马铃薯是我国的四大主要粮食作物之一,具有生长期短、营养丰富、产量高和适应性强等特点。目前,我国马铃薯的种植面积和总产量已位于全球首位,而单产水平却低于世界水平,马铃薯的全程机械化已成我国马铃薯产业发展的瓶颈,高效可靠的马铃薯排种器是全程机械化的迫切需求。马铃薯排种器是播种机械的核心装置,播种质量的优劣直接影响到了马铃薯产量的高低。本文在系统比较和分析国内外马铃薯机械化播种技术的基础上,结合我国马铃薯的种植农艺要求,设计出了一种气力杯勺式马铃薯排种器,该排种器主要由种箱、间歇式喂入机构、限流挡板、输种链条、种子室、气室壳体、输种管、杯勺等部分组成,采用杯勺与气力排种相结合的方式来提高排种性能来降低马铃薯的损伤率。本文主要研究内容包括:(1)马铃薯的物理机械特性马铃薯种薯物理机械特性的研究,为排种器的结构设计提供了依据。测得的中薯3号和华薯1号的长度大都集中45~60mm,宽度大部分集中在40~50mm,厚度则集中在30~45mm;中薯3号大多属于圆形,而华薯1号大多属于圆形和椭圆形;测得的在华薯1号、华薯2号和红岛这三种马铃薯顶部的曲率半径大都集中在20mm左右,腰部的曲率半径大部分集中在30~35mm,底部的曲率半径大都集中在20mm左右。马铃薯的形状尺寸、曲率半径等为气力杯勺式马铃薯排种器关键部件的设计提供了参考依据。碰撞损伤力学特性试验为降低马铃薯的损伤率提供了参考。(2)气力杯勺式马铃薯排种器关键部件的设计与研制结合马铃薯的种植农艺要求,设计出了一种气力杯勺式马铃薯排种器,并对排种器关键部件进行了相关参数的设计与计算。其中动盘和定盘的直径都为185mm,动盘的圆周上均布12个型孔;通过马铃薯的三轴尺寸和曲率半径确定了杯勺的最大直径为50mm,杯勺半球形的半径为30mm;由吸种管和杯勺组成的搅种装置,对种子室里最底层的马铃薯产生扰动,防止了架空现象的产生;通过对排种器工作过程的关键位置进行动力学分析,计算得出了单个杯勺吸孔最小临界真空度的理想值P1临=2.1808KPa,并推导得出了能使排种器顺利工作的实际最小临界真空度P2临,为设计真空度相关的试验提供了参考依据。(3)气力杯勺式马铃薯排种器的性能试验通过单因素试验和析因试验,对自行设计的气力杯勺式马铃薯排种器进行了排种性能的检测。单因素试验结果表明,当输种轴转速为5r/min,气室真空度为14KPa时,合格指数随着排种轴转速的增加呈先上升后下降的趋势,排种轴转速为15r/min时合格指数最高,为46.95%;当排种轴转速为15r/min,气室真空度为14KPa时,合格指数随着输种轴转速的增加总体呈下降的趋势,当输种轴转速为3r/min时,马铃薯的喂入量较合适,合格指数最高,为48.65%;当输种轴转速为5r/min,排种轴转速为15r/min时,合格指数呈随着气室真空度的增加上升的趋势,当气室真空度为14KPa时,合格指数最高,为46.95%。析因试验研究表明,排种轴转速和输种轴转速有显著的交互作用,其中,排种轴转速为10r/min时对试验指标的影响要比其他水平显著,输种轴转速为3r/min时对试验指标的影响要比其他水平显著。