1.4　研究内容与方法

本书主要对马铃薯精密播种技术进行深入研究，结合东北地区马铃薯播种农艺要求，将理论分析、离散元素法、虚拟样机技术、高速摄像技术、台架性能试验及样机试制等多种方法与手段相结合，对马铃薯种薯物料特性进行研究测定；优化设计双列交错勺带式精量排种器，对其主要结构和工作原理进行阐述分析，建立充种、清种、导种和投种过程动力学模型，优化关键部件双列交错排种总成、主动驱动总成、振动清种装置、充种箱体的结构参数；运用离散元素法进行EDEM虚拟排种试验，优化排种器的柔性充种运移性能及相关工作参数；运用高速摄像技术和图像处理技术对排种器的导种及投种轨迹进行测定，分析其零速投种运移机理；对双列交错勺带式精量排种器进行样机试制，以工作转速、振动幅度、倾斜角度为试验因素，以合格指数、重播指数、漏播指数为试验指标，进行单因素试验及多因素试验，得到排种器的最佳工作参数组合；在此基础上，对开沟器、排肥器、肥箱、覆土器、镇压轮进行选型配套，综合配置设计马铃薯精量播种装置，并通过田间试验检测机具的作业性能。

本书的主要内容与方法如下。

（1）马铃薯种薯物料特性测定研究

广泛查阅文献资料，归纳总结国内外研究手段，明确研究思路，完善技术方案。选取东北地区广泛种植的尺寸等级不同的三种马铃薯种薯（费乌瑞它、尤金885和东农312）进行物料特性研究，测定其基本物理特性（三轴尺寸、几何平均径、球形率、质量、密度和含水率），并搭建多种物理力学试验台，测定分析种薯的相关力学参数（静摩擦系数、内摩擦角、自然休止角、刚度系数及弹性模量），为马铃薯精量排种器的结构设计及仿真分析提供理论依据与边界条件。

（2）双列交错勺带式精量排种器关键部件优化设计与分析

将创新设计与理论分析相结合，运用CAD设计技术，实现方案提出、理论分析、结构创新、样机试制、试验研究、改进修正、定型试制的逐步推进。对双列交错勺带式精量排种器的主要结构和工作原理进行研究，对其关键部件双列交错排种总成、主动驱动总成、振动清种装置、充种箱体进行优化设计，建立充种、清种、导种和投种过程动力学模型，分析并优化排种器各关键部件的最佳结构参数。

（3）基于离散元素法的马铃薯精量排种器充种运移性能仿真模拟分析

将多种研究方法优化与集成，优化排种器的柔性充种运移性能，并得到较佳的工作参数范围。基于离散元素法建立排种器虚拟模型，运用离散元仿真软件EDEM对排种器的充种舀取过程进行单因素虚拟试验，分析充种过程中不同尺寸等级种薯产生重播、漏播问题的主要原因，初步筛选排种器较优的工作参数，在此基础上进行试验样机的加工试制，同时对后续试验进行充分准备。

（4）基于高速摄像技术的马铃薯精量排种器投种性能分析与试验

以双列交错勺带式精量排种器导种系统为研究载体，重点探究马铃薯种薯投送运移机理，分析影响导种投送运移轨迹的主要因素。在此基础上自主设计搭建马铃薯精量排种试验台，结合高速摄像技术对种薯投送运移轨迹进行测定分析，归纳投送落种轨迹分布，研究种薯投种轨迹的规律趋势，为马铃薯精量排种器导种系统及配套开沟器的优化设计奠定理论基础。

（5）马铃薯精量排种器台架性能试验

为得到排种器的最佳工作参数组合，以排种器的倾斜角度、工作转速、振动幅度为主要因素，以合格指数、重播指数、漏播指数为性能指标，参考国家标准GB/T 6242—2006《种植机械马铃薯种植机试验方法》和NY/T 1415—2007《马铃薯种植机质量评价技术规范》，分别进行单因素及多因素正交旋转组合试验，建立排种性能指标与试验参数间的数学模型，运用Design Expert 8.0.10软件对试验结果进行处理和分析，并对所优化的结果进行试验验证，考察其科学性及合理性。

（6）马铃薯精量播种装置配置设计与田间试验

结合东北地区马铃薯的播种农艺要求，开展马铃薯精量播种装置总体设计，对开沟器、排肥器、肥箱、覆土器、镇压轮等部件进行选型配套，综合配置设计马铃薯精量播种装置。以尤金885马铃薯种薯为供试品种进行田间试验，检验机具的作业效果，对播种均匀性、种肥深度及后续产量进行测定。

本书可为马铃薯精量播种机具及其关键部件的创新设计与优化提供理论参考，同时为马铃薯规模化、标准化种植奠定基础。