保护性耕作模式下的农田地表面大量秸秆覆盖,会造成机具的田间通过性差、病虫害发生、以及秸秆在开沟器上缠草壅堵等问题。本课题的研究目的是为大量秸秆覆盖的农田正常进行免耕播种机正常作业提供有效的技术保障。通过查阅文献,基于秸秆与防堵机构互相作用的边界层分离现象以及生物仿生的理论,以一种生活在秸秆层中的白星花金龟的前后肢为仿生原型,设计了仿生分拨草免耕防堵装置。并在学校工程训练中心进行了分拨草防堵装置的加工制造,完成了田间试验。本课题的选题来源于国家自然科学基金项目（51865022）“石漠化根土复合体本构模型及玉米免耕播种“自保护”破茬防堵机理研究”的部分内容。所得出的研究结果如下:（1）基于动态仿生的原理的仿生拨草防堵装置设计。根据白星花金龟在秸秆层中前肢对于秸秆可以有效地拨离特点,以白星花金龟前肢拨草的运动形式以及前肢结构形态相耦合,设计出了一种由机具前动力与摩擦阻力形成的力矩而动式旋转拨草的仿生防堵装置。可以同时模拟出白星花金龟前肢的结构特征与拨动秸秆时的运动方式,实现了耦合的仿生设计;进行了单一拨草作用的离散元仿真。通过离散元仿真分析得知:单一的拨草作业会造成拨出的秸秆回流,并落入种沟,种沟清秸率为75%,通过秸秆颗粒速度云图发现:58mm的秸秆颗粒拨离速度位于2.00×10-2m/s至3.93×10-2m/s之间。77mm的秸秆颗粒拨离速度位于7.66×10-4m/s至2.00×10-2m/s之间。126mm的秸秆颗粒拨离速度位于0m/s至7.66×10-4m/s之间。综上所述,单一拨草防堵装置工作对于小颗粒秸秆的拨分作用强,可有效的拨分至种带两侧。对于大颗粒秸秆的拨分作用较弱,容易留在种带造成壅堵。（2）结合仿生学理论以及秸秆层的边界层分离规律设计了一种集白星花金龟后肢轮廓结构与运动轨迹的耦合防堵装置。通过对分草防堵装置边界层分离特性的研究,提取白星花金龟后肢轮廓结构曲线,将所得出的拟合方程经三维建模设计出了仿生分草挡板;通过对白星花金龟后肢运动状态的观察,通过高速摄影的方法对养殖的白星花金龟进行后肢运动轨迹进行捕捉,得到后肢根部、中部、尾部三个部位的运动轨迹曲线,并以此为基础三维建模设计出了被动式仿生分草栅条,后肢三个部位运动轨迹曲线的分草栅条呈多组焊接在仿生分草挡板上。离散元仿真分析得知:单一的分草防堵作业会造成铲形开沟器前端壅堵,分草装置的清秸率为83%,仿生分草防堵机构对58mm、77mm的秸秆颗粒分流作用较弱。通过观察运动速度轨迹示意图,126mm的秸秆颗粒与分草装置接触后的分离速度在5.90×10-1m/s至7.37×10-1m/s范围内,58mm的秸秆与分草装置接触后的分离速度在2.95×10-1m/s至4.42×10-1m/s范围内。77mm的秸秆颗粒在与分草装置接触后的分离速度在4.42×10-1m/s至5.90×10-1m/s范围内。分草装置对于58mm、77mm范围内的秸秆分离作用较弱,对于128mm的秸秆颗粒分流作用较强。（3）通过离散元仿真试验得出了清秸防堵的最优工作方案以及对试验因素对清秸率影响的高低顺序。根据理论分析,确定仿生拨草杆入土深度H、机具前进速度v以及分草挡板偏角α为试验因素,以种带的秸秆清除率作为试验指标,对组合式仿生分拨草装置的关键部件参数进行了EDEM离散元仿真模拟。通过Box-Behnken试验优化设计方法以及EDEM中的Optimization模块进行参数优化并分析求解得到最优参数组合为:拨草杆入土深度H为10mm、机具前进速度v为4km/h,分草挡板偏角α为30°,此时该装置的秸秆清除率达到了93%,清秸防堵效果较好。秸秆清秸率影响由高到低的顺序为:C因素分草挡板偏角,B因素机具前进速度,A因素拨草杆的入土深度。（4）在保护性耕作试验田完成了对该组合式仿生分拨草防堵装置的田间作业性能检测试验。分析得知配备有该组合式仿生分拨草防堵机构的免耕播种机田间作业通过性良好,平均秸秆清除率为90.58%,平均土壤扰动量为20.01%。各项指标均达到了国家相关检测标准要求。设计的仿生拨草防堵装置与仿生分草防堵装置相结合的防堵机构可以有效防止秸秆杂草等对开沟器的堵塞;进行了单一分草、拨草作业的田间试验,试验过程出现了部分秸秆回落在种沟内并且铲形开沟器前端发生缠草壅堵,证明了分草防堵与拨草防堵相结合方案的可靠性。本课题设计加工的免耕播种机组合式仿生分拨草防堵装置满足免耕播种机开沟作业的农艺要求,可以有效解决开沟器缠草壅堵、秸秆回流等问题,并为新型免耕分拨草防堵机具的研制提供了借鉴。