伴随着国民经济的发展,大豆已经成为我国四大粮食作物之一。因此,需要针大豆作物配套全程机械化生产设备。大豆小区播种机作为科研院所进行育种培育试验的机械,是整个大豆产业链的关键一环。影响大豆播种质量的关键因素在于大豆精密排种装置的控制;而解决播种机自动化操作的关键环节在于自动送种装置和自动清种装置的研发与设计。自动送种装置目前仅有支持条播精播机械的离心式和弹夹式送种装置的应用,还需要人力的辅助,针对粒播的精播机具的自动送装置目前还没有实体装置的应用。自动清种装置目前只有针对气吸式排种器的研制和应用,针对机械式粒播排种器的自动清种装置的研究和应用还没有。大豆小区播种机具的自动送种系统、自动排种系统、自动清种系统的设计与控制方法亟待研究。本文针对目前我国大豆小区播种机播种质量低、作业效率低、自动化程度低等缺点,从送种系统、播种系统、清种系统、控制系统等方面解决问题。根据大豆播种农艺特点,结合黄淮海地区实际情况,研制了一款以电驱动为行走动力的能够自动送种、排种、清种的三行大豆小区播种机械。论文通过对现有该类型小区播种机的机型及特点进行分析,提出新的设计方案,并对方案进行了分析论证,确定了大豆小区播种机的各关键系统及装置的设计方案和控制形式,对整个大豆小区播种机的实体模型进行设计和工程图的绘制。进行了样机制作,并进行了室内和田间验证试验。针对以上研究,作了如下工作:1、引用了行星轮周转轮系的理论,应用到大豆小区播种机自动送种装置的方案设计上,采用了旋转种杯准确投种的方法,制定了转盘式大豆小区播种机自动送种装置的方案,解决现有小区播种机没有自动送种装置的难题。设计了一款新的种杯及供种圆盘,确定了各组成部件的结构参数。对该系统进行了动力学分析,研究了各机构的运动特点。对该系统的控制方法进行了程序设计,使该系统能够准确的对送种装置工作的时间进行控制,实现自动送种。通过自动送种装置工作性能试验分析,该自动送装置可以一次完成12个小区的连续送种作业,工作稳定,可靠性好,降低了人力劳动强度。2、采用了基于遗传算法播种机排种器转速模糊控制方案,找到了排种器电机与播种机车速匹配的控制方法,建立了数学模型,完成了自动排种系统的设计,解决了现有排种系统排种控制精度较低的问题。针对窝眼轮式排种器的排种轮进行了运动学分析,并进行了仿真试验及分析。针对排种控制方法建立了数学模型,进行了大豆质量、车速、排种轴转速等影响因素之间的响应面分析,得到了最佳参数。通过排种系统的田间性能试验分析,该电控排种系统的漏播指数、重播指数、株距变异系数等指标均符合工作要求。3、建立了负压清种的方案,找到了大豆最低起动速度和最小吸拾风速,应用了狭管效应理论,设计了狭管清种口,完成了大豆自动清种装置的设计,解决了机械式排种器残留大豆的清种问题。对清种系统进行了机理分析,并对大豆的清种过程进行了动力学分析,获得了大豆吸拾的相关参数。对新设计的清种口进行了流场分析。通过清种系统性能试验,表明该系统能够实现快速、彻底的清除残留种子,提高了清种的作业效率。4、应用推杆电机调节开沟播深的方法,解决了现有机械式开沟器需要手动调节播深的问题。设计了电机驱动开沟系统,并对开沟装置进行了力学分析。通过开沟装置的工作性能试验分析,该开沟系统开沟效果良好,平均播深及播深合格率均达到了小区播种机作业标准要求。5、采用蓄电池组-电动机动力的方案,设计了一种纯电动电机驱动动力系统。对电机驱动系统的各主要装置及参数进行了分析计算。通过田间试验验证分析,电动小区播种机一次充电后连续作业的时间达到了预期设计目标,能够满足正常作业需求。6、应用了整机控制系统模块化设计,对各关键系统的控制程序进行了模块化设计,提高了控制系统的适用性。7、通过对该研制的大豆小区播种机样机的室内和田间试验验证,室内验证试验结果为:种杯的偏移量合格率在99.4%～99.6%,种子无破碎上种合格率为99.738%～99.836%。漏播指数基本保持在0.15%～1.90%之间,重播指数保持在0.85%～2.00%之间,株距变异系数保持在0.30%～7.00%之间。田间验证试验结果为:该小区播种机自动送种系统能够在设定的时长内完成对应小区的种子供应工作,种杯基本无偏移,种子基本无破碎,能够连续完成12个小区的自动送种工作。该小区播种机各行播种的漏播指数范围为0.11%～0.25%,重播指数范围为0.88%～0.96%,株距变异系数范围为0.253%～1.047%。可知该小区播种机的自动送种系统、自动排种系统、自动清种系统和整机控制系统等均符合小区播种机作业标准要求,工作性能可靠。