随着保护性耕作技术的推广应用,精量播种技术已成为播种机发展的主要趋势。精量播种机的性能主要取决于排种装置,玉米精量排种器按原理可分为气力式和机械式两类。国外精量排种器主要以气力式为主,但由于其结构复杂、造价较高限制了其在国内的应用。国内玉米精量排种器多采用机械式,但目前常用的机械式排种器存在对种子尺寸要求严格、充种率不高以及充种过程中伤种率较高的问题。同时,排种性能还与其驱动装置有关,地轮作为播种机的常用驱动机构,其滑移率直接影响排种性能。针对以上问题,本文以实用新型专利《播种机精密排种器,专利号: ZL 200920021268.2》和《播种机防滑地轮,专利号: ZL200920021269.2》为基础,以丸粒化玉米物料特性为依据,提出了一种基于丸粒化种子的精量排种器并对其结构参数进行优化,找出了各因素对排种性能的影响。同时,分析了现有的排种器驱动装置,提出了一种行星啮合式防滑地轮机构,并对其与土壤的相互作用及受力情况进行了分析,为精量播种机的研制提供了的理论和技术支持。1)对常用玉米种子进行了丸粒化,并对丸粒化后玉米种子进行散粒体物料特性分析,测定其尺寸分布、自然休止角、千粒重,为排种器结构设计提供了依据。2)提出了一种具有圆台型排种盘、两侧开有导种槽的异型孔结构的精量排种器。为确保排种器顺利充种和清种,使排种盘与水平面呈一定夹角,通过对处于种箱边缘的种子进行受力分析,此角确定为30°。3)通过对种子群中的单粒种子进行受力分析,得出了充种的相对速度,以种子不飞越型孔为条件,得到了排种盘的极限转速。以丸粒化种子的直径均值为依据,结合可靠性原理确定了型孔的直径。通过对清种装置以及型孔中种子的受力分析,确定导种槽斜面与排种盘底面之间的夹角为45°。利用BP人工神经网络对排种器排种性能进行了预测,建立了精量排种模型,通过网络训练和测试,表明该预测值与试验值有较好的一致性,为排种器结构参数优化和运动参数的选择提供了依据,减少了试验时间与成本。4)通过对排种器结构与原理分析,结合建立的排种性能预测人工神经网络模型,选择排种轴的转速、型孔直径、排种动盘的锥角为研究因素,利用二次回归正交旋转进行试验。按照单粒(精密)播种机试验方法中排种性能指标的计算方法,在JPS-12排种试验台上进行了试验,建立了单粒指数、漏播指数、重播指数以及种子破损率各指标的回归方程,探讨了以上各因素对于排种性能指标的影响。通过对各排种性能指标回归方程的分析,得出排种轴转速与排种动盘锥角对排种性能有显著影响,而型孔直径对各性能指标影响较小。确定排种轴的最佳转速为12～14r/min,型孔直径为15～15.5mm,排种动盘锥角为23～26°。5)提出了一种行星啮合式防滑地轮机构,在地轮机构中增设带有防滑齿的六角星轮,防滑齿与地轮轮辋上的孔啮合并伸出轮外插入土壤中,这种动配合的方式可有效的清除附在轮上的土壤以及防止秸秆缠绕在防滑齿上。此外,还可以根据播种机的不同工作状态调整齿与孔的啮合位置,减小播种机前进中的阻力。6)对行星啮合式防滑地轮机构进行了受力分析,找出了影响地轮通过能力的因素,推导出地轮机构的行走阻力、支承反力以及地轮在松软土壤中的下陷量。通过分析得出地表及土壤状况、地轮直径、地轮宽度、地轮上的垂直载荷以及地轮的抓地力是影响地轮机构滑移率的因素。确定了行星啮合式防滑地轮机构中啮合孔的长度、孔距以及六角星轮的结构。7)提出一种集单片机和传感器技术的滑移率测试及显示系统。运用光电接近开关测量地轮的实际行驶距离,旋转编码器测量地轮的理论行驶距离,运用单片机Atmega16对光电开关和旋转编码器的输出脉冲计数,计算出滑移率并用液晶显示模块适时显示。8)在室内土槽进行了试验,探讨了在已耕和免耕土壤中不同型式地轮的功耗和滑移率,得出行星啮合式防滑机构在功耗差别不大的情况下有较小的滑移率。在不同秸秆覆盖量的地表进行试验,探讨秸秆覆盖量对地轮滑移率的影响,得出滑移率随秸秆覆盖量的增加而增大,在200～251g/m2的覆盖量范围内滑移率较小。在此条件下探讨了土壤的含水率与硬度对地轮滑移率的影响,得出土壤含水率在10～15%范围内地轮的滑移率较小。9)利用二次回归正交旋转进行试验设计,对行星啮合式防滑地轮机构进行了参数优化。选择地轮直径、地轮宽度、地轮的垂直载荷、防滑齿长度为试验因素,建立了滑移率的回归方程,研究各因素对地轮滑移率的影响。通过对回归方程进行分析,得出地轮防滑齿长度、地轮直径与地轮的垂直载荷是影响地轮滑移的显著性因素,地轮的宽度对滑移率影响较小。最佳的参数组合为:地轮直径650mm、地轮垂直载荷为200kg、防滑齿长度30mm,为精密播种机各参数的确定提供了理论依据。