深松技术作为保护性耕作的重要技术之一,可以打破坚硬的犁底层,增加土壤的通透性,提高土壤的畜水保墒能力,减少风蚀水蚀,提高耕地的质量,促进农作物的增产。由于以往传统的耕作方式,造成东北土壤严重板结,土壤墒情逐年下降。随着国家对环境的重视及农民对一种适宜于东北黑土地深松机具的需要,课题组提出了秸秆全量还田技术,有效解决了秸秆混埋的问题,开展了深松整地联合作业机具的研究,并研制了一种具有翻土功能的复合式深松铲。该机具能够在田间一次性完成深松、合墒、镇压等多项作业,改变了以往分别进行深松、整地的耕作方法。本文借助有限元软件对深松铲等关键零部件进行分析,通过田间试验,验证了深松铲的翻土效果及整机性能。本文完成的工作及结论如下:1、根据东北黑土地的实际情况分析,进行了多种方案的比较,最终确定了深松整地联合作业机的关键部件及整机的设计方案。深松形式选择行间深松,整机主要由深松机构、合墒机构、四连杆机构、整地机构组成。深松铲排布选择334的排布方式,铲间距为900mm,梁纵向间距为700mm。2、利用三维绘图软件SolidWorks,建立了三维模型,优化了深松铲的结构参数,设计了一种具有翻土功能的复合式深松铲,并通过ANSYS有限元软件对深松铲进行了静力学分析。分析结果表明,深松铲柄中端为最大变形处,变形量为0.04594mm,铲柄总变形量不大,对正常作业无影响;铲柄上端螺孔处承受最大主应力,应力值为29MPa,其应力值低于45号钢355MPa的屈服极限,安全系数为12.24,设计满足技术要求。3、对深松整地联合作业机进行了整机设计,并对主机架、深松铲、合墒器、碎土镇压辊等关键零部件的设计进行了详细阐述。设计出的深松整地联合作业机,在满足保护性耕作技术的要求下,可在秋季作物收获后的留茬田地间一次性完成深松、合墒、碎土镇压联合作业,改善了土壤内部的孔隙度,增加了土壤有机质的含量。4、完成了整机的二维图纸设计和样机试制,并进行了田间性能试验。试验结果表明:经过深松整地联合作业机深松作业后的地块较未深松作业的地块,地温平均提高了8.83%~9.29%,在0~40cm的耕层内土壤含水率平均提高18.2%,土壤容重下降了0.01~0.013 g/cm~3,机具的各项作业指标均满足了国家技术要求。