目前国内所使用的点播器受地域区位与作业习惯差异等影响,需要通过更换零部件来适应不同种子和转速的要求。因此,亟需研究和开发一种只需更换少量零部件即可适用于多种品种种子,能够实现精密播种作业的机械式精量点播器,从而来不断提高播种速度,提升点播器适应性,在满足点播作业性能的基础上,逐步实现兵团种植业不同粒径作物的“六大精准技术”。本文在分析我国精量点播器的发展现状的基础上,通过测定分析种子物料特性,针对棉花种子精量点播器进行了研究,确立了精量点播器的总体方案;通过研究不同种类的种子物理特征,分析了精量点播器的工作机理,同时对精量点播器的关键部件进行设计,并对其进行了试验。本文的研究内容及取得的成果主要包括:针对兵团棉花精量播种技术现状,在点播器内部设有可更换的取种轮,在充分考虑土壤特点的基础上,设计完成了一种既能实现精量点播,又能防止下种错位的点播器;在对各关键零部件进行优化设计基础上,完成了符合精量播种作业要求的机械式精量点播器。(1)点播器总体方案确定以七师为例,常用棉花品种,新陆早54、新陆早42、新陆中42为研究对象,充分考虑七师棉花播种要求及土壤特点,设计一种能够实现精量点播与防止下种错位的机械式精量点播器总体方案,该点播器主要由可更换式取种轮、模块夹圈等组成,在此基础上,分析棉花种子充种过程,根据窝眼孔尺寸、种子的物理性质确定了点播器的角速度范围和充种所需的时间范围,为点播器的设计提供了理论依据。(2)关键零部件设计与仿真在确定总体方案基础上,利用EDEM颗粒体仿真技术优化,确定点播器结构参数。通过对可更换式取种轮、模块夹圈等关键零部件进行设计,并完成相关零部件的建模,对其进行仿真分析,最终确定各关键零部件的工作参数;在完成设计基础上,对点播器进行试制。(3)系统集成与性能试验利用农业部西北农业装备重点实验室的JPS-12计算机视觉精密点播器检测试验台进行样机试验,以播种带线速度、排种盘穴数、不同棉种三轴尺寸为试验因素,以合格指数、重播指数、漏播指数为评价指标,通过使用Design-Expert软件,设计三因素三水平Box-Behnken试验;完成模型改进,最后得到各因素对播种性能指标的影响。以新陆早42为例,得到了满足响应函数的各因子最优组合,即当播种带线速度为0.9 m/s,排种盘穴数15穴时,可变株距式机械精量点播器的合格指数为0.41,重播指数为0.50,漏播指数为0.084。田间试验表明,在工作转速为35 r/min、前进速度为4 km/h的工况下,可变株距式机械精量点播器对各尺寸等级籽粒排种质量皆满足精密播种要求。