针对现有的水稻种绳直播机存在的种绳易断裂、开沟深度不均匀、覆土厚度均匀性差等问题,在分析了国内外相关研究现状基础上,结合我国、特别是辽宁地区水稻种植实际情况,对种绳播种系统中的开沟、放绳和覆土等关键环节进行了仿真分析、试验研究以及动态响应特性分析等,优化了种绳播种系统,研制了一种小型水稻种绳直播机,主要研究内容及成果如下:1.研究了皱纹纸和聚乳酸无纺布两种包容材料的抗拉、穿透特性,得到了捻绳参数对两种材料的抗拉及穿透特性影响规律;试验研究了捻绳参数对水稻生长的影响,得到了种绳材料及捻绳参数对水稻出苗率、苗高及根系生长指标的影响规律,为水稻种绳直播包容材料的选择提供参考依据。2.以滑刀式开沟器刃口曲线为研究对象,提出了指数型,抛物线型和圆弧型三种形式的开沟器,分析了刃口曲线对开沟器工作阻力的影响。基于离散元法对刃口曲线进行了仿真分析与优化,通过模拟试验得到开沟器工作阻力分别为:指数型16.82 N,抛物线型20.39 N和圆弧型22.40 N,并利用试验验证了模拟分析结果的有效性,为水稻种绳播种系统的开沟环节设计提供理论基础。3.建立了放绳系统传递函数模型,揭示了系统阻尼、转动惯量等参数对放绳环节的影响机理,优化了放绳系统。基于Adams/Cable模块进行了放绳模拟试验,以放绳时种绳受力小为目标,分析了导绳轮的位置对种绳受力的影响,得到了入土导绳轮包角为45°时种绳受力最小的结果,优化了放绳机构。通过系统动态响应试验建立了放绳系统的传递函数,确定了系统阻尼、转动惯量等因素对其时间常数、放大系数的影响规律。放绳系统性能试验表明放绳误差率为0.6%,系统的工作性能达到了设计要求,为种绳直播机的研制提供了依据。4.建立了覆土板表面土壤颗粒的力学模型,确定了影响覆土厚度的覆土器结构因素分别为:覆土板偏角、覆土板间距、作业宽度和轨迹重叠量,并优化了覆土器结构参数。利用Design-Expert分析模块,在试验的基础上建立了覆土厚度回归方程,利用响应面法分析了各因素对覆土厚度的影响,确定了满足覆土厚度要求的结构参数组合,即覆土板偏角为34°,覆土板沿前进方向间距为70 mm,覆土板作业宽度为90 mm,轨迹重叠量为0 mm。田间试验结果表明该播种机具有稳定的种绳播种深度,其均值为23.09 mm,平均标准方差为2.35 mm,平均变异系数为10.22%,镇压轮滑移率为7.2%。工作性能达到了设计要求。5.研制了一种小型水稻种绳直播机,建立了“土壤-直播机”系统MIMO模型,揭示了开沟深度和覆土厚度对原始地表不平度、机体振动以及人施力的动态响应特性。根据自动控制系统理论,并基于误差识别法,在对样机试验的基础上进行了系统动态响应分析,对输入输出信号进行时域频域分析,建立了土壤-直播机系统MIMO模型,结果表明研究设计的机器系统动态工作特性较好,能够达到设计要求,建立的模型可以较好的反应系统的响应特点,可预测该直播机在不同土壤、不同施力大小等情况下的播种作业效果,可为同类机械系统的设计研究提供参考。