水稻是我国三大主要粮食作物之一,种植面积约占全球水稻总种植面积的19%,在农业生产中占有举足轻重的地位,是我国粮食安全的重要保障。同时,随着我国城镇化进程的加快,农村劳动力逐渐减少,传统的育秧、插秧的水稻种植模式正面临劳动力日益短缺的难题。经过多年的尝试和研究发现,机械化的直播则是一种省时省力,节约资源,可大幅提高农民收益的种植模式,目前在种植户中广受欢迎。该播种方式中,最为关键的是精量穴直播技术,该技术是按水稻种植的农艺要求,将水稻种子按照设定的行距、株距和穴粒数标准精确地播种到田地,是一种较为先进的水稻播种技术。而在其中,能否实现水稻精播的关键在于是否有合适可用的精量排种器。本文在深度剖析水稻直播种植农艺技术要求的基础上,开发与其相适应的精量播种装备与关键部件,探索研究利用负压吸附理论开发一种适用于水稻精量直播的气吸式排种器。同时,论文在充分分析并以水稻种子的机械物理特性为依据,对气吸式水稻精量排种器进行了理论研究、结构开发和仿真研究,并进行系列的性能验证试验,主要研究内容如下:(1)通过阅读大量的国内外相关文献,对排种器的种类、工作过程、工作原理和国内外的研究现状进行了深入分析和研究。(2)选取三种不同品种的水稻种子为研究对象,对经过处理后的种子进行三轴尺寸、含水率、摩擦角、堆积角等物理力学参数的标定,分析种子的外观形态。(3)基于负压吸附原理,设计开发一种适用于水稻直播的气吸式精量排种器,分析研究并确定排种器的关键结构、主要参数,确定排种盘吸附种子所需气室负压值的大小。(4)利用有限元软件FLUENT对排种器各方面性能进行仿真研究,建立排种器的气流场仿真模型,使用网格划分软件ICEM对模型划分结构化网格,将划分好的网格导入到FLUENT中进行气流场仿真分析。通过分别改变排种器转速、气室负压值以及吸种孔直径的大小,探究上述三因素的变化对负压气室内部气流场的影响,为排种器结构参数设计提供理论依据。(5)将SolidWorks中建立的水稻种子三维模型导入到离散元分析软件EDEM中,采用手动填充颗粒的方式生成水稻种子的离散元仿真模型,开发设计三种不同类型的排种盘,通过EDEM仿真探究不同排种盘对排种器充种室内种群的扰动效果。采用API替换的方式生成适用于耦合仿真的水稻种子模型并将结果文件保存成0s文件,将EDEM软件与FLUENT软件耦合进行仿真研究,仿真结果显示,吸种孔漏吸和多吸的情况与排种盘转速和真空度的对应关系是与排种器的实际工作情况相符合的,为后续利用仿真分析来优化水稻排种器的结构参数奠定了基础。(6)在自制的排种器试验台上对气吸式水稻精量直播排种器进行了试验,对影响排种器工作性能的主要因素如排种盘吸种孔的布局方式、吸种孔直径、排种盘转速、气室负压值等进行了单因素试验探究,确定上述各因素最佳的参数。对吸种孔直径、排种盘转速、气室负压值对排种器排种性能的影响进行三因素四水平的正交试验,试验结果表明,上述三因素对排种性能影响的主次顺序为:吸种孔直径、排种盘的转速和气室的负压值。吸种孔采用圆柱形型孔,布局方式为圆弧型双孔布局,吸种孔直径为1.4mm,排种盘转速为35r/min,气室负压值为-3.5kpa时排种器的排种效果最好。试验结果为:播种合格率为84.22%、重播率为8.81%、漏播率为5.97%。满足JB/T 10293-2001《单粒(精量)播种机技术条件》中的参数要求。