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长期不合理的耕作方式以及大型农机的使用,导致土壤形成了坚硬的犁底层。深松能够打破犁底层,有效的改善土壤质量。然而,目前深松机的发展受到了一系列阻碍。本文针对目前深松机普遍存在的耕作阻力大、能耗大等问题,基于受迫振动减阻原理设计受迫振动深松机。通过建立―土壤-深松铲‖受力模型,对土壤、深松铲进行受力分析,并利用MATLAB-Simulink仿真振动参数(振频、振幅)对阻力影响,利用三维建模软件Solidworks对受迫振动深松机进行设计建模,利用有限元软件ANSYS对偏心轴进行静力学与模态分析,并通过LS-DYNA模拟土壤切削过程,通过加工样机进行田间试验,对深松效果进行分析。主要研究结果如下:(1)通过建立―土壤-深松铲‖受力模型,对土壤、深松铲进行受力分析,建立了数学模型和MATLAB-Simulink仿真模型,探究振动参数与阻力间的关系,仿真结果表明振动切削有利于减小切削阻力,同时振动频率高、振幅大对减阻有利;(2)基于受迫振动减阻机理设计受迫振动深松机,并利用Solidworks进行整机三维建模;对关键机构(深松机构和偏心机构)进行设计与校核,确保满足设计要求;通过ANSYS仿真得到偏心轴的等效应力、等效应变和总变形云图,分析主要受力与变形部位,并对其进行模态分析,通过对其进行强化以保证其可靠性。利用Caxa软件绘制工程图,并加工试制样机;(3)田间试验主要用单因素试验定性地研究了耕深、耕速和是否振动等因素对深松铲耕作阻力的影响,得出在一定条件下:随着耕深和耕速的增加,耕作阻力随之增大;同时,振动深松明显比不振动的耕作阻力小;具体的,耕速相同时:在25cm耕深情况下,平均减阻12.4%;在30cm耕深情况下,平均减阻13.27%;在35cm耕深情况下,平均减阻13.97%;耕深相同时:在耕速为2.5km/h时,平均减阻15.53%;在耕速为3km/h时,平均减阻11.43%;在耕速为3.5km/h时,平均减阻12.68%;说明振动深松能有效减小深松阻力且耕深越深,减阻效果越好;(4)通过测定土壤物理特性(土壤坚实度、土壤密度、土壤含水率和土壤扰动系数)分析深松效果,试验结果表明:无论是否振动,深松均能使耕层土壤坚实度、密度下降,但振动效果更为显著。其中,土壤坚实度在0-15cm耕层,不振动深松降低11.04%,振动深松下降36.42%;15-30cm耕层,不振动深松降低13.38%,振动深松下降39.05%;30-45cm耕层,不振动深松降低9.80%,振动深松下降26.95%;土壤密度在0-15cm耕层,对比耕前和非振动情况,振动深松降低6.18%和2.91%;在15-30cm耕层,对比耕前和非振动情况,振动深松降低10.81%和9.34%;在30-45cm耕层,对比耕前和非振动情况,振动深松降低4.55%和3.45%;由于时间因素,土壤含水率变化不大;土壤蓬松度和土壤扰动系数依次为17.79%和53.90%,深松深度的稳定性系数为U=96.34%,具有良好的深松稳定性,均满足试验指标,表明受迫振动深松机深松效果良好。