中国是一个农业大国，农业机械化是发展农业生产力的重要基础，也是实现现代化农业的重要途径之一。水稻、油菜、谷子、高粱、玉米和大豆等是我国的主要粮食和油料作物，随着各种农作物新品种的研发与应用推广，其生物机械特性对农业装备的研究，新机具的研发具有重要的参考价值。　　为此，本文选取了一些典型农业物料的生物机械特性，并对其进行了试验研究。首先对橄榄型油菜独有的特性—角果易裂角性进行了试验研究，然后对我国北方干旱、半干旱地区的主要作物，也是机械化程度比较落后的农作物谷子开展了试验分析，最后对六种农作物根系与土壤连接力做了试验与分析。　　论文主要从以下几点进行了研究:　　1、总结并分析目前油菜角果抗裂角性的研究方法及其优缺点。研制了一种专门用于油菜角果抗裂角性的检测装置—油菜角果抗裂角性碰撞检测装置。该装置由四部分组成，采用曲柄摆杆和曲柄滑块机构，执行部件具有两种自由度，可以进行摆动和往复直线运动的单独运动和组合运动，满足不同条件的需求。整个油菜角果抗裂角性碰撞检测装置结构运行稳定，操作方便，数据准确可靠。　　2、利用自行研制的油菜角果抗裂角性碰撞检测装置对成熟期油菜角果的抗裂角性进行测定分析。测定绿熟、黄熟和完熟三个阶段油菜角果的含水率和油菜角果抗裂角性的变化，并分析油菜角果含水率和尺寸大小对角果抗裂角性的影响。试验结果表明，成熟期油菜角果（秦油7号）的抗裂角系数大小在0.151～0.577之间，并且植株上、中、下三层部位角果的抗裂角系数均随着含水率的下降而减小。含水率大于20％阶段，油菜角果的抗裂角系数与含水率呈线性相关，含水率小于20％阶段，油菜角果接近完熟，抗裂角系数显著下降，最终趋于0.16左右。油菜角果尺寸大的抗裂角系数比角果尺寸小的大，并且前者是后者的3.7倍。　　3、对我国北方干旱、半干旱地区主要农作物谷子的主要特性开展试验研究。介绍谷子形态的基本生理特性，包括根，茎，叶，穗头和谷码等;利用WDW30005型微控电子万能试验机，测定谷子穗头、枝梗间的连接力和谷子根的抗拉强度;利用DFPF-25型悬浮速度试验台测定谷子枝梗、谷子饱满籽粒和秕谷的悬浮速度。试验结果表明:一级枝梗所处穗轴的位置与一级枝梗与穗轴的连接力具有线性关系，连接力大小分布在3.55～18.24N范围内;二级枝梗与一级枝梗分离方式大都为断裂形式，二级枝梗断裂力分布在1.96～7.56N范围内。谷子单根能承受的最大拉力值分布在10～40N范围内;抗拉强度分布在4.92～83.46Mpa范围内，直径小于0.68mm时，抗拉强度逐渐上升，直径大于0.68mm时，抗拉强度逐渐下降。谷子脱粒时，清选风速应该控制在5m/s左右，更有利于将枝梗、谷穣和杂质分离。　　4、总结目前农作物根系与土壤连接力的研究方法，研制了TG-1型作物根系与土壤连接力检测装置。该装置由拉力提升结构、夹具和传感器信号处理系统三部分组成。拉力提升结构采用梯形螺杆结构，减小人施加在手轮上的力量。信号处理系统采用高精度应变式负荷传感器和实时曲线分析软件，能够精确显示、记录连接力的变化情况和数值大小。TG-1型作物根系与土壤连接力检测装置结构简单，适应性强，操作方便，成本低，并且数据准确可靠。　　5、利用TG-1型作物根系与土壤连接力检测装置研究水稻、油菜、玉米、高粱、谷子和大豆六种国内主要粮食、油料作物的根系与土壤的连接力情况。试验结果表明:水稻根系与土壤连接力大小范围分布在145～410N之间，随着同一穴水稻根数的增加，连接力线性增大，平均单根水稻根系与土壤连接力变化很小，近80％的连接力分布在18～20N之间;油菜根系与土壤连接力大小范围在36～237N之间，分布在100～150N之间所占比例最高，为45.5％。玉米根系与土壤连接力大小分布在820～1560N之间，分布在1000～1600N内的占72.7％;夏杂2号品种高粱根系与土壤连接力大小分布在310～560N之间，夏杂7号分布在450～600N之间，夏杂2号植株高而细，根系与土壤连接力小。谷子根系与土壤连接力范围分布在120～520N左右。同一穴内谷子的数目和拉力成线性关系，并对拉力有显著影响。而谷子根系与土壤平均单根连接力逐渐减小，从214.3N减小到78.5N。大豆根系与土壤的连接力大小分布在86～130N之间。影响农作物根系与土壤连接力的因素有很多，包括农作物本身根系生长分布规律、根系抗拉强度、土壤类型、土壤含水率等。