棉花钵苗移栽能够延长作物的生育期,使棉花的产量和品质得到提高,与直播相比具有很大的优势,但我国棉花移栽种植机械化程度不高,现有的移栽方式主要依靠人工移栽,使得移栽的经济效益得不到发挥,制约着棉花产业的发展。在了解、分析国内外移栽机的研究现状和我国棉花移栽的农艺要求的基础上,本论文针对现有的半自动移栽机采用人工喂苗劳动强度大,辅助人员多,移栽速度受到限制,机械效益不明显,难以在大田中推广使用等问题,以棉花移栽机关键部件—钵苗移栽总成为研究对象,开展棉花钵苗的力学特性试验研究,钵苗移栽总成的设计、仿真和试验研究,具体的研究内容和结论如下:(1)棉花钵苗的力学特性试验。以鄂抗棉-10和铜杂411两个品种的棉苗茎杆为研究对象,利用TMS-PRO质构仪对棉苗茎杆进行了剪切和弯曲试验,同时对营养钵钵体开展径向和轴向压缩试验,并对钵苗开展不同高度和次数的跌落试验。探索了棉花茎杆在剪切和弯曲过程中力-位移的变化规律和钵体在压缩过程中的力-位移变化规律,分析了加载速度和品种两个因素对剪切强度和弯曲强度的影响。结果表明:棉花幼苗在不同加载速度下的剪切强度和弯曲强度差异明显,不同品种下的棉花幼苗在相同加载速度下的剪切、弯曲特性差异也明显;在不同加载速度和品种下,加载速度和品种对棉苗的剪切强度和弯曲强度均有显著的影响,其两者交互作用对剪切强度和弯曲强度均无显著影响;通过对钵体压缩得到钵体在径向和轴向压缩方式下的破裂力分别为73.3N~110.5 N和100.3N~192.3 N,钵体的抵抗挤压能力呈现出各向异性;随着跌落高度和次数的增大,钵苗跌落损失率越大。(2)棉花钵苗移栽总成关键部件的设计。完成了对自动分钵装置、投钵装置、栽苗装置、液压传动系统和悬挂装置的结构设计,并对各装置的关键部件进行设计,运用SolidWorks软件对各部件进行建模并对其进行装配,保证各部件间不相互干涉。(3)运用ANSYS对分钵装置中的移盘器进行静力学分析,找到受力薄弱点并进行加强;利用MATLAB/simulink对已设计的液压原理图进行仿真分析,根据仿真结果对液压原理图进行改进减少液压冲击,使其满足工作要求。(4)以钵苗直立度为试验指标,对棉花移栽总成进行室内台架试验,通过对翻转板的宽度和投钵频率进行单因素试验,确定了翻转板最佳宽度和投钵频率,并得到了不同投钵频率下的分钵速度。试验结果表明:翻转板宽度在40mm时获得较好的钵苗直立度,投钵频率在40r/min-80r/min时钵苗直立度较好。(5)运用高速数字化土槽实验室进行移栽总成单因素土槽试验,对移栽总成的移栽效果进行正交试验,并对最优组合进行综合性能的试验。试验结果表明:移栽速度在0.33m/s时钵苗直立度达到最好,开沟器型式Ⅰ时,直立度达到最好,开沟器型式对株距合格率的影响不大,投钵频率在50r/min时,钵苗的直立度最好,株距的合格率最高;通过正交试验,对试验结果进行极差分析,试验因素对钵苗直立度的影响程度由大到小依次为移栽速度、投钵频率、开沟器型式,对株距合格率的影响程度依次是投钵频率、开沟器型式和移栽速度;方差分析中,移栽速率对钵苗直立度的影响显著,各因素对株距合格率的影响均不显著,通过对最优组合进行带钵苗试验,得出钵苗直立度达到67%,株距合格率达到92%。