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在理论研究的基础上，本文通过物理样机试验和虚拟样机试验对潜土逆转旋耕作业进行分层抛土试验，揭示了潜土逆转旋分层抛土的规律。近年来，随着数值计算技术的发展，潜土逆转旋耕虚拟仿真研究成为可能。在虚拟研究中，由于建立试验用旋耕刀的数字模型比较困难，致使仿真结果与物理样机实验结果难以相互验证。本文采用德国GOM公司的ATOS2扫描系统对物理样机试验用的潜土逆转旋耕刀进行三维扫描，获得点云数据，并在PRO／E中进行模型重构，以建立与实物尽可能一致的数值模型。利用该模型进行虚拟试验，使虚拟试验结果与物理样机试验结果可以较好地相互验证、并不断修正虚拟试验模型。本文以PRO／E和有限单元分析软件ANSYS建模为基础，以基于SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics，光滑粒子流体动力学)的土壤高速切削仿真系统(Soil High-Speed Tilling Simulation System，简称SHSTSS系统)为仿真平台，进行虚拟试验，结合理论研究和物理样机试验，研究了潜土逆转旋耕分层(表层、中层、底层)抛土规律。由于原有的实验台不能实现无级调速，且设备陈旧，存在安全隐患，需要对实验台进行改造。按照实验的要求，重新分配了各级传动的传动比，确定了各关键部件的尺寸并加以制造、安装与调试。改造后的实验台，前进速度和刀轴的转速分别可以在0～0.375m／s和0～300r／min的范围内进行连续调节。为了精确观测潜土逆转旋耕抛土过程，在试验中采用了TAMRON公司的CR2000高速摄相系统对土壤逆转旋耕抛土过程进行了高速摄像实验。对图像进行处理，最后对结果进行分析，验证实验所获得的分层抛土轨迹与仿真系统分层抛土轨迹跟踪所获得结果基本一致，揭示了潜土逆转分层抛土规律并验证了SHSTSS虚拟试验平台的可行性。