贵州地形、土壤条件特殊,多为丘陵山地,土质黏重。目前大量使用的微耕机耕深较浅,无法打破犁底层,导致土壤性状恶化。为解决此问题,本研究对贵州烟区进行了大量的实地调研,结合贵州烟草的种植要求,设计了一款新型的小型链式深耕机,针对小型链式深耕机耕深稳定性问题,进行了影响因素分析,在相关设计理论和虚拟仿真方法的基础上,设计了几种链式深耕刀具,并进行了结构参数优化。主要工作和研究如下:(1)首次开展了贵州地区土壤耕深现状调研。以毕节为例,覆盖八个县区共进行了492处实地调研。数据表明,毕节烟区微耕机使用率为63%,调研烟区中现有耕深达到25cm的地区仅有50%,但是可耕层厚度超过30cm的地区近95%。亟需小型链式深耕机的推广使用,从而提高耕深值,满足相应的生产要求。(2)基于地理信息系统理论和Arc Map软件,创新性地将GIS空间分析方法运用到耕层、犁底层土壤厚度的分析中,采用交叉验证法对不同空间插值方法进行对比,得出了插值结果最优的普通克里金法插值模型,从而实现了对未调研地区的土壤厚度预测。(3)针对小型链式深耕机进行了耕深稳定性影响因素分析。对影响耕深稳定性的链刀结构进行了理论分析和设计,包括实现土壤切削的平面刀的直线部和曲线部;对于实现土壤粉碎的曲面刀,设计了圆弧面刀和仿生曲线型刀两种结构。结合链刀的不同功能和链式深耕装置的生产要求,对链刀在链条上的排布方式进行了分析。(4)基于离散元理论,运用EDEM软件,建立了深耕模拟土槽模型。以切削阻力为优化目标进行了正交试验,得到了平面刀最优结构参数为n?=50.988°,?=9.221°,n?=10.266°。对比仿真分析了圆弧曲面刀和仿生曲线刀结构参数对切削阻力的影响,结果表明圆弧面链刀更优,其最优参数为?=27.732°,z0?=35.180°,z1?=47.847°。对链式深耕装置进行了深耕作业仿真模拟,在链刀回转角速度w(28)15.7rad/s,直线前进速度v(28)0.25m/s工况下,耕层底部轮廓线起伏不超过20mm,耕深稳定性良好。(5)基于离散元—有限元耦合方法,对链式深耕装置进行了应力应变分析。结果显示整个装置应力分布情况较好,最大等效应力为30.878MPa,远小于Q235钢的屈服极限235MPa。装置产生的最大位移为0.39mm,远小于允许最大变形,满足设计要求。(6)进行了小型链式深耕机耕深稳定性田间试验。对比了两种工况的深耕作业效果。结果表明,在机组前进为低速档,即速度mv=0.25m/s,小型链式深耕机可实现耕深25cm以上、幅宽20cm的深耕作业,耕深稳定性良好,达到93.05%,满足农艺要求。本文为解决贵州地区微耕机大量使用造成的耕层浅薄、土壤恶化等问题,对小型链式深耕机耕深稳定性问题进行研究,具有现实意义。目前,优化后的小型链式深耕机已经得到贵州毕节部分农机专业合作社的认可,开始推广示范。