目前国内蔬菜种植仍以大田为主,国内蔬菜穴盘苗自动移栽机械多是应用于温室大棚移栽作业的手扶式、自走式移栽机,无法满足日益迫切的大田蔬菜自动化种植需求,而面对大田露天作业的悬挂式移栽机械多以作业效率低、需人工投苗的半自动作业方式为主,且功能单一,因此研制一台悬挂式自动移栽机,对于蔬菜高质量栽植和节约劳动力有着十分重要的意义。为了解决现有大田移栽机型存在的效率低、功能单一等问题,设计了一种具备自动取苗、投苗、栽植、浇水和穴盘回收等功能的悬挂式自动蔬菜移栽机。结合目前悬挂式移栽机研究成果,设计了满足自动化移栽机作业需求的悬挂式底盘支架和高速气动取苗机构,并对关键部件及整机进行了理论设计、仿真与试验分析。主要研究内容如下:(1)对国内外蔬菜移栽机械发展现状进行了研究分析,确定了移栽机的主要型式为悬挂式。制定了悬挂式自动移栽机的整体设计方案和整机设计参数,并对各机构的结构组成与工作原理进行描述;对移栽机的分苗栽植传动系统进行了设计计算。(2)为了达到高速定点取、投苗的要求,设计了基于门型框架结构的高速往复式取苗机构。针对气动取苗机构的动力特性进行分析,确定了影响投苗精度的关键部件是纵向直线气缸,并确定了影响气动元件运动特性的因素,建立了气缸运动模型;以结构轻量化为目标,对取苗机构的气缸连接装置和安装背板进行了拓扑优化,优化后的部件质量分别减少了12%和4.2%;通过AMESim搭建了取苗气动元件中的电磁阀仿真模型、安全阀模型和纵向直线气缸仿真模型,采用Box-Behnken响应面设计优化方法,通过约束优化气动参数范围,优化得到气缸运行最佳参数,并进行了AMESim气动仿真和ANSYS响应谱仿真分析,优化后的取苗机构纵向最大位移从28.109 mm减小至4.309 mm,证明结构轻量化和气动参数优化对取苗机构投苗成功率有着正向影响。(3)进行了悬挂式移栽机底盘支架设计,确定并分析栽植作业未抬升状态和机具抬升的底盘支架离地状态两种工况下底盘支架的受力状态。确定了底盘支架关键工况为抬升工况,并对抬升工况下的关键受力梁进行了强度、刚度校核。运用ANSYS对移栽机未抬升工况下的底盘支架进行了静力学和模态分析,得出未抬升静止或牵引工作状态时机身整体应力形变控制得当;底盘支架处于抬升工况时,通过静力学分析发现机身出现较大形变和接近材料应变极限的应力值;对底盘支架进行了结构优化,优化后的底盘支架结构应力大小分布趋向合理,形变量减少30%和应力减少33.29%,为移栽机稳定作业奠定了基础。(4)分别在60株/行/分钟和72株/行/分钟两种栽植频率下进行了72孔穴盘苗的取苗机构台架试验和试制样机的整机性能试验。统计不同栽植频率下的平均漏苗率、伤苗率、栽植成功率等数据,在两种栽植频率下,取苗投苗的平均成功率为96.3%、93.4%。样机进行整机性能试验,在两种栽植频率下,移栽平均合格率为96.5%、94.2%。试验表明本自动移栽机各部件运行协调,整体栽植性能稳定,基本达到预期设计的移栽机性能目标。