棉花是我国主要的经济作物，机械化和自动化的物理方法打顶正成为精确农业科学领域的研究热点。针对现有打顶机仿形效果差、打顶精度低问题，通过采用理论研究和物理试验相结合的方式，设计了棉花打顶机自动仿形切割系统，并结合台架试验和田间试验进行了深入研究。研究主要内容及结果包括：1、棉株物料特性：棉株田间物料特性是棉花打顶机自动仿形切割系统合理可靠性的设计依据，是装置中结构和关键参数的决定因素。本文对棉花的物理特性如生长习性、高度与空间特征进行了总结；建立棉株茎秆简化模型，对单株、多株受力分析，并对茎秆仿形切割过程进行动态受力分析。2、结构设计：通过分析国内外棉花打顶机结构，在调查研究的基础上提出了刀轴动力传递与仿形装置仿形升降运动互不干涉的方案，并设计研制了基于伸缩套管传动和垂直升降仿形平台的自动仿形切割系统。通过solidworks软件对自动仿形切割系统及打顶机的各个部件进行三维建模，然后再把各零件进行虚拟装配验证。3、台架试验：通过室内台架试验模拟田间打顶过程，首先进行试验分析，确定影响棉花打顶的主要因素；根据多次重复试验，确定三因素三水平进行正交试验。利用spss数据分析软件对试验结果进行了极差和方差分析，得出影响仿形切割指标的主要因素的最优组合，即台车速度在0.85m/s(3.06km·h^-1),仿形器与切刀距离在60cm，液压排量在5.6L/min时打顶效果最佳。为试验样机结构参数和工作参数的选择提供了理论与实践依据。4、田间试验：样机作业速度在3.02km·h^-1、棉株高度标准差在4.2时，打顶率达到93.7％，打顶前后棉株高度轨迹拟合度较好，打顶精度和稳定性有所提高。试验表明田间试验与台架试验结论基本一致。本文的研究为田间棉花打顶机械的进一步设计、优化和研制提供了理论和实践依据。