为进一步提高棉花育种播种的机械化水平,结合棉花小区种植的农艺要求和棉种的物料学特性,研究设计了一种具有播种精确、清种快速彻底的组合气吸式棉花小区播种机。在对5种不同品种的棉花种子进行了农业物料学特性测试基础上,对棉种在气吸盘上的受力、速度、加速度进行了理论分析,计算出了组合气吸式排种器的结构参数和运动参数。在此基础上,设计了清种系统和控制系统,并对组合气吸式棉花小区播种机整机进行了设计。设计过程中,利用FLUENT软件对组合气吸式排种器进行了模拟仿真,为结构参数和运动参数的确定提供了有力支撑。为了验证设计的正确性,在排种性能试验台上进行了排种性能试验,同时利用高速摄像系统,研究了棉种吸附姿态对充种性能的影响,得出了结构参数与工作参数的优化组合,在此组合条件下,重播率和漏播率最低。利用试制的组合气吸式棉花小区播种机进行了田间试验。检测了株距变异系数、重播率、漏播率、清种性能。主要研究内容如下:1.棉花种子基本参数和力学特性测量对5种不同棉花种子进行含水率、长、宽、厚、密度、千粒重、休止角、摩擦角度的测量。棉花种子的平均长度在9 mm-10 mm左右,平均宽度在5 mm左右,厚度在4.5mm左右,棉种形状类似水滴型。棉种千粒重集中在89.7 g-99 g;棉花种子密度都分布在0.89 g/cm~3左右;棉种的悬浮速度平均值分别为13.837 m/s、13.832 m/s、13.822 m/s、13.767 m/s、13.919 m/s;休止角集中在24.4°-28.4°之间。2.组合气吸式棉花小区播种机整体设计通过对棉花小区播种农艺要求的分析,设计了组合气吸式棉花小区播种机的整体结构,该机主要由排种系统、清种系统和控制系统组成。在此基础上,通过对排种器携种阶段种子的受力、速度和加速度的理论分析,对组合气吸式排种器进行了结构优化;通过对播种机真空切换装置和清种系统的设计,实现了清种迅速、彻底的功能。通过对控制系统的优化设计,实现了株距、行距和播深的连续可调;3.利用FLUENT对组合气吸式排种器进行模拟仿真采用模拟仿真试验技术,在排种器的吸气口截面设置不同的边界条件（包括压强和气流速度）,首先对导向槽盘上导向槽在开放条件下的流场（包括速度场和压力场）进行了分析,结果显示,在导向槽开放条件下,导向槽上不同位置处的气流速度和压强随着该处距离导向槽盘中心距离的增大而逐渐减小。在此基础上,在排种器的吸气口截面相同的边界条件下,对气吸盘和导向槽盘组合后形成的气吸孔的流场进行了仿真分析,结果显示:入口处气流的压强为300 Pa、速度为21.97 m/s,此时,气吸孔的气流场的压强为2481.8 Pa、气流的速度为61.67 m/s。该仿真结果与试验所测得的结果基本一致。4.组合气吸式排种器台架试验利用搭建的排种器性能试验台,借助Design expert软件,做了三因素三水平正交试验,通过试验确定了排种器较优工作性能的实验参数,为大田播种试验提供参数依据。漏播率最低的最佳组合是风压2.67 k Pa、槽宽2.83 mm、排种速度20 r/min,漏播率为0.59%。建立了重播率、漏播率的数学模型,得出重播率较低的符合要求的最佳方案是风压2.35 k Pa、槽宽2.78 mm、排种速度20 r/min,重播率为4.3%。5.利用高速摄像系统研究吸附姿态对充种性能的影响通过分析得知:种子在排种器携种弧段共有3种吸附姿态:A棉种类似于三角形的底被吸住;B棉种类似于三角形的腰被吸住;C棉种类似于椭圆的面被吸住其中。通过理论计算得出维持姿态三所需要的吸力最小,在真空度压强相同的情况下,以姿态三吸附时种子最为稳定,是充种的理想姿态;通过高速摄像系统跟踪棉种运动状态,发现存在姿态A、C向姿态转化现象,利用TEMA软件跟踪棉种运动,得出棉种速度、加速度图像,由图像分析可知,姿态A、C存在速度不稳定。姿态B速度比较稳定。这对减少漏播率,提高播种性能具有重要意义。6.组合气吸式棉花小区播种机田间试验用山农棉11号种子对组合气吸式棉花小区播种机进行了田间试验,建立了重播率、漏播率的数学模型,经参数优化,确定最优参数为播种机前进速度1.3-1.5 m/s,风压2.5-2.8 k Pa,气吸盘槽宽2.6-2.8 mm。并分析了播种机前进速度对株距变异系数的影响规律。得出速度是1.2-1.5 m/s时变异系数较小。此时组合气吸式棉花育种播种机的重播率和漏播率均小于3%,且重播率和漏播率之和小于5%,满足棉花育种小区的播种要求。对清种系统进行了性能试验,田间试验时进行了2.2、2.6、3.2 k Pa不同真空度的试验,每组真空度均进行20次清种作业,每次清种时存种壳中加100粒棉种。检测结果显示每次的残留率均是0。清种率达到100%。实现了清种的及时性、彻底性。设计的组合气吸式棉花小区播种机排种性能、清种性能均满足棉花小区播种的要求。