我国作为大豆主产国之一,由于大豆生产现代化水平较低,机械化生产技术落后,没有形成产业规模,导致我国大豆生产成本远高于美国、巴西等大豆主产国,严重限制了我国大豆的国际竞争力。东北冷凉区是我国大豆的主产区之一,解决好东北冷凉区大豆种植发展过程中出现的问题,对提高大豆产量,降低生产成本,提升大豆的国际竞争力,保障国家的粮食安全等方面有重要意义。为了实现东北冷凉区大豆生产机械化,需要将农机装备与现代农艺相结合,研制与垄上双行(多行)种植技术相配套的大豆种植装备,其中大豆精密播种机是实现大豆生产机械化的最重要机具之一。镇压作业是播种机的最后一道工序,提高镇压作业质量最直接的方法是研究合适的镇压装置。目前,在我国东北冷凉区,精密播种机的一个播种单体配套一个镇压辊,一个镇压辊要同时镇压两行(或多行)。传统镇压辊在作业过程中不能横向仿形,易造成横向镇压不均匀,导致种床土壤物理特性不均匀,影响大豆出苗一致性,从而影响产量;同时,传统镇压辊还存在粘土壅土现象,且作业过程中滑移率较高,安装后造成机具纵向尺寸过长,不利于运输和地头转弯等问题。因此,有必要研究适用于东北冷凉区垄上双行种植技术条件下的大豆精密播种机镇压装置。本文所研究的镇压装置的核心部件——仿形仿生镇压辊的结构设计分为两部分:内部仿形结构的设计和表面减粘防滑结构的设计。内部仿形结构能保证镇压辊具有良好的纵向和横向仿形能力,保证镇压的均匀性;镇压辊表面减粘防滑结构能保证减少表面的土壤粘附并降低镇压辊的滑移率,提高作业质量。镇压辊内部仿形结构采用了内置对称双排弹性辐条结构,通过理论分析、ADAMS运动仿真和土槽试验,得到影响镇压辊仿形结构性能的因素主次顺序:作用载荷F>刚度系数K>作业速度V(其中作业速度为非显著性因素),最优组合为:载荷F?800N,刚度系数K?5N/mm,作业速度V?0.5m/s,试验结果和仿真结果很好地吻合。同时,得到最大纵向仿形量为75.9mm,最大横向仿形量为32°。镇压辊减粘防滑结构主要由橡胶凸起和肋条结构组成。通过分析蚯蚓在土壤中的运动行为,设计了橡胶凸起结构,并采用肋条结构固定,共同组成了镇压辊减粘防滑结构。在土槽进行正交组合试验,试验结果在Design-Expert软件中处理,得到影响粘附土壤量的三个影响因子的主次顺序为:凸起高度H>肋条高度L>载荷F;得到影响滑移率的三个影响因子的主次顺序为:肋条高度L>凸起高度H>载荷F,其中载荷F为非显著性因素。同时,得到减粘防滑结构的最优组合:载荷F?450.0N、凸起高度H?13.9mm和肋条高度L?15.1mm。设计了田间试验,得到仿形仿生镇压辊的土壤坚实度差值、粘附土壤量和滑移率分别比传统镇压辊降低20.9%、60.1%和54.3%。验证了仿形仿生镇压辊的参数的最优组合的可靠性。研究了仿形仿生镇压辊对种床土壤物理特性和大豆出苗的影响。在相同的试验条件下,直径为300 mm的仿形仿生镇压辊(BPR1)和直径为450 mm的仿形仿生镇压辊(BPR2)镇压后的土壤含水量高于传统镇压辊(CPR)。BPR2(0.42 MPa)和BPR1(0.35 MPa)作业后的种床土壤坚实度分别比CPR(0.26 MPa)提高61.5%和34.6%。与CPR相比,BPR1和BPR2作用下的种床土壤有较高的含水量,保证了较早的出苗时间。出苗率最高的都是BPR2,出苗率最低的都是CPR。由于BPR的良好的横向仿形能力,因此仿形仿生镇压辊的苗高一致性比传统镇压辊好。试验结果显示,土壤物理特性和大豆出苗情况最好的是BPR2。本文所研究仿形仿生镇压辊是根据东北冷凉区大豆种植中的实际问题,进行了探索研究,创新性的提出了镇压辊内置双排弹性辐条结构,并配合使用表面减粘防滑结构,能够很好地解决东北冷凉区大豆垄上双行种植技术下两苗带镇压不均匀、粘附土壤严重、滑移率大等问题。其结构新颖、试验效果较好,推广应用前景广阔。