由于长期不科学地用地养地,南方蔗区面临地力严重下降的问题,导致甘蔗减产,亟需推广应用保护性耕作技术,甘蔗种植前进行深松整地能有效改良土壤,提高产量。我国北方现有各类深松整地机械结构单薄,不适应甘蔗地土壤比阻大、残茬多的情况;而国外相关深松机具售价高。因此,在前期研制的1SG-230型深松旋耕机基础上,创新研制了一种旋耕深松联合作业机,可一次性完成旋耕、降草、深松、碎土的作业工序,以适应残茬多地块的整地作业需要。并选择了可视化深松整地检测仪,解决了目前靠人工实施深松作业监督检测工作量大、管理成本高的问题,实现在线实时观测深松深度、作业面积等情况,实现深松整地远程精准统计和监督。主要研究内容和结论如下:.(1)整机设计与分析:为减轻机具在甘蔗地进行深松整地作业时遇到的堵塞问题,创新深松犁后置的设计方案;为使旋耕部件有足够的动力切断植物茎秆同时避免功率浪费,确定变速箱传动比为1:2.69;由于深松犁安装在旋耕部件后方,创新设计了镇压辊,并连在深松犁上,达到平整土地的目的。(2)旋耕部件的设计与仿真:在满足甘蔗地旋耕切土节距取值范围的条件下,选择拖拉机输出轴转速为1000r/min,机具最高前进速度能达0.7m/s。针对残茬杂草较多的情况,采用ⅡT245旋耕刀。设计了防堵塞旋耕刀轴:刀座数量为左右各24个,刀座间距较大;外径为90mm,内径为80mm,尺寸大于普通旋耕刀轴,校核结果为安全。旋耕刀的疲劳失效分析表明,其在372r/min转速下能连续工作45h不损坏,较为耐用。(3)深松部件结构设计与分析:运用LS-DYNA程序模拟三种深松犁在土壤中的运动过程,选择了斜倾式犁柄;通过响应曲面试验设计法,分析了斜倾式深松犁角度参数对深松性能及牵引阻力的影响,确定犁身折角为35°、入土角为26°、犁底夹角为6°时能在保证深松性能的条件下,得到较小牵引阻力4682.39N。(4)机架的仿真与优化:分别运用Solidworks和ANSYS软件对机架进行静应力及模态分析,发现原设计机架局部应力过大,通过调整深松犁的安装位置,机架最大应力和位移分别下降了 77%和41%。模态分析表明,机架固有频率低于激励频率,不易共振。(5)田间试验:在土壤含水率28.1%,甘蔗叶和杂草约0.2kg/m2条件下,深松深度38cm,深松稳定性系数90.6%,旋耕深度为20cm,旋耕稳定性系数为91%,作业效率0.82hm2/h,碎土率80.2%,高于相关国家标准。运用综合评价方法,量化了机具在甘蔗地的适用性评价。