目前,中国甘薯栽培方式多为垄作覆膜,种植过程一般包括整地、施肥、喷药、起垄、铺放滴灌带、覆膜、插秧等几道工序。传统的甘薯种植主要依靠人工,该种植方式作业工序多,劳动强度大,机械化程度低,生产效率低,作业质量难以满足甘薯种植农艺要求。因此,为解决上述问题,本文在国内外相关研究的基础上,设计了一种甘薯起垄覆膜机械,以期能实现甘薯种植农机与农艺的有效融合,为中国甘薯起垄覆膜机综合性能的提高提供基础,主要研究成果如下：(1)研究设计甘薯起垄覆膜机,使之能一次性完成整地、施肥、起垄、压实整形、喷药、铺放滴灌带、覆膜覆土、膜上定穴打孔等作业过程,解决了甘薯种植工序多的问题。以拖拉机为配套动力,且整机结构设计紧凑;为提高起垄质量,采用优化后的双螺旋变螺距倾斜起垄刀式起垄装置进行起垄；使用数字化仿真技术对整机设计进行优化,提高机具作业稳定性和可靠性,并进行了样机的性能试验。(2)利用Solidworks进行机具三维实体建模,并对起垄装置进行理论分析,得到起垄装置关键技术参数：起垄刀轴转速为332r/min,起垄刀轴直径0.09m,起垄刀最大回转直径D=0.485m,刀座安装角度24°,起垄刀片在刀轴上排列距离分别为:Z1=0.060m, Z2=0.090m, Z3=0.125m, Z4=0.163m, Z5=0.203m, Z6=0.248m。通过分析,得到该起垄装置结构为双螺旋变螺距倾斜起垄刀式起垄装置。(3)分析甘薯种植过程中施肥、压实整形、喷药、覆膜覆土和膜上定穴打孔作业农艺要求,确定各装置结构,实现了农机与农艺的有效融合。施肥装置采用通用性强的外槽轮式排肥器,为提高使用寿命,采用防腐耐磨材料;使用可调式的压实整形装置以提高土垄紧实度;设计滴灌带铺放定位装置,实现对滴灌带的导向作用,使其平铺于垄上中间位置,防止铺放过程中发生翻转、扭曲、折弯等现象；所设计的膜上定穴打孔装置能够实现膜上定穴打孔,方便农户插秧。通过田间作业性能试验研究发现,各装置的作业质量均满足种植农艺要求。(4)对起垄装置进行ADAMS运动学仿真分析,得到了起垄刀运动轨迹、余摆线绕扣的宽度、刃口速度、位移等参数随机具前进速度的变化趋势,得到起垄装置正常工作的定量条件为机具前进速度不能超过6.5m/s、定性条件为速比λ大于1；对起垄刀切削土壤过程进行非线性动力学仿真分析,得到起垄刀切削土壤功率消耗曲线及其最大功耗6.7kW和切削阻力曲线及其最大切削阻力14000N。(5)对机具进行了田间性能试验研究,确定了该机田间作业性能指标及最佳作业参数。试验结果表明,在作业速度为0.9m/s和刀轴转速为332r/min时,作业质量最佳,此时各装置作业性能均满足相关作业标准。其中,垄高合格率96%,垄顶宽合格率92%,垄间距合格率95%,均满足起垄质量作业标准要求。通过起垄装置作业性能对比试验发现,本文所设计的起垄装置作业性能明显高于普通起垄装置。田间试验中,整机作业性能稳定,满足甘薯种植作业要求。