大葱作为一种深埋类农作物,在收获过程中需要投入大量的人力,而同时大葱也是一种时令性经济作物,需要在收获时节及时收获,否则将会导致巨大的经济损失,高效智能大葱收获机的研制一直是近几年来大葱收获机械发展的方向。不同种类大葱的入土深度不一,章丘大葱入土深度相对较深,平度、安丘大葱入土深度则相对较浅;大葱的种植过程总共分为育苗、田间管理、移栽定值和收获四个过程。其中大葱的收获一直是农业技术上的难题,相比于其他入土深度较浅的农作物而言,大葱入土深度较深,而且葱白易折断,所以在收获过程中要注意大葱的损失率和损伤率,而且在收获过程中由于大葱入土深度较大从而导致挖掘阻力较大问题的出现,为了达到减阻降耗以及减小大葱的损失率和损伤率的目的,大葱收获机挖掘装置的设计优化成为了大葱收获机研发过程中的重中之重。本文通过对大葱收获机挖掘装置的设计及优化,设计了一种嵌入式连续土壤阻力测试机构,并进行了相关的田间测试,通过测试证明该机构可以较准确地实现对挖掘阻力的测量。通过对土壤阻力进行测试结果分析,对大葱收获机的挖掘装置的主要结构部件进行优化。在实际的大葱收获实验中发现在挖掘入土深度较大的大葱时,大葱收获机仍存在由于大葱入土深度较大而导致的机器动力要求较大、机器运行过程中会发生左右摇摆以及壅土现象严重的问题,针对这种问题,设计了一种双绞龙组合挖掘装置。另外通过对大葱种植基地大葱及葱茏物理属性的检测并设计相关的尺寸参数;对曲面挖掘铲进行力学分析确定其尺寸参数;对绞龙钻土铲进行力学及动力学分析确定其参数。最后用UG10.0三维建模软件进行建模,并利用离散元仿真软件EDEM进行了仿真分析,仿真实验证明该组合挖掘铲具有更优的减阻效能和碎土性能,最后用EDEM离散元软件对组合挖掘铲进行了相关的参数优化,该机构对大葱收获机挖掘装置的设计具有重要意义。主要的内容和结果如下:(1)设计加工一种与之前传统连续土壤阻力测试机构不同的土壤阻力测试系统,并进行了田间试验,通过与经典的土力学模型所计算的土壤阻力相比较分析得出,该机构能较准确地反应大葱收获机挖掘铲真实的土壤阻力情况。(2)通过测试的土壤阻力数值对大葱收获机挖掘装置进行优化分析并进一步的田间试验可知,田间试验过程仍存在收获机器左右摇摆和壅土现象严重的问题,所以设计了一种全新的组合式挖掘装置,根据对大葱的田间物理属性的测量,以及对组合挖掘铲各部分的力学及动力学分析,利用UG10.0三维建模软件建立了双绞龙组合挖掘铲的三维模型。(3)采用EDEM离散元仿真软件对大葱收获机常规挖掘铲和组合挖掘铲进行了离散元仿真,在相同的试验条件下,通过两组挖掘铲的对比分析可知,组合挖掘铲相比较单一挖掘铲具有更优的碎土性能和减阻效能。(4)采用EDEM离散元仿真软件对组合挖掘铲中绞龙钻土铲的螺距和最大半径进行响应面优化分析试验,通过对比挖掘过程中的土壤阻力与土壤颗粒平均速度进一步实现对双绞龙组合挖掘铲的优化。