1緒論1.1設(shè)計(jì)的目的和意義馬鈴薯是糧食、蔬菜、飼料及工業(yè)原料兼用的重要農(nóng)作物，是我國(guó)包括大豆在內(nèi)的第五大糧食作物。2008年種植面積6995.1萬(wàn)畝，總產(chǎn)量達(dá)1415.6萬(wàn)噸，均位列世界第一，占世界的近1/4[1]。馬鈴薯用途已滲透到我國(guó)工農(nóng)業(yè)的多方面，市場(chǎng)需求旺，增值潛力大，是最具多功能的作物。提高馬鈴薯綜合生產(chǎn)能力，促進(jìn)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對(duì)保障我國(guó)食物安全，促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)發(fā)展，優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增效和農(nóng)民增收，滿足市場(chǎng)需求，意義十分重大[2]。機(jī)械化播種可以省種10公斤/畝，采用機(jī)械化規(guī)范化栽培，可增產(chǎn)250公斤/畝。與人工作業(yè)相比，馬鈴薯機(jī)播可提高工效3倍。發(fā)展馬鈴薯生產(chǎn)機(jī)械化，對(duì)提高馬鈴薯綜合生產(chǎn)能力，保障食物安全，增加農(nóng)民收入，建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有十分重要的意義。但是我國(guó)馬鈴薯種植工藝機(jī)械化水平低，生產(chǎn)效率低，作業(yè)質(zhì)量差，生產(chǎn)成本高，農(nóng)民勞動(dòng)強(qiáng)度大。目前的播種形式還是步犁(或小四輪配用的兩鏵犁)加人工點(diǎn)種，其作業(yè)效率很低，不易于大面積播種，制約了馬鈴薯種植的發(fā)展速度[3]。據(jù)調(diào)查研究，現(xiàn)在還沒(méi)有適宜的馬鈴薯種植機(jī)械。研制出能夠滿足馬鈴薯種植農(nóng)藝要求的馬鈴薯播種機(jī)，能夠大幅度的提高我國(guó)馬鈴薯種植的勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕農(nóng)民的負(fù)擔(dān)。隨著《農(nóng)業(yè)機(jī)械化促進(jìn)法》的公布施行和國(guó)家農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼政策的實(shí)施，廣大農(nóng)民購(gòu)置、使用馬鈴薯生產(chǎn)機(jī)械的積極性不斷提高，馬鈴薯生產(chǎn)機(jī)械化得到了長(zhǎng)足發(fā)展。本設(shè)計(jì)在現(xiàn)有機(jī)型的研究總結(jié)上，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、研究問(wèn)題、解決問(wèn)題。著力提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，解放勞動(dòng)力，設(shè)計(jì)出一種新型的馬鈴薯播種機(jī)對(duì)于改善現(xiàn)在的問(wèn)題具有重要的意義[4]。1.2馬鈴薯播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀[5]圖1-3、1-4為我國(guó)主要的馬鈴薯播種機(jī)械。圖1-32MB-2/1型雙壟單行播種機(jī)

圖1-42BXSM—2B型馬鈴薯施肥播種機(jī)[9]圖1-52MB-1/2型大壟雙行覆膜播種機(jī)圖1-62MB-1/2型大壟雙行覆膜播種機(jī)1.2.2國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外馬鈴薯播種機(jī)發(fā)展較早，成型較快，現(xiàn)已初具規(guī)模。發(fā)達(dá)國(guó)家馬鈴薯播種效率的提高其根本原因?qū)崿F(xiàn)了播種機(jī)械化、集約化生產(chǎn)。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，發(fā)達(dá)國(guó)家的馬鈴薯播種機(jī)械產(chǎn)品更加多樣化、性能更可靠。計(jì)算機(jī)、機(jī)電一體化、自動(dòng)化等高科技領(lǐng)域技術(shù)的應(yīng)用，使馬鈴薯播種作業(yè)更加精確化，更能滿足人們使用的方便性、安全性與舒適性的要求[5]。馬鈴薯播種機(jī)在美、蘇、日、意、德等國(guó)家得到了充分的發(fā)展。其主要部件即排種裝置主要發(fā)展了穿札針式、舀上杯鏈?zhǔn)?、舀上傾斜板鏟斗式、輸送帶斗式等[6]。圖1-1德國(guó)VL-20L型四行馬鈴薯播種機(jī)[7]圖1-2意大利自動(dòng)式馬鈴薯播種機(jī)[8]1.3設(shè)計(jì)任務(wù)現(xiàn)在有的機(jī)械已經(jīng)能夠在耕整過(guò)的地上一次完成開(kāi)溝、播種、噴藥、覆土起壟及鎮(zhèn)壓等聯(lián)合作業(yè)，但是通過(guò)對(duì)各種產(chǎn)品的具體對(duì)比，發(fā)現(xiàn)其主要部件運(yùn)用原理大體相同，且都存在問(wèn)題。首先播種機(jī)不能滿足各種地區(qū)不同的需求，有的對(duì)整地要求過(guò)高，有的不能變換行距，有的不是很成熟，需要太多人力配合。其中明顯的缺陷有以下幾點(diǎn)：1、種箱排種器仍然需要人力監(jiān)視種子充種與漏種情況。2、覆膜壓實(shí)后膜上需要人力覆土從而促進(jìn)種子能夠頂破薄膜。本設(shè)計(jì)的目的是結(jié)合馬鈴薯薯種的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和種植要求，借鑒國(guó)內(nèi)外研究成果，一次性完成馬鈴薯的播種、施肥、噴藥、覆膜、覆土，并實(shí)現(xiàn)馬鈴薯的精密播種。實(shí)現(xiàn)播種的穩(wěn)定均勻性，解決漏播的問(wèn)題。將現(xiàn)代的傳感器技術(shù)應(yīng)用其中，增加播種的精度，以及對(duì)化肥農(nóng)藥播撒量的精確控制。改進(jìn)播種勺的形狀，力求完善播種的完整性，從根本上解決漏播的問(wèn)題。2總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)原則總體方案擬將噴藥裝置、排種裝置、覆土裝置、鎮(zhèn)壓裝置及施肥裝置與選用拖拉機(jī)融為一體，使之能夠一次性的順利完成開(kāi)溝、施肥、播種、覆蓋、鎮(zhèn)壓等功能?；疽笫菓覓鞕C(jī)構(gòu)要有效的控制工作部件作業(yè)時(shí)的播深以及運(yùn)輸時(shí)的通過(guò)性。排種裝置要確保在播種過(guò)程中出現(xiàn)漏播、重播等現(xiàn)象的幾率一定不能不超過(guò)2%。另外開(kāi)溝器能開(kāi)出平整的地溝外還要具備一些獨(dú)特的功能即自動(dòng)覆土功能。覆土裝置能夠完全覆蓋種溝以及開(kāi)出兩邊壟溝。鎮(zhèn)壓輪的作用就是保持土壤濕度，所以要求鎮(zhèn)壓效果好，當(dāng)然作業(yè)后的地面要平整。覆膜裝置后的覆土犁能夠?qū)⒁欢ǖ耐粮采w到膜上，起到壓實(shí)的作用。2.2基本結(jié)構(gòu)該馬鈴薯播種機(jī)的結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)的播種機(jī)上有所改進(jìn)。但有傳統(tǒng)機(jī)型上的開(kāi)溝器、輸肥管、種箱、肥箱、覆土器、排種器等部件，它還增設(shè)計(jì)了鎮(zhèn)壓輪、覆膜、覆土裝置，在機(jī)架的前梁上有上、下懸掛架用于與拖拉機(jī)連接，并且有拖拉機(jī)的主軸輸出動(dòng)力給旋轉(zhuǎn)爪式覆土器。種、肥箱側(cè)板固定在機(jī)架中間橫梁的上方，前邊為肥箱，后邊為種箱。下邊固定排肥、排種裝置。在肥箱前面有一根安裝開(kāi)溝器的梁，通過(guò)U型螺栓將開(kāi)溝器的扁鋼鎖住從而可以調(diào)節(jié)開(kāi)溝深度。開(kāi)溝器在橫梁上可根據(jù)需要進(jìn)行橫向移動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)行距，機(jī)架的后梁用來(lái)連接鎮(zhèn)壓輪。2.3方案原理拖拉機(jī)通過(guò)三點(diǎn)懸掛連接播種機(jī)在田間行走。由地輪限制高度。施肥開(kāi)溝器開(kāi)出肥料溝?；事淙霚蟽?nèi)。播種開(kāi)溝器開(kāi)出種溝，種子落入溝內(nèi)。施肥與播種的動(dòng)力都來(lái)源于地輪，地輪上安裝兩個(gè)鏈輪，分別連接排種器的鏈輪，排肥器的鏈輪。用旋轉(zhuǎn)爪式覆土器對(duì)播種溝進(jìn)行覆土，動(dòng)力來(lái)自于拖拉機(jī)的主軸輸出。用刮平板將壟面處理平整，然后由鎮(zhèn)壓輪鎮(zhèn)壓密實(shí)。薄膜掛在掛膜輥上，隨著機(jī)器的前進(jìn)滾動(dòng)。拉出的薄膜首先經(jīng)過(guò)壓膜輥的鋪平，然后被壓膜輪壓在壟壁上，再由覆土圓盤(pán)犁覆土。覆土圓盤(pán)犁翻起的一部分土經(jīng)膜上覆土器蓋在薄膜上。2.4總體方案的確定通過(guò)對(duì)多種方案的研究對(duì)比，得出以下方案，見(jiàn)圖2-1。圖2-1馬鈴薯施肥播種機(jī)1、肥箱2、取種器3、種箱4、藥筒5、掛膜棍6、覆膜輥7、壓膜輪8、覆土器9、鏈條10、機(jī)架11、施肥開(kāi)溝器12、播種開(kāi)溝器13、地輪14、覆土器1）具體工作方式：拖拉機(jī)通過(guò)機(jī)架上的懸掛裝置連接播種機(jī)在田間行走；起壟單向犁開(kāi)出寬為90cm的壟；施肥開(kāi)溝器開(kāi)出肥料溝，化肥落入溝內(nèi)；播種開(kāi)溝器開(kāi)出種溝，薯塊落入種溝。施肥播種的主要?jiǎng)恿?lái)自于地輪，地輪上安裝有2個(gè)鏈輪，分別連接排種輪、排肥輪。施肥播種后由刮板器將壟土整平，然后由鎮(zhèn)壓輪鎮(zhèn)壓。薄膜掛在掛膜輥上，隨著機(jī)器的前進(jìn)滾動(dòng)，將薄膜附在壟上。拉出的薄膜首先經(jīng)過(guò)壓膜輥的鋪平，然后被壓膜輪壓在壟壁上，再由覆土圓盤(pán)犁覆土。覆土圓盤(pán)犁翻起的一部分土經(jīng)膜上覆土器蓋在薄膜上。同時(shí)自動(dòng)補(bǔ)種裝置能檢測(cè)到需要補(bǔ)種的種勺，自動(dòng)補(bǔ)種，減少人力的工作量。2）方案分析：（1）本方案能達(dá)到所有的性能指標(biāo)。。（2）種箱下部安裝部件太多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。（3）傳動(dòng)方案簡(jiǎn)單，距離短，由此產(chǎn)生的誤差小。（4）自動(dòng)補(bǔ)種裝置能徹底解放人力勞動(dòng)。此機(jī)器功能比較完善，幾乎能夠完成所有農(nóng)藝要求的工序。對(duì)地塊的適應(yīng)性也比較好，只是要求播種前地已耕整好即可。播種機(jī)的壟距、壟高、行距、行寬、株距、播深、施肥深度的參數(shù)都可調(diào)，且調(diào)節(jié)方便。另外，本機(jī)盡量減少重要加工面，從而減少成本，真正做到低成本高效率。此方案有眾多優(yōu)點(diǎn)。首先保證了所有的工作能夠完成，其次在其結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。采用自動(dòng)檢測(cè)補(bǔ)種裝置，能夠徹底解放勞動(dòng)力。不再需要任何人坐在機(jī)架上進(jìn)行人工補(bǔ)給。再者加入膜上覆土裝置，省掉后面尾隨的人工膜上覆土人員，提高出芽率。2.5主要工作參數(shù)表2-1馬鈴薯施肥播種機(jī)主要工作參數(shù)Tab.2-1PotatoPlantermainoperatingparameters配套動(dòng)力18～23kw作業(yè)速度6km∕h播種行數(shù)2行距36cm～50cm可調(diào)株距15cm～20cm可調(diào)播深10cm～15cm可調(diào)施肥深度13cm～18cm可調(diào)比播深大3cm壟寬60cm～90cm可調(diào)覆土厚度1.5cm壟高20cm～25cm可調(diào)

3主要零部件參數(shù)理論分析與設(shè)計(jì)3.1傳動(dòng)裝置參數(shù)確定為了能夠保證傳動(dòng)比的正確，選用鏈傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)，它由鏈條和鏈輪組成，通過(guò)鏈條和鏈輪的嚙合來(lái)傳動(dòng)。與摩擦型的帶傳動(dòng)比較，鏈傳動(dòng)無(wú)彈性打滑和整體打滑現(xiàn)象，因而能保證平穩(wěn)的傳動(dòng)比輸出輸入，傳動(dòng)效率高，節(jié)省能源，保證設(shè)計(jì)要求的各種標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)它比帶傳動(dòng)的軸向壓力小，從而不需要選擇更粗的軸，節(jié)省材料。與齒輪傳動(dòng)相比較鏈傳動(dòng)的制造成本和安裝成本要比齒輪傳動(dòng)低很多，因此綜合考慮選用鏈傳動(dòng)[14]?？傮w傳動(dòng)路線：本播種機(jī)主要有兩條傳動(dòng)路線。一條是排肥鏈所需要的動(dòng)力輸入，一條是排種鏈需要的動(dòng)力路線。排鐘鏈輪與排肥鏈輪各放置于機(jī)架的一側(cè)。保證了機(jī)器整體的受力以及動(dòng)力性能，安裝簡(jiǎn)便。傳動(dòng)裝置主要由輪胎，輪胎軸，排肥鏈輪組，排種鏈輪組等結(jié)構(gòu)組成。現(xiàn)確定其主要工作參數(shù)。3.2傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)3.2.1地輪地輪主要參數(shù)如下：1）為了保證60cm到90cm的壟寬，地輪間距應(yīng)能夠在地輪軸上的調(diào)節(jié)范圍為70cm～90cm。即每側(cè)地輪在軸上的軸向移動(dòng)距離應(yīng)保證達(dá)到15cm。2）地輪軸徑：參考其他播種機(jī)考慮到機(jī)器載荷不大，選用安裝地輪處軸徑為30mm。3）地輪寬度：20cm4）地輪直徑：根據(jù)設(shè)計(jì)的使用條件和性能指標(biāo)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值確定為D80cm。地輪的轉(zhuǎn)速N1QUOTE=QUOTE=0.66QUOTE（3-1）式中：D——地輪軸直徑N1——地輪軸、地輪轉(zhuǎn)速Vm——機(jī)器行進(jìn)速度根據(jù)以上的設(shè)計(jì)計(jì)算，根據(jù)拖拉機(jī)的外形尺寸，以及行與行之間的溝的寬度，查閱相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)輪胎型號(hào)。3.2.2鏈輪設(shè)計(jì)1）排種鏈輪設(shè)計(jì)（1）鏈輪齒數(shù)Z3和Z4由《機(jī)械設(shè)計(jì)》[14]知，鏈節(jié)數(shù)通常為偶數(shù)，為使鏈條和鏈輪磨損均勻，常取鏈輪數(shù)為奇數(shù)，并盡可能與鏈節(jié)數(shù)互質(zhì)，取Z1=17，Z2QUOTE25。（2）傳動(dòng)比i===1.5（3）選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距參照其他播種機(jī)選擇型號(hào)12A節(jié)距為19.05mm的滾子鏈。（4）計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距查《機(jī)械設(shè)計(jì)》[14]知，初選中心距32P=32p=602mm（3-2）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》[14]式（9—16）計(jì)算鏈節(jié)數(shù)LP0QUOTE0.07QUOTE123為了避免使用過(guò)度鏈節(jié)，應(yīng)將計(jì)算出的鏈節(jié)數(shù)圓整為偶數(shù)Lp=124。（5）確定鏈輪主要參數(shù)查《機(jī)械設(shè)計(jì)》[14]表9—1和表9—3，表9—4得齒寬bf10.95QUOTEb1QUOTE0.95QUOTE12.57=11.94mm齒側(cè)半徑rx公稱(chēng)=P=19.05mm齒側(cè)倒角ba公稱(chēng)=0.13P=0.13QUOTE19.05=2.48mm齒全寬bfn（n-1）pt+bf1QUOTE11.94mm分度圓直徑dQUOTEZ1=17代入上式得d1QUOTE103.7mmZ2=25代入上式得d2=151.9mm齒根圓直徑dfQUOTEdQUOTEd1d1QUOTE115.7mm代入上式得df1QUOTE103.8mmd2=188.3mm代入上式得df2QUOTE176.4mm齒頂圓直徑daQUOTEd+1.25P-d1d1QUOTE103.7mm代入上式得da1QUOTE127.6mmd2=151.9mm代入上式得da2QUOTE200.2mm直徑dk1為地輪軸處相應(yīng)安裝直徑30mm，直徑為排種鏈軸處相應(yīng)的安裝直徑30cm，其余相關(guān)參數(shù)見(jiàn)附錄。2）排肥鏈設(shè)計(jì)（1）鏈輪齒數(shù)Z1和Z2由《機(jī)械設(shè)計(jì)》[14]知，鏈節(jié)數(shù)通常為偶數(shù)，為使鏈條和鏈輪磨損均勻，常取鏈輪數(shù)為奇數(shù)，并盡可能與鏈節(jié)數(shù)互質(zhì)，取Z1=17，Z2QUOTE25。（2）傳動(dòng)比i1.5（3）選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距參照其他播種機(jī)選擇型號(hào)12A節(jié)距為19.05的滾子鏈。（4）計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距查《機(jī)械設(shè)計(jì)》[14]知，初選中心距23P30p425mm（3-3）計(jì)算鏈節(jié)數(shù)LP00.12QUOTE79.4為了避免使用過(guò)度鏈節(jié)，應(yīng)將計(jì)算出的鏈節(jié)數(shù)圓整為偶數(shù)Lp=80。（5）確定鏈輪主要參數(shù)滾子鏈輪主要尺寸及齒廓尺寸示意圖如下圖3-1鏈輪查《機(jī)械設(shè)計(jì)》[14]表9—1和表9—3，表9—4得齒側(cè)倒角ba公稱(chēng)=0.12P=0.12QUOTE19.05=2.28齒寬bf1=0.95QUOTEb1QUOTE0.94QUOTE12.57=11.81mm齒全寬bfn=（n-1）pt+bf1QUOTE11.94mm齒側(cè)半徑rx公稱(chēng)=P=19.05mm分度圓直徑dQUOTEZ1=17代入上式得d1QUOTE103.7mmZ2=25代入上式得d2=151.9mm齒根圓直徑dfQUOTEdQUOTEd1d1QUOTE103.7mm代入上式得df1QUOTE103.8mmd2151.9mm代入上式得df2QUOTE176.4mm齒頂圓直徑daQUOTEd+1.25P-d1d1QUOTE103.7mm代入上式得da1QUOTE127.6mmd2151.9mm代入上式得da2QUOTE200.2mm內(nèi)徑dk1為地輪軸處相應(yīng)安裝直徑30mm，dk2為排肥鏈輪軸處的直徑17cm。其余相關(guān)參數(shù)見(jiàn)附錄。3.2.3地輪軸地輪軸剛性的連接在機(jī)架上，傳遞一部分彎矩。輪胎軸的內(nèi)部有軸承，負(fù)責(zé)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。因此將地輪軸剛性的連接在機(jī)架上，用螺栓連接。同時(shí)將地輪軸的鏈輪部分焊接在地輪上，使得傳遞的轉(zhuǎn)矩能夠通過(guò)鏈輪傳遞給排種器。1）查《機(jī)械設(shè)計(jì)》[14]表15—1得軸的材料選用45鋼正火、回火處理。2）軸上零件的裝配方案為：排肥鏈輪、軸承座、軸承、軸承座蓋、排種鏈輪、地輪依次從軸的左側(cè)裝入。兩個(gè)鏈輪、地輪通過(guò)螺母緊固；軸承通過(guò)軸承座緊固定位。3.3肥箱總成肥箱總成由肥箱、排肥裝置、固定零件組成。3.3.1肥箱容積由《農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[17]第393頁(yè)知，種肥箱的容量根據(jù)播種工作幅寬、播種量或施肥量、播種行程和種子或化肥密度而定。工作時(shí)，不宜將箱內(nèi)種子肥料全部用完，否則會(huì)因箱內(nèi)種子肥料太少而影響排肥排種性能，至少應(yīng)留有10QUOTE。查《農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[17]393頁(yè)，肥箱尺寸由下式確定式中L——裝滿一箱種子或肥料所能播種的距離。至少應(yīng)等于一個(gè)往返行程，即地塊長(zhǎng)度的兩倍。此處取200mB——工作幅寬（m）：0.9mQmax——單位面積最大播種量或施肥量（kg∕hm2）此處為1500kg∕hm2QUOTE——肥料的密度（kgQUOTEL），此處取1.8kgQUOTELQUOTE16.5L3.3.2排肥裝置查《農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[17]第370頁(yè)表6—4—2得，此處選用外槽輪式排肥器。無(wú)需設(shè)計(jì)選用即可，外形尺寸100QUOTE110mmQUOTE120mm。該排肥器排量穩(wěn)定均勻，排肥量調(diào)節(jié)靈敏準(zhǔn)確，調(diào)節(jié)范圍能適應(yīng)不同的施肥需要。同時(shí)工作阻力小，使用調(diào)節(jié)方便。選用鋼絲彈簧式葉片進(jìn)行排肥螺旋，從而不易被肥料粘上，排潮濕肥料的能力較強(qiáng)。3.3.3肥箱尺寸由設(shè)計(jì)綜合優(yōu)化種箱外形大體為1600QUOTE300mmQUOTE500mm排肥箱的內(nèi)部做成傾斜的形狀，以便于肥料的下落。同時(shí)肥箱選用3毫米的鋼板焊接而成，不易被肥料等腐蝕。肥箱的緊固用在直接焊接在機(jī)架上。從而是肥箱的穩(wěn)定性進(jìn)一步加強(qiáng)。也使機(jī)架的整體性能加強(qiáng)。對(duì)內(nèi)部的排肥器也有一定的遮擋土壤的作用。3.4種箱總成3.4.1種箱結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)由經(jīng)驗(yàn)值得種子的平均直徑為5cm，則單個(gè)種子體積為QUOTE13一個(gè)往返行程所需種子N3000總體積為3000QUOTE35QUOTE110L馬鈴薯播種機(jī)的行進(jìn)速度受排種鏈輪的限制。防止因鏈速過(guò)快而使種子甩出種勺，同時(shí)要保證播速不能太慢。由經(jīng)驗(yàn)值得最佳播種速度為3.2km/h，既為VmQUOTE0.89m/s?！稖y(cè)試技術(shù)》[17]第122頁(yè)知，光電傳感器通常是指能敏感到由紫外線到紅外線的光能量并能將光能轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件。由于光通量是隨被測(cè)量而變化，所以光電流就成為被測(cè)量的函數(shù)。選擇遮光式的光電傳感器，其工作方式如下所示：圖3—3檢測(cè)裝置原理圖1、光源2、取種勺及種薯3、光電元件被測(cè)物體位于恒定光源與光電元件之間，光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測(cè)物遮去一部分，使作用在光電元件上的光通量減弱。光電元件檢測(cè)到光的變化，如果被遮蔽光的長(zhǎng)度大于一個(gè)種勺的高度，那么說(shuō)明馬鈴薯取種成功，而如果被遮蔽的光的長(zhǎng)度等于一個(gè)種勺的長(zhǎng)度，那么說(shuō)明馬鈴薯取種勺沒(méi)有取種。光電元件經(jīng)過(guò)放大器和一系列的信號(hào)處理過(guò)程，將信號(hào)傳遞給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)接受到信號(hào)，將步進(jìn)一定的角度，帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)所帶動(dòng)的皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)輸送皮帶上的種薯進(jìn)入到取種器的取種道內(nèi)，這樣就可以補(bǔ)償種子。所選取的電動(dòng)機(jī)以及皮帶的參數(shù)都是標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)，只是需要在皮帶上固定安裝塑料制的擋板。具體設(shè)計(jì)如下圖所示：圖3—4檢測(cè)裝置傳動(dòng)簡(jiǎn)圖1、種薯2、塑料擋板3、帶輪4、皮帶5、電動(dòng)機(jī)軸6、帶輪步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇因?yàn)樗鶐?dòng)的種薯個(gè)數(shù)較少，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第2689頁(yè)，選擇70BF1—3，具體參數(shù)見(jiàn)附錄。皮帶的選擇由于皮帶所帶動(dòng)的種薯個(gè)數(shù)較少，所以皮帶的長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單，便于種薯的運(yùn)輸取種。所以選擇平帶傳動(dòng)。平帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)效率高，帶輪也容易制造，在傳動(dòng)中心距較大的情況下應(yīng)用較多。根據(jù)已經(jīng)設(shè)計(jì)的機(jī)架結(jié)構(gòu)，結(jié)合種薯的實(shí)際大小，選擇平帶的寬度為60mm，平帶長(zhǎng)度為1400mm，帶輪直徑80mm。4土壤工作零部件參數(shù)確定土壤工作零部件件主要包括起壟單向犁、施肥開(kāi)溝器、播種開(kāi)溝器、刮平器、鎮(zhèn)壓輪。其設(shè)計(jì)如下：4.1施肥開(kāi)溝器開(kāi)溝器的作用是在播種機(jī)作業(yè)時(shí)開(kāi)出肥溝種溝，將種子肥料導(dǎo)入溝內(nèi)并用濕土覆蓋完好。對(duì)開(kāi)溝器的要求是：開(kāi)溝直、深度一致，符合要求，種子在溝內(nèi)分布均勻，不刮土層，不讓土中雜物造成擁塞，對(duì)土壤適應(yīng)性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，阻力小[5]。施肥開(kāi)溝器：采用芯鏵式開(kāi)溝器，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低?？勺约褐圃?，用三塊鋼板焊接而成，開(kāi)溝效果較好。施肥深度為10cm～15cm，開(kāi)溝寬度設(shè)計(jì)為4cm，參考芯鏵式開(kāi)溝器，施肥開(kāi)溝器用三塊鋼板焊接而成。如圖3-3圖4-1施肥開(kāi)溝器鋼板的厚度為3mm，參考其他播種機(jī)選擇其它參數(shù)。開(kāi)溝器上方用4mm方鋼管焊接，方鋼具體尺寸有安裝條件決定。其具體尺寸見(jiàn)附錄4.2播種開(kāi)溝器播種開(kāi)溝器：播種開(kāi)溝器是在播種機(jī)作業(yè)時(shí)開(kāi)出種溝，將種子導(dǎo)入溝穴內(nèi)，并使?jié)裢粮采w完好。并且使得種子在溝內(nèi)分布均勻，不刮土層，不讓土中雜物造成阻塞，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單阻力小。根據(jù)實(shí)際情況，查閱相關(guān)資料，最后確定選擇雙圓盤(pán)開(kāi)溝器，如圖3所示。該開(kāi)溝器有兩個(gè)相互傾斜對(duì)稱(chēng)安裝成家教的平面圓盤(pán)。工作時(shí)在土壤反力的作用下繞自己的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。該開(kāi)溝器具有開(kāi)溝平整，溝寬一致，種子覆蓋率好的特點(diǎn)，但是結(jié)構(gòu)稍微復(fù)雜，價(jià)格相對(duì)高。會(huì)增加成本。根據(jù)該播種機(jī)能達(dá)到精確播種，完全覆土的特點(diǎn)，選用該型開(kāi)溝器。4.3覆土器開(kāi)溝器只能使少量濕土覆蓋種子，不能滿足覆土厚度的需求，通常還需要在開(kāi)溝器后面安裝覆土器。對(duì)覆土器的要求是覆土深度一致，在覆土?xí)r不改變種子深度的位置。根據(jù)上述分析，選擇覆土圓盤(pán)式覆土器，該覆土器能夠適應(yīng)行距較寬、所需覆土量大的工作需求。要求覆土嚴(yán)密并且有一定中耕作用。4.4刮平器刮平器的作用是將開(kāi)溝播種之后的壟表面刮平并有一定的壓實(shí)作用，同時(shí)為后續(xù)的鋪膜工序做好準(zhǔn)備。其尺寸為700mmQUOTE3mmQUOTE10mm。彎折處角度為160QUOTE，上側(cè)用鋼材焊接并鉆有孔以便安裝在機(jī)架上。刮平器用彈簧和鉸鏈安裝在機(jī)架上，起到鎮(zhèn)壓的作用，當(dāng)刮平器收到土壤的阻力時(shí)，能夠較平整的將土壤刮平。同時(shí)彈簧選用圓柱螺旋拉伸彈簧，自由高度為90mm，中徑為25mm，截面直徑為4mm，選用半圓鉤環(huán)形便于安裝。4.5鎮(zhèn)壓輪由《農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[17]第388頁(yè)知，播種同時(shí)鎮(zhèn)壓有利于種子與土壤緊密接觸，有利于種子發(fā)芽與生長(zhǎng)；可減少土壤中的大孔隙，減少水分的蒸發(fā)，以使土壤保墑，可加強(qiáng)土壤毛細(xì)管作用；使水分沿毛細(xì)管上升，起到“調(diào)水”和“保墑”作用。鎮(zhèn)壓輪對(duì)土壤的壓強(qiáng)主要根據(jù)土壤性質(zhì)、水、密度和馬鈴薯的播種要求決定，一般為30QUOTE50KPa。鎮(zhèn)壓輪的壓力大小取決于鎮(zhèn)壓輪自身的重力和作用在它身上的機(jī)器重力。對(duì)鎮(zhèn)壓輪的要求為轉(zhuǎn)鐘靈活、不粘土、不壅土，鎮(zhèn)壓力可以靈活調(diào)整，鎮(zhèn)壓后地表不產(chǎn)生鱗狀裂紋。此處采用圓柱鎮(zhèn)壓輪，采用3mm厚鋼板焊接而成，半徑7cm，安裝處長(zhǎng)50mm，直徑為10mm。4.6除草劑噴灑裝置藥筒掛接在拖拉機(jī)后側(cè)，同時(shí)由于機(jī)架上取消了人為補(bǔ)償漏播的座椅，機(jī)架上不必坐人。所以藥筒起到了增加機(jī)器重量，增加抓地力的作用。除草劑的噴頭采用的是標(biāo)準(zhǔn)的噴灑裝置。噴桿長(zhǎng)度選擇與馬鈴薯的壟寬相同，這樣可以盡可能的覆蓋所有可能生長(zhǎng)出雜草的土壤。4.7鋪膜裝置鋪膜裝置包括掛膜輥、鋪膜輥、壓膜輪及覆土圓盤(pán)犁組成。其主要尺寸見(jiàn)下表。表3-1鋪膜裝置主要尺寸Tab.3-1Filmingdevicemaindimensions4.8覆土裝置查《農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)》第七十二頁(yè)可知，選擇圓盤(pán)式覆土器，該覆土器能夠滿足行距寬的需要，并且能夠保證覆土完整，完全將地膜邊緣覆蓋。全部采用可旋轉(zhuǎn)，可上下移動(dòng)的連接方式。4.9膜上覆土裝置此裝置是其它機(jī)型所沒(méi)有的。主要包括兩個(gè)滾動(dòng)圓筒，它能夠?qū)⒂蓤A盤(pán)犁翻入的土壤經(jīng)過(guò)圓筒的轉(zhuǎn)動(dòng)覆蓋在地膜上，防止種子無(wú)法頂破薄膜而被曬死[18]。同時(shí)要求圓筒不能將薄膜刮破，這就要將圓筒邊緣處理卷邊。形狀見(jiàn)下圖3-4。圖4-2膜上覆土機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意圓柱斷開(kāi)處應(yīng)稍微大于播種開(kāi)溝器的調(diào)整幅度。主要尺寸見(jiàn)附錄圖紙。4.10機(jī)架機(jī)架起到安裝所有零部件的作用，是整個(gè)機(jī)器的骨骼。同時(shí)機(jī)架要有足夠的強(qiáng)度支撐起整個(gè)機(jī)器。設(shè)計(jì)機(jī)架是要考慮到所有零部件的安裝調(diào)整，考慮到農(nóng)藝要求。要使各部件在機(jī)架上不發(fā)生干涉，便于調(diào)節(jié)。（1）成型方式：考慮到成本及參照目前市場(chǎng)上大部分農(nóng)業(yè)機(jī)械的機(jī)架結(jié)構(gòu)，采用型鋼焊接而成。（2）大體結(jié)構(gòu)：機(jī)架前方與拖拉機(jī)采用三點(diǎn)懸掛方式掛接，因此需設(shè)計(jì)懸掛點(diǎn)。要安裝起壟單向犁，為了便于上下左右調(diào)節(jié)，犁安裝架與機(jī)架采用U型螺栓緊固。安裝開(kāi)溝器處要能上下調(diào)整。要設(shè)計(jì)上種肥箱的安裝點(diǎn)，鎮(zhèn)壓輪、掛膜輥、壓膜輥、壓膜鋪膜輪、噴藥頭、座位、覆土圓盤(pán)犁和膜上覆土機(jī)構(gòu)的安裝點(diǎn)。5機(jī)器工作參數(shù)理論分析與計(jì)算5.1配套動(dòng)力1）由《農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)》[5]第339頁(yè)知犁的牽引阻力為Pkab由《農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)》[5]第339頁(yè)表14—2查的土壤的犁耕阻比為k4N∕cm，因此P4QUOTE12QUOTE24QUOTE1152N2P=2304N由《農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)》[5]第77頁(yè)知開(kāi)溝器每米平均阻力位980QUOTE1370N，取1000N。施肥開(kāi)溝器長(zhǎng)度為20cm，其阻力為P=QUOTE1000=200N由《農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)》[5]第71頁(yè)表3—4知，播種開(kāi)溝器平均阻力為200QUOTE400N，取300N。P2QUOTE300=600N查《農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[17]第1856頁(yè)，表Ⅳ—8得，土壤對(duì)鋼的摩擦系數(shù)為0.577—0.721，查《農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[17]第1859頁(yè)，表Ⅳ—11得土壤比阻為30000QUOTE700000N∕m2，假設(shè)刮土厚度為3cm，寬為60cm。則P=70000QUOTE=1260N查《農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)》[5]第71頁(yè)表3—4知單個(gè)圓盤(pán)犁阻力大約為70QUOTE120N，P=120QUOTE2=240N由《農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)》[5]第78頁(yè)公式（3—9）得，播種機(jī)所需功率P=QUOTE=QUOTE7.18kw所選拖拉機(jī)功率應(yīng)大于7.18kw。5.2播種機(jī)行進(jìn)速度馬鈴薯播種機(jī)的行進(jìn)速度受排種鏈輪的限制。防止因鏈速過(guò)快而使種子甩出種勺，同時(shí)要保證播速不能太慢。已知鏈勺距離為20cm，株距為20cm，則株距QUOTEVmQUOTEVm由經(jīng)驗(yàn)值知最佳播種速度為6km∕h[19]，即VmQUOTE1.67cm∕s。得N10.66rQUOTE鏈輪傳動(dòng)比i得N30.418m/s6結(jié)論根據(jù)馬鈴薯播種的農(nóng)藝要求，設(shè)計(jì)出集起壟、開(kāi)溝、施肥、播種、噴藥、覆膜、膜上覆膜等工藝的播種機(jī)。整機(jī)結(jié)構(gòu)合理，使用可靠，維護(hù)保養(yǎng)方便，其性能達(dá)到了設(shè)計(jì)和農(nóng)藝要求，可以獲得以下結(jié)論。1）所設(shè)計(jì)的馬鈴薯播種集起壟、施肥、播種、鎮(zhèn)壓、噴藥、覆膜以及膜上覆土為一體的聯(lián)合作業(yè)馬鈴薯播種機(jī)，大大減輕馬鈴薯播種的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了作業(yè)效率。2）將機(jī)架設(shè)計(jì)為雙層形式，減小機(jī)架的成型難度，同時(shí)便于人在機(jī)架上工作，設(shè)計(jì)更加人性化。3）將三個(gè)開(kāi)溝器集成到一個(gè)機(jī)械，在一定程度上增加了加工難度，但是這樣為種箱的尺寸及安裝提供了不少方便。4）加入膜上覆土機(jī)構(gòu)，在減少一個(gè)勞力的前提下提高了成活率，減少了后續(xù)人工扣膜的工作。本設(shè)計(jì)機(jī)型還是存在很多問(wèn)題，主要是對(duì)播種前的地況有些特殊要求，需要提前耕整地表，現(xiàn)有排薯裝置仍存在空穴重播等技術(shù)問(wèn)題，需進(jìn)一步解決。參考文獻(xiàn)[1]張漢夫.農(nóng)業(yè)部提出加快推進(jìn)馬鈴薯生產(chǎn)機(jī)械化.河北農(nóng)機(jī)，2009，(05):6-7[2]魏廣宇，陶繼哲.2Z-2馬鈴薯施肥栽植機(jī)的設(shè)計(jì)研究.森林工程，2005，11(21):17-18[3]冉振龍.馬鈴薯施肥播種機(jī).新產(chǎn)品新技術(shù)，17[4]曾山.貴州馬鈴薯生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展模式探討.貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008(3):42-44.[5]李寶筏.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué).北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2005，08[6]日本農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì).農(nóng)業(yè)機(jī)械手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1991，571-574[7]劉繼平.德國(guó)VL19E型雙行馬鈴薯播種機(jī)試驗(yàn)研究.實(shí)驗(yàn)研究,2006,(06):19,21[8]沈德昌，魏建明.意大利F_LLISPEDO公司的馬鈴薯種植機(jī)械和收獲機(jī)械.農(nóng)業(yè)機(jī)械.2001，(08):48-49[9]閆建英.2BXSM-1B型馬鈴薯施肥播種機(jī)的試驗(yàn)研究[J].農(nóng)機(jī)具之友，2005，(01):50-51[10]張劍.馬鈴薯全程機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù).現(xiàn)代農(nóng)技，2000，(11):18[11]閆