马铃薯是主要的根茎类农作物,根茎旺盛是保证马铃薯高质高产的关键,中耕培土是马铃薯田间管理的重要组成部分,不仅能将垄沟内土壤覆至两侧马铃薯垄上,防止青皮现象产生,还能对垄周土壤进行松碎增加根部透气性,促进根部生长发育。目前,我国马铃薯中耕机的设计多针对一般土壤及黏重土壤类型,由于砂壤土存在石块较多,土壤粘性小等特点,现有马铃薯中耕机在此环境下作业,往往存在部件变形严重、培后土垄回流严重,垄型达不到农艺要求等问题,影响马铃薯品质与产量。因此,研制一种适应砂壤土的马铃薯中耕机,解决中耕问题是提高马铃薯田间机械化发展的必经之路。本文对国内外马铃薯中耕机研究现状进行探讨,结合砂壤土物理特性及马铃薯中耕农艺要求,以解决上述马铃薯中耕难题为出发点,将农艺特点、理论分析、仿真试验、田间测试等方法相结合,设计出一种马铃薯中耕机,并探究此中耕机影响马铃薯中耕效果的主要因素。本文研究内容如下:（1）根据马铃薯垄型农艺要求,结合砂壤土物理特征,明晰了所设计马铃薯中耕机由松土装置、培土装置、塑型装置三部分组成,并对整机工作原理进行阐述;对松土装置S型弹齿结构设计,根据土壤变形区域分布对弹齿间排布情况进行研究;采用水平元线法对培土犁体曲面进行研究,得出培土犁的设计与犁体外轮廓主视图、导曲线变化规律以及元线夹角相关,通过对犁体结构参数的数值分析,确定了影响培土犁构成的主要因素为犁体上端导曲线夹角、初始元线角以及元线角差值;采用工作面投影图画法结合马铃薯垄型轮廓尺寸要求对塑型装置进行了研究,并对所研究的关键部件进行了三维建模、装置试制和田间试验。（2）对培土过程中培土犁的受力情况进行理论分析,建立了培土犁数学模型,确定了其最佳入土角为犁体滑切入土角,其角度为60°时性能最佳。对培土犁体进行力学分析,分析得出培土犁作业效果与犁体与空间坐标系的夹角有关,即与犁体成型所形成的夹角有关;对土壤颗粒在培土三个运动阶段:土壤在培土犁轨迹终端、土壤从培土犁到垄上运动过程以及土壤到马铃薯垄上的运动情况进行分析,得出所培垄型结构与培土犁作业速度以及培土犁-塑型器间距有关。（3）运用离散元仿真软件对培土犁培土过程进行仿真,建立培土装置-土壤间仿真模型,以导曲线上端切线夹角、初始元线角、元线角差值为试验因素,碎土率、所培土垄高度为试验指标,进行二次旋转正交仿真试验,对试验结果进行分析优化得出当导曲线上端切线夹角为6.2°,初始元线角为43.5°,元线角差值为5°时,培土犁具有较好的作业性能,对此试验数据进行仿真验证及阻力分析,得到入土时犁尖受到的最大阻力为492N时,作业时犁体受到的最大阻力在犁胸位置,值为743N,验证优化作业效果其培土高度为8.65cm,土壤破碎率为69.23%,与优化预测结果一致;对简化后的犁铧式马铃薯中耕机进行Recurdyn-EDEM离散元柔性体耦合仿真,以培土作业速度、培土犁-塑型器间距为试验因素,回土量与垄型拟合度为试验指标,建立了培土作业速度、培土犁-塑型器间距与回土量与垄型拟合度的回归模型分析,结果表明,当培土犁-塑型器间距为600mm,作业速度为1.3m/s时,机具综合作业性能理想,回土量为12.3%,垄型拟合度为0.024,弹齿土壤扰动系数进行计算为67.2%,满足设计及性能要求。（4）采用田间装置性能试验及整机对比试验的研究方法,进行样机试验验证。结果为:碎土率为94.7%,培土高度为8.4cm,回土量为12.5%,土垄垄型一致性为98.3%,耕深稳定性系数为92.1,土壤扰动系数为67%,作业深度为13.6,油耗为14.6kg/hm~2。验证结论为:犁铧式马铃薯中耕机结构设计、理论分析及仿真模拟试验优化的正确性,满足马铃薯中耕要求。本文设计的犁铧式马铃薯中耕机是针对砂壤土条件下的中耕作业问题展开研究,为我国马铃薯砂壤土中耕提出了新的解决方案,为马铃薯中耕机的研究提供了一种新的理论支撑。