华中农业大学本科毕业论文（设计）
（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 总体设计
2.1 总体方案设计
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。
2.1.2 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。
2.1.3 工作原理
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：
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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2—1所示：
表2—1东风-200拖拉机理论前进速度
Table 2—1 the therical theoretical exercise speed of Dongfeng —200 理论速度， 前进: 1.25; 1.67; 3.07; 5.38; 6.47; 8.65; 15.91; 27.86 km/h 后退: 1.46; 7.59 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3—1计算得到行走轮轴的转速n1
v n1? （3—1）
d?式中：v—行走轮的行驶速度 d—行走轮的直径 经计算得n1?38r/min
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。
4 排种器的选型设计
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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α=24°~34°，这里选择α=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4—1确定：
V=1.1 LBNmax/667γ （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 (kg／hm2)，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Nmax≈41.65kg
γ—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20mm×20mm×20mm的种薯125个，每个种薯平均重50g，算出来γ的值大约为7.25kg/L
取L＝2000；B＝1.1；Nmax＝41.65； r＝7.25。 代入公式（4－1）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
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（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4—1所示：
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图4—1 升运链式排种器
Figure 4—1 the labe—chain 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4—2计算得到：
L?D? n? （4—2） 120120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=88/24×25.4≈93mm，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
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