东北地区春季风大,土地干旱和土壤风蚀严重,致使产量低而不稳,极大地制约了农业发展,引入保护性耕作技术能够有效地改善生态环境、提高农业生产效益。东北地区玉米种植主要以垄作为主,保护性耕作模式,地表残茬、秸秆覆盖较多,耕地地表平整度差,这对免耕播种机的设计提出了较高的要求。地轮作为驱动排种排肥的主要部件,其工作状态对播种均匀性影响十分显著,若滑移率较大,势必造成播种质量低,所以本文以驱动地轮为研究对象,对地轮工作时的受力情况进行分析、对不同参数的地轮进行单因素试验以多因素试验,优化出滑移率及摩擦力较低的地轮参数。这对改善免耕播种机播种质量、提高播种稳定性具有重要意义。本文综合分析了国内外保护性耕作技术的要求,参考免耕播种机现有成熟技术,对免耕播种机的研究现状与发展动态进行了深入的分析,确定了本课题研究路线,完成内容如下:(1)根据农机、农艺相融合的要求,基于虚拟样机技术设计出免耕播种机的三维实体模型,确定了免耕播种机总体结构及主要技术参数。(2)对免耕播种机地轮工作过程时与土壤间受力关系的数学模型进行了分析,得出地轮直径D、宽度L、垂直载荷G是影响地轮滑移率及摩擦力的重要因素。(3)设计了一种地轮摩擦力测试试验装置,能够针对不同参数及载荷下的地轮进行试验。采用ANSYS Workbench对试验装置的关键部件进行有限元分析,应用第三和第四强度理论对关键部件进行校核,试验装置满足试验时强度要求。(4)选取地轮直径D、宽度L、垂直载荷G作为试验因素,对地轮进行试验研究。应用Design-expert软件中的Box-Behnken试验方法进行试验,对试验数据进行方差分析和回归分析。通过改变地轮直径(x1)、宽度(x2)、垂直载荷(x3),获得地轮的滑移率(Y1)、摩擦力(Y2)的回归模型方程,分析各因素间的交互作用。根据方差分析可知:各因素对地轮的滑移率的影响程度依次为:垂直载荷>地轮直径>地轮宽度;各因素对地轮摩擦力的影响程度依次为:垂直载荷>地轮直径>地轮宽度。(5)采用Design Expert软件对地轮进行参数化结构优化设计,并综合考虑实际排种排肥力矩影响,确定地轮的最优参数:鼠笼型地轮的直径为610mm,地轮的宽度为126mm,垂直载荷为350N。通过在香坊试验基地的试验研究,获得了免耕播种机地轮结构的合理参数,传动平稳可靠,能够在复杂的地表条件下作业,为免耕播种机的进一步设计改进提供了重要依据。