马铃薯是全球第四大商品粮作物,我国马铃薯种植面积和产量长期以来都稳居世界首位。云、贵、川、渝西南四省市马铃薯种植面积和鲜薯产量均约占全国总量的一半。但西南地区马铃薯机械化程度远落后于全国平均水平,其中总机收率仅为1.84%,与全国平均水平29.77%相差巨大,西南地区综合机械化率约为20.92%,仅为全国平均水平的一半。西南马铃薯种植区多分布于干旱少雨、土质黏重板结的丘陵和山地,是天然的马铃薯优势种植区,但目前平原地区广泛使用的中小型收获机械难以适应丘陵地形和黏重土壤差异下特殊的种植农艺,致使收获时分离效果差、伤薯率高、漏挖埋薯多、输送分离时机械损伤严重等问题明显。本论文依托云南省重大科技专项计划:“山地马铃薯全程机械化关键技术与装备研究开发”课题,具体研究内容如下:（1）资源统计。实地调研云南省内具有代表性的马铃薯产区种植农艺,测定土壤相关物理参数。测定马铃薯块茎基本物理参数和基本力学特性,为后续设计提供理论依据。（2）提出整机设计方案。根据云南省马铃薯主产区种植农艺确定整机为单垄600mm联合收获,并计算确定整机和各关键部件功耗,计算得出牵引功率为43.21k W。（3）完成仿形垄上压力调整装置和偏心微振动碎土装置的设计。对二者进行功能分析,并确定相关技术参数。（4）完成挖掘装置的设计。基于仿生学原理设计了多功能曲面铲,并对曲面铲进行工作状态和工作机理分析,根据分析结果确定试验方案并完成数值模拟和土槽试验,数值模拟试验表明当机具作业速度为1.2 m/s、挖掘入土深度为200 mm、入土角为15°时,仿生曲面铲受到的阻力最小,阻力值为398N;实际土槽试验结果表明:当机具作业速度为0.8 m/s、挖掘入土深度为150 mm、仿生曲面铲入土角为15°时仿生曲面铲受到的阻力最小,为326N。（5）完成薯杂分离装置的设计。针对西南丘陵土壤黏重板结的问题,基于辅助拨离、多级分离抛撒破碎的多重分离机制设计多级薯杂分离装置。建立抛送分离阶段薯杂运动模型和动力学模型,剖析薯杂混合物与筛面的碰撞特性,确定相关结构参数和分离筛工作参数。（6）完成薯秧分离装置、立式环形分离装置和清选除杂装置的设计。对薯秧分离装置进行功能设计和工作原理分析阐述;确定立式环形分离装置主体结构为一个带有多个提升仓的鼠笼式环形旋转盘,并通过草纹除杂筛将剩余的残茬、秧蔓和碎土清理到田间,确定立式环形分离装置经锥齿轮换向后由齿轮齿条驱动,根据力学和运动学特性确定相关结构参数;结合立式环形分离装置的结构特性完成清选除杂装置的设计和功能分析。（7）试制样机,并完成联合收获机分离筛工作参数确定试验及整机田间试验。分离筛工作参数确定试验以各级分离筛线速度为试验因素,以含杂率和土壤覆盖度为试验指标进行二次旋转正交组合试验,借助高速摄像、补光系统和三轴姿态传感器,实时采集运动过程中分离筛面上土块的分布姿态和抛散规律。结果表明当斜扒拨指式辅助筛线速度为1.85m/s、一级分离筛线速度为1.42m/s、二级分离筛线速度为2.20m/s时,相应的含杂率和土壤覆盖度分别为1.81%、77.92%。田间试验为4因素5水平正交试验,试验结果表明当前进速度为5km/h、挖掘入土深度为160mm、浮动除秧档位为Ⅰ档、立式环形分离装置转速为40r/min时,明薯率为96.68%、破皮率为2.83%、伤薯率为1.91%,测定各项性能指标参数均满足国家行业标准要求。