單行氣吸式微型薯精密播種機設計與試驗

王鳳花 孫 凱 賴慶輝 董家宇 蘇 微 于慶旭

(昆明理工大學農業與食品學院， 昆明 650500)

0 引言

目前，我國大多采用人工作業方式種植微型薯，其勞動強度大、生產效率低，迫切需要實現微型薯的機械化播種[1]。微型薯播種機是實現播種機械化的關鍵裝備。

微型薯播種機主要分為機械式和氣力式兩大類[2-9]，其中氣力式微型薯播種機具有不傷種、適應種子能力強等優點。MCLEOD等[10]設計了一種氣力式微型薯排種裝置，通過負壓吸種、攜種和正壓清種、投種，與機械式播種機相比，有效降低重播率；法國ERME型氣力式微型薯精密播種機[11]采用氣吸播種方式實現微型薯精密播種，提高了播種效率；賴慶輝等[12]設計了一種氣吸式微型薯精密排種器，采用振動離散種群的方式提高充種率，通過臺架試驗驗證了排種可靠性；毛瓊[13]通過微型薯破損試驗得出，氣吸式排種方式對種薯的損傷率小于1%，滿足微型薯種植農藝要求；呂金慶等[14]設計了一種氣力式精量播種機，采用負壓吸種、正壓投種方式，通過更換吸種嘴可播種常規薯與微型薯。針對機械式排種方式的微型薯精密播種機，MEIJER等[15]設計了一種基于帶式排種方式的半自動雙行馬鈴薯播種機，具有較高的播種質量，但需人工補種，工作環境惡劣；BOYDAS等[16]針對鏈勺式微型薯播種機進行了試驗，發現排種盤轉速與漏播指數成正比，播種過程中微型薯破損率較高；李建東等[17]研制了一種2CM-4B型鏈勺式微型薯精密播種機，由于微型薯尺寸差異較大，重播、漏播指數及傷種率有待降低。綜上，機械式微型薯播種機結構簡單，但傷種嚴重；氣力式微型薯播種機以大面積種植地為對象，播種質量好，效率高，但結構復雜、尺寸較大，不符合山地丘陵地區的播種要求。

本文針對我國山地丘陵地區的小地塊播種需求，結合微型薯農藝要求，設計一種單行氣吸式微型薯精密播種機，對排種器、開溝覆土器和傳動系統進行理論分析和結構設計，利用EDEM軟件對振動供種機構進行仿真分析，并通過田間播種性能試驗，尋求最佳結構與工作參數組合。

1 結構與工作原理

1.1 整機結構及工作原理

氣吸式微型薯精密播種機主要由機架、負壓風機、種箱、排種器、開溝器、覆土器、行走地輪等組成，播種機結構如圖1所示。

圖1 氣吸式微型薯精密播種機結構示意圖Fig.1 Structure sketch of precision air-suction type planter of minituber1.風機動力輸入軸 2.三點懸掛機構 3.機架 4.負壓風機 5.風管 6.種箱 7.排種器 8.電池組 9.行走地輪 10.鏈傳動系統 11.覆土器 12.開溝器 13.帶傳動系統

微型薯播種作業時，播種機在拖拉機牽引下，帶動地輪轉動，地輪通過兩級鏈傳動系統減速后，帶動排種盤轉動。同時，拖拉機PTO通過帶傳動系統帶動負壓風機轉動，為排種器氣室提供負壓。微型薯在重力作用下，由種箱落入排種器振動供種機構內，在振動供種機構的振動下，微型薯處于離散狀態，并在排種器內外壓差的作用下，被吸附在吸孔上，隨排種盤一起轉動，當微型薯轉動至氣室末端時，隨著吸孔移出氣室負壓區，微型薯失去吸附力，在重力的作用下，掉入種溝，完成排種作業。覆土器于排種作業完成后，進行種溝土壤回填，完成覆土工作。

1.2 農藝要求及主要技術指標

針對山地丘陵地區作業的氣吸式微型薯播種機采用單壟單行的種植方式，其播種深度為50～100 mm，播種株距為100～250 mm。根據微型薯種植農藝要求，該氣吸式微型薯播種機的主要技術參數如表1所示。

表1 氣吸式微型薯精密播種機主要技術參數Tab.1 Main technical parameters of precision air-suction type planter of minituber

2 關鍵部件設計與參數確定

2.1 微型薯分級及物理特性

微型薯的物理特性是播種機設計的重要依據，本文選用“麗薯6號”微型薯(質量1～10 g)作為研究對象，隨機抽取500粒，利用游標卡尺(精度0.02 mm)、ME204E型電子天平(精度0.001 g)及休止角測量儀對微型薯的三軸尺寸、質量及休止角進行測量。并依據農業物料分級要求，按微型薯質量將微型薯分為3級。各級微型薯參數如表2所示。

表2 各級微型薯物理特性參數Tab.2 Physical characteristics of different levels minitubers

2.2 排種器設計

排種器作為播種機的核心部件，其工作性能決定了播種機的作業質量。本文采用振動供種氣吸圓盤式排種器，通過振動供種機構使種群離散化提高充種率；采用氣力圓盤吸種降低微型薯破損率。該排種器主要由氣室、排種盤、振動機構及前后蓋板等組成，其結構如圖2所示。排種器負壓腔由負壓風機提供負壓，振動供種機構直流電機由蓄電池組供電，蓄電池組與拖拉機自帶蓄電池組并聯接入拖拉機發電機輸出端，拖拉機啟動時，發電機可持續向蓄電池充電。

圖2 氣吸式微型薯排種器結構示意圖Fig.2 Structural schematic of precision air-suction type seed metering device of minituber1.后蓋板 2.振動機構 3.氣室 4.支撐桿 5.密封槽 6.螺栓 7.排種盤 8.振動板 9.前蓋板 10.排種軸 11.帶座軸承 12.直流電機

2.2.1排種盤參數確定

(1)排種盤直徑

排種盤作為排種器核心部件(圖3)，其直徑決定了排種器的整體結構、吸孔數量及氣室的結構參數。

圖3 排種盤結構參數示意圖Fig.3 Schematic of structural parameters of seeding disc

一般情況下，充種時間越長，充種性能越好。排種盤直徑和充種時間的關系為

(1)

式中t0——充種時間，s

L0——充種區域弧長，m

v0——排種盤吸孔圓心線速度，m/s

δ——充種區域弧度，rad

D——排種盤直徑，m

Δh——排種盤直徑與吸孔分布圓直徑差，m

ns——排種盤轉速，r/min

由式(1)可知，充種時長t0與排種盤轉速、充種區弧度有關，與排種盤直徑無關，即充種效果與排種盤直徑無關。綜合考慮播種速度、排種器質量及外形尺寸，選取排種盤直徑D=0.2 m。

(2)吸孔數量

當作業速度和株距確定的情況下，排種盤上的吸孔數量增加，可降低排種盤線速度，增大充種時間，有利于提高充種性能，但吸孔數量過多，所需的風機負壓隨之增大。故應合理選取排種盤吸孔數量。排種盤吸孔數量N應滿足

(2)

式中vm——播種機作業速度，m/s

Lb——播種株距，m

ε——地輪滑移系數,%

排種盤直徑D=0.2 m，取播種機作業速度vm=0.5 m/s，根據農藝要求，微型薯種植株距為0.10～0.25 m，取Lb=0.20 m，取排種盤轉速ns=20 r/min，地輪滑移率ε=6.5%，從而確定吸孔數量為N=8。

(3)吸孔直徑

吸孔直徑是影響排種器性能的重要因素，氣室負壓一定時，吸孔直徑過大，單位面積吸附力變小，導致漏播指數增加；若吸孔直徑過小，單位面積吸附力增大，吸附面積減小，針對尺寸較大的種子吸附作用較弱，對較小的種子易造成多粒吸附，重播指數上升。針對不同直徑和質量的種子設計配套吸孔有助于提高充種率。因此，本文按微型薯的級別分別設計了3種不同的吸孔直徑。計算式為

d=(0.6～0.7)dp

(3)

式中d——吸孔直徑，mm

dp——各級微型薯平均粒徑，mm

由表2可知，各級微型薯的平均粒徑分別為15.03、20.09、25.55 mm。因此按式(3)確定3種吸孔直徑d分別為11、14、17 mm。

2.2.2振動供種機構設計

研究發現，在振動的作用下，可增大種群擾動，降低種群內摩擦力，利于單個薯種從種群中分離出來，從而提高充種率[18-20]。因此針對微型薯設計一種機械偏心輪式振動供種機構。

振動供種機構如圖4所示，直流電機帶動曲柄圓盤逆時針轉動，在直線軸承及軸的限位作用下，連桿帶動振動板上下往復振動，從而使微型薯種群處于“沸騰狀態”，其中，通過調節電機轉速可調節振動板振動頻率，通過調節曲柄的長度可調節振動幅度。

圖4 振動供種機構結構示意圖Fig.4 Structural schematic of vibration mechanism1.支架板 2.直線軸承 3.圓軸 4.振動板 5.微型薯種群 6.調節螺栓 7.連桿 8.曲柄圓盤

為研究振動機構的振動特性，將振動機構簡化為對心式曲柄滑塊機構，如圖5所示。

圖5 對心式曲柄滑塊機構結構示意圖Fig.5 Structural sketch of centric crank slider mechanism

設振動板上止點即振動板最高點為O′，由圖5可得

x=R+L-Rcosθ-Lcosσ

(4)

設λ=R/L為曲柄半徑與連桿長度之比，為方便研究，設該機構運動為正弦運動，即λ=R/L<1，則式(4)可近似簡化為

(5)

其中

k=2πf

(6)

(7)

式中x——振動板位移，m

R——曲柄長度，m

L——連桿長度，m

θ——連桿與圓盤豎直方向夾角，(°)

σ——曲柄與圓盤豎直方向夾角，(°)

k——振動圓頻率t——振動時間，s

f——振動頻率，HzA——振動幅度，m

由式(5)～(7)可得連桿上端點即振動板加速度

a=2Aπ2f2(cos(2πft)+λcos(2πft))

(8)

若微型薯種群處于“沸騰”狀態，則

max(2Aπ2f2(cos(2πft)+λcos(2πft)))>g

(9)

式中a——振動板加速度，m/s2

g——重力加速度，m/s2

由式(9)可知，影響微型薯種群在振動板上狀態的因素為振動頻率和振動幅度。為進一步研究振動頻率和振動幅度對種群離散程度的影響，本文利用離散元法，通過離散元仿真軟件EDEM進行振動仿真試驗，探究不同振動頻率和振動幅度對種群的離散規律，為最佳振動參數的確定提供理論參考。仿真模型如圖6所示。

圖6 振動供種數值模擬仿真模型Fig.6 Numerical simulation models of vibration seed-filling

種群離散程度增大時，種子相對運動隨之增大，種群與振動板相對距離和相對速度增加[20]。本文以振動頻率為2、6、10 Hz，振動幅度為10、20、30 mm作為仿真試驗水平，以種群與振動板的相對速度為試驗指標衡量種群離散程度。仿真結果如圖7所示。

圖7 振動仿真試驗結果Fig.7 Result of vibration simulation test

由圖7可得，振動頻率與振動幅度較小時，種群與振動板無相對運動，此時微型薯之間摩擦力較大，充種率低；隨著振動頻率和振動幅度的增大，相對速度增大，種群離散程度增加，種群內摩擦力降低，充種率提高。當振動頻率和振動幅度過大，振動板內微型薯運動激烈，導致部分微型薯脫離吸孔和振動板，播種質量降低。仿真試驗表明，振動頻率為6 Hz，振動幅度為20 mm時，微型薯離散程度較高，充種效果較好。

2.2.3吸種過程力學分析

假設微型薯種為均勻球體，合力作用在其質心上，每個吸孔單粒吸種。微型薯在振動供種機構的作用下，其受到的種間內摩擦力較小，可忽略不計。此時微型薯種需克服重力、氣流吸附力的作用而隨排種盤一起轉動，以排種盤徑向為平面，研究吸種過程薯種的受力情況，該過程薯種受力如圖8所示。

圖8 吸種過程受力分析Fig.8 Force analysis of absorbing stage

排種盤順時針方向勻速轉動，根據微型薯受力平衡條件，一個吸孔吸附微型薯力的計算式為

(10)

(11)

式中Fx——單個吸孔吸附力，N

C——微型薯半徑，m

m——微型薯質量，kg

b——吸孔半徑，m

ωp——排種盤角速度，rad/s

r——吸孔分布圓半徑，m

α——吸孔中心與排種盤中心連線和水平面夾角，(°)

由式(10)可得，單個吸孔吸附微型薯所需的吸力與其質量、半徑、排種盤轉速、吸孔直徑有關。取播種機作業速度為2～4 km/h，即排種盤角速度為4.78～9.56 rad/s，取微型薯平均質量為5.97 g，平均粒徑為20.08 mm，C取14.04 mm，α為0°～90°，計算得到單個吸孔所需的力為0.075～0.136 N。

計算得到單個吸孔所需的負壓為

(12)

式中PX0——單個吸孔所需負壓，kPa

吸孔直徑d取14 mm，計算可得單個吸孔所需負壓范圍為0.502～0.882 kPa。

負壓腔所需的總負壓為

PX=nPX0

(13)

式中n——負壓腔段吸孔數量

通過式(13)求得負壓腔段所需的負壓為2.01～3.53 kPa。故可求得風機所產生的負壓為

(14)

式中K——吸孔移動時的吸種可靠性系數

df——負壓管直徑，m

Pf——風機負壓，kPa

考慮負壓腔的密封情況，K取1.1。負壓腔管內徑為0.025 m。故可求得風機所產生的負壓為6.93～12.04 kPa，考慮實際播種機田間作業等情況，取負壓范圍為6～14 kPa。

2.3 傳動系統設計

傳動系統是播種機重要組成部分，其精準、穩定程度直接決定播種質量。氣吸式播種機傳動系統分為負壓風機傳動系統和排種傳動系統，分別用于配套拖拉機與負壓風機、行走地輪、排種盤的動力傳輸。

負壓風機傳動系統簡圖如圖9所示，配套拖拉機PTO動力經軸與兩級帶傳動系統，到達負壓風機。一級主動帶輪、一級從動帶輪與配套傳動帶構成一級帶傳動系統，二級主動帶輪、負壓風機帶輪與配套傳動帶構成二級帶傳動系統。

圖9 負壓風機傳動系統簡圖Fig.9 Transmission system sketch of negative pressure fan1.二級主動帶輪 2.一級從動帶輪 3.傳動軸 4.傳動帶 5.PTO輸入軸 6.一級主動帶輪 7.負壓風機帶輪 8.負壓風機

一級帶傳動系統傳動比為

(15)

式中i1——一級帶傳動系統傳動比

D1——一級主動帶輪直徑，mm

D2——一級從動帶輪直徑，mm

r1——一級主動帶輪轉速，r/min

r2——一級從動帶輪轉速，r/min

二級帶傳動系統傳動比為

(16)

一級從動帶輪與二級主動帶輪同軸傳動，可得

r2=r3

(17)

式中i2——二級帶傳動系統傳動比

D3——二級主動帶輪直徑，mm

D4——負壓風機帶輪直徑，mm

r3——二級主動帶輪轉速，r/min

r4——負壓風機帶輪轉速，r/min

配套拖拉機PTO輸出轉速540 r/min，負壓風機額定轉速3 500 r/min，負壓風機帶輪直徑D4=50 mm，綜合考慮播種機結構與整機耐久性，確定一級帶傳動傳動比i1=2，二級帶傳動傳動比i2=3.5，計算可得一級主動帶輪直徑D1為200 mm，一級從動帶輪直徑D2為100 mm，二級主動帶輪直徑D3為180 mm。

排種傳動系統簡圖如圖10所示，行走地輪動力經兩級鏈傳動到達排種盤實現排種作業，其傳動比i計算式為

圖10 排種傳動系統簡圖Fig.10 Transmission system of seed metering tray1.鏈輪1 2.鏈輪2 3.鏈輪4 4.排種盤 5.鏈輪3 6.帶座軸承 7.行走地輪

(18)

式中Dd——地輪直徑，mm

微型薯播種株距為100～250 mm，取Lb=200 mm；地輪滑移率ε=6.5%，地輪直徑Dd=345 mm；排種盤吸孔數目N=8；結合式(9)可得i=0.72。根據總傳動比與整機質量，確定鏈傳動系統鏈輪型號為08B，兩級鏈傳動系統的鏈輪齒數分別為Z1=Z2=Z3=18，Z4=25。

2.4 開溝和覆土裝置選型

2.4.1開溝器

開溝器作為播種機的主要觸土部件，決定了開溝質量和整機能耗[21]。目前開溝器主要分為圓盤式、鋤鏟式、芯鏵式、滑刀式和船式等[22]。針對云南紅壤特性及播種深度，本文選用結構簡單、適合微型薯精密播種的船式開溝器。結合微型薯種植農藝要求，確定開溝器所開種溝寬度100 mm，種溝深度50～100 mm。所選開溝器如圖11所示。

圖11 船式開溝器實物圖Fig.11 Boat opener1.升降調節旋鈕 2.固定螺栓 3.開溝器主體 4.開溝器立柱

2.4.2覆土裝置設計

目前覆土裝置主要分為爪盤式、鏈環式、彈簧鋼絲式、圓盤式以及刮板式等[22-23]。圓盤式覆土裝置具有牽引阻力小、不易纏草堵塞、使用壽命長等優點，本文采用雙圓盤覆土器進行覆土作業，根據整機結構尺寸和種溝尺寸，確定圓盤覆土器的圓盤直徑Df為300 mm，圓盤間距W1為350 mm，兩圓盤垂直方向夾角αp為18°。所選覆土圓盤如圖12所示。

圖12 圓盤覆土器Fig.12 Disk cover

3 田間試驗

3.1 試驗材料與儀器設備

試驗地點為昆明理工大學呈貢校區試驗田，試驗對象選用占比最多的“麗薯6號”二級微型薯，選用排種盤吸孔直徑14 mm，用風速風壓測量儀(KANOMAX-6036型)對負壓風機管進行負壓測量，用RC41B型數顯頻率測試表對排種器振動機構進行振動頻率測量。試驗如圖13所示。

圖13 田間試驗Fig.13 Field trials1.拖拉機 2.風速風壓測量儀(KANOMAX-6036型) 3.氣吸式微型薯精密播種機 4.RC41B型數顯頻率測試表

3.2 試驗方法

為較全面探究播種機的播種效果，本文以合格指數、漏播指數和重播指數為試驗指標，進行單因素試驗與二次回歸旋轉正交試驗，確定各因素對試驗指標的影響趨勢和較優取值范圍。在播種機穩定播種階段連續測量200粒微型薯的播種效果為一組試驗，每組試驗重復3次，測量5次取平均值。依據GB/T 6242—2006《種植機械 馬鈴薯種植機試驗方法》和NY/T 1415—2007《馬鈴薯種植機質量評價技術規范》進行數據處理以獲取各試驗指標。

3.3 單因素試驗

經前期預試驗，選取對試驗指標影響較為顯著的振動頻率、振動幅度、吸種負壓和作業速度為試驗因素，進行單因素試驗，試驗結果如圖14所示。

圖14 單因素試驗結果Fig.14 Single factor test results

隨著振動頻率的增大，合格指數呈現先升高后降低的變化趨勢，漏播指數呈現先減小后增大的變化趨勢，重播指數呈現先增大后減小的變化趨勢。振動頻率在6 Hz時合格指數達到最高，為92.3%。

隨著振動幅度的增大，合格指數呈現先升高后降低的變化趨勢，漏播指數呈現先減小后增大的變化趨勢，重播指數呈現先增大后減小的變化趨勢。振動幅度在20 mm時合格指數達到最高，為93.7%。

隨著吸種負壓的增大，合格指數呈現先升高后降低的變化趨勢，漏播指數呈現逐漸減小的變化趨勢，重播指數呈現逐漸增大的變化趨勢。吸種負壓在10 kPa時合格指數達到最高，為95.3%。

隨著作業速度的增大，合格指數呈現逐漸下降的變化趨勢，漏播指數呈現逐漸上升的趨勢，重播指數呈現逐漸下降的趨勢。作業速度在3 km/h以下時合格指數大于90%。

3.4 二次回歸旋轉正交試驗

為確定最佳參數區間，結合單因素試驗分析結果，確定振動頻率為4～8 Hz，振動幅度為16～24 mm，吸種負壓為6～14 kPa，作業速度為2～4 km/h。試驗因素編碼如表3所示。試驗設計方案與結果見表4。表中X1、X2、X3、X4分別為振動頻率、振動幅度、吸種負壓、作業速度因素編碼值。

3.5 試驗結果分析

3.5.1合格指數Y1

表3 試驗因素編碼Tab.3 Experimental factors and codes

表4 試驗方案與結果Tab.4 Experiment design and results

(19)

3.5.2漏播指數Y2

(20)

3.5.3重播指數Y3

(21)

3.6 各因素交互作用對合格指數的影響

通過對試驗數據進行處理，可得振動頻率、振動幅度、吸種負壓和作業速度交互作用對合格指數Y1的影響，其響應面如圖15所示。

以圖15a、15d、15f為對象分析因素交互對試驗指標的影響。圖15a為吸種負壓10 kPa、作業速度3 km/h時，振動頻率和振動幅度對合格指數Y1交互作用的響應曲面。由圖可知，隨著振動頻率和振動幅度的增大，合格指數呈現出先升高后降低的變化趨勢。振動頻率和振動幅度過小時，種群與振動板無相對運動，種群內摩擦力大，不利于吸種，此時漏播指數較高，合格指數較低；隨著振動頻率和振動幅度逐漸增大，振動對種群擾動增大，種群內摩擦力減小，利于充種，此時合格指數升高；振動頻率和振動幅度過大時，振動對種群擾動過大，種子運動過于激烈，種子由于相互碰撞而導致充種率降低，漏播指數增加，合格指數和重播指數降低。振動頻率在5～7 Hz，振動幅度在18～22 mm時合格指數較高。圖15d為振動頻率6 Hz、作業速度3 km/h時，振動幅度和吸種負壓對合格指數Y1交互作用的響應曲面。由圖可知，隨著振動幅度和吸種負壓的增大，合格指數呈現出先升高后降低的變化趨勢。振動幅度和吸種負壓過小時，種群“騰空”時間較短，且吸孔吸附力較小，此時充種率較低，合格指數較低；隨著振動幅度和吸種負壓逐漸增大，種群“騰空”時間增加，吸孔吸附力增大，充種成功率提高，此時合格指數升高；振動幅度和吸種負壓過大時，吸孔吸附力增加，但種群運動過于激烈，微型薯動能過大，導致充種成功的微型薯被碰撞而脫離吸孔，合格指數較低。振動幅度在19～22 mm，吸種負壓在8～10 kPa時合格指數較高。圖15f為振動頻率6 Hz、振動幅度20 mm時，吸種負壓和作業速度對合格指數Y1交互作用的響應曲面。由圖可知，隨著吸種負壓的增大，合格指數呈現出先升高后降低的變化趨勢，隨著作業速度的增大，合格指數呈現出逐漸降低的變化趨勢。吸種負壓過小時，吸孔吸附力較小，無法有效吸附微型薯，此時充種率較低，合格指數較低；吸種負壓過大時，吸孔吸附力過大，“一孔多種”現象增加，合格指數下降。隨著作業速度逐漸增大，吸孔充種時間逐漸降低，充種率降低，導致合格指數逐漸降低。吸種負壓在8～10 kPa，作業速度在1～3 km/h時合格指數較高。

表5 方差分析Tab.5 Variance analysis

注：*表示差異顯著(P<0.05)，** 表示差異極顯著(P<0.01)。

圖15 因素交互作用影響合格指數的響應曲面Fig.15 Response surfaces of interaction factors on eligible rate

3.7 參數優化

為確定最佳參數取值范圍，設定合格指數大于90%，重播指數和漏播指數均小于5%，當吸種負壓為10 kPa，作業速度為2.5 km/h時，優化所得最佳參數范圍如圖16所示。

圖16 參數優化分析圖Fig.16 Parameter optimization analysis chart

由圖16可得，當吸種負壓為10 kPa、作業速度為2.5 km/h、振動頻率為5.6～6.8 Hz、振動幅度為19.6～20.8 mm時，所得合格指數大于90%，重播指數和漏播指數小于5%。

對優化后的理論結果進行試驗驗證。在相同的試驗條件下，選取振動頻率5.6～6.8 Hz、振動幅度為19.6～20.8 mm、吸種負壓為10 kPa、作業速度為2.5 km/h，進行3次重復驗證試驗，試驗過程如圖17所示。經驗證試驗可得該條件下播種機播種合格指數為93.28%、漏播指數為3.25%、重播指數為3.47%，試驗結果與優化結果一致，滿足微型薯精密播種要求。

圖17 驗證試驗Fig.17 Verification test

4 結論

(1)設計了一種氣吸圓盤式微型薯精密播種機，可一次完成開溝、播種、覆土等作業，并對播種裝置、開溝裝置、覆土裝置及傳動系統進行了計算分析及選型。

(2)采用振動供種和負壓吸種的原理，設計了一種適用于微型薯的氣吸圓盤式排種器，并通過理論分析與數值模擬確定了排種器主要結構與工作參數。

(3)采用正交試驗確定了影響排種性能的因素主次關系，并進行了田間試驗，結果表明：當吸種負壓為10 kPa、作業速度為2.5 km/h、振動頻率為5.6～6.8 Hz、振動幅度為19.6～20.8 mm時，播種機播種合格指數為93.28%、漏播指數為3.25%、重播指數為3.47%，通過驗證試驗證明了優化結果的可靠性。