马铃薯在中国拥有万亩以上的种植区域,是最重要的粮食作物之一,产量与世界同期总产量比重接近1/5。马铃薯作为一实现粮食增值增产的主要途径,其工业产业化发展已步入正轨,但机械化收获水平却较低。马铃薯机械化收获可分为联合和分段两种收获类别。马铃薯联合收获机械大多数为侧臂输出式和集装箱式,基本为大型机械,价格昂贵,只能在大型地块作业;马铃薯分段收获,基本为中小型条铺式马铃薯挖掘机,将薯块挖掘条铺于地面,再由人工进行捡拾和手工分级,耗时费工。为解决现有条铺式马铃薯挖掘机捡拾薯块耗用人工多,侧臂输出式马铃薯联合收获机不适宜中小地块作业的问题,研制了4U-1600型多方式收获的马铃薯联合收获机。本文根据机械设计方法学关于功能原理的设计方法,建立了4U-1600型马铃薯联合收获机的黑箱模型、形态学矩阵,求得4U-1600型马铃薯收获机机械结构设计的优选方案;详细介绍了整机的结构和工作原理,综合考虑马铃薯收获工艺流程,结合整机的功能和结构,确定了传动方案,并通过理论计算得出各个装置及整机的功率消耗;介绍了创新改进部分功能和部件;运用solidworks三维软件,对挖掘铲架、机架、一级土薯分离装置主从动轴等主要结构部件进行建模,结合ANSYS Workbench有限元软件,对铲架、机架主要承载梁和主从动轴做了静力载荷分析,评估了各部件的安全性能,为收获机的设计提供了理论依据,分析计算结果表明:4U-1600型马铃薯联合收获机铲架和机架结构设计合理,所选型材完全满足铲架和机架的强度要求,工作安全可靠;主、从动轴强度储备足够,能够保证机器的安全可靠运作。完成了全套图样的绘制,并成功试制出了样机,同时对其经济效益和市场前景做了评价。该机主要由仿形碎土装置、挖掘装置、土薯分离输送装置、薯秧分离装置、装袋(堆放、条铺)装置、液压操纵机构、传动系统、机架以及地轮、牵引机构等部分组成,配套动力58.8~88.2kW拖拉机,幅宽1600mm,具有马铃薯装袋、堆放或条铺地面等多种功能,可一次完成马铃薯挖掘、土薯分离、茎秆(杂草、地膜)分离、薯块输送、薯块装袋(堆放、条铺)等作业,理论纯工作时间生产率可达0.34~0.54hm2/h。整机结构紧凑,配有装袋装置、液压操纵卸料集装箱和集条栅板,具有薯块袋装、集箱堆放和条铺地面多种收获方式,可根据不同的马铃薯种植土壤情况,通过更换马铃薯收获机相应配件实现薯块装袋、堆放或条铺等功能。该机适应于各种土壤和种植模式的马铃薯收获,土质松软、无板结的旱地(覆膜)种植马铃薯采用装袋收获方式效果更好。