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甜菜是仅次于甘蔗的糖料作物,是我国北方地区制糖的主要原料。甜菜收获机械是甜菜产业最重要的环节,但国内甜菜的收获方式还是以人工为主、机械为辅。国外甜菜联合收获机,购买和维修费用太高,且田间适用性较差,无法大量推广使用。我国现阶段甜菜收获都采用分段式收获,包括打缨、切顶、挖掘、输送等环节,工序长且复杂。为解决此类问题,本文提出了一种可以仿形、切缨、切顶一体化作业的新型甜菜切顶装置,对其仿形切削过程进行了理论分析,优化了各关键部件参数,通过ADAMS虚拟仿真试验和台架试验,确定了仿形装置适宜的弹簧预紧力和作业速度。根据试验数据分析,能够满足我国甜菜切顶需求,对加快农业机械的推广应用,为国内研制更加先进的甜菜收获机械提供清晰的思路、结构和理论依据。本文的主要研究内容和结果如下:(1)对甜菜顶部物理机械特性进行了测定研究,确定了甜菜顶部特征范围和顶部机械力学特性分布规律。(2)创新设计了一种锯齿滚筒仿形装置,该装置滚筒内圈的滚刀高速切削,可实现仿形、切缨、削顶一体化作业。(3)对锯齿滚筒的仿形切顶过程进行了理论分析,建立了仿形切削的动力学和运动学模型,确定了各关键部件之间的参数关系。(4)建立了甜菜仿形切削装置的三维模型,采用Adams软件进行虚拟仿真,确定了适宜的弹簧预紧力和作业速度。(5)制作了甜菜仿形切削装置,通过台架试验,进行了以弹簧预紧力、台车运行速度及滚筒转速为因素的正交试验研究。分析得出了影响仿形切顶性能的主次关系依次为弹簧预紧力、台车运行速度、滚筒转速。最终确定了切顶性能稳定的最佳工作参数:弹簧预紧力为250N,台车运行速度为0.7m/s,滚筒转速为700r/min。