中耕培土具有疏松土壤、蓄水保墒、促进作物根系生长、去除杂草和防风防倒伏等优点,是作物耕作的重要组成部分。针对传统中耕培土机械存在的抛土能力差、不能适应高培土、土垄不易成型和作业过程中伤苗等问题,本文在大量查阅国内外有关中耕培土机械文献的基础上,结合机械培土作业的相关农艺要求,设计研制了一种新型的螺旋斜置中耕培土机,并对其中的关键部件进行了分析。本文主要研究的内容包括以下5个方面:(1)根据中耕培土农艺要求和创新理念,对整机和关键部件进行了设计,完成了中耕培土机的三维建模。该机具由液压机构,机架,垄距调整装置,限深机构,护叶装置,送分土装置,培土机构等组成。模仿螺旋铣刀在金属铣削时对被加工件的铣削作用,创新设计了螺旋斜置的培土器,对土壤进行斜向的铣削,同时配合送分土装置对土壤进行流向控制。(2)通过对中耕培土机构支架进行设计、建模和有限元模态分析,获得了中耕培土机构支架的前六阶结构振型图、相应的模态频率和振动特征。计算得出的外部激振频率最大仅为40Hz,远小于模态分析得出的前六阶模态频率(96.32~209.45Hz),正常工作中的支架自身振动不会与外部激振产生共振。(3)对培土作业的关键零件螺旋培土刀的工作机理进行了详细的理论分析,得出了螺旋培土刀使土壤顺利向上螺旋输送的工作方式。进一步利用ADAMS仿真软件对螺旋培土刀进行运动分析,确定了单个培土单元上两侧螺旋培土刀的自转方向和螺旋叶片的旋向,即左侧螺旋培土刀选择正转、右旋方式工作,右侧螺旋培土刀选择反转、左旋方式工作时,能够让土壤在向上输送、完成土壤的抛洒动作的同时,螺旋培土刀对垄体侧面土壤进行更充分的切削和破碎。(4)对正转、右旋方式工作的左侧螺旋培土刀分析,以中耕培土机前进速度、螺旋培土刀刀轴自转速度、螺旋培土刀叶片螺距为因素,以扫描面积为指标进行正交试验。得出了现行条件下,中耕培土机前进速度影响最为显著,螺旋培土刀刀轴自转速度次之,螺旋培土刀叶片螺距影响不显著。试验结果表明:当中耕培土机前进速度为2.52km/h,螺旋培土刀刀轴自转速度为300r/min时,能够使新型中耕培土机在兼顾培土效率的同时,得到较高的碎土率和整形效果。(5)论文在建立整机三维实体模型的基础上,完成了样机试制,并在许昌市许昌烟草研究所试验田进行了中耕培土机田间作业性能试验。试验结果表明螺旋斜置中耕培土机作业时,田间性能表现良好,工作效率高。碎土率、培土坡度、培土厚度、培土高度和垄沟上口宽度等均符合设计要求和相关农艺要求。