水稻作为我国主要粮食作物之一。常年种植面积达4.5亿亩,占全国粮食作物种植总面积的27%,总产量超过2亿吨,占粮食作物总产量的32%,是全国单位面积最高的粮食作物。目前我国水稻种植机械化水平较低,是水稻生产全程机械化的薄弱环节,尤其是杂交稻移栽强调少本稀植,依靠超强的分蘖能力来提高产量,但目前移栽时主要采用人工移栽的方式进行作业,劳动强度大,且在杂交稻育秧环节存在播种精度低等问题。故此,为提高杂交稻育插秧机械自动化水平,亟需进行杂交稻精密育秧播种关键技术的研究,为机械化移栽提供保障,使杂交稻的产量优势发挥重要作用。本文针对水稻精密穴盘播种装置中存在芽种播种稳定性差和精度低的问题,设计了一种具有交叉导流式种室与穴播窝眼滚筒相结合的精密穴播装置,采用动力学、散体动力学、颗粒流理论分析、离散元仿真和试验研究等方法,对该装置的关键技术进行了系统研究。主要研究内容和结论如下:(1)基于交叉导流式供种原理,设计了穴播窝眼滚筒播种装置的种室结构。介绍了交叉导流式水稻精密播种装置的整体结构及工作原理;根据其工作原理,得出影响稻种流动的关键结构参数为导种板倾角、交叉导流区域的过渡圆弧半径、开口间隙和入射角。进一步明晰了交叉导流式种室种子流形成与直接作用式种室种子流形成二者之间的差异性,为设计交叉导流式种室结构提供了理论依据,以保证为水稻精密穴盘播种装置提供均匀的种子流。(2)基于颗粒流理论,建立了稻种颗粒在种室内运动学模型,分析了颗粒流的运动规律,得到了种室结构参数对颗粒流动性的影响规律,采用离散元软件EDEM进行了种室颗粒流的仿真研究,实现了种室内结构参数的优化。建立了颗粒在导种板、交叉导流区域上的运动学模型,得到了导种板倾角与长度对种层的影响规律,以及导种板上种层厚度和交叉导流区域开口间隙对种室内颗粒流动的影响规律。通过对不同种室结构参数的颗粒流仿真结果对比分析,得到在入射角为80o,圆弧半径为25 mm和120 mm时,种室内能够形成较均匀的颗粒流,有利于穴播窝眼滚筒排种轮充填,为种室的结构设计与优化提供理论基础。(3)基于穴播窝眼滚筒的稻种充填原理,建立了稻种在播种装置充填区的运动学模型,分析了播种装置的种室结构类型对稻种充种过程的影响,采用离散元软件EDEM进行了播种装置充填性能的仿真研究,完成了播种装置结构参数优化。通过建立稻种颗粒在充填区的动力学模型,分析了穴播窝眼滚筒的充种和清种过程,得到了播种装置在不同结构与参数条件下的充填特性;对不同结构的播种装置充填过程进行了仿真研究,通过统计分析型孔内充种数量合格率,采用交叉导流式种室充填合格率为85.10%;采用圆弧形型孔穴播滚筒的播种装置充填合格率达到86.2%,提高了穴播窝眼滚筒的充填性能,为优化播种装置结构参数提供理论依据。(4)根据Box-Behnken试验设计原理,进行了播种装置参数优化试验。以种室的3个结构参数作为试验因素,进行了三因素三水平的装置播种性能正交回归试验。得到了最优参数组合为:交叉导流区域过渡圆弧半径为42.8mm,交叉导流区域开口间隙为25mm,导种板间垂直间隙为25mm,采用上述最优工作参数进行验证试验,播种合格率可达82.12%。表明采用优化后种室能有效提高了播种性能,与直接作用式种室播种装置播种性能相比提高了3.88%。