马铃薯是第四大商品粮作物,近年来,我国马铃薯种植面积和产量都稳居世界首位。以云、贵、川、渝为主的西南丘陵地区是我国的马铃薯主产区,其马铃薯种植面积和产量均占全国总量的一半以上。但云南省综合机械化率仅为18.57%,机收率更是才达到4.7%。随着马铃薯主粮化战略的提出,马铃薯已实现副食转化为主食、原产品转化为商业化、工厂化成品、服务消费转化绿色消费,逐渐从粮食作物转变为第四大主粮作物。目前云南省马铃薯产业已初步规模化,随着中央和省政府扶持力度的持续增大,马铃薯产业正稳步发展,但是省内目前并没有一款能够有效解决马铃薯机械化收获问题的机器,生产作业多为人畜力,机械化程度低,致使马铃薯产收的经济效益低,产业发展缓慢,因此研发高效的马铃薯收获机械成为云南省发展马铃薯产业的关键。实现马铃薯的机械化收获不仅可以提高生产效率、降低作业成本、降低劳作强度。而且能够争抢农时,提高收获质量、减少损失,为农民增收创收。本论文依托云南省重大科技专项计划:“山地马铃薯全程机械化关键技术与装备研究开发”课题,具体研究内容如下:(1)实地调研云南省内具有代表性的马铃薯产区的种植农艺及相关物理参数。勘测马铃薯生产基地内种植农艺要求,测定土壤及薯块的物理特性,为后续设计提供理论依据。(2)提出整机设计方案。根据云南省马铃薯主产区大垄双行的种植农艺确定整机为单垄收获,主要由挖掘装置、液压缓冲减震装置、切土除蔓装置、多重缓冲分离筛、多级振动调整装置、低位侧铺装置等组成,作业幅宽为900mm。(3)完成挖掘装置的设计。设计挖掘装置为分析计算铲体倾角、铲体宽度、铲刃角和挖掘宽度等参数;设计分体式挖掘铲体机构,通过液压悬臂方式调节挖掘铲的深度及挖掘角度。(4)完成土薯分离装置的设计。针对云南省土壤粘重问题,设计两级土薯分离装置,确定由主传动轮和主振动机构作为主分离部件,对振幅、频率参数进行计算;为保证升运链的稳定性,增加被动振动装置,并在机架一侧增设集薯橡胶板。(5)完成低位侧铺式集薯机构的设计。主要由侧输出机架、悬挂部件、左右横移调节机构、侧输出传送机构等机构组成。为提高侧输出输送装置的灵活度和实现全方位调节,设计悬挂调节机构和左右横移调节机构。(6)完成整机动力传输系统设计。分析计算传动部件总功率,根据需要配置计算校核各级传动系统;对各传动子系统进行部件选型,计算确定液压马达和液压油缸的相关参数,完成液压工作部件的选型。(7)完成整机机架的静力学仿真分析。对挂架装配体各运动副进行新约束和受力载荷设置进行静力学仿真分析;完成铲体轴的轻量化设计,并对相关机构进行改进设计。(8)试制样机,并完成收获机的空载及田间试验。样机加工完成后,进行了整机的空载测试,测试结果为:马铃薯收获机挖掘铲作业效果良好,土薯分离装置振动效果显著。在拖拉机的牵引下进行了田间试验,结果表明:作业速度为0.9m/s时,生产率为0.31hm~2/h,明薯率为96%,破皮率为2%,伤薯率为1.5%,各项性能指标均符合农业行业标准中马铃薯收获机的作业指标,验证了该收获机在田间作业的可行性。