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针对马铃薯种薯需求量大,人工切种工作量大、劳动强度高以及切种效率较低等问题,在适应种植模式和满足农艺要求的基础上,研制了一种定向排列纵横切分马铃薯种薯切块机,可同时完成马铃薯种薯清土除杂、大小分选、种薯定向排列、切块、薯块杀菌消毒、薯种碎片清选和集薯输送等任务。马铃薯种薯切块机在电机驱动下进行切块作业,其关键零部件包括种薯分选装置、定向排列装置、纵切装置和横切装置。本文主要研究内容如下:(1)对荷兰15号和延薯4号马铃薯进行了生物力学特性的研究。运用电子万能试验机完成了马铃薯种薯剪切力学和压缩力学特性的测定,可为马铃薯种薯切块机的优化设计提供了理论参考。(2)马铃薯种薯切块机总体方案设计以及对其关键部件的设计与原理分析,确定马铃薯种薯切块机关键部件设计方案,运用Solidworks 2018三维绘图软件完成对关键部件的建模,并完成其关键部件的结构参数及工作参数的确定。(3)马铃薯种薯切块机关键部件的有限元分析及运动学仿真。运用ANSYS Workbench软件对圆盘切刀和圆盘切刀轴进行静力学分析和模态分析,静力学分析结果表明:关键部件变形量较小,强度足够,满足设计要求;模态分析结果表明:系统激振频率远小于关键部件固有频率,作业的稳定性较佳;应用Adams/View 2013软件对马铃薯种薯定向排列过程进行运动学仿真,结果表明:辊轴转速在25～35r/min范围内,种薯排列效果较好。(4)对马铃薯种薯切块机样机进行样机试验。以中间电机Ⅱ转速、上下胶皮辊中心距和薯刀梳子安装角度为试验因素,以薯块合格率、薯块盲眼率和种薯损耗率为试验指标,进行响应曲面试验,采用Design-Expert 8.0.6软件对试验数据进行分析,探究马铃薯种薯切块机切块性能与各影响因素的相关性及交互作用规律,得出最优参数组合为:中间电机Ⅱ转速为965.76r/min,上下胶皮辊中心距为315.00mm,薯刀梳子安装角度为104.61°,最优组合条件下薯块合格率94.86%,薯块盲眼率1.84%,种薯损耗率9.72%,在该条件下进行了验证试验,试验表明:薯块合格率为92.13%,薯块盲眼率为1.91%,种薯损耗率为10.21%,与优化值相比,薯块合格率、薯块盲眼率及种薯损耗率的相对误差均小于5%,满足马铃薯种薯切块要求。