油菜作为我国主要的油料作物,油菜种植在保障我国食用植物油安全上具有举足轻重的地位。在我国油料自给率不足的背景下,稳定和拓宽现有种植面积的条件下,研究新型油菜高产栽培模式和配套机械装备是当前发展的重点和趋势。针对南方高稻茬、黏重、高含水率土壤对传统油菜开沟部件缠草、壅泥的问题,在现有针对玉米、大豆等垄作种植配套的机具不能完成高密度油菜垄作种植方式下的窄垄深沟作业要求,结合油菜垄作栽培农艺要求,研制了一种满足窄垄深沟垄作要求的犁旋组合式油菜开沟起垄机。通过建立三面楔模型得到了关键部件犁体式成沟起垄器的具体结构参数,通过对犁体式成沟起垄器的运动动力学以及单个土壤颗粒运动过程的分析,得到了犁旋组合式开沟起垄机的工作速度及动力配备,设计制造了犁旋组合式开沟起垄机试验台并进行了室内土槽试验。结论如下:(1)设计了犁旋组合式开沟起垄机的犁体式成沟起垄器及旋转式起土部件的结构参数,得到犁体式成沟起垄器的高度为450mm,铲尖处入土角及铲尖张角均为30°,翼板角度为45°,翼板长度为60cm;旋耕轴长度为2400mm,旋耕刀旋转半径为280mm;犁旋组合式开沟起垄机的前进极限速度为0.46m/s,动力配备不低于56.5kw。(2)对犁旋组合式开沟起垄机进行土壤含水率、开沟深度、翼板角度的单因素试验,结果表明:土壤含水率为22.5%时,可同时满足上沟宽稳定度、垄高稳定度以及回土率达到最优值;开沟深度在22.5cm~25.0cm之间存在最优值,使得上沟宽稳定度和垄高稳定度最高、回土率最低;翼板角度为40.0°时,可同时满足上沟宽稳定度、垄高稳定度以及回土率最优值。(3)选取土壤含水率、开沟深度、翼板角度进行了多因素回归正交试验,通过对模型的方差分析和二次回归模型拟合,得到了评价指标对上沟宽稳定度、垄高稳定度、翼板角度的二次多元回归方程,各自变量因素对上沟宽稳定度、垄高稳定度影响程度的高低顺序为:土壤含水率、开沟深度、翼板角度;各自变量因素对回土率影响程度的高低顺序为:开沟深度、土壤含水率、翼板角度。(4)应用响应曲面法确定了犁旋组合式开沟起垄机的工作最优参数组合为:含水率为23.35%,开沟深度为24.20cm,翼板角度为41.14°,此时上沟宽稳定度、垄高稳定度、回土率的值分别为99.26%、99.11%、6.43%。并进行了土槽验证试验,上沟宽稳定度、垄高稳定度、回土率的值分别为98.98%、98.93%、6.55%。试验结果与软件分析值基本相符。该研究为油菜垄作高产栽培提供了技术保障。