目前烟草已经成为我国重要的经济作物。打顶抑芽是烟草种植过程中提高烟叶产量和品质的重要措施,由于我国烟草农业机械起步较晚,长期以来,烟草的打顶抑芽工作均由人工完成,工作效率低、劳动强度大,同时抑芽剂施药量随意性大,导致部分烟叶药物残留量较大。虽然近些年,部分高校研制出了相关的打顶抑芽机械,但多为大中型机械,针对我国西南山地丘陵地区,实用性较差,因此研制一种适用于山地丘陵地区的打顶抑芽机械变得尤为必要。为了提高打顶抑芽工作效率,降低烟叶药物残留,本文结合我国西南丘陵地区打顶抑芽作业现状,进行便携式电动烟草打顶抑芽机的设计与研究。设计以“体积小、重量轻、精量施药”为主要设计原则。整机分为打顶系统、抑芽喷施系统和控制系统,打顶系统采用电机通过绳索带动剪刀剪切的方式进行打顶工作,通过对剪切系统建立力学模型,结合烟草茎秆剪切试验数据确定了电机基本参数。抑芽喷施系统采用背负式药箱,药泵安装于药箱底部进行供药,药泵与喷头间安装电磁阀,通过电磁阀控制喷药时机和喷药量,喷头为环形,下端均匀分布喷孔,喷孔向烟草茎秆呈倒锥形喷施抑芽剂。设计了控制系统硬件电路,采用PIC18F23K22作为主控芯片,霍尔传感器检测剪刀位置,电机驱动采用MC33886驱动芯片,无线通信模块用于传输剪切次数等信息,便于进行烟草打顶抑芽管理工作。设计了控制系统软件,主程序控制打顶抑芽机按顺序完成打顶、抑芽剂精量喷施、剪刀张开等一系列动作,药泵稳压子程序通过检测电源电压变化,调整占空比稳定药泵供电电压,中断子程序主要进行电机过流保护及剪刀位置判断,喷药子程序依据设定值调整喷药时间,准确控制喷药量。绘制各程序流程图,对软件程序进行了编写和调试。本文利用正交试验对抑芽喷施系统关键部件及相关参数进行了优化设计,设计采用喷施均匀性和飞溅情况作为正交试验的评价指标,喷孔直径、喷孔角度、药泵电压作为正交试验的三个因子,对应确定喷孔直径0.8mm、1mm、1.2mm;喷孔角度30°、45°、60°;药泵电压6V、7V、8V作为因子试验水平,选取了L9(34)正交表进行正交试验,试验结果表明,喷头喷孔直径0.8mm,喷孔角度60°,药泵工作电压7V为最优参数组合,其工作效果最好,喷施均匀系数达到78.1%,且无飞溅情况。对喷药量进行了测试试验,结果表明,打顶抑芽机喷药量平均偏差为2.68%,满足设计要求。对样机进行了田间测试,测试结果表明其工作效果良好,满足预期设计要求,同时测定了其工作效率,样机从剪刀闭合打顶到施药后剪刀张开,每株烟草平均用时2.8s。