目錄摘要 III關鍵詞 IIIAbstract IIIKeywords IV1前言 11.1課題背景和科學意義 11.2國內外馬鈴薯播種機的發展現狀 1 國外馬鈴薯播種機的發展現狀 1 我國馬鈴薯播種機的發展現狀 21.3設計的主要內容 21.4升運鏈式播種機主要技術參數 22總體設計 32.1總體方案設計 32.1.1設計原則 32.1.2基本結構 32.1.3工作原理 32.2配套動力的選用 33傳動裝置的設計計算 43.1傳動方式的確定 43.2傳動比的計算 44排種器的選型設計 44.1種箱結構參數的設計 54.1.1種箱尺寸的確定 54.1.2種箱容積的計算 54.2排種器的選型與計算 54.2.1馬鈴薯播種機對排種器的性能要求 54.2.2現有排種器的類型和特點 64.2.3排種器的選型 64.2.4升運鏈相關系數的確定 75排肥器的選型設計 85.1排肥器的性能要求 85.2常用排肥器的種類和特點 85.3排肥量的計算 96開溝器的選型設計 96.1開溝器的性能要求 96.2現有開溝器的種類和特點 106.3開溝器的選型 106.4開溝器結構參數的確定 10入土角α的確定 10切土角β的確定 11鏟翼張角γ的確定 11開溝器外形尺寸的確定 117輸種管的選型設計 117.1輸種管的性能要求 117.2輸種管的選型 117.3輸種管參數的確定 117.3.1輸種管的直徑 117.3.2輸種管的傾斜度與長度 128覆土器的選型設計 128.1覆土器的種類和特點 128.2覆土器的選型 128.3覆土器性能結構參數的確定 129鎮壓輪的選型與設計 139.1鎮壓輪的使用條件 139.2設計要求 139.3結構設計 1310行走輪的選型設計 1410.1行走輪的設計要求 1410.2行走輪的結構 1510.3行走輪的安裝 1510.4行走輪轉速的計算 1511結論與建議 1611.1結論 1611.2建議 16參考文獻 16致謝 18馬鈴薯播種機具的設計摘要馬鈴薯作為我國主要的四大主糧之一，在我國種植區域廣大。我國馬鈴薯種植面積在2014年已達567萬公頃，總產量8700多萬噸，均居世界馬鈴薯種植面積和產量第一位，然而單產卻很低。導致這一結果的主要原因是馬鈴薯種植方式的落后以及機械化水平低下。因此，提高馬鈴薯種植的單產量就是當前結決馬鈴薯問題的主要任務。改進馬鈴薯種植方式和提高機械化水平是提高馬鈴薯單產量有兩個重要途徑。其中最有效的是提高機械化生產水平，這就要求改進馬鈴薯播種機性能，提高播種機具的通用性和適應性，從而提高播種效率。大力推廣結構簡單、性能優良的馬鈴薯播種機在馬鈴薯種植區域的應用。升運鏈式馬鈴薯播種機作為一種塊狀馬鈴薯播種機，具有結構簡單，加工制造方便，工作可靠，種薯損傷率低，效率高等優點，在國內外馬鈴薯種植中得到廣泛的推廣與應用。關鍵詞播種機；馬鈴薯；升運鏈式排種器；外槽輪排肥器；鋤鏟式開溝器

AbstractPotatoasoneofthemainstaplefoodinChina,plantingareaisvast.2014,China'spotatoplantingareahasreached5.67millionhectares,thetotalproductionofmorethan87milliontons,rankedfirstintheworld,butthesingleproductionisverylow.Themainfactorscontributingtothisresultarethebackwardnessofplantingpatternsandthelowlevelofmechanization.Therefore,themaintaskistoimprovethesingleyieldofpotatoplanting.Improvingplantingmethodandimprovingmechanizationlevelaretwoimportantwaystoimprovepotatoyield.Themosteffectiveistoimprovethemechanizedproductionlevel,whichrequiresimprovingtheperformanceofpotatoseeder,improvingtheversatilityandadaptabilityofseedingmachines,thusimprovingtheseedingefficiency.Topopularizethepotatoplanterwithsimplestructureandexcellentperformance.Asakindofbulkpotatoseeder,thepotatoseederhastheadvantagesofsimplestructure,convenientmanufacturing,reliablework,noinjury,highefficiency,andhasbeenwidelypopularizedandappliedathomeandabroad.KeywordsPlanter；Potato；Ladle—chaindispenser；Flutedrollerfertilizerapparatus；Hoeopener1前言1.1課題背景和科學意義馬鈴薯原產于南美洲的安第斯山區，是世界上重要的糧食和蔬菜作物，也是重要的工業原料。馬鈴薯富含糖類、淀粉、蛋白質及優質纖維素等多種營養成分，是抗衰老的優異食物之一，馬鈴薯同時且具有耐干旱、耐貧瘠、高產穩產、適應性廣和產業鏈長等特點，因而受到世界各國的高度青睞。聯合國糧農組織早在很早之前就已將馬鈴薯列為四大主糧之一，雖然馬鈴薯傳入中國只有400多年的時間，但在2014年我國馬鈴薯種植面積已達567萬公頃，總產量8700多萬噸，均居世界第一位。其中四川、甘肅、黑龍江、內蒙古等省（自治區）是馬鈴薯主產區，種植面積均超過60萬公頃。早期人們并未意識到馬鈴薯的重要性，只是將其作為糧食、蔬菜和經濟作物，近年來，隨著各級政府對馬鈴薯產業關注程度的加大和種植業結構的調整。提高單產量的關鍵是提高機械化種植和收獲水平。當前，我國除了少部分地區實現馬鈴薯機械化種植或者半機械化種植，大部分地區的馬鈴薯種植還保留在傳統種植的水平。傳統的馬鈴薯種植方式也是制約馬鈴薯單產量提高的主要原因之一，重點體現在：（1）馬鈴薯種薯質量低，我國種植馬鈴薯的大部分地區，種薯一般都是自家準備的，并且大多數沒有消毒、殺菌等提高種子質量的措施處理，因此種植出來的馬鈴薯質量以及產量都不高；（2）馬鈴薯種薯品種單一，不同地區和氣候條件需要不同的種薯，而我國在這方面所作的研究還遠不能適應其要求。因此，應該在今后加大對馬鈴薯種薯的研究；（3）種植方式傳統上靠人力、畜力，勞動強度極大且勞動效率極低，影響馬鈴薯種植時間，這對馬鈴薯種薯的發芽和生長都極為不利。1.2當今國內外馬鈴薯播種機的發展國外馬鈴薯播種機發展現狀早在1880年，英國的Ransoms和Sims研制出了一種兩行馬鈴薯播種裝置，是目前世界上已知的最早的馬鈴薯播種機。該播種機以畜力作為動力源，播種機上安裝有半自動排種器，可以極大地提高馬鈴薯播種機的播種效率。播種機的核心部件是排種器，國外馬鈴薯播種機上的排種器主要類型有：勺盤式排種器、刺針式排種器和鏈勺式排種器。2007年7月25日歐盟組織公開了一項專利：鏈式馬鈴薯種植機。該專利提出了一種鏈式播種裝置，即使用水平鏈式輸送機構橫向輸送馬鈴薯種薯，然后再將種塊投到種溝中，這樣可大大減少漏播率的發生。2007年11月26日年歐盟組織公開了一項專利：馬鈴薯種植機。該專利公開了一種馬達驅動的播種技術，通過液壓馬達驅動排種器，打破了依靠地輪驅動的局限，可通過調節馬達轉速改變拖拉機行進速度。這樣避免了因轉速變化而出現漏播、重播以及排種不均勻等現象。我國馬鈴薯播種機的發展現狀我國對馬鈴薯排種器的研究起步較晚，與發達國家存在較大差距，排種器多為鏈勺式。2011年，劉天祥等在其撰寫的專利中提到了一種馬鈴薯微形整薯排種器，該機滿足了馬鈴薯微形整薯機械化排種作業要求，結構簡單、造價低廉、作業效率高、作業質量好、使用壽命長、維修保養簡易方便。2012年，李紫輝等人在其撰寫的專利中提到了一種馬鈴薯播種機輪盤式排種器，該機器播種作業時采用人工將種薯放入扇形通孔內，尤其適合小地塊、精播率高，低速機械作業時使用，播種機結構簡單、加工成本低、故障少、播種質量好的特點。2013年，吳建民等在其撰寫的專利中提到了一種馬鈴薯全膜雙壟溝播種機，該播種機可以一次實現播種、施肥、起壟、鎮壓、全膜覆蓋、覆土等連續作業，從而有效解決了馬鈴薯種植中的全膜雙壟溝抗旱播種技術無相應配套馬鈴薯播種機的問題。2014年，張旭東等在其撰寫的專利中提到了一種馬鈴薯大壟三行鋪膜播種機，該機解決了馬鈴薯機械化種植與拖拉機輪距不適宜問題。可一次作業完成馬鈴薯大壟三行種植的開溝、施肥、播種、覆土、打藥覆膜等農藝過程。1.3設計的主要內容（1）馬鈴薯播種機總體設計方案及技術要求（2）傳動機構的特點及結構設計（3）開溝施肥裝置的結構設計（4）排種器的總體結構設計（5）輸種管、輸肥管、鎮壓輪和行走裝置的設計1.4升運鏈式馬鈴薯播種機技術參數（1）尺寸外形（長×寬×高）：1450mm×1100mm（2）動力配套：12kw（3）作業效率：10acre/h（4）作業幅寬：1（5）種植方式；平播（6）種植深度：60－150mm（7）種植行數：2行（8）種植行距：40（9）地輪直徑：50（10）前進速度：1m（11）傳動方式：鏈傳動（12）開溝部件：鋤鏟式開溝器（13）排種器形式：外槽輪式排種器（14）覆土器：拖環式（15）鎮壓輪：復合圓錐式鎮壓輪（16）種箱容積：302總體設計2.1總體方案設計設計原則總體方案是將開溝器、傳動結構、施肥器、排種器、覆土裝置以及鎮壓輪設計出來，使其與選用的拖拉機以三點懸掛方式掛接為一體，使其能順利平穩地完成土壤開溝、播前施肥、播種馬鈴薯、覆土鎮壓等工序。懸掛裝置能有效的控制馬鈴薯播種機作業時的播深以及運輸過程的良好通過性，開溝器不僅要能開出平整、深度一致的壟溝，而且要具有覆土的能力。確保排種器在馬鈴薯種植過程中出現漏播率、重播率3%這一要求。要求鎮壓輪鎮壓效果良好，作業后的土壤地面平整，有利于保肥保墑，提高馬鈴薯產量。基本結構馬鈴薯播種機包括機架、傳動結構、開溝器、排種器、排肥器、種箱、肥箱、輸種管、輸肥管、覆土器和鎮壓輪等部件組成或構成。三點懸掛構件位于機架的前梁部分與拖拉機連接，種箱、肥箱依靠側板固定在機架中間的橫梁上方，肥箱在前，種箱在后。橫梁下面固定著排種器、施肥裝置。一根開溝器的梁安裝在肥箱前面，將開溝器與扁鋼通過U型螺栓緊固，依此調節開溝和播種的深度。可通過橫向移動來調節開溝器在橫梁上距離以達到調節開溝行距的目的，鎮壓輪連接在機架的后梁，起到鎮壓土壤的作用。工作原理馬鈴薯播種機通過三點懸掛與拖拉機連接，當拖拉機前進時，其輸出動力帶動播種機上的排種器旋轉并工作，其作業速度約1m/s。播種機具工作來源于地輪旋轉的動力。當播種機作業時，動力通過拖拉機由輸出軸傳遞到地輪，再經由地輪主動軸傳遞動力給鎮壓輪的中間軸，最終通過鏈條傳動傳給肥箱、排種器等機構，排出的化肥經輸肥管落入已經開好的施肥溝。排出的馬鈴薯種薯經過輸種管進入開溝器開好的種溝。同時為了避免化肥燒壞種薯，化肥應與種薯保持適當的距離，一般化肥位于種子下方約5cm左右處，這樣對種薯比較安全。覆土器應該完好的覆蓋種溝以保證出苗率，一般情況下，應選用較大直徑的地輪，這樣工作時傳動可靠且不容易出現打滑現象。該機結構簡單、性能優異，可以一次性較好的完成開溝、施肥、播種、起壟、覆土鎮壓等多道工序，這對提高馬鈴薯種植效率，促進馬鈴薯高產、穩產具有重要的現實意義和深遠的技術影響配套動力的選用根據目前我國拖拉機在播種機上的使用情況，并結合馬鈴薯播種機所消耗功率進行初步計算，采用東風-200拖拉機，或功率相近的其他拖拉機機型也可。東風-200拖拉機的主要參數如下：外部尺寸(cm)2850x1350x1990拖拉機功率（KW）14（16馬力）額定轉速（r/min）730驅動型式前輪驅動離合器形式干式、雙片發動機與離合V帶理論前進速度（Km/h）如表2—1所示：表2—1東風-200拖拉機前進速度Table2—1thethericaltheoreticalexercisespeedofDongfeng—200理論速度km/h后退:3傳動裝置的設計計算3.1傳動方式的確定傳動方式一般要保證播種機總體機構傳動可靠，不影響馬鈴薯播種機正常良好的工作。本次設計根據馬鈴薯播種機與拖拉機的連接方式和工作特點來確定播種機傳動路線，使得馬鈴薯播種機能在工作時能較好的完成開溝、播種、施肥、覆土、鎮壓等一系列工序。參考借鑒以往相關的機型，將傳動方式分為兩種。第一種傳動方式是地輪隨拖拉機前進而旋轉運動，將動力傳遞給中間軸，經過鏈輪傳動帶動排種器工作；第二種傳動方式是中間軸將動力分別傳遞給排種器和排肥器的轉動軸，驅動排種器鏈輪和排肥器槽輪轉動排種和排肥的實現。3.2傳動比的計算取地輪轉動的速度，換算后為1m/s，普通地輪直徑一般約是500mm，通過如下公式簡單計算出地輪軸的轉速n1（3—1）式中：v—行走輪行駛速度d—行走輪直徑計算得出n1.按照設計說明書要求，地輪轉速與中間軸轉速應該保持一致，因此地輪軸和中間軸兩軸的傳動之比為1，因此中間軸轉速亦是38r/min。上、下鏈輪在排種器上垂直裝配安放，因此工作過程中要求鏈輪轉動平穩可靠，兩者之間的轉速不能相差太大。傳動鏈輪的鏈勺速度約為/s，若速度降低到/s左右，對應的應將原來要求的株距縮小2倍，這樣才能不至于影響排種效率，最終選擇馬鈴薯播種機排種器上傳動鏈輪、下傳動鏈輪之間的傳動之比為1.12。4排種器的選型設計4.1種箱結構參數的設計種箱尺寸的確定馬鈴薯種薯作為大粒徑種子，種子占據空間大。首先，馬鈴薯播種機種箱必需有足夠大的體積，這樣能減少加種次數，提高工作效率，一般情況下要求播種機達到地頭再加種，減少時間的浪費。但是若種箱容量過大，就會增加馬鈴薯播種機的重量，從而加大所需拖拉機功率，最終對播種機的性能穩定性產生不利影響。其次，馬鈴薯種箱必須滿足箱壁與水平面的夾角大于馬鈴薯種薯的自然休止角這一條件，以此保障種薯能順利滑落，避免堆積。實測馬鈴薯種薯的自然休止角α=24°~34°，此處選擇自然休止角α=30°。最后，種箱還必須滿足堅固耐用的特點，并且質量要小，有防潮性能。為了便于種箱加種、卸種以及清種，該機所選擇錐臺型（上口直徑稍大，下口直徑略小）作為馬鈴薯種箱的形狀，而且在上端有防護蓋加以保護，避免受外界條件的影響。種箱容積的計算馬鈴薯播種機的種箱的容量是由播種機行距、馬鈴薯株距，平均播種量和播種距離等因素共同參與確定的。參考以前試驗結論：馬鈴薯播種機在田間播種作業時不宜將馬鈴薯種箱內所有種薯播完，種箱內應該至少留有10%的種子，避免種子太少而影響馬鈴薯播種機播種質量。首先，假定選擇試驗田地塊長度D=1000m，馬鈴薯播種機地頭往返一次需要加種薯一次。其次，種植馬鈴薯種薯時的株距約是120mm，則在100m內需要馬鈴薯種薯的個數約是833個，每個馬鈴薯種薯質量約為50g。因此馬鈴薯種箱單位體積內容納規格為20mm×20mm×20mm的馬鈴薯種薯125個，可利用如下公式計算得出種箱的容積V：V=1.1LBNmax/667γ（4—1）式中：L—播種機裝滿種子所能播種的最遠長度，約為地塊長度之2倍，取L=2000m；B—播種機工作幅寬，取B=1100mm；Nmax—單位面積馬鈴薯最大播種量，計算出Nmax≈41.65kg/hm2；γ—種子的單位容積質量，計算出γ≈取L＝2000；B＝1.1；Nmax＝41.65；r＝7.25。代入公式（4－1）可得：V=（L)在馬鈴薯播種機實際工作中，應考慮到外界環境的變化，種箱的容積應該要比設計所得數值稍微大，為此，本次設計中取馬鈴薯播種機的種箱容積為30L。4.2排種器的選型與計算對于馬鈴薯播種機這一種植機械來說，馬鈴薯排種器是播種機最核心的部件，排種器性能的優劣直接影響到馬鈴薯播種機的播種質量的好壞，因此，對排種器的設計要嚴謹認真，以期待達到最優的效果，提高馬鈴薯種植效率，提高馬鈴薯單產。排種器的選擇就顯得尤其重要，選擇適宜的排種器對提高馬鈴薯的播種效率起著關鍵的作用。播種機對排種器的性能要求（1）馬鈴薯排種器應具備較好的排種均勻性和播種深度穩定性，并且能適應不同環境條件下的播種作業，在地形起伏的田塊種排種深度要均勻；（2）馬鈴薯排種器應具有較強的通用性和播種適應性，播量范圍可以調節；（3）對馬鈴薯種薯的損傷較小，一般損傷率不超過種薯的3%；（4）結構相對簡單，易于加工制造及后期使用和維護，調整以及調節應該都較為方便；（5）馬鈴薯漏播率、重播率應較低，這對提高馬鈴薯產量至關重要，兩者都要求小于等于3%。現有排種器的類型和特點播種機上應用的排種器種類較多，按播種方式的不同可分為撒播排種器、條播排種器和點（穴）播排種器三大類。條播排種器是按照指定的行距，播種深與播種量將種子播成行，只看重一定距離內的馬鈴薯種薯粒數，一般忽略種子的粒距的一類排種器。在農業播種上使用的條播排種器主要有外槽輪式、內槽論式、型孔式、擺桿式、勺鏈式和刷齒式等類型。所有排種器中應用最為廣泛的是外槽輪式排種器，其結構組成為排種器種子室、排種軸、外槽輪、花型擋環和清種舌等結構。排種器裝在種箱的下部，種子通過種箱底部的開口流入到種子室內。該排種器結構簡單、制造加工方便、通用性好，且國際上已經得到標準化，但是對于馬鈴薯這樣的塊莖類種子，外槽輪排種器不能降低馬鈴薯種薯漏種率，反而提高了馬鈴薯種薯的損傷率。對于馬鈴薯種植機來說，需要選擇適宜的播種機。因此，選擇一種結構相對更為簡單，效率更高和播種性能更好的馬鈴薯排種器就顯得尤為重要，通過對一些排種器，如夾持式排種器、勺鏈輪式排種器、外槽輪式排種器等排種器的比較，最終選取升運鏈式應用在馬鈴薯播種機的排種器上。該排種器的源于上世紀70年代后期，當時，美國、日本等發達國家已基本實現馬鈴薯種植和收獲的機械化，其種植過程中普遍采用的是的升運杯鏈式馬鈴薯排種器，提高了種植效率和產量。排種器的選型（1）升運鏈式排種器的結構和選型根據馬鈴薯種薯的特點，選用單排升運鏈式作為本次馬鈴薯播種機的排種器。其結構示意圖如圖4—1所示：圖4—1升運鏈式馬鈴薯排種器Figure4—1Thelabe—chainmeteringdevice（2）工作原理：地輪上的軸作為動力傳遞軸為其提供動力，其經過中間軸將動力扭矩傳遞到馬鈴薯排種器的小鏈輪上，小鏈輪受力后旋轉，然后升運鏈輪逐漸被帶動并以固定勻速的速度勻速上升。升運鏈上均勻的固定安裝有取種勺，取種勺每次舀取一個馬鈴薯種薯，再經過上面的鏈輪和旁邊的護種管壁將薯塊運輸到輸種管，最后經過落到開溝器開好的種溝，以此馬鈴薯播種的整個排種過程實現并完成。（3）升運鏈式馬鈴薯排種器結構參數分析根據馬鈴薯播種機設計要求及馬鈴薯種植的農藝要求，并參考相關技術文獻，對以下結構參數展開理論分析：1．取種勺速度v：隨播種機前進速度的增大而增大，試驗結果表明，當取種勺速度小于等于0.5m/s時，馬鈴薯播種機前進速度適宜其播種，從而播種質量和播種效果較好。當v等于0.55m/s時，漏播增加，播種質量下降。若v大于0.55m/s時，漏播嚴重，馬鈴薯播種機播種質量和播種效果較差。因此v最高不要超過0.5m/s。2．鏈輪旋轉速度n：排種器脈動頻率隨著鏈輪旋轉速度的降低而降低，此時馬鈴薯播種機的排種均勻性就差；轉速高則會使種薯損傷率變大且漏種率變大。根據馬鈴薯種植的農藝技術要求特點，選取的鏈輪最大旋轉速度小于等于40r/min。3．鏈條的工作長度L：鏈輪的中心距隨著鏈條的長度變大會增大，從而使播種機輸種管輸種的長度變大；鏈條長度太短，則導致輸種時來不及種薯緩沖而從取種勺處脫落或滑落，造成漏播并降低了排種的均勻性，影響播種機的播種性能的提高。因此，應根據鏈輪中心距的長度選取合適的鏈條工作長度L，一般鏈條工作長度L選在大約2m左右，馬鈴薯種薯的輸送高度一般不會超過500mm，升運高度太高降低播種機具的工作穩定性。4．確定取種勺的形狀：馬鈴薯播種機取種勺需保證勺背光滑，避免損傷種薯，而且種薯在輸送過程中不能出現滑落或掉落等現象，以免降低播種性能。另外，取種勺質量要小，一般用厚度為1.2mm的鐵皮沖壓而成或是聚四氟乙烯制造，隨著3D打印技術的逐漸成熟，也可用3D打印而成4.升運鏈相關系數的確定（1）剛開始設定馬鈴薯播種的理論株距為120mm，可以通過以下公式計算得出播種機地輪轉動一周后所需要馬鈴薯種薯個數n：（4—2）式中：L——地輪轉動一周長度；D——地輪的直徑，取D=。計算得出n=13個。（2）取種勺之間的間距即株距B本次馬鈴薯播種機設計選用鏈條節距p=，長度大約是，型號是鏈條中常用的16A滾子鏈，滾子鏈的速度為/s，是最鏈條，滾子鏈最佳速度為v=/s。因此滿足排種的需要，可以通過縮小馬鈴薯株距來實現，即將馬鈴薯株距縮小為原來理論株距的0.54倍，再根據滾子鏈鏈條節距、鏈條長度來進行調整最后的數值。計算得出，滾子鏈條加起來有88節，需要24個取種勺才能達到最佳的排種效果。因此，其中4個鏈結組成了16個取種勺，另外3個鏈結組成其余的8個取種勺。所以取種勺之間的平均間距也就等于馬鈴薯播種的株距B=88/24×≈93mm，這樣能保證有足夠的空間，依次來克服馬鈴薯充種困難的發生，提高馬鈴薯播種機播種的均勻性。（3）取種勺尺寸的確定通過查閱馬鈴薯播種機取種勺相關資料和文獻，以及對取種勺內馬鈴薯種薯的輸送過程中受力分析，要求取種勺的寬度一般比馬鈴薯種薯長度的還要大，小于種薯寬度的1.5倍。因為馬鈴薯種薯的尺寸長度、寬度、厚度分別為20mm，20mm，20mm，所以可以計算出馬鈴薯取種勺的寬度應該為25mm。同時為了保證取種勺取薯時有足夠的空間使馬鈴薯不會自然脫落或由于播種過程中的機械振動而掉落，取種勺的長度一般應該大于種薯長度的1.5倍，因此馬鈴薯播種機取種勺長度大于30mm，此處為了更加安全，取種勺35mm。此時，可使種薯不從勺內落下，也不存留多余的種薯在勺內。取種勺內勺壁與水平面的夾角的角度應小于或等于馬鈴薯種薯的自然休止角，結合前面馬鈴薯自然休止角的測量，這里取其大約30°為宜。5排肥器的選型設計5.1排肥器的性能要求（1）排肥器在施肥過程中排肥量應穩定均勻，肥箱內肥料的多寡、地形起伏傾斜狀況和拖拉機前進速度等因素應對排肥器無顯著的影響，這樣才能達到較好的效果。（2）排肥器通用性能好，可以施撒多種化學肥料。除了對流動性好的顆粒狀化肥和復合顆粒化肥具有良好的適應性外，還應該能排施流動性較差的粉末狀肥料。（3）排肥器排肥量應該能實現靈敏而準確的調節，以適應不同品種的化肥和不同種類的農作物施肥需求。（4）工作時阻力要小，調節以及使用要方便，有利于播種作業后清理肥箱內殘余的肥料，提高勞動效率。（5）制作時，所有與化肥直接接觸的零件、機構應采用防止腐蝕且耐磨性較好的材料制造而成，以提高排肥器的耐用性和穩定性。排肥器的主要類型及結構特點常見、常用的排肥器類型有如下幾種：（1）外槽輪式排肥器在工作原理方面，外槽輪排肥器與外槽輪式排種器的工作原理相類似，工作時，外槽輪在外力的作用下旋轉，顆粒狀肥料依靠自身重力充滿槽輪的凹槽并隨著外槽輪排肥器的槽輪的轉動而轉動。在肥料顆粒相互之間摩擦力的作用下，槽輪外面的肥料在也被帶動起來轉動，從排肥舌上逐漸流動到輸肥管，然后經開溝器導入肥溝。排種盒內阻塞套可以隨著外槽輪排肥器排種軸左右來回滑動，可以通過改變槽輪的長度來實現排肥量的調節。可以用相對排種器槽輪的齒數較少的齒輪來代替外槽輪排肥器的槽輪，簡便有效。為了改變外槽輪排肥器的排肥性能，可以將聚四氟乙烯材料替代原來的鑄鐵材料，依此來減少化肥對外槽輪排肥器的粘附和腐蝕作用，增加外槽輪排肥器的使用時間，達到節約原料、成本的目的。（2）星輪式排肥器星輪式排肥器的使用較為普遍，其主要工作部件是水平星輪。工作時，兩個星輪相對旋轉以消除錐齒輪的軸向力，將星齒間的化肥經調節活門輸送到排肥口，最后依靠肥料自身重力或者輔助打肥錘敲打，使肥料落入輸肥管。活頁式鉸鏈安裝星輪式排肥器的肥箱底部，播種結束時，可以打開肥箱底部，消除肥箱底部殘留的化學肥料。星輪式排肥器操作和拆卸都較為方便，可以通過手柄改變活門開口大小來實現肥量的調節。（3）螺旋式排肥器水平旋轉的圓盤是螺旋式排肥器的重要工作部件和結構，排肥器旋轉時，肥料由肥箱導入到排肥管。排肥螺旋葉片主要包括普通式、鋼絲彈簧式、中空式三種。普通式肥量大，容易壓實化肥；鋼絲彈簧式不易被化肥粘附，對含水率較高的化肥具有較強的適應性；工作是螺旋回轉，中空式施肥量均勻。（4）水平刮板式排肥器水平刮板式排肥器的結構主要包括刮板彈擊器、防堵塞的清肥桿以及防架空的攪肥器。動力經錐齒輪傳動到排肥器軸以后，攪拌器與彈擊器同時順時針轉動，將肥料輸送至排肥口，同時清肥桿不斷清除肥料。其優點是對于流動性差的肥料，如碳酸氫銨等具有較好排肥效果，缺點是排肥器排肥時工作阻力太大，一般不適用于顆粒狀化肥等流動性好的肥料。（5）振動式排肥器這是一種由肥箱、振動板、振動凸輪等組成的排肥器。工作時，振動板經凸輪作用力不斷振動，這樣化肥就在肥箱內循環運動，消除了“架空”這一缺點，并使化肥經振動板斜面下滑，再經過排肥口排出。肥料排量大小可以通過調節板調節，使用方便，但是受肥箱內肥料的多少影響較大，排肥均勻性和穩定性較差，清肥不便。（6）攪刀撥輪式排肥器其工作過程中，具有側刃和橫刃的攪刀旋轉，攪動肥箱內的肥料并刮除粘附在肥箱壁的肥料，可以消除堵塞和架空現象。適用于含水量較大的肥料的排施，排肥穩定性和均勻性都較好，缺點是工作時阻力較大，清理殘余肥料時不方便，適于単行或者是雙行追肥，多行條播上并不適宜。在種植馬鈴薯的過程中，根據化肥的不同需要選用不同種類的排肥器，種植馬鈴薯時，通常選用硫酸銨或磷酸二銨等化肥，這些是顆粒狀肥料含水率一般都低于1%。對以上幾種排肥器的比較分析和考慮到馬鈴薯種植農藝要求和施肥要求，本次設計選用外槽輪式排肥器，其結構示意圖如圖5—1所示。1．排肥器卡箍；2．銷軸；3．花形擋圈；4．外槽輪；5．阻塞套；6．排肥杯；7．排肥舌；8排肥軸；9排肥舌軸圖5—1移動式外槽輪排肥器Figure5—1Theflutedrolleroffertilizerapparatus5.3排肥量的計算一般通過以下公式可以計算出外槽輪式排肥器的排肥量。（5—1）式中：d—外槽輪直徑，d取45L—外槽輪有效長度，L取126ρ—肥料密度，ρ取789g/L。a0—槽內化肥充肥fq—凹槽單個截面積，選取fq=66.76t—槽輪凹槽節距。計算得t=dπ/z=20λ—肥料經計算得Q≈/acre，此處取6kg/acre。6開溝器的選型設計6.1開溝器的性能要求開溝器是在播種機作業時開出種溝或者掘出種穴，并將種子或者肥料引入溝穴，是播種機重要部件。其主要功能是開溝、整理土壤、導種、導肥和自動覆土，其工作性能的優差直接影響播種機播種質量以及種子萌芽和生長發育。鑒于此，開溝器需滿足如下條件：（1）開溝器開溝要直、深淺需一致，溝底平整，幅寬合適，有一定的自動覆土能力；（2）開溝器要具有有良好的入土性能，不壅土、不亂土層、不堵塞、開溝阻力小、工作性能可靠；（3）開溝器要使馬鈴薯種薯完全落入溝底，種子在種行內分布均勻，寬度符合農業技術要求和農藝要求。6.2現有開溝器的種類和特點可以分為銳角開溝器和鈍角開溝器二種開溝器，分類的依據是開溝器按入土角的不同。銳角開溝器工作面與地面的夾角α小于90o，根據外形可分為鋤鏟式、芯鏵式開溝器船形鏟式和雙翼鏟式等；鈍角開溝器工作面與地面的夾角α大于90o，根據外形可分為雙圓盤式、滑刀式、單圓盤式、靴鞋式等等。下面對齊分類介紹：銳角開溝器：⑴鋤鏟式開溝器：工作時，隨著播種機前進，開溝器向前移動，土壤在開溝鏟前形成突起，兩側土壤受擠壓而形成土丘和溝痕，隨后土層逐漸分開。鋤鏟式開溝器離開溝痕后，土壤由于自身重力自行下落，覆蓋種子。其優點是結構簡單、質量小、加工制造容易、入土能力強并且開溝阻力小，但是鋤鏟式開溝器缺點是對播前整地要求高，對地面平行度要求高。在土塊大，殘差多、草根多時易壅土、纏草、堵塞，且高速作業時播種深度不穩定。⑵芯鏵式開溝器：工作時先由芯鏵入土開溝，前棱和兩側對稱曲面使土壤沿曲面上升，形成種溝。馬鈴薯種薯通過輸種管落于溝底，然后土壤從開溝器側板后部落回種溝，隨后開溝器覆土。該開溝器開溝特點是寬度、深度大、溝底平整、入土性能良好，一般適用于我國東北三省地區壟作種植，但是它的缺點是開溝時阻力較大，并且高速作業時也不適宜用這種開溝器。鈍角開溝器：⑴雙圓盤開溝器：主要由一對平面圓盤、彈簧、圓盤軸和散種板等組成，兩圓盤在前下方交于一點。工作時，開溝器兩個兩圓盤靠重力及附加彈簧壓力向前滾動，利用在前下方一點所形成了一個合適的夾角，將土壤向兩側翻耕擠壓，開成中間凸起的種溝。該開溝器工作平穩，可適用于高速作業，溝形整齊、能切斷殘茬力強、不亂土層。但結構較為復雜、制造成本較高、開溝器笨重而且開溝時阻力大。⑵滑刀式開溝器：工作時前刃向前滑動，在豎直方向直接切入土層，后側板向兩側擠壓土壤逐漸形成V字形種溝。側板間距影響開溝大小，該開溝器依靠自身重力入土，溝深平穩、溝底整齊、斷草能力強、不亂土層，播種后地面起伏小，但缺點是開溝工作時阻力較大、入土性能較差。6.3開溝器的選型馬鈴薯播種機的播種作業通常是在剛剛翻耕的耕地上進行播種作業，地面較為平整，雜草和殘茬對開溝器影響較小，不易出現雜草纏繞和土塊堵塞的現象，再綜合考慮開溝開溝性能和經濟等其他因素，本次馬鈴薯播種機開溝器的設計最終使用鋤鏟式這一類開溝器。其優點是：首先是開溝深度一般較深，能滿足種植要求，馬鈴薯播種要求開溝最大深度為180mm；其次開出的溝底平整、底面較為寬闊；最后鋤鏟式開溝器受地形起伏的影響較小，結構相對簡單，易于加工制造與使用維護。6.4開溝器結構參數的確定入土角α的確定若入土角α選取過大，則開溝器開溝時土壤上移較大，土層抬的高度較高，容易翻動土層，同時還可能會加大開溝阻力，從而增加拖拉機功率的消耗；若入土角選得過小，將會造成開溝器刃部強度下降。所以，一般情況下，開溝器入土角取值范圍通常在30°～50°之間，為了保證良好的入土能力和提高開溝器刃部強度，當然開溝器入土角也不能取得太小，那樣就影響入土能力和入土效果，此處取入土角α為45°。切土角β的確定若開溝器切土角β過大，土壤很容易被推向溝兩側，造成土壤外翻的結果，從而影響開溝器覆土性能；同時切土角β也不能過小，過小的切土角β將對鏟面的垂直高度有嚴重影響。一般情況下β取值通常選擇在20°～30°之間較為合適，為了獲得較好的開溝效果，降低功率消耗，此處切土角取β=20°。鏟翼張角γ的確定若鏟翼張角γ過大，翼鏟就會隨著張角的增大而增大，使雜草不易沿刃口方向滑過，容易導致纏草、壅土、堵土等現象的發生；當γ過小時，翼鏟切斷草根的能力就會隨著張角的變小而減弱。使雜草沿翼鏟刃向后滑移且擁有較好的切斷殘茬的能力，一般γ取值范圍在75°～85°，此處取鏟翼張角γ=80°。開溝器外形尺寸的確定開溝器深度調節扁鋼的尺寸為：40mm×20mm開溝器外形尺寸長×寬×高：173mm×120mm×505mm7輸種管的選型設計7.1輸種管的性能要求輸種管的主要作用是將種子由排種器導入到開溝器，使馬鈴薯種薯能夠順利落入種溝內，提高出苗率，輸種管對排種的深度和均勻性有較大的影響，輸種管能滿足要求即可。馬鈴薯播種機對輸種管的主要要求有以下幾點：（1）干擾種子流的影響程度小，能保證馬鈴薯種薯自由流動，不能降低馬鈴薯播種機排種均勻性和播深一致性。（2）馬鈴薯播種機的輸種管應具有一定的伸縮性能并且可以隨意彎曲，從而能夠適應開溝器的上升和下降的調節，節約調節時間。一般要求輸種管鉸接在馬鈴薯排種器上，固定良好。并且在不同方向上擺動的同時不至于影響馬鈴薯種薯的通過性能。（3）輸種管應具有一定的彈性和彎曲性能，并且具有一定的耐腐蝕性能。（4）此外，輸種管還應該具有一定的圓度，不能發生變癟或變形的現象，通常結構要簡單，加工制造容易和后期的使用維修更換簡單等。7.2輸種管的選型選用螺旋型骨架塑料輸種管，主要是考慮到本次馬鈴薯播種機的設計中馬鈴薯種薯的形狀和對導種管的要求。該輸種管用1mm厚的尼龍絲或鋼絲做骨架，周圍纏敷上塑料薄膜并通過加熱方式制作而成。輸種管管內壁光滑摩擦阻力小，結構簡單、質量小、能靈活彎曲、且具有耐腐蝕等優點。其示意圖如圖（6—1）所示。圖6—1輸種管Figure6—1Themateringtube7.3輸種管參數的確定輸種管的直徑馬鈴薯播種機的最小輸種管直徑一般根據所播種作物的最大播量，同時考慮馬鈴薯種薯的物理特性，以這兩者作為參考并最后決定輸種管直徑，如馬鈴薯種薯形狀和馬鈴薯尺寸，管壁與馬鈴薯種薯之間的摩擦系數等因素。馬鈴薯輸種管的最小直徑應該適應輸種管內種薯，在馬鈴薯種薯自由落體時所能擴散的最大范圍。根據前人總結和試驗，參考相關資料，約有2/3的馬鈴薯種薯的散落尺寸集中分布在20mm以內，因此選擇輸種管最小直徑和最大直徑在26mm~40mm之間，這樣才能保證良好的效果。輸種管的傾斜度與長度馬鈴薯輸種管的長度和傾斜度都應該適應不同種類的播種機結構需要，這對播種機極為重要，能夠提高播種性能，降低漏播和重播率。不同種類的排種器特點以及對馬鈴薯種薯落到溝底部的要求不同，應該分類進行確定。一般情況下，輸種管材料為橡膠時，其傾斜角通常為50°。其長度可以經由下面公式計算得出：L=H/sinα（7—1）式中H——排種口下距離開溝器接種口的垂直距離Α——輸種管的傾斜角度計算得出L的值為225mm，符合馬鈴薯播種機的設計要求。8覆土器的選型設計8.1覆土器的種類和特點馬鈴薯播種機上常用的覆土器很多，主要有鏈環式覆土器、彈齒式覆土器、爪盤式和刮板式覆土器等一些常用覆土器，其中全幅覆蓋有彈齒式、鏈環式、爪板式等覆土器，一般在行距較窄的谷物條播機播種過程中較為常用。圓盤式和刮板式覆土器則通常用在播種時行距較寬，并且所需覆土量較大、覆土要求嚴密，且能具有起壟農作物播種機械上面，如東北地區。8.2覆土器的選型結合馬鈴薯播種機的特點，同時考慮到開溝器和排種器的結構特點，選用拖環式覆土器作為該設計的覆土裝置。其結構示意圖如圖8—1所示。圖8—1鏈環式覆土器結構Figure8—1Thestructureoflinkcoveringdevice8.3覆土器結構參數的確定拖環直徑的長度D=280mm覆土器鏈環長度L=15mm覆土器兩圓環的間距L1=120mm覆土器掛鉤有效直徑D1=10mm整個工作部件覆土器的工作有效高度H=375mm9鎮壓輪的選型與設計9.1鎮壓輪的使用條件通過鎮壓鎮壓輪的鎮壓作用，能使種子與較濕的土壤更加緊密的接觸，減少水分的蒸發，可有利于土壤保墑，有利于種子的萌芽和生長發育，同時還可以增強土壤毛細管的作用與性能。鎮壓輪對土壤的壓強一般30～50kPa之間，壓實作用主要依據土壤的性質以及農作物種植要求而定。土壤被壓緊后，一般容重約為8～1.2g/cm9.2設計要求（1）轉動要靈活（2）鎮壓力要可調；（3）鎮壓后鱗狀裂紋不應產生在土壤表面；（4）不壅土并且不纏草。9.3結構設計通常采用常規、普通的鎮壓輪作為馬鈴薯播種機中的鎮壓輪。其質量小,結構簡單,不能完全壓實，這嚴重影響播種作業質量與后期的植株生長。該馬鈴薯播種機設計時，選取了一種鎮壓效果良好，并且鎮壓后有利于保溫、保墑，促進馬鈴薯早期萌芽及幼苗的茁壯成長的鎮壓輪，即采用圓錐式凹型鎮壓輪作為馬鈴薯播種機的鎮壓輪，該鎮壓輪鎮壓效果較好。一般情況下，如果直徑應滿足如下公式才能使鎮壓輪正常旋轉、運動，減少鎮壓過程中出現的鎮壓輪滑動與壅土現象，公式為:Smax≥2WT/D（9—1）因為Smax=Qf，則D≥2WT/（Qf）（9—2）式中Smax—表面土壤顆粒對輪子表面的最大附著力Q—鎮壓輪的載荷f—土壤顆粒對輪子的附著系數，WT—鎮壓輪軸套產生的摩擦力矩D—鎮壓輪直徑由上式子可知，正常運轉的鎮壓輪，必須產生足夠大的附著力才能使其正常轉動。f取決于鎮壓輪緣材料和耕作時土壤條件，一般情況下f是常數。土壤對鎮壓輪緣的附著力隨著增大鎮壓輪重量的增大而增大，鎮壓輪質量增大會使鎮壓輪下陷的程度增大，輪子行駛的阻力會隨著質量的增大而增大。同時，還加大了對土壤的壓實力，使土壤板結嚴重，進而對種子發芽造成不利的后果，嚴重影響了出苗及后期生長。因此，增大附著力最好的辦法就是減小軸套中摩擦力矩的產生，可以使用摩擦力矩較小的滾動軸承作為軸套。同樣增大鎮壓輪的直徑也有利于輪子的正常旋轉運動，提高鎮壓輪前進速度。通過以上分析，計算出輪子取值直徑D的為400mm，輪子寬度為120mm。其結構簡圖如圖9—1所示：圖9—1鎮壓輪裝置Figure9—1Thecompactingwheel10行走輪的選型設計10.1行走輪的設計要求在馬鈴薯播種機播種過程中，行走輪不僅具有限深作用同時還是排種器和排肥器的主動輪，為排種器和排肥器提供前進的動力。因而在行走輪設計時，應該考慮一下幾個方面：（1）較大的強度、剛度等一般機械性能應該是輪子必須具備的；（2）輪子與地面滑移系數一定要小，一般不能超過10%，這樣才能提高馬鈴薯播種機播種的均勻性；（3）對地表的起伏應該具有較強的適應性，一般采用仿形能力較強的行走輪，避免在地表高低起伏的情況之下，出現影響排種器、排肥器的使用效果的現象，進而影響播種效果。10.2行走輪的結構（1）一般情況下，播種機行走輪直徑越大，轉動就越容易，打滑率就越小，直徑越大播種均勻性就越好。本次設計行走輪直徑設計為500mm，這樣能夠滿足機具空間與行走輪的大小相協調的條件，行走輪寬度設定為80mm。（2）本次設計參照相關馬鈴薯播種機具，并對行走輪入土性能和脫土穩定性等因素加以考慮，行走輪結構示意圖如下圖所示。10.3行走輪的安裝地輪一般安裝在地輪軸上，兩地輪之間的距離為400mm，安裝在各自的兩端緊接著安裝有滾子鏈輪。圖10—1行走輪Figure10—1Theroadwheel10.4行走輪轉速的計算按照馬鈴薯播種機設計要求，并參考相關文獻和相關資料，一般情況下，馬鈴薯播種機播種效率為~hm2/h，播種幅寬為1100mm，此時馬鈴薯播種機的機器 （10—1）取為v=1m/s，地輪直徑為50（10—2）式中——地輪軸的旋轉速度（m/s）；——地輪軸的角轉速(rad/s)；n——地輪的轉速(r/s)，由公式（10—1）可計算得出n≈38r/min；——地輪的旋轉半徑(m)；11結論與建議11.1結論（1）本設計說明書較為全面的闡述了馬鈴薯播種機的概況以及馬鈴薯播種機的發展歷史，分析了馬鈴薯播種機總體結構設計及排種器、排肥器、開溝器和鎮壓輪等的設計思路和方法、設計方案和設計要求。（2）馬鈴薯播種機連接方式是與拖拉機三點懸掛使用，能夠一次性較好完成開溝器開溝、排種器播種、施肥器施肥、覆土器覆土、鎮壓輪鎮壓等多項工作，極大的提高了馬鈴薯的播種效率，這對提高馬鈴薯大單產很重要。（3）因為馬鈴薯播種機是軸對稱的，所以在關于馬鈴薯播種機的一些討論中，著重討論了馬鈴薯播種機縱向穩定性。（4）通過比較不同種類的開溝器最終確定了適合馬鈴薯播種機實用的開溝器類型，鋤鏟式開溝器，能實現種肥分施，具有良好的開溝和覆土效果。（5）馬鈴薯播種機中采用升運鏈式排種器，外槽輪式排肥器作為馬鈴薯播種機的排肥器，排肥效果好，不粘附化肥，排肥器使用時間長久。11.2建議（1）由于本人在畢業設計的過程中，理論知識不足，缺少經驗，因此在馬鈴薯播種機的設計中仍然存在許多不足的地方，譬如關于對機組傳動裝置的分析，本人在以后的學習和生活中將加強這方面的學習和研究。（2）由于當時客觀條件的限制，加上畢業設計時間有限，只是通過參考資料圖形，然后再結合自己的設計想法進行，因此只是大體估算部分數據，如排種箱體尺寸，不能確定一些結構的精確實際尺寸和具體形狀、以及性能指標的明確都有待提高。（3）本次設計仍采用的傳統方法對傳動裝置進行設計，希望今后能學到并能使用一些現代新型機械設計方法，不斷進行優化設計，從而使播種機整機性能更加穩定，播種效果更佳。（4）畢業設計時需要做到理論與實踐的完美結合，應多參考一些具有可借鑒意義的馬鈴薯播種機機型，必要時可以深入到田間地頭，實際了解馬鈴薯播種情況。（5）做畢業設計時應盡抓緊時間，合理安排各個部件的設計時間和設計周期，充分理解設計目的和設計要求，制定符合實際的馬鈴薯播種機設計進度表，依此來提高工作效率。（6）在本人的設計中，導致時間倉促現象出現的原因是設計進程安排不合理，經過這次畢業設計，我相信自己能不斷優化提高自己的時間計劃和目標安排。參考文獻謝敬波.脫毒微型馬鈴薯排種器設計與試驗研究[D].武漢:華中農業大學,2012.裴進靈.馬鈴薯機械化生產技術概況與發展[J].當代農機,2008,07:11-12.蔣玲林.馬鈴薯外敷預防尼莫