论文在综合中国国内外小区育种播种机及排种器研究的基础上,结合大豆田间试验的种植模式和农艺要求,针对大豆小区育种排种器品种适应性差及种箱种子残留问题,采用理论分析、仿真分析、试验研究、台架试验和田间试验等方法,开展往复摆动式大豆小区育种排种器的研究,主要研究内容如下:(1)往复摆动式大豆小区育种排种器的整体方案。在小区育种试验农艺要求的指导下,设计了往复摆动式大豆小区育种排种器,通过排种盘的往复摆动,实现充种、清种和排种过程,通过采用可拆卸型孔插块的方式,解决了排种器品种适应性的问题,通过种箱下部铰接清种板,来实现清种功能。(2)大豆种子尺寸特性分析与型孔充填仿真试验研究。1)首先通过测量多个品种大豆种子的长、宽、厚,并计算种子的球度和均径的变异系数等;2)在其中选择球度依次减小(均径变异系数依次增大)的东农52、黑河44、青仁黑豆为种子模型,利用EDEM进行离散元仿真,结果表明:随着球度增加单粒率逐渐增加,多粒率逐渐减小,空粒率先增大后减小;3)为了进一步探究种子尺寸差异对充种性能的影响,以球度与均径变异系数为试验因素,设计二因素五水平二次回归正交试验,基于离散元仿真分析排种器的充种性能,结果表明:球度增大时,单粒率随之增大、空粒率随之减小;均径变异系数增大时,多粒率随之增大;4)选取合丰53、绥农26,利用JPS-12排种器性能检测试验台验证仿真试验的准确性,结果表明:合丰53和绥农26的试验验证值与离散元仿真回归方程输出理论值的相对误差较小,且具有相同的因素指标响应趋势。(3)内充式大豆育种排种盘型孔参数仿真优化及试验。1)基于筛孔理论,对种子采用水平、竖直和翻滚进入排种盘型孔的三种充种过程进行理论分析,确定型孔直径比的范围是1.60～2.10,型孔倒角比的范围是0～0.3;2)根据已确定的排种盘型孔直径比、型孔倒角比,建立了内充式大豆精量排种器的三维模型,基于离散元仿真,设计了二因素五水平二次回归正交旋转组合试验,试验因素为型孔直径比和型孔倒角比,单粒率、多粒率、空粒率为试验指标,结果表明:型孔直径比在1.73～1.91范围内取值,型孔倒角比在0.04～0.25范围内取值时,可得到单粒率大于70%,多粒率小于20%,空粒率小于10%;3)结合最优参数排种盘采用具有四种规格的可拆卸插块设计,其型孔直径和倒角长度分别为(8.5 mm,1.5 mm),(9 mm,1.8 mm),(10 mm,2.1 mm),(11mm,2.4 mm),有效解决了排种器对大豆种子品种适应性的问题。(4)往复摆动式大豆育种排种器的试验研究。1)对排种盘直径和排种盘摆动频率的取值范围进行理论分析,确定了理论范围,并在离散元仿真的基础上进行通用旋转组合设计试验,结果表明:随着排种盘直径的增大,单粒率逐渐减小,空粒率逐渐增大,多粒率变化不明显;随着摆动频率的增大,单粒率变化不明显,多粒率逐渐增大,空粒率逐渐增大;2)并取排种盘直径为90 mm,加工样机进行台架试验,结果表明:摆动频率取3 Hz,排种盘直径取90 mm时,单粒率大于70%,多粒率小于20%,空粒率小于10%;3)将曲柄摇杆机构的急回特性用于排种器的设计中,摆动快行程进行排种,摆动慢行程进行充种,既保证了排种工作的稳定性又提高了排种器的作业效率。利用离散元仿真进行试验,并加工样机进行台架试验,试验结果与仿真结果一致。(5)排种盘急回特性仿真分析及样机田间试验。1)利用ADAMS仿真,对排种盘摆动角对称和非对称两种情况进行仿真,通过分析种子的运动轨迹与受力,得到适当增大充种区的摆角,使排种盘充种的区域更大,使种子更容易进入型孔的结论;2)加工样机进行田间试验,试验结果表明,样机田间试验的数据在《中耕作物精密播种机产品质量分等》中符合优等品的标准。