原状土是指自然结构未受到破坏的土壤,即土样在采集过程中不发生旋转、压实等变形。取土器结构的缺陷或使用人员的操作不当,都会造成土样原状性的变动,因此实际采样过程中很难获得高质量的原状土。目前,土壤学研究主要通过环刀获取原状土,但其取样直径小,且土样质量受人工取土经验和作物根系的影响较大。国内尚缺乏针对耕作土采样的大直径原状土取土器,这在一定程度上阻碍了我国土壤学研究的深入。本文针对农田土采样过程中遇到的实际困难,结合土样大直径和原状性的关键问题,在确定取土器的结构形式后,首先对其在粘性土中的工作情况进行了土力学分析,并计算得到了主要零件所受扭矩和压力的大小。在选定了零件材料和连接方式后,根据各部分的受力情况进行强度、稳定性等校核,其中对于结构复杂的零件,利用软件进行模拟、分析和优化,保证其工作可靠性。此外,为减小作物根系对土样原状性的影响,在取土器外管底部设计了合金切割刀。最后,依照取土器的工作形式设计了驱动装置,通过摩擦轮机构与开键槽丝杠的巧妙配合,实现了旋转驱动的可控进给,并根据动力的输出情况合理选用减速器和发动机,最终完成整套设备的研制。取土器达到的技术指标为：能够采集高度500mm、直径300mm的原状土土样,采样过程中如遇作物根系,能将其切断。大直径原状土取土器的研制成功,为土壤学研究提供了一种有效手段,具有良好的实际意义和应用前景。