我国鼓励发展符合当地土壤特性需要的整地机械,江苏稻麦区的土壤特性使得一般耕作机械耕整后的土块黏连较为严重,土块较大,加之农田地表的秸秆量大,普通旋耕灭茬机秸秆埋覆率低,旋耕后仍然有大量秸秆留在地表上方,不利于稻茬小麦的出苗。近年来,为了提高耕作质量以及更加适应江苏稻麦区含水量较大的土壤环境,双轴旋耕灭茬机逐渐被研究应用。本文为了解决双轴旋耕带来的大功耗问题以及提高碎土埋茬效果,针对江苏稻麦区稻茬地的土壤情况,结合离散元方法进行了旋耕灭茬机双轴配置关键参数的设计优化工作。主要研究工作如下:1.设计了双轴旋耕灭茬机整机结构,结合现有机型分析确定了双轴旋耕方向为前正后反,并且进行了双轴旋耕抛土理论分析;根据旋耕理论确定了前后双轴转速分别为245r/min与310r/min,旋耕刀的排列方式采用双螺旋排列,保证刀轴的受力均匀。2.分别通过土壤质地试验、密度试验、含水率试验、直剪试验、紧实度试验获取了耕土层、犁底层以及心土层的土壤物理力学参数,通过对碎秸秆进行三维尺寸研究、堆积特性研究获取了秸秆的各项参数;采用Hertz-Mindlin with bonding粘结接触模型分别描述了不同土层土壤颗粒之间的粘结关系,通过实际与仿真的堆积角对比试验确定了各层土壤颗粒间的接触参数,借助土壤物理力学参数确定了各层土壤颗粒间的粘结参数;建立了适用于江苏稻麦区稻茬地土壤环境的双轴旋耕耕作离散元模型,为后续仿真参数优化提供了仿真基础。3.根据双轴旋耕抛土研究提取并分析了前旋耕刀轴回转半径R_f、后旋耕刀轴回转半径R_b、后轴相对于前轴垂直距离L_n及前后轴回转圆水平距离L_l四个关键参数对旋耕质量的影响;采用单因素试验法分析得出各参数对功耗、碎土、埋茬性能均具有显著影响;运用Box-Behnken法对仿真试验进行设计,通过响应面法分析仿真结果得出:当R_f=225mm,R_b=195mm,L_n=35.4mm,L_l=137.8mm时可以使得耕作性能达到最优。整机仿真得到在最优参数时的双轴总功耗为26.3kw,碎土率为93.1%,埋茬率为94.1%,通过仿真分析所得的最优参数组合为样机的设计制造提供了参考依据。4.研制双轴旋耕灭茬机样机,在样机两个侧边传动轴粘贴应变片并使用DH5905无线扭矩测试系统测试被测轴的扭矩,霍尔转速传感器测试被测轴转速,通过田间试验测定实际样机双轴总功耗为29.3kw,碎土率为92.8%,埋茬率为93.3%,与整机性能仿真结果一致,证明本文建立的离散元仿真模型正确,优化参数有效,采用离散元仿真试验方法可以有效预测双轴旋耕耕作质量。