舵輪式雙位內投種穴播器設計摘要：本文針對先前研究的一系列穴播機，設計一種種腔內置式的，利用杠桿原理開啟的舵輪式雙位內投種穴播器，其主要組成部分是上位變量排種器和下位穴播器。上位排種系統的作用是實現一次定量排種，而下位排種系統是對上位的一次排種排實現二次內投種，二者的聯合作業，迎合了新一代的精密穴播技術的設計理念。所設計的內置式雙位內投種穴播器主要特點是采用上位變量排種器將農作物種子平均分配到入土成穴器完成首次排鐘和下位穴播器入土播種的二次土壤內部排鐘，保證了穴播的精密性，入土成穴器主要由定瓣和動瓣組成，動瓣用螺栓固定在動盤上，置于穴播器內部，擋塊用螺栓固定在定盤上，置于穴播器內部的動瓣端，利用杠桿原理，在擋塊切向力作用下，將達到最大入土播種深度的成穴器強制開啟，實現二次內投種穴播。此設計主要是針對花生、玉米、棉花、豆類等大粒農作物種子的穴播。克服了先前穴播器開啟不可靠、堵土、夾土等缺點，本文的研究將為研制此種穴播器提供部分理論依據。關鍵詞：排種器；穴播器；聯合作業；入土成穴器Thewheeltypetwo-rowinsideseedthrowingdibblerdesignStudentmajoringinMechanicalandElectronicEngineeringAbstract：iskindofdibbleriswheeltype,two-row,insideseedthrowing,exploitingleverageprincipleforopening.Itscorecomponentsaretheuppervariableseed-meteringdeviceandthelowerdibbler.Thefunctionoftheupperseed-meteringsystemistorealizequantitativeseed-metering.Thelowerseed-meteringsystemistorealizeasecondtimeinsideseedthrowing.Andthejointoperationofbothcaterstothedesignconceptofthenewgenerationprecisiondibblingtechnology.Themainfeatureofthedesignedbuilt-in,two-row,insideseedthrowingdibbleristwiceseedthrowing,thefirstseed-meteringbyseed-meteringdeviceandthesecondtimeinsideseedthrowing.Theboringandcavingdeviceiscomposedwithfixedpartandrottableone.Therotatablepartisfixedonrotatableplatewithbolts,puttinginsidedibbler.Attheendofrotatablepart,thereistrackroller.Exploitingleverageprinciple,theboringandcavingdevicewillbeopenedatthemaxdepthundertheblock’stangentialforce.Thisdesignmainlyaimsatthedibblingofbigseedslikepeanut,corn,cotton,beans,andsoon.Itovercomestheweaknesses(unreliableopening,soilblocking,soilcarrying)offormerdibblers.Thispaperwillprovidetheoreticalbasisforthepromotionofthiskindofdibbler.KeyWords:Seed-meteringdevice;Boringandcavingdevice.引言設計一種利用杠桿原理開啟的，種腔內置式的舵輪式雙位內投種穴播器，其主要組成部分是上位變量排種器和下位穴播器，上位排種系統的作用是實現一次定量排種，而下位排種系統是對上位的一次排種排實現二次內投種，二者的聯合作業，迎合了新一代的精密穴播技術的設計理念。所設計的內置式雙位內投種穴播器主要特點是采用上位變量排種器轉動將農作物種子分配到入土成穴器和下位穴播器二次內投種，保證了穴播的精密性，入土成穴器主要由定瓣和動瓣組成，動瓣用螺栓固定在動盤上，置于穴播器內部，擋塊用螺栓固定在定盤上，置于穴播器內部的動瓣端，利用杠桿原理，在擋塊切向力作用下將達到最大入土播種深度的成穴器強制開啟，實現二次內投種穴播。此設計主要是針對花生、玉米、棉花、豆類等大粒農作物種子的穴播。克服了先前穴播器開啟不可靠、堵土、夾土等缺點。最終通過對個部件參數的分析計算，從而得出合理的參數，進而設計出可行性高的研究設計結果。對今后的研制提供部分理論性的依據。1概述1.1課題提出的意義播種農時是導致農作物出苗率和種苗質量的因素之一，因此對農作物的產量會產生巨大的影響。這就需要我們在有限的播種農時內，將農作物按照農藝的要求播種到田間，使農作物具備最基本的生長發育環境，農作物播種機的出現解決了在時間有限的播種農時將種子按照農藝的要求播入土壤中[1][2]。不僅播種農時對農作物生長發育影響很大，種子在田間地分布，例如：株距、播種深度、播種量等同樣也對農作物的出苗和產量起到舉足輕重的影響，這便要求我們對播種機的精密度進一步的研究。本著機械播種具有播種質量好、速度快、效率高、農民的勞動強度低、不誤播種農時、田間管理作業條件良好等特點，因而使播種的機械化得到廣泛的推廣使用。而雙位內投種穴播器又以其入土穴播無需開溝、對土壤的破壞程度小，有利于保水保肥、播種精度高，節省農作物種子、結構簡單易維修、體積相對較小的特點，因而成為播種機械化的首選。舵輪式雙位內投種穴播器主要組成部件是上位變量排種器和下位穴播器，上位變量排種器的主要作用是根據不同農作物對播種量的不同要求，定量精密的將農作物種子分配到成穴器中[3]；下位穴播器的作用是將入土成穴器中的農作物種子播入田地里去，上位變量排種器和下位穴播器聯合作業的發展對發展高精密度的播種技術做出了前所未有的貢獻，為了減少播種機的體積，簡化設計，減少種室到入土成穴器的距離，本設計采用種室和變量排種器內置[4]。開啟機構利用杠桿原理，采用擋塊和內置于穴播器內部的動瓣端，利用擋塊的切向力開啟機構。本文介紹內置式雙位杠桿開啟內投種穴播器解決了先前穴播機的穴播開啟力大、易堵塞、易夾土、空穴、錯位、播種的均勻度和整齊度較差、等一系列問題。1.2國內外穴播機械的研究現狀國外等發國家在二十世紀三十、四十年代就開始進行精密播種機的研究設計，也取得了一定的成就，現今，國外的精密播種機主要以氣力式為主，主要的代表機型有美國Harvitt公司研制的Cyclo-500型氣壓式穴播機，他的主要特點是排種可靠、種量分配均勻；德國Becker研制的AEROMAT-2型播種機，采用到的新技術是高速氣流；還有美國KNZE公司研制的玉米氣力式播種機，這種播種機能適應各種各樣種子的播種，拍中的精度也非常高；KNZE公司還研制了玉米指甲式精密播種器，排種精度也不次于玉米氣力式播種機。國外的精密播種機不管是氣力式的還是機械式的造價都非常高，結構也相當復雜，維修麻煩，根本不適合我過廣大農民群眾，也不適合我國機械主機的具體條件，所以對研制適合我國的精密播種機械是刻不容緩的問題。我國對穴播機械的研制甚少，直至二十世紀七十、八十年代才對精密播種機的開始研制，至今仍然沒得到廣泛的推廣[5]，主要的制約因素是農民對傳統播種技術的習慣和對現在新型的精密播種技術的認識膚淺，早期的經典機型主要有2BY-24壓輪式谷物播種機[6]、2BS-2玉米精密播種機[7]、2BQ-6氣吸式精播機[8]、2BCM-6免耕式播種機[9]等。九十年代以來，我國主要研制精密播種機，同時也得到大力的推廣使用。對播種機的研制主要對穴播器的播種原理和排種器的排種原理進行了優化、創新。代表機型有射水成穴播種器[10]、舵輪式動定瓣成穴播種器[11]等。截止到現在，穴播機的研制仍然集中在排種器和穴播器原理及結構參數設計,以及二者的聯合作業。1.3我國播種機的發展趨勢現今播種機的發展趨勢主要是聯合作業、精密播種、利用新原理、節約資源、免耕穴播等。聯合作業主要有播種-施肥聯合作業機、播種-施水聯合作業機、耕種-播種聯合作業機、松土-施水-施肥-覆膜-穴播聯合作業機等。近期有發展了鋪膜播種聯合作業機，精密播種主要通過控制播種量、行距、穴距來實現播種的精度，這些主要靠研制新型原理的排種器、穴播器來實現的，通過提高播種的精密度，與此同時也節省了作物種子，進而免除農作物出苗后農民田間的間苗作業，也保證了每顆農作物有充足的營養。1.4目前穴播器存在的問題截至到現今，我國投入生產應用的穴播機不能完全的保證高出苗率和苗壯。主要存在以下幾點問題：（1）播種的株距和排種量無法保證隨然現今的穴播器已經達到了精密穴播的程度，但是仍然存在很大的隨機性，變量排種器的排種不一定就按照調節的分配種量，有可能速度或者地面的平整度顛簸等原因造成空穴、少種等問題，也有可能土壤的松軟度不同，造成實際滾動半徑的不同，株距也相應的改變。（2）穴播深度無法調節由于各種作物的播種時節不一致，土壤的松軟和種子的播種深度也有一定的差別，這便需要我們能適時的調節入土成穴器的深度，使其達到播種農藝的要求[12]。（3）缺苗率高造成缺苗的原因主要是土壤水肥、整地的質量、透氣性、松軟度、空穴等。前幾種主要是自然及人為的，但空穴確實由播種機械所導致的，開啟機構設計缺陷、堵土、夾土等都是造成空穴的直接原因。（4）穴播機的工作效率低目前我國由于入土成穴器開啟機構工作原理、排種器變量排種和土壤的松軟、平整度的限制使穴播機的工作速度只能達到，而國外的穴播機的工作速度可達到我國的倍，我國谷物播種機的工作速度基本上保持在左右，另外穴播器的寬度也是影響穴播效率的主要因素，我國的穴播器寬度最大可達，而國外的則達到我國的倍，所以說穴播機的工作效率的開發潛力還是非常樂觀的。“一器一行到一器多行”的轉變是新一代播種機提高效率的發展方向。1.5課題主要研究內容在普遍了解現階段國內外精密播種技術的前提下，本文結合先前研究的穴播器，研究設計一種變量排種器內置的、利用杠桿原理強制開啟的舵輪式雙位內投種穴播器。本文主要是對變量排種器和穴播器的結構及其參數進行設計和優化。主要研究內容包括：（1）變量排種器各個部件的結構及其參數的設計，并對其進行合理性的改進和創新保證了一次排種的精密度。（2）穴播器各部件的結構及其參數的設計，主要是針對入土成穴器的開啟原理進行研究設計，保證穴播器二次穴播的精確性。1.6本章小結本文主要是在普遍了解現今國內外精密播種技術的基礎上，聯合先前各種各樣穴播器的研究，本文主要是研究設計了一種新型的變量排種器內置的舵輪式雙位內投種穴播器。本節主要對播種機的發展現狀、趨勢及還存在的問題進行了總結，概述了主要的研究內容。2舵輪式雙位內投種穴播器的結構及其參數設計2.1設計目的作為內投種穴播器的核心部件穴播器和排種器。前者承擔著在不破壞土壤的前提下見農作物種子完好的植入土壤中的任務，后者擔負著將農作物種子定量的分配到各自的入土成穴器實現一次排種，接下來穴播器發揮功能實現種子的二次穴播已達到精密穴播的目的。現階段為了迎合精密穴播這一重要的發展方向，國內外先后提出了多種穴播機的設計方案，國內也有很多制作出了穴播器樣機，其中2003年研究設計了的舵輪式多功能種肥穴播器，本設計實現了在無需開溝的條件下，較好的完成穴播施肥穴播任務，但最終的實驗表明仍然存在顯而易見的問題：其一是鴨嘴式穴播器開啟機構是利用穴播器內部的頂桿傳遞的，種子需要經過套筒和頂桿之間的間隙進入土壤，影響種子的運動到位，造成種子的堵塞，進而形成空穴，為了增大種子的運動空間，不惜加大入土成穴器的設計尺寸，又造成了阻力增大，空穴加大等不良后果。其二是入土成穴器的開啟機構的設計主要是利用凸輪轉動的徑向力克服土壤的阻力和彈簧的彈力實現鴨嘴的開啟，為了實現在達到最大入土深度時迅速的將鴨嘴打開實現穴播，這就要求凸輪的開角較大，造成凸輪的徑向作用力少于切向作用力，從而需要較大的牽引力，增加了能耗，在土壤的反作用力較小和摩擦力較大時，不免會造成滑移率增大和自鎖等現象；為了戰勝這些問題，本文主要理論設計了一種利用杠桿原理強制開啟入土成穴器的舵輪式雙位內投種穴播器。開啟機構主要由擋塊和置于穴播器內部的動瓣端組成，利用杠桿原理，使其開啟力較小，成穴空間也較大，同時種腔和變量排種器內置減少了種子到入土成穴器的距離，不僅減少了體積、重量，也大大簡化了設計易于維修，使其更適合廣大的農民群眾。2.2舵輪式雙位內投種穴播器的結構特征和工作原理穴播器的主要部件的結構及其參數的設計，主要取決于農作物種子的物理特性、播種環境及其播種的農藝要求，本文設計的穴播器主要是針對玉米，花生，大豆，棉花等大粒農作物種子。2.2.1穴播器整體的結構設計舵輪式雙位內投種穴播器結構示意圖如圖2-1所示，各個入土成穴器均布于輪盤的周邊，外形似舵輪狀，故稱舵輪式。上位變量排種器焊接于穴播器的動盤上，位于舵輪中心，種腔位于其上方，焊接于穴播器的定盤上，從而減小種腔到入土成穴器之間的距離，同時也省去了變量排種器的傳動裝置，簡化了結構設計。穴播器的輪盤主要組成部件是動、定盤、入土成穴器。導種板的作用就是以最快的速度將上位變量排種器排出的農作物種子排入處于相對封閉狀態的成穴器中。入土成穴器總成有定、動瓣組成，定瓣焊接于動盤，形成一體，動瓣和動盤通過螺栓鉸接，動瓣的螺栓口內嵌于定瓣內部，在復位彈簧牽引力的作用下使動瓣和定瓣緊密接觸，形成相對封閉的入土成穴器，入土成穴器中空，除了螺栓鉸接定瓣和動瓣，內部無任何零件，種子有著足夠的運動空間，種子可以順利通過入土成穴器排入土壤中。擋塊用螺栓裝在定盤上，利用杠桿原理，在入土成穴器到達最深時，由于擋塊升角作用擋開動瓣，并保持開度一段時間，以排出種子，以防夾土，定瓣和動瓣在出土后，由復位彈簧和擋塊降角的作用，關閉入土成穴器。擋塊通過螺栓固定于定盤上，方便配換部件。輸種管與種腔相連部位按設計合理性設有漏種口，可將播種完成后存留在種腔中的農作物種子回收，避免浪費。圖2-1穴播器結構示意圖1動盤2種腔3復位彈簧4上位變量排種器5螺栓6導種板7入土成穴器8擋塊9定瓣10動瓣11螺母12定位手柄13圓柱銷14調節螺母15螺旋調節器16輪軸17定位板18螺釘19輸種管20定盤21漏種口2.2.2舵輪式雙位內投種穴播器的工作原理機組在工作前，由于重力的作用，農作物種子由種箱經輸種管落入種腔，當穴播器在拖拉機牽引力的作用下，克服土壤對插入其中的入土成穴器的摩擦阻力和土壤對輪盤的反作用力，產生牽引力矩，使安裝在機體上的舵輪式雙位內投種穴播器的動盤在土壤上滾動前進，焊接于動盤上的變量排種器也隨動盤的滾動而旋轉，使充滿農作物種子的槽穴旋轉，略過種刷，在重力作用下，農作物種子經導種板落入相對封閉的入土成穴器，完成上位變量排種器的一次排種，入土成穴器的數目和槽穴的數目是相同數目的，并且是一一對應的，這邊保證了一個槽穴對應一個入土成穴器，也保證了每個槽穴的種量，所以說，播種精度的主要影響因素之一是上位變量排種器。由于牽引力的作用，入土成穴器也同穴播機的前進而帶動動盤滾動，由于重力的作用，使各入土成穴器能順利插入土壤中去，在入土成穴器達到最大入土深度時，擋塊和動瓣的頂端相互作用，在擋塊對動瓣頂端切向力的作用下，使其繞鉸鏈接螺栓轉動，由于擋塊升角作用使定、動瓣的開角迅速達到最大值，農作物種子在重力作用下落入土壤。在擋塊作用下，保持定、動瓣的開角不變，直至入土成穴器完全出土，再在擋塊降角和復位彈簧的聯合作用下，使定、動瓣緊密接觸完全閉合。土壤由重力作用回落穴孔，將農作物的種子埋入穴孔中，完成一次穴播任務。連續的動力，使上位變量排種器和下位穴播器重復上述穴播任務，即實現了連續的精密穴播。2．3上位排種系統傳統的穴播機變量排種器和穴播器一般是分別安裝于穴播機的不同部位，他們之間的聯合是通過鏈輪傳動的，這種設計機構比較復雜，成本相對較高。本設計是把上位變量排種器內置于下位穴播器的內部，形成一體機，將上位的外排種器變成內排種器，上位變量排種器的首次排種過程由排種器外置式的變為排種嵌入穴播器內部的，與下位入土成穴播器形成一個整體，二者都在穴播器的內部工作，這種設計不僅省略去了穴播器與變量排種器之間的鏈輪傳動，也省略去了部分零部件，使結構更加簡單，質量更加輕，體積更加小，大大降低了生產成本。上位排種系統的主要組成部件是上位變量排種器，焊接在動盤中央上，可以隨穴播器動盤的轉動而轉動，種腔設計在其上方焊接于定盤上，不會隨之滾動，這樣就省去了排種器和穴播器之間的鏈輪傳動參數設計，于此同時也縮短了種腔到入土成穴器之間的距離，從而是穴播精度提高。這種排種器內置的穴播器定、動盤之間的間隙和輪盤的直徑主要參數設計取決于上位變量排種器和種腔的參數設計，而上位變量排種器和種腔的參數設計又取決于種子的大小和工藝要求。2.3.1變量排種器的結構參數設計根據農藝和穴播技術要求，排種系統和穴播系統是聯合作業的不可分離，本文研究設計的變量排種器主要為入土成穴器提供一次排種，再由入土成穴器按播種農藝要求實現二次穴播，上位變量排種器是采用了可調外槽輪長度確定種量的外槽輪式的排種器，上位變量排種器焊接于穴播器的動盤隨之轉動，有穴播器提供動力，設計的傳動比，保證各個槽穴與入土成穴器一一對應，因此下位入土成穴器的二次排種量精密度主要取決于上位變量排種系統的一次排種精密度，排種量可通過可調節的外槽輪排種器排種槽穴的長度來控制，要想的到較高的出苗率，就必須適量的調整槽穴的長度，使其能容納粒農作物種子，即，這里取。上位變量排種器的工作能力主要影響因素如下：槽輪直徑、工作轉速和工作長度,如圖2-2所示：圖2-2外槽輪排種器參數示意圖式中內孔直徑，根據輪軸的直徑，這里取；槽穴最底部到軸承孔之間的距離，單位：，一般取；槽穴斷面圓弧半徑，單位：，根據種子的尺寸，這里取考慮到槽穴的容積問題，使之必須容納一粒種子，這里取。2.3.2種腔的結構及其參數設計種腔封閉的一面靠近動盤，另一面焊接于定盤，形成相對封閉的種腔，另外種腔定盤一面設有落種口，來保證種腔內部種子的充足，以免因缺種造成空穴，定盤上的落種口直徑應少于弧狀種腔的半徑差值（mm），則種腔外徑本設計取。2.3.3輸種管的結構及其參數設計影響輸種管工作性能的主要因素有落種口外輸種管與定盤間的夾角和輸種管直徑及輸種管的高度，這些參數影響種腔種量的充足，從而影響了穴播機播種的精密度。根據玉米、棉花、花生、大豆等播種量和物理機械特性，這里取輸種管的直徑。輸種管設計的基本原則如下：（1）根據農作物種子的物理特性，保證輸種管內足夠的斷面積，管內壁光滑，保證了種子能自由流動，進而保證種腔種子的充足；（2）要有一定的彎曲度、彈性和伸縮性，能夠滿足穴播器的升降調節、擺動；（3）用最低的生產成本制造符合工藝要求的輸種管。基于以上原則，本文設計采用的輸種管材料為硬橡膠管。2.3.4導種板的結構及其參數設計考慮到導種板在輸送種子過程中的所受的壓力可以忽略不計，所以這里用薄的不銹鐵板制作，如圖2-1所示，導種板的頂端，與種刷應保持一個槽穴的距離，與排種器外邊緣的間隙應該保持，其長度應該取在不干涉動瓣頂端移動的條件下的最大值。導種板應焊接于定盤上，焊接的位置應該在上位變量排種器排除種子的同時導種板下端也正好略過相應的入土成穴器頂端，以保證種子順利準確地落入對應的入土成穴器中，完成播種任務。導種板的任務就是在最短的時間內將排種器排除的種子分配到各自的入土成穴器，以免種子分散，造成空穴、種子密集等不良影響，影響播種的質量。如果穴播器滾動轉過一個成穴器的時間為式中入土成穴器的數量；種子在導種板上的加速度為，則有式中導種板與農作物種子的動摩擦因數；根據實際情況為了使農作物種子能順利完成播種任務，應有根據導種板設計的位置，可計算出導種板的長度將已知數據代入上式，得出的范圍。本文設計令其取。2.4下位穴播器的主要部件結構及其參數設計影響穴播器機構及其參數設計主要取決于農作物種子的物理特性和農藝要求，此種穴播器主要是為大粒種子播種而設計的。2.4.1輪盤的結構及其參數設計（1）輪盤半徑的設計輪盤半徑是影響播種深度、株距、入土成穴器數目、及穴孔大小等的主要因素。一般情況下，當入土成穴器數目確定時，株距跟輪盤的半徑成正比，同樣，當株距L一定的情況下，入土成穴器的數目正比于輪盤的半徑，輪盤的前進時動力來源是動盤的滾動，動盤的直徑越大穴播器工作的速度就越快，但穴播器動盤直徑無限度的增大，同時也增加了穴播器整體的重量，增加了生產成本。經分析各個影響因素，動盤的半徑取值范圍為，根據種子的大小選擇不同的半徑值，播種小粒種子，選用較小輪盤半徑的穴播器，播種大粒種子，選用較大輪盤半徑的穴播器。由于土壤的松軟程度不同，動盤實際滾動的半徑，與輪盤的半徑有一定的差距，根據相關資料的分析，可有以下公司得出式中土壤松軟度決定的一個常數；入土成穴器總成在輪盤外的高度，單位：。當土壤松軟時，取，當土壤硬時，取[13]，對土壤進行了解分析，取，由公式得入土成穴器的數目式中考慮到土壤表面的農作物秸稈、根茬、雜草，硬物等障礙物，通過分析可知播種深度，由公式可得（2-5）（2-6）根據（2-6）初定動盤的半徑（根據經驗取），然后代入公式（2-5）計算值，為了便于加工，通常值為偶數，值確定后，然后再將值帶入公式（2-6）確定，入土成穴器的數目。（2）輪盤的厚度的參數設計輪盤厚度的主要影響因素：種腔的尺寸；排種器的尺寸；農作物種子顆粒的尺寸。經分析的輪盤的厚度式中動盤端面厚度，單位：；定盤端蓋厚度，單位：；定瓣內腔直徑，單位：；、分別是入土成穴器動瓣與動盤和定盤的安裝間隙，單位：。經理論分析計算，上式的各項取值如下：；；；、取的取值范圍。2.4.2定、動瓣的參數設計定瓣的內徑主要由農作物種子的尺寸確定，一般取，為農作物種子的最大尺寸值，考慮到具體設計，定瓣外徑和輪盤的壁厚相差余量，有，已知動盤壁厚，定盤壁厚，可得入土成穴器的定瓣的內徑，經進一步分析計算取。動瓣外徑與定瓣內徑之間的裝配需要一定的間隙，經理論分析計算，取，動瓣內徑由公式入土成穴器在輪盤外的高度主要取決于兩種因素：（1）農作物種子播入土壤的深度，這里取；（2）土壤的松軟程度。式中入土成穴器傾角；把2-8式帶入下式，所以動瓣的高度為2.4.3擋塊的結構參數設計根據穴播器的工作特性，要求入土成穴器的在進入土壤前，在復位彈簧的作用下為閉合狀態，當其達到最大入土播種深度時，由于擋塊升角的作用使入土成穴器迅速開啟，將種子播入土壤中。為了防止堵土、夾土，設計了擋塊保持角，使入土成穴器處于打開狀態，直至入土成穴器完全出土，出土后由擋塊降角與復位彈簧的聯合作用，使處于開啟狀態的入土成穴器閉合。為了保證種子的播種深度，擋塊升角應為為了保證入土成穴器，在達到最大深度，開啟不堵土。完全出土，關閉不夾土，經分析得出擋塊的保持角經（2-10）理論分析計算得出2.5入土成穴器各項參數的理論分析2.5.1入土成穴器參數運動方程及穴孔形狀分析以輪盤的中心為原點，建立直角坐標系，X軸為機體前進的方向，Y軸為垂直于地面向上，如圖2-3所示。圖2-3入土成穴器運動分析示意圖。式中動瓣與定瓣通過螺栓鉸連接，當受力時以螺栓軸為軸打開。當入土成穴器的開啟角度，定、動瓣的參數方程截然不同，動瓣多做了一個旋轉運動，因此軌跡也相應改變，為2.5.2入土成穴器順利完成穴播的條件農作物種子在離開導種板到落入入土成穴器下端耗時為，如圖2-5所示。圖2-5投種條件分析示意圖導種板略過一個入土成穴器所用的極限運動時間即N點運動到J點所用的時間為（2-17）由（2-18）式可知得出，在其他參數一定的條件下，越大，農作物種子越容易落入土壤中；同樣，穴播器轉速越高，農作物種子落入土壤中的難度系數增高，當轉速值大于N時，農作物種子飛濺出成穴器的可能比較大。由圖2-5知，穴播器由N點到完全滾出土壤分界面K的最長時間為設定由J點轉到到K點所用的實際時間是。經理論分析有公式只有當上式成立，才能順利完成穴播任務。否則可能造成農作物種子外濺，形成空穴。2.5.3入土成穴器組成及其自由度的分析入土成穴器系統基本組成部件有擋塊、復位彈簧和定、動瓣。輪盤和擋塊之間在輪盤軸中心處形成轉動副，動瓣繞螺栓軸心轉動構成低副，動瓣頂端和擋塊構成高副，所以此開啟機構的自由度[14]為自由度為1，所以機構滿足設計要求。2.6復位彈簧及其螺栓的選用復位彈簧的主要作用是聯合入土成穴器幫助入土成穴器的動瓣和定瓣閉合，并在未打開前保持閉合狀態，考慮到復位彈簧此處彈力要求不是很高，但需要高頻的循環工作，經分析這里選用優質碳素鋼（60鋼）拉簧，選用此種彈簧的優點有價格便宜，原材料資源充足，易加工制造。各項參數經查閱資料的彈簧鋼絲的直徑、彈簧總圈數圈、彈簧外經。鉸接動、定瓣的螺栓選用型號，參數為，由于螺栓主要受定瓣和動瓣給予的剪切力的作用，并且對螺栓的摩擦也較厲害，所以這里應對螺栓進行淬火處理，來提高提高表面硬度，增加耐磨性使其具有較長的使用壽命，減少了損耗，降低了成本，減少了配換的麻煩。2.7穴播器在三行覆膜穴播機上的應用穴播、覆膜、覆土等聯合作業能力是考察一種穴播器作業性能的重要指標[15]。舵輪式雙位內投種穴播器的穴播器可以安裝于三行覆膜穴播機的機架上，此穴播器同時也可以完成成穴播種與覆膜、覆土聯合作業。這里設計牽引力為9.0KN的拖拉機作為動力來源。穴播部件為：穴播器、種箱、機架、覆土滾筒總成、覆土鏟、驅動地輪、壓膜輪、地膜軸、整平器總成。結構圖如圖2-6所示。圖2-6三行覆膜穴播機總成簡圖1穴播器2種箱3機架4覆土滾筒總成5覆土鏟6驅動地輪7壓膜輪8地膜軸9整平器總成2.8本章小節本章對舵輪式雙位內投種穴播器各個部件的結構及其參數進行了計算分析和設計。（1）本章分析了該論文的設計目的。（2）初步介紹了舵輪式雙位內投種穴播器總成的基本結構的設計及其工作原理。（3）對上位變量排種器和下位穴播器進行了詳細的結構分析及其各部件的參數設計，得出的數據如表2-1所示，并對其合理性進行計算和說明，為以后穴播器的研究試制提供了理論依據。表2-1舵輪式雙位內投種穴播器各部件的參數槽輪直徑輪軸直徑種腔外徑槽穴圓弧半徑輸種管直徑40mm20mm100mm7.5mm40mm導種板傾角穴距輪盤的半徑入土成穴器的數20度180mm200mm8個擋塊的基圓半徑升角、降角保持角入土成穴器在輪盤外的長度140mm15度30度70mm輪盤的厚度輪盤的厚度定盤的內徑入土成成穴器的傾角32mm3mm24mm35度動瓣的內徑安裝間隙彈簧鋼絲的直徑動瓣在輪盤內的長度17.5mm0.2-0.5mm1mm65mm彈簧總圈數彈簧外徑定、動盤壁厚槽穴底部到軸承口的距離8圈8mm3mm2-3mm（4）利用數學方法-參數方程對入土成穴器穴孔形狀進行了擬合得到適合播種的空穴、也對入土成穴器順利完成播種進行了分析計算。3結論及建議3.1主要結論本文主要研究設計一種變量排種器內置的，采用杠桿原理開啟入土成穴器的舵輪式雙位內投種穴播器。變量排種器保證了農作物種子的播種量，控制了種苗的密度；排種器的內置不僅簡化了設計成本，也縮短了從種腔到成穴器低端的距離，縮短了農作物種子的運動時間，使穴播更加精確，避免了空穴；舵輪式的穴播器，保證了株距，使其分布均勻；上位變量排種、下位穴播，雙位保證了播種的精密度，迎合了新一代穴播器的設計理念；不開溝入土穴播，保證土壤結構不受破壞，減少水肥流失。開啟機構采用擋塊的切向力撥動動瓣，利用杠桿原理，將由定瓣、動瓣組成的入土成穴器，按照所需要的角度強制開啟，通過擋塊的升程階段、保持階段、回程階段的巧妙設計，解決了不堵土，不夾土，不自鎖等一系列問題。3