玉米是新疆第二大粮食作物,保证玉米产量对推动地区经济发展、保障国家粮食安全问题具有重要战略意义。精密播种技术是指在农艺要求下,通过播种机械将种子精准定量播入土壤预定位置的先进技术。精量穴播器是精密播种机的核心部件,其性能直接影响作物产量。新疆玉米种植一般采用膜上穴播作业方式,机械式穴播器具有结构简单,维护方便,成本低、可靠性较好等优点,得到广泛应用,但其主要存在种子易在型孔口堵塞,充种性能差,漏播率较高等问题。针对上述问题,本研究以提高穴播器充种性能为出发点,结合阶梯形型孔充种思想,通过理论分析、联合仿真、试验研究等方法,对型孔轮式玉米精量穴播器进行设计,主要研究内容如下:（1）以新玉23玉米品种为研究对象,测量其三轴尺寸、千粒重、密度、静摩擦系数、动摩擦系数等基本物理力学特性。依据种子几何尺寸和阶梯形型孔设计思想,对穴播器关键部件结构进行参数设计,确定了型孔个数为7,取种腰带内径为272 mm,定量孔长度为17.5 mm,定量孔宽度为12 mm,充填孔直径为11 mm,型孔深度为12 mm。建立了型孔相对取种块位置的数学模型,通过数学模型分析找出了影响型孔相对位置的主要因素。（2）由种子在穴播器里的不同时刻的运动状态,构建了穴播器排种过程的运动学与动力学模型。通过充种过程的运动学分析,确定了种子充入型孔的极限速度,得出了得出了充种速度与振动频率和穴播器转速之间的关系;对排种过程种子各阶段受力及运动情况进行了分析,得到了型孔方向角和型孔位置角与穴播器排种性能有关。（3）利用离散元软件EDEM和多体动力学软件Recur Dyn对型孔轮式穴播器充种过程进行仿真分析。采用EDEM-Recur Dyn对型孔深度、取种块振动频率、振动齿板半径进行单因素仿真试验,分析各因素对穴播器工作性能的影响,确定型孔轮式穴播器关键部件结构参数。为验证基于EDEMRecur Dyn穴播器充种性能耦合仿真的准确性,对取种块和振动齿板进行3D打印,通过穴播器排种性能试验台对仿真得出的参数进行台架验证试验,试验结果表明,耦合仿真结果与台架试验结果基本一致,耦合仿真可行。（4）为进一步优化穴播器排种性能,对其进行了性能优化试验。通过单因素试验确定的型孔方向角、型孔位置角,分别选定了其合理取值范围。结合仿真试验数据,选取穴播器转速、型孔方向角、型孔位置角为试验因素,以合格指数、重播指数、漏播指数为评价指标,采用三因素三水平BoxBehnken中心组合试验方法,对穴播器进行优化试验,得到了各指标随各因素的变化规律,穴播器最佳参数为:播种机作业速度3.18 km/h、型孔方向角20.3°、型孔位置角44.7°,此时排种合格指数为89.12%、重播指数为7.31%、漏播指数为3.87%。在最优参数组合下进行土槽试验,得到穴播器排种合格指数为92.53%,重播指数为3.53%,漏播指数为3.93%,验证了优化结果的合理性。