我国是世界上马铃薯种植面积和产量最大的国家,马铃薯已经成为我国主要粮食作物之一,其种植范围遍布全国。西南丘陵地区作为我国马铃薯的主产区之一,种植面积和产量均占全国总量一半以上。但由于西南丘陵山区耕地自然条件差,地块狭小且零碎、坡度大,马铃薯种植分散,马铃薯生产关键环节特别是收获环节缺乏适宜的作业机械,机械化程度与平原地区相比较低。目前,市面上销售的一些马铃薯收获机在丘陵山区的适用性低,存在明薯率低、伤薯率高、二次覆盖严重等问题。因此设计一款高效且适用于丘陵山区的小型自走式马铃薯收获机对于丘陵山区马铃薯生产和产业提质增效至关重要。本文主要研究内容如下:马铃薯种植农艺要求及物理特性研究。全过程跟踪记录马铃薯耕种收环节相关数据,对其种植区域土壤特性和马铃薯的物理特性进行研究,探究马铃薯机械化收获中存在的问题。以数据为理论支撑、以问题为设计导向,研发适合丘陵山区的马铃薯收获作业机械。马铃薯收获机整机设计方案。在马铃薯种植区域土壤特性及马铃薯物理特性研究的基础上,结合丘陵山区马铃薯收获作业的实际需求提出整机的设计方案。以内燃机作为动力、采用单垄自走式的设计方案,设计一款能够一次完成土薯挖掘、分离,马铃薯集条铺放的马铃薯收获机,整机主要由挖掘装置、土薯分离装置、动力传输系统、变速箱、内燃机、机架、履带底盘等部分组成。挖掘装置的设计。挖掘铲是将土薯混合物挖掘出来的作业部件。根据马铃薯收获机挖掘铲的技术要求和指标,通过对挖掘铲进行受力分析,计算挖掘铲的长度、宽度、铲刃角、入土倾角、挖掘深度和消耗功率,设计挖掘铲为可调节挖掘深度的组合式三角平面铲。机架和履带底盘的设计。履带底盘和机架是整机最重要的部分,履带底盘既是马铃薯收获机的承重装置,又是整机的前进装置;机架是马铃薯收获机各部件固定和安装的重要部分,根据市面上微耕机的手扶架结构来设计马铃薯收获机的手扶架。根据测量的垄体相关数据,对整体机架长度和宽度、履带轨距、履带接地长度、履带宽度以及履带驱动轮和从动轮进行设计计算。土薯分离输送装置的设计。土薯分离装置是将挖掘出来的土薯混合物进行土薯分离和输送的装置。根据机架尺寸和马铃薯成熟后的垄宽以及马铃薯的物理特性,设计土薯分离装置的长度、宽度及栅条间距,并计算栅条链的工作速度和消耗功率。动力传输系统和整机总功率的设计与计算。根据机架结构合理设计动力传输系统,计算得到整机功率为13.7 k W,根据设计的各部件三维图形装配成为整机。马铃薯收获机关键部件仿真分析。对整机机架进行静力学和模态分析,对土薯分离栅条链进行动力学仿真分析;结果显示挖掘铲和机架的强度满足设计要求,整机机架不会产生共振现象并优化手扶架的结构减小振动频率提高机具操作舒适性。对栅条链进行动力学仿真,分析栅条链以1.5 m/s的速度工作时的最大位移量、最大应变以及瞬时加速度等因素确保栅条链可以安全平稳的运行。