我国在水果产量与种植面积均居于世界前列,其中山地果园的为其良好发展提供有力保障,但由于果园收入的不稳定,导致山地果园大多处于无人管理和管理不足的状态,因此急需相应的果园机械代替人工劳动。在果树日常管理过程中,挖穴施肥是不可避免的一环,同时需要挖掘相应的施肥穴,但由于悬挂式、牵引式挖穴机整机体积较大无法适应山地果园的狭窄地形;便携式挖穴机需要人工搬运、人工完成挖穴作业过程;采用汽油机作为动力源的挖穴机作业时会对自然环境产生污染的问题。本文设计一种电动自走式小型挖穴机,该挖穴机具有行走动力,并且通过电动机与行程开关实现挖穴过程的自动化作业。主要研究内容及结论如下:1)整机的设计。以挖穴机应用环境和果树挖穴施肥农艺要求为依据,确定挖穴机设计目标,完成挖穴机中挖穴机构、自动升降机构、行走机构、支撑机构以及控制系统等部件的设计。2)螺旋钻头切削土壤过程数值模拟。获得钻尖、刀片周围的土壤应力集中比较明显,对切削功率曲线进行分析得到最大切削功率为0.638k W,与理论计算结果相差9.3%。3)挖穴机挖穴作业过程运动学仿真分析。利用Pro/E软件运动学仿真模块对挖穴机挖穴过程进行运动学仿真分析,结果表明:挖穴机完成单个挖穴循环耗时47s,挖穴作业过程未发生干涉现象,挖穴机结构设计合理。4)钻头的静力学分析与模态分析。利用有限元软件ANSYS对挖穴机主要工作部件钻头进行静力学分析和模态分析,结果表明:钻头应力集中发生在副刀片与主轴焊接处,钻头最大变形发生在主刀片外缘与螺旋叶片下端外缘,钻头结构可靠;钻头的前8阶模态的固有频率均高于其工作频率,能够有效的避免共振。5)挖穴机样机田间试验。结果表明:样机采用快速挖穴方式进行挖穴作业,单次平均有效挖穴耗时为50.7s,比人工锄头挖穴快1.77倍,单次平均有效挖穴能耗为5.2W·h;采用慢速挖穴方式进行挖穴,单次平均有效挖穴作业耗时为72.75s,比人工锄头挖穴快1.31倍,单次平均有效挖穴能耗为6.38W·h;施肥穴平均直径为303mm,施肥穴平均深度为393mm,满足施肥农艺要求;样机在12.3°～14.6°斜坡下工作时未发生侧翻现象,工作过程平稳;样机在刚性路面最高行驶速度为1.237m/s,在泥路面最高行驶速度为1.202m/s,并且能够顺利通过14.6°斜坡;在坡度为11.6°～14.3°斜坡横向行走稳定性良好。因此,本文设计的电动自走式小型挖穴机具有一定的实用价值。