目前我国土壤肥力逐步退化,作物产量低下,经济效益降低。为保证作物产量,现代农业技术未来发展方向应该在保护性耕作方面得到加强,而深松、灭茬、镇压技术是保护性耕作方式不可或缺的组成部分。通过上述技术不仅可以使秸秆有效还田和土壤肥力增加,同时能够打破多年传统耕作所形成的坚硬犁底层,而且镇压后在铅垂面土壤形成上松下实,水平面虚实相间的土体结构,起到保土保肥、增产增效的效果。为解决现有保护型整地机功能单一、进地次数多、功率消耗大等问题,设计了一种深松、灭茬、镇压联合作业机。本文阐述了整机结构和工作原理,并对深松、灭茬、碎土、镇压的作业装置进行了设计和理论计算,确定了结构形式和参数。对深松铲建立有限元模型,并进行仿真分析,找出设计中存在的问题,设计了弹簧缓冲装置。设计了一种圆盘灭茬刀,并利用有限元仿真对材料进行强度分析。设计了镇压辊,建立镇压碎土辊与土壤接触过程模型并进行有限元仿真模拟分析,得出设计的镇压辊存在壅土现象,而设计的防粘土装置可有效解决这一问题。加工样机并进行试验,试验结果证明该机能够较好满足设计要求,为联合整地作业机提供了参考。本论文完成的工作及结论如下:(1)确定了深松、灭茬、镇压联合整地机的整机结构及技术参数,阐述了其工作原理。设计了深松、灭茬、镇压联合整地机的机架,并对整机稳定性进行了计算,结果显示该机稳定符合要求。(2)确定深松装置结构及参数,对深松铲铲尖和铲柄的进行力学分析,计算出铲尖的水平受力为1400N,竖直受力大小为3297N。铲柄的水平受力为3985N,竖直受力大小为3297N。对深松铲进行了有限元静力学分析,深松铲最大应力为209.91MPa,最大应力均小于材料许用应力,但最大变形量较大,故加装护板,同时在螺栓连接处设计弹簧缓冲装置,保护深松铲,从而达到设计需求。(3)设计一种圆盘灭铲刀,确定圆盘刀设计结构及结构参数。对普通平面圆盘刀的运动轨迹进行分析,确定普通平面圆盘刀的直径,通过力学分析,得出普通平面圆盘刀受力大小,确定材料为65Mn钢。在普通平面圆盘刀选用65Mn钢材料的情况下进行有限元静强度分析,从整个圆盘灭茬刀的应力分布来看,最大压应力为150.92 MPa,由于圆盘刀的材料为65Mn钢,其屈服极限强度为430MPa,大于圆盘灭茬刀的最大应力,得出普通圆盘刀材料强度满足设计要求。(4)设计镇压装置,确定镇压辊的宽度与直径。确定得有限元模型中需要的土壤参数:摩擦角、粘聚力d和泊松比ν。在有限元软件ANSYS中建立了镇压辊与土壤相互作用的三维模型。设定一个工作循环,通过在不同载荷步下土壤应力与镇压辊压力变化,得到仿真结果,及镇压辊在前进时会存在一定的壅土现象。模拟结果中,镇压辊的牵引阻力和下陷量的模拟值和试验值吻合很好,从而验证了所创建模型的可靠性。镇压辊初步接触土壤及第10个载荷步下,接触应力为0.03MPa,土壤压力为26.9MPa,随着辊子的前行,其与土壤接触面积增大,应力逐渐增大,且土壤压力也增大,当完成一个工作周期及在80载荷步下时,接触应力为43.3MPa,土壤压力为94.9MPa,由ANSYS有限元模拟仿真得出镇压碎土辊在工作过程中会出现土壤壅土现象,设计了防粘土装置,保证镇压碎土辊的正常工作,提高作业质量。(5)进行了田间性能试验。试验作业质量测试结果平均值与标准NY/T 741-2003《深松、耙茬机械作业质量》和DG/T 026-2012《农业机械推广鉴定大纲》中的技术要求对比,深松灭茬镇压联合整地机田间作业试验表明,深松深度为(489.3±8.6)mm,深松稳定性为(94.6±3.6)%,根茬粉碎率为(90.3±4.9)%,碎土率为(89.3±1.4)%,土地平整度(30.8±6.7)mm。各项指标能够较好地满足设计要求。