我国是世界上最大的蔬菜生产国与消费国,2013年蔬菜播种面积及产量分别约占到世界的40%和50%。但我国蔬菜生产效率低、用工量大、人工成本高等弊端对蔬菜行业发展的制约作用越来越明显,蔬菜对机械化的需求变得日益急迫,生产全程机械化将成为蔬菜行业的发展趋势。而在蔬菜生产全程机械化进程中,土壤整地机械占有重要地位。土地平整是保证蔬菜生长一致的先决条件,是后续移栽、收获等环节机械化作业质量的前提保证,整地质量的好坏直接影响到蔬菜的产量。国内目前缺乏专门用于蔬菜整地的机具,而现有的整地机具作业效果达不到蔬菜种植的农艺要求,存在土壤细碎度差、垄面平整度低、耕深不稳定以及刀辊粘土现象严重等问题。为解决上述问题,本文研究一种专门用于蔬菜整地的联合整地机具,与现有整地机型相比,土壤的细碎程度和地表的平整度得到有效改善,作业质量和作业效率得到提升,达到蔬菜精耕细作的要求。主要内容包括以下几个部分:(1)蔬菜联合精整地机整机的设计。借鉴现有联合整地机具设计理念,根据蔬菜种植模式,基于农机与农艺结合的思想,确定整机采用深层旋耕-表层碎土-垄面镇压的复式联合结构,采用双刀轴联合作业,前置旋耕刀轴与后置碎土辊刀轴相向运动的原理。确定整机的结构参数与性能参数,同时计算分析得出系统的传动方案,并进行传动齿轮的选型。(2)蔬菜联合精整地机关键部件的设计。确定旋耕部件、碎土辊部件及镇压部件的主要结构形式,分析得出影响三大部件作业性能的关键结构参数。确定旋耕刀刀盘间距,旋耕刀的排列及刀轴参数,镇压辊直径与镇压辊端盘参数,创新设计一种弧形碎土刀齿和两种不同结构的碎土辊,重点分析计算密布型碎土辊的工作参数。(3)机架在不同工况下力学性能研究。利用有限元分析方法,采用Pro/E软件和ANSYS Workbench软件,对机架在两种工况下作业时的力学性能进行分析,得出机架所受的最大应力及最大变形量,仿真结果表明机架材料性能未得到充分发挥。从而对机架牵引板及前后杠管材的厚度进行优化,优化后得出机架最大应力略低于材料许用应力,刚度也变化很小,表明优化效果显著,机架材料使用量得到有效减少。(4)蔬菜联合精整地机作业性能试验研究。以碎土率和土壤平整度为响应指标,牵引速度、碎土辊转速和土壤含水率为试验因素开展试验研究。借助SAS统计分析软件,运用单因素方差分析法探究牵引速度、碎土辊转速和土壤含水率对机具的碎土及土壤平整效果的影响规律;采用多因素方差分析法探究各因素对响应指标显著性影响的主次顺序;运用二次响应面分析法拟合出试验因素与响应目标之间的回归模型。通过MATLAB软件对回归模型进行多目标优化,得出最佳碎土率和平整度条件下的工作参数组合。最后通过试验对优化结果进行验证,结果表明两者吻合度较好。