马铃薯产业已成为保证粮食安全、促进农村经济发展的重要产业之一。但我国西南丘陵山地受限于地块分散、田块面积小、种植垄表层土壤板结等问题,马铃薯机械化程度低,没有适应的农机具,导致马铃薯挖掘出土效率低下,损伤率高。针对以上情况,本文设计了一台小型马铃薯收获机的碎土挖掘装置。马铃薯收获过程中,先由碎土装置将薯垄表层的板结土壤破碎,再通过挖掘铲将马铃薯挖掘出土,实现对单垄双行马铃薯的高效低损机械化收获。主要研究内容如下:（1）针对西南丘陵山区的典型地貌地形,选取试验基地,调研土壤的物理特性和马铃薯的种植模式,建立了EDEM土壤模型和马铃薯颗粒模型。（2）设计马铃薯碎土装置。对碎土滚筒、碎土耙齿外形、耙齿排列方式进行结构设计和参数确定。将设计好的三维模型导入EDEM仿真分析碎土前后土壤颗粒位置分布变化、势能大小、以及耙齿的磨损,验证碎土装置性能。（3）设计马铃薯挖掘装置。对关键部件挖掘铲进行结构设计和参数确定,然后结合前端碎土装置,进行马铃薯收获机EDEM作业仿真。对马铃薯颗粒挖掘前后的位置分布、速度变化、土壤颗粒挖掘前后的位置分布、势能大小进行分析。收获结果显示马铃薯收获机挖净率100%,明薯率96.3%。（4）进行了马铃薯样机收获的田间试验。结果显示,当机器行进速度为0.9m/s,挖掘深度为17cm,采用三角曲面铲时,明薯率为99.2%,伤薯率为0.3%,是收获作业性能最佳的状态。使用Design Expert软件进行最优值预测,结果显示当挖掘深度为16.27cm,行进速度0.93m/s,使用三角曲面铲时,明薯率为99.35%,伤薯率为0.03%,试验验证后明薯率99.38%可达到预测值,伤薯率0.3%未达到预测值。