油菜是我国主要的油料作物之一,兼具菜用、花用、蜜用和肥用等多种功用。本课题基于油菜种植农艺要求中不同区域、不同播期所需播量差异化及播量调节范围相对值变化大的生产实际,系统分析了国内外精量播种技术中播量控制方案,重点在针对机械式变量播种技术研究的基础上,设计了一种油菜精量直播机凸轮摇杆式播量调节装置,并针对其关键部件开展了结构设计与参数分析;建立了播量调节装置的运动学模型,对输出轴的位移、速度及加速度变量进行求解并确定了连杆机构的长度、位置关系及凸轮机构的轮廓曲线。开展了播量调节装置的精确性试验及振动影响试验,分析了该装置工作的稳定性并得到了较优速比范围。本文为油菜精量直播机机械式变量播种技术的研究提供了一定的参考。主要研究内容和结果如下:(1)系统分析了国内外本领域相关技术与装备研究进展,基于油菜不同播量需求的生产实际,提出了油菜精量直播机播量调节装置的总体技术方案,设计了一种凸轮摇杆式播量调节装置。采用Matlab结合牛顿-辛普森算法优化设计连杆机构各杆件尺寸,确定了凸轮轮廓曲线具有极回特性且为不规则偏心纺锤形,凸轮的基圆为30mm,滚子半径为12mm,最大推程为21mm,最大速比为0.45。同时传动角校验结果表明播量调节装置符合传动稳定性设计要求。(2)创建了凸轮摇杆式播量调节装置的运动学模型,基于Matlab求得各个虚拟构件的长度变化,利用Simulink求解播量调节装置关键部件的运动规律,通过运动学分析验证了播量调节装置的合理性。分析得出了从动件在整个运动过程中速度变化曲线呈螺旋线型,加速度变化曲线呈一峰三驻点型,连续无突变,避免了对凸轮结构的刚性冲击;同时对比连杆架和输出摇杆的角速度、角加速度运动规律,当时间为0.042～0.238s时处于往程阶段,0.238～0.342s时处于回程阶段,其运动规律相同,说明凸轮摇杆式播量调节装置的机构设计能够按照预期轨迹运行。(3)开展了播量调节装置及其关键传动部件的模态分析,分析得出凸轮摇杆式播量调节装置模态振型主要表现在XY平面箱体整体摆动;装置第一阶固有频率为170.5Hz与测得田间作业时播种机的振动相差较远,不会发生共振。凸轮轴的振型主要为轴的扭转振动;连杆架的振型主要为连杆架的弯曲振动,关键传动部件固有频率远大于装置固有频率,理论上不会产生自激振动而影响传动。(4)试验研究了油菜精量直播机凸轮摇杆式播量调节装置速比精确性和对排种器排种性能影响及其对比试验。精确性试验结果表明:当速比调节范围处于0.2～0.45时,输出转速相对误差值较小,速比精确性较高,当速比调节范围为0.1～0.2时,输出转速相对误差较高,分析由于速比较低时,连杆架机构因惯性易出现运动滑移导致精确性较低。对排种性能影响试验表明:对未安装播量调节装置的排种器,合格指数为90.33%～92.99%;对安装播量调节装置的排种器,合格指数为90.14%～92.79%,基于对种床带速度与排种轴转速相匹配分析,两组试验中不同种床带速度下所匹配的不同转速合格指数相近,表明播量调节装置匹配不同机组前进速度作业时对合格指数无明显影响。(5)针对油菜精量直播机凸轮摇杆式播量调节装置作业过程中会受到播种机振动影响的问题,开展了田间作业振动工况模拟台架试验。得出在振动加速度和振动频率变化范围内,排种器的排种合格指数在89.48%～93.74%范围波动,在多轴振动的条件下,油菜精量直播机播量调节装置保持输出转速相对误差值低于4.3%,对排种器排种性能影响较小,表明田间振动对播量调节装置精确性和稳定性影响较小。(6)开展了油菜精量直播机凸轮摇杆式播量调节装置路面试验与田间试验。路面试验结果表明:不同速比在不同输入轴转速下,油菜精量直播机总排量稳定性变异系数低于1.3%,输出转速相对误差小于4.8%,与台架试验排种性能差异较小,搭载凸轮摇杆式播量调节装置的播种机的排种性能可满足油菜精量播种的农艺要求。同时,在新疆建设兵团第四师77团和华中农业大学开展的田间播种试验结果表明:播量调节装置根据多地不同播种量要求可实现油菜变量播种,搭载凸轮摇杆式播量调节装置的油菜精量直播机,其播种后各行苗数一致性变异系数均低于9%,相较于未使用播量调节装置播种机的行苗数一致性变异系数差值较小,表明凸轮摇杆式播量调节装置可有效满足不同区域、不同播期所需播量差异化要求。