新疆传统的打穴移栽方式为被动冲压式,即依靠栽植器的质量或曲柄驱动机构结合鸭嘴的锥形结构向地面冲压,刺破地膜后将土壤挤压成穴,苗穴受土壤坚实度和含水率不同影响,其深度均匀性较差,新疆常见的偏心式打穴栽植器在栽植过程中有明显的多边形滚动效应,增加了栽植器的喂苗难度,为解决上述问题,本文提出一种多杆式主动钻穴装置,将打穴方式改良为钻穴,使穴孔的深度一致,穴形稳定。本文首先对乌鲁木齐市三坪农场选取试验点进行数据采集,了解春季适栽期膜下土壤的坚实度和温湿度等物理特性,讨论坚实度和温湿度是否影响孔形的稳定性,得到土壤湿度与坚实度的关系,为钻土成穴器的试验、如何保持穴形稳定提供了理论支持。本文采用钻土成穴器以取代偏心式打穴栽植器,通过钻削取土的方式获得稳定穴形的孔。对钻土成穴器切削送土的工作过程建立力学模型,得到影响钻土成穴器成穴效果的因素,并制作钻土成穴器模型。设计一组试验,以穴形变异系数为指标,根据试验结果得到当回转叶片碎土角为60°、回转半径为60mm及钻土成穴器转速为180r/min时,打出的穴孔稳定性最高。本文设计了一种多杆式轨迹驱动机构,能够使钻土成穴器形成的轨迹基本趋近于滚摆线,可以避免多边形效应,使打穴机构更加稳定。基于MATLAB求解得到多杆机构的结构参数,利用Solidworks Motion对机构进行运动学分析,得出当机构前进速度为800mm/s,曲柄转速为65r/min时,打穴机构驱动成穴器形成滚摆线轨迹;对打穴机构进行动力学分析,得出装载配重时机构驱动力矩的变化规律,使机构运行稳定,为样机制作奠定理论基础。经过前期的理论分析和模拟仿真作为基础,本文设计并制作了基于多杆式主动打穴装置,通过对成穴器运动轨迹和运动过程的分析确定装置各参数。经田间试验,以孔距、孔深和孔径的合格率以及相应变异系数作为装置的评价指标,打穴装置以恒定速度前进并进行打穴,孔距合格率95%,孔深合格率95.12%,孔径合格率90.26%,孔距变异系数为3.2%,孔深变异系数为5.1%,孔径变异系数为5.2%,证明了装置运行较稳定,穴形一致性较好。