中国是农业大国,玉米已成为中国第一大粮食作物,其在播种过程的精确程度直接影响到玉米生产的效益。本文针对目前玉米播种机在作业过程中出现的漏播以及人工补种不准确的问题,结合我国玉米播种的农艺要求,采用了检测实时补种的方式进行排种作业,从而降低劳动强度,提升生产效率和播种质量。本文针对国内常见的玉米精量排种器——勺式排种器设计了变速补种系统,该系统具有结构简单、成本低以及排种补种一体的特点,更适合我国国情。本文研制的变速补种系统是在勺式排种器偏离出种口20°位置进行提前检测,当发现漏播时进行提速越过空种槽达到补种的目的。该系统旨在降低漏播率,提高播种质量。主要研究如下:1、玉米籽粒物理特性研究。对久龙5号、九单57和郑单985三种品种玉米籽粒的三维几何尺寸、千粒质量、密度、含水率和静摩擦因数进行测定以及按三种玉米籽粒品种的平均几何尺寸归类为球形、锥形和矩形,为后续EDEM仿真分析提供基础参数。2、勺式排种器变速理论分析及仿真分析。本文基于勺式排种器的工作原理,对勺式排种器变速状态下的充种阶段和检测孔处籽粒进行动力学分析。通过EDEM仿真三个品种玉米籽粒的五个速度下的排种质量,并根据不同速度进行变速仿真,对比变速前后对排种质量的影响,为勺式排种器变速补种系统的设计提供理论依据。3、勺式排种器变速补种系统设计。确定变速补种系统整体方案并对其进行设计:传感器的选型、检测孔的设计、控制算法、传感器安装位置的确定以及系统硬件和软件的设计。4、变速补种系统的调试与试验研究。为保证变速补种系统可靠性,对变速补种系统进行调试及传感器精度试验;在JPS-12排种器性能检测试验台上进行装有变速补种系统的勺式排种器性能试验,并与原勺式排种器排种性能试验数据进行对比。研究表明:在装有变速补种系统的勺式排种器工作转速处于13.9~23.1r/min时,漏播率不超过1.4%,平均补种率达到89.95%,播种率达到98.6%。当工作转速为27.7r/min时,相较原勺式排种器漏播指数降低10.4%,补种效果最为明显。当工作转速达到32.3r/min时,变速补种系统因种子抖落现象严重而几乎无补种效果。在三种玉米类型中,久龙5号(球形)的漏播指数最低,郑单958(矩形)次之,九单57(锥形)最高。