我国现有的水田筑埂机存在功率损耗大、筑埂不坚实、机具磨损严重等问题,且不同地域水田土壤特性也存在一定的差异。为解决以上问题,本文选择筑埂机的理论分析与试验验证相结合的方法,探究筑埂机在作业过程中与土壤之间的相互作用机理。本研究主要完成内容如下:(1)根据农艺要求,对筑埂机进行整机结构设计,阐述筑埂机的工作原理,并对其关键部件进行了受力分析,确定镇压筑埂装置和选切集土装置的三维结构,得出旋切集土装置旋耕弯刀的运动轨迹和取土宽度等作业参数的理论计算结果。(2)以湖北武汉地区耕作土壤为研究对象,考虑到筑埂机作业过程中土壤的塑性行为和颗粒之间凝聚力,通过对土壤的性能参数进行测定,为建立水田筑埂的土壤颗粒接触模型提供数据支持。(3)采用离散元法建立筑埂机-土壤作用模型,探究筑埂机关键部件与土壤作用机理,对其抛土聚土和筑埂阶段进行仿真模拟分析,得出机具在作业过程中的受力和作业扭矩随时间的变化规律,探究镇压筑埂装置的结构参数对筑埂性能的影响,寻求筑埂装置的最优的结构参数组合。(4)以筑埂机的工作参数为试验因素,田埂坚实度和机具的作业扭矩为评价指标,进行筑埂机单因素和多因素虚拟仿真试验,探究不同工作参数对筑埂机的作业性能的影响。对正交试验结果采用响应面法进行优化分析,寻求满足筑埂性能要求的最优工作参数组合。(5)设计并开展镇压筑埂装置的扭矩标定试验和弹性羽片作用力标定试验,建立扭矩测量和羽片所受正压力的数学模型。通过筑埂机田间实验验证虚拟仿真试验优化结果的正确性,实验结果表明,所筑田埂各项外形参数均达到技术指标。与仿真结果相比,镇压筑埂装置的输出扭矩相对误差为4.77%,田埂坚实度相对误差为6.77%,满足水田筑埂作业的农艺要求。