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本文针对江淮地区的作业要求设计了一种水稻穴直播机，首先对整机结构进行设计，在此基础上设计了电机驱动控制系统，实现了速度联动的功能。随后对“南粳5055”水稻芽种的物理力学特性进行测定，在此基础上对排种器进行设计并通过台架试验探究各相关因素对排种性能的影响，处理分析试验数据获得最优参数组合。最后通过EDEM软件对排种器排种过程进行数值模拟，探究种子在排种过程中的微观运动规律。主要研究内容及结论如下:
(1)根据农艺要求设计了工作幅宽为240cm的播种机。该水稻穴直播机的配套动力为东风井关乘坐式高速插秧机的水田四轮驱动底盘，水稻穴直播机具通过悬挂的方式与其连接，并对水稻穴直播机具的电机驱动控制系统、机具传动系统、播量调节机构进行设计，应用SolidWorks软件进行三维建模并加工制造样机。
(2)电机驱动控制系统通过安装于机具测速地轮的转速传感器采集到脉冲信号后输入单片机，单片机对输入信号进行计算处理后输出PWM信号驱动电机驱动器，电机驱动器驱动直流电机带动排种轴转动从而实现速度联动的功能。该电机驱动控制系统以单片机为核心控制器，同时对驱动模块、速度检测模块、显示模块及电源转换模块的元器件进行选型并对电路进行设计，同时应用Keil软件编写程序并搭建试验电路进行试验，试验结果表明该电机驱动控制系统在硬件选择、电路接线方式及软件设计方面均满足预期要求，能够实现所需功能。
(3)测定江淮地区广泛种植的“南粳5055”水稻芽种的物理力学特性参数，首先制备水稻芽种，然后分别对种子的含水率、千粒重、密度、三轴尺寸、静摩擦系数、恢复系数、剪切模量进行测定，为之后的排种器设计及排种过程数值计算提供数据支持。
(4)对排种槽轮的直径、槽孔个数、槽孔形状及槽孔螺旋角进行设计。通过单因素试验分析机具行走速度(排种轮转速)、槽孔形状、槽孔螺旋角对排种性能(穴粒数合格率、穴径合格率)的影响，随后确定影响因素并以穴粒数(3～8粒)合格率及穴径(≤60mm)合格率作为评价指标进行正交试验，通过极差分析及方差分析得到各因素对各评价指标的影响顺序及显著性，通过多指标优化分析获得最优参数:机具行走速度0.4m/s(排种轮转速22.22r/min)，槽孔形状勺形，槽孔螺旋角20°;在该参数下的试验结果:穴粒数合格率为95.62％，穴径合格率为91.58％;各因素对排种性能的影响顺序:机具行走速度对排种性能的影响最大，槽孔形状次之，槽孔螺旋角对排种性能的影响最小。
(5)通过三维激光扫描设备扫描“南粳5055”水稻芽种获得三维CAD模型，采用多球聚合自动填充法获得水稻芽种颗粒模型，其填充球数为338个。在仿真过程中，首先对种子在排种过程中的三轴速度进行分析，随后以穴径合格率及穴粒数合格率作为评价指标，对合格穴与不合格穴进行分析对比，探究不合格穴产生机理，最后将台架试验与仿真试验的试验数据进行对比，各个评价指标误差均在5％以内，表明应用离散单元法对排种过程仿真分析具有一定的可信度。
(1)根据农艺要求设计了工作幅宽为240cm的播种机。该水稻穴直播机的配套动力为东风井关乘坐式高速插秧机的水田四轮驱动底盘，水稻穴直播机具通过悬挂的方式与其连接，并对水稻穴直播机具的电机驱动控制系统、机具传动系统、播量调节机构进行设计，应用SolidWorks软件进行三维建模并加工制造样机。
(2)电机驱动控制系统通过安装于机具测速地轮的转速传感器采集到脉冲信号后输入单片机，单片机对输入信号进行计算处理后输出PWM信号驱动电机驱动器，电机驱动器驱动直流电机带动排种轴转动从而实现速度联动的功能。该电机驱动控制系统以单片机为核心控制器，同时对驱动模块、速度检测模块、显示模块及电源转换模块的元器件进行选型并对电路进行设计，同时应用Keil软件编写程序并搭建试验电路进行试验，试验结果表明该电机驱动控制系统在硬件选择、电路接线方式及软件设计方面均满足预期要求，能够实现所需功能。
(3)测定江淮地区广泛种植的“南粳5055”水稻芽种的物理力学特性参数，首先制备水稻芽种，然后分别对种子的含水率、千粒重、密度、三轴尺寸、静摩擦系数、恢复系数、剪切模量进行测定，为之后的排种器设计及排种过程数值计算提供数据支持。
(4)对排种槽轮的直径、槽孔个数、槽孔形状及槽孔螺旋角进行设计。通过单因素试验分析机具行走速度(排种轮转速)、槽孔形状、槽孔螺旋角对排种性能(穴粒数合格率、穴径合格率)的影响，随后确定影响因素并以穴粒数(3～8粒)合格率及穴径(≤60mm)合格率作为评价指标进行正交试验，通过极差分析及方差分析得到各因素对各评价指标的影响顺序及显著性，通过多指标优化分析获得最优参数:机具行走速度0.4m/s(排种轮转速22.22r/min)，槽孔形状勺形，槽孔螺旋角20°;在该参数下的试验结果:穴粒数合格率为95.62％，穴径合格率为91.58％;各因素对排种性能的影响顺序:机具行走速度对排种性能的影响最大，槽孔形状次之，槽孔螺旋角对排种性能的影响最小。
(5)通过三维激光扫描设备扫描“南粳5055”水稻芽种获得三维CAD模型，采用多球聚合自动填充法获得水稻芽种颗粒模型，其填充球数为338个。在仿真过程中，首先对种子在排种过程中的三轴速度进行分析，随后以穴径合格率及穴粒数合格率作为评价指标，对合格穴与不合格穴进行分析对比，探究不合格穴产生机理，最后将台架试验与仿真试验的试验数据进行对比，各个评价指标误差均在5％以内，表明应用离散单元法对排种过程仿真分析具有一定的可信度。