的单产作为目前提高马铃薯产量的首要任务。提高马铃薯单产的措施除了提高机械 化生产水平外，还应该改进马铃薯的种植方式。 提高单产量，首要任务就是提高机械化生产水平。当前，除少部分地区已经实 现马铃薯机械化或半机械化种植以外，我国大部分的马铃薯种植方式一直停留在传 统种植的水平上，传统的种植方式主要依靠人力和畜力进行生产，从开沟到覆土镇 压，整个过程劳动强度大，生产效率低，种植效果也远远低于机械化种植水平；而 且我国地域广阔，拥有多种地型，因此需要的播种机的机型也相对不一，设计出具 有较强适应性的播种机将成为未来播种机发展的必然趋势；播种机的通用性也是一 个不可忽略的重要因素，提高播种机的通用性有助于提高播种机的使用性能，使得 播种机得到充分的利用。虽然从当前的情况来看，我国在播种机这块领域还不能一 下子缩小同国外发达国家之间的差距，但是正在将这种差距正在不断缩小。 传统的马铃薯种植方式也是一个制约马铃薯单产量提高的重要因素，主要体现 在：（1）马铃薯种子的质量不高，我国种植马铃薯的大部分地区，马铃薯种子一 般是自留的，没有经过消毒，杀菌以及其它提高种植质量的技术处理，因此种出来 的马铃薯质量和产量不高；（2）种薯的品种不全，不同的地区，不同的气候往往 需要不同的马铃薯种子，在这方面，我国所作的研究还远远不能满足其需求，因此， 在今后更应该加大对马铃薯品种的研制；（3）传统的种植方式主要靠人力和畜力， 工作量大而且工作效率低，对土壤的压实比较严重，这对种子的发芽和生长极为不 利。 1.4 设计的主要内容 （1）马铃薯播种机具的总体设计 （2）马铃薯播种机传动机构的设计 （3）马铃薯播种机开沟装置的设计 （4）马铃薯播种机排种装置的设计 （5）马铃薯播种机输种管、镇压装置以及行走轮的设计 1.5 升运链式播种机主要技术参数 （1） 外形尺寸（长宽高）：1450mm1100mm950mm （2） 配套动力：12kw （3） 生产效率：10acre/h （4） 工作幅宽：1100mm （5） 播种方式；平播 （6） 播种深度：60150mm （7） 作业行数：2 行 商丘工学院本科毕业设计（论文） 6 （8） 作业行距：400mm （9） 地轮直径：500mm （10）作业速度：1m/s （11）传动形式：链传动 （12）土壤工作部件：锄铲式开沟器 （13）排种器：外槽轮式 （14）覆土器形式：拖环式 （15）镇压轮：复合圆锥式 （16）种箱容积：30L 2 总体方案设计 7 2 总体方案设计 2.1 设计原则 总体方案拟将喷药装置、排种装置、覆土装置、镇压装置及施肥装置与选用拖 拉机融为一体，使之能够一次性的顺利完成开沟、施肥、播种、覆盖、镇压等功能。 基本要求是悬挂机构要有效的控制工作部件作业时的播深以及运输时的通过性。排 种装置要确保在播种过程中出现漏播、重播等现象的几率一定不能不超过 2%。另 外开沟器能开出平整的地沟外还要具备一些独特的功能即自动覆土功能。覆土装置 能够完全覆盖种沟以及开出两边垄沟。镇压轮的作用就是保持土壤湿度，所以要求 镇压效果好，当然作业后的地面要平整。覆膜装置后的覆土犁能够将一定的土覆盖 到膜上，起到压实的作用。 总体方案拟将开沟装置、施肥装置、排种装置、覆土装置及镇压装置与选用拖 拉机融为一体，使之能一次性顺利完成开沟、施肥、播种、覆盖、镇压等功能，悬 挂机构要有效的控制工作部件作业时的播深以及运输时的通过性，开沟器除了能开 出平整的地沟外还具备自动覆土的功能；排种装置确保在播种过程中出现漏播、重 播等现象的几率不超过 3%。镇压轮要求镇压效果好，作业后的地面平整。 2.1.1 基本结构 该马铃薯播种机的结构在传统的播种机上有所改进。但有传统机型上的开沟器、 输肥管、种箱、肥箱、覆土器、排种器等部件，它还增设计了镇压轮、覆膜、覆土 装置，在机架的前梁上有上、下悬挂架用于与拖拉机连接，并且有拖拉机的主轴输 出动力给旋转爪式覆土器。种、肥箱侧板固定在机架中间横梁的上方，前边为肥箱， 后边为种箱。下边固定排肥、排种装置。在肥箱前面有一根安装开沟器的梁，通过 U 型螺栓将开沟器的扁钢锁住从而可以调节开沟深度。开沟器在横梁上可根据需要 进行横向移动来调节行距，机架的后梁用来连接镇压轮。 该马铃薯播种机由机架、开沟器、输种管、输肥管、覆土器、种箱、肥箱、排 种器以及镇压轮构成，在机架的前梁上有上、下悬挂架用于与拖拉机连接；种、肥 箱侧板固定在机架中间横梁的上方，前边为肥箱，后边为种箱，下边固定排肥、排 种装置；在肥箱前面有一根安装开沟器的梁，通过 U 型螺栓将开沟器的扁钢锁住， 从而可以调节开沟深度，开沟器在横梁上可根据需要进行横向移动来调节行距；机 架的后梁用来连接镇压轮。 2.1.2 工作原理 拖拉机通过三点悬挂连接播种机在田间行走。由地轮限制高度。施肥开沟器开 出肥料沟。化肥落入沟内。播种开沟器开出种沟，种子落入沟内。施肥与播种的动 力都来源于地轮，地轮上安装两个链轮，分别连接排种器的链轮，排肥器的链轮。 用旋转爪式覆土器对播种沟进行覆土，动力来自于拖拉机的主轴输出。用刮平板将 商丘工学院本科毕业设计（论文） 8 垄面处理平整，然后由镇压轮镇压密实。薄膜挂在挂膜辊上，随着机器的前进滚动。 拉出的薄膜首先经过压膜辊的铺平，然后被压膜轮压在垄壁上，再由覆土圆盘犁覆 土。覆土圆盘犁翻起的一部分土经膜上覆土器盖在薄膜上。 本机通过上、下悬挂与拖拉机相连，拖拉机前进时输出动力带动播种机工作， 作业速度为 1m/s。机具工作的动力来源为：行走轮随拖拉机前进转动输出的动力。 地轮随拖拉机前进而转动，由地轮传递动力，在地轮轴的两端各装一个传动链轮, 通过链条将力矩传给中间传动链轮，再由中间链轮将动力传给排种排肥装置,通常 情况下地轮直径较大，工作时不易发生打滑等现象，并且传动可靠。 播种机工作时，拖拉机通过动力输出轴将动力传递给行走轮，镇压轮上的主动 轴将动力传递给中间轴，行走轮随拖拉机前进而转动，通过链条将动力传给施肥、 播种机构，排出的化肥和种子经输肥管与输种管进入开沟器，先后进入开好的地沟 中，为了避免烧坏种薯，化肥应位于种子下方 5 cm 处，覆土器进一步覆盖种沟， 镇压轮的圆锥滚筒随即以均匀适当的压力压密种床 2.2 配套动力的选用 根据我国目前所拥有的拖拉机实际情况和对机组所消耗功率的初步估算，拟采 用东风-200 拖拉机或功率相近的相关拖拉机。 东风-200 拖拉机的主要参数如下： 外形尺寸(cm) 2850x1350x1990 功率（KW） 14（16 马力） 额定转速（r/min） 730 驱动型式 前轮驱动 离合器形式 干式、双片 制动器 环状内胀式 发动机与离合 V 带 理论前进速度（Km/h）如表 21 所示： 表 21 东风-200 拖拉机理论前进速度 Table 21 the therical theoretical exercise speed of Dongfeng 200 前进: 1.25; 1.67; 3.07; 5.38; 6.47; 8.65; 15.91; 27.86 理论速 度， km/h后退: 1.46; 7.59 3 传动装置的设计计算 9 3 传动装置的设计计算 3.1 传动路线的确定 传动路线要保证总体传动可靠，不影响拖拉机工作。根据整机的结构以及拖拉 机的位置来确定传动路线，使马铃薯在工作过程中能满足开沟、播种、施肥和镇压 等工作的需要。 借鉴相关机型，将传动路线分为两条路线。第一，行走轮随拖拉机的前进而转 动，经过链传动将动力传递给中间轴；第二，中间轴将动力分别传递给排种机构和 排肥机构的转轴，驱动排种链轮和排肥槽轮转动 3.2 传动比的计算 行走轮的行驶速度取 3.6km/h，换算出来为 1m/s。行走轮的直径为 500mm，可 以通过公式 31 计算得到行走轮轴的转速 n1 （31） d v n1 式中：v行走轮的行驶速度 d行走轮的直径 经计算得min/ r38 n1 按照设计要求，中间轴的转速与行走轮轴的转速应该相等，因此两轴之间的传 动比为 1，中间轴的转速为 38r/min，排种器的主动轮安装在中间轴上，因此转速 也为 38r/min。排种器的上、下链轮垂直安放，在工作过程中要求工作平稳，因此 两者之间的转速相差不大，链勺的速度要求不超过 0.5m/s，最佳的速度为 0.5m/s，如果将速度降到 0.25m/s 左右，相应地应该将原本要求的株距缩小 2 倍才 能不影响排种效率，再结合链轮的要求，最终选取排种器上、下两链轮之间的传动 比为 1.12。 商丘工学院本科毕业设计（论文） 10 4 排种器的选型设计 4.1 种箱结构参数的设计 4.1.1 种箱尺寸的确定 种箱必需有足够的容量，从而减少加种次数，一般情况下要求播种到了地头才 加种。但是种箱容量也不能太大，那样会增加机构的重量，对播种机的的稳定性产 生不利的影响，还会影响机组的纵向移动性；种箱必须保证箱壁的倾斜角大于种子 的自然休止角，以保证种子能顺利滑落排种器，一般情况下种薯块的自然休止角 =2434，这里选择 =30。除此以外，种箱还应该坚固耐用，重量轻巧， 具有一定的刚性，并具备防水和防潮的能力；种箱要便于加种、卸种和清种，因此 该机所选的种箱形状为锥台型（上口直径大，下口直径小） ，而且上端有防护盖加 以保护。 4.1.2 种箱容积的计算 种箱的容量由播种的行距、株距，播种量和播种距离共同确定。根据以往实验 结论：播种机在工作时不宜播完种子箱内的全部种薯，应该保留至少 10%的种子余 量，避免箱内种子太少而影响播种的质量。预先设定该地块的长度 D=1000m，播种 机往返一次加一次种子。其种箱容积 V 可用公式 41 确定： V=1.1 LBNmax/667 （4 1） 式中： L装满一箱种子所能播种的最远距离。最少应等于一个往返行程，即地块长 度的两倍(m)，取 L=2000m B工作幅宽(m)，此处取 B=1100mm Nmax单位面积最大播种量 (kghm2)，种薯的株距为 120mm，则在 100m 内 需要播种略为 833 个，每个种子大约重 50g，算出 Nmax41.65kg 种子的单位容积质量(kg/L)。1L=1000000cm3。因此单位容积内能容纳尺 寸规格为 20mm20mm20mm 的种薯 125 个，每个种薯平均重 50g，算出来 的值 大约为 7.25kg/L 取 L2000；B1.1；Nmax41.65； r7.25。 代入公式（41）得： V =20.8433（L) 实际中种箱的容积往往要比设计数值稍微大一些，因此本次设计取种箱的 容积为 30 升。 4.2 排种器的选型与计算 对马铃薯播种机来说，排种器是其最核心的部件，其性能的优劣将直接影响播 4 排种器的选型设计 11 种机的播种质量，因此，对排种器的要求是很高的。 4.2.1 马铃薯播种机对排种器的性能要求 （1）排种器应该具备较大的排种均匀性和稳定性，能均匀连续地排种，并 且能在不同外界条件下作业，其播量要保持稳定，排种要均匀； （2）具有较强的通用性和适应性，播量调节范围大； （3）对种子的损伤率较小，一般要求不超过 3%； （4）结构简单，工作可靠，易于制造和维护，调整方便； （5）漏种率和重播率低，皆要求不超过 3%。 4.2.2 现有排种器的类型和特点 排种器种类很多，通常按播种方式分为撒播器、条播排种器和点播排种器三大 类。条播是按要求的行距，播深与播量将种子播成条行，一般不计较种子的粒距， 只注意一定长度区段内的粒数，在农业上使用的条播排种器有外槽轮式、内槽轮式、 磨纹盘式、锥面型孔式、摆杆式、离心式、匙式及刷式等类型。 其中应用得最广泛的是外槽轮式排种器，其由排种器盒、排种轴、外槽论、阻 塞轮、花型挡环及清种舌等组成。排种器盒装在种子箱下面，种子通过箱底开口流 入盒内。排种轴转动时，外槽论及花型挡环可防止种子从槽轮两侧流出。虽然这种 排种器结构简单、制造容易、使用方便、通用性好、适应性能广，而且国际上已经 标准化，但是它也存在不可忽略的局限性，对于马铃薯块茎这样的种子，外槽轮是 排种器并不能降低其漏种率和对种子的损伤率，也不能够提高播种的稳定性，因此 需要选择一种结构更简单，效率和播种质量更好的排种器，经过对所有可能的排种 器（如夹持式，外槽轮是，带轮式等）的比较，最终决定选取升运链式排种器，这 种排种器的前身是 70 年代后期美日等发达国家广泛采用的舀上杯链式排种器。 4.2.3 排种器的选型 （1）升运连式排种器的选型及结构 根据马铃薯种块的特性，该马铃薯播种机决定选用单排式升运链式排种器。 其结构如图 41 所示： 商丘工学院本科毕业设计（论文） 12 图 41 升运链式排种器 Figure 41 the labechain dispenser （2）工作原理： 行走轮随着播种机的前进而转动，行走轮上的轴作为动力传递轴并通过中间轴 将动力传递到排种器的小链轮上，小链轮转动从而带动升运链以一定的速度上升， 固定在升运链上的取薯勺每次舀取一个种薯块，并通过上链轮和护种管壁将种薯块 运送到输种管里，再经开沟器落到地沟，从而实现播种的过程。 （3）升运链式排种器工作性能的结构参数 根据马铃薯播种机的设计要求和参考有关文献，主要有以下结构参数： 1取薯勺速度 v：取薯勺线速度与作业速度成正比，试验表明，当取薯勺速 度不超过 0.5 m/s 时，播种质量较好。当链轮线速度为 0.55 m/s 时，作业质量有 所下降，即漏播稍有增加，但基本上能满足农业技术的要求。若取薯勺速度大于 0.55 m/s 时，作业质量则显著变坏，漏播严重。因此链轮线速度最高作业速度不 超过 0.5 m/s。 2链轮转速 n：链轮转速过低，脉动频率低，排种均匀性差；转速过高，又 会使伤种率增加的同时加大漏种率。根据马铃薯种子的播种要求，此次设计选用最 大转速不超过 40r/min 的链轮。 3链条的工作长度 L：链条的长度太大，将会增大两链轮之间的中心距，从 而增大输种的距离；长度太短又会造成输种时种薯来不及缓冲而从取薯勺滑落，从 而降低了排种的均匀性。因此链条的工作长度应该根据最合适的中心距来选取。一 般链条长度在 2m 左右，种子的升运高度不超过 500mm 4取薯勺的形状：对于单边最大尺寸为 20mm 的马铃薯种块，取薯勺需要保证 种薯块在升运的过程中不要出现滑落的情况，而且背面要光滑，不能伤种；取薯勺 4 排种器的选型设计 13 要轻，因此取薯勺都是用厚度为 1.2mm 的铁皮冲压而成。 4.2.4 升运链相关系数的确定 （1）最开始设定的理论株距为 120mm，因此在行走轮转动一圈后所需要播种 的个数 n 可以通过公式 42 计算得到： （42） 120 D 120 L n 式中：L行走轮的周长； D行走轮的直径。通过已知数据 D=0.5m。 算得 n=13 个 （2）取薯勺之间的间距即株距 B 本次设计决定选用链条节距 p=25.4mm，长度略为 2.24m 的 16A 型滚子链，链 条的速度略为 0.27m/s，是最佳速度 v=0.5m/s 的 0.54 倍，因此可以通过缩小株距 来满足排种的需要，即将株距缩小到原来的 0.54 倍，再根据节距和链条长度来进 行调整。通过计算，整个链条共有 88 节，为了达到最佳的排种效果，需要 24 个取 薯勺，因此其中 16 个取薯勺由 4 个链结组成，另外 8 个由 3 个链结组成。因此每 个取薯勺之间的平均距离也就是株距 B=88/2425.493mm，能保证有足够的空间 来克服充不上种的情况。 （3）取薯勺尺寸的确定 通过查阅相关取薯勺的资料，以及对马铃薯种块在取薯勺内的受力情况的分析， 为了使种块不至于从勺内落下，多余的种子也不能稳定在勺内，要求取薯勺的宽度 要大于种子长度的 0.5 倍且小于种子厚度的 1.5 倍。因为种子的尺寸规格为 20mm20mm20mm，这里取取薯勺的宽度应为 201.25mm=25mm。同时为了取薯时 有足够的时间和空间，取薯勺的长度尺寸也必须大于种块长度的 1.5 倍，因此长度 至少为 201.5=30mm，这里取 35mm。通过查阅农业机械设计手册 （陈志， 2007） ，可知种薯块的自然休止角一般为 30，因此取薯勺内的角度应小于或等于 其自然休止角，这里也取 30。 商丘工学院本科毕业设计（论文） 14 5 排肥器的选型设计 5.1 排肥器的性能要求 （1）排肥量稳定、均匀，不受肥箱内肥料的多少、地形倾斜起伏及前进速度 等因素的影响。 （2）通用性好，能施多种肥料。要求排肥器除了能排施流动性好的颗粒状化 肥和复合颗粒化肥外，也能排施流动性差的粉状化肥。 （3）排肥量调节灵敏、准确，调节范围能适应不同化肥品种与不同作物的施 用要求。 （4）工作阻力小，使用调节方便，便于作业后清理残茬化肥。 （5）排肥器所有与肥料接触的机构、零件最好采用防腐耐磨材料制造。 5.2 常用排肥器的种类和特点 常用的化肥排肥器有以下几种类型： （1）外槽轮式排肥器 外槽轮排肥器工作时，外槽轮旋转，颗粒化肥靠自重 充满槽轮的凹槽并被槽轮带着一起旋转，在槽轮外面的肥料在槽轮的拔动和肥料颗 粒之间的摩擦力作用下也被带动起来由槽轮强制带出，从排肥舌上调入输肥管，然 后经开沟器导入种沟。该排肥器转动的槽轮和不转动的阻塞套可以在排种盒内随排 种轴左右移动，通过改变槽轮的长度来调节排肥量。外槽轮排肥器的槽轮可以换成 齿轮。槽轮的齿数相对排种器的来说有所减少。 （2）星轮式排肥器 工作时，旋转的星轮星齿间的化肥强制排出。常用两个 星轮对转以消除肥料架空和锥齿轮的轴向力。该排肥器的肥箱底部装有活页式铰链， 箱底可以打开，便于消除残存的化肥；星轮的拆卸也很方便。排肥量的调节可以通 过调节手柄改变排肥量活门的开度来实现。 （3）螺旋式排肥器 其主要工作部件是排肥螺旋。工作是螺旋回转，将肥料 导入排肥管。在排肥量较小时，螺旋式排肥器的排肥均匀性很差 （4）水平刮板式排肥器 水平刮板式排肥器是近年来我国为解决碳酸氢铵排 肥问题而研制的一种排肥器。它的基本特征是由在水平面旋转的曲面刮板或弹击刮 板将化肥排出。 （5）搅-拨轮式排肥器 这是一种通用型排肥器。其突出特点是能有效地消 除肥料的“架空”可靠的排施含水量很大的碳酸氢铵。缺点是清肥不便。 （6）振动式排肥器 由于震动关系，肥料排量受肥箱内肥料多少、肥料密度、 粘结力等的影响较大排肥量的稳定性和均匀性差。 在马铃薯的种植过程中，不同的化肥往往需要选用不同的排肥器，马铃薯播种 的时候所用的一般是硫酸铵或磷酸二铵等颗粒化肥，其含水率都低于 1%。通过对 5 排肥器的选型设计 15 以上几种排肥器的比较以及马铃薯施肥的要求，本次设计决定选用移动式外槽轮排 种器。这种排肥器的优点在于其可以把它的槽轮换成齿轮，工作原理也与槽轮时相 同。槽轮轮式排肥器一般用于排施流动性教好的颗粒状化肥，具有较好的排肥稳定 性和均匀性，但缺点是不能用于排施流动性差的化肥。其结构如图 51 所示。 1卡箍；2轴销；3花形挡圈；4外槽轮；5阻塞套；6排肥杯； 7排肥舌；8 排肥轴；9 排肥舌轴 图 51 移动式外槽轮排肥器 Figure 51 the fluted roller fertilizer apparatus 5.3 排肥量的计算 外槽轮排肥器的排肥量可以通过公式 51 计算。 （51） t dLrQ faq0 式中：d外槽轮的直径，d 取 45mm L外槽轮的有效长度，L 取 126mm r肥料的密度，施用的化肥为磷酸二铵，其密度为 789g/L。 a0槽内肥料充满系数，一般取 0.7 fg单个凹槽的截面积，通过实验计算选取 fg=66.76mm2 t槽轮凹槽节距。通过计算得到 t=d/z=20.2mm 带动层特性系数。取 0.5 经计算得 Q5.5kg/acre，这里取 6kg/acre 商丘工学院本科毕业设计（论文） 16 6 开沟器的选型设计 6.1 开沟器的性能要求 开沟器是播种机上重要的部件之一，其功用是开沟、整理种床、自动覆土和导 种、肥入土，开沟器工作性能的好坏将直接影响播种质量和种子发芽生长条件。因 此，开沟器应满足如下几个条件： （1）开沟直、深浅一致，幅宽合适，沟底平整，有一定的自动覆土功能； （2）有良好的入土性能，不壅土、不缠草、不堵塞、阻力小、工作可靠； （3） 使种子全部落如沟底，行内种子分布幅度、均匀度应符合农业技术要求。 6.2 现有开沟器的种类和特点 根据开沟器的入土角不同可分为锐角和钝角二种。 锄铲式开沟器：属于锐角型开沟器，工作时开沟器随着播种机向前移动， 土壤在铲前突起，两侧土壤受挤压而分开，开沟器离开后沟壁上的土壤自行下落覆 盖种子。其优点是结构简单、入土能力强、工作阻力小，a=36cm，R=3065N/个。 缺点是易壅土和缠草，会使干湿土混杂，高速作业时播深不稳。 双圆盘开沟器：钝角型开沟器，主要由一对平面圆盘、开沟器体、圆盘轴 和散种板组成。工作时，两圆盘向前滚动，利用两圆盘在前下方一点（称聚点）接 触所形成的夹角，将土壤向两侧挤压，开成中间代邮凸尖的沟（沟底呈 W 形） 。种 子和肥料由种、肥输入管通过开沟器体上的种、肥输送筒落入沟底。工作平稳、沟 形整齐、不乱土层、断草能力强。但结构复杂、尺寸较大，工作阻力大。 a=48cm，R=80160N/个。 芯铧式开沟器：锐角型开沟器，工作时先由芯铧入土开沟，两个侧板向两 侧分土形成种沟。开沟宽度大、入土性能好，但工作阻力大。 a=612cm，R=200800N/个。 滑刀式开沟器：钝角型开沟器，工作时滑刀在竖直方向切入土壤，刀后侧 板向两侧挤压土壤形成种沟。特点是靠重力入土，沟深稳定、沟形整齐、不乱土层， 断草能力强、工作阻力大。a510cm，R=200400N/个。 6.3 开沟器的选型 马铃薯播种机通常在新耕地上进行播种，新耕地的杂草和残茬对开沟器的影响 不大，出现缠绕和堵塞的几率不大，再考虑到开沟的性能和经济因素，本次设计决 定选用锄铲式开沟器，锄铲式开沟器由翼铲、筒身和深浅调节扁钢组成。其优点是： （1)开沟深度大，因为要求开沟深度最大达到 180mm，上述几种开沟器只有锄铲式 能达到要求；(2)开出的地沟平整、开阔，受地形的影响较小；(3)结构简单，易于 6 开沟器的选型设计 17 制造与维护。 6.4 开沟器结构参数的确定 6.4.1 入土角 的确定 入土角 选得过大，开沟器工作时土壤上移大，土层也抬得高，并有相互混 乱的趋势，同时还会加大工作阻力；入土角也不能选得过小，过小的入土角将会造 成刃部强度减弱。通常情况下入土角的取值范围在 3050之间，为了保证入 土能力，因此入土角不应该取得太小，这里取入土角为 45。 6.4.2 切土角 的确定 切土角过大，土壤易被推向两侧，造成土壤外翻，影响覆土性能；同样切土角 也不能太小，太小的切土角将严重影响铲面的高度。一般情况下 值一般在 2030之间选取，特殊情况下可以取得小一点，这里取 =20。 6.4.3 铲翼张角 的确定 过大，翼铲就会增大，使得杂草不易沿刃口滑过，容易发生缠草、壅土、 堵土等现象。 过小时，翼铲切断草根的能力就会减弱。为使杂草沿翼铲刃缘向 后滑切， 一般应该取 7585，这里取 =80 6.4.4 开沟器外形尺寸的确定 深度调节扁钢的尺寸为：40mm20mm 开沟器体尺寸长宽高：173mm120mm505mm 商丘工学院本科毕业设计（论文） 18 7 输种管的选型设计 7.
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