国外的棉秆收获设备基本采用对行收获方式,主要是针对等行距标准化的种植农艺,而我国棉花种植行距不统一,所以国外的棉秆收获设备很难适应国内复杂的农艺要求。国内的棉秆收获设备虽然机型众多,但提拔式和铲切式多需对行收获,对国内棉花种植行距不统一的适应能力差；剪切式、刀辊式和V形齿板提拔式虽然可以对不对行的棉秆实现收获,但是它们都存在缺陷,例如剪切式棉秆收获机的刀片易磨损,甚至损坏,刀辊式棉秆收获机工作时深入土层,同时切割棉秆和土层,能耗非常大,不适合当前棉秆收获,目前可实现提拔棉秆的V形齿板机型因缠绕问题容易出现性能不稳定的状况。因此,研制一种既可实现不对行作业,又改善了缠绕问题,满足拔净率和拔断率的标准要求的拉拔式棉秆拔秆机,具有重要的意义。本文设计了一种免对行拉拔式棉秆拔秆装置,并主要对棉秆的物理力学特性、拔秆装置的结构设计、关键零部件的优化、主要机构的运动学和动力学分析以及影响拔秆性能的单因素和多因素试验进行相关研究。研究的主要内容和相关结论如下：1)棉秆的物理力学特性试验研究。为得到棉秆最佳起拔位置,笔者对棉秆的直径、含水率、抗剪切强度、抗弯曲强度进行测试,测得的结论如下：棉秆直径在9.1～15.3mm之间,平均直径为12.98mm；随着时间的推移,棉秆含水率均呈降低趋势；抗弯强度随着试样含水率的升高逐渐降低；在90～210mm段棉秆抗弯曲强度试验中,棉秆最大的抗弯曲强度为37.3MPa,最小的抗弯曲强度为24.3MPa。随着含水率的减小,剪切强度大致呈先降低后增加的趋势,含水率较大时,韧性较强不易被剪断,相反,含水率较小时,棉秆较脆,容易被切断。棉秆最大的剪切强度为1.21MPa,最小的剪切强度为0.79MPa。接近于地面附近的主杆是整个棉株中强度最高、韧性最好的部位,在拔杆时,只有夹持住这一部位,棉杆就可被连根拔出而不至于将其折断,因此本拉拔式棉秆拔秆装置的起拔位置设置在距离垄面150mm处。2)拉拔式棉秆拔秆装置的结构设计。为了实现棉秆拔秆装置可以免对行以适应国内棉花种植模式多样化的特点,起拔刀不需入土以减少动力消耗和棉根残留的要求,结合棉秆的物理力学特性和南方丘陵山区小田块作业的特点,提出了起拔刀作业区域较大的拉拔式拔秆方案,并用SolidWorks2013软件建立了虚拟样机模型,拉拔式棉秆拔秆装置主要由棉秆起拔部件、排秆滚筒、传动系统和机架等组成。起拔部件由起拔轴、套筒轴、起拔刀等零件组成,排秆滚筒主要由中心轴、支撑杆、排秆齿等组成。根据起拔力的大小与起拔角度的关系,起拔轴自下向上朝拉拔式棉秆拔秆装置的前进方向倾斜布置,随着起拔轴带动起拔刀旋转,起拔刀先将棉秆拔起,再通过旋转作用把棉秆带到排秆滚筒工作区域,通过排秆滚筒将棉秆排出。3)关键零部件的有限元分析和优化。运用软件SolidWorks2013的Simulation功能,对拉拔式棉秆拔秆装置的主要工作部件进行有限元力学分析,通过分析确定各个零部件的应力集中位置、最大应力值、最大应变值以及最大位移量,并在满足最小安全系数的前提下选取更合适的材料,以优化关键工作部件的结构与尺寸,为最大限度的降低设计和制造成本提供理论依据,保证拔秆方案和零部件的可靠性,以提高拔秆装置的拔净率,降低拔断率。4)主要机构的动力学和运动学分析。棉秆的拔取和排出由起拔部件和排秆滚筒共同完成,起拔部件和排秆滚筒两部件的运动状态直接影响了拉拔式棉秆拔秆装置的作业,因此本文重点分析了起拔部件和排秆滚筒两部件的运动学和动力学特征。通过分析得到了棉秆拔秆装置拔取棉秆时的力学模型；起拔刀上一夹持点的运动轨迹、位移、速度、加速度与棉秆拔秆装置运动参数之间的关系；棉秆与起拔刀接触力与棉秆拔秆装置运动参数之间的关系；排秆滚筒的位移、速度、加速度与棉秆拔秆装置运动参数之间的关系,为棉秆拔秆装置运动参数的选择提供了依据,以得到较高的拔净率和较低的拔断率。5)样机试验。拉拔式棉秆拔秆装置的主要评价指标是拔净率和拔断率,而影响拔净率和拔断率的主要因素包括起拔轴旋转速度、机具前进速度以及起拔刀相对地面的角度。为了找出各因素以及各因素的组合对拔净率和拔断率的影响程度,进行了单因素和多因素正交试验,通过综合分析比较得出本试验的最优参数组合：起拔轴旋转速度为通过综合分析比较得出本试验的最优参数组合：起拔轴旋转速度为25r/min,起拔刀与地面的倾角为30°,机具前进速度为0.7m/s。