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　　通过参阅有关文献资料，对目前市场上的各类大型播种机进行了构造与性能比较分析，并对其内部结构加以了优化，使其具备综合性、小型化的特点，以提高装置的灵敏度与稳定性，满足农产品种植的高效化生产，从而带动了农作物生产的进一步提高，实现了各类农产品种子的播种，并能够满足更加复杂地形地貌下的耕作与土壤化生产作业，以此增强了中

　　该项目将采用一款小型的农作物种植设备。先完成总体规划设计，首先明确了播种机的基本运行机理、主要机构组成和传动系统设计，接着对各零件进行了具体设计分析和理论强度校核，在整个产品设计过程中，通过三维设计软件建模安装、检查干涉，及结构强度测

　　科学技术水平是随着时代的需要而发展提高的。随着世界人口大爆炸的发展，中国已经成为了世界第一的农业人口强国，对农产品的播种的效率、成本、能力等都有着极大的需求。而传统的大中型播种机又有着突出的弊端，导致无法适应现代的生产需要。但所幸的是，大中型播种机已经从原来的仅在中国部分平原区域大规模应用，由于设备成本的下降和工艺技术的完善，已逐步地在中国全国不同区域进行了普遍应用。而随着农业机械化下播种的广泛应用，公司也根据市场的实际需要不断的对其加以完善与升级，给市场上带来了小型化、高效率、个性化的农产品播种工艺的最有效方法，也大大提高了中国农产品播种生产工艺的机械化水平和自动化程度。小型多功能播种机将搭配高精度的智能化控制器使

　　用，使得种植的流程更为稳定，设备操作的准确度也更加高效，对种植的整体品质提供了更

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　　有效的保障，从而解决人工种植精确度不够，后期收获较少的困难问题，符合了人类社会对机械化和零点五自动种植作业的普遍要求。而本次设计的小型多功能播种机，将根据下列

　　此次使用的小型多功能播种器，忽略其自动控制，重点关注种植方法选取和设定，相关系统强度的合理测算和判断等。此次将对社会上常用的播种机进行优化完善，对运动结构

　　进行合理分析和设计，最后通过三维软件完成三维造型，以测试能否达到造型要求[1]。

　　任何一个农作物品种都需要经历播种，浇水，施肥，驱虫，最后收获等一整套流程后方能

　　进行采收。在其中，种植过程中播种的成活率、播种间的距离等会直接影响着农产品最后的 收获情况。在过去，农作物种植过程通常通过人力完成作业，不过随着农业机械化的发展，农 作物的种植过程逐步走向了零点五机械化，或机械化减少了人员的体力劳动。而播种机则是 农作物种植流程中最重要的机械设备之一，其应用情况也普遍遵循了现代农业设备的基本 应用原则，包括：通过规范的作业过程，提高了农产品批量种植的成活率，实现了快速化生产 等。而播种机目前应用最普遍，几乎可以覆盖所有粮食作物种植流程中，更符合了农民对粮

　　食作物种植过程的时效性的要求。随着现代农业机械的迅速发展，更多的机械设备已不能适 应发展要求一一成本高、结构复杂，对操作技能要求高，易损件数量多以及后期维修成本高 问题更加突出。而廉价、先进、运转平稳、操作简单的播种机的出现，是对一个国家经济社 会水平和农业发展情况的重大矮化，同时也是一个国家城市百姓健康指数和国民经济结构 的重要衡量标准之一。通过此次调整后的播种机，它能够帮助我们合理的运用资源，多使用 标准件，从而极大的降低了易损件的数量，大大提高了机器后期操作的可靠性和降低了机器 的成本。在当前，世界上小型多功能播种机在自动编程的控制系统下，可以更高效的进行不 同复杂地质结构下的农作物播种，大大提高了机械设备的实用性能，且技术的成熟也可以更 有效的增加播种的种类和提高产量效益。所以，小型多功能播种机已经是目前比较成熟的机 械化农作物播种方法之一。而小型播种机一般由播种机构，传动系统和智能化控制器等三方 面所构成，在播种机械中主要是通过推杆系统和液压系统的设置，基本可以满足各类农作物 种子的播种加工，不过普通的中小型播种机的缺点也是非常明显的，例如：易损件较多，容易 卡死，移动精度不够，以及播种成活率不高。为了满足当前中国农业系统的重大变革，也使得 人们对播种机的稳定性越来越看重，为了形成一整套的行业标准以提高系统的工作效率。本 章还将对中小型多功能播种机系统进行了详尽设计，重点涉及：对设备的设计选型，机械构造 和工作流程等进行了详尽的设计，以及该系统的使用范围等实用性设计，让我们可以更好的 掌握当前中国中小型播种机的发展情况及其未来的趋势I21。

　　本课题将设计一种构造简洁、价格低廉以及操作稳定的小型多用途播种机，以实现各种

　　农产品播栽的需要，解决人类对农产品下种过程中对品质与效益持续性提升的要求。

　　改良产品上的播种机，并使其功能改善和标准化，提高播种机的稳定性和灵敏度，扩大播 种机的应用领域。同时对播种机在操作过程中的检测措施加强，减少仪器控制能力不够而导 致的种植错误或仪器损伤等的问题。此外，随着中国人口和物质经济发展的迅速成长，对于 播种机的制造质量也需要进一步提升，经过改良后的小型多功能播种机通过尽量减少人员 干预，以及繁琐的仪器调整和配置流程。从而减少了在种植过程中的漏播、种子间距以及仪 器准确度问题等对产品收获质量的直接影响，从而降低了仪器事故出现的可能性。另外，在 改良后的小型多功能播种机开发方式中，通过此次设计更多使用了标准化零部件，从而可以 提高了播种机的安全性和智能化水平，从而减少了仪器投入成本。与中小型播种机相比，目

　　前世界上大中型播种机的适用性都比较高，在种植过程中造成耕地损伤的机会比较小。另外，

　　还可以小批量作业，符合广大农民散户的要求。而最后，此次设计的小型多功能播种机根据 目前主流的播种机标准加以了改装，工艺更加完善，安全，并且将为当前机械式农作物下种工

　　尽管中国对播种机科技的研究起步较晚，不过自从改革开放以来，中国消化吸收并接纳 外国的先进农业机械和机器技术并加以完善与改造，并且中国农民已经开始自己研究发展 适合自己的播种机，可以高效的取代人工完成农作物种植，大大提高农作物种植环节的安全 性与工作效率。播种机迅速的在我国各地农作上获得了普遍的使用。截至目前，我国播种机

　　如图1.4.1 中所示，二零一八年无锡正大农机公司已经研发出了一种多功能的简单微型 米薯播种机。该系统可完成在微型薯种植环节中开沟、施肥、种化、起垄、施放杀虫剂等 的全程机械化，特别是在取种、排种方面，实现了显著提升，通过配合各种规格的种勺，实现从 三至十八克各种尺寸迷你薯的精准下种。此装置采用领先的机器取种控制系统结合科学的

　　电子振动，具备了单粒取种，等株距排种，取种破损度低等的优势，单株取种成功率达百分之

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　　九十五以上。现代化的垄面压制体系，将垄压平，就可以很好地保墒。另外值得一提的是，从 外国进货的打药控制系统，采用机械动力传递，电压可调，性能稳定，可靠性强，还可以均匀施

　　第二次世界大战后，全球步入了和平发展时期，世界各地的人口大爆发，同时由于工业生 产进展迅速，导致更多的人脱离了田地，而投身于工作制造中进行新生活。以上种种原因，导 致了农作物的生产方式急需朝着高度机械化的发展趋势。在农业机械蓬勃发展的过程中， 播种机设备也得以普及并迅速增长，播种机的相关技术与机械设备也在西方国家迅速普及， 大大提高了农作物下种产品加工的良率与准确度。但由于人类对播种机市场的需求日益高

　　如图1.4.2中所示，在二零一八年德国奥禾农业机械公司成功研发了一种多用途的马铃 薯播种机。该播种机适合于不同的土壤环境，并能够铺设滴灌系统，以实现节约用水节省能 源，大大提高农业生产。播种深度、起垄水平、行距和株距等都可以调整。可以进行开沟、 施肥、下种、起垄、喷抗除草剂植物、铺膜、布设滴灌技术系统、上土等各种管理工作。 具备结构紧凑、机动能力好、分布合理、工作条件稳定、适应性强、维修简便、节人工、

　　二零一七年，意大利杜劳马特机械公司研发一种构造简易的多用途播种机。此款播种机 具备结构紧凑、操控性强、布局合理、运行稳定、环境适应性好、维护简便等优点，并可针 对不同地域的农艺栽培条件，调节播种深度、调整种子幅宽、行距和株距等。能够适应各种 地形、天气和土质。特别适合于山区丘陵的不同地貌条件，除播种之外，还能够在一次性进

　　(1)通过查找小型多功能播种机的有关文献资料，了解国内的农业现状及发展，并了解各

　　由于当前科学技术与农产品的迅速成长，中国从传统的农耕社会逐渐向先进技术农村 方向发展，对中国的农村经济社会的成长作用尤为重要。尤其是农业机器，实现了农业机械 的智能化，以提升农业生产率，从而减少社会成本，是中国向常规农业转变的第一步。但是， 由于当前我国农业机器在应用领域中的数量相对减少，尤其是下种类机，其单一的下种机， 主要表现为下种作物的结构简单，功能较小，且智能化水平相对低下，为了克服这些困难，我 们还将研究一款较小型的多功能播种机，以进一步改善种子播种模式和种植效率，为此本研

　　(3)可利用移动调节板控制在送料口播撒下种子的多少，以调节下种长度。同时播种质

　　如图2.2所示，小型多功能播种机的主体构造由下种箱、地轮、开沟机盘、排种机、覆 土机、镇压轮、齿轨、饲料桶和驱动机构等部分构成，播种机装置直接与拖拉机连接，从而 构成了一个整机结构，在拖拉机的牵引力推动下完成种化工作。操作时，在拖拉机的牵引力 下，播种机的主动链轮通过传动链条带动开槽机轴回转，并引导开槽机刀盘的旋转。开槽机 盘由齿轨固定，整体结构为倒八字形并将由经过开槽刀盘开槽后，初步产生的下种槽内的沙 子向二边挤出，从而产生了适应播种发育的种槽。种植的基本流程是农民首先把种子投入 在种化箱，随后利用电动机的引导刀架旋转，在丝杠上设置齿轮，在利用电动机传递动力的 过程中，将种子经过牙轮的旋转，并沿着饲料口喂出去，最后在机械重力的帮助下就可以完 成了种子的自动种植过程。和现有机种一样，本系统可以使用五个种化箱进行种植，每一个 种化箱都可以同时放置各种形式的播种，从而达到对多个种子的播种功效。利用移动控制 板，可以调整饲料口打开的程度，以便于调整种化间距这样就能够增加播种机的多功能化， 从而提高了播种机的利用效果。

　　开沟式器的功能一般是当种植机上班时，可以打开种沟，导引种子流入种沟中，或使湿 土覆盖种植。而开沟式器结构种类按其入土角度的差异，可分成锐角开沟式器和钝角开沟 式器二大类。锐角开沟式器的开沟工作面与地板平坦的角度低于90°,一般有锄铲式、翼 铲式、船形铲式和芯铧式等多种类型。而钝角开沟式器的开沟工作面与地板平坦的角度超

　　本产品的最大优点采用了焊接三角犁，由于它构造简单制造方便可靠性较好， 一般用三 十四mm 厚度的六十五Mn 钢材制造，刃部也经过热处理，硬度达HRC3742, 从而提高了其耐

　　如图二点二所示，镇压轮一般为圆筒形的车轮，用薄钢片所构成。分光平面圆筒形和网

　　面圆筒形二种，其镇压车轮平面较宽，压强分配均衡。 一般镇压车轮的压力范围为

　　0.3-0.5kg/cm2,并要求运转灵活，且不易粘土。镇压轮的长度要略超过地苗幅长，且尺寸也不

　　能太小，否则转动不灵活，且土壤中容易出现裂缝。常取尺寸为d=300-400mm, 因此本次使用

　　气压驱动是现代自动化机械传动中较为普遍的传动形式，其优势就是容易控制的完成 机械的平移和回转等动作，也能够完成机械的基本动作。其次，也因为具备反应速度快，易于 控制的特性，价格便宜，且容易操作的特性而在非标设备领域中得到广泛应用。但是，因为用 压力驱动空气粘性较差，但流动性大，所以对机械表面的硬度和密封性要求比较高，其次，空 气在驱动过程中，受到驱动均衡力和控制精度的作用，所以在精密机械控制方面使用的较少。 对比，液压传动，压力驱动虽然价格便宜，但对输出力的相应影响较大。

　　同其它传动系统比较，液压传动系统具有如下主要优势：可获得很大的推力或扭矩；同 其他传动系统方法相比，传动系统效率基本相同，但液压传动装置的质量轻，且体型小巧；能 实现无级调压，且调速范围更大；增加功能，降低成本。但因易泄露，故效能下降，对液压部件 的生产与保养要求较高，售价也昂贵；对故障诊断和排除的要求也较高技术。

　　在机械设计中，电力驱动是作为常用的动力源一种。电源的类型相当多， 一般与驱动的 条件和精度有关。电力控制的优势就是控制精度高、传递转矩大、安全性高、构造简便。 不足之处就是电力驱动生产成本高，尤其对自动化要求比较高的行业，电力驱动生产成本直 线增加。

　　综合以上，本系统采用单片机控制。目前，世界上常见的马达驱动器方法包括：步进电机 驱动器、伺服电机驱动器、异步电机驱动器等。

　　步进电机的驱动力也会因为转速的提高而减弱，当步进电机转动时，发电机上各相变压 器的电感之间将产生一相反电动势；频次越高，相反电动势也越大。在它的影响下，发电机由

　　三相电机驱动构造简单，设计简便，运行安全可靠，维护简单，价格也低廉。不过它的功率 因数比较小，调速特性也较弱。伺服电机驱动有控制精度高，输送扭矩大，安全性高，构造简便 的特性。满足了本文的规定，所以，本系统选用伺服电机驱动用作该系统的主要动力源输出

　　在机械工程控制领域，齿轮驱动是较为常见的控制方法一种，且应用较广。常用的齿轮 驱动方法还有齿轮牙槽骨传动，蜗轮蜗杆传动，直齿/斜齿传动系统，此外还有一些自动化应 用较多的螺纹蜗杆传动，齿轮传动系统能够实现扭矩放大，减速和升速，可以进行水平移动 或者回转操作，以及水平方向和垂直角度的传动系统。齿轮驱动的优势是成本低，驱动稳定，

　　速度能够按照实际状况自动配速，如在轿车上使用较多的减速机等。因此导致的使用比较

　　普及，不足之处就是的生产较为麻烦，尤其它的T型齿和人字齿，成本昂贵，对复杂的齿轮驱动，

　　在机械传动领域，带驱动的也是较为普遍的驱动形式之一，带驱动优势就是设计成本低， 能够进行长距离驱动，尤其是在机械空间很大的，采用带驱动，能够使构造更为合理。带的类 型也有许多，如V 型带，平带，齿形带等。但其最大缺陷就是驱动效能比较低下， 一般驱动效能 只有百分之八十以上，其次，在皮带驱动过程中，由于使用了磨擦传动，在驱动过程中，会由于 皮带的磨损而损坏，从而造成同步带传动损坏，所以，在使用过程中，通常通过调整结构和张

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　　在机械传动中，链式传动的也是较为常用的驱动方法之一。和摩擦式的带传动比较，由 于链式传动不会弹性打滑和整体打滑问题，而且能够保证正确的平衡传动系统比，因此传动 系统工作效率较高。生产时间和安装的精度要求都最低，成本也最低。在长路程的传动系 统时，直链传动结构比大齿轮传动系统容易。因为供应链条承受的土块、泥料和水瞬时过

　　综合以上，本文还针对所要求的不同机械传动方法的技术特点进行了比较，由于齿轮传 动方案与链轮传动方案都符合了现有的技术规定，所以选择了齿轮、链轮传动方案模式，以

　　减少机构的空间布局，使整个机器结合得比较紧密，从而增加了机器的传动效能。

　　因为平键具有的特点，所以本设计中的键均采用普通圆头平键，根据之前确定的轴的直径，

　　通过分析可知，本设计中轴上的键与轮毂之间主要靠侧面挤压进行工作，所以属于松连接， 因此需要校核的是挤压强度：

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　　通过分析可知，轴2上的键与轴1一样，也是通过松连接与轮毂相连，所以也需要进行挤 压强度校核：

　　刀辊轴上的键也选择普通圆头平键。与轴1和轴2不同，在设计刀辊轴时，需要参照轮毂

　　刀辊轴的键与链轮轮毂、卡盘的连接同样属于松连接，所以需要对其挤压强度进行校核：