水稻种膜水直播是将粘有种子的地膜直接铺放于水田泥壤表面,一次性完成播种和覆膜的水稻种植技术。采用水稻直播技术,可省去育苗和插秧环节,降低成本。利用可降解地膜作为水稻种膜直播,具有控草、保温、保墒、节水、省肥等效果,利于生产有机稻米,提高农民收益。该种植方式最关键的作业环节是覆膜,人工作业效率低、效果差,实现水稻种膜水直播机械化作业,可提高水稻种植生产效率,减轻劳动强度,提高水稻生产全程机械化程度。本研究查阅大量国内外有关覆膜种植技术的文献,在分析国内外水稻覆膜技术及装备研究的基础上,设计了水稻种膜水直播机,进行了样机试验研究及参数优化,主要研究内容和结论如下:1)选用可降解地膜作为水稻种膜直播的载体,利用电子万能试验机对可降解地膜进行拉伸、撕裂和蠕变试验。力学特性研究结果表明,试样具有典型的各向异性,不同拉伸速度下可降解地膜试样平均纵向拉伸强度为13.76~15.70MPa,平均横向拉伸强度为10.63~13.96MPa,平均纵向延伸率为218.95%~237.13%,平均横向延伸率为311.13%~336.83%;横向和纵向直角撕裂强度分别为106.4 kN/m和118.4 kN/m,撕裂位移分别为29.38mm和29.36mm;伯格斯模型可较好地描述地膜的蠕变特性(R~2>0.95)。2)分析水稻种膜直播的农艺要求及水田作业工况特点,设计了直播机总体结构。该机采用悬挂式结构,以高速插秧机机头为动力。主要包括挂膜装置、压膜装置、压边轮和机架。设计过程中在满足水稻种膜铺放的前提下,尽量减小阻力,使结构应轻简化,保证机具在田间有较好的通过性。3)根据直播机的功能及机具工作参数,分别对挂膜装置、压膜辊和压边轮等关键零部件进行了结构设计与分析。通过分析挂膜辊与压膜辊相对位置对水稻种膜受力及覆膜质量的影响,确定了部件的安装位置和安装角度;利用SolidWorks软件对机架在运输状态及田间作业状态的静力学和振动特性进行了仿真分析。4)以压膜辊安装角度、机具前进速度和压边轮直径为试验因素,以覆膜纵向拉伸率、采光面展平度和覆膜贴合率为试验指标,进行了多因素旋转组合试验研究。分析各试验因素对试验指标的影响规律,建立了试验因素与试验指标关系的回归模型,并通过响应面法分析各因素交互作用对响应指标的影响,结合实际工况,确定压膜辊安装角度为32°、机具前进速度为0.73m/s、压边轮直径为310mm。验证试验表明,覆膜纵向拉伸率为4.77%、覆膜采光面展平度为99.45%、覆膜贴合率为90.42%,满足水稻水膜水直播种植农艺要求。