三七(Panax notoginseng)属于五加科人参植物,具有活血化瘀及消肿定痛的功效,系我国名贵中药材。三七的种植方式主要有大田种植和设施化种植。目前,三七的收获主要靠人力,收获效率低,劳动强度大。适用于大田的三七收获机现有三款样机,适用于设施化种植的三七收获机有一款样机,其工作过程是挖掘装置中的挖掘铲将三七挖出,挖出的三七通过升运装置,进入收集装置的收集箱中。在“三七-土壤-挖掘装置”系统中,为达到减阻降耗、增大明七率、减小伤七率等目的,挖掘装置是关键部件,因此针对问题和要求设计了四种挖掘装置,并对其工作过程进行EDEM仿真分析,建立挖掘铲三维模型及挖掘铲和土壤的数字模型,进行挖掘铲主要结构参数的优化,对三七收获机挖掘装置的设计有重要的意义。本论文依托云南省重大科技计划“克服三七连作障碍体系构建”之子项目“克服三七连作障碍工程设施及机械装备研究开发”,具体研究内容如下:(1)以云南省文山州种植三七为主要研究对象,同时对云南省石林、弥勒等多个三七种植地区进行实地调研,对三七块根的力学特性与土壤的物理机械性能进行深入的研究。(2)设计四种挖掘装置,利用SOILDWORS建立三维模型。并对四种挖掘装置进行结构理论分析及动力学理论分析。(3)采用EDEM软件对三七挖掘过程进行离散元仿真分析,通过相同条件下,四种铲形的挖掘阻力的对比,传统式挖掘装置阻力最大,其次是组合式挖掘装置,二阶式挖掘装置阻力最小,并分析四组挖掘装置工作时其周围土壤颗粒轨迹。验证在减少阻力的前提下仍可以保证较高的收获率,组合式挖掘装置为最理想的挖掘装置。(4)设计并制作四种挖掘装置及挂接件,采用正交试验的方法,通过改变挖掘装置的入土角、行进速度及挖掘深度对挖掘装置所受阻力的试验研究,得出最优的结构参数及工作参数。(5)通过Design-Expert 8.0 6软件对试验进行设计,三因素三水平进行试验。传统式挖掘装置阻力最大,其次是组合式挖掘装置,二阶式挖掘装置阻力最小。对数据进行处理,分析响应面。影响阻力的因素由大到小为:挖掘深度、作业速度、入土角。最优组合为:入土角为20°,挖掘深度为24~26cm、工作速度为0.5m/s。又通过对收获后的土壤破碎情况进行对比,可得出组合式挖掘装置阻力变大,土壤破碎能力强。