高速水稻插秧机的变速装置对插秧机的动力性、燃油经济性、换挡操作的便捷性与可靠性、传动的平稳性与效率、功能的实现等都有直接的影响。本文以高速水稻插秧机的主变速箱为研究对象，研究该变速装置的传动特性，在对主变速箱力学分析的基础上，对该装置进行了优化设计，并完成了样机的研发工作，主要的研究工作如下：1）综述了国内外高速插秧机底盘变速装置的研究现状，分析了目前国内高速插秧机变速装置存在的主要问题，研究了各类高速插秧机底盘变速装置的工作原理和工作特点。2）确定了研发的高速插秧机的传动方案，对机器的整体传动比进行了分配设计；提出模块化设计思想，即底盘主变速箱既可以与HST变速器连接，也可以与机械变速器搭配使用，从而研发了主变速箱。并对设计的主变速箱进行了静力学的受力分析，为后续的结构力学分析与优化奠定了基础。3）利用绘图软件UG对主变速箱进行三维建模、虚拟装配、干涉检测和运动仿真，从而验证了模型的正确性和合理性；将UG中建立的主变速箱的结构模型导入到ANSYS软件中，结合有限元理论，以稳定工作状态下的插秧机承载力最大的插植档为例，分别对主变速箱中的轴和齿轮进行结构线性和非线性受力分析，校核了轴的强度和刚度、齿轮的齿根弯曲强度和接触强度。4）根据高速插秧机重量越轻越好的使用要求，对主变速箱的齿轮和轴建立了优化数学模型，并以它们的体积最小、重量最轻为优化设计目标，以齿轮和轴的设计参数和力学分析为约束条件，利用序列二次规划法（SQP法），结合MATLAB软件的优化工具箱对主变速箱的齿轮和轴进行结构优化，并取得了良好的优化结果。5）通过对机器在插植状态下的静力学分析，得出主变速箱箱体的受力分析数据，并将其导入到箱体在ANSYSWorkbench软件中的有限元模型中求解，对齿轮箱体进行静态有限元分析，从而校核了箱体的强度，并对箱体结构进行加强，使得前桥强度大大提高。6）完成了高速水稻插秧机主变速箱的设计和制造工作，并研制出样机。田间试验证明，该机器的设计达到了农业提出的设计要求，插秧效果好。