玉米是全球重要的粮食作物,具有较强的多功能特性。全球的玉米需求量不断增长,而我国的耕地面积不断减少,每年我国由于倒伏以及草害导致粮食作物的减产高达数十亿公斤,减少玉米的倒伏及草害是提高玉米产量的重要途径,保障玉米产量才能解决日益尖锐的供需矛盾。中耕培土是我国农业精耕细作的重要环节,也是保障作物产量和质量的重要途径,可以疏松土壤,提高地表温度,防涝保墒,促进作物根系发育,消灭杂草及减少病虫害的发生。目前我国的中耕培土机械种类并不是很多,主要有圆盘式、旋耕刀式、旋耕犁式、铧式等类型,大多存在普遍适应性差和易缠绕堵塞等问题。本文针对我国东北地区保护性耕作模式免耕播种后的中耕作业,根据中耕培土的技术要求,结合铧式犁的翻土曲面和推土铲的工作曲面组合方式,设计了一种与中耕整机相配套的曲翼可调式培土机构,包括与中耕机连接的阻力测试挂接装置,同时可以监测耕作深度。所设计的阻力测试挂接装置同时具有仿形功能,根据所设计的阻力测试挂接装置的整体方案,对拉压传感器组件的各个部件、角度传感器组件的各个部件和挂接装置与中耕整机的连接机架进行设计,确定各个部件的结构参数和连接方式。本文设计的曲翼式培土机构在中耕机的牵引下进行培土作业,培土铲翼由平面和曲面两部分组成,在作业时土壤颗粒沿着曲面末端切面方向落下,土壤堆积更密集,相对于传统培土铲培土高度更高,宽度更大;培土铲柄后置的连接方式有效改善了杂草缠绕,机具堵塞的问题。曲翼式培土机构的主要工作部件为培土底板、迎土板和培土铲翼,通过分析各工作部件在作业时受到的土壤反力,可以得到整个机构作业时的工作阻力,通过分析可以得到培土机构的培土效果和工作阻力主要与铲翼夹角γ、工作速度v、入土深度h等因素有关。通过EDEM离散元仿真分析,采用控制变量法得到培土机构采用不同因素水平组合作业后的培土高度、培土宽度和土壤破碎率,仿真结果表明:在仿真模拟时,随着三因素数值的增加,土壤破碎率均增大;当工作速度和入土深度增加时,培土宽度均增大,铲翼夹角增加时,培土宽度减小;培土高度随着工作速度和铲翼夹角的增加先增加后减小,当入土深度增加时,培土高度随着增大。利用Matlab对仿真模拟后的作业效果图进行处理,可以直观的得到不同参数水平下的培土效果,得到培土宽度最大为128.025mm,培土高度最大为71.21mm,土壤破碎率最大为80.059%。对比仿真试验结果表明本文设计的曲翼式培土机构培土高度、培土宽度和土壤破碎率均优于传统培土铲。通过室内土槽试验验证本文所设计的阻力测试挂接装置的可靠性和精确性,结果表明:RTMD测试装置相对于TFMD测试装置的最大相对误差为8.807%,最小相对误差为6.979%。田间耕深监测试验所得的测试值与田间试验后实测值进行对比,发现监测值与实测值基本接近,各数据点的相对误差相较于同水平数据波动不超过3%,在相同试验条件下相对偏差值范围基本相近。与传统双铧式平面培土铲在相同参数水平下进行田间对比试验,对试验数据进行分析得到本文所设计的曲翼式培土机构作业后培土高度相对较高。利用Design-Expert软件中Box-Behnken Design设计正交组合试验,进行田间试验并对试验数据优化分析,得出曲翼式培土机构田间培土作业最佳参数组合:工作速度为7.57km/h,铲翼夹角为61°,入土深度为152 mm,此时培土高度为62.13mm,土壤破碎率为86.78%。