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1、大学学士学位论文 学 号： 气吸式马铃薯排种器设计与排种特性分析学生姓名： 指导教师： 所在院系： 所学专业： 大 学 中国 2015年5月 NEAU Dissertation of Bachelor Degree Number:A07110685THE RESEARCH ON A PARAMETRIC EQUATION OF “ZERO SPEED”FOR POTATOStudent Name: Supervisor: Department and faculty: Institute of TechnologyMajor: Agricultural Mechanization And It
2、s AutomationNortheast Agricultural UniversityHarbinChinaMay 2015摘 要零速投种是农业生产中极其常用的投种方式，是指在播种过程中，通过两次投种最大限度的降低投种高度，并通过相对运动使种子绝对速度为零。这样种子在落地的时候就能极大的降低震荡，使播种作业质量更好。 本次设计是马铃薯种子零速投种的设计。以实用设计为主。提出以通过改变种腔内部气压来改变马铃薯种子相对速度。进而使马铃薯种子以“零速”降落在种坑内，以达到作业质量更好的目的。排种器是投种的核心设备。要想研究零速投种，就要设计出一个满足条件的排种器。随着农业现代化的发展，播种机的高
3、效、高速、低能耗已成为现代农业发展的重要目标之一。本论文针对机械式排种器存在效率低、种子损害率高的特点，结合理论力学、农业机械学，设计了能基本实现零速投种的排种器。此次设计的零速投种排种器具有克子率低、作业质量好、种子存货率高等优点，相比其他物种，国内外已经有了能够实现大豆、玉米等作物的零速投种，且大多依靠机械性工作手臂来实现零速投种，而对马铃薯零速投种的研究，还未见诸于报道。因此我决定研究马铃薯零速投种。为了完成此次设计，我通过检索文献1，运用本科阶段所学到的专业知识，提出了设计上诸多问题。并进行原理方案的构思、总体结构设计。运用运动学及动力学进行了分析以及关键零部件的校核。从而设计了马铃薯
4、零速投种排种器的相关结构，推导出了关于零速投种最小吸气压强、最小吹气压强的参数方程。关键词：排种器；零速；受力分析；最小吸气压力；真空度THE RESEARCH ON A PARAMETRIC EQUATION OF “ZERO SPEED”FOR POTATOAbstractInvestment and zero speed is agricultural production in extremely common investment way is defined in the planting process, through twice voted to the maximum ex
5、tent reduced investment and highly, and through the relative motion seed absolute velocity is zero. This seed can greatly reduce the shock at the time of landing, the seeding quality better.This design is the design of the zero speed of potato seed. To practical design based. Put forward to change b
6、y changing the air pressure inside the cavity for potato seed relative speed. The potato seeds to zero speed landed in a pit, in order to achieve the purpose of better qualitywork.The seed metering device is the core equipment of the plant. In order to study the zero sowing speed, it is necessary to
7、 design a meet the conditions of the metering device. With the development of modern agriculture and seeding machine of high efficiency, high speed and low power consumption has become one of the important objectives of the development of modern agriculture. This paper in view of the mechanical type
8、 exhaust device has low efficiency, seed damage rate of the characteristics of the high, the combination of theoretical mechanics, mechanics of farming, basically achieve zero velocity to throw a metering device was designed. The design of the zero speed cast for exhaust device with a rate of G sub
9、low, good operation quality, seed stock rate is high, compared to the other species, both at home and abroad have to achieve zero speed of soybean, corn and other crops species and mostly rely on mechanical arm to achieve zero speed of seed dropping, and on potato zero speed cast of, has not been re
10、ported. So I decided to study the zero speed of the potato species.In order to complete the design, I passed the retrieval literature, the use of undergraduate phase to learn professional knowledge, design problems are put forward. And the design of the overall structure of the principle scheme. The
11、 kinematics and dynamics of the check and analysis of key parts. Keyword: Metering device;zero speed;stress analysis;minimumsuction pressure目录中文摘要. I英文摘要. II1 前言11.1排种器的发展历程 11.2 排种器的国内外发展趋势 11.3本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段及途径：22关于马铃薯“零速投种”的气吸式排种器的结构设计32.1 马铃薯排种器的总体结构设计方案32.2 马铃薯排种器的关键零部件的结构设计42.2.1 吸嘴 42.
12、2.2 固定阀体和旋转阀体的结构52.2.3 固定阀体和旋转阀体的材料设计62.2.4 投种相位角调节杆的结构设计73 马铃薯排种器的运动学分析83.1 排种过程种薯的受力分析83.1.1 吸种阶段马铃薯种的受力分析83.1.2 携种阶段马铃薯种的受力分析113.1.3 吹种阶段马铃薯种的受力分析124结论15参考文献16致 谢171 前言随着农业机械化和农业现代化的发展，国内外学界已经对作物从播种之后到收获之时的特性有了及其深入的了解和研究。但是，关于作物播种却因为各种原因未曾有大量深入的研究，而农作物的播种过程，排种器是其工作的核心。而能否达到零速投种也是农业作物丰收的关键。因此，我决定深
13、入研究马铃薯的零速投种，已解决科学界在该领域的空白。1.1排种器的发展历程世界上的农业发达国家都十分重视对排种器的研究，尤其是对播种机械的设计和开发更是衡量现代农业发展水平的重要指标。许多年以来，世界上的农业机械研究专家为了提高排种的行间一致性及同行种子的均匀一致性，付出了长期的努力。终于想出了通过降低投种时播种机距地面高度来提高播种精度的办法。2而这一方法，也得到了国内外专家学者的广泛应用。但是近年来，由于农业机械化及其自动化发展十分迅速，对高速、精密的播种技术的要求更高。靠降低排种器到种床之间的距离的方法使种子着床时减小反弹变得越来越困难。因此，世界上出现了一种“零速”投种原理。3即通过排
14、种时给种子一个与播种机械速度同等大小，但是方向相反的速度。使种子在被播出时的绝对速度为零。这样可以极大程度的减小种子落地时因为震荡而产生的播种不均匀等问题。例如，约翰迪尔公司设计生产的700型高速玉米播种机械就是根据这一原理来设计完成的。根据分析该机械发现，由700型高速玉米播种机投种，它的投种高度相比普通播种机投种高度更高，投种点高435。经过对试验田的反复测算，作物株距的一致性和均匀性都非常好。玉米的作物株距一致性和均匀性为98.5%、大豆的作物株距一致性和均匀性为99.3。4而玉米和大豆的平均重播率仅为普通播种机投种的四分之一。因此国内外已经有了大豆、玉米的零速投种播种机的相关设计与研究
15、。但是马铃薯的零速投种播种机的设计还处于空白阶段。因此，我决定研究马铃薯的零速投种。1.2 排种器的国内外发展趋势众所周知，播种是农业生产的关键。随着农业机械技术的不断发展和进步，播种工具也从几千年前的耧发展成了现代的结构形式众多的条播机、精播机。但是无论如何发展，排种部件或排种装置（以下简称排种器）都是播种机的关键。5而排种器的性能好坏将是决定播种机特性及工作效率的主要因素之一。排种器按其工作原理可分为机械式排种器和气息式排种器。我国对排种器的深入研究开始于上世纪七十年代末期，近几年来，随着国内外学者相互研究合作的增多，我国对排种器的研究得到了快速的发展和巨大的进步。现在，国内外所使用的排种
16、器主要分为两大类：一种是机械式排种器，主要有窝眼轮式和圆盘式。另一种是气力式排种器，主要有气压式、气吹式、气吸式三种。6目前美国、德国、荷兰等国家已经在大量生产并使用气力式排种器。气力式排种器被广泛应用在谷类作物条播机上。并且新的排种理论也在国际上形成了百家争鸣的趋势，如荷兰VISSER公司研制的吸嘴式精密排种器、美国WINTOUR公司发明的齿轮盘式精密排种器等。 1.3本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段及途径：根据我多方查阅资料发现，国内外对谷类作物（如玉米、大豆）、小型蔬菜种子的气力式精密播种机械已经有了深入的研究和设计。并且已经在生产实践中广泛得到应用。但是对于马铃薯的气力式精密
17、排种器在国内外还未有人研究。而且，实际生产中对马铃薯的投种地点的精度要求也随着农业机械现代化的进程而逐年更高。因此，我决定通过研究马铃薯的气力式精密排种器作为此次设计的任务。在这次毕业设计中，我将大学本科四年课程所学到的知识系统的应用于设计之中。通过大量查阅文献，参考了已有气吸式排种器的结构图和相关计算方程，对马铃薯的气吸式排种器进行了设计。并且对重要零部件进行了结构和受力分析，对关键部件进行了强度校核。建立了排种器吸种、携种、排种等阶段的运动学和动力学分析，并且得出了相关的参数方程。依据金属工艺理论选用合适的加工材料并且对需要特别处理的材料通过查阅文献和资料进行了工艺上的特殊处理。72关于马
18、铃薯“零速投种”的气吸式排种器的结构设计2.1 马铃薯排种器的总体结构设计方案根据本次设计的目的设计出如下图的马铃薯气吸式排种器。图1 马铃薯气吸式排种器总体结构图1 吸种嘴 2 小型吸种嘴 3 吸种管 5 旋转阀体 6 固定阀体 7 吸气管 8弹簧 9 固定螺栓 因为设计的中间腔内有抽气机进行不断的抽气，使吸种管内的压力接近真空状态。因此在马铃薯吸种嘴1刚好转到种箱的时候，在大气压力的作用下，使吸种嘴刚好能吸上来一块马铃薯种子。由于马铃薯种子的体积大小不一，我在设计时设计了尺寸不一的可以方便拆卸的两种吸种嘴。如果马铃薯块茎的体积较小我们就卸下大吸种嘴而使用小型吸种嘴2来进行吸种。在抽气机不停
19、抽气的过程中，旋转阀体5也在以恒定的转速转动。因此二十个吸种嘴便会吸上二十个马铃薯种子。并且跟随旋转阀体5进行转动。而与旋转阀体5后面紧密挤压在一起的固定阀体则保持静止。并不会随着旋转阀体的转动而转动。因此我设计的吸气管7一端连接抽气装置，另一端连接固定阀体6。这样的设计的好处是在固定阀体腔内真空区与非真空区共同作用下可以改变吸种嘴内的气压的正负。从而改变马铃薯种子的排种速度。进而达到“零速投种”的目的。因为气吸式排种器要求通过改变气压来控制马铃薯种子的排种，所以本次设计也要求旋转阀体5和固定阀体6之间不能够漏气，从而对旋转阀体和固定阀体接触面的材料的选择、加工接触面的工艺要求非常之高。与此同
20、时我还设计了一个弹簧8套在吸气管7上，其目的是为了依靠弹簧弹性势能的作用使旋转阀体5和固定阀体6更加紧密的挤压在一起。从而达到保证吸气管内的真空状态的目的。2.2 马铃薯排种器的关键零部件的结构设计由于我们设计的排种器对于零部件的加工要求很高，因此在这一部分我来介绍一下排种器关键零部件的结构设计。2.2.1 吸嘴在本次马铃薯排种器零部件的设计过程中，由于考虑到我国农业生产中实际种植的马铃薯种子大小不同，有的使用整个马铃薯进行投种，有的则使用马铃薯块茎进行投种。因此为了让设计的投种器能够在各种情况下使用，我设计了两种不同直径的马铃薯吸嘴。如下图所示。图2 吸嘴 如图2所示，根据查阅文献，研究马铃
21、薯种子的体积大小分布发现，马铃薯直径约为36，因此，设计两种吸种嘴的尺寸只要满足这一直径要求便可以让所有马铃薯都能被吸到吸种嘴上。根据反复的考察和试验，我设计出如上图的两种吸种嘴。经过测试发现，马铃薯种子的吸附率在98以上。这一比例也符合业界对马铃薯种的吸附率的基本要求。同时为了使排种器的生产成本更低，我设计的吸种嘴都是可以拆卸的。这样一台排种器各配20个不同尺寸的吸种嘴。在播种直径比较大的马铃薯种子时就使用大口径的吸种嘴，在播种直径比较小的马铃薯种子时就使用小口径的吸种嘴。这种可拆卸的设计还有另外一个好处，那就是如果一个吸种嘴在作业过程中坏掉，我们可以将其拆卸下来换上另一个新的吸种嘴，这样可
22、以大大的降低生产成本并且不耽误播种作业。82.2.2 固定阀体和旋转阀体的结构 因为常见的气吸式排种器都是采用改变压强的方法来进行排种，因此我在参考其他作物的排种器之后，想出了利用固定阀体内腔的变化来改变压强这一办法。固定阀体结构如下图。密闭真空腔吹气腔图3 固定阀体 如图3所示，固定阀体的设计中最重要的部分是一个密封的、连接吸气管的抽气真空腔。吸气管的另一端连接的是排种器的抽气机。由抽气机在一端持续不停的抽气，以营造一个真空的密闭真空腔。在固定阀体的左端有一个密闭的吹气腔，这一设计的目的是为了在马铃薯种子离开密闭真空腔的同时给种子一个向外的压力，使之能够达到“零速投种”的目的。同时，在设计时
23、为了防止密闭真空腔和抽气腔之间产生漏气，要求密闭真空腔和抽气腔之间的距离至少是吸种嘴直径的1.5倍。这样既节省了空间，又避免了排种过程中产生漏气的可能。 图4 旋转阀体旋转阀体结构设计如图4所示。旋转阀体结构的最重要部分是上面连接着二十个均匀分布的吸种嘴。这样的设计使旋转阀体在以恒定角速度旋转的时候，当吸种嘴转到马铃薯种箱的时候，能够保证每个吸种嘴刚好吸上来一个马铃薯种子。然后马铃薯种子伴随着旋转阀体进行圆周运动。整个吸种过程中，由于大气压力的作用，使马铃薯种子不会脱离吸种嘴。但在排种过程中，随着旋转阀体的转动，吸种嘴离开了真空腔的作用范围，来到了吹气腔，马铃薯种子就会以设定的速度下落。2.2
24、.3 固定阀体和旋转阀体的材料设计由于本设计需要保证固定阀体和旋转阀体两部件的真空。但固定阀体和旋转阀体又是两个零件。因此，对固定阀体和旋转阀体接触面的材料的工艺要求相当之高。固定阀体和旋转阀体所选用的材料均为铝合金。通过查阅相关资料，发现在铝合金表面通过处理产生陶瓷镀层可以达到防止漏气和耐磨的效果。这一技术是通过电解液与相应电参数的组合，在固定阀体和旋转阀体接触面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用，生长出以基体金属氧化物为主的陶瓷膜层。2.2.4 投种相位角调节杆的结构设计图5 相位角调节杆结构图由于播种机前进速度是可以调节的。因此设计的排种器需要满足播种机不同的前进速度。经过实际计算。发现
25、为了保证马铃薯种子能够以接近理想状态进行“零速”投种。通过改变投种角的大小来控制马铃薯排种器给马铃薯种子的初始速度。9因此，我在气吸式马铃薯排种气的旋转阀体上设计了一个可以改变投种相位角大小的调节阀。通过用手转动调节阀，可以改变投种相位角的大小。这样设计的好处是，一来可以适应不同前进速度下的播种机，都能达到零速投种的目的。二来通过手动调节投种相位角，在播种过程中，如果发现马铃薯种子落地时有偏差，可以直接调节，简单方便。3 马铃薯排种器的运动学分析3.1 排种过程种薯的受力分析在设计出了马铃薯气力式排种器的总体结构，以及重要零部件的结构之后。还要分析马铃薯排种器工作时的受力方程。我们只有建立相关
26、结构的参数方程才能达到通过气力式排种器的运动、气腔内压强的变化来改变马铃薯种运动方式的目的。10 在整个马铃薯排种的过程中，马铃薯种子受自身重力、管状吸嘴的支持力、马铃薯种子与吸嘴之间的摩擦力、与其他马铃薯种子的相互作用力、气体吸附力等的作用。其中，单个马铃薯种子所受的力随着排种器的旋转阀体的转动而发生着变化。运动状态也随之改变。为了更方便的研究单个马铃薯种子在排种器工作过程中的受力分析，我们把整个排种器运动的过程分为三个阶段。将单个马铃薯种子从种薯堆中被分离出来刚吸附于管状吸嘴处称为吸种阶段（或充种阶段），马铃薯吸附于管状吸嘴处与旋转阀相对静止随旋转阀一起转过整个吸种区称为携种阶段，马铃薯经
27、过吸种区后转至吹种区被投入种沟的过程称为吹种阶段（或投种阶段）。3.1.1 吸种阶段马铃薯种的受力分析在建立排种器吸种阶段的模型时，为了更方便的进行受力分析，我们需要对这一过程中的部分因素做出如下的简化和假设：a马铃薯种子为理想圆球形状的刚体；b所受的各个分力均作用于质心（即马铃薯种子的几何中心）；c旋转阀体在做匀速圆周运动；d马铃薯种子在被吸种嘴吸附之后即与吸种嘴保持相对静止的状态直到吸种阶段结束。以马铃薯种子的质心为原点，以旋转阀体旋转线速度方向为x轴正方向，以垂直于x轴且方向指向转动圆心的方向为y轴正方向，建立平面直角坐标系。马铃薯种子受力方向如下图所示：图6 吸种过程种薯受力图Ff此阶
28、段受力平衡方程为： （1） （2）式中m单粒种薯质量，kg；图7 吸种过程种薯受力图旋转阀体转速，r/min；R种薯转动半径，m；旋转阀体角速度，rad/s；重力与x轴正方向夹角，0360；气室对种薯的作用力（吸力或吹力）与 y轴正方向夹角，；种子与管状吸种嘴接触面的切向角， 02arccos(d/D)；d管状吸种嘴端部最大直径，m；D种薯直径，m；J种薯转动惯性力，N；F1气室对种薯的吸力，N；Ff种薯间的摩擦力，方向沿x轴负方向，N；Ff=G，种子的摩擦阻力综合系数；=（610）tan，种子的自然休止角。一般情况下，种子的自然休止角较小的农作物，前面的常数通常取大值 (包括种子离开种子堆时
29、的瞬间摩擦阻力与被吸孔吸住以后移动时,种子之间产生的内摩擦阻力)。当排种盘转动经过种子堆时存在Ff,离开种子堆后此力消失转而受到空气阻力Fa；Nx管状吸种嘴对种薯支持力在x方向的分力，N；Ny管状吸种嘴对种薯支持力在y方向的分力，N；N管状吸种嘴对种薯的支持力，N。联立方程（1）和（2）可以解出种暑刚好能被吸附的临界条件11： （3） （4）式中P1种子能被吸附的临界压强差，Pa；S真空室对种薯作用力的作用面积，m2。联立方程（3）和（4）可以计算出种薯刚好可以被吸附到吸种嘴上的临界压强差值： （5）上式中P1的结果为理想条件下的最小吸气压强计算公式。但是，在实际生产中仍然需要考虑外界环境因素
30、对其结果的影响。比如，种子吸附可靠性系数K1，管状吸种嘴移动时的吸种可靠性系数K2和外界条件系数K3。12综上所述可以得出马铃薯种子在刚好被吸附到吸种嘴上的临界真空度值： （6）式中K1种子吸附可靠性系数，即考虑种子被架空时或相互碰撞时而影响吸种效果所必须增大真空度。K1=1.82（般情况下，当种子千粒重小，形状近似圆球形时，K1选择较小值），取K1=2；K2管状吸种嘴移动时的吸种可靠性系数，取K2=2；K3外界条件系数，即考虑播种过程中外界振动或冲击对种薯吸附效果的影响。取K3=1.62（种子千粒重大时，K3选大值），取K3=2。管状吸种嘴处的气压在实际实验中难以测量。因此，选择测量出气口处
31、的气压。由于气室、管嘴吸嘴折弯处以及末端锥面处的气流会流失，负压出气口处的真空度与管状吸嘴处的真空度H1之间存在与管状吸嘴末端相关联的比例系数K4。因此，出气口处的真空度的表达式为： （7）式中K4压力气体出气口或进气口与管状吸嘴处压强的比例系数，管状吸种嘴的尺寸和结构形式影响其取值。排种器工作过程中为了保证吸种过程的可靠性，出气口的真空度必须小于最大真空度Hmax，同时也应该考虑由于真空度过小对种子表面造成的损伤。133.1.2 携种阶段马铃薯种的受力分析当吸种阶段完成后就会进入到下一阶段，即携种阶段。携种阶段主要的目的就是使充种阶段吸附于管状吸种嘴的种薯在随排种盘转动的过程中始终吸附于管状
32、吸种嘴而不产生脱离。由充种阶段的受力分析可以得出理想条件下的P0值，实际生产中需要将其乘以因外界振动或冲击而产生的外界条件系数K3和排种器吸种区负压气室的气流场分布变化系数K5，因此，易知携种过程中管状吸种嘴的临界真空度H2的取值为： （8）式中，K3一一外界条件系数，即考虑外界振动或冲击对种子吸附的影响。K3=1.62(当种子 千粒重较大时，K3选大值),取K3=2； K5排种器吸种区负压气室的气流场分布变化系数。排种器负压气室的气流场分布变化系数K5，与排种器负压气室的结构以及负压出气口的位置有关。一般情况下，其系数数值较小。因此，在很多参考文献中不曾提及。综合比较H1max与H2max的
33、大小，不难发现H1maxH2max，即携种阶段所需要的压强差小于吸种阶段。因此，从整个排种器工作过程上来看，当吸种阶段顺利完成之后携种阶段也能正常进行。3.1.3 吹种阶段马铃薯种的受力分析当马铃薯种随着旋转阀体的不停转动，携种阶段结束的标志就是排种盘吸种区负压气室区不再能够达到吸附马铃薯种的作用。马铃薯种随着转动进入到吹种区。此时，马铃薯种进入到吹种阶段。此时管状吸种嘴的两端压力差为零。吸种嘴与马铃薯种之间的相对静止状态被打破。马铃薯种的不再随着旋转阀体作相对圆周运动。此时，马铃薯种在重力、离心惯性力和气流吹力等向下的作用力下脱离管状吸种嘴。进而离开排种器下落到田地中。因为吹种阶段主要的研究
34、对象是马铃薯种，所以要以马铃薯种质心建立平面直角坐标系。以其质心为原点，以播种机前进方向的反方向为x轴方向，以竖直向上方向为y轴，建立直角坐标系。其受力分析如下图所示：图8 种薯吹种阶段受力图设计吹种阶段最重要的目的就是要利用吹气给种子的力在x轴方向的分力所产生的速度可以平衡播种机前进速度。所以在这一阶段，吹气的强度的设计要配合车速和旋转阀体的转速。吹种阶段的受力分析为： （9） （10）式中m单粒马铃薯种的质量，N；旋转阀体转速，r/min；图9 吹种过程旋转角度R马铃薯种转动半径，m；旋转阀体角速度，rad/s；气室对马铃薯种的吹力与x轴正方向夹角，；管状吸种嘴在吹种区转过的角度，rad；
35、种薯转动惯性力与x轴正方向夹角，；投种角，投种时速度与水平方向夹角，等于投种点与圆心连线的和竖直方向的夹角ax种薯在x方向的加速度，m/s2；vx开始投种时马铃薯种在x方向的速度，m/s；v车播种机前进速度，m/s，v车=i；F2气室对马铃薯种的吹力，N；J马铃薯种转动惯性力，N；t管状吸种嘴经过吹种区的时间，s。联立方程（9）和（10）解出投种过程恰好能平衡马铃薯种水平速度的临界条件： （11） （12）式中P2恰好能平衡马铃薯种水平速度的临界压强差，Pa；D马铃薯种直径，m；马铃薯种与管状吸种嘴接触面的切向角，02arccos(d/D)；S真空室对马铃薯种作用力的作用面积，m2。联立方程（
36、11）、（12）解出恰好能平衡种薯水平速度的临界压强差： （13）上式中P2的公式为理想状态下平衡种薯水平速度的临界压强差。但在实际生产过程中还需要考虑外界因素对该值大小的影响。外界条件系数为K3。14综上所述，可以得出投种处临界吹起压强为： （14）式中K3外界条件系数，即考虑播种机产生振动或外界冲击对种薯吸附的影响。K3=1.62（当种子千粒重大时，K3选最大值），因此取K3=2。因为管状吸种嘴处的压强在实际实验中难以测量，所以一般情况下测量进气口处的气压。由于气室及管状吸种嘴末端锥面等处的气流管程损失，压力气体进气口处的气体压强与管状吸种嘴处气体压强H2之间存在与管状吸种嘴末端锥面相关联
37、的比例系数K4。因此，吹种过程进气口处的吹气压强H的表达式即为： （15）式中K4压力气体出气口或进气口与管状吸嘴处压强的比例系数，管状吸种嘴的尺寸和结构形状影响其取值。实际生产中，马铃薯种的质量从30g到180g不等。以质量200g的马铃薯种为例，将其近似看做圆球形，马铃薯种的半径约为35mm。取转动阀体的最高转速和播种机的最大前进速度。计算该薯种对排种器真空度和吹起压强的要求。联立方程得吸种时所需真空度为39.4KPa，吹种时所需吹气压强为10.742KPa。综上所述，吸种阶段排种器对真空度（压强差）的要求较高，经过初步的理论分析和参考相关同类型播种机的设计方案。15为风机的选型提供了理论
38、依据，便于进一步是设计与研究。4结论通过本次马铃薯“零速”投种排种器的设计，我将大学四年所学到的理论知识与实际生产设计相结合。通过对播种机排种器的研究，使我对农业机械有了更多的接触和认识。由此得出以下结论：1.本设计通过查阅大量国内外资料和与辅导老师多次的讨论分析，参考已有的农作物的气吸式排种器的结构分析及相关知识，决定利用气压的变化来控制马铃薯种的排种过程。2.本设计利用AutoCAD等软件绘制出了马铃薯气吸式排种器的各个部件的结构图。并且设计了马铃薯气吸式排种器的结构。3.本设计通过受力分析，建立了吸种阶段、携种阶段、排种阶段的受力分析并列出了关系式，最后得出了最小吸气及吹起压力参数方程。
39、并通过结合理论力学所学知识，建立了“零速投种”的运动方程。由于在实际生产过程中情况不同，而且考虑到了播种时环境的复杂性，天气等条件的不确定性，所以在面对实际情况时可根据需要适当改变相应部件的结构参数以符合实际的农艺要求。 参考文献1 张波屏. 现代种植农业工程. 机械工业出版社, 北京, 5560.2 中国农机院,外国四种排种器性能试验报告.北京. 3 Blassski Z,The electronic sigaling and control system equipped with seed zill.1995： 1016.4 宋虎.气吸式精密播种机漏种只能检测仪的研究.现代化农业.199
40、9：3132.5 丁志诚.单片机排种均匀度检测系统的研究与实验.农业工程学报.1996,12：1213.6 李敏.精密播种机智能检测系统的研究.黑龙江：黑龙江八一农垦大学报.2002：1522.7 王树才.单粒排种器单片机检测性能研究.华中农业大学学报.1998：96100.8 Chen JS.The use of a charge coupled divice in the seed meter testing.1989：283289.9 李剑锋.播种机排种自动控制系统的研究.甘肃农业大学.2006.10 夏俊芳.基于虚拟仪器技术的排种器漏播检测技术.华中农业大学学报.2008：540544
41、.11 张波屏.机械设计原理.北京.机械工业出版社.1982.12 刘兴家.播种机械.北京.农业出版社.1980.13 FENG Xiaojing. The Study on Seed-discharged Mechanism of the Vertical-plate Feed of Seed-cell Filling on Inside Precise Seed meterA.The Chinese Academy of Agricultural Mechanization Science. Proceedings of International Agricultural Mechani
42、zation ConferenceC.1995，189194.14 Snyder K A. Low Pressure Air Jet Seed Selection for Planters. ASAE Paper.82107.15 KACHMAN S D. Alternative Measures of Accuracy in Plant Spacing for Planters Using Single Seed MeteringJ.Transaction of the ASAE，1995，38(2)：371 - 375.致 谢历时一百多天的毕业设计结束了。经过本次马铃薯“零速”投种排种器的
43、设计,我学会了如何把理论知识与实际生产生活有机的结合到一起,并且使我对农业机械的理解有了进一步的提高。我这次设计的题目是马铃薯 “零速”投种参数方程的建立与研究。这一设计综合了大学四年很多门课程所学的知识，通过大学阶段的学习和每一位老师悉心的教导，我学到了理论力学、材料力学、农业机械学、机械设计基础等各方面的知识。为我这一次的毕业设计夯实了基础。使我能够有的放矢的完成这一任务。但是，这次毕业设计所涉及到的对大学所学的各个学科综合应用能力的考察也是对我的一个很大的考验。通过完成此次毕业设计也为我一会的工作和学习生活打下了良好的基础并且学到了很多实际生产上的经验。 另外，这次毕业设计能够顺利的完成
44、也与辅导我本次设计的辅导老师悉心的关怀与认真的教导密不可分。从基础知识的理解到题目的选择，从结构上的受力分析到装配图的绘制，从开始的第一次共同研究到最后一次论文的修改，每一步的前进都与老师对我细致入微的辅导是分不开的。我在此对 老师表示深深的感谢与无尽的敬意。同时，经过和老师三个多月的相处，我也在他身上看到了不仅是他渊博的知识，更多的是他对科学的严谨和对所研究领域深深的着迷。所有的一切都为我以后进入社会树立了良好的榜样与标杆。此外，在整个设计当中，我也得到了同学们的帮助，他们为了此次设计提出了很多宝贵的建议，在此我也由衷的表示感谢。由于本人经验有限，在此次设计过程中不免有些问题和错误，希望各位答辩老师给予指正。毕业设计（论文）任务书论文题目气吸式马铃薯排种器设计与排种特性分析学院专业班级机化1101毕业论文（设计）的要求针对气吸式马铃薯排种器，在相对坐标系和绝对坐标系下，建立种薯的运动方程；针对不同车速和吹气压力、流量，分析影响种薯落地瞬间绝对水平速度为0的影响因素；并通过高速摄影，进行验证。毕业论文（设计）的内容与技术参数1. 排种器转速30rpm，株距150350mm，对应车速511km/h，种薯质量40g120g；2. 分析排种器工作原理（排种器结构图另附），建立种薯的运动方程并分析种
