西部寒旱区多数牧草种子具有硬实现象,基本属于综合性休眠。种子休眠对植被重建和生态恢复具有制约作用,采用合理高效的方法解除种子休眠具有重要的理论价值和经济意义。目前,大多采用挤压、碰撞、摩擦等物理方法进行破眠,或者采用化学和生物试剂浸种的方法进行化学破眠,但单一破眠方法不仅效果不佳且存在种胚损伤等问题。针对综合性休眠一般采用综合方法解除。本文综合物理方法和化学方法设计了一款小冠花硬实种子物理化学耦合破眠装置,通过仿真分析和试验研究,验证了物理化学耦合破眠的高效性与可靠性,以期为种子加工设备研发及寒旱区植被恢复重建提供理论支撑和技术参考。本文主要在以下几个方面进行了较为深入的研究:（1）选取牧草小冠花硬实种子,并对其物理和化学特性进行研究,测定相关特征参数并进行理论分析。测得种子三轴尺寸的平均长度为3.69mm、平均宽度为1.30mm、平均厚度为1.11mm;千粒重为3.17±0.01g;含水率约为12.23%;并借助CMT2502型电子万能试验机对选用种子进行压缩试验、研磨试验,为破眠装置结构、运动参数的后续设计及优化提供参考。（2）设计物化耦合破眠装置并完成建模。根据小冠花硬实种子破眠要求,以其相关物理和化学特性为依据,确定了物化耦合破眠装置结构方案,对破眠装置主要工作部件进行设计分析和计算,并在三维建模软件Solid works中对设计完成的装置进行实体建模。（3）分析耦合破眠装置整机工作性能及关键结构。运用ANSYS Workbench 21.0软件进行机架模态分析以及机架支撑片应力分析,模态分析中得到机架的前10阶固有频率的范围63.852Hz～380.70Hz,可能发生共振的频率范围为47.889 Hz～494.91Hz,通过应力分析可知,机架发生的变形极微小,所选机架材料满足实际工作需要;利用Adams View 2019软件对研磨装置中曲柄连杆机构进行运动学分析,消除干涉并优化运动机构;使用EDEM 2020软件模拟分析小冠花种子在耦合破眠过程中的受力大小以及速度分布情况,分析破眠工艺参数。（4）制备耦合破眠装置,优化破眠工艺。加工装配破眠装置,将待试种子放入装置中进行破眠试验,并进行发芽试验。依据Box-Behnken试验原理以及研磨与浸泡预试验,以初始压力、研磨时长、研磨辊与研磨盘的粗糙度、浸泡液浓度、浸泡时长为影响因素,以标准条件下种子发芽率和破损率为试验指标,结果表明:所建立的多元回归模型可以较好地对物化耦合试验中各种试验结果进行预测,以此得出物化耦合破眠试验机最优参数组合为:初始压力17N、研磨时长14.4min、研磨辊与研磨盘的粗糙度600目、浸泡液（H2SO4）浓度14%、浸泡时长40min。最后通过对试验机进行作业性能验证分析,结果表明优化破眠工艺参数在生产实际中具有一定应用价值。