我国是农业大国,棉花是我国仅次于粮食的重要经济作物,特别是在新疆地区的棉花的种植面积及产量在全国都占有较大份额,是新疆兵团的支柱产业。但在棉花的收获以及加工的转运过程中,还没有合适的籽棉装载机具,这极大制约了棉花生产的机械化程度。为了节省人力,降低成本,提高棉花生产和加工的生产率,本课题在借鉴前人经验的基础上设计用于抓取棉花的抓斗。本文提出了电动抓斗的设计方案,从而避免了现有机具运用液压缸对棉花的污染。参考目前用码头装载散货的抓斗,根据棉花的特性,进行了抓斗的整体方案设计:抓斗整体为撑杆结构,抓斗的开闭通过电动葫芦提升钢丝绳来完成,斗体设计为抓齿,以利于抓取时插入。确定了抓斗的设计尺寸参数。运用三维建模软件Pro/E建立了抓斗的虚拟样机模型,并用Pro/E的仿真功能进行了模型样机的干涉检验。通过严密的数学推理计算,分析抓斗在抓取棉花时的阻力,建立了用于虚拟样机仿真的数学模型。利用MTLAB软件对抓斗工作时进行仿真,根据数学模型,抓斗在每一开度x对应唯一的抓斗抓取深度y。从而得到了抓斗抓取棉花时的轨迹曲线和抓取力矩曲线,以及抓斗工作时的抓取量,并分析抓斗设计参数α1和开度L对抓取量的影响规律。其思路是“仿真——优化——再仿真”,以达到最优的设计。抓齿是抓斗抓取籽棉时的主要受力部件,有必要校核其是否安全。运用有限元软件ANSYS对抓斗在受到最大阻力时进行受力分析,校核抓齿的强度。通过本文的研究工作,设计出了可用于抓取棉花的机具设备,并进行了结构上的改进。通过对模型样机的仿真证明该机具一次工作最多可抓取棉花447 Kg,能够满足生产的需要。本文的理论数学模型为以后的研究工作提供了基础。