油菜、芝麻等小粒径种子作物种植面积和需求量大,但种植农艺要求不一,物理机械特性差异大,增大了机械化精量播种难度。为提高机具利用率,本文基于正负气压组合式精量排种器,更换排种盘实现油菜和芝麻兼用,并开展试验探究排种器对于2种典型小粒径种子的适应性,主要研究内容如下:（1）系统测量4种典型小粒径种子油菜、小白菜、谷子和芝麻种子的机械物理特性参数,对比分析发现:同类种子不同品种之间物理机械特性参数差异不大;4种种子三轴尺寸均符合正态分布,平均直径均小于5mm,千粒质量低于10g;种子球度差异较大,依据球度将小粒径种子分为小粒径球形种子和小粒径异形种子,油菜、小白菜、谷子种子的球度高于80%,属小粒径球形种子,芝麻种子球度低于80%,形状不规则,属小粒径异形种子。（2）基于国内外精量排种器研究现状,提出了更换排种盘实现兼用排种的小粒径种子精量排种器设计方案。依据4种典型小粒径种子的种植农艺要求,确定了油菜、小白菜和谷子种子精密播种,芝麻种子精量穴播（2±1粒）的播种要求,分析得到了种子对应的排种盘型孔数目及株、穴距等参数。结合种子外形尺寸参数,明确了适宜小粒径球形种子油菜、小白菜、谷子的型孔直径参数分别为1.2、1.1、1.2mm,适宜芝麻的型孔直径参数范围为0.6～1.3mm。（3）以小粒径球形种子代表油菜和异形种子代表芝麻为研究对象,对比分析了吸种、携种、投种等重要环节中两类种子的受力情况,重点分析了异形种子被吸附临界条件,得到影响排种器排种性能的关键参数。分析可知:油菜种子吸种及携种环节负压与型孔直径、种子质量和排种轴转速相关,投种偏离角与型孔内气流速度、播种机前进速度、排种盘角速度相关;芝麻种子吸种及携种环节所需负压和种子重心与排种盘距离、种子与型孔接触面积、型孔直径、单粒种子质量以及排种轴转速等因素有关,型孔直径为0.8～1.1mm,气室负压为-600～-1600Pa时,型孔吸附1～3粒芝麻效果较优。（4）采用EDEM软件对精量排种器充种环节进行模拟仿真试验。对比试验表明油菜和芝麻种子在排种器充种区域内堆积角度与自然休止角一致,通过单因素试验分析了种层高度、排种轴转速对充种性能的影响,结果表明:罩壳充种区域种子堆积高度与种子进种口高度同步变化;随着排种轴转速增大,油菜种子与排种盘相互作用力先减小后增大,芝麻种子与排种盘相互作用力呈上升趋势;种箱种层高度一致情况下,充种区域油菜种子堆积高度比芝麻种子高,为保证排种器有效充种,种箱内油菜种子种层高度最小为26mm,芝麻种子种层高度最小为34mm。（5）开展了芝麻精量排种器吸种状态试验与排种性能试验。吸种状态试验确定了芝麻种子3种吸附姿态出现概率约为横卧:侧卧:直立≈3.5:1:1;吸种1粒、2粒、3粒负压值变化规律与理论一致。单因素试验结果表明:随排种盘型孔直径增大、排种轴转速减小、气室负压增大,穴粒数合格率先增大后减小,漏播率下降,重播率上升;排种轴转速为5～15r/min,型孔直径为0.9～1.1mm,气室负压为-800～-1400Pa时,排种性能较优。响应面优化得型孔直径为1mm,气室负压为-800Pa,排种轴转速为9r/min时,穴粒数合格率为96.04%、漏播率为0.21%、重播率为3.75%,满足芝麻精量穴播设计要求。（6）油菜精量排种器排种性能试验和田间验证试验。单因素试验确定了气室正压为100～200Pa,气室负压为-500～-1100Pa,排种轴转速为5～15r/min,排种性能试验评价指标较优;运用三因素三水平正交试验BBD响应曲面优化设计方法,优化求解得到较优因素水平组合:气室正压为100Pa,气室负压为-720Pa,排种轴转速为5r/min时,合格指数为96.08%、漏播指数为0.78%、重播指数为3.14%。基于较优参数组合的田间验证试验表明,油菜合格指数、漏播指数和重播指数分别为85.71%、2.38%和11.91%,满足油菜种植农艺要求。