小白菜是维生素最丰富的叶类蔬菜之一,是我国长江中下游地区广泛种植的叶类菜,其人工种植劳动力多、成本高,开发小白菜专用复式播种机以提高种植效率成为实际生产迫切需求。本文针对小白菜直播作业时种床厢面不平整、采用单体排种器播种时传动系统复杂、同步兼顾种床制备和精量排种的配套装备缺乏等问题,基于长江中下游地区小白菜直播农艺技术要求,结合种床合理制备技术及精量播种要求,研制了一种多功能集成的小白菜精量复式播种机。应用运动学及动力学理论、DEM-CFD气固耦合仿真技术和方法研究了排种器种子的迁移轨迹。主要研究内容如下:（1）系统分析了国内外精量播种技术与装备研究进展,提出了适应小白菜生长的犁耕开沟、旋耕碎土、辊压起垄、精量播种的复式播种作业方案;开展了小白菜精量复式播种机总体设计与参数分析,阐述了播种机工作过程及原理;确定了小白菜精量复式播种机的种床制备系统、排种系统、起垄装置、排种器、开种沟装置等主要部件的结构及其参数;为同时实现种床制备和精量排种作业并满足小白菜种植农艺要求,确定了播种机作业幅宽为2.2 m、作业速度为2~6 km/h、播种行数为8、施肥行数为6;分析确定了开种沟装置的布局为并行排布形式。（2）小白菜精量复式播种机种床制备系统设计与仿真试验（a）分析了种床起垄装置对起垄辊曲面、起垄取土深度、起垄辊结构、包络整形弧板的影响,明确了种床制备系统及其关键部件结构运行参数,确定了起垄装置参数匹配关系;确定了单个垄体截面面积为0.18 m2,垄体高度为212 mm,机组前进速度为2.0~5.0 km/h,旋耕刀轴转速为160~340 r/min,起垄取土高度为182 mm,犁旋辊压驳岸型起垄装置以复式作业方式提高了播种机起垄的通用性;（b）设计了开种沟装置总体结构,开展了开种沟装置的结构参数分析,阐述了开种沟装置工作原理及其仿形调节过程,确定了开沟器的类型为锐角滑刀式开沟器,阐明了开沟器作业后的土壤断面为倒梯形,确定了种沟底部宽度为20 mm;开展了仿形和镇压机构的受力分析,确定了仿形镇压的机构的结构参数;根据试验田块的土壤性质,确定了的镇压轮下陷量设为5 mm、镇压轮宽度为80 mm、镇压轮直径为200 mm、作用在前镇压轮的力臂为150 mm、作用在后镇压轮的力臂410 mm;（c）利用EDEM仿真分析了倒驳岸式种床制备系统结构对垄体成型的影响规律。开展了起垄装置起垄过程仿真及分析,基于田间作业环境设定了仿真时的土壤颗粒材料特性参数,调整种床制备仿真过程的取土深度为182 mm;进行了种床断面分析,起垄作业过程仿真单次行程起垄数量为2,厢面整体为驳岸型对称分布;种床制备系统仿真结果表明,随着机组前进速度的增加,两组驳岸型垄壁与水平面夹角增大、种床垄壁处土壤颗粒往外侧迁移运动速度增大;（d）采用EDEM仿真分析了开种沟装置对沟型的影响规律。建立了开种沟装置仿真模型,调整仿真过程中的开沟深度为10 mm;进行了种沟沟型断面分析,开种沟作业过程仿真单次行程可形成1行种沟,种沟沟型断面为“V”型;当机组前进速度增加时,开沟器对垄体同一位置土壤颗粒挤压作用时间减少,固型时间缩短,开沟后覆土前的种沟沟壁土壤颗粒产生回流,导致种沟底部土壤颗粒增加。（3）小白菜精量复式播种机排种系统设计与排种过程分析（a）开展了小白菜精量复式播种机排种系统设计,阐述了小白菜正负气压组合式一器八行精量排种器的工作原理,利用动力学理论分析确定了排种盘和排种口结构参数及其种子迁移轨迹;排种盘型孔分布形式为4圈型孔绕排种盘中心均布;护种腔宽度为5 mm,可提高播种机各行排量一致性;（b）对排种器排种过程的分析结果表明,种子的加速度及其对应的力随着种子初速度的增加而降低,则型孔处吸附种子的所需的负压也相应减小;投种环节种子落入种箱内达到稳定状态之前,种子从脱离排种盘到出种口的速度先增大后减小;靠近排种盘内圈的种子速度高于远离排种盘内圈的种子速度,各行种子速度变化差异较小;充种时,种子受负压作用吸附于型孔,不同吸附位置和状态导致种子速度差异变大;进入携种区的种子速度稳定不变,外圈种子线速度大于内圈种子线速度;种子进入投种区,受正压气流作用,种子速度先增大后减小,排种器双盘各行对应型孔的气流速度和压力分布差异较小;（c）基于正负气压串并联结构开展了气力系统的设计与参数分析,明确了气力系统负压管道直径为20 mm;分析确定了同步带中心距为230 mm,最优传动方案同步带轮的张紧极限距离为50 mm,对应的极限调节角度为45°;（d）运用DEM-CFD气固耦合仿真分析了排种盘转速、投种正压和吸种负压对排种过程中排种性能的影响;仿真试验结果表明,吸种负压对排种器的合格指数和漏播指数的影响显著,负压为-3000 Pa、正压为300 Pa、转速为30 r/min、品种为中箕青605时,各行平均合格指数为93.12%、平均重播指数为3.59%、平均漏播指数为3.29%,指标均优于行业标准;（e）开展了排种器台架试验与分析,分别以春油1号、中箕青605及楚农特矮白种子进行了小白菜种子品种优选及排种性能试验;台架试验结果表明,负压对合格指数的影响显著,较优因素水平组合下的各行平均合格指数为91.32%、平均重播指数为6.19%、平均漏播指数为2.49%;以台架试验中小白菜种子分布情况和不同因素对排种性能影响分析,负压对合格指数的影响显著。（4）小白菜精量复式播种机田间试验与测试分析开展了播种机及其关键部件的田间性能试验,系统分析了播种机关键部件结构和作业工况对小白菜播种作业性能及出苗效果的影响;垄体土壤稳定性分析结果表明,垄体土壤坚实度平均值随测量深度的增加而增大,双垄垄顶处的土壤坚实度稳定性系数均高于92.36%,双垄垄壁处的土壤坚实度稳定性系数均高于92.53%,起垄作业满足起垄农艺要求;田间性能试验表明,犁旋辊压驳岸型起垄装置作业后垄体的垄高合格率、垄顶宽合格率和垄间距合格率分别为90.00%、93.33%和96.67%,采用相同采样间隔的垄顶厢面粗糙度统计结果表明,机组作业方向各行均方根高的最大差值为2.19 mm,同一行内的小白菜种床厢面粗糙度无明显差异;最优参数组合下田间播种试验结果表明,小白菜各行1 m内平均苗数为10,单行苗数变异系数为6.32%~8.51%,各行苗数一致性变异系数为9.05%,满足小白菜精量播种要求。