耕整地作业是农业生产中重要环节之一,长江中下游地区土壤黏重板结,作物留茬高度普遍偏高,且秸秆量大导致后续土壤耕整以及播种难度大;种床整备长期采用旋耕方式,进行淹水灌溉,稻田耕作层厚度逐渐减小,土壤通透性变劣,土壤容重不断增加,导致土壤结构变差。联合耕整技术可减少耕作机具下地次数及对土壤结构的破坏;减少水分散发,提高土壤保墒能力;联合耕整作业同时可降低作业成本。本课题以圆盘耙片为主要工作部件,以降附减阻为目标,研究一种驱动型联合耕整机,降低作业功耗,提高机具作业效率,满足油菜播种农艺要求,主要研究内容及结论如下:1)开展了土壤物理机械特性的相关测试与分析。采用筛析法测定分析了油菜播种的土壤类型,利用应变控制式直剪仪,采用快剪法测得播种油菜的土壤含水率为25.79%时,其内摩擦角为18.78?,摩擦系数为0.34,内聚力为52KPa;采取实地调查测量法对土壤耕层等相关土壤物理机械特性参数进行测定,试验测得沙壤土容重为1.24g/cm3,耕作层为17cm,犁底层为8.7cm;同时测得稻油轮作水稻田耕作层为16.5cm,犁底层为9.5cm,且在土壤耕作层含水率为29.37%时,土壤孔隙度为25.27%,土壤耕作层容重为1.39 g/cm3。该部分研究为土壤物理机械特性分析提供基础数据,同时为后续圆盘耙片切削土壤的仿真分析提供数据参考。2)设计了一种液压驱动型联合耕整机,对比分析了被动式与驱动式联合耕整机结构组成和工作特征,二者均可实现松土、翻土、平土和碎土功能。被动式联合耕整机纵向工作部件依次为波纹圆盘刀、松土铲、缺口圆盘耙片、碎土辊,研究得出被动式联合耕整机因长江中下游区地块面积小,秸秆量大,且机组作业速度受限,其松土和翻土能力难以保证,因此提出了一种液压驱动型联合耕整机的设计方案,开展了圆盘耙片力学分析,确定了圆盘耙片的工作偏角为23?,联合耕整机作业幅宽为2000mm。圆盘耙组根据不同作业速度与工况可实现60-168r/min无极调速,并依靠仿形地轮保证耕深的稳定性。3)基于ANSYS/LS-DYNA软件对缺口圆盘耙片切削土壤的过程进行仿真分析。建立了圆盘耙片切削土壤的有限元模型,运用显式动力学分析其切削过程,分析了MAT147材料的土壤本构模型以及确定了土壤材料相关参数取值范围;对比研究了被动式圆盘耙片与液压驱动式圆盘耙片的工作特点,仿真得到被动式圆盘耙片耕作阻力为266N,分析计算获得了切削能耗。4)开展了驱动型联合耕整机相关试验与分析。空载试验测得圆盘耙组转速为60-168r/min,液压驱动系统达到设计要求;土槽试验测得圆盘耙片耕作阻力随耕作深度增加而增大,被动式圆盘耙片在前进方向上的耕作阻力为303.4N,仿真测得被动式圆盘耙片完全进入土壤的耕作阻力为266N,误差在合理范围内;在少量青草秸秆地表,田间试验测得圆盘耙组的功耗为13.6kw,田间对比试验表明液压驱动式圆盘耙组相比被动式其作业翻垡和抛翻能力强,机组通过性好,且在适宜土壤含水率时,其碎土质量好;加装钉齿耙与碎土辊后,联合耕整机田间试验表明其作业效果基本达到设计要求。