勺链式微型马铃薯精密播种机的设计_马铃薯播种机设计

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勺链式微型马铃薯精密播种机的设计

目录

摘要.............................................................................................................................III Abstract.....................................................................................................................IV 1 绪论...........................................................................................................................1

1.1 课题的背景和科学意义........................................1 1.2 国内外马铃薯播种机的发展现状...............................1

1.2.1国外马铃薯播种机的发展现状.............................1 1.2.2我国马铃薯播种机的发展现状.............................2 1.3设计的主要内容...............................................3 2 整体机构的设计....................................................................................................3

2.1整体设计方案.................................................3

2.1.1设计原则...............................................3 2.1.2基本结构...............................................3 2.1.3工作原理...............................................3 2.2勺链式播种机的主要技术参数要求...............................4 2.3配套动力的选用...............................................4 3 排种装置的设计.....................................................................................................5

3.1马铃薯播种机对排种性能的要求.................................5 3.2目前各排种器的结构及性能特点.................................5 3.3 种箱结构参数................................................6

3.3.1种箱尺寸及容积的确定...................................6 3.4排种器的选型及确定...........................................6

3.4.1排种勺的方案设计与分析.................................7 3.4.2勺链式排种器的选型及结构...............................9 3.4.3升运链相关系数的确定..................................10 4 传动装置的设计...................................................................................................10 4.1 地轮的选型设计.............................................10 4.2 传动路线的确定.............................................11 4.3各传动路线传动比的计算与分析................................11 4.4变速箱齿轮的设计............................................12 5 马铃薯播种机开沟器的设计.................................................................................16 5.1 开沟器的性能要求...........................................16 5.2目前各开沟器的特点..........................................16 5.3 开沟器的选型...............................................17 5.3.1 排种开沟器...........................................17 5.3.2排肥开沟器............................................17 6 排肥装置的结构设计.............................................................................................18 6.1目前各排肥器的特点分析......................................18 6.2 排肥器的性能要求...........................................18 6.3排肥器的选型................................................19 7.整地机构的设计.....................................................................................................19 7.1 覆土器的选型...............................................19 8 结论及建议...........................................................................................................20

I

勺链式微型马铃薯精密播种机的设计

8.1 结论.......................................................20 8.2建议........................................................20 9 参考文献...............................................................................................................22 10 致谢.......................................................................................................................23

II

勺链式微型马铃薯精密播种机的设计

摘要

马铃薯在我国种植历史悠久、分布广、面积大而且产量高。可兼做粮食、蔬菜和饲料，在农业生产中占有举足轻重的地位。但传统的播种方法，严重制约着马铃薯生产的发展，因此急需实现其播种作业的机械化。目前我国现有的马铃薯播种机工作时漏播重播率较严重，工作不稳定，普遍需要人工辅助播种，人的工作比重扔占据主要部分，这极大的制约了我国马铃薯机械化播种作业的发展。结合国内外现有马铃薯播种机的研究成果设计出了能一次性完成播种作业的升运链式马铃薯播种机，本机能一次性完成开沟、施肥、播种、覆土、等工作，大大降低了工作强度，提高了机械化作业程度。排种器采用升运链式排种器，结构简单，工作稳定，播种均匀，伤种率、漏播重拨率低，适应能力强；排种勺采用汤勺式，极大的降低了马铃薯播种的漏播重播率，使马铃薯播种过程更加稳定，降低了人的工作比重；整体机构采用链传动，工作稳定可靠，结构简单，易于制造与维护。

关键词：马铃薯；播种机；升运链式排种器。

III

勺链式微型马铃薯精密播种机的设计

Abstract

Potato planted have characteristics of long history, distribute widely, area heavily and the output highly in our country, can be used as the grain, vegetables and fodder, occupying very important position in agricultural production.But the traditional method of sowing is restricting the development of production of potatoes seriously, so need realizing it sows mechanization of the homework badly.At present our ountry's existing potatoes seeder work was serious leakage replay rate, work is not stable, common need artificial auxiliary sowing seeds, the proportion of people work take leading part, it threw a restricted the potato mechanization planting operation in China.Combining domestic and foreign research achievements of existing potatoes machine designed to completion at the planting operation/luck chain potatoes, this machine machine completion at open ditch, fertilization, plant seeds, and turns the soil, etc, and greatly reduce the working intensity and improve the mechanical work degree.The device to rise up the chain with the device, simple structure, stable work, sow uniform, the injury rate, leakage of broadcast heavy dial the rate is low, strong ability to;the spoon greatly reduced the potato planting leakage of planting the replay rate, make potato planting proce more stable, reduce people's working ratio;The whole chain organizations to adopt, stable and reliable, the structure is simple, easy to manufacture and maintenance.Key words：potato；seeder；structural desig

IV

勺链式微型马铃薯精密播种机的设计绪论

1.1 课题的背景和科学意义

马铃薯是一种高蛋白农作物，是我国重要的经济类作物，在我国得到广泛地栽种。为解决农民的温饱问题发挥了关键作用，所以种植马铃薯，无论是在高寒贫困地区解决农民脱贫问题，还是在发达地区实现农民致富愿望，都具有非常重要的意义。马铃薯的人工种植会造成株距和行距的不规范，种植深度过深或过浅，直接影响产量。种植时间也对产量影响较大，但因其生产过程机械化程度不高极大地制约了该种植业的进一步发展，马铃薯机械化种植技术急需改进和提高。马铃薯机械化播种技术是一项集开沟、施肥、播种、覆土、起垄、镇压等作业于一体的综合机械化垄作种植方式。，具有保墒、省工、节本、播种深浅一致、均匀、苗齐、生长旺盛、增产幅度较大等优点，是马铃薯全程机械化作业中的关键技术为解决微型脱毒薯精量播种的问题。要求播种过程具有不伤种、播种深浅一致、株行距均匀、漏播率和重播率低等特点。

我国马铃薯生产过程特别是种植工艺基本上还是人工作业，劳动强度大生产效率低作业质量差生产成本高，传统的播种方法严重制约着马铃薯生产的发展实现机械化。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。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。

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

欧美的许多国家先后都完成了传统农业向现代农业的转变，经过几十年的发

勺链式微型马铃薯精密播种机的设计

展，他们的机械化水平已经相当高，现在正朝着精量化、智能化、多功能联合播种等方向发展。

马铃薯播种机经过几十年的发展与应用，其技术水平已经达到相当完善的水平，无论在生产效率、工作速度、工作性能、播种质量、播种机具的适应性等方面都做得很好。这对减少播种过程中的漏播率、种子损伤率、和提高单位生产率都具有一定的促进作用。现在一些国家正在积极研究，不断完善播种机的性能，尽量使其工作寿命延长，结构更完善，以求能够达到工能联合作业的效果。播种机具得适应性以及通用性是未来播种机具的主要研究方向。

1.2.2我国马铃薯播种机的发展现状

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。近年来，随着马铃薯在我国的大量种植，研究出来的马铃薯播种生产适应取得了很大的进展。尤其是马铃薯种植机械，虽然我国的机械化生产水平与欧美国家有很大的差距，但是随着我国科研人员的努力，各种类型的先进播种机已经面世并应用于广大客户。在全国进行推广。

排种装置是播种机具设计的最主要的部件，先进的排种器和排种原理对播种机具的提高有很大推动作用。迄今为止，我国学者几乎涉猎了排种器的各个领域。外槽轮式排种器、离心式排种器、各种圆盘式排种器、气吸式排种器等，而具有我国独创特色的窝眼轮式排种器、纹盘式排种器、锥盘式精量排种器也获得了广泛的应用。但是在马铃薯播种机上，先进的排种器和排种方式依然是制约播种机效率的主要因素。因此，正在已经解决了种子和播种方式的情况下研制相应的播种机显得尤为重要。而且，我国应该朝着气流输送式条播排种器、孔带式精密排种器、气力式精密排种器以及倾斜圆盘指甲式排种器的方向发展。新的排种原理主要包括气力式排种原理和机械式排种原理也得到了广泛的应用。（陈兴田，1999）

我国马铃薯普遍采用覆膜种植方式，具体操作方法为两种：先播种再覆膜和先覆膜再播种。针刺式、薯夹式、勺式和板阀式排种方式均为先播种后覆膜。现有马铃薯先播种后覆膜播种技术出苗后必须放苗，造成部分秧苗因放苗不及时而灼伤；先覆膜后播种精简了放苗工序、提高了精度、降低了漏播率和重播率，目前该技术已引起了广泛关注，但设备的稳定性与可靠性还需进一步探索。提高马铃薯覆膜播种一体机的适应性，达到各种地域条件播种覆膜要求，是今后研究的重点。目前马铃薯播种有两种方式：一是整薯播种，整薯播种对种薯损伤小，出芽率高，操作简单，适合于机械化操作，但要求专门培育大小适中的种薯。块薯播种与整薯播种相反，可以节约种薯，降低种子成本，但精密度差，目前已很少采用。在排种器方面，马铃薯在我国种植区域分布较广，种植地区地形及气候条件多种多样，种植地块分散，这对马铃薯播种机械提出了较多的要求。为了更好地适应我国马铃薯种植业的发展，今后需进一步关注马铃薯播种机械化关键技术。

勺链式微型马铃薯精密播种机的设计

1.3设计的主要内容

（1）开沟部件的设计优化（2）排种器结构选择与设计（3）施肥装置的结构设计与优化

（4）整机结构与传动方案的设计与计算 整体机构的设计.2.1整体设计方案

2.1.1设计原则

总体方案拟将开沟装置、施肥装置、排种装置、覆土装置与轮式拖拉机配套使用。可使其一次性完成开沟.施肥.播种.覆土等联合作业功能。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，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应很大。

2.1.2基本结构

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、地轮、变速箱等组成。在机架的前梁上有上、下悬挂架用于与拖拉机连接；种、肥箱侧板底部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种沟的开沟器的梁，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；并且当工作幅宽不同是，开沟器也可根据工作幅宽调节横向位置；覆土器紧跟在开沟器的后端，对已施种施肥的沟槽进行覆土，使地面覆土后后端，对已施种施肥的沟槽进行覆土，使地面覆土后平整；

2.1.3工作原理

本机通过上、下三点悬挂与拖拉机相连，拖拉机前进时输出动力带动播种机工作，作业速度为1.9~2.5km/h;整个机具工作的动力来源为：主轴随拖拉机前进转动输出的动力。主轴连有变速箱改变转向，其通过链传动将力矩传给起垄器轴，使起垄器转动运作。地轮随拖拉机前进而转动，由地轮传递动力，在地轮轴

勺链式微型马铃薯精密播种机的设计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机具上的主轴，地轮随拖拉机前进而转动，通过链条传动将动力传给施肥、播种装置，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，为为了避免烧坏种薯，化肥应位于种子下方5 cm 处，起垄覆土器进一步覆盖种沟。

2.2勺链式播种机的主要技术参数要求

（1）配套动力20HP以下（2）工作幅宽：1200mm（3）作业行数：2行（4）作业行距：280mm（5）地轮直径：500mm（6）作业速度：1.9~2.5km/h（7）传动形式：链传动

2.3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，拖拉机的主要参数如下：

功率（KW）20HP以下即12 KW-14.9 KW 额定转速（r/min）540 r/min 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）：1.9 Km/h--2.5 Km/h

勺链式微型马铃薯精密播种机的设计 排种装置的设计

3.1马铃薯播种机对排种性能的要求

（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，能够在不同的作业环境下排种，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）对种子损伤率小，通常要求损伤率在5%以下；

（4）工作可靠，结构简单，价格低廉，便于制造和维修；（5）漏种率和重播率低要求不超过3%。

3.2目前各排种器的结构及性能特点

播种机按照农作物的播种方式分为撒播排种器、条播排种器和点播排种器（穴播排种器）三大类。撒播排种器一般应用于面积较大、均匀度要求不高的作物种类，其播种速度块，操作方便，播种机构简单如飞机撒播；条播排种器是按要求的行距、播种深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，注重两次播种间的距离和每次播种的数量；点播排种器用于作物的穴播或者单位精密点播，穴播时排种器将几粒种子成簇地间隔开来，然后依次排出，而单粒精密播种时，则按一定的时间间隔排出单粒的种子。通过详细的构思设计。条播排种器种类很多，有外槽轮式排种器、内槽轮式排种器、磨纹盘式排种器、锥面型孔式排种器、摆杆式排种器、离心式排种器、匙式及刷式排种器等类型。其中应用得最广泛的是外槽轮式排种器，它是由排种器盒、排种轴、外槽论、阻塞轮、花型挡环及清种舌等组成。花形挡环以及清种舌等组成。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。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，对于像马铃薯这种快状的种块，外槽轮式排种器有其极大的不利因素，对种子的损伤率始终不能在规定的范围内，而且播种时也不稳定，形状不规则的薯块很容易导致排种轮的堵塞。因此这就需要选择一种与其他小粒种子播种不一样的排种装置，既要保证其播种的稳定性也要保证其播种时种的损伤率较低。通过对所有的排种其的比较与分析，最终决定选取升运链式排种器，这种排种器最早出现早美日等发达过家，其对块状种块的播种具有良好的应用。

勺链式微型马铃薯精密播种机的设计

3.3 种箱结构参数

3.3.1种箱尺寸及容积的确定.种箱选择是首先要考虑的是种箱应该有足够的容量，尽量减少加种的次数，通常，一播种时一般都到了地头才加种，但是也不能为了单纯的减少加种的次数而尽量把种箱设计的足够大，至少不加种或几次才进行一次加种，这就大大增加了播种机工作时的重量，造成了能量的损耗，对机具播种的稳定性有较大的影响；其次，种箱的倾斜面应该大于种子的自然休止角，通过资料显示马铃薯薯种块的自然休止角为α=24°～34°，这里选角度为40°；再次，种箱的选材要耐腐耐磨，其重量要轻，造型坚固耐用。

对于马铃薯进行单行点播，种箱的容积是有播种的距离，株距和播种量共同决定的，查阅相关资料知道：播种工作结束时，种箱内应该保留少量种子，不能全部播完，避免种子播种过程中断种现象。

假设该地块的长度D=500m，播种机往返一次加一次种子。其种箱容积V可用公式3—1确定：

V=LBNmax/667γ 3—1）

式中：

L—每箱种子所能播种的最远距离，该出设为两倍的地块长度，及为一次播种的往返行程L=1000 m ；

B—工作幅宽(m)，是两个单行种箱的总尺寸此处取B=1200mm N max—单位面积最大播种量(km/ hm²),薯种的平均株距约为150mm ~180mm ,这里取150mm，则100m能播种666个马铃薯薯种，通过称量，得出马铃薯薯种的平均重量大约为50g，故N max kg；

γ—种子的单位容积质量（kg/L）。1L=1000000cm3根据设定的薯种的尺寸规格为20mm×20mm×20mm的种薯，则每升大约可以容纳125个薯种，根据马铃薯的平均重量50g，可得出γ大约为7.25kg/L。

取L=1000m ；B =1.2m ；N max=33.3kg；r =7.25 kg / L代入公式（3－1）得：

V =9.09（L)实际中播种完后种箱内都会剩余一部分未播种的薯块，所以实际的种箱容积应该比理论值大一点，现在取实际值为V =10 L。此为两个单行种箱的总体积，故每个薯箱的容积取5 L.。

3.4排种器的选型及确定

（1）旋转轮式排种器

工作原理：通过旋转的圆形轮带动取种勺旋转，使薯勺每次从种箱中取出一定数量的种子，然后再旋转到对面，使种子在重力的作用下掉落到排种中。

勺链式微型马铃薯精密播种机的设计

优缺点：优点是，通过旋转轮实现了取种排种的过程，伤种率低；缺点是，排种不稳定，漏播率高。

（2）针取式排种器

工作原理：旋转轮上固定针尖，通过旋转，使针尖每次在种子箱内扎取一块薯种，然后通过脱落装置使薯种从针尖上脱落，掉如薯种管种，实现排种。

优缺点：优点是，排种过程简单，重播率低；缺点是排种不稳定，漏播率高。（3）升运链式排种器

工作原理：通过旋转的链条带动薯勺转动，由薯箱中取出薯种，然后反转到对侧，使薯种掉落到排种管中。

优缺点。排种稳定性好，不伤种；缺点是，漏播重播率依旧存在，有时需要人工拾取薯种。

经过充分考虑，对所有可能的排种器（如夹持式，外槽轮式，带轮式等）的比较，本次设计决定采用单排升运链式马铃薯排种器。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。

3.4.1排种勺的方案设计与分析

（1）勺式取种勺

结构特点：结构简单，由冲压制成。

工作原理：与汤匙相同，通过勺取来取种排种。

优缺点：不伤种，工作时稳定，但是漏播重播率超出规定的范围，甚至需要人工拾取薯种。

图3-1排种勺方案1 Figure 3-1 the spoon plan 1

（2）针式取种勺

勺链式微型马铃薯精密播种机的设计

结构特点：结构简单，仅由一根钢针一块固定钢片组成，但是需要专门的拖薯种装置。

工作原理：通过针扎取种，然后通过脱落装置使薯种掉落。

优缺点：缺点较大，工作稳定性差，漏播重播率高，一般不采用。

图3-2排种勺方案2

Figure 3-2the spoon plan 2

（3）夹取式排种勺

结构特点：结构复杂，不易制作。

工作原理：薯勺通过种箱时，薯块掉入勺中压迫薯勺内的金属板，使的金属块下落，带动薯勺上的夹薯板夹住薯块；当排种链运动到排种壁中的时候，薯块压迫夹薯板使夹薯板打开，薯块掉落。

优缺点：漏播率低，但是重播率相对提高，且结构不易实现。

图3-3排种勺方案3

Figure 3-3the spoon plan 3 根据以上各个方案优缺点分析，决定采用方案1勺式取种勺。

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3.4.2勺链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3-4所示：

图3-4升运链式排种器 Figure 3-4 the ladle-chain dispenser（1）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。

（2）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：通过装配关系，我们可以看出，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。当速度大于0.5m/s时，作业的质量会逐渐下奖降，随着速度的增加，质量会随之降低，漏播率逐渐增加，因此，在设计的时候，取薯勺的线速度应尽量低于0.5m/s。

② 链轮转速n：链轮的转速对马铃薯具有较大影响，过大过小都会间接影响播种的稳定性。链轮转速过低，取薯勺取种速度较慢，导致重播率增大播种不均匀；转速过高，当过大时，转速增加，取薯勺的速度也将随之增大，漏播率增大；又会使伤种率增加。所以，根据马铃薯薯种的特点，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，由于链轮的直径是一定的，将会增大两链轮之间的中心距，从而增大输种的距离大，排种勺运送薯种的距离增大容易造成重播，并且，中心距增大导致链条转动时不稳定，对链条的寿命具有较大的影响；链条太短，输送的距离较短，很容易使薯块从薯勺上掉下,从而增大

勺链式微型马铃薯精密播种机的设计

了播种的漏播率，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。

④ 取薯勺的形状：对于单边最大尺寸为20mm的马铃薯种块，为了降低伤种率并且使薯块在下落的过程中能沿薯勺背面和排种壁滑落，薯勺的两面都应该光滑，除此之外还应该考虑薯勺的耐久度，取薯勺要轻，因此取薯勺都是用厚度为1.2mm的铁皮冲压而成。

3.4.3升运链相关系数的确定

（1）地行轮每转动一周所要播种的个数n 要求设计的株距应满足150~180mm，设定马铃薯的株距为150mm，则地轮每转一周播种的个数为公式3-2：

n=L/150mm=3.14D/150mm（3-2）式中：L——行走轮的周长；

D——行走轮的直径。通过已知数据D=500mm 算得n=10.46 取n=10株

（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=9.525mm长度略为2m的06B型滚子链，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，因此每个取薯勺之间的平均距离也就是株距150~180mm，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

薯勺的尺寸应该根据马铃薯薯种的尺寸大小和马铃薯薯种在取薯勺内的受力情况来进行确定为了使取薯种时不至于有多余的薯种进入到薯勺内，故薯勺的大小不应该太大，要求取薯勺的底部直径要大于种子长度的0.5倍且小于种子厚度的1.5倍时效果最好。因为种子的尺寸规格为20mm×20mm×20mm，这里取取薯勺的底部直径为20mm。同时为了取薯时有足够的时间和空间，取薯勺的开口处尺寸也必须大于种块长度的1.5倍，因此长度至少为20×1.5=30mm，这里取50mm。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°。传动装置的设计

4.1 地轮的选型设计

在本次设计中，地行轮同时也担当这限深轮的作用，同时其由于拖拉机带动而产生的动力还要传递给排种器和排肥器来实现排种与施肥，所地行轮在播种中

勺链式微型马铃薯精密播种机的设计

起到至关重要的作用，其能否正运转关系到排种与施肥是否能正常实现。

对于地行轮的性能要求

（1）机械性能好，地行轮在行走的过程中要承受机架的整体重量，顾要保证其具有较强的刚度和强度，不易发生变形；

（2）由于地行轮同时还作为拖拉机前进动力与排肥、排种装置动力的中间传动者，顾其滑移系数不应过大，这样才能保证播种均匀，通常情况下该系数不应该超过5%；

（3）适应性好，能够在不同的地表正常运转，且保证施肥排种正常；

（4）地行轮的直径应该于机体协调，而且太小会使打滑率变大，播种不稳定，但也不能太大，太大的地行轮会使机体整体不协调。

根据机具的整天尺寸及其地行轮的性能要求，本次设计选用直径为500mm 的，轮子宽度为80mm，该种地行轮耐腐蚀耐磨性能好，强度高，工作时稳定，适应能力强。

4.2 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。

传动路线一：地轮轴上安装链轮，通过链传动与排肥轴链轮相连排肥。传动路线二：另一个地轮轴安装链轮，与勺链式排种器链轮相连，带动勺链传动。

传动路线三：主轴连有联轴器与变速箱相连，改变方向后与覆土起垄器轴链传动链接。所采用的主轴的转速为540r/min。

4.3各传动路线传动比的计算与分析

1HP=746w 16 HP=12kw 20 HP=14.9kw 因为要求工作速度1.9~2.5km/h 即为0.527 m/s~0.694m/s 本次设计取工作速度0.6m/s 行走轮的行驶速度0.6m/s。行走轮的直径为500mm，可以通过公式4—1计算得到行走轮轴的转速n1(r/min)

60v n1=dπ（4—1）

式中：v—行走轮的行驶速度（m/s）d—行走轮的直径(m)经计算得 n1=22.9r/min即四舍五入为23r/min 因为勺链轮的转速以及排肥器轴的转速匀由地行轮提供。传动线路一：地轮与排肥轴之间的链轮连接

勺链式微型马铃薯精密播种机的设计

根据排肥器的排量得出排肥轴的转速，选择地轮转速与排肥轴转速的传动比为1：2.1。选择地轮轴链轮为直径15cm，则排肥轴链轮直径为7cm。查阅相关资料选择地轮轴链轮齿数为36个。

传动线路二：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，下链轮转速与地轮轴转速相同。也为23r/min。链勺的速度要求不超过0.5m/s，最佳的速度为0.5m/s，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1：1.12。

4.4变速箱齿轮的设计

1.齿轮材料，热处理及精度

根据变速箱的安装位置，大小齿轮都选用硬齿面渐开线齿轮（1）齿轮材料机热处理

小齿轮选用45钢调质，齿面硬度为270HBW，取小齿轮齿数为Z1=24 大齿轮选用45钢正火，齿面硬度为270HBW，取大齿轮齿数为Z2=24*1.5=36(2)齿轮精度

根据GB/T10095_1998,选择8级 2.初步设计齿轮传动的主要尺寸 按齿面接触强度设计

3d1t2KtT1ZHZE2()0.5[H](10.5d)ud确定各参数的值：（1）试选试选Kt=1.3 查机械设计课本P217图10-30 选取区域系数 ZH=2.433 由课本P215图10-26 端面重合度10.78 20.804

则0.780.8041.584

②由机械设计课本P206公式10-13计算应力值环数

N1=60n1jLh =60×150（2×8×365×10）=0.526×109h N2= N1/1.5 =0.350×109h ③查机械设计课本P207 10-19图得：接触疲劳寿命系数K1=0.96 K2=0.98 ④齿轮的疲劳强度极限

查书图10-21按齿面硬度查的 小齿面的解除疲劳强度极限为1100MPa 大齿面的解除疲劳强度极限为1100MPa

取失效概率为1%,安全系数S=1,应用P205公式（10-12）得:

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[H]1=[H]2=KHN1Hlim1=0.96×100=1056MPa SKHN2Hlim2=0.98×1100=1078 MPa S⑤查课本由P201表10-6得：锻钢ZE =189.8MPa

初选d=1/3 T=95.5×105×P1/n1=320MPa 3.设计计算

①小齿轮的分度圆直径d1t

3d1t2KtT1ZHZE2()0.5[](10.5d)udH=77.93 取d1t=50mm ②计算圆周速度

d1tn11.413m/s 601000　③计算锥距R 齿宽b 模数mnt 计算锥距R Rd1d2d1tu21/2123.22 4422计算齿宽b b=dR=41.07mm 计算摸数mn

d1t3.25mm mnt=Z1④计算齿宽与高之比b

h齿高h=2.25mnt=2.25×2.02=4.45mm

b =40 =8.81 h4.45⑤计算纵向重合度

tan0.3180.824tan14d1=0.318=1.522 ⑥计算载荷系数K 使用系数KA=1 根据v1.413m/s,7级精度, 查课本由P194图10-8得

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动载系数KV=1.02 查课本表10-4得KH=1.875 查课本表10-13得: KF=1.7 查课本图10-8 得: KH=KF=1.2 故载荷系数: K＝K K KH KH =1×1.02×1.2×1.875=2.295 ⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径

3d1=d1t K/Kt=94.19mm ⑧计算模数mn

mn= d177.933.25mm Z1244.按齿根弯曲疲劳强度设计

由弯曲强度的设计公式

3mn≥

4KT1d(10.5d)2Z12YFYS()2(u1)[F]⑴ 确定公式内各计算数值 ① 算分圆锥角

Cotδ1 =u=3 δ1=18.43δ2=90-δ1=71.57 ② 计算当量齿数

z＝z/cos3δ1=25.3 z＝z/ cos3δ2＝113.85 ③ 载荷系数K K＝K K K

K

=2.08

和应力校正系数Y

④ 查取齿形系数Y查课本由P197表10-5得: 齿形系数YFa1＝2.617 YFa2＝2.06 应力校正系数YSa1＝1.591 YSa2＝1.97 ⑤ 查课本图10-20c得到弯曲疲劳强度极限

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小齿轮FF1620MPa 大齿轮FF2620MPa 查课本由图10-18得弯曲疲劳寿命系数: KFN1=0.89 KFN2=0.92 ⑥ 计算大小齿轮的YFFS[F]

安全系数由表查得S＝1.4 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 [F]1=[F]2=KFN1FE10.89620394.1MPa S1.4KFN2FF20..92620407.4MPa S1.4YF1FS1[F]1YF2FS2[F]22.6171.5910.01057

394.12.061.97 0.009170407.4小齿轮的数值大.选用.⑵ 设计计算 ① 计算模数

3mn≥4KT1d(10.5d)2Z21YFYS)=3.79mm

2[](u1)F(对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数mn大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取mn=4mm为满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=94.19mm来计算应有的齿数.于是由: z1=94.19=23.5 取z1=24 mn那么z2=1.5×24=36 取z2=36 ② 几何尺寸计算

d1=z1mn=24×4=96 d2=z2mn=36×4=144mm ③ 计算齿轮锥距

R(Z1Z2)m106.2mm 2cosβ计算齿轮宽度 B=R35.4mm

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圆整后的齿轮宽度 B235mm B155mm 分度角锥角

δ1=18.43

δ2=71.57

5 马铃薯播种机开沟器的设计

5.1 开沟器的性能要求

开沟器是播种机上重要的部件之一，其功用是开沟将种子或肥料导入穴沟内，并使覆土完好，整理种床开沟器工作性能的好坏将直接影响播种质量和种子发芽的生长条件。因此，开沟器应满足以下几个条件：开沟直，深度一致，挖掘整齐幅宽合适，沟底平整，有一定的自动覆土功能；不乱土层，有良好的入土性能，不让土中杂物（作物残茬，杂草等）造成拥塞、阻力小、工作可靠；使种子全部落入沟底，行内种子分布幅度、均匀度应符合农业技术要求。

5.2目前各开沟器的特点

开沟器结构类型按人主角不同，可分为锐角（α＜90o）开沟器和钝角（α＞90o）开沟器，锐角开沟器有锄铲式、箭铲式、翼铲式、船形铲式和芯烨式等，钝角开沟器有靴鞋式、滑刀式、单圆盘式和双圆盘式。

（1）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先前移动，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=3~6cm，R=30~160N/个。缺点是易缠草，会使干湿土混杂，高速作业时播深不稳。

（2）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（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送入沟底。工作平稳、沟型整齐、不乱土层、断草能力强。但结构复杂、尺寸较大、工作阻力大。a=4~8cm，R=80~160 N/个。

（3）芯铧式开沟器 ：锐角形开沟器，工作时先又芯铧入土开沟，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=6~12cm，R=200~800N/个。

（4）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、沟型整齐、不

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乱土层、断草能力强、工作阻力大。a=5~10cm，R=200~400N/个。

5.3 开沟器的选型

5.3.1 排种开沟器

芯铧式开沟器是中国特有的适于垄作的开沟器，综合固有耲耙芯子的特点设计而成。工作时，它的前棱和两侧对称曲面使土壤沿曲面上升侧滑，并将残茬、表层干土块、杂草等向两侧抛出。对播前整地要求不高，可在垄留茬地上开沟，有利于清除垄上残茬和杂草。开沟较宽，苗幅宽可达6～12厘米，沟底平整。但作业时，下层湿土有上翻趋向，不利于保墒;开沟阻力较大，适用于中国东北地区垄作播种机和中耕作物播种机。为适应高速播种，有的将芯铧开沟器改进成窄型，并将两侧曲面设计成流线型，以减少翻土和向两侧推土作用。因马铃薯为垄作植物，块茎作物，开沟幅度较宽。虽然可能会将下层湿土翻到上层不易于保墒。但马铃薯通常还要地膜覆盖。可以弥补保墒。故选用此芯铧式排种开沟器。为适应高速播种，将两侧的曲面改成流线型，可减少翻土和两侧推土作用。芯铧式开沟器如图5-1所示

图5-1芯铧式开沟器

Figure 5-1 theCore Hua type open ditch device

5.3.2排肥开沟器

采用圆盘排肥器，双圆盘式开沟器、有普通型、宽幅型和交错型等。普通型双圆盘开沟器的两圆盘刃口在前下方相交于一点，形成一夹角(通常为9°～12°)。工作时，在自重及附加弹簧压力作用下入土，两圆盘滚动前进，将土切开和推向两侧，开成肥沟，肥料经过管道进入到沟底。双圆盘式开沟器工作适应性强，能在整地条件较差、土壤湿度较大、残茬较多的情况下作业。工作稳定可靠，能适于较高速度作业。圆盘排肥器如图5-2所示

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图5-2双圆盘式开沟器

Figure 5-2 the double-disk digger 6 排肥装置的结构设计

6.1目前各排肥器的特点分析

（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再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-拔轮式排肥器 这是一种通用型排肥器。其突出特点是能有效的消除肥料的“架空可靠地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 由于振动关系，肥料排量受肥箱内肥料的多少、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。

6.2 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。

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（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。

6.3排肥器的选型.在马铃薯的种植过程中，不同的化肥往往需要选择不同的排肥器，马铃薯播种的同时侯所采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%。因为其不能用于排施流动性差的化肥。所以可以满足条件。通过对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肥器。这种排肥器的优点在于其可将她的槽轮换成齿轮，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较好的颗粒状化肥，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6-1所示。

1.卡箍；2.轴销；3.排肥轮槽；4。排肥轮挡圈；5.阻塞套；6.排肥舌轴；7.排肥轴；8.排肥盒；9.排肥舌

图6-1 移动式外槽轮排肥器

Figure 5-1 the fluted roller fertilizer apparatus 7.整地机构的设计

7.1 覆土器的选型

采用国内最新型旋耕起垄装置，起垄高，土质松软，适合马铃薯生长膨大，为高

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产打好基础。起垄刀参数如图所示7-1所示。

图7-1起垄刀

Figure 6-1the ridging knife

材质65Mn,厚度为3mm和4mm 8 结论及建议

8.1 结论

1.本设计书总体阐述了马铃薯播种机的概况和发展历程，并分析了目前存在的问题，提出了总体设计方案，对排肥器、开沟器、排种器的设计进行优化设计。

2.设计的马铃薯播种机可一次性完成开沟、播种、施肥等多项功能。3.拖拉机与马铃薯播种机挂接使用时，保持整个机组工作的稳定性。4.排种器采用勺链式，排肥器采用外槽轮式。

8.2建议

（1）在本次设计中，由于理论知识的掌握不足，在设计有些装置时有些吃力，需要投入比较长的时间，结果不太理想（例如对传动装置的分析不够到位），以后应加强不断完善马铃薯播种机的设计理论。

（2）因为条件有限，有的只能通过书上的图形进行设计，有的数据只能大

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致估算，例如箱体的尺寸。不能准确的确定机具的受力分析，结构形状等。

（3）传动装置利用的是传统的设计方法，以后应尽量学习一些现代设计方法，进行优化设计。

（4）设计时应多参考实际的机型，进行优化设计。

（5）应早点入手浏览参考资料，合理安排时间，保持进度。遇到问题多查阅资料，各个击破。

（6）在本次设计中，由于有时对细节不够注意，导致后来遇到一些不必要的麻烦。在以后的生活学习中应合理安排时间，积极做事。

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首先感谢导师段宏兵老师，在整个设计过程中，监督并督促我的设计进度和内容。遇到的问题，耐心的讲解并给与指导。再者感谢我的同学和朋友，在本次设计中遇到困惑时鼓励我，解决困难。