01手推式蔬菜种子播种机的设计
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针对这一客观事 实 ，笔 者 认 为 棚 室 内 不 适 于 使 用 带有动力的播种机具。其原因： 一是目前棚室内的面 积较小，没有可供动力及配套机具转弯的场所； 二是 动力机车排放的二氧化碳等尾气废气不易从棚室中 挥发，对蔬菜 的 生 长 发 育 非 常 不 利，严 重 影 响 其 品 质 和产量。在棚室中，应以节能环保、高效作业、播种均 匀、运行灵巧、占 空 间 小 且 无 污 染 物 排 放 的 设 备 为 切 入点。因此，研 发 一 种 手 推 式 蔬 菜 种 子 播 种 机，不 但 能够解决棚室内无法利用大型机械、人工种植费时费 力等诸多问题，而且该设备成本低廉，无污物排放，适 合播种形状 各 异、尺 寸 不 一 的 多 种 蔬 菜 种 子［2］，如 生 菜、大葱、香菜、甘蓝、卷心菜、韭菜和西红柿等。该手 推式蔬菜种 子 播 种 机 应 携 带 方 便，易 拆 装，还 可 根 据
低 、播 种 精 度 低 、浪 费 种 子 和 株 距 不 均 等 诸 多 问 题 。 针 对 这 种 情 况 研 发 设 计 一 种 适 合 棚 室 作 业 的 手 推 式 蔬 菜 种
子播 种 机 。该 机 具 采 用 了 高 精 度 排 种 器 ，使 播 种 精 度 、播 种 效 率 、株 距 以 及 粒 距 等 远 远 好 于 人 工 播 种 ； 用 户 可 根
内棚室蔬菜种子播种机械的空白。
关键词： 棚室； 蔬菜； 播种机； 排种器
中图分类号： S223． 2
文献标识码： A
文章编号： 1003－188X（ 2012） 08－0061－04
0 引言
目前，蔬菜已成为我国农业仅次于粮食的第 2 重 要农产品，其种植业也已成为发展我国农村经济的重 要组成部分。棚室设施作为蔬菜发展的主要组成部 分，在快速发展壮大。但是一直以人工为主的作业方 式已经远远 不 能 满 足 其 发 展 需 要，不 但 劳 动 强 度 大、 成本高、耗时 多，而 且 播 种 的 株 距、播 种 深 浅、下 种 量 不可控，造成浪费种子、植株生长不一致等问题，严重 影响蔬菜的品质和产量［1］。
度。开沟铲的外形对开沟的效果也有很大的影响，如
图 4 所示。 以往的开沟与覆 土 装 置 都 是 分 离 的 ，考 虑 到 为 了
使机器的结构更加紧密，决定将开沟与覆土装置设计 为一体，外形与结构更加轻巧美观。
2． 4 主传动轮 主传动轮作为传 动 系 统 的 部 件 ，在 工 作 中 起 着 重
要的作用。为了使传动轮不打滑，能够稳定地把动力 通过链条传送给从动轮轴，在其两侧均匀焊接由折弯
2 关键部件及关键技术
2． 1 排种器 手推式蔬菜种子播种机排种器结构如图 2 所示。
在整个排种器设 计 过 程 中 ，排 种 轮 最 为 关 键 。 根 据不同的蔬菜种子以及我国种植模式的复杂多样性， 设计了多种不同排种轮，每个排种轮的凹槽深度和圆 周分布个数都不相同，种植户可根据所种蔬菜不同种 植株距的需要进行更换排种轮。为了保证精密播种， 在排种器内设置了毛刷和弹簧片，以避免重播。整个 排种过程主要是靠重力作用，所以排种器外形对种子 顺利的滑落也有着重要的影响。在保证播种效果的 基础上，对排 种 器 的 整 体 结 构 也 进 行 精 心 的 设 计，排 种器在结构 方 面 非 常 精 巧，并 且 容 易 拆 分 与 组 装，这 是手推式蔬菜种子播种机的一大优势。 2． 2 行距与株距调节
手推式蔬菜种子播种机是在吸收国外的先进技 术和设计理念基础上，根据国内的实际播种情况而研 发的新一代新型、适合小粒蔬菜种子的播种机具。
收稿日期： 2011－12－21 基金项目： 国家“十二五”科技支撑项目（ 2011BAD20B08） 作者简 介： 王 晋 （ 1987 － ） ，男，辽 宁 营 口 人，硕 士 生，（ E － mail ）
第8 期
1． 覆土器 2． 开沟器 图 4 开沟覆土装置 Fig． 4 Ditch and earth up system
2． 6 机架与扶手架调整范围 机架是整个机具 的 支 撑 部 分 ，其 中 一 部 分 为 机 架
调整块，是为了固定开沟覆土装置和排种装置。调整 块的设计使 整 个 机 器 的 结 构 更 加 紧 密，稳 定 性 更 好。 机架部分将整个机具固定在一起，让整个机器的外形 更紧凑。
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2012 年 8 月
农机化研究
钢板构成的翼翅，它能够深入地表； 另外，在主动轮金 属表面粘贴 一 层 泡 沫，使 主 动 轮 与 地 面 摩 擦 力 增 大， 不容易打滑，使传动更加稳定。 2． 5 镇压装置
镇压轮的主要作 用 是 将 覆 土 后 的 土 壤 压 实 ，让 种 子与土壤充分接触，能够更好地吸收养料和水分。手 推式蔬菜种子播种机的镇压轮最多可平行安装 3 个， 并且根据行数不同可减少镇压轮的个数。
由图 5 可知，扶手角度的计算式为
sinλ = X /Z
式中
X —最适宜高度； Z —扶手长度； λ —扶手角度。
图 5 扶手调整示意图 Fig． 5 Arm rest adjustment schematic drawing
设定 Zmax = 1 100mm 为扶手支架的最大长度，Zmin = 1 000mm，为扶手支架的最小长度。其中，机架到地 面的高度 X0 为固定值，取 X 0 = 130mm； 当 X1 = 1 100 时，扶手为最大高度，这时 λ 达到最大值。设定最大 值时为 α ，所以
减小工作强度 、提 高 工 作 效 率 是 机 械 设 计 的 主 要 目的。手推式蔬菜种子播种机考虑到以上功用，对扶 手机架等部件进行了精心设计。由于人体高度不同， 扶手高度对操作者在工作时的舒适度格外重要。
人体的平均身高在 170cm 左右，扶手最适合的高 度在 800 ～ 1 100mm 之间，根据这一数据以及人机工 程学理论，设 计 了 扶 手 的 长 度 与 角 度，并 且 可 以 自 行 调整。调整范围如图 5 所示。
据 需 要 随 意 更 换 不 同 的 排 种 轮 ，一 台 机 具 可 实 现 播 种 不 同 株 距 的 不 同 蔬 菜 种 子 ； 整 个 机 具 结 构 简 单 、设 计 巧 妙 、
占地 面 积 小 。该 机 具 投 入 使 用 后 将 大 大 减 轻 农 民 的 劳 动 强 度 ，使 棚 室 内 的 种 植 环 境 保 持 清 洁 、无 污 染 ，填 补 了 国
wangjin． 20@ 163． com。 通讯作者： 蒋恩臣（ 1960 －） ，男，辽宁盖州人，教授，博士生导师，博士，
（ E－mail） ecjiangscau． edu． un。
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1． 镇压装置 2． 机架扶手 3． 排种装置 4． 开沟覆土装置 5． 传动系统 图 1 手推式蔬菜种子播种机整机结构示意图 Fig． 1 Completemachine structure schematic drawing of the hand－propelled vegetable seeds seed－sowing machine
3 结束语
手推式蔬菜种子播种机的设计完全考虑到人体 学、经济型及 使 用 可 靠 性 等 综 合 因 素，对 每 一 个 零 部 件都是进行 了 精 心 设 计。 该 机 具 是 集 开 沟、播 种、覆 土和镇压为一体的、多功能小型无污染的蔬菜种子精 密播种机，它 具 有 携 带 方 便、易 拆 装、外 形 美 观、实 用 和播种精度高等特点。该设备的研发解决了棚室蔬
α = arcsin X1 － X0 Z max
计算得： α = 61． 9°。 当 X2 = 800mm 时，扶手为最大高度，这时 λ 达到 最小值； 设定最大值时为 β ，则
β = arcsin X2 － X0 Z min
计算得： β = 42． 1°。 由此可见，当 设 定 扶 手 高 度 为 Zmax ～ Zmin 之 间 时，扶手架角度的调整范围为 α ～ β 。因此，根据扶 手的长短可以任意调整高度，机具在运行过程中有可 能受力比 较 大，这 就 要 求 推 动 的 力 量 比 较 大。 所 以， 考虑到操作者作业有可能比较困难的情况，在机架中 间部位设置一个牵引环，这样就可以在操作者推不动 的情况下，机具前方还可以有一个人帮助牵引。
2012 年 8 月
农机化研究
第8Байду номын сангаас期
手推式蔬菜种子播种机的设计
王 晋1 ，蒋恩臣1 ，杨 华2 ，杜木军2 ，窦钰程2
（ 1． 东北农业大学 工程学院，哈尔滨 150030； 2． 黑龙江省农业机械工程科学研究院，哈尔滨 150081）
摘 要： 随 着 棚 室 蔬 菜 种 植 业 的 发 展 壮 大 ，以 人 工 为 主 的 种 植 模 式 已 经 远 远 不 能 满 足 发 展 需 要 ，存 在 种 植 效 率
1． 排种轮 2． 排种器上壳体 3． 排种器下壳体 4． 排种器上盖 图 2 排种器
Fig． 2 Seeding mechanism
排种器工作时 ，由 从 动 链 轮 传 来 的 动 力 通 过 从 动 轴传给排种轮； 在排种轮上，有均匀分布的凹槽，蔬菜 种子进入凹槽内随着排种轮转动，最后落下。
2． 3
不同农艺要 求 行 距 和 株 距 可 调，可 以 播 种 单 行、双 行 以及 3 行，而且调节过程简单方便。
1 总体方案设计
1． 1 总体方案 考虑到要实现的 功 能 ，设 计 该 手 推 式 蔬 菜 种 子 播
种机主要分为 5 部分，分别是镇压装置、机架扶手、排 种装置、开沟覆土装置和传动系统。
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2012 年 8 月
农机化研究
第8 期
菜种植模式以人工为主的问题，从人工化向半自动化 迈进。
手推式蔬菜种子播种机填补了国内棚室小地块 蔬菜种植机 械 的 空 白，推 动 了 蔬 菜 种 植 业 的 发 展，打 破了原有的 种 植 模 式，大 大 减 少 劳 动 用 工，为 小 粒 蔬 菜种子精密播种实现机械自动化奠定了坚实的基础。 手推式蔬菜种子播种机的研发推广将对棚室蔬菜种 植的发展产生巨大的推动作用，对中国市场经济的改 革起到促进作用。 参考文献：
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1． 2 主要技术参数 由于棚室内空间 小 ，手 推 式 蔬 菜 种 子 播 种 机 的 动
力是通过人力推动整个机器进行播种，根据不同的蔬 菜种子，通过更换不同的传动链轮和排种轮来实现调 整株距。主要技术参数如下：
行数 /行： 1 ～ 3（ 可调） 行距 / mm： 80 ～ 300（ 可调） 株距 / mm： 50 ～ 500（ 可调） 整机质量 / kg： 17． 5 1． 3 工作原理 为了使工作过程紧密流畅、无任何污 染，手 推 式 蔬菜种子播种机由人来推动整个机器。在推动机器 的过程中，主传动轮与地面接触并转动； 动力由主传 动链轮通过链条传动到从动链轮，从动轮轴带动排种 轮旋转，排 种 器 进 行 工 作。 在 整 个 过 程 中，开 沟 铲 在 主传动轮后 进 行 开 沟，排 种 器 将 种 子 播 入 沟 内，紧 跟 在后面的覆土板将土盖上，最后镇压轮进行镇压。
由于国内蔬菜种植的多元化与棚室种植的要求， 手推 式 蔬 菜 种 子 播 种 机 的 行 距 调 节 范 围 为 80 ～ 300mm，最多可 3 行同 时 作 业； 株 距 调 节 主 要 是 利 用 调节不同的主动链轮和从动链轮，通过更换不同齿数 链轮改变传动比来实现株距调整。由本机易拆装的 特点决定了本机在调节行距与株距时非常方便，种植 户根据需要可任意调节，如图 3 所示。
1． 从动链轮 2． 链条 3． 主动链轮 图 3 传动链轮箱
Fig． 3 Drive chain wheel box
开沟覆土装置
开沟覆土装置是 配 合 排 种 器 工 作 的 重 要 装 置 ，并 且对材料的要求也是比较苛刻的。但对于棚室种植， 种植环境要远远好于大田的种植环境，这就使得手推
式蔬菜种子播种机的开沟铲材料可以相对放宽要求。 根据垄高的不同，可通过调节调整杆来实现开沟的深
低 、播 种 精 度 低 、浪 费 种 子 和 株 距 不 均 等 诸 多 问 题 。 针 对 这 种 情 况 研 发 设 计 一 种 适 合 棚 室 作 业 的 手 推 式 蔬 菜 种
子播 种 机 。该 机 具 采 用 了 高 精 度 排 种 器 ，使 播 种 精 度 、播 种 效 率 、株 距 以 及 粒 距 等 远 远 好 于 人 工 播 种 ； 用 户 可 根
内棚室蔬菜种子播种机械的空白。
关键词： 棚室； 蔬菜； 播种机； 排种器
中图分类号： S223． 2
文献标识码： A
文章编号： 1003－188X（ 2012） 08－0061－04
0 引言
目前，蔬菜已成为我国农业仅次于粮食的第 2 重 要农产品，其种植业也已成为发展我国农村经济的重 要组成部分。棚室设施作为蔬菜发展的主要组成部 分，在快速发展壮大。但是一直以人工为主的作业方 式已经远远 不 能 满 足 其 发 展 需 要，不 但 劳 动 强 度 大、 成本高、耗时 多，而 且 播 种 的 株 距、播 种 深 浅、下 种 量 不可控，造成浪费种子、植株生长不一致等问题，严重 影响蔬菜的品质和产量［1］。
度。开沟铲的外形对开沟的效果也有很大的影响，如
图 4 所示。 以往的开沟与覆 土 装 置 都 是 分 离 的 ，考 虑 到 为 了
使机器的结构更加紧密，决定将开沟与覆土装置设计 为一体，外形与结构更加轻巧美观。
2． 4 主传动轮 主传动轮作为传 动 系 统 的 部 件 ，在 工 作 中 起 着 重
要的作用。为了使传动轮不打滑，能够稳定地把动力 通过链条传送给从动轮轴，在其两侧均匀焊接由折弯
2 关键部件及关键技术
2． 1 排种器 手推式蔬菜种子播种机排种器结构如图 2 所示。
在整个排种器设 计 过 程 中 ，排 种 轮 最 为 关 键 。 根 据不同的蔬菜种子以及我国种植模式的复杂多样性， 设计了多种不同排种轮，每个排种轮的凹槽深度和圆 周分布个数都不相同，种植户可根据所种蔬菜不同种 植株距的需要进行更换排种轮。为了保证精密播种， 在排种器内设置了毛刷和弹簧片，以避免重播。整个 排种过程主要是靠重力作用，所以排种器外形对种子 顺利的滑落也有着重要的影响。在保证播种效果的 基础上，对排 种 器 的 整 体 结 构 也 进 行 精 心 的 设 计，排 种器在结构 方 面 非 常 精 巧，并 且 容 易 拆 分 与 组 装，这 是手推式蔬菜种子播种机的一大优势。 2． 2 行距与株距调节
手推式蔬菜种子播种机是在吸收国外的先进技 术和设计理念基础上，根据国内的实际播种情况而研 发的新一代新型、适合小粒蔬菜种子的播种机具。
收稿日期： 2011－12－21 基金项目： 国家“十二五”科技支撑项目（ 2011BAD20B08） 作者简 介： 王 晋 （ 1987 － ） ，男，辽 宁 营 口 人，硕 士 生，（ E － mail ）
第8 期
1． 覆土器 2． 开沟器 图 4 开沟覆土装置 Fig． 4 Ditch and earth up system
2． 6 机架与扶手架调整范围 机架是整个机具 的 支 撑 部 分 ，其 中 一 部 分 为 机 架
调整块，是为了固定开沟覆土装置和排种装置。调整 块的设计使 整 个 机 器 的 结 构 更 加 紧 密，稳 定 性 更 好。 机架部分将整个机具固定在一起，让整个机器的外形 更紧凑。
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农机化研究
钢板构成的翼翅，它能够深入地表； 另外，在主动轮金 属表面粘贴 一 层 泡 沫，使 主 动 轮 与 地 面 摩 擦 力 增 大， 不容易打滑，使传动更加稳定。 2． 5 镇压装置
镇压轮的主要作 用 是 将 覆 土 后 的 土 壤 压 实 ，让 种 子与土壤充分接触，能够更好地吸收养料和水分。手 推式蔬菜种子播种机的镇压轮最多可平行安装 3 个， 并且根据行数不同可减少镇压轮的个数。
由图 5 可知，扶手角度的计算式为
sinλ = X /Z
式中
X —最适宜高度； Z —扶手长度； λ —扶手角度。
图 5 扶手调整示意图 Fig． 5 Arm rest adjustment schematic drawing
设定 Zmax = 1 100mm 为扶手支架的最大长度，Zmin = 1 000mm，为扶手支架的最小长度。其中，机架到地 面的高度 X0 为固定值，取 X 0 = 130mm； 当 X1 = 1 100 时，扶手为最大高度，这时 λ 达到最大值。设定最大 值时为 α ，所以
减小工作强度 、提 高 工 作 效 率 是 机 械 设 计 的 主 要 目的。手推式蔬菜种子播种机考虑到以上功用，对扶 手机架等部件进行了精心设计。由于人体高度不同， 扶手高度对操作者在工作时的舒适度格外重要。
人体的平均身高在 170cm 左右，扶手最适合的高 度在 800 ～ 1 100mm 之间，根据这一数据以及人机工 程学理论，设 计 了 扶 手 的 长 度 与 角 度，并 且 可 以 自 行 调整。调整范围如图 5 所示。
据 需 要 随 意 更 换 不 同 的 排 种 轮 ，一 台 机 具 可 实 现 播 种 不 同 株 距 的 不 同 蔬 菜 种 子 ； 整 个 机 具 结 构 简 单 、设 计 巧 妙 、
占地 面 积 小 。该 机 具 投 入 使 用 后 将 大 大 减 轻 农 民 的 劳 动 强 度 ，使 棚 室 内 的 种 植 环 境 保 持 清 洁 、无 污 染 ，填 补 了 国
wangjin． 20@ 163． com。 通讯作者： 蒋恩臣（ 1960 －） ，男，辽宁盖州人，教授，博士生导师，博士，
（ E－mail） ecjiangscau． edu． un。
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1． 镇压装置 2． 机架扶手 3． 排种装置 4． 开沟覆土装置 5． 传动系统 图 1 手推式蔬菜种子播种机整机结构示意图 Fig． 1 Completemachine structure schematic drawing of the hand－propelled vegetable seeds seed－sowing machine
3 结束语
手推式蔬菜种子播种机的设计完全考虑到人体 学、经济型及 使 用 可 靠 性 等 综 合 因 素，对 每 一 个 零 部 件都是进行 了 精 心 设 计。 该 机 具 是 集 开 沟、播 种、覆 土和镇压为一体的、多功能小型无污染的蔬菜种子精 密播种机，它 具 有 携 带 方 便、易 拆 装、外 形 美 观、实 用 和播种精度高等特点。该设备的研发解决了棚室蔬
α = arcsin X1 － X0 Z max
计算得： α = 61． 9°。 当 X2 = 800mm 时，扶手为最大高度，这时 λ 达到 最小值； 设定最大值时为 β ，则
β = arcsin X2 － X0 Z min
计算得： β = 42． 1°。 由此可见，当 设 定 扶 手 高 度 为 Zmax ～ Zmin 之 间 时，扶手架角度的调整范围为 α ～ β 。因此，根据扶 手的长短可以任意调整高度，机具在运行过程中有可 能受力比 较 大，这 就 要 求 推 动 的 力 量 比 较 大。 所 以， 考虑到操作者作业有可能比较困难的情况，在机架中 间部位设置一个牵引环，这样就可以在操作者推不动 的情况下，机具前方还可以有一个人帮助牵引。
2012 年 8 月
农机化研究
第8Байду номын сангаас期
手推式蔬菜种子播种机的设计
王 晋1 ，蒋恩臣1 ，杨 华2 ，杜木军2 ，窦钰程2
（ 1． 东北农业大学 工程学院，哈尔滨 150030； 2． 黑龙江省农业机械工程科学研究院，哈尔滨 150081）
摘 要： 随 着 棚 室 蔬 菜 种 植 业 的 发 展 壮 大 ，以 人 工 为 主 的 种 植 模 式 已 经 远 远 不 能 满 足 发 展 需 要 ，存 在 种 植 效 率
1． 排种轮 2． 排种器上壳体 3． 排种器下壳体 4． 排种器上盖 图 2 排种器
Fig． 2 Seeding mechanism
排种器工作时 ，由 从 动 链 轮 传 来 的 动 力 通 过 从 动 轴传给排种轮； 在排种轮上，有均匀分布的凹槽，蔬菜 种子进入凹槽内随着排种轮转动，最后落下。
2． 3
不同农艺要 求 行 距 和 株 距 可 调，可 以 播 种 单 行、双 行 以及 3 行，而且调节过程简单方便。
1 总体方案设计
1． 1 总体方案 考虑到要实现的 功 能 ，设 计 该 手 推 式 蔬 菜 种 子 播
种机主要分为 5 部分，分别是镇压装置、机架扶手、排 种装置、开沟覆土装置和传动系统。
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2012 年 8 月
农机化研究
第8 期
菜种植模式以人工为主的问题，从人工化向半自动化 迈进。
手推式蔬菜种子播种机填补了国内棚室小地块 蔬菜种植机 械 的 空 白，推 动 了 蔬 菜 种 植 业 的 发 展，打 破了原有的 种 植 模 式，大 大 减 少 劳 动 用 工，为 小 粒 蔬 菜种子精密播种实现机械自动化奠定了坚实的基础。 手推式蔬菜种子播种机的研发推广将对棚室蔬菜种 植的发展产生巨大的推动作用，对中国市场经济的改 革起到促进作用。 参考文献：
2012 年 8 月
农机化研究
第8 期
1． 2 主要技术参数 由于棚室内空间 小 ，手 推 式 蔬 菜 种 子 播 种 机 的 动
力是通过人力推动整个机器进行播种，根据不同的蔬 菜种子，通过更换不同的传动链轮和排种轮来实现调 整株距。主要技术参数如下：
行数 /行： 1 ～ 3（ 可调） 行距 / mm： 80 ～ 300（ 可调） 株距 / mm： 50 ～ 500（ 可调） 整机质量 / kg： 17． 5 1． 3 工作原理 为了使工作过程紧密流畅、无任何污 染，手 推 式 蔬菜种子播种机由人来推动整个机器。在推动机器 的过程中，主传动轮与地面接触并转动； 动力由主传 动链轮通过链条传动到从动链轮，从动轮轴带动排种 轮旋转，排 种 器 进 行 工 作。 在 整 个 过 程 中，开 沟 铲 在 主传动轮后 进 行 开 沟，排 种 器 将 种 子 播 入 沟 内，紧 跟 在后面的覆土板将土盖上，最后镇压轮进行镇压。
由于国内蔬菜种植的多元化与棚室种植的要求， 手推 式 蔬 菜 种 子 播 种 机 的 行 距 调 节 范 围 为 80 ～ 300mm，最多可 3 行同 时 作 业； 株 距 调 节 主 要 是 利 用 调节不同的主动链轮和从动链轮，通过更换不同齿数 链轮改变传动比来实现株距调整。由本机易拆装的 特点决定了本机在调节行距与株距时非常方便，种植 户根据需要可任意调节，如图 3 所示。
1． 从动链轮 2． 链条 3． 主动链轮 图 3 传动链轮箱
Fig． 3 Drive chain wheel box
开沟覆土装置
开沟覆土装置是 配 合 排 种 器 工 作 的 重 要 装 置 ，并 且对材料的要求也是比较苛刻的。但对于棚室种植， 种植环境要远远好于大田的种植环境，这就使得手推
式蔬菜种子播种机的开沟铲材料可以相对放宽要求。 根据垄高的不同，可通过调节调整杆来实现开沟的深