近些年,我国农业飞速发展,农业机械化水平不断提高,马铃薯收获机械对马铃薯产业的发展起到重要促进作用,可有效提高收获效率、降低人力物力消耗。目前,我国主要采用先杀秧后挖掘的收获方式,但随着马铃薯产业规模的不断扩大,逐渐凸显出作业周期长、收获效率低的问题,同时现有马铃薯收获机械也存在参数不匹配、杀秧和薯土分离效果差的问题。为应对以上问题,本文对集杀秧收获于一体的马铃薯联合收获一体机关键部件进行设计研究,分析整机工作原理,对杀秧装置和薯土分离装置进行选型设计、理论研究和仿真分析。本文主要研究内容如下:（1）对马铃薯进行物理力学特性试验。试验测定马铃薯三轴尺寸范围区间、平均密度、平均泊松比、平均弹性模量和平均剪切模量,为后文研究提供理论依据。（2）分析马铃薯联合收获一体机工作原理、传动方案和技术参数。设计确定杀秧装置的甩刀数量和排列方式,薯土分离装置的输送分离方式和振动方式,最后计算整机功率,为后续的设计研究奠定基础。（3）对关键部件进行有限元分析和优化设计。分析甩刀工作状态下的变形和受力情况,通过响应面法和多目标遗传算法对其结构进行优化设计,优化后显著提升整体性能。同时为避免发生共振,对刀轴进行模态分析,对比研究刀轴前八阶固有频率和工作频率。（4）对杀秧装置进行分析研究。理论分析杀秧装置的运动规律和平衡状态,通过运动学仿真验证结构合理性,然后建立杀秧过程刚柔耦合仿真,通过单因素试验和三因素三水平正交试验研究各参数对杀秧的影响,并最终确定杀秧装置的最佳工作参数为刀轴转速1300r/min,前进速度0.9m/s,甩刀距离地面高度10cm。（5）对薯土分离装置进行分析研究。理论分析升运链运动状态,马铃薯振动升运的临界条件和抛送过程,确定影响输送分离的因素;同时建立土壤-马铃薯-薯土分离装置离散元仿真,研究薯土分离装置对清土效率和马铃薯受力的影响,并最终确定薯土分离装置的最佳工作参数为升运链倾角25°,升运链线速度1.5m/s,前进速度0.9m/s。