甘薯是世界主要的粮食作物,并且可以作为工业原料和新型的能源用料,和马铃薯、木薯称为世界三大薯类,是世界粮食安全的底线作物和具有高度竞争力的优质经济作物。我国是世界甘薯种植面积最大、产量最高的国家,甘薯高垄种植、秧蔓生长茂盛、匍匐伏地、覆盖整垄、交错缠绕、不易分开,故其挖掘收获前的秧蔓处理是一项耗时、费工、劳动强度大、生产成本较高的工作。秧蔓处理的干净与否直接影响后续的挖掘收获。现阶段由于甘薯生产机械化技术的落后,大部分甘薯割蔓收获都靠人工完成,效率低下,严重制约甘薯种植业的发展。故作业环节的特殊性和秧蔓自身的生长特点决定了甘薯秧蔓处理机械研发的紧迫性和复杂性。本研究通过大量文献检索和调查研究,针对甘薯秧蔓直接粉碎还田机械垄沟秧难切断、茎秆粉碎率低、留茬长、伤薯率高、振动大、刀轴易磨损、刀辊易缠绕、安全性差等始终未能有效解决的技术难题,在吸纳、比较国内外秸秆粉碎还田技术的基础上,结合甘薯的物理特性和种植农艺,采用Pro/e、Adams、Ansys和Spss软件,进行秧蔓粉碎还田高垄仿形结构参数试验研究与优化设计、垄沟长蔓清除粉碎技术研究、刀辊平衡性研究、作业参数最优化试验研究,设计了垄沟靴型挑秧刀结构,“动嵌静”轴端防缠绕机构和仿垄形粉碎仓机构,研制了一款与18.4～22.1kw轮式拖拉机配套的可有效解决以上问题的甘薯秧蔓粉碎还田机,并在典型地区进行性能试验与验证考核。通过本研究,以期在甘薯秧蔓粉碎还田技术上获得突破,研发出清除性好、优质、安全、耐用的成熟机械。主要研究内容有：(1)对我国甘薯种植农艺、物理特性和生产作业方式进行调查研究,提出高清除性甘薯切蔓机的设计思想和依据,综合分析国内外秧蔓处理技术,确定总体设计方案,并通过理论计算、仿真分析和试验研究相结合的方法设计甘薯切蔓装置。(2)以可靠性、高效性、高清除性为主控目标,对各部件进行结构设计包括：悬挂架组合,变速箱组合,罩壳总成,刀辊组合和仿形限深轮组合；并针对现有切蔓设备存在的缺点和技术难点进行攻关,对关键部件进行优化设计,提出了垄沟靴型挑秧刀结构,“动嵌静”轴端防缠绕技术和仿垄形粉碎仓机构。(3)通过Pro/e三维设计软件,对整机进行三维建模,用Adams软件对刀辊组合进行仿真动平衡分析,用Ansys软件对刀辊轴进行模态分析。分析结果表明刀辊组合的设计合理符合动平衡和振动模态的要求。(4)对研制的切蔓机进行田间性能试验,测定其技术性能状况、秧蔓粉碎质量及机具作业效率,验证所研制的甘薯高清除性切蔓机能否满足设计要求和检测标准,并对其使用经济性、作业可靠性和性能稳定性进行考核,测试不同工作参数对作业效果和作业指标的影响,通过Spss和Excel数据处理软件对试验数据进行处理,通过综合分析确定其工作参数。