近年来,我国为了在有限的土地上平衡玉米和大豆的产量,逐步摸索出多种适合东北地区实际情况的轮作技术,其中玉米大豆轮作技术是逐渐兴起的一项轮作技术。玉米大豆轮作技术为前两年播种玉米,第三年播种大豆,依次循环往复,这种轮作技术具有蓄水保墒、降低风蚀水蚀、根茬降解腐烂程度高、增加土壤有机质含量等优势。由于采取玉米大豆轮作模式,因而在大豆播种作业时,地表上残留大量玉米秸秆和根茬,致使大豆播种作业时发生如下问题:秸秆、根茬易堵塞开沟装置,破茬作业需同时针对秸秆和根茬进行作业;在播种过程中解决大豆的精密排种问题;拖拉机行驶轮和机具在作业时均会接触到残留于地表的根茬,机具震动增加,排种器易发生掉种现象。上述问题使传统的大豆播种机很难适用于玉米大豆轮作种植模式,因而本文对玉米大豆轮作模式下的精密播种技术进行深入研究,并研制一种适用于玉米大豆轮作技术的大豆耕播机。本研究结合玉米大豆轮作技术特点和东北地区实际作业条件,通过理论分析、试验设计、数学建模、仿真分析等方法,研究关键部件的几何形态、结构参数、作业方式与作业效果之间的关系,并总结和量化其规律,从而设计出合理的排种、破茬、传动等关键部件,最终设计出与玉米大豆轮作技术相配套的大豆耕播机具。1、针对玉米秸秆覆盖模式下的破茬需要,本研究设计了一种适用于玉米大豆轮作种植模式的播种机防堵装置,其采用组合刀片式结构,具有作业功耗小、秸秆切断率高等优点。通过理论建模和动力学分析相结合的方法,对滑切刀片滑切秸秆的过程进行研究,得出滑切刀片侧切刃最优曲线应为一条等滑切角曲线。通过三因素三水平正交组合试验得出滑切刀片的最佳参数组合为:作业速度2 m/s、耕作深度35 mm、滑切刀片回转半径为185 mm,并进行验证试验得出秸秆切断率为91%,单把刀片功耗为8.2 W。2、设计了一种大豆气吸式双圆盘排种器。通过分析气吸式双圆盘排种器取种、排种作业原理,对其关键部件进行了设计、优化。以排种器播种吸盘转速、气流运动速度为试验因素,漏播率为试验指标分别进行单因素试验和二次通用旋转组合试验,运用Design-Expert软件得出回归曲面并建立数学模型,得出最佳因素组合为气流速度220 m/s、排种器播种吸盘转速100 r/min,此时漏播率为2.79%。3、本文设计的液控起降摩擦轮传动装置,通过理论分析和现有研究资料对比确定两个传动轮胎的径向尺寸,并合理选择传动轮胎。将整个传动机构建立三维模型,运用ADAMS仿真软件实现传动机构的运动学仿真分析,取得了东北地区坡度等级下的摩擦轮作业过程中的纵向偏差。经计算可知实现传动的最大摩擦轮胎压值为25.9psi。根据田间试验测试摩擦轮传动装置的传动效果,通过更改摩擦轮胎压值测量各轮胎转数和移动距离,并根据测得结果计算对比不同胎压摩擦轮的滑移率,做出摩擦轮的滑移率变化曲线,并求得摩擦轮传动效果最好的胎压最优值为24.345 psi。4、针对保护性耕作条件下与大豆耕播机配套的镇压辊压实土壤不均匀、相关耕播机具纵向尺寸过长的问题,设计了一种仿形弹性镇压辊,采用弹性辐条结构,通过理论分析确定了镇压辊的主要结构参数:直径D=450 mm,宽度B=210 mm,弹性辐条数量n=12。综合上述技术,本文研制了2BDG-6型大豆耕播机,经田间试验表明其在作业速度6 km/h的前提下,粒距合格指数86.8%,漏播指数5.2%,播种深度合格率93.75%,种子破损率仅为0.3%,机具的各项性能指标均超过国家相关标准规定的指标要求,可为玉米大豆轮作技术在东北地区的推广起到装备与技术支撑作用。