黃 瑞，王 鵬，張敬修，余曉?shī)W

（合肥經(jīng)濟(jì)學(xué)院 工學(xué)院，安徽 合肥 230031）

農(nóng)業(yè)播種機(jī)械是指在作物種料播種過(guò)程中所使用的各種機(jī)械,能夠提高工作效率和作物品質(zhì)及產(chǎn)量。一般把兩種不同類(lèi)型的作物種料同時(shí)播種叫雙作物間作播種。雙作物種料間作播種可提高土地利用率，增加作物對(duì)陽(yáng)光的截取與吸收，減少光能的浪費(fèi)。通過(guò)雙作物種料間作播種的種植模式，可以改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，平衡土壤養(yǎng)分[1]，降低土壤鹽分含量及作物病蟲(chóng)害發(fā)生率，有效減少農(nóng)藥的使用，改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，具有較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益[1-2]。

經(jīng)過(guò)調(diào)查研究國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)播種技術(shù)，總結(jié)出的雙作物種料間作播種具有以下問(wèn)題：（1）當(dāng)前的雙作物種料間作播種主要由人工完成，導(dǎo)致播種效率低、人工成本高[3]；（2）人工投放的種子與肥料不定量，導(dǎo)致農(nóng)作物適應(yīng)性較差[4]。因此，雙作物種料間作播種特點(diǎn)、定量控制方法、不同種料切換裝置等的研究，可以推動(dòng)雙作物種料間作播種方式的升級(jí)。因此雙作物種料間作播種機(jī)對(duì)于農(nóng)業(yè)播種效率、經(jīng)濟(jì)性以及播種質(zhì)量具有至關(guān)重要的意義。

1 研究?jī)?nèi)容

本設(shè)計(jì)以加快雙作物種料間作播種效率和質(zhì)量為主要目標(biāo)，重點(diǎn)突破定量控制裝置、不同種料切換裝置等雙作物種料間作機(jī)械化播種的關(guān)鍵部件，希望設(shè)計(jì)一種播種效率高、播種質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)合理的雙作物種料間作播種機(jī)，滿(mǎn)足市場(chǎng)對(duì)間作播種機(jī)械的最新技術(shù)需求。根據(jù)不同的高?？蒲性核约稗r(nóng)業(yè)播種企業(yè)重視間作播種機(jī)的研究來(lái)看，特別是定量控制與種料切換技術(shù)，得出間作播種機(jī)在農(nóng)業(yè)播種中存在的難點(diǎn)進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)出雙作物種料間作播種機(jī)技術(shù)的研制思路。進(jìn)行如下的創(chuàng)新性設(shè)計(jì)[5]：

1.1 設(shè)計(jì)十字運(yùn)動(dòng)架，研制雙作物種料間作播種工作裝置，實(shí)現(xiàn)挖土功能和種子播種功能，且種子不容易卡塞通道，有效地提升播種效率。

1.2 研制雙作物種料間作播種排料裝置與分料裝置，實(shí)現(xiàn)肥料與種子的周期性切換排放，有效地實(shí)現(xiàn)定量播種。

1.3 研制雙作物種料間作播種傳動(dòng)裝置與放料裝置，實(shí)現(xiàn)兩種不同作物種子的填種功能，有效地實(shí)現(xiàn)兩種不同種料的切換。

2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該農(nóng)業(yè)播種機(jī)包括工作裝置、排料裝置、分料裝置、傳動(dòng)裝置和放料裝置。

2.1 工作裝置

工作裝置是本農(nóng)業(yè)播種機(jī)的末端執(zhí)行器，其工作速度和運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性直接影響農(nóng)業(yè)播種機(jī)的播種效率和播種效果。工作裝置要完成挖土、放種子和施肥料的功能，且放種子和施肥料的次數(shù)要相同。

工作裝置包括方形下鋼架、車(chē)輪和十字運(yùn)動(dòng)架。十字運(yùn)動(dòng)架由縱軸和橫軸組成，且具有自由度?？v軸活動(dòng)地套在下鋼架的中間軸上。橫軸兩端的球關(guān)節(jié)與偏心輪安裝，偏心輪與電機(jī)的皮帶輸出端安裝在同一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸上。當(dāng)電機(jī)工作時(shí)，電機(jī)輸出端通過(guò)皮帶、偏心輪、球關(guān)節(jié)，帶動(dòng)十字運(yùn)動(dòng)架的縱軸相對(duì)于下鋼架的中間軸做周期性來(lái)回移動(dòng)和左右擺動(dòng)。偏心輪上安裝的弧形挖板做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)挖土功能。橫軸兩端分別上下貫通，可以實(shí)現(xiàn)種子的播種功能，且左右擺動(dòng)可以防止種料卡塞通道，可以有效地提升播種效率。W形刮板可以實(shí)現(xiàn)挖土的推填。下鋼架長(zhǎng)度為1000mm，寬度為700mm。十字運(yùn)動(dòng)架縱軸長(zhǎng)度為750mm，橫軸長(zhǎng)度為550mm，材料都為合金鋼20CrMnTi。W形刮板長(zhǎng)度為650mm，其余部件材料都為Q235。選用57BYG100步進(jìn)電機(jī)。農(nóng)業(yè)播種機(jī)的工作裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖1。

圖1 農(nóng)業(yè)播種機(jī)的工作裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)

2.2 排料裝置

排料裝置作為定量控制的核心裝置，其運(yùn)動(dòng)要與工作裝置配合協(xié)調(diào)，保證種子與肥料都實(shí)現(xiàn)定量排放。種子與肥料排放過(guò)多或過(guò)少，都會(huì)影響播種質(zhì)量和效果。

排料裝置包括排料靜止盒與排料移動(dòng)塊，排料移動(dòng)塊安裝在排料靜止盒的內(nèi)部。排料靜止盒上端的三個(gè)孔中，左右孔為肥料孔，中間孔為種子孔。排料移動(dòng)塊可以做左右來(lái)回移動(dòng)。當(dāng)排料移動(dòng)塊處于中間位置時(shí)，排料靜止盒中間孔的種子進(jìn)入到排料移動(dòng)塊的中間儲(chǔ)存腔中。當(dāng)排料移動(dòng)塊左移時(shí)，儲(chǔ)存腔中的種子從排料靜止盒的左下孔排出，同時(shí)排料移動(dòng)塊的右孔與排料靜止盒的右孔對(duì)通，肥料從排料靜止盒的右下孔排出。當(dāng)排料移動(dòng)塊右移時(shí)，實(shí)現(xiàn)的功能也一樣。排料靜止盒長(zhǎng)度為600mm，寬帶為200mm，高度為150mm，材料為Q235鋼。農(nóng)業(yè)播種機(jī)的排料裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖2。

圖2 農(nóng)業(yè)播種機(jī)的排料裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)

2.3 傳動(dòng)裝置

傳動(dòng)裝置作為播種機(jī)的關(guān)鍵零部件，對(duì)整體工作的流暢度影響較大，播種質(zhì)量進(jìn)而也會(huì)受到影響，因此要保證其具有良好的強(qiáng)度和剛度。

傳動(dòng)裝置包括C形架和單向撥塊。C形架底端與十字運(yùn)動(dòng)架的縱軸相配合，C形架中端與排料移動(dòng)塊配合。電機(jī)工作時(shí)，十字運(yùn)動(dòng)架的縱軸相對(duì)于下鋼架的中間軸做周期性來(lái)回移動(dòng)，動(dòng)力通過(guò)C形架帶動(dòng)排料移動(dòng)塊做周期性來(lái)回移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)由C形架控制排料裝置的工作。農(nóng)業(yè)播種機(jī)傳動(dòng)裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖3。

圖3 農(nóng)業(yè)播種機(jī)傳動(dòng)裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)

裝配時(shí)，排料裝置安裝在中間鋼架上。工作裝置與排料裝置的左右孔，分別由軟波紋管接通。農(nóng)業(yè)播種機(jī)工作裝置與排料裝置裝配機(jī)械結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖4。

圖4 農(nóng)業(yè)播種機(jī)工作裝置與排料裝置裝配機(jī)械結(jié)構(gòu)

2.4 分料裝置

分料裝置是實(shí)現(xiàn)雙作物間作播種過(guò)程中二合一作用的關(guān)鍵裝置，即將兩種不同的種子周期間歇地放入同一個(gè)出口中。

分料裝置包括分料靜止盤(pán)和分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)。分料靜止盤(pán)上端有左右兩個(gè)種子方形入口，兩個(gè)種子方形入口分別對(duì)應(yīng)兩種不同的作物種子。分料靜止盤(pán)下端有種子圓弧出口。分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)的周側(cè)有種子儲(chǔ)存孔，端側(cè)有動(dòng)力凸塊。圓弧出口的體積與分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)周側(cè)的種子儲(chǔ)存孔體積相等，且為排料裝置排料移動(dòng)塊的中間儲(chǔ)存腔體積的兩倍，從而可以實(shí)現(xiàn)分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)周側(cè)的每個(gè)種子儲(chǔ)存孔內(nèi)的種子，排料移動(dòng)塊要左右各移動(dòng)一次才可以完全排完。分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)的直徑為300mm，厚度為100mm，材料為Q235鋼。農(nóng)業(yè)播種機(jī)分料裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖5。

圖5 農(nóng)業(yè)播種機(jī)分料裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)

分料靜止盤(pán)與分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)通過(guò)中間軸孔裝配。分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)端側(cè)的動(dòng)力凸塊與傳動(dòng)裝置的單向撥塊配合，完成動(dòng)力傳輸，控制分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)儲(chǔ)存孔中的種子間歇地從分料靜止盤(pán)下端的出口放出。農(nóng)業(yè)播種機(jī)分料裝置裝配機(jī)械結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖6。

圖6 農(nóng)業(yè)播種機(jī)分料裝置裝配機(jī)械結(jié)構(gòu)

2.5 放料裝置

放料裝置是實(shí)現(xiàn)兩種不同作物種子排放的關(guān)鍵部件，放料裝置的運(yùn)動(dòng)要與分料裝置的運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)。

放料裝置包括L形塊、控制橫板和分料靜止盤(pán)上端的兩個(gè)方形管。兩個(gè)方形管左側(cè)都有控制橫板槽口，分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)帶動(dòng)端側(cè)的L形塊運(yùn)動(dòng)，L形塊帶動(dòng)控制橫板向左移動(dòng)。當(dāng)L形塊不與控制橫板接觸時(shí)，由于彈簧復(fù)位，控制橫板將兩個(gè)方形管通道阻攔。當(dāng)L形塊帶動(dòng)控制橫板左移時(shí)，控制橫板將兩個(gè)方形管通道對(duì)通，種子下落。L形塊與分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)端側(cè)的動(dòng)力凸塊呈1：2分布，當(dāng)分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)兩次時(shí)，L形塊帶動(dòng)控制橫板左移一次。從而當(dāng)分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)周側(cè)的兩個(gè)相鄰種子儲(chǔ)存孔的種子被排出時(shí)，分料靜止盤(pán)上端的兩個(gè)種子方形入口對(duì)相鄰種子儲(chǔ)存孔實(shí)現(xiàn)不同作物種子的填種的功能。方形管長(zhǎng)寬尺寸為50mm，材料為Q235鋼。農(nóng)業(yè)播種機(jī)放料裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖7。

圖7 農(nóng)業(yè)播種機(jī)放料裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)

2.6 農(nóng)業(yè)播種機(jī)總成設(shè)計(jì)

排料裝置上端的左右孔通過(guò)軟波紋管與U形肥料箱接通，放料裝置上端的兩個(gè)方形管與種子箱接通，種子箱的左右隔斷箱分別放不同的作物種子。農(nóng)業(yè)播種機(jī)的整體高度為1200mm。農(nóng)業(yè)播種機(jī)的結(jié)構(gòu)總成，見(jiàn)圖8。

圖8 農(nóng)業(yè)播種機(jī)的結(jié)構(gòu)總成

3 運(yùn)動(dòng)功能分析

3.1 挖土

播種機(jī)使用前，將兩種不同的作物種子分別放置在種子箱的左右隔斷箱。再將顆粒肥料放置在U形肥料箱內(nèi)。使用時(shí)，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)偏心輪發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。偏心輪可通過(guò)球關(guān)節(jié)帶動(dòng)十字運(yùn)動(dòng)架運(yùn)動(dòng)。十字運(yùn)動(dòng)架在下鋼架的中間軸上做前后移動(dòng)的同時(shí)也可以上下擺動(dòng)，十字運(yùn)動(dòng)架縱軸軸向移動(dòng)時(shí)，橫軸一個(gè)運(yùn)動(dòng)端朝上，橫軸另一個(gè)運(yùn)動(dòng)端朝下；反之，十字運(yùn)動(dòng)架縱軸向另一方向軸向移動(dòng)時(shí)，橫軸一個(gè)運(yùn)動(dòng)端朝下，橫軸另一個(gè)運(yùn)動(dòng)端朝上，即在十字運(yùn)動(dòng)架縱軸前后移動(dòng)的過(guò)程中，橫軸運(yùn)動(dòng)端的兩端是交替朝上和朝下的。在此過(guò)程中，兩個(gè)偏心盤(pán)的轉(zhuǎn)向是相反的。在播種機(jī)前行的過(guò)程中，可通過(guò)兩個(gè)呈相反方向設(shè)計(jì)的弧形挖板進(jìn)行挖土。當(dāng)一個(gè)弧形挖板處于最下方時(shí)，另一個(gè)弧形挖板處于最上方，即一個(gè)弧形挖板挖土?xí)r，另一個(gè)弧形挖板處于空閑狀態(tài)。

3.2 運(yùn)動(dòng)關(guān)系

在十字運(yùn)動(dòng)架縱軸一次來(lái)回移動(dòng)的過(guò)程中，可以帶動(dòng)C形架移動(dòng)。C形架可以帶動(dòng)排料移動(dòng)塊來(lái)回移動(dòng)一次，并且C形架還可以帶動(dòng)頂端單向撥塊對(duì)分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)端側(cè)的動(dòng)力凸塊進(jìn)行一次撥動(dòng)。在C形架兩次來(lái)回移動(dòng)的過(guò)程中，單向撥塊來(lái)回移動(dòng)兩次，單向撥塊也可以對(duì)分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)端側(cè)的動(dòng)力凸塊進(jìn)行兩次撥動(dòng)。分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)端側(cè)的動(dòng)力凸塊被撥動(dòng)一次，分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)即可以向逆時(shí)針的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一次，撥動(dòng)兩次，則轉(zhuǎn)動(dòng)兩次。由于分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)周側(cè)的種子儲(chǔ)存孔和端側(cè)動(dòng)力凸塊的數(shù)量相等且均為偶數(shù)個(gè)，并且分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)端側(cè)的L形塊為動(dòng)力凸塊數(shù)量的一半，故而在C形架兩次來(lái)回移動(dòng)的過(guò)程中，L形塊可以對(duì)控制橫板進(jìn)行一次撥動(dòng)，即單向撥塊對(duì)動(dòng)力凸塊撥動(dòng)兩次，C形架來(lái)回移動(dòng)兩次，L形塊才對(duì)控制橫板撥動(dòng)一次。

3.3 放料與分料

當(dāng)L形塊撥動(dòng)控制橫板時(shí)，可以帶動(dòng)控制橫板移動(dòng)，控制橫板則帶動(dòng)兩個(gè)方形遮塊從兩個(gè)方形管的內(nèi)側(cè)向外側(cè)滑出，此時(shí)彈簧被壓縮，從種子箱落入兩個(gè)方形管內(nèi)部的兩種不同的作物種子則可以分別落在分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)周側(cè)的兩個(gè)相鄰種子儲(chǔ)存孔的內(nèi)部。然后單向撥塊撥動(dòng)分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)端側(cè)的動(dòng)力凸塊一次，使分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)一次。分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的瞬間，L形塊與控制橫板脫離，由于彈簧彈力的作用，使兩個(gè)方形遮塊復(fù)位，從而使種子箱內(nèi)的種子不會(huì)再落下。隨后單向撥塊再撥動(dòng)凸起塊一次，使分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)再轉(zhuǎn)動(dòng)一次，此時(shí)前兩個(gè)已經(jīng)裝好種子的分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)周側(cè)的兩個(gè)相鄰種子儲(chǔ)存孔被轉(zhuǎn)走，下兩個(gè)空的儲(chǔ)存孔則被轉(zhuǎn)到了兩個(gè)方形管的下方。此時(shí)L形塊又再一次撥動(dòng)控制橫板，兩個(gè)種子箱內(nèi)部的兩種不同作物種子則再次分別落在了這兩個(gè)相鄰種子儲(chǔ)存孔的內(nèi)部。使用的過(guò)程中，即循環(huán)上述過(guò)程，使相鄰兩個(gè)種子儲(chǔ)存孔內(nèi)裝上不同的作物種子。

3.4 排料

分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，位于最下方種子儲(chǔ)存孔內(nèi)部的種子則落在了圓弧出口的內(nèi)部。在十字運(yùn)動(dòng)架縱軸帶動(dòng)C形架來(lái)回移動(dòng)的過(guò)程中，若C形架帶動(dòng)排料移動(dòng)塊從左向右移動(dòng)到中間位置時(shí)，圓弧出口內(nèi)一半的種子則可以落入排料移動(dòng)塊的中間儲(chǔ)存腔的內(nèi)部；若C形架帶動(dòng)排料移動(dòng)塊從中間位置向右移動(dòng)到右端時(shí)，排料移動(dòng)塊中間儲(chǔ)存腔內(nèi)部的種子從右側(cè)的肥料孔經(jīng)右側(cè)的波紋軟管落下。在上述排料移動(dòng)塊向右移動(dòng)的過(guò)程中，排料移動(dòng)塊的左孔與排料靜止盒的左孔對(duì)通，U形肥料箱內(nèi)的顆粒肥料則可以經(jīng)左側(cè)的肥料通道落到左側(cè)肥料孔的內(nèi)部，再?gòu)淖髠?cè)的波紋軟管落下。當(dāng)排料移動(dòng)塊從右向左移動(dòng)到中間位置時(shí)，圓弧出口內(nèi)另一半的種子則可以落入排料移動(dòng)塊的中間儲(chǔ)存腔的內(nèi)部。排料移動(dòng)塊繼續(xù)向左移動(dòng)到左端時(shí)，最終排料移動(dòng)塊內(nèi)部的種子從左側(cè)的肥料孔經(jīng)左側(cè)的波紋軟管落下。在排料移動(dòng)塊向左移動(dòng)的過(guò)程中，排料移動(dòng)塊的右孔與排料靜止盒的右孔對(duì)通，U形肥料箱內(nèi)的顆粒肥料則可以經(jīng)右側(cè)的肥料通道落到右側(cè)肥料孔的內(nèi)部，再?gòu)挠覀?cè)的波紋軟管落下。此過(guò)程中，種子與顆粒肥料交替落下，而在分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)每一次轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩種不同作物種子是交替落在圓弧出口內(nèi)部。該過(guò)程為一種作物種子從兩個(gè)波紋軟管交替落下后，另一種作物種子再?gòu)膬蓚€(gè)波紋軟管交替落下，以此循環(huán)下去。

3.5 播種與埋土

從兩個(gè)波紋軟管落下的種子落下到十字運(yùn)動(dòng)架橫軸的兩端內(nèi)部，由于十字運(yùn)動(dòng)架橫軸的兩端是交替朝上和朝下的，故而可以交替地將兩個(gè)十字運(yùn)動(dòng)架橫軸內(nèi)的種子排出。同理，從兩個(gè)波紋軟管落下的顆粒肥料也可以交替地從兩個(gè)十字運(yùn)動(dòng)架橫軸中排出。具體操作時(shí)，通過(guò)手柄推動(dòng)播種機(jī)前進(jìn)，兩個(gè)弧形挖板交替進(jìn)行挖土，并將土挖到土坑的前方或者后方，作物種子和顆粒肥料從十字運(yùn)動(dòng)架橫軸兩個(gè)出孔交替被排出，并且兩種種子是交替出現(xiàn)的。在前進(jìn)的過(guò)程中，W形刮板可以向前推動(dòng)弧形挖板挖出的土，以進(jìn)行填埋。

農(nóng)業(yè)播種機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)和功能如下：（1）偏心輪上安裝的弧形挖板做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)挖土功能。（2）十字運(yùn)動(dòng)架的縱軸做周期性左右擺動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)橫軸的種子播種功能，且左右擺動(dòng)可以防止種料卡塞通道，可以有效地提升播種效率。（3）十字運(yùn)動(dòng)架的縱軸做周期性來(lái)回移動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)的傳輸，使傳動(dòng)裝置也做周期性來(lái)回移動(dòng)。（4）傳動(dòng)裝置的C形架中端可以控制排料移動(dòng)塊周期性左右移動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)肥料與種子的周期性切換定量排放。（5）傳動(dòng)裝置的C形架頂端的單向撥塊可以控制分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)分料旋轉(zhuǎn)盤(pán)儲(chǔ)存孔中的種子間歇地從分料靜止盤(pán)下端的出口放出。（6）旋轉(zhuǎn)盤(pán)端側(cè)的L形塊帶動(dòng)控制橫板向左移動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)兩種不同作物種子的填種的功能。

4 農(nóng)業(yè)播種機(jī)的有限元分析

所有部件中，十字運(yùn)動(dòng)架的運(yùn)動(dòng)最為復(fù)雜，確定有限元分析的對(duì)象為十字運(yùn)動(dòng)架。合金鋼20CrMnTi為十字運(yùn)動(dòng)架的選用材料，合金鋼20CrMnTi的屈服強(qiáng)度值是620.4MPa。在Solid-Works Simulation模塊中打開(kāi)三維模型，將十字運(yùn)動(dòng)架劃分網(wǎng)格，根據(jù)受力情況對(duì)十字運(yùn)動(dòng)架加上力和約束再分析。十字運(yùn)動(dòng)架應(yīng)力分布云圖，見(jiàn)圖9。十字運(yùn)動(dòng)架橫軸的兩端為應(yīng)力主要集中區(qū)，十字運(yùn)動(dòng)架材料的屈服強(qiáng)度值是620.4MPa，而分析中應(yīng)力集中區(qū)的應(yīng)力的最大值為0.00001839MPa，所以應(yīng)力滿(mǎn)足要求。

圖9 十字運(yùn)動(dòng)架應(yīng)力分布云圖

圖10為十字運(yùn)動(dòng)架應(yīng)變分布云圖，十字運(yùn)動(dòng)架橫軸的兩端為應(yīng)變的集中區(qū)，十字運(yùn)動(dòng)架縱軸的應(yīng)變較小，所以應(yīng)變滿(mǎn)足要求。

圖10 十字運(yùn)動(dòng)架應(yīng)變分布云圖

對(duì)播種機(jī)的下鋼座進(jìn)行2階模態(tài)分析，設(shè)計(jì)中下鋼座的材料為Q235。對(duì)下鋼座增添約束，得出下鋼座各階振型及頻率。下鋼座1階振型圖，見(jiàn)圖11。下鋼座2階振型圖，見(jiàn)圖12。

圖11 下鋼座1階振型圖

圖12 下鋼座2階振型圖

下鋼座的第1階振型，頻率為250.24Hz，振動(dòng)幅度較大部位為右側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸孔處，另外三側(cè)的鋼架的振動(dòng)幅度忽略不計(jì)。下鋼座的第2階振型，頻率為250.33Hz，振動(dòng)幅度較大部位為左側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸孔處。

5 結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)針對(duì)現(xiàn)在的雙作物種料間作播種具有以下問(wèn)題：（1）當(dāng)前的傳統(tǒng)人工進(jìn)行雙作物種料間作播種，導(dǎo)致播種效率低、人工成本高；（2）人工投放的種子與肥料不定量，導(dǎo)致農(nóng)作物適應(yīng)性較差。設(shè)計(jì)一種播種效率高、播種質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)合理的雙作物種料間作播種機(jī)，對(duì)雙作物種料間作播種的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。利用SolidWorks軟件完成各個(gè)零件的三維建模并裝配成雙作物種料間作播種機(jī)。介紹了各個(gè)裝置的構(gòu)造及作業(yè)功能，對(duì)關(guān)鍵零部件之間的傳動(dòng)方案進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)。根據(jù)球關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)原理設(shè)計(jì)了十字運(yùn)動(dòng)架，研制雙作物種料間作播種工作裝置，實(shí)現(xiàn)挖土功能和種子播種功能，且防止種子卡塞通道，有效地提升播種效率和經(jīng)濟(jì)性；利用定量控制原理設(shè)計(jì)了雙作物種料間作播種排料裝置與分料裝置，實(shí)現(xiàn)肥料與種子的周期性切換排放，有效地實(shí)現(xiàn)雙作物定量播種，提高播種品質(zhì)，整體上達(dá)到裝置設(shè)計(jì)的技術(shù)要求及有益效果。利用SolidWorks Simulation工具對(duì)十字運(yùn)動(dòng)架進(jìn)行有限元分析，對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行判斷，十字運(yùn)動(dòng)架的剛度與強(qiáng)度都滿(mǎn)足要求。對(duì)下鋼架進(jìn)行了模態(tài)分析，掌握了下鋼架的固有頻率特征。