集排技术可有效提高机械化播种效率，播种机具大型化、高效化、精量化、集约化已成为机械化种植的发展趋势，亟需发展播种集排技术。本文基于机械离心式集排技术，开发研制了油菜离心枝状阀式精量集排器与油菜离心旋转盘式集排器，针对传统离心式排种器为非精量条播且因型孔易堵塞导致断条的缺陷，创新性提出了一种具有多阶分-合枝状阀式分流装置，并开展了基于颗粒离散元软件EDEM的两种离心式集排器排种过程仿真分析。主要研究内容包括：　　（1）开展了油菜离心枝状阀式精量集排器与旋转盘式集排器的结构设计与参数匹配设计。测定了不同品种油菜外形尺寸及其球形度，种子三轴尺寸集中分布于1.4～2.5mm范围内，平均球形度为90％以上；以此为基础，分析了离心式精量集排器型孔堵塞影响要素，以减少排种环节为设计原则，将型孔结构由直孔改进为两侧倒锥式集成型孔，改进后的型孔集嚢种、投种为一体，有效减少了排种环节；结合水力运输过程中管网分流原理，提出了一种具有多阶分-合枝状阀式分流防堵策略，以各行排量一致性变异系数最小为目标函数，构建了多阶分-合枝状阀式分流装置分流策略模型；利用PWM脉宽调制原理，研制了枝状阀式精量集排器的无级变速控制系统；由于油菜植株较强的生长能力，基于离心式集排技术，设计了一种油菜离心旋转盘式集排器，分析确定了该旋转盘式集排器的结构参数与运行参数。　　（2）研究了两种型式油菜离心式集排器的主要排种过程，构建了其排种过程的运动学与动力学模型。开展了离心枝状阀式精量集排器主要工作参数分析，得到了携种过程种子沿锥筒上升临界转速；构建了投种过程型孔临界直径与结构和工作参数的关系模型，型孔临界直径主要由种子直径确定，与内锥筒转速、外锥筒上部半径、型孔通道长度相关；同时，开展了旋转盘式集排器转盘上种子动力学与运动学分析，得到了不同转速下种子在旋转盘上的运动轨迹为阿基米德螺旋线。　　（3）基于EDEM开展了两种型式集排器排种过程的仿真分析。不同品种油菜种子碰撞恢复系数试验表明，碰撞材料对碰撞恢复系数有显著影响，且相同条件下不同油菜品种之间碰撞恢复系数差异不显著，为集排器的EDEM仿真模型构建提供了基础数据。集排器排种过程EDEM仿真获取了油菜种子的运动轨迹，得到了单粒种子与种子群的压力、角速度、位移随时间的变化规律，分析结果得出种子运动轨迹仿真与排种过程理论分析较为一致；对不同型孔直径囊取种子粒数随机过程的EDEM仿真可知，型孔囊取1粒种子的临界直径为2.6mm，型孔囊取2粒与3粒的临界直径值较为接近，为3.8mm；以一阶分流单元分枝长度、二阶分流单元上部长度、分流角度和分流管内径为试验因素，开展了枝状阀式分流装置的四元二次正交旋转组合仿真试验，建立了各行排量一致性变异系数与枝状阀式分流装置结构参数的回归模型，并得到最优结构参数组合，即一阶分流单元分枝长度取59.95mm、二阶分流单元上部长度取66.11mm、分流角度取89.74°、分流管内径取7.12mm时，各行排量一致性变异系数最低，理论值的绝对值为0.97%；离心旋转盘式集排器不同转速运动轨迹仿真表明，种子在旋转转盘上运动轨迹的切线与半径方向夹角随转速增大逐渐减小，种子在旋转盘上的停留时间亦越短，种子在旋转盘上的运动轨迹近似为阿基米德螺旋线，与前述携种过程对种子运动轨迹分析结果一致。　　（4）系统开展了两种型式油菜离心式集排器性能试验。离心枝状阀式精量集排器型孔堵塞概率试验结果表明：双侧倒锥集成型孔发生型孔堵塞的概率明显下降，当型孔直径大于3.5mm时，未发现型孔堵塞，与理论分析和仿真结果较为一致；型孔直径与转速的全因子试验表明，随着排种器转速与型孔直径的增大，排种器总排量呈上升趋势，不同型孔直径下，其最大临界转速随型孔直径的增大而增大，且排种量与转速的拟合方程呈二次多项式关系；倾斜条件下枝状阀式分流装置与一阶分流装置的分流对比试验结果表明，倾斜角度为0～5°时，一阶分流装置与枝状阀式分流装置对各行排量一致性变异系数影响均较小，倾斜角度在5～25°范围时，一阶分流装置的各行排量一致性变异系数随倾角的增大而增加，最大可达21.4%，而枝状阀式多阶分流装置的各行排量一致性变异系数随倾角的增大其变化较为平缓，最大为5.71%。离心旋转盘式集排器性能试验结果表明：旋转盘转速在150～350r/min范围内，抛撒横向宽度尺寸与转速均呈线性增大趋势，横向宽度尺寸与转速的拟合关系式为y=0.0124x+0.58，决定系数R2为0.9938，抛撒纵向宽度尺寸与转速均呈抛物线型增大趋势，纵向宽度尺寸与转速的拟合关系式为y=5E－05x2－0.0131x+2.6029，决定系数R2为0.9926；离心旋转盘式集排器单因素试验表明：测试范围内，排种量随着转速的升高呈先上升后下降趋势，表明转速愈高，其播种横向幅宽愈大；充种速率越高，其横向与纵向幅宽分布范围内排种量呈上升趋势，且排种量在各点的分布基本一致，表明种子抛撒范围变大；当叶片数为2～5时，各点的排量呈缓慢上升趋势，表明叶片数愈高，种子分布愈均匀。　　（5）开展了离心枝状阀式油菜精量集排器与离心旋转盘式集排器田间试验，并对机直播条件下不同种植密度的植株开展了产量性状多重比较与产量通径分析。结果表明：机械直播较密条件下的植株，极限植株密度为120万株/公顷，该种植密度下的油菜植株基本无分枝，植株产量均来源于主茎干果荚数，植株产量未呈明显下降趋势；在最高种植密度条件下，产量主要来自于主花序有效角果数，随着种植密度的降低，植株一次分枝有效角果数对产量的贡献率逐渐升高。研究结果为适播期油菜联合直播机的作业参数调整提供相关参考。　　创新点1：创新性提出了一种多阶分-合枝状阀式分流装置，可有效保证机具在田间作业过程中不受倾斜、颠簸等工况下的各行排量一致性；　　创新点2：设计了一种集成嚢种与投种过程的油菜离心式精量排种器型孔，减少了排种环节，并基于EDEM研究了该型孔嚢种与投种的随机过程，明确了型孔分别囊取1粒、2粒、3粒种子的临界直径。