棉花是我国重要的经济作物,也是国家战略物资,对国民经济和社会发展有重大影响。棉花生产属于劳动密集型产业,在棉花收获期,由于时间短,工作量大造成人力短缺;同时随着社会发展,人工成本费用越来越高,给棉农增加了经济负担,传统的人力收获越来越难以满足棉花生产需求,阻碍了我国棉花产业的发展。发展棉花机械化采收成为解决这一问题的迫切需求。目前,我国棉花的机械化收获率不高。尤其,在长江和黄河棉区,因为棉花种植规模分散,不适合大型机械化作业,棉花收获主要依赖人工。因此,研究开发中小型采棉装置,有利于提高棉花的机械化收获率。本研究在调研国内外棉花收获机械发展历史及现状基础上,借鉴现有成熟机型,根据我国棉花种植特点,设计研制一种伸缩齿式采棉装置—拨齿式摘棉滚筒,并对其进行运动学和动力学仿真分析,优化结构,通过采摘试验,得到采摘装置的结构参数和运动参数的最优组合。主要内容和结论:(1)对国内外采棉机研究情况进行调研,归纳整理和分类,总结了国内外常见的采棉机品牌和产品,并对其采摘原理进行了介绍。(2)根据研究需要,对棉花物理特性进行了研究,试验测定了棉花与铃壳的结合力、籽棉间纤维的连接力和棉铃几何特性参数。(3)介绍了拨齿式摘棉滚筒的采摘原理,并对其进行了运动学分析,计算推导出了拨齿端点线速度方程,确定了其关键参数。利用Solidworks、AutoCad等软件,对关键零部件和结构进行了计算和设计。(4)为研究该装置的拨齿端点线速度、拨齿有效长度、有效摘棉位置、拨齿厚度和拨齿布置密度对该装置的采摘率、单粒籽棉率的影响,设计并制作了试验台,进行了五因素三水平正交旋转组合试验。试验结果显示:在采摘率大于90%、单粒籽棉率小于10%时得到的优化范围为:线速度4.43~5.95m/s,拨齿有效长度6.43~8.48mm,有效摘棉位置-31.37~-44.79°,拨齿厚度0.8~1.12mm,拨齿布置密度7.08~9.91。对以上结果进行了验证试验,结果如下:线速度4.8m/s,拨齿有效长度8mm,有效摘棉位置-31.37~-44.79°,拨齿厚度1mm,拨齿布置密度8时,各评价指标误差均在10%以内,显示优化结果可信,研究模型可靠。(5)进行了田间试验,对比了伸缩齿式采棉装置优化前后采摘效果,试验发现了整机设计中的一些问题,明确了进一步的研究方向。