精量播种机开题报告

毕业设计开题报告

题目：精量播种机设计

学生姓名：马云鹏学号：130501617

专业：机械设计制造及其自动化

指导教师：张戌社（教授）

2017 年4 月6 日

1 文献综述

1.1研究目的及意义

我国大部分的地区已实现播种机械化。要实现作物高产的目标，须重视农机和农艺相结合。在农作物农艺要求中播种需要能做到行距、株距和播深的精确，让种子合理地排列，以达到节省种子的目的[1]。合理且精量的播种能为农作物提供良好的生长条件并且能提高农作物对水分、土壤营养以及阳光的利用率，协调农作物个体和群体的关系，使农作物实现优质高产。播种机的性能质量会直接影响农业生产的成本产量，现有播种机尚不能满足农作物对高质的生产要求。精量播种方法可使农作物更加均匀的分布，使播深一致，以达到高产目的。

精量播种是指农作物播种能够实现定量(一穴一粒)、定距(株距行距都相等)、定穴(播种深度一致)[2]。精量播种机按照其工作原理可分为气力式精量播种机和机械式精量播种机两大类。播种机能够提高种植作业的工作效率，减轻人力劳动，是实现机械播种主要的农业机具，。精量播种机可将确定数量的种子按照一定的株距、行距和深度进行播种，具有省工、省时和省种的优点，更加有利于幼苗的成长

1.2 发展背景

中国是历史悠久的文明古国，我们的祖先发明了世界上最早的播种工具。因为我国劳动人民长期受到封建社会地主的剥削与压迫,使得我国在发明和使用播种机方面进展缓慢[2]。20世纪末，随着工业化快速发展，农业生产对效率这方面提出了更高的要求，并且因为农村适龄劳动人口减少，播种作业开始向机械化精量播种发展。新中国成立后,我国农机研究工作者走了一条先仿制国外播种机械后自行研制的道路。目前,我国的播种机已经有能适应多种农作物播种要求的联合机,能适应不同地块规模的系列播种机,正不

断缩小与国际先进播种机械的差距。

精量播种是指使用精量播种机根据农艺要求的播种密度，按均匀的粒距、一致的行距和精确的深度将种子播入土壤中并且准确定位的过程，可以节省种子和减少间苗作业，同时达到苗齐、苗壮、苗全的效果，既提高产量又节约成本。随着规模化生产进程加快，作物种植逐渐从单纯追求高产向着效益与产量并重、效益优先的方向逐渐发展，精量播种技术因其突出的节本增效的优点，得到了高度的重视和广泛应用。

精量播种技术的重点就是在保证播种密度前提下，同时实现粒距均匀和播深一致。GRIEPENTROG[3]指出均匀的粒距能通过减小作物间对光、养分和水分的竞争来提高产量; GAN 等[4]研究发现，播深不均匀会导致出苗不一致，不育植株增加而造成减产。要实现播种后粒距一致，精密排种技术是其中的关键，种子的平稳运移和种器的驱动技术以及精确定位技术是其重要保障[5]。播种单体精确仿形及其下压力的实时检测和调控是实现播种深度均匀一致的关键。随着人们逐渐对播种装备技术水平需求的提高，以及GIS、GPS、农田信息采集技术的发展，精量播种机正逐渐向智能化发展，播种作业参数的实时检测、调控、显示和传输，根据田间肥力、光照等条件进行变量播种等智能化播种技术逐渐成为精量播种研究的热点。

1.3国内外发展现状

美国、澳大利亚、德国等国家在20世纪60 年代开始研制并推广了气力式精量播种机械。国外目前在精量播种机的研究已达到相当完善的程度，在精量播种机上除了设有完善的整地、覆土、镇压、施肥装置外，它的排种装置大多采用新的工作原理包括各种机械式排种原理和气力式排种原理，尽而保证单粒精量播种[6]。中国对于精量播种机的研制开始于20 世纪70 年代末，起步较晚，大部分是引进国外的机器、对国外的机型进行仿制，从20 世纪90 年代末，我国的精量播种机逐渐有了较好的发展。虽

然一些研究成果已经达到国际领先水平，但目前为止，各种精量播种机仍然有不同程度的缺陷，技术较为成熟的精量播种机，也仅是针对大豆等规则作物颗粒的播种效果明显、精确度高以及排种性能好。

精量播种机按照排种原理可分为机械式和气力式两种。机械式精量播种机分垂直圆盘式、锥盘式、垂直窝眼式、纹盘式、倾斜圆盘式、水平圆盘式和带夹式等[7]。气力式精密播机分气吹式、气压式和气吸式等。目前，国内气吸式精量穴播技术和机械式精量穴播技术在作用性能、可靠性能和经济性能等方面存在一定差异。

机械式播种机充种行程长，播种时无需考虑操作气吸式精量播种机时的风机转速、行走速度、油门大小和工作档位等问题;对种子尺寸要求比较严格，排种时容易对小颗粒种子造成挤压和破碎，排种频率低，无法适应高速作业。造价低廉，节省燃油，售价低廉，燃油费、制造费及维修低并且性能稳定。气吸式播种机省种、护种，对种子尺寸要求相对不严，通用性较好，作业速度高，可靠性高，易于实现单粒精播和高速度作业;技术含量高，加工精度严，动力消耗大，要求较好的气密性和稳压性，对风机系统要求偏高[8]。燃油费、制造费及维修费用高，售价相对较高。

1.4未来发展方向

播种机正向复式作业方向发展，复式作业,指用一台机器,可以在一次行程内同时完成两种或多种作业项目[9]。例如,联合播种机能一次性完成土壤旋耕、施肥、播种、镇压和喷药等作业项目,这样既减少了机器进地的次数.避免对土壤压实。又减小了消源消耗，有利于抢农时。为保护农业生态环境, 最有效地利用和节约农业资源,实现农业的可持续发展,精量播种机技术得到了广泛关注和应用。

精量播种技术在发达国家经几十年的研究已日臻成熟，其涵盖的领域也逐渐拓宽，从最开始的关注播种行内粒距均匀、注重研究精密排种技术，发展到关注播深一致，再

到根据地力的情况进行变量播种，都体现出了科技人员在精量播种领域的研究始终以节约生产成本和挖掘产量潜力为目标，也就是将增加农民的经济收益作为第一目标[10]。科学技术研究始终是建立在农民是生产主体、经济高效是目标的认识上的，这也是美国种植业一直保持盈利的主要原因。

我国在精量播种技术的研究相对滞后，智能化播种技术也刚刚起步，这其中固然有着技术相对落后的原因，更多的是受到复杂的种植制度、农民对新技术的接受程度、挖掘产量潜力等的影响，导致精量播种的一些新技术不能用于生产实践，也就间接阻碍了我国精量播种技术的发展。但随着规模化生产进程速度的加快，以及种植户对经济效益的追求，精量播种机将会得到越来越广泛的应用，这会促进我国精量播种技术的进步。现在我国精量播种技术的研发应该以实际生产需求为目标，根据不同种植制度、不同区域、不同经营规模研发相应的精量播种技术。播种机械高密度是农作物获得高产的主要农艺措施，规模化经营主体又追求高效高速，因此，高速高密度的精量播种将是我国精量播种技术的研究重点，同时带GPS 定位、播种质量监控、自动导航、变量播种等的智能型精量播种机也将会是我国精量播种技术的发展方向[11]。

参考文献

[1]侯玲玲. 7.5cm行距机械式小麦播种机的研制[D].河北农业大学,2014.

[2]魏强,祁亚卓,相姝楠. 国内外精量播种机的发展现状简介[J]. 农机质量与监

督,2015,(10):18.

[3]GRIEPENTROG H W．Seed distribution over the area ［C］Ag Eng Oslo 98．International Conference on AgriculturalEngineering，2012: 66 －74．[4]GAN Y，STOBBE E H．Effect of variations in seed size and planting depth on emergence，infertile plants，and grain-yield of springwheat［J］．Canadian Journal of Plant Science，2014，75( 3) : 565 －570．

[5]杨丽,颜丙新,张东兴,张天亮,王云霞,崔涛. 玉米精密播种技术研究进展[J]. 农业机械学报,2016,(11):38-48.

[6]田聪,刘占良,陈林. 谷子精量播种机的研究现状与开发设想[J]. 农机化研

究,2013,(01):10-13.

[7]宋金鹏,吴鹏飞. 一种新型玉米精量排种器的设计[J]. 湖北农业科

学,2010,(03):692-693+697.

[8]田聪. 气吸式谷子精量播种机的研究[D].河北农业大学,2013.

[9]冯晓静,杨欣,桑永英,李建平,刘洪杰,周剑. 玉米精密播种机械发展现状[J]. 江苏农业科学,2013,(04):422-424.

[10]郭春华. 播种机的现状与发展趋势[J]. 农村实用科技信息,2012,(03):63.

[11]李耀明,徐立章,向忠平,邓玲黎. 日本水稻种植机械化技术的最新研究进展[J]. 农业工程学报,2005,(11):190-193.

２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段及途径：

2.1要研究或解决的问题

我国是农业大国，农业生产关乎重大的生计问题。因此农产品的产量是至关重要的。精量播种机是指机械播种机进行农作物播种时能够实现定量(一穴一粒)、定穴(播种深度一致)、定距(株距行距都相等)播种。能够提高种子的出苗率，同时节约经济成本，具有良好发展前景。精量播种机的研究需要解决以下问题。

（1）避免播种机播种后的严重漏播和深度不到位的问题。提高出苗率。

（2）在设计制造相关装置提高播种均匀性时尽量降低它的成本。

（3）能一次完成开沟，撒水，播种，施肥，覆土，铺膜，镇压等多种作业

（4）保证播种的穴距均匀性，稳定播种行距并且可调

（5）实现种子的精量播种保证播种种子数量的稳定

（6）保证整机结构的稳定性。

（7）精量播种机可参考的文献有限。资料比较难找，组织观点比较繁琐，缺少社会实践经验。

2.2采用的研究手段及途径

精量播种机要实现能一次完成开沟，撒水，播种，施肥，覆土，铺膜，镇压等多种作业要拥有以下部件。

(1)机架多数为单梁式。各工作部件都安装在上边，并支承整机。

(2)排种部件能达到精量播种的机械式或气力式的排种器，包括可调节刮种器与推种器.分有气吸式和机械式，为保持稳定经济选用机械式。

(3)排肥部件包括排肥箱、排肥器、输肥管以及施肥开沟器。排肥器有振动式，星轮式等多种，因为外槽轮的广泛性和精确性选用外槽轮式。

(4)土壤工作部件与其仿形机构包括限深轮、开沟器、覆土器和其连杆机构等。

精量播种机播种使种子单粒均匀分布，它的核心排种器技术为螺旋原理。对于任何播种机其核心就是排种器。排种器决定着精量播种机工作质量和工作性能优劣。排种器的工艺实质是通过排种器对种子的作用，把种子由群体转化成个体，化成均匀的种子流或者连续的单粒种子。排种器的技术要求大致分为以下几个方面：排种器排种均匀稳定，排种均匀性不受外界条件的变化产生严重影响。播种机的排种量应该保持一致。不损伤种子。播种的调节范围要大以及通用性要好，工作可靠，不容易堵塞等。

精量播种机要有一定的排肥能力，一般施肥量应该在5～30㎏／亩范围内可调。所以排肥器排肥量应均匀稳定，不架空、不断条、不堵塞。还有通用性好，能排施多种肥料。排肥工作阻力要小，使用调节方便，箱内剩余肥料便于清理。因为肥料的腐蚀零部件要耐腐蚀和耐磨处理。

限深轮是决定着播种机播种是否深浅一致、能否播种在一条面上的重要因素。因此解决精量播种机播种深度的问题需要拥有限深轮。遭遇湿涝影响，播种土地较湿润，容易在限深轮上沾满泥土，泥土会粘接形成土堆，影响开沟器的正常播种。这就要使限深轮和开沟器做出一定的分离，让限深轮与开沟器有一定的间隙。在保证播种深度的同时，增强通过性。种子的入土需要安装有开沟器，开沟器主要是播种机工作时，开出种子沟，引导种子以及肥料进入到种沟内，并使湿土覆盖在种子和肥料上。等待种子落入沟底，

开沟器将一层回土覆盖种子后，便用覆土器进行覆土，使种子上的土层厚度达到一定的覆盖深度。为了保证种子成活率，应减少土壤中的较大孔隙，减少水分蒸发，土壤保墒、加强土壤毛细管作用，让水分沿着毛细管上升，起到“调水”与“保墒”的作用；使种子与土壤紧密接触便要在播种时进行镇压安装镇压轮。

2.3工作进度计划

2月27日～4月9日毕业实习，参观农机生产厂，了解多功能播种机及同类机械设备的结构特点和使用状况等，熟悉相关设备的性能要求。收集阅读相关文献，熟悉设计题目，学习绘图软件的使用，制定初步方案，完成开题报告。

4月7日开题

4月8日～5月1日进行多功能播种机整体设计，完成多功能播种机装配图。

5月2日～5月20日详细设计多功能播种机的排种覆土系统，绘制部件装配图及主要零件图。

5月21日～6月1日撰写毕业设计说明书、使用说明书。

6月2日～6月12日修改毕业设计说明书、打印图纸、整理资料、准备答辩。

6月13日～6月16日整理资料、毕业设计答辩。

2.4本课题对环境保护、经济性及效益的分析

传统耕作因为技术的原因，失去了对土地的保护，使土壤水蚀、风蚀加剧；耕作破坏土壤，制造出种床，但同时消灭了土壤中的微生物及其他益虫，使得土壤活性下降严重，随着耕作幅度的增大土壤的恢复功能和保护功能丧失加剧，土壤原有特性难以保持，更不容易恢复。再加上过度使用化肥造成的土地板块硬化，更进一步加剧了对环境的侵蚀。不合理的农田机械作业同样会造成土壤紧实度增加，这会改变土壤的物理、化学以及生物学性质，并且会使作物的生长以及土壤生物的活动受到影响，增加了温室气体排

放，成为土地逐步退化、农作物产量降低及全球气候变暖的原因之一。本次设计精量播种机能精确的进行农作物播种，能够有效的控制化肥的输出量，使用合理的化肥量来减少土地板结化。同时减小土地破坏，尽可能保护土壤活性。使土地恢复能力，保护能力得到一定回复，保护环境。

传统播种方式是用工具开沟后人工播撒种子条播，播种量不容易控制，再加上发芽率等其他的问题，为了保证不缺苗，播下的种子一般都比需要的多；但是这样幼苗长出后就需要人工进行间苗。这样的传统播种浪费大量时间和种子并且种植不均匀，影响了作物的产量，不能满足大面积种植的要求。种植农作物时用工成本高，后期加工费时费力，严重制约了农民种植热情。精量播种机播种能实现一次性开沟、播种、施肥、覆土等作业，并且保证种子的播种深度，行距，种距，播种后不需要进行人工间苗，提高了发芽率和幼苗的成活率。极大地节约了种植者的时间，提高了播种效率。使用精量播种机能够因为机械播种实现播种的大面积规模化，解放了大量的劳动力，节省人口雇用资源。精量播种机能精量播种，最小化浪费农作物种子并且节省肥料施撒量，在保证出苗率情况下节约大量成本。体现其经济性效益性。