玉米是世界上主要粮食、饲料兼经济多元作物,其产量直接影响粮油加工业和畜牧业发展,玉米种植机械化水平对于保障国家粮食生产与食品安全,提高农民经济和农业效益具有十分重要的作用。玉米种植播种质量是影响机械化水平主要因素之一,直接关系玉米单位面积产量。精密播种技术是具有节省种植成本与增加粮食产量等优点的先进技术,是根据玉米种植农艺要求利用精密播种机械实现玉米种子粒距均匀和播深一致,其重点是通过精量排种器将种子单粒均匀地播至种床土壤位置。精量排种器排种性能直接影响种植播种质量与作业效率,对推动玉米精密播种技术发展,提高玉米机械化种植水平与粮食生产具有重要意义。玉米精量排种器主要分为机械式与气力式精量排种器两大类,机械式精量排种器主要存在排种性能不稳定,对各类型种子适应性低,且难以在高速条件下稳定作业等问题,气力式精量排种器主要通过气流压差完成种子充填、运移及排种过程,不易对玉米种子造成力学损伤,可实现高速条件下高质高效排种作业,但在高速条件下存在充种效果不佳、清种效果差及卸种不稳定等问题,且配套导种部件在高速条件下投种不稳定等问题。因此,亟须开展玉米气力式精量排种器及配套导种管设计研究。综合上述研究背景与问题,本研究通过查阅国内外玉米精量排种器及配套导种部件研究现状,以解决气力式精量排种器关键核心问题为出发点,结合理论分析、3D打印技术、数值模拟仿真和台架试验等方法手段,开展内充气送式玉米精量排种器的创新设计与优化研究,提高玉米精量排种器排种性能与机械化种植水平,以期为精量排种器及配套导种部件创新研发提供理论支撑和技术参考。主要内容如下:（1）内充气送式玉米精量排种器整体设计基于研究团队前期对北方寒区多种典型玉米种子的物料特性研究,包括玉米种子几何尺寸、静摩擦系数及碰撞恢复系数等物料特性参数,确定了玉米种子各项物理特性参数,结合玉米高速精量排种器设计要求,开展内充气送式玉米精量排种器整体设计,通过对玉米精量播种实际情况分析,确定了排种器合理排种方式,阐述分析了排种器总体结构与工作原理,在排种器中采用正压气流贯穿种子充种、运种、清种及投种过程,相比于气吸式玉米精量排种器更充分、合理地利用了气体流动性,提高了在高速状态下充种性能及排种性能。（2）内充气送式玉米精量排种器关键部件设计与分析采用气流辅助搅种、正压充种、清种轮清种、卸种装置卸种及气流加速投种等方式,优化设计了一种内充气送式玉米精量排种器,采用理论分析方法剖析了各项排种过程,构建了排种过程力学与运动学模型,探究解析了其稳定精准排种及气流加速导种作业机理,分析了产生重播问题的主要因素,确定了清种机构安装位置,建立了气流辅助导种管加速模型,优化设计了关键部件横向搅种槽式排种盘、清种轮式清种机构、卸种装置及气流加速导种管的结构参数,有效提高了精量排种器充种性能与排种性能,为玉米精量排种器及其配套导种部件创新研发提供理论支撑。（3）导种管性能数值模拟仿真分析建立导种管三维模型,划分导种管内流体区域网格,通过FLUENT软件采用单因素试验方法分析了进种口直径与喉嘴高度对导种管内部流场影响规律,采用正交试验方法优化了关键部件导种管结构参数,确定导种管结构参数进种口直径为24mm、喉嘴高度为30mm。采用3D扫描方法建立了玉米种子离散元模型,进行了种子堆积角标定仿真试验,验证了仿真试验与结果准确性,基于DEM-CFD耦合原理开展了玉米种子在导种管内气流辅助投种耦合仿真试验,探究解析了排种器导种管气流投种原理,分析了玉米种子力学与运动学变化规律,验证了导种管排种均匀性及稳定性,为排种器导种管创新研发提供技术支撑。（4）内充气送式玉米精量排种器台架试验研究选取前进速度和工作压强为试验因素,粒距合格指数和变异系数为试验指标开展单因素、多因素及排种性能对比台架试验研究。台架结果表明前进速度和工作压强均为影响排种性能的重要因素,且各因素间存在交互作用。排种器合格指数随前进速度增加而降低,随工作压强增加而增加,变异系数随工作压强先降低后增加,随前进速度增加而增加。优化结果表明,排种器在前进速度为8.63 km/h,工作压强为4.80 kPa时,合格指数为97.02%,变异系数为11.25%,其排种性能与作业质量最优。所设计的排种器在8-14 km/h作业速度时粒距合格指数均大于91%,排种性能优于常用气吸式精量排种器,验证了排种器性能的均匀性及稳定性,均能满足玉米高速精量播种作业要求。