三七是我国南方地区独有的著名中药材,年生产总值超过千亿元,具有较高的药用与经济价值,是“云南白药”的主要成分。目前,温室三七收获方式主要以人工收获为主,尚未配备完善、可靠的收获机具。人工收获具有效率较低、劳动强度较大、成本较高等缺点,给农户们造成了不必要的经济损失,严重阻碍了三七产业的可持续发展。因此,三七机械化收获的研究成为了当下迫在眉睫的科研攻坚任务。本文主要针对温室三七种植农艺要求,从保证挖掘深度、提高整机工作效率和自动化水平的角度出发,开展了收获机的液压及控制系统方面的设计和相关研究。本文依托云南省重大科技专项计划“克服三七连作障碍体系构建及应用”项目中的子项目“克服三七连作障碍工程设施及机械装备研究开发”。本文具体研究内容如下:(1)对温室三七种植基地进行调研,测量了三七种植槽的长度、宽度、三七的种植深度及土壤的物理特性。针对温室种植三七农艺要求及整机机械部件的设计方案,给出了一套完整的全液压驱动方案;通过对比开式与闭式液压系统方案,确定选用开式液压系统方案;通过对比节流与容积调速方案,确定选用节流式调速系统方案;利用Fluid SIM软件对整机的液压传动系统进行方案设计,包括行走液压系统、旋转及升降液压系统原理图的设计。(2)对三七收获机整机进行动力学分析,确定收获机工作时所需最小牵引力为4868N。根据收获机的结构参数及动力学分析结果,对整机液压系统的元部件进行设计与选型,并对液压系统的主要性能参数进行校核。校核结果表明:收获机的动力学分析合理,驱动电机动力、系统压力、液压泵转速、马达转速及整机行驶速度符合要求。(3)针对整机液压系统,完成了收获机控制系统的设计,具体控制方式为本地操作与远程遥控。利用Fluid SIM软件中的电控模块对本地操作的电控原理图进行设计,结合液压原理图和电控图进行联合仿真分析;设计以PLC控制器为中央处理器的远程遥控操作,选用梯形图语言和GX Developer软件对系统软件进行设计;利用PLC模拟仿真软件,对PLC输入/输出端口的设计进行模拟仿真。仿真结果表明:本地操作的电控图及远程遥控的软件设计达到控制要求,PLC输入/输出端口设计合理。根据本地操作电控图及远程遥控的软件设计,确定了控制系统所需硬件的型号及参数。(4)利用AMESIM软件对液压系统进行仿真分析。仿真结果显示:在三种不同压差下,同步阀的同步精度均在1%-3%,符合设计要求;双向液压锁的设计达到控制要求;行走马达转速的稳定值为320r/min,系统启动2s后达到平衡状态;行走马达的扭矩稳定值为170N.m,此时马达压差为5.8MPa,系统达到平衡需要1.8s;升降液压缸的前进速度为0.18m/s,收回速度为0.19m/s,与理论分析结果基本保持一致。(5)完成了液压及控制系统的组装与调试,将液压及控制系统与机械部件结合,制造出实体样机并进行试验,对样机整体进行关键性能测试。测试结果表明:在双重控制模式下,收获机均能顺利完成直行、转弯、挖掘装置升降及升运链旋转等功能,且动力足够,行走偏移量极小,整机的液压及控制系统的设计满足要求。