一种新型菜籽播种机的设计原理研究

一、设计背景及意义

为了满足我国广大农户在进行菜籽播种时的疏密不均、费工费时、强度大和有隐患的问题，专门研发一种适合小块地的轻便化智能化菜籽播种机，在这个过程中需要考虑的是对该机械本身的轻量化、结构化设计（比如碳纤维机壳、多排播种机构）的应用，并且要考虑其中一部分使用者对于机械的遥控感应的需求以及机器本身对于耕地或者是田地开沟、播种和覆盖的一体化工作。降低农民的人力成本、时间成本；提高播种精度和效率；降低种子浪费；提高作业安全性；从根本上降低对人工的依赖性；为中小户农民带来高效、便捷的机械化产品。

有力地推进农机化应用于小面积种植，促进农业现代化的发展。能够更好地提高播种的质量和播种的速度，在一定程度上缓解了农忙季节劳动力紧缺的情况，节约生产成本，直接受益的是广大农民群众，从而达到了增产增收的目的。同时也可以对传统的人工播种带来有效的利用，更节约了资源的浪费。促进农业的可持续发展。另外，对于社会来说能够提高我国蔬菜的生产水平，增强我国蔬菜产业在国际的竞争力，并且可以使广大农民获得更多的福利，使得广大农民更好的支持国家有关乡村振兴的决定，有着非常大的经济价值与社会价值。

二、设计介绍

本文设计的播种自动装置可以在三电系统（电瓶、电机、电控）下，通过锂电池进行作物的播种，利用红外遥控控制转向及动力调速保证装置能够调整合适角度进行作业，与此同时接收端采用 4 路红外传感器矩阵布局，实现 360°信号覆盖，确保田地最大程度利用。用链条传动使速度与旋转轴成正比从而解决了了传统播种不均问题。而多排播种机构，使其率得到保障。

本文设计的一款自动播种装置，主要围绕以下几点内容对本次设计展开。

（1）走访中小型农户，分析现有播种机痛点；

（2）调研同类产品技术参数与市场反馈；

（3）收集土壤类型、菜籽播种农艺要求等数据

（4）运用 catia 软件进行了播种设备装配结构的三维模型建立，直观反映了各模块的基本构造与模块之间的装配关系，绘制了播种装置的总装配图和各机械部件的零件图，如图3 所示

三、结构设计

针对现在农户利用手推式菜籽播种机，存在的需要大量体力，长时间工作会导致手部发麻，机身裸露过多带来的风险问题，我们利用红外结构，有机壳保护等方案来解决现有问题，机売采用碳纤维利用其高强度，抗疲劳，易回复原状等优点保证我们机器的耐用性和安全性。传统系统的加入不仅帮助滤嘴均匀播种，还传递一部分动力给设备。线对以下主要结构进行分析：

开沟器（图 3） 自身所受的土壤阻力（图4）（法向力、切向摩擦力）、动态载荷（振动、冲击、周期性应力）以及自身的重力和装配应力，并考虑材料的强度、刚度、疲劳寿命、土壤一工具作用等；通过对整个工作过程所受到的载荷分析，利用应力分布优化方法以及开沟器的振动稳定性和在某些极限情况下的抵抗能力（例如硬物碰触、冲蚀），达到在轻量化、耐磨损、可拆卸的条件下，在低能耗的状况下，取得高的作业效率。

覆土器（图5）对于土壤的作用力大小、作用形式（图 作时有垂直于土壤的压力（与土壤密度、湿度、覆土深有关）、 平等撞物以及由于地势不平等引起振动力冲击；由于外界土壤 到覆土器；连接点（螺栓、卡扣等）不仅要考虑装配预紧力、 牵引 拉力 应考虑到覆土板的抗弯刚度（保证变形不影响覆土效果）以及覆土板的表面耐磨 二板 涂硬质合金处理），以此来达到减少磨损、延长使用寿命、保证作业质量的目的。

播种机镇压轮（驱动轮）（图 7）在作业中需要综合分析多种力学作用（图 7）：垂直载荷决定其对土壤的压实效果和结构强度，需平衡压实需 提供，需克服滚动阻力、坡度阻力及惯性力，同时受限于轮 - 地间附着力以避免打滑； 滚动 受土壤类型、轮体材质及接地压强影响，可通过优化轮宽或低阻设计降低能耗；土壤反作用力包含法向支撑与切向剪切力，直接影响推进效率；

播种器采用多排播种机构 （ 如图 ），使其效率得到保障。每个播种箱下连接轴瓦，通过管 状结构直接输送到由开沟器开好的沟槽里，其侧端链接齿轮，通过链传动使镇压轮的旋转力传 递上来，使其可根据速度自适应播种器漏斗出种速率。

四、小结

根据播种设备的工况需要，对播种设备的材料与结构分析确定了基本的结构与参数。

1. 机壳强度分析：通过ANSYS 模拟颠簸路面和紧急转向工况下的应力分布，验证碳纤维材料 可靠性。2. 开沟器阻力测试：基于ADAMS 动力学仿真，优化刃口形状以降低入土阻力。

3. 红外遥控模块测试：利用Proteus 仿真电路，验证信号传输稳定性与抗干扰能力。

4. 优化方向：根据仿真结果调整结构参数（如机壳厚度、开沟器倾角），优化遥控模块硬件布局。5. 功能测试：遥控操作响应时间、播种密度均匀性、覆土一致性。

6. 性能测试：不同土壤条件下开沟深度稳定性、连续作业2 小时的振动数据（对比ISO5349 标准）7. 迭代改进：根据测试结果修正设计缺陷（如优化播种器传动结构、增强遥控信号覆盖范围）五、市场前景

近年来，农业种植面积与产业价值持续攀升，但菜籽播种环节仍以人工或传统简易机具为主。经济发展带动人力成本上涨，农业劳动力流失，既推高菜籽种植成本，又制约产业规模扩张，高效精准的菜籽播种机需求日益迫切。

从市场趋势看，菜籽播种机市场有望迎来快速增长。这得益于农业产业结构优化，对油料作物种植机械化、精细化要求提升，叠加农机补贴政策完善，为播种机推广创造有利条件。未来，随着科技进步，如智能控制、精准播种技术融入，以及规模化种植发展，菜籽播种机市场将不断扩容。同时，高性能、适配不同地形与种植模式的播种设备，能助力种植户降本增效，也会成为市场竞争焦点。

综上所述，菜籽播种机市场需求旺盛、潜力巨大。伴随农业现代化推进，以及农机研发创新升级，菜籽播种机将在油料作物种植中发挥关键作用，为产业高质量发展提供装备支撑 。

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本文系2025 年度武汉商学院大学生创新创业训练项目：《“智耕先锋”—一种新型菜籽播种机》项目编号：（202511654109）