我国是农业大国,农作物种植面积非常广阔,玉米是我国重要的粮食作物之一,其种植面积约为4213万公顷。使用免耕播种机进行播种作业在保证播种质量的同时,可以提高作业效率,蓄水保墒,提高土壤有机质含量。目前免耕播种机普遍使用普通导种管进行投种,种子由指夹排种器排种后落入空的导种管中继续自由落体运动落入到机具开出的种沟内。由于地表不平整和残茬无序排列,使机器在作业过程中振动加剧,导致导种管内种子与管壁碰撞同时在地面弹跳,播种质量迅速下降,随着作业速度的增加,这种情况将会明显加剧。针对此问题,根据玉米种植的农艺要求和免耕播种机的国内外研究现状,设计一款高速免耕播种机单体,在保证播种质量的同时,提高免耕播种机的作业速度,使作业效率大幅增加。本研究通过EDEM离散元分析种子的运动规律,利用有限元分析机架等关键部件的受力情况,确定高速免耕播种机单体的主要结构参数及各关键部件参数的取值范围。利用试验台试验和田间试验完成单因素及三元二次正交旋转组合试验分析,确定了高速免耕播种机单体的最佳工作参数组合。主要研究成果如下:(1)对国内外免耕播种机械的发展现状进行研究,发现目前免耕播种机作业速度很难得到提升,对比不同播种机单体的结构特点,对导种管内种子的运动过程进行分析,确定主要研究内容,制定技术路线,设计并试制高速免耕播种机单体样机。(2)高速免耕播种机单体的总体方案设计。根据免耕播种机的工作要求,结合玉米种植的农艺要求,确定了高速免耕播种机单体的主要结构参数。主要包括高速种管、传动机构、种箱支撑座板及单体机架。设计过程中在保证播种质量的同时简化结构,保证机具在田间有较好的通过性。(3)完成高速免耕播种机单体的关键部件设计。确定高速种管的种子投送机构采用刮板式输送机构,使用拖拉机蓄电池提供动力,同时对电机、轴承等标准件进行计算选型。利用EDEM离散元法确定投种板结构为组合式投种板,投种角度为35°,通过Solid Works Simulation完成对单体机架及种箱支撑座板的受力分析与校核。(4)完成高速免耕播种机单体的试验台试验及田间试验。对影响播种质量主要因素:机器作业速度、高速种管离地高度和导种角度进行单因素试验,确定因素的变化范围,利用三元二次正交旋转组合试验优化工作参数,最后确定机器作业速度为12km/h、高速种管离地高度为42mm、高速种管的导种角度为9°时播种的合格指数为94.67%、重播指数为2.33%、漏播指数为3%。