种子休眠的一个重要的原因是种皮存在硬实阻止种子发芽。高寒地牧草等小籽粒种子休眠率更高,解除休眠常用方法有化学法、物理法和综合处理法,传统牧草种子解除休眠采用人工摩擦和碾压的方法,工作效率低,目前机械破眠技术研究较少,且存在着胚和胚乳损伤等问题使得种子发芽率反倒降低。本论文针对传统破眠耗时费力和效率低下的问题,以苜蓿种子作为研究对象,分析其生物力学特性,借助传统石碾的碾压原理,设计了一种碾压式牧草种子破眠装置,基于EDEM对破眠装置内部颗粒的运动和受力进行分析,并通过试验验证了破眠装置的工作性能。试验表明:碾辊转速98r·min^-1、碾辊重量为29.4kg、喂入量为13.8kg/h时,破眠效果相对较好,破眠后出芽率可达92⁹4%,破损率为3.2%。很好的解决了传统破眠效率低和机械破眠破损率大的情况。为后期探求高寒草地牧草种子低损机械破眠方法,研制低损破眠设备提供一定的参考价值。本论文具体研究内容包括:1、石碾的组成、结构及其力学分析。分析石碾主要结构及组成,构建简化石碾模型,分析其摩擦磨损原理及受力,进一步对小籽粒种子的碾压作用进行受力分析,从运动动力学角度建立碾压过程中苜蓿种子的受力数学模型。为破眠装置碾压部件的设计提供理论依据。2、高寒草地牧草种子生物学特征与挤压破眠力学特性研究。以典型高寒草地牧草种子—苜蓿种子作为研究对象,测定统计出苜蓿种子三轴尺寸及千粒重,并对其力学性质进行试验,分别测定了苜蓿种子与钢板、铝板和塑料板之间的静、动摩擦系数,以接触面积和接触材料作为影响因素进行了影响分析,为破眠装置设计提供有益的参考。3、碾压式破眠装置结构设计。以苜蓿种子生物力学特性参数作为依据,结合石碾力学分析计算,设计碾压装置的主要工作部件,并对其他辅助部件进行结构设计,并利用Solidworks软件完成破眠装置的三维实体建模;4、结合苜蓿种子在破眠装置中的受力,利用EDEM离散元软件创建苜蓿种子散体颗粒模型,并模拟实际破眠的仿真环境,对苜蓿种子在破眠装置内不同位置流动时的速度、受力进行模拟分析。5、验证破眠装置的工作性能,试验及仿真研究结果表明:碾辊转速98r·min^-1、碾辊重量为29.4kg、喂入量为13.8kg/h时,破眠效果好,破眠种子发芽率为92⁹4%,种子破损率为3.2%。