【摘 要】
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木薯（学名:Manihot esculenta Crantz）具有生长快、产量高等特点,可用于淀粉行业和制药行业,也适用于生产乙醇及生物燃料等产业。我们国家对木薯及木薯产品有着巨大的需求,每年都需要从国外进口大量木薯干和木薯淀粉。目前我国的木薯种植需要大量劳动力,工人劳动强度大;而且木薯和甘蔗等作物的种植期重合,使木薯种植劳动力紧缺、种植成本大幅提高。如何降低木薯种植成本,成为当前木薯产业发展面临
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木薯（学名:Manihot esculenta Crantz）具有生长快、产量高等特点,可用于淀粉行业和制药行业,也适用于生产乙醇及生物燃料等产业。我们国家对木薯及木薯产品有着巨大的需求,每年都需要从国外进口大量木薯干和木薯淀粉。目前我国的木薯种植需要大量劳动力,工人劳动强度大;而且木薯和甘蔗等作物的种植期重合,使木薯种植劳动力紧缺、种植成本大幅提高。如何降低木薯种植成本,成为当前木薯产业发展面临的突出问题。目前市场上推广应用的实时切种木薯种植机和预切种式人工种植机相比于传统人工种植,效率有较大幅度提升,但是每台种植机需要多个劳动力配合,工人劳动强度大。因此设计和研究一种预切种式木薯种植机,对解决木薯种植成本高和工人劳动强度大等问题,促进生物燃料乙醇产业发展,提高农业机械化程度具有重要意义。本文设计的木薯种植机主要由分种机构、整理排列机构和取种机构组成。分种机构借助水的浮力从水箱中连续分出少量木薯种茎,并且控制单次进入整理机构的种茎数;之后整理排列机构通过输送带和海绵辊将堆叠的种茎分散,分散后的种茎在斜槽作用下朝向变为一致,并有序排列;最后取种机构将存储在排列管内的种茎快速有效地逐个取出种植,从而实现全自动种植。主要研究内容有:（1）对木薯种植机的总体方案进行设计,设计了分种机构、整理排列机构、取种机构。通过Solidworks建立了木薯种植机的三维模型,使用Abaqus软件对关键零部件进行了仿真分析。联合Abaqus和Isight软件对分种板和主动轴进行了优化,分种板优化后的最大位移比优化前减小了32.94%,最大应力比优化前减小了37.43%;主动轴优化后的最大位移为0.234mm,小于许用值。论文完成了控制系统硬件电路及软件设计,硬件电路主要包括电机驱动电路、链轮转速检测电路、行走速度检测电路、输送带堵塞检测电路;软件设计主要包括主程序、分种系统控制子程序、整理排列系统控制子程序和取种系统控制子程序。（2）通过种茎掉落正交试验,探究掉落的种茎在连接板上的运动规律。以种茎平行率为试验指标,试验结果表明掉落高度为50mm、倾斜度为60°、板宽为200mm、板面光滑程度为中等时种茎平行率最佳,基于种茎掉落试验完成了连接板结构设计。以分散率为试验指标进行了种茎分散试验,探究输送带上堆叠种茎的分散规律,试验结果表明输送带移动速度为0.22m/s、安装斜度为30°、海绵辊数量为3根时分散效果最佳。采用华南5号木薯茎秆为试验对象,以链条移速、毛刷转速、水面与箱顶距离和毛刷停转时长为试验因子,以分种效率和平均取种数为试验指标进行了台架试验。试验结果表明水面与箱顶距离对分种效率和平均取种数的影响最大,分种效率和平均取种数最佳的组合是链条移速为0.14m/s、毛刷转速为30r/min、水面与箱顶距离为3cm、毛刷停转时长为2s,通过台架试验获取了分种机构的最佳工作参数。（3）整机试验表明,拖拉机行走速度为1.575km/h时,种植机的种植效率为0.625根/s,两行平均种植准确率为81%,两行平均漏种率为12%,两行平均重播率为14%,能实现双行交错式布种,达到宽窄双行起垄种植栽培模式种植要求,表明本文设计的预切种式木薯种植机的工作原理是合理可行性的。
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