本文通过对甘肃省耕地资源、马铃薯种植模式和小型马铃薯挖掘机存在的问题进行分析,得知甘肃省马铃薯种植坡地多、川地少、地块小,致使机械化作业程度难以提高。长期以来,甘肃省各地马铃薯收获大多以人蓄力为主,机械化收获面积所占比例较小。现有的马铃薯挖掘机种类较多,但大多数不适合中小地块和水平梯田的作业,且对不同土质的适应性差,从而严重制约了甘肃省马铃薯产业的发展。鉴于马铃薯产业发展的需要,在调研分析了甘肃省马铃薯种植模式及分布、耕地资源及土壤类型、现有拖拉机拥有量、马铃薯挖掘机存在的问题和借鉴国外马铃薯挖掘机优点的基础上,研制了一种与手扶拖拉机配套的适合甘肃省马铃薯种植模式的小型振动式马铃薯挖掘机。主要在以下几个方面进行了较为深入的研究:(1)对马铃薯生物力学特性的研究概况进行了系统分析,揭示了马铃薯机械收获损伤机理,为马铃薯低损伤收获相关设备的研究提供理论依据,从而降低马铃薯收获过程中的机械损伤,提高收获质量,增加经济效益。(2)根据马铃薯挖掘机的设计要求,确定了挖掘机的功能和整机结构方案。(3)结合机组作业时挖掘铲的振动频率、拖拉机动力输出轴的位置及转速,确定了整机的动力传动方案,并对其关键部件进行了详细设计和理论计算。(4)通过对挖掘铲的种类、功能以及现有挖掘铲性能的分析,设计了一种阶梯状挖掘铲,通过理论计算确定了其主要参数;在系统分析了现有分离装置的种类、功能和优缺点后,设计了一种抖动式分离筛,通过理论分析确定了其主要参数。(5)利用PRO/E软件建立了样机的三维实体模型,通过ADAMS软件对样机模型进行了动态仿真试验分析,确定了振动机构偏心距与从动轴转速的较优组合;得出了在此组合下铲和筛质心的位移、速度及加速度变化曲线,准确计算出了铲与筛的振动频率和幅值;结合机构设计与仿真分析结果进行了样机制造。(6)通过ANSYS分析对挖掘机机架及挖掘铲进行了静强度计算,验证了其强度是否满足设计要求。