蚕桑产业是我国历史悠久的传统产业,桑园管理机械化的实现对促进蚕桑产业的发展具有重要意义。桑树栽植作为蚕桑产业的关键环节,桑园耕作需耗费大量的体力劳动和时间。随着我国工业化、城市化的推进,桑园耕作机械化已势在必行。本文在研究桑园种植模式及桑树树形养成的基础上,结合桑园耕作的要求,研制了一款适用于桑园耕作作业的动力耙,主要研究内容如下:（1）采用筛分法、烘干法、直剪试验等方法测定桑园土壤物理特性参数及力学参数。经测定,桑园土壤质地为砂壤土。并分别测定0¹00 mm、100²00 mm、200³00 mm、300⁴00 mm土层内土壤密度、含水率、休止角及滑动摩擦角。在0¹00 mm、100²00 mm土层内,内摩擦角分别为31.69°、32.33°,内聚力分别为1.54 kPa、5.4 kPa。（2）为建立离散元仿真模型,依据实测的土壤休止角、滑动摩擦角,采用中心组合试验设计方法,利用EDEM软件进行三因素五水平土壤离散元仿真接触参数标定试验,分别得到其回归方程。通过土壤休止角仿真试验,标定土壤-土壤间静摩擦系数、滚动摩擦系数、恢复系数分别为0.88、0.42、0.5时,仿真休止角为47.83°±0.66°,仿真值与试验值相对误差为1.08%;通过土壤-耙刀滑动摩擦角仿真试验,标定土壤-耙刀间静摩擦系数、滚动摩擦系数、恢复系数分别为0.87、0.3、0.32时,仿真滑动摩擦角为27°±0.75°,仿真值与试验值相对误差为2.88%。依据实测的土壤抗剪强度,采用试错法,标定Hertz-Mindlin with Bonding接触模型中的粘结参数。在粘结半径、法向粘结刚度、切向粘结刚度分别为5.6 mm、1×10⁸ N/m³、5×10⁷ N/m³的情况下,仿真得到临界法向应力为75000 Pa、临界切向应力为75000 Pa时,抗剪强度为67.1 kPa,仿真值与试验值相对误差为1.18%。（3）依据桑园耕整作业要求,确定动力耙的整机结构。通过对耙刀作业过程的运动学分析,确定耙刀结构尺寸与安装方式。并对动力耙齿轮箱体、限深镇压辊及侧边结构进行设计,利用SolidWorks软件绘制了动力耙三维模型。（4）利用EDEM软件建立仿真土槽模型,对动力耙作业过程进行仿真分析。仿真结果显示:随着作业速比λ的增大,土层间的土壤扰动程度加剧。动力耙转子转速、前进速度、耕深对耙后地表平整度、土壤容重均具有显著影响。对不同外倾角耙刀作业所受扭矩及作业效果进行了仿真分析,得到耙刀外倾角较优范围为10°²0°。分析了耙刀作业过程中所受扭矩的变化规律,并由扭矩计算得到了耙刀的作业功耗,确定动力耙的配套动力为40 kW。（5）进行动力耙田间试验。以转子转速、前进速度、耙深为试验因素,进行三因素三水平正交回归试验。以碎土率、耙后地表平整度、土壤容重为试验指标,分析各因素对动力耙作业效果的影响。试验结果显示:转子转速、前进速度对碎土率、耙后地表平整度、土壤容重的影响是极显著的;耕深仅对碎土率的影响是显著的,对耙后地表平整度、土壤容重均无显著影响。利用响应面法优化出动力耙作业参数的最优组合是:转子转速为350 r/min,前进速度为0.7 m/s,耕深为20 cm时,碎土率为97.89%,耙后地表平整度为11.04 mm,土壤容重为1.11 g·cm^-3。验证试验表明:转子转速为365 r/min,前进速度为0.7 m/s,耕深为20 cm时,碎土率为97.29%,耙后地表平整度为11.53 mm,土壤容重为1.07 g·cm^-3。