良种的培育与推广是农业上增产的重要途径之一,为育种工作者配备适宜的小区播种机械能够缩短育种周期、提高作物育种精度,对于提高我国的粮食产量具有非常重要的作用。本研究是在国家现代农业产业技术体系专项资金项目(nycytx-004)的支持下完成的。在深入研究大豆小区育种农艺要求的基础上,采用理论分析、动力学仿真分析、有限元工程分析和试验研究相结合的方法,对2BXJ-4A1型大豆小区育种播种机及其关键部件进行了较系统的研究,主要研究内容和取得的成果如下:(1)为满足小区育种播种机播种时不混种、换种便捷等作业要求,解决插装式排种系统所造成的空行程过大和清种不彻底的问题,设计了一种弧形齿条式预充种清种机构。通过理论分析确定了弧形齿条基本参数和首末齿的齿顶降低系数,应用ADAMS软件进行了齿轮与弧形齿条啮合仿真,仿真结果表明设计满足要求。以绥农26大豆品种为试验材料对改进前后的排种系统进行性能对比试验,试验结果表明,弧形轨迹插装式排种系统的空行程距离缩短到0.5 m以内,且能够快速实现无混杂换种,满足设计要求。(2)采用Solidworks软件虚拟样机设计方法,针对2BXJ-4A1型大豆小区育种播种机进行了整机虚拟建模,并应用ANSYS17.0有限元工程分析软件对悬挂主机架和单体机架分别进行了有限元静力学分析和模态分析,结果表明,悬挂主机架在采用60~70 cm之间垄距的单体挂接方式时都能满足实际作业时的强度要求,且播种单体机架在工作过程中不会出现共振现象,满足设计要求。(3)依据国家标准《单粒(精密)播种机试验方法》对2BXJ-4A1型大豆小区育种播种机样机进行了田间性能验证试验。结果表明,该播种机在6 cm、8 cm和10 cm三种理论株距下,其粒距合格率、漏播指数、重播指数、变异系数以及播深合格率均达到了国家标准《中耕作物精密播种机产品质量分等》中一等品以上的标准,播种均匀,播深一致,满足育种播种机的技术要求和育种农艺要求,且整机作业性能稳定、传动可靠、株距调节范围满足育种要求。(4)在2BXJ-4A1型大豆小区育种播种机样机研究的基础上,针对小区育种试验中清换种频繁的特点,进一步设计了气吸式自动清种系统。以单片机为主控单元进行控制系统的设计,通过按键控制电控阀门的开启关闭进行清种操作,并对清种时间的设置进行了验证试验。试验结果表明,该系统能够实现残余种子彻底清除功能,提高了清种作业的效率,为后续全自动化设计提供了基础。