自走式大蒜播种施肥一体机优化设计与试验

代祥 宋海潮 于林惠 曾晓萍 马金骏

摘要：針对当前大蒜种植机械化程度较低的现状，设计一款自走式大蒜播种施肥一体机，并进行田间试验。采用蒜链与取种勺配合实现大蒜取种和输送，采用外槽轮排肥器实现肥料供给，并基于芯铧式开沟铲实现开沟；基于大蒜播种与施肥功能一体化要求，在降低整机尺寸、提高紧凑程度和效率的基础上，实现传动链有效分配，使其具有完善的自走功能，并能够有效调节种植株距；合理设计平行四边形举升机构，实现开沟铲和压辊自动升降，方便调节播施深度；基于ANSYS Workbench，在评估机架静力学、模态及频率响应的基础上进行型材优选，实现结构性能提升和减重。田间试验结果表明，提高运动速度和降低种植株距会导致漏播率明显上升，重播率下降，但整体播种合格率仍会较大程度降低；以邳州白蒜为对象，保持种植株距为120mm，机具运动速度为15m/min时，平均播种合格率为86.1%，漏播率为8.7%，重播率为5.2%，满足技术标准要求；预设施肥深度为6.2cm时平均施肥深度为6.22cm，施肥稳定系数为96.40%。机具能够有效满足大蒜播种与施肥的一体化要求。

关键词：大蒜；播种施肥；一体化机具；自走式

中图分类号：TP391.41： S482

文献标识码：A

文章编号：20955553 （2023） 070016

10

Optimized design and experiment of the self-propelled garlic drilling and

fertilizing integrated machine

Dai Xiang1， Song Haichao1， Yu Linhui1， Zeng Xiaoping2， Ma Jinjun2

（1. College of Mechanical Engineering， Nanjing Vocational University of Industry Technology， Nanjing，

210023， China; 2. Jiangsu Agricultural Technology Extension Station， Nanjing， 210029， China）

Abstract： A self-propelled garlic planting and fertilizing integrated machine was designed， and preliminary field experiments were conducted. The combination of the garlic picking chains and spoons realized garlic picking and transportation. The outer-fluted fertilizer apparatus was used to supply fertilizers. Double-wing ditchers were used to excavate ditches. Based on the requirements of integration of garlic drilling and fertilizing， the position， structure， and parameters of each assembly were determined to reduce the size and improve the compactness of the machine， and realize an effective distribution of the transmission chain， enabling adjustable plating spacing and thorough self-propelled function. The lifting mechanism was designed with a parallelogram structure， allowing for automatic lifting and lowering of the ditcher. Based on numerical simulation through ANSYS Workbench， the frame was optimized by evaluating the statics， modal， and frequency response to achieve performance improvements and weight reduction. Field experiment results indicated that increasing the movement speed and reducing the planting distance led to a significant increase in the missing planting rate and a decrease in reseeding rate， resulting in a decrease in overall drilling qualified rate. However， when the planting distance was set at 120mm for Pizhou garlic and the machines speed was 15m/min， the average qualified rate of drilling was 86.1%， the average missing rate was 8.7%， and the average reseeding rate was 5.2%， meeting the required technical standards. Additionally， the average fertilization depth was 6.22cm with a stability coefficient of 96.40% when the preset fertilizer depth was 6.2cm， indicating satisfactory fertilization performance. Therefore， the machine can effectively realize mechanized drilling of garlic with reliable fertilization efficacy.

Keywords： garlic; drilling and fertilizing; integrated machine; self-propelled

0 引言

大蒜在我国种植较为广泛，是部分地区的支柱性农产品生产类别。目前，我国的大蒜种植仍以手工作业为主，具有劳动强度大，效率低下，难以持续的特点，因此推广大蒜机械化种植是大蒜产业可持续发展的必由之路，大蒜种植机械化的实现对提高大蒜种植效益、增加农民收入具有重要意义［12］。

大蒜播种机械按照其驱动方式可分为牵引式（悬挂式）和自走式，前者指大蒜播种机械自身无动力，需要由拖拉机等设备进行牵引驱动［34］，目前，比较典型的有山东玛利亚农机所开发的旋耕式大蒜播种机［5］，机具将土壤旋耕功能和大蒜直立插播技术结合，既能够平整土地，也能实现较好的播种效果，但是较大的整机尺寸和重量限制了其应用，且其价格较为昂贵，不适宜于小农经济模式下农民采购和使用；侯加林等［6］研发了一种采用双鸭嘴实现大蒜正芽，行星轮结构实现大蒜插播的播种机械，依靠地轮的滑移动力满足装置正常运转的需要，但该机具造价相对较高；张娇等研发了一种排种装置可调节的、单粒取种和播种的新型牵引式大蒜播种机械，能够通过改变型孔调节长度适应不同尺寸蒜种，该机具无大蒜正芽播种功能，故整体结构较为简洁，但其一方面需要拖拉机牵引，另一方面因无自动施肥功能，难以满足部分地区大蒜种植农艺需求，因此整体功能有进一步完善的空间。

自走式大蒜播种机械目前在市场上也占有一定份额，其正常运转依靠自身发动机提供动力，能同时满足机具的正常运转、行走、开沟和播种功能［7］；Park［8］设计的大蒜播种机，由一台内燃机提供动力，一名驾驶员进行操控，蒜种经机械结构顶升后由圆周旋转的刷子扫入播种管道，落入开沟器开好的沟内，经由覆土机构覆土后完成播种；王成文等［9］设计的六行手扶式大蒜播种机，适用于小规模种植，且操作简单、机具成本低，但类似机具并不能有效实现播种与施肥的同时进行，因此难以满足部分情况下大蒜播种与施肥同时进行的农艺要求，且机具设计中缺乏严格的理论计算和力学校核，合理性仍有待提高。

针对当前我国大蒜种植机械存在的问题，面向江苏邳州地区大蒜种植需求，本文参照国内外先进机型，通过理论设计、数值仿真计算相结合的方法，研制一款自走式大蒜播种施肥一体机，以有效实现大蒜播种与施肥的一体化。并且，本文通过进一步的田间播种施肥试验，对机具各项设计技术指标参数进行验证，从而对其性能进行合理评估。

1 整机结构及工作原理

1.1 整机结构

为满足自走式大蒜播种施肥一体化的功能需求，机具包含动力、主轴运动、转向、取种、施肥、开沟系统，以及机架和覆板等，如图1（a）所示。通过对國内外现有机型研究并结合设计要求，确定了播种机设计方案，采用虚拟样机技术，使用SolidWorks软件完成了样机初步的虚拟零件设计及装配建模，作为结构优化和关键零部件设计的基础条件，如图1（b）所示。

1.2 工作原理

自走式大蒜播种施肥一体机动力均由一台汽油发动机提供，机架与差速主轴外缘刚性固定；通过播种变速箱调节播种速度，实现种植株距调整，通过取种链、勺协同工作，将大蒜从种箱输运至播种开沟铲上方释放；通过施肥轴的运转带动排肥器工作，将肥料输送至肥料输送管，并最终从施肥开沟铲上方下落，实现自主施肥；开沟系统则为平行四边形机构，通过两侧推杆电机实现开沟铲的举升和下降，完成播种与运输模式的切换以及播施深度在一定范围内的调节，播种和施肥完毕后，通过镇压辊将开沟抚平，覆盖蒜种和肥料。

1.3 工作参数

按照邳州白蒜的种植模式与农艺要求，确定样机设计所需主要参数指标如表1所示，满足邳州白蒜小农种植户的种植需求。

2 主要工作部件设计

2.1 整机传动系统的确定

整机传动系统对于确保机具正常播种和施肥至关重要，需要保证机具工作状态下机具前进速度与播种速度的正确匹配。

n2Zfp=1 000πn1Ds

（1）

式中：

n1——主轴转速，r/min；

n2——取种轴转速，r/min；

Zf——取种链轮齿数；

s——播种株距，mm；

D——地轮直径，m；

p——种勺安装节距数。

整机采用前轮驱动，后轮转向的方式，传动系统如图2所示，主要采用链传动实现远距离的恒定传动比动力传输。

根据待选汽油机系列的普遍输出转速（1 800～3 600r/min），选择WD20-4型蜗轮蜗杆减速机进行一级减速；选择Z4型农用变速箱作为行车主变速箱，具有离合装置，能够实现不同档位动力传输；选择鹏沣小六档播种变速箱进行株距调整；机具满足一档条件下运动速度10～20m/min（平均15m/min）要求。

2.2 动力系统设计

2.2.1 行走驱动力

1） 驱动轮驱动机具播种所需动力计算。自走式机具在前进过程中，驱动轮（地轮）在主轴转矩作用下进行转动，且在垂直载荷产生的摩擦力下驱动整机前进，驱动地轮的受力分析如图3所示，此时驱动轮处于平衡状态，在轮轴中心点O处受到驱动力矩Mq和摩擦力矩Mn的作用。

根据文献［10］，在地轮与土壤的接触点A，存在土壤对地轮的支撑反力Ry、行走阻力Rx，在地轮与压实地面的接触点，存在与机具运动方向相同且作用于地轮下端的摩擦力Ff，摩擦力Ff正是驱动机具前进的直接作用力，各力关系如式（2）～式（4）所示。

∑Fx=0， Ff－Rx=0

（2）

∑Fy=0， G－Ry=0

（3）

∑MA=0， Mq－Mn=Ry·a+Ff·r－Rx·rd

（4）

式中：

Ff——摩擦力，N；

G——作用于轮轴的垂直载荷，N；

Rx——行走阻力，N；

Ry——土壤对地轮的支撑反力，N；

a——A点与主轴之间的水平距离，m；

rd——A点与主轴之间的垂直距离，m；

MA——驱动地轮所受合力矩，N·m;

Mn——轮轴间的摩擦力矩，N·m；

Mq——主轴驱动力矩，N·m。

为保证驱动轮能够正常运动，避免轮胎滑移，从而保证种植过程正常并获得准确的种植株距，需要满足摩擦力Ff大于行走阻力Rx，并确保主轴驱动力矩满足式（5）。

Mq≥Ry·a+Ff·r－Rx·rd+Mn

（5）

依靠摩擦力Ff克服行走阻力Rx驱动机具向前运动，由于地轮的下陷量相对地轮直径而言不得太大，因此行走阻力Rx主要为压实阻力［10］，作用在轮轴间的垂直载荷G等于驱动轮与土壤接触各点所共同提供的垂直反力，驱动力Fq由摩擦力Ff提供，即

G=∫cosαdR

（6）

Fq=∫sinαdR

（7）

将地轮与土壤的相关参数［10］代入式（6）和式（7），则地轮下陷深度y0和驱动力Fq计算公式分别如式（8）和式（9）所示。

y0=2G（3－n）kbD22n+1

（8）

Fq=1（3－n）3n+22n+1（n+1）b12n+1k12n+13GD2n+22n+1

（9）

式中：

R——轮缘上土壤提供的合力，N；

b——地轮宽度，m；

k、n——土壤压实参数。

由式（8）～式（9）可知，驱动地轮的陷入深度y0和所需最低驱动力Fq取决于土壤特性（k，n）、地轮直径（D）、地轮宽度（b）以及垂直载荷（G）。因此，降低行走阻力，减小地轮下陷的有效措施是增大地轮直径D，结合整机外观协调程度，以及机具在邳州大蒜种植地区土壤条件（播种时具有一定的土壤湿度）下的适应性，可选择D=65cm鸭掌轮作为驱动轮，若将土壤压实参数中的n设置为1［10］，考虑整机质量最大不超过300kg，且整机质量基本集中在主轴周边，因此驱动轮承担了整机绝大部分重量，且经初步试验知种植土壤环境下驱动轮下陷不超过4cm，因此经计算驱动力Fq最低为644N。

2）  芯铧式开沟铲驱动力。芯铧式开沟铲是一种锐角开沟器。工作时，先由芯铧入土开沟，两侧板向两侧分土形成种沟，蒜种和化肥从开沟器两侧间落入沟内，当侧板通过后，土壤落入沟内覆盖蒜种和肥料［11］；如图4所示，其倾角为70°，铲翼张角为80°，兼顾铲面高度、切土、覆土能力，开沟铲宽度为46mm，最大开沟深度为90mm。邳州白蒜的种植深度通常为3～5cm，因此开沟深度至少需5～6cm，能同时满足肥料施用的基本要求，考虑到耕地已经旋耕处理，因此单个开沟铲按照上述开沟参数进行作业时受到的阻力较小，试验表明单个开沟铲受力最大不超过60N，因此，包括播种开沟铲和施肥开沟铲在内受到的阻力之和Fc最大为360N。

2.2.2 驱动功率

用于工作状态下行走驱动的合力F包括驱动轮驱动整机在松软土壤上前进的力Fq和开沟铲破土前进的力Fc，即

F=Fq+Fc

（10）

由于用于驱动大蒜取种和排肥装置运转所需的功率明显小于用于行走驱动的功率，因此在估算总功率时，选择一分配系数ζ作为行走功率在整机功率中的占比，则发动机所需的输出功率P与用于驱动机具行走的功率P1之间存在估计关系如式（11）、式（12）所示。

P·ζ·η1·η2·η3·η4·η5≥σ·P1

（11）

P1=Fvave

（12）

式中：

P——发动机输出功率，W；

P1——驱动机具行走的功率，W；

η1——离合式甩块联轴器传动效率，取0.70；

η2——蜗轮蜗杆减速机效率，取0.60；

η3——V带传动效率，取0.96；

η4——行车主变速箱传动效率，取0.95；

η5——两级链传动传动效率，取0.92；

ζ——

行走驱动功率分配系数，本文取70%；

σ——安全系数，本文取1.5；

vave——

播施状态下机具运动速度，取0.25m/s。

根据上述计算，从整机总功率、安装尺寸、发动机操控性上综合考虑，选择市场上较为成熟的5.5kW汽油发动機作为动力源，以确保整机功率充沛。

2.3 种箱和肥料箱设计

种箱和肥料箱均安装在机架上方。种箱的容量可根据机具所需播种距离L和播种密度Nmax进行估算。

V=0.88LbNmax10005γ

（13）

式中：

V——种箱容积，L；

Lb——播种机播种距离，m；

γ——蒜种单位容积质量，kg/L；

Nmax——

单位面积最大播种量，kg/hm2。

种箱结构如图5（a）所示，其长、高分别为800mm和400mm，顶部宽420mm，底部宽275mm，种箱设计有效容积80L，种箱底部间隔220mm开有蒜链孔，其形状仿照蒜勺外形进行设计。肥料箱结构如图5（b）所示，其容量可以根据配套种箱容积，按照蒜种与肥料的播施比例以及肥料的容重进行确定

Vf=Vγkγ1

（14）

式中：

Vf——肥料箱容积，L；

k——播施比例；

γ1——肥料单位容积质量，kg/L。

结合整机结构紧凑的设计需要，最终确定肥料箱长度679mm，顶部宽232mm，底部宽110mm，整体高度为72mm，其设计基础有效容积超过10L，并能够进一步通过扩展纵向立板的方式扩容至40L，满足不同施肥比例下的应用需求。

2.4 平行四边形举升机构设计

平行四边形举升机构如图6（a）所示，机构简图如图6（b）所示。

平行四边形机构由推杆电机实现其举升和下降，其末端水平支撑架上安装有播种开沟铲、施肥开沟铲和镇压辊作为工作部件。若上部水平连杆与机架竖直部分的夹角为θ，伸长后的推杆电机长度为Ld，则存在式（15）～式（19），可以根据举升后的夹角θ和相关尺寸确定推杆电机导程ldmax［12］。

a=l12+h12+2h1l1cosθ

（15）

b=c12+h22

（16）

α=arcsinl1sinθa，β=arctanc1h2

（17）

hf=（l1+l2）cosθ

（18）

Ld

=l+δl=a2+b2－2abcos（α+β）

=f（θ）

（19）

式中：

l——推杆电机收缩安装长度，m；

δl——

推杆电机伸长量，最大值即为导程ldmax，m。

由于推杆电机举升和放低机构的速度较慢，因此可只对机构进行静力学分析，平行四边形机构的受力分析如图7（a）所示，忽略平行四边形机构本身的重量，仅考虑开沟铲和压辊所带来的重量负载［13］，则存在式（20）～式（23），用于估计推杆电机所需推力Ft，Ft最终与重力Gp和夹角θ有关。

F1=F2

（20）

F1（l1+l2）sinθ=Gp·［（l1+l2）sinθ+l3］

（21）

Ldsin（π－α－β）=bsinγ

（22）

Ft=F2（l1+l2）sinθl1cosγ

（23）

电动推杆选型时应考虑推杆运动速度、推力和推杆电机单转位移量等参数［14］。结合虚拟样机的部分结构限制，考虑安装方便性，根据各设计尺寸确定ldmax为100mm，结合基于ANSYS Workbench的刚体动力学求解，如图7（b）所示，推杆电机以2mm/s运动速度伸长的过程中，其单机最大推力需要252N，因此选用常州路易BMXL推杆电机，单机最大推力1000N，满足举升力学要求，且两只推杆电机同时作动进一步增加了设计裕度；通过PWM控制器调节电机的启停、正反转以及速度，精确控制推杆伸缩行程数据，满足不同播深需求，推杆电机相关参数关系如式（24）和式（25）所示。

lr=60vana

（24）

Ft=2TηdπRalr

（25）

式中：

lr——推杆电机单转位移量，mm；

na——电机转速，r/min；

va——推杆线速度，mm/s；

Ft——电动推杆推力，kN；

T——电机扭矩，N·m；

Ra——减速比；

ηd——电动推杆综合传动效率。

2.5 机架的轻量化设计

整机轻量化的核心在于降低除标准件外其它结构的重量，因此降低机架的结构重量是关键［15］，其结构如图8（a）所示，整体采用焊接加工。采用ANSYS Workbench进行机架轻量化设计，减速机安装平板一端与前设备安装平板焊接，另一端与主轴焊接固定，因此其一方面承载减速机等装置的重量（100N），另一方面以远端位移的形式对机架进行约束，前设备安装平板则承载发动机等重量（200N），平行四边形竖直连接梁用于连接平行四边形机构，其上下端部螺孔受力经图7（b）刚体力学以及开沟铲负载计算，均约为105N，方向与地面成30°角，推杆电机安装底座承载推力（252N），主轴安装点为远端位移约束，车架框体、平行四边形竖直连接梁和转向轮安装梁采用同一标号GB/T 9788—1988不等边角钢制造并占据机架主要重量，车架框体上承载取种系统部分重量约500N，种箱安装横梁包括两根GB/T 6728—1986方形25mm×25mm空心方钢，种箱和肥料箱满载后重量最大约500N，转向轮安装梁采用远端位移进行约束。根据图8（a）可知，轻量化的核心是在满足性能的前提下使用重量小的GB/T 9788—1988不等边角钢型号［16］，其材料为结构钢。因此，在能够满足零部件安装的要求下，对机架采用不同型号不等边角钢进行模型构建，并分别进行静力学、模态和谐波响应分析。图8（b）给出了机架静力学分析云图，可见前設备安装平板与车架框体结合点是静力条件下整机结构最薄弱处。

表2给出了不同材料尺寸选用下的最大等效应力和低阶固有频率。对于1～3号钢材，随着厚度增高，其刚度改善，等效应力值存在一定上升现象，但由于不同材料尺寸对应最大等效应力均明显小于结构钢的屈服强度，因此整机不存在强度不足问题。然而，随着厚度、刚度的提升，其低阶固有频率也存在一定上升，其中一阶频率从25.78Hz上升至33.24Hz，二阶频率从70.89Hz上升至76.21Hz，考虑到发动机振动频率在30～60Hz之间，因此较低钢材厚度能够避免机架一阶固有频率落在发动机激励频率区间内；而对于1号、4号和5号钢材而言，随着边长的降低，其最大等效应力和一阶固有频率存在上升现象，而二阶频率则从70.89Hz下降至62.71Hz，并逼近激励频率区间，显然不宜选择尺寸较小的不等边角钢。因此，从结构性能、结构减重角度考虑，7mm×4.5mm×4mm不等边角钢是最优选择。

图9（a）和图9（b）为机架的一阶和二阶振型位移云图，可以看出，低阶情况下机架的振动仍以绕机架轴线的摆动为主，其最大位移出现在转向轮安装梁与车架框体的连接处，以及推杆电机安装底座上，因此实际加工时考虑在此处添加加强筋进行结构补强。图9（c）为种箱安装横梁和转向轮安装梁在发动机以频率为31～60Hz，幅值为100N简谐力激励下的纵向位移响应。

整体上，其振动幅值较小，且种箱安装横梁上的振动效应均比转向轮安装梁上更加明显，随着发动机振动频率增加，不同部位的幅值均有提升，并在高于约50Hz时上升较为显著，这在实际工作中将表现出随着发动机转速增高而机具振动愈发明显的效应，但其整体振动并不显著。

3 田间试验与结果分析

3.1 试验内容

样机试验前首先对种植区域进行松土碎土作业，保证一定的土壤湿度，使得土壤环境与实际大蒜种植土壤环境类似，为种植做好准备；田间试验需统计播种合格率PH，重播率PL，漏播率PC，并进行大蒜播种平均深度的测量，肥料选用普通颗粒肥；试验所用蒜种为邳州白蒜，长度为25～38mm，直径为13～26mm。试验样机如图10所示。

3.2 试验方法

自走式大蒜播種装置参照《GB/T 6973—2005单粒（精密）播种机试验方法》进行田间播种测试［17］。

PH=naNp

（26）

PL=nLNp

（27）

PC=nCNp

（28）

式中：

na——

合格株距数（株距在理论株距1±0.51倍范围之内为合格）；

nL——

漏播株距数（株距大于理论株距1.51倍）；

nC——

重播株距数（株距小于理论株距0.51倍）；

Np——测量株距数。

针对施肥效果，主要从施肥深度进行施肥有效性衡量［18］，包括平均施肥深度h-，种植深度标准差std，以及施肥稳定系数μ。

h-=∑nti=1hint

（29）

std=∑nti=1（hi－h-）2nt－1

（30）

μ=1－stdh-

（31）

式中：

hi——采样点施肥深度，cm；

nt——采样点个数。

3.3 试验结果及分析

机具播种过程中通过综合调节档位和油门控制机具作业速度，通过调节播种变速箱档位实现播种株距的调整。为保证测试准确，在测试起始位置和终止位置均设有预留区，测试过程中记录机具的实际运行速度；播种完成后，清除大蒜上部土壤，测量株距，每组试验重复5次，结果如图11所示。

图11（a）是株距Dp为120mm时，机具不同运动速度Vb下的播种效果变化趋势，随着Vb提高，漏播率PL逐渐上升，且在Vb高于15m/min时增加明显，漏播变得愈发严重，而重播率PC则随着Vb降低缓慢下降，但幅度不明显，其整体播种合格率PH则表现出先增高再逐步降低的现象，但整体上当Vb≤17m/min时，PH变化仍相对较小；图11（b）是Vb为15m/min时不同播种株距DP条件下的播种效果，随着DP降低，PL上升明显，从DP为142mm时的8.3%显著提升至80mm时的21.4%，而PC则随着DP的降低表现出轻微下降的现象。这是由于提高Vb或降低DP实际上加快了取种链条运动，因此难以稳定取种，且Vb较高时发动机振动频率增加，机架本身的振动也变得突出，导致漏播加剧；此外，由于蒜勺取种性能下降，单勺多粒取种的现象得到了缓解，因此使得PC降低，但由于PC的降低无法弥补PL的显著上升，因此在较高的取种速度下PH无法得到保证，整体上，该机具当Vb≤17m/min，DP≥102mm时，PH仍相对较高。

图12给出了不同预设施肥深度下的实际施肥效果。通过调节电动推杆的伸缩长度改变平行四边形举升高度能够实现施肥深度的有效调节，预设深度与实际平均施肥深度间差异较小。较大的预设施肥深度能够取得更高的施肥稳定系数，当施肥深度≥4.7cm时，施肥稳定系数普遍接近或高于0.95，能够取得较好的施肥稳定性。

以邳州白蒜为对象，标准DP为120mm，表3给出了Vb为15m/min时具体的播施效果数据，平均PH为86.1%，平均PL为8.7%，平均PC为5.2%，均能够满足技术要求，表明该机具在面向邳州白蒜种植应用时播种功能能够良好实现，未来可进一步通过选种并搭配合适的取种勺实现PL和PC的降低；预设施肥深度为6.2cm时，实际平均深度为6.22cm，施肥稳定系数μ为96.40%，施肥功能表现良好，表明整机在播施功能的实现上达到了预定要求。

4 结论

1） 基于链勺取种方式设计了一款自走式大蒜播种施肥一体机，实现大蒜摆播与苗前施肥同步进行；机具可实现运输和播施状态切换，多档调速和株距调整，满足不同场景下大蒜播种需求；操控人员处于机具后方以保证安全性。

2） 结合待选发动机型号、驱动轮直径以及预期机具运动速度范围，对整机传动方式及传动比进行确定；根据整机预估重量，基于机具一定陷深所需驱动力以及开沟铲阻力进行播施一体条件下所需动力计算，并结合传动链效率确定整机发动机功率为5.5kW；确定了种箱和施肥箱关键尺寸，对平行四边形举升机构进行了结构参数计算，并基于力学分析确定了推杆电机的关键性能参数；基于ANSYS Workbench对机架的静力学、模态和频率响应特性进行分析，确定了最优型材参数，在满足所需性能的基础上降低机架重量。

3） 田间试验结果表明，增加运动速度和降低播种株距均会导致漏播率明显上升，尽管重播率存在下降趋势，但整体播种合格率仍会受到较大负面影响，该机具整体上适合于株距≥102mm，运动速度≤17m/min条件下的播种应用。以邳州白蒜为对象，株距为120mm，运动速度为15m/min时，其平均播种合格率为86.1%，平均漏播率为8.7%，平均重播率为5.2%，能够有效实现播种功能，满足技术标准要求；预设施肥深度为6.2cm时，施肥稳定系数为96.40%，施肥功能良好；整机能够有效满足大蒜播种与施肥一体化要求。

参 考 文 献

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Li Yandong， Niu Changhe， Jia Shengtao. Analysis of the current research situation on mechanized garlic seeding ［J］. Xinjiang Agricultural Mechanization， 2021（2）： 29-33.

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