大蒜是我国重要的经济作物之一,种植面积和产量均居世界首位。但由于大蒜种植单粒种植、鳞芽朝上的特殊农艺要求以及大蒜种植机械发展的缓慢性,所以目前大蒜种植还是主要依靠人工劳作,机械化程度低、人工成本高、种植质量差。尽管市面上有一些大蒜种植机械,但由于漏播、重播现象严重,难以满足大蒜“一穴一蒜”单粒种植的农艺要求,尤其是目前单粒取种技术较难满足大蒜生产规范要求,取种速度一旦稍快会造成漏播率较高,导致大蒜后期收获的产量降低。因此大蒜种植机械滞后性严重束缚了大蒜机械化种植产业的发展。(1)根据大蒜单粒种植的种植农艺,对大蒜播种机的核心部件爪式循环单粒大蒜取种装置进行原理分析与结构参数计算。为了设计的大蒜播种机以及整机的核心部件更好满足农艺的要求,设计前对大蒜蒜种的种植农艺参数进行研究,并且对蒜种的外形参数进行测量、计算,并对蒜种进行分级归类,统计蒜种拱背曲线,并对蒜种不同堆积状况的孔隙率进行计算,得到蒜种堆积的孔隙率ε取值范围0.45-0.5。(2)创制了一种爪式循环单粒大蒜取种装置,采用“取多留一”全新的设计理念,即取种爪初始一次抓取2-3粒蒜种,提升过程中由于栅板清种侧为倾斜的,在栅板的倾斜角度和重力的共同作用下,将多余蒜种清掉,最终只剩1粒蒜种,保证单粒种植的农艺要求。(3)以速度为单因素,分别通过室内试验台试验与EDEM离散元软件仿真试验计算爪式循环单粒取种装置的合格率、漏取率以及重播率,验证离散元仿真试验的有效性;利用EDEM离散元软件进行仿真试验,分析不同尺寸的取种爪对蒜种抓取数量的影响,并根据参数的要求设计三因素三水平试验;利用EDEM离散元软件进行取种装置取种和清种过程的仿真试验,通过统计被抓取蒜种和被推掉蒜种的实时平均受力和平均速度数值的变化,分析不同的速度和栅板倾角对蒜种清掉过程的影响。(4)采用Design-Expert8.0.6.1进行取种爪尺寸、清种栅板角度等参数优化,得到取种爪尺寸最优结果:圆弧半径48.52 mm、圆心角72.59°、横向间距25.11 mm,预测目标率为90.64%;栅板倾斜角度为7.01°,预测清种合格率为92.84%、漏播率为3.7%。试验台试验结果表明与仿真预测结果高度一致。(5)样机试制与试验。设计加工爪式循环单粒取种试验台装置,进行室内试验,验证测试影响单粒取种性能的参数,并根据试验结果对取种装置关键参数进行优化,在临沂市建领模具机械有限公司进行样机的试制,并进行了大蒜大田种植性能试验。结果表明,大蒜种植所有参数满足大蒜生产技术规范的国标参数。