我国幅员辽阔、地形复杂,南方多山地、丘陵以林果业为主,植树造林、果树栽植在带动南方地区经济发展、推动我国建设环境友好型社会中有着重要地位。目前,国内林果业的绿化植树、果树移植以人工为主,劳动强度大、作业效率低;而便携式挖坑机械的发展滞后是制约我国林果业快速发展的瓶颈问题。本文采用理论结合实践的科学研究方法,对便携式挖坑机山地作业的技术难题,进行深入研究;以挖坑机的工作过程、功能要求为依据,设计了便携式挖坑机钻头,并基于离散元法对钻头-土壤模型进行了动力学仿真分析。主要研究内容及结果如下:1)根据国内外山地丘陵实地调研结果,发现便携式挖坑机在实际的作业过程中会频繁出现“跳钻”现象（刀刃与砾石、树根接触瞬间钻头回弹）,为了攻克这一难题,设计了锥形螺旋入土挖坑机钻头,当挖坑机遇到土壤中的石块、树根等时,改变瞬间向上撞击力为渐渐向两侧的扭力,利用坑壁反作用力防止挖坑机跳出树坑,保护操作者和机具安全。2)根据切削原理,建立切削刀片入土阻力数学模型,通过运用Matlab程序设计进行算法优化得出切削刀具螺旋升角、刃倾角的最佳取值范围;对挖坑机钻头入土阻力进行受力分析,通过数据分析为挖坑机切削刀具的设计提供数据支持。3)通过离散元仿真软件EDEM建立土壤模型,利用三维绘图软件绘制挖坑机钻头模型,运用离散元仿真软件EDEM研究挖坑机钻头在石质山地土壤条件下作业所受的动态扭矩与其工作参数（钻头转速、钻头进给速度）以及钻头结构参数（刀具头数、螺旋导程）之间的规律。优化设计钻头参数,获得工作性能良好的钻头。4)以丘陵山区典型石质山地土壤为试验样本,进行土槽试验,测定不同转速和进给速度下的钻头动态扭矩,通过动态扭矩传感器采集挖坑机钻头工作过程中所受旋转扭矩,验证设计优化后的挖坑机钻头相关参数的可靠性。