水平摘锭式采棉机是一种高精度、高精准作业要求的大型棉花收获机械。核心部件-采头(尤其是采摘动作执行部件摘锭),价格昂贵、维修困难且依赖进口,掌握采棉机核心技术成为各相关科研机构的重心。采棉机的关键部件-采头机构(尤其是摘锭)的运动合理性及形态合理性直接影响采摘性能。为提高国产采棉机采摘性能,对水平摘锭式采棉机的摘锭运动轨迹及摘锭的形态机理进行了如下研究:对采棉机的整机原理及分类进行了整理与总结,对水平摘锭式采棉机的关键部件-采头的运动原理进行了分析。得出摘锭自转、公转、摆动的运动机理与传动机理。通过功能论的思想方法对采头进行功能分析得到各部件结构组成及功能;利用UG对采头进行数字化建模,得到采头各部分的模型,并根据一些原则对模型进行了简化,为仿真做准备;利用ADAMS对摘锭轨迹进行仿真获得轨迹曲线,得出结论:摘锭在采摘区与脱棉区分布较密,摘锭初始进入工作区的夹角为60度,可减少对棉珠的搅动。摘锭末端位移与角度变化随采摘工序不同,周期变化;将仿真轨迹曲线数据信息导入MATLAB获得曲线多项式。拟合结果表明,拟合度较高。分上下两段对曲线进行数学描述,得到两个阶次为6的系数不同的多项式。通过以上工作来研究探索摘锭运动的规律及其对摘锭采摘性能的影响。创造性的利用构形变异法从摘锭的形状、结构、力学等方面进行分析,尤其在形状上进行了多种组合并在此基础上提出两种新形态摘锭并利用UG自带有的设计仿真模块对现役摘锭与变异摘锭进行对比受力分析来优化改进变异摘锭。通过以上手段探索新形态摘锭。利用虚拟现实平台中的DMSP软件对采头进行了虚拟装配与场景演示,利用FDM-3D打印技术对采头关键运动部件进行实物验证。