木薯也叫树薯,是世界三大薯类之一,热带地区的分布居多,木薯也是我国广东、广西和海南等地方的重要资源,在我国栽培面积逐年增加。木薯人工收获耗时、耗力、效率低,然而木薯机械化收获又是木薯产业的薄弱环节,现阶段尚未能推出适应性强的木薯收获机来代替人工收获。本文针对挖拔式木薯收获机在收获过程中,在拖拉机的牵引下工作,带有一定倾角的挖掘铲会有朝着深度方向行进的趋势的问题,研究出一套挖掘装置挖深控制系统的试验台,该试验台可以满足对挖掘铲的挖深进行合理控制,在不伤薯的情况下,又可以减小机具的动力消耗。主要研究内容及成果如下:(1)通过查阅国内外关于深度控制的农业机械的相关资料,了解触土机构自动控制的研究方法,对木薯的种植农艺和生物学特性进行了实地调研,研究木薯生长环境土壤特性和影响挖掘铲工作牵引阻力的参数,建立挖掘铲与土壤相互作用的力学模型,研究有利于挖掘铲入土、碎土能力的最佳倾角。确定出了所设计的挖掘铲控深系统的整体控制方案与在整机上的最佳安装方案。(2)挖拔式木薯收获机挖深控制系统的机械结构部分包含液压铲执行机构和地表仿形机构,通过分析对比薯类挖掘铲的角度调节机构的调节方式的优缺点,设计出适合木薯挖掘装置的限深调节机构,通过soildworks建立三维模型,确定出各机构的尺寸,并通过adams运动学分析,分析该机构的运动特性,结果表明液压铲执行机构满足动作要求。通过研究地表仿形量的要求,设计出合理的地表仿形机构,与地面距离可调,调节范围完全适合挖拔式木薯收获机的使用要求,分析仿形机理,确定出仿形量与传感器检测角度的数学关系。(3)根据仿形机构的仿形机理,选择了高精度的霍尔角度传感器,设计了基于STM32最小系统的地表仿形的微控制器,确定了整体控制方案,通过试验仿形控制器满足控制要求。(4)设计了液压控制系统,根据液压铲执行机构的工作条件,选择了适合整个系统的液压元件,并通过理论研究计算,设计出满足要求的液压执行件。在Amesim平台上对挖掘铲控深系统的液压控制系统进行了仿真分析,分析结果表明,提升液压缸和角度调节液压缸活塞杆的响应时间分别为0.5s和1s,满足挖深控制试验响应时间要求。(5)进行了地表仿形机构性能试验、控制系统响应试验和挖深控制系统性能试验,结果表明:地表仿形机构的仿形量为10～120mm,仿形精度可达96.5%,测得系统的响应时间为1.7s,挖深控制系统可随角度变化自动调节行程。