我国设施农业近年来得到迅速发展,温室生产面积也不断扩大,但是由于设施农业生产中的连年重茬种植原因,加之环境因素,土壤中各种病毒菌逐年累计,影响土壤连作,这对设施农业的发展造成很大的障碍。针对目前设施农业生产中土壤病虫害问题,国内外学者研究出多种解决方法,目前在接茬时对土壤进行消毒是解决重茬连作障碍的较为有效的方法,可较大程度减少土壤内累计的病毒菌,有利于提高作物产量和品质。目前土壤消毒方法有物理方法、化学方法和生物熏蒸方法。目前最常用的是化学方法,利用适当手段将化学药剂和待消毒土壤混合以实现土壤消毒。这种方法优点成本低,方法简单,适合大规模使用,但是其最大的缺点就是各种化学药剂对生态环境不友好。本文提出一种温室深旋耕土壤消毒联合作业方法,在对土壤旋耕作业的同时对其进行消毒作业,实现对深层土壤彻底有效的杀毒,并设计制造了物理样机进行田间试验。本文首先设计了合理的均匀试验,以刀辊前进速度、刀辊转速两个定量因素和旋耕刀刀型、排列方式两个定性因素为自变量,以单刀辊前进阻力和单刀辊切土扭矩为因变量,利用ANSYS/LS-DYNA进行虚拟仿真试验,通过前后处理软件Ls-PrePost和数据分析软件SPSS对仿真结果进行数据分析,分别求得单刀辊前进阻力和单刀辊切土扭矩关于各自变量的回归方程,从而分析立式旋耕机刀辊切土过程中,刀辊前进速度、刀辊转速、旋耕刀形状和排列方式对刀辊前进阻力和切土功耗的影响,分别得到最小前进阻力和切土功耗所对应的各自变量最优组合。本文基于立式旋耕切土虚拟仿真试验结果,从降低机具作业功耗角度出发,设计了一种分体立式深旋耕土壤消毒联合作业机械。主要包括对其传动系统、旋耕部分以及消毒部分的设计,对传动系统中各级齿轮换向器齿轮传动进行了设计校核,对齿轮换向器中各轴进行了设计,之后对各旋耕刀辊进行了设计,对消毒部分各消毒原件进行了选型和布置。在此基础上依次对各级齿轮换向器中齿轮、各级齿轮换向器、旋耕刀辊以及旋耕消毒联合作业机整机进行了模态分析,得到分析对象的前十阶固有频率以及振动模态,验证了设计的合理性。本文加工制造了旋耕消毒联合作业机物理样机并通过田间试验对其工作效果进行验证,测试旋耕耕深、耕深稳定性以及联合作业机消毒均匀性。田间试验结果表明:联合作业机平均耕深达到330 mm,耕深稳定性系数达到94.84%,消毒均匀性系数为64.23%。相较于传统土壤表面喷药方式,采用所设计联合作业机进行土壤表面土壤内部相结合的消毒方式消毒效果更优。