油菜是我国重要的油料作物,本文分析了国内外联合耕整技术及耕整关键部件发展现状与趋势,针对长江中下游地区土壤板结,且旋耕作业深度较浅,冬油菜机械化种植时种床带油菜主根系向下生长深度受限,易引起油菜倒伏的生产实际问题,为促进油菜主根系生长且防倒伏,增加作物产量,解决机械化联合作业时种床带耕层浅的实际问题,依据垂直耕作法,探寻种床带的合理耕层,并结合油菜种植农艺要求,提出了种床带浅松和旋耕组合作业技术方案,开展了油菜联合直播机种床松旋装置的设计与试验。主要研究内容及结论如下:1)开展了油菜联合直播机种床松旋装置总体方案设计与分析。提出类深松施肥铲与旋耕机同步完成种床带浅松和种床厢面旋耕作业技术方案,基于类深松施肥铲作业原理设计了一种以抛物线为刃口曲线的类深松施肥铲,开展了类深松施肥铲的动力学与运动学特性分析,确定其主要结构参数:刃口曲线上滑切角为23°,下滑切角为40°,刃口角为40°,入土角为23°。并结合油菜种植农艺和种床带作业要求,确定类深松施肥铲外形尺寸。为提高整机的通过性,提出了类深松施肥铲“一字”布局和“前四后二”布局,并开展对比试验,类深松施肥铲组“前四后二”布局比“一字”布局具有较优通过性,类深松施肥铲组和旋耕装置联合作业效果更好。2)开展了油菜联合直播机旋耕部件设计与研究。对旋耕刀片的作业过程展开运动学和动力学分析,分析得出旋耕刀运动学方程,确定最优工作参数:作业速度vm为0.6~0.8m/s,旋耕装置耕深h1为80~120mm,旋耕装置旋耕刀辊转速nx为280r/min,为保证种床厢面的耕深、耕宽以及增加种床带土壤的松碎效果,种床带选择回转半径为245mm的旋耕刀片IT245,非种床带选择回转半径为225mm的旋耕刀片IT225,左右刀辊刀片排布按照双螺旋线对称排列方式安装,刀片数量各为22把,其中每个种床带包含1个切土区,每个切土区安装2把IT245旋耕刀,其余部分均为IT225旋耕刀。3)基于EDEM仿真技术开展了类深松施肥铲最优参数设计试验、最优布局验证试验以及施肥作业仿真试验。建立EDEM离散元仿真模型,以类深松施肥铲抛物线刃口曲线的下滑切角为研究对象并开展仿真试验。试验结果表明:当上滑切角为23°,下滑切角为40°时,类深松施肥铲牵引阻力最小。开展了类深松施肥铲与圆弧形深松铲的对比试验,探究两种装置作业后地表状况,结果表明:类深松施肥铲作业后的地表平整度和断面宽度均优于圆弧形深松铲,作业后种床带质量更高。开展类深松施肥铲“一字”布局和“前四后二”布局对比仿真试验,通过分析可知“前四后二”布局时作业质量更高,更有利于形成良好的种床厢面。开展了类深松施肥铲浅松施肥仿真试验。测试了复合肥物理力学特性,建立了EDEM仿真肥料颗粒模型,结合田间作业实际情况分析确定最优工作参数:作业深度为220mm、仿真作业速度为0.8m/s、排肥器转速为60r/min,试验表明肥料未出现拥堵现象,种床带浅松施肥作业能顺利完成。4)开展了油菜联合直播机种床松旋装置田间试验。测试了试验区域土壤机械物理特性,分析了该区域作业条件对传统油菜联合直播机种床松旋装置作业质量的影响因素,研究得出:(1)油菜直播机种床松旋装置在前茬作物为水稻、土壤平均含水率为20.11%~26.54%,土壤平均坚实度为473~1546k Pa地况下,种床带浅松深度为229.4~239.4mm,旋耕深度为124.8~139.2mm,耕深的稳定性均在90%以上,厢面平整度为25.71~27.14mm,作业后田间测量结果均满足测量标准,种床带及种床厢面质量满足油菜播种要求。(2)开展油菜联合直播机种床松旋装置田间功耗试验。试验得出:平均牵引功耗为6.46kW,平均旋耕功耗为24.28kW,平均总功耗为30.74kW。