甘肃省有着悠久的马铃薯种植历史，其种植规模位居全国第二，是中国马铃薯种薯及商品薯三大生产基地之一，马铃薯产业在推动全省农业经济发展中有着举足轻重的地位[1]。近年来，伴随全省马铃薯产业跨越式发展，现有马铃薯机械化收获水平已远远满足不了产业的发展，尤其是甘肃省马铃薯种植环境复杂、机型与农村现有大量中小动力拖拉机不配套等问题引起越来越广泛的关注[2]。本文基于对甘肃省马铃薯机械化收获程度的调查与研究，得出甘肃省马铃薯多种植于山坡地、中小面积地块，收获机型与现有动力难以配套导致作业机械化程度低。目前各类马铃薯收获机械通常存在高伤薯率、低明薯率以及易壅堵的技术问题，较大程度地限制了马铃薯产业的发展[3]。综合考虑到甘肃省马铃薯种植地区的特殊地理环境、全膜双垄沟马铃薯种植模式以及机械收获中出现的技术难题，研制出一种能与轮式拖拉机相配套的抖动链式马铃薯收获机，本论文主要在以下几个方面进行研究：（1）以甘肃省马铃薯种植模式、作业指标为依据，制定马铃薯收获机总体设计方案；（2）研究有关马铃薯的物理机械特性以及机械损伤机理，为后续工作提供保障；（3）确定马铃薯收获机的主要设计参数，对各关键部件进行理论计算。通过试验中存在的壅堵问题，对已有整体式平面挖掘铲进行改进，设计了一种新型固定式铲片可分离仿生挖掘铲，其铲长为463mm，铲面倾角为20°；在尺寸结构有限的情况下，为有效提高土壤分离率，设计了一种抖动效果好的输送分离装置，其升运链线速度为1.7m/s,升运链倾角为22°。（4）根据配套拖拉机的动力输出轴转速，确定整机动力传动方案。马铃薯收获机作业时，选用东方红-300型（30马力）拖拉机将其牵引前进。取低速Ⅱ档作业，拖拉机输出轴转速为540r/min，减速箱采用一对锥齿轮，其传动比为1.32。由此详细计算出齿轮与链轮的主要参数，完成相关受力分析和强度校核。（5）在Solidworks软件中建立仿生铲三维实体模型，利用软件中的Simulation分析系统对仿生挖掘铲的静力学性能进行仿真分析，包括变形分析、应力分析和生成疲劳曲线。得出其X方向位移量为0.0138mm，Y方向位移量为0.245mm；X轴方向的最大应力出现在靠近铲尖的位置，其值为96.516MPa，Y轴方向的大应力出现在铲面弯曲的位置，其值为14.332MPa。（6）输送分离装置的性能影响着整个马铃薯收获机的工作性能，然而在输送分离装置的参数优化上缺乏相应试验分析。4U-1000型马铃薯收获样机制造完成后，于2012年10月在甘肃省定西市通安驿镇开展田间试验。经试验数据分析结果表明，抖动轮振幅为10mm、升运链线速度为1.3m/s、升运链倾角为21°时为最佳工作组合参数。此时，马铃薯挖掘机的伤薯率≤4%。土壤分离率在73～81%，符合相关标准规定[4]。