黄淮海地区的粮食种植主要以小麦玉米轮作为主要种植模式,在小麦播种前的耕整地环节很多农户采用旋耕整地作业。旋耕机工作效率高,碎土能力强,但是整地的质量不高,土质疏松,土壤空隙大,土壤的水分蒸发严重,降低播深一致性和播种均匀性,影响了小麦正常生长,减少小麦产量。拖拉机在疏松的土壤上面进行作业时,会留下两道很深的车辙,会影响整个播种的播深一致性,播种在车辙里面的种子,由于播种深度太浅,表面土壤覆盖不足,底层土壤经过压实,会使小麦的出苗率降低,水肥利用率不高。本文通过认真研究分析国内外的小麦播种机的特点,调研河南地区地区小麦种植模式,结合本地区实际情况,针对小麦播前整地环节和播种作业存在的问题,设计了一种新型播前镇压小麦播种机,主要有播种机整体结构、关键零部件、镇压装置的设计,并对作业质量进行离散元仿真。为解决黄淮海地区小麦玉米配套播种,实现玉米免耕避茬播种,本机采用小麦宽苗带种植模式。本文主要包括接下来的几个方面:(1)对播种机的整体结构和关键零部件进行设计。通过在播种机前端安装镇压装置来实现播前镇压,提升小麦播种质量;整机机架采用三横梁结构,镇压装置和播种机机架采用双机架叠加的方法进行连接,根据车辙的深宽计算镇压滚筒的转速、直径、螺旋叶片宽和螺距,针对播种要求选型合适的变速箱与开沟器,对整机作业进行受力分析,优化播前镇压装置,最终镇压滚筒直径为300 mm,长度为950 mm,螺旋叶片宽30 mm,螺距为280 mm,变速箱的速比为15:24,开沟器选择了芯铧式开沟器,镇压强度通过手轮转动改变镇压装置机架和整机机架间隙进行调节。(2)播种机开沟器按照宽苗带种植模式排列,前边4个,后边8个,播种时形成4个宽苗带,每个宽苗带有3个小麦播种行,行宽8 cm,播种行的中心距为12 cm,2个相邻小麦苗带中心距为60 cm,中间形成28 cm空白行;小麦中后期田间管理机械作业车轮可走在28 cm的空白行中,避免碾压小麦,下茬玉米种植时,可在窄行内播种,实现60 cm玉米等行距避茬播种作业。(3)对播种机作业质量进行离散元仿真,首先利用堆积角试验对土壤颗粒的离散元仿真参数进行标定,选取合适的仿真参数对整个播种作业进行离散元仿真,模拟播种作业土壤压实情况,选用Hertz-Mindlin with bonding模型通过bond键的数量来判断播前镇压装置的压实效果;选用Hertz-Mindlin(no slip)颗粒交互模型来模拟开沟器作业对于土壤的扰动,为小麦宽苗带播前镇压播种机田间播种作业时排列开沟器和播深调节提供一定的数据参考。(4)制作出了样机,并进行田间试验,试验结果如下:经过小麦宽苗带播前镇压播种机作业土壤的容重较之前提升了 0.19257g/cm3,更加适宜小麦种子生根、发芽;播种前50 mm左右深度的土壤坚实度为234.85 kPa,100 mm左右深度的土壤坚实度为337.73 kPa;小麦宽苗带播前镇压播种机作业后50 mm左右土壤的坚实度为275.06 kPa,100 mm左右深土壤坚实度为554.75 kPa。田间试验和后期出苗结果表明:该播种机在小麦播前对土壤进行适量的镇压,有利于提高小麦的播深一致性和出苗情况。