水稻的种植方式与一个国家的人口数、地势、科技水平有很大的关系,美国地势平坦广阔、气候温和,采用飞机撒播和条播机条播,日本耕地面积少,主要采用高产的移栽种植。我国地块大小不一,分布散乱,多种水稻种植方式并存,我国科研工作者近几年对水稻直播机的研究重点在水直播上,由于水稻旱直播的节本、省水、省育秧土、增加积温、易于实现机械化等特点,其种植面积近年来在逐渐增大,传统的水稻旱直播机大多采用外槽轮排种器或是对外槽轮排种器进行简单的升级,已不能满足作业需要,本文旨在设计一种成穴质量好、扎穴与排种同步性好、穴播质量高、故障少的穴播排种器,主要研究内容和结论如下:1、水稻籽粒物理特性研究。选取黑龙江地区具有较好市场前景的粳稻品种东农426稻种籽粒作为研究对象,其物理参数作为后续仿真和排种器关键部件设计的基本参数依据。测取东农426水稻籽粒的基本物理参数包括密度、三轴尺寸、千粒重、含水率、自然休止角,其中,三轴尺寸直接决定后续仿真颗粒填充模型的大小,自然休止角对种箱的结构形式和排种器中种子的喂入情况有重要影响。2、排种器的设计与理论分析。本文设计的排种器是勺式取种与活塞扎穴组合排种器,完成排种器整机方案的设计,阐述了排种器的结构配合关系和工作原理,建立了传动结构的数学模型,对其取排种关键部件取种勺进行了深入分析,决定其性能的结构参数有勺头直径、勺头深度、勺头倾角、勺颈倾角,其中勺头直径取稻种籽粒最大长度的1.1倍,为保证至少容纳四粒稻种,勺头厚度取稻种籽粒平均厚度的三倍左右。扎穴锥的运动是向上和向前的复合运动,从其扎穴轨迹可以看出,扎穴锥在底部的短暂停留过程有利于提高穴播质量。3、排种器基于EDEM的虚拟正交试验。以工作转速、勺头倾角、勺颈倾角、种勺深度为试验因素,排种合格指数、重播指数、漏播指数为试验指标进行虚拟正交试验,进行相应参数设置,在试验过程中,分析了造成漏播、重播的原因,从极差分析表和方差分析表综合可以得出,影响排种合格率的试验因素主次顺序为种勺深度、勺颈倾角、排种轴转、勺头倾角,排种轴转速与勺头倾角之间的交互作用显著。影响重播率的各试验因素的主次顺序与排种合格率相同,因素之间的交互作用也相同。影响漏播率的各试验因素的主次顺序为勺颈倾角、种勺深度、勺头倾角、排种轴转速,排种轴转速与勺颈倾角有交互作用。以高合格率低重播率和漏播率的原则确定影响排种质量因素的主次顺序为种勺深度B>勺颈倾角D>排种轴转速A>勺头倾角C,较优水平组合为A₂B₁C₂D₃,即排种轴转速20r﹒min^-1、种勺深度8mm、勺头倾角150°、勺颈倾角118°时,虚拟排种合格率90.98%、重播率5.17%、漏播率3.85%。4、排种器的验证试验。在虚拟试验得出的较优因素水平组合条件下进行的室内台架试验排种合格率与虚拟试验的排种合格率误差为2.72%,小于5%,满足精密播种要求。试验结果表明,排种轴转速20r﹒min^-1、种勺深度8mm、勺头倾角150°、勺颈倾角118°时,排种器排种性能较优,同时说明离散元仿真试验对优化排种性能参数具有可行性。