荸荠既可作为蔬菜食用也可作为水果食用,深受人们的喜爱。荸荠也是一种易种植、产量高、难收获的农产品。目前,我国主要依靠人工使用平板铁锹挖掘采收荸荠,该种收获方式存在破损率高、损失大、劳动强度大,效率低等问题。而国内外关于荸荠采收机械的研究甚少,相应的适用采收机械装备尚属空白。因此,研制一种结构紧凑、工作可靠、采收效果好的荸荠采收机,对推进我国荸荠资源的综合开发利用具有一定的意义。本论文主要研究内容如下:(1)通过对荸荠物理机械特性的试验研究,获得荸荠在受压、受剪切时力—位移之间的关系曲线。试验结果表明:破坏极限在同一压缩速率下从大到小的关系依次是孝感荠的轴向破坏极限、庐江荠轴向破坏极限、孝感荠径向破坏极限、庐江荠径向破坏极限;破坏能的大小关系破坏极限趋势相一致;荸荠品种、压缩方向以及荸荠品种和压缩方向之间的交互作用对破坏极限呈极显著性差异,压缩速率对破坏极限呈显著性差异,而荸荠品种与压缩速率之间的交互作用对破坏极限不显著;荸荠不同部位的抗剪切强度由大到小的关系依次为轴向部位、径向部位、距边缘10mm处。(2)根据荸荠生长特点,设计出两种适用于荸荠采收的机器结构:依据水田作业状态,设计出满足水田收获方式的荸荠采收机,运用相关的三维软件完成了整机结构模型的建立和构件之间干涉的检查;依据旱地作业状态,设计出满足旱地收获方式的荸荠采收机,运用相关的三维软件完成了整机结构模型的建立和构件之间干涉的检查。通过对荸荠种植大区的实地考察,了解当地荸荠的种植规模、土壤状况,对比两种荸荠采收机的优缺点以及农民对荸荠采收效果的需求,最终选择以旱地荸荠采收机作为本课题的荸荠采收方案。(3)确定旱地荸荠采收机整机的结构尺寸、牵引功率和传动系统相关参数。同时对其关键部件进行相应的设计和参数计算:第一阶面倾角为150、第二阶面倾角为250的二阶铲面,铲刃斜角为140,铲长为0.31m,挖掘铲总宽为0.7m的组合式T型铲;链速为2.5m/s的杆条式升运链;抖动频率为11.769Hz的冲击式三头抖动轮;搅动板线速度为7.41m/s的第二搅动装置分离装置(第一搅动装置转速大于第二搅动装置);从动件行程为0.02m的后置凸轮抖动装置;设计了相应的悬挂装置和限深装置。(4)试制该荸荠采收机并进行相应的田间预试验,测试所设计的样机在田间作业时的可靠性,稳定性,及时发现样机所存在的问题。开展田间全面试验,验证采收机的作业性能。其试验结果表明:当拖拉机输出轴转速为540r/min、前进速度为慢3档、挖掘深度为10cm时,该荸荠采收机的采收效果较佳,其损失率5%、伤果率6%,基本达到相关的技术规范;对于要求挖掘深度在20cm时,其最佳的采收组合是拖拉机的输出轴转速为540r/min、前进速度为慢2档,其损失率6%、伤果率7%,采收效果也基本达到相关的技术规范。