第十一届“挑战杯”辽宁省大学生课外学术作品竞赛小型滚筒式玉米播种机设计及制作第十一届“挑战杯”辽宁省大学生课外学术作品竞赛摘要机械化是现代农业发展的重要内容,是农业生产技术进步的重要体现。

我国作为世界第二玉米消费大国，传统的手工作业已无法满足日益增长的市场需求。

如今平原地区多使用大型玉米播种机作业，而对西北丘陵、山地和面积较小的耕地，大型玉米播种机只能“望而却步”。

本方案设计的小型滚筒式玉米播种机适合西北丘陵、山地和面积较小的耕地，并且弥补了现有气吸式和轮勺式播种机水准差，效果不理想的缺点。

这款小型滚筒式玉米播种机主要由驱动机构（小型汽油发动机、前后轮），送种系统（漏斗形装种箱、边缘空心同轴转盘、空心滑杆），播种机构等组成。

送料机构采用内盘转动，使玉米种子顺着空心滑杆和滚筒倒角进入下种装置，实现对玉米种子的输送。

下种机构基于四棱柱下种装置和扭簧作用下的盖土片结构，完成刨土、下粒、盖土一体化耕作模式，另外设计的4个等间距下种装置，使播种列距为11cm,行距12cm，实现了等距播种。

本产品采用机械原理，多种机械结构共同工作完成播种，可以解决西北地区耗费劳动力多，生产效率低的问题。

以较小的成本创造较大的经济价值，市场应用前景广阔。

关键词：播种机西北梯田滚筒式轻巧灵便目录1 引言 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 国内现状及发展趋势 (2)1.3 设计思路 (4)2 项目简介 (6)2.1 小型滚筒式玉米播种机的结构 (6)2.2 小型滚筒式玉米播种机的主要特点 (6)2.3 小型滚筒式玉米播种机的创新点 (7)3 产品设计与功能实现 (8)3.1进料机构 (8)3.2送料圆轮 (8)3.3空心圆管 (9)3.4下种机构 (10)3.5前后轮 (11)3.6动力系统 (12)4 试验过程及结果分析 (13)4.1 实验过程 (13)4.2 实验结果分析 (14)参考文献 (15)小型滚筒式玉米播种机1 引言1.1 研究背景在我国广大的西北地区，丘陵、山地随处可见，梯田形成了一道美丽的风景线。

梯田在山坡上开垦，呈阶梯形，由一块块小面积可种植土地组成，如图1所示。

在西北地区，梯田作为主要的农作物种植地，充分利用了山坡上的土地资源。

近几年来，随着我国经图1 西北梯田济的快速发展，平原地区农业生产已实现机械化，大大提高了生产效率，把从事农业生产的人们从繁重的农业劳动中解放出来。

作为农业大国，我国玉米生产位居世界第二，年产量亿余吨，占世界总产量的20%。

同时，我国也是玉米头号消费国，消费量的90%以上靠国内生产。

在玉米生产中，西北玉米种植区约占全国的3.5%，总产量约占3%。

而在西北地区，大型农业机械却无法进入梯田进行作业，只能“望而却步”，因此在西北玉米种植区，玉米种植仍然是完全依赖人工去完成，使农民承担着繁重的劳动。

玉米播种机能为玉米种植带来极大的便利，但如今市场上可联合作业的大型玉米播种机因为体积的限制，大多只能适用于平原上的玉米播种。

现有的可用于西北梯田作业的轮勺式玉米播种机作业效果差，而播种效果稍好的气吸式播种机，需大型耕种机械带动，结构复杂故障多，像梯田这样小面积的耕地它们也无法进入。

要想精确控制播种的距离，使播种均匀、行距稳定、覆土良好、节约种子而且工作效率高，市场上现有的玉米播种机是无法完全同时做到的。

根据西北农业种植条件与当今玉米播种机的缺陷，我们设计出了该款新型玉米播种机，来弥补市场上现有播种机的缺陷。

1.2 国内现状及发展趋势随着经济的高速发展和人口的快速增长，我国耕地面积急剧减少，尤其在平原地带，但农业仍然是我国第一产业，据统计，2012年中国的玉米播种面积约5亿亩，为世界第二玉米生产大国。

而在生产日益机械化的今天，播种机在农业生产中必不可少，使用播种机进行农作物的生产，可以很大程度的提高生产效率，减少农民的工作量。

近几年，我国的联合作业播种机发展较快，该播种机主要有播种---施肥联合作业机、耕作---播种联合作业机、松土---施肥---覆膜---穴播联合作业机和施水---播种联合作业机等，目前又发展了铺膜播种联合作业。

联合播种机的作业场景如图2所示。

图 2 联合播种机作业场景联合播种机的作业可以极大的解决平原地区的种植作业问题，但是却不能适用于面积狭小的西北梯田，而随着西部大开发的进行，地理环境并不好的西北地区也逐渐进入人们的视野。

据统计，西北地区的玉米种植面积占全国玉米总种植面积的3.5%，产量占全国的3%。

然而，受到地理环境的限制，大型的联合播种机并不能被用于土地面积狭小的西北梯田。

因此，虽然占全国总产量3%，西北的玉米种植仍以传统的手工作业方式为主，这种作业方式劳动强度大，作业速度慢，效率低，极大的限制了广大西北地区的农业发展。

西北地区地形如图3所示。

图3 西北地区地形市场上现有的适合较小面积作业的播种机多以轮勺式和气吸式为主，然而，轮勺式存在太多的作业故障，作业效率低且效果差。

气吸式虽然作业效果好，但是结构复杂，故障多，操作难度高，而且需要大驱动力带动，因此对于以小面积梯田为主且山路崎岖的西北地区，市场上现有的播种机远远不能满足西北复杂地势农业发展，实现农业机械化的需要。

对比现今市场中已有的播种机，该玉米播种机因其体型小、质量轻，更容易在西北地区的崎岖山路上行走，播种机自身安装的小型汽油发动机也能解决以大型动力装置驱动的播种机无法进入梯田的问题，而且每次三行作业也能很大程度地提高作业效率。

因此，对比现今市场上的玉米播种机，这款播种机更能满足西北复杂地势农业发展、实现农业机械化的需要。

1.3 设计思路玉米作为我国主要粮食作物之一，每年种植面积高达5亿多亩，其中梯田面积占全国种植总面积的17%，然而由于地理位置的限制，大型播种机无法进入梯田进行作业。

因此，在西北地区仍以人工种植为主。

为了改变西北地区种植效率低，劳动强度大的现状，我们设计研究了这款小型滚筒式玉米播种机。

该玉米播种机主要用于西北梯田玉米播种作业。

由于是在山坡中开垦的一块块可耕种的土地，梯田面积狭小且交通不便，因此，该播种机应体型小，质量轻，便于携带；播种机的播种效果应该符合玉米的特性：间隔种植和合适的播种深度。

1.3.1 体积小，质量轻，便于携带为了使该播种机实现体积小，质量轻，便于携带，该播种机设计长70cm,宽100cm,高90cm，简约的结构设计减少了材料的使用，也减轻了机身自重，达到质量轻的目的。

1.3.2间隔种植及种植深度为了实现间隔种植并保证合适的种植深度，我们设计了滚筒式播种机构，该机构主要由可旋转的下种机构及均匀固定在下种机构上面的下种装置构成，播种机工作时，下种机构旋转作业，下种装置深入地下播种，实现了播种列距12cm，行距20cm，深度7cm，且每次播种3行。

1.3.3下种数量玉米每次下两粒最好，既有效避免缺苗现象，又避免了种子的浪费。

为了控制播种机工作时每次总下的数量，我们设计用均匀的开有4个凹槽的送料圆盘旋转送料，限制种子数量，确保每次种入的种子。

1.3.4 动力设计由于大型动力设备无法进入梯田，我们在该玉米播种机上装配小型汽油机提供动力。

并且为了适应西北崎岖的山路，我们设计了可折叠后轮，播种机工作时可将后轮折叠，对播种机作业效果无任何影响，播种机移动时，后轮可恢复到非折叠状态，方便播种机移动。

2 项目简介2.1 小型滚筒式玉米播种机的结构为了实现设计的功能，我们将播种机设计为由机架、进料机构、送料圆盘、空心圆管、下种机构、前后轮、动力系统七部分构成。

由机架构成播种机的框架，连接各个部分。

通过进料机构保证种子的存放量和供给效果。

通过进料圆盘和下种机构控制下种数量，保证精确播种。

送料圆盘和空心圆管连接播种机上部和下端，保证种子被运送到下种机构。

前后轮的设计使播种机轻松移动。

动力系统为玉米播种机工作提供动力。

2.2 小型滚筒式玉米播种机的主要特点（1）体型小，便于携带。

该玉米播种机通过对外形及结构的设计和取材及动力系统的选择，实现体型小、质量轻，且设计可折叠后轮，很容易将其携带至工作环境。

既能灵便地工作于狭窄梯田或“房前院后”等小工作场地，又减少了耗能。

（2）可等间距精确播种。

通过独特的转盘设计，在转盘内开以等间距凹槽，仅内盘与装种箱种子接触。

通过内盘转动，凹槽每次携带两粒玉米种子至下端。

下种机构设计4个等间距下精确播种。

（3）扭簧设计自动盖土。

通过对下种装置，相邻两个下种装置接触地面时间间隔相等，从而实现等间距种管和盖土片间用扭簧控制，在盖土片接触地面时，受机身自重挤压，打开下种装置，进行播种。

播种后，压力消失，扭簧作用，使盖土片后受力作用后移，掩盖玉米种子。

（4）仅前行时播种。

通过设计齿轮连接后轴和转盘所在轴。

齿轮单向转动，从而实现播种机前行时带动转盘转动，进行播种，后退时齿轮空转，送料圆盘停止转动，播种停止，减少了种子资源的浪费。

（5）故障少。

通过纯机械设计，结构简单，很大程度地减少了因结构复杂带来的故障。

保证该玉米播种机既能灵便高效播种的同时，又减少了“后顾之忧”。

2.3 小型滚筒式玉米播种机的创新点（1）独特的下种机构。

使用四棱柱形下种装置，保证了播种时下种深度；创新性的扭簧和盖土片设计，一次完成刨土、下种、盖土三个作业过程。

（2）精密的播种机构。

利用转盘控制玉米下种数目并通过转盘内盘等距凹槽和控制下种箱同速转动来进行等间距种植，大大减少缺苗现象。

（3）巧妙的传动装置。

通过齿轮和链条连接，下种箱所在轴承和转盘所在轴承的设计可使播种机在前行时播种，后退或转弯时齿轮空转停止播种。

（4）简约灵巧的机身。

产品结构简单，减少了因结构复杂造成的使用故障。

并且体积小，质量轻，即避免了使用后的土地硬化，也更方便人们携带。

3 产品设计与功能实现该播种机由机架、进料机构、送料圆轮、空心圆管、下种机构、前后轮、动力系统七部分组成。

机架主要起固定和支撑其他组成部分的作用；进料机构主要是在播种机工作时暂时存放并供给播种机种子；送料圆轮则是在播种机工作时将进料机构中的种子以每次两粒的供给数量和一定的时间间隔送进空心圆管；空心圆管主要起到将被送入其中的种子顺利的送进下种机构的作用；下种机构将进入其中的种子以一定的行距、列距、深度种入地下并用土掩埋。

3.1进料机构为了保证播种机在工作时种子的存放量和供给效果，我们将播种机的进料机构上部分设计为长方形，下部分为横截面呈梯形的四棱柱。

播种机工作时，将种子装入进料机构，长方形的上部分保证了存放数量，而有斜面的下部分则保证了种子的供给效果，并且在种子存放数量不足时依然能继续供给，从而大大的提高了种子的利用率并减少了缺苗现象。

3.2送料圆轮为了保证每次种入地里种子的数量只有两粒，我们首次提出了采用开有小槽的旋转圆轮送料的方法。