马铃薯是我国四大粮食作物之一,粮菜兼用,种植区域广泛,种植面积逐渐提高。但是我国马铃薯生产收获机械化水平不高,主要还处在机械挖掘、人工捡拾的分段收获阶段,收获环节劳动强度大、作业成本高严重制约了马铃薯产业发展。本文通过前期调研,依据马铃薯挖掘机作业后马铃薯地表分布状况,设计了一种主动转盘式马铃薯捡拾装置,并研制了捡拾机构试验台在数字化土槽开展了探索性试验。运用离散元分析软件进行仿真试验,得出马铃薯捡拾装置最优结构参数,为马铃薯捡拾机的开发提供理论依据。主要研究内容及结论:(1)马铃薯捡拾装置整体方案设计根据马铃薯挖掘后地表分布状况,结合生产实际,通过多方案比较,最终确定马铃薯捡拾装置的整体方案。(2)关键部件设计及计算对捡拾装置进行结构设计和尺寸设计,对捡拾铲的尺寸进行标定;确定采用圆盘式捡拾方式,在转盘外圈加装8个中段折弯的弹齿铲,每个捡拾铲的铲长为300mm,捡拾的宽度范围在600mm;确定了该机器的限深调节装置为两个对顶丝杠,在作业之前通过调节丝杠来控制捡拾铲的入土深度。对捡拾装置各关键部件进行力学分析计算,完成强度校核。确定了整机各级传动比。(3)三维建模及虚拟装配运用Pro/E软件对各个零件进行三维造型,并完成了整机的虚拟装配,结果显示结构合理,装配无干涉;(4)土槽试验研制了马铃薯捡拾机构试验台,在数字化土槽上进行探索试验,结果表明,主动转盘式捡拾装置能够实现马铃薯捡拾,捡拾效果受捡拾铲铲型、机具前进速度与转盘转速的速度比影响较大,且在转速25r/min,前进速度在0.35m/s时捡拾率最高。(5)仿真试验参数标定运用万能试验机对马铃薯进行力学性能测试,得到马铃薯的弹性模量和泊松比;进行马铃薯摩擦损伤试验确定马铃薯与钢的最大静摩擦力,确定摩擦系数;查阅相关资料对土壤模型和边界模型进行参数确定。(6)离散元仿真分析利用离散元分析软件EDEM对捡拾装置进行捡拾率的仿真,得到影响捡拾率的主次因素为转速、前进速度、盘径;利用Design-Expert软件对仿真数据进行方差分析,绘制出各因素交互作用三维图,更直观的观察各因素对捡拾率的影响;利用EDEM绘制出马铃薯捡拾过程中的受力图,平均受力在200-400N之间,此受力范围未达到马铃薯跌了碰撞的破坏极限,确定仅靠马铃薯与机械碰撞不会使马铃薯产生损伤。