我国是水稻种植大国,但水稻种植机械化水平还较低,而同为水稻种植大国的日本和韩国的水稻种植机械化水平在上世纪已达到90%。同时,钵苗与毯状苗相比具有无缓苗期、分蘖早、分蘖节位低、适合复种及寒冷地区种植等特点,越来越受到水稻种植农户的欢迎。而国外的水稻钵苗移栽机械设备价格昂贵、配套设备要求高,不适合我国国情。因此,研制适合我国国情的水稻钵苗移栽机械对于提高水稻种植机械化水平具有重要意义。本文在综述了钵苗相对于毯状苗的优势、水稻种植模式现状和国内外移栽设备的研究现状及存在问题的基础上,对钵苗移栽机构直接工作对象—钵苗的形态参数和力学性质进行了研究。在此基础上,通过钵苗移栽机构物理样机试验和钵苗移栽机构虚拟仿真发现了不完全齿轮行星系钵苗移栽机构存在的问题,并确定了修改思路,进而设计了钵苗移栽机构的新方案,并借助虚拟样机技术对新方案进行了运动学仿真,从而验证了新方案的可行性。本文主要研究内容和结论如下。1)钵苗的表征参数和力学性质的测试与分析。以自行培育的松辽6号水稻钵苗为测试对象,首先,对秧龄为25、30和35天的钵苗的株高、茎秆高、茎秆分段后的横截面长短轴直径、钵土上下横截面长宽、茎秆含水率、钵土含水率、茎秆重量和钵土重量等表征参数进行了测量,并根据密度公式求得了茎秆和钵土的密度;其次,将茎秆进行了分段并测量了各段茎秆的杨氏模量,发现随着秧龄的增大,不同秧龄对应段的杨氏模量增大,同一秧龄的茎秆,离钵土越远的茎秆分段的杨氏模量越大;再次,借助ANSYS软件分析了钵苗茎秆在不同夹持力作用下的变形情况,获得了夹秧力与变形间的关系式;最后,通过钵苗跌落试验确定了钵苗完成抛秧栽植的垂直速度应在3704-5422mm/s 范围内。2)钵苗移栽机构物理样机试验研究。借助高速摄像技术和PCC 1.3高速摄像分析软件,对钵苗移栽机构在不同转速下钵苗栽植过程进行了分析,结果表明:钵苗移栽机构的转速为60r/min时,钵苗栽植后栽植效果较好;随着转速的提高,栽植效果变差;当转速达到80r/min时,栽植的钵苗杂乱无序。按照钵苗移栽农艺要求和钵苗移栽机构设计要求,对钵苗移栽机构物理样机试验结果进行分析,发现栽植效果不理想的主要原因在于静轨迹设计不合理、凸轮和挡体位置不符合要求、不完全齿轮啮合存在偏差和弹射式秧夹结构不合理。3)钵苗移栽机构的仿真分析及优化设计。首先,通过对钵苗栽植方式的研究发现钵苗移栽机构应采用栽插式钵苗栽植方式;其次,通过对修正后的钵苗移栽机构的仿真分析,发现弹射式秧夹会造成钵苗释放阶段轨迹交叉,所以弹射式秧夹不合理,应采用固定式秧夹;最后,针对物理样机试验和虚拟仿真所发现的不完全齿轮行星系钵苗移栽机构存在的问题,提出了修改思路,在此基础上,设计了钵苗移栽机构的新方案,并对新方案进行了运动学仿真,仿真结果表明新设计的钵苗移栽机构的动静轨迹、取放苗阶段速度的变化以及秧夹开口的大小等均与设计要求相符,并且,借助RecurDyn软件对新方案的取苗过程进行了仿真,仿真结果表明所设计的钵苗移栽机构能够顺利完成取苗动作,从而证明了新方案的可行性,并为新方案的物理样机试验奠定了基础。