通过查阅国内外中耕浅松机的相关文献,在现有的浅松装置研究的基础上,针对垄作作业的特点,研究设计了一种旋转式与铲式结合的浅松作业装置,其中旋转式工作部件对旋转锄进行改进,适应垄形作业,利用锥形滚筒特性使滚筒大直径端保证不漏耕,小直径端靠近作物根系,仅对土壤进行疏松,形成孔状结构,而不大量扰动土壤,损伤作物根系,以期减少传统农业机械的动力消耗,减少伤苗伤根率,针对作业机具的关键部件进行理论分析、计算机仿真和参数优化试验,并完成整机试制。研究主要内容和结论如下:(1)针对垄作种植模式的特点,实地测量垄形尺寸并绘制垄形尺寸示意图,以此为依据对浅松装置的关键部件——锥形滚筒进行理论设计,并合理设计浅松锄齿的滑切曲线、刃宽、刃角及锄齿在滚筒上的排布。同时,设计浅松装置主机架,使其能承载锥形滚筒单铰仿形架、限深装置、浅松培土铲仿形架,浅松培土铲采用四杆仿形,保证培土铲入土角度始终不变,锥形滚筒为旋转部件,采用单铰仿形即可满足作业需求,限深装置内置丝杆,可摇动上部把手调节限深轮高度以控制浅松装置入土深度。利用Solid Works建立浅松装置3D模型,进而完成垄作中耕浅松装置的整机设计。对锥形滚筒进行运动学分析,针对锄齿列出其运动学方程,利用图解法对锥形滚筒作业原理进行分析。(2)利用ADAMS对关键部件锥形滚筒进行仿真,分别观察滚筒上三排锄齿的运动轨迹,同时加入传统旋转工作部件作为对比,结果表明锥形滚筒的结构特性给锄齿增加了一定的主动效果。通过ADAMS后处理程序得出锄齿速度与加速度曲线及其对比曲线,随着滚动半径的减小,锄齿齿尖的理论速度与加速度呈现增长的态势,而我们所设计的锥形滚筒上齿尖的实际速度与加速度呈现减小的趋势,并且当锥形滚筒上锄齿所在位置的滚筒半径大于滚动半径时,锄齿尖端的实际速度与加速度大于其理论速度与加速度,当锄齿所在位置的滚筒半径小于滚动半径时,锄齿尖端的实际速度与加速度小于其理论速度与加速度,且距离滚动半径越远的锄齿其速度、加速度变化越明显。应用Solid Works有限元分析模块,得出锥形滚筒的应力云图,应变云图和变形云图,保证所设计的锥形滚筒强度满足要求,并对锥形滚筒进行了模态分析,得出其模态的固有频率大于其外部激振频率,不会引发共振。(3)确定三种因素前进速度、弹簧压力、锄齿环间距的合理范围,并选用土壤坚实度差、入土深度稳定性评价,分析规律影响,优选最佳作业参数,并验证装置是否达到中耕浅松的标准。通过极差分析、方差分析和综合加权法得到影响浅松机作业性能因素的主次顺序依次为作业速度、弹簧镇压力,锄齿环间距;最优参数组合:作业速度为1.0 m/s,弹簧镇压力920N,锄齿环间距42 mm。土槽试验车前进速度为1.0 m/s,弹簧镇压力920 N,锄齿环间距42 mm的情况下进行浅松试验,验证结果表明:土壤坚实度差达到29.8 N/cm2,入土深度稳定性93%,满足中耕作物苗期浅松作业的性能要求。