甘蓝是我国农民种植的主要蔬菜品种之一,由于产能高、质量好、耐寒性好、储存运输方便,种植农户比较多。目前我国的甘蓝收获机械的研究尚处于起步阶段,存在收获稳定性差,收获质量不佳等问题。本文针对国内甘蓝种植占用人力较多、操作难度大、难以大批量生产、种植损失严重等一系列问题,结合农户的实际,在实验的基础上,设计一种牵引式甘蓝收获机,重点对双螺旋拔取输送机构进行了设计和优化,通过试验验证机构的可行性。(1)甘蓝的物理特性研究。在实验室测量收获期早熟结球甘蓝的高度、直径、质量等参数,测定在不同土壤情况下的甘蓝拔取力和根茎含水率。试验结果表明:甘蓝在田间的平均拔取力为192.1N;甘蓝根茎从上至下的4个不同部位(上部、中部、下部、底部)的含水率呈逐渐减小趋势,分别为89.42%、86.9%、83.775%、78.34%。(2)甘蓝收获机总体结构设计。通过调查我国东北黑龙江地区的甘蓝种植模式,确定了甘蓝收获机的设计方案。确定了牵引方式、配套动力、收获行数以及关键机构的主要技术参数。该机主要由双螺旋拔取输送机构、压顶机构、切根机构、去叶机构、水平输送机构以及传动系统等组成。对主要工作部件进行了分析与设计并进行数据优化,即压顶机构选择柔性带压顶,提升输送装置选择链条式输送方式,切割机构选择圆盘切割器,去叶机构采用液压皮带滚筒设计。(3)双螺旋拔取机构的设计与优化试验研究。对双螺旋拔取机构进行力学分析,建立了其受力分析模型,得出甘蓝在正常输送条件下的影响因子。采用四因素两水平二次正交旋转组合设计的试验方法,选择螺杆转速、杆间距离、螺杆节距、螺杆与地面夹角这四个因素,以拔取输送率和切根不合格率为目标函数,应用Design-Expert8.0.1软件进行试验数据的处理与分析,采用多目标优化的方法,进行模型优化,得到满足响应变量范围的因子的最佳组合。优化后的结构参数组合为螺杆转速为700 r/min、杆间距离为76 mm、螺杆节距为68 mm、螺杆与地面角度为16°。拔取输送率可以达到93.7%,切根不合格率低于3%,满足甘蓝收获的要求。