水稻是我国的主要粮食作物,稻谷生产在全国粮食生产中占据重要的地位。黑龙江省在全国水稻产出地区中占有主要地位,2016年黑龙江省稻谷的种植面积比上一年增加近300万亩。筑埂作为水田作业过程中主要环节,是实现水稻全程机械化发展的关键。目前,我国水稻修筑田埂依然靠传统的人工筑埂方式,劳动强度大、效率低、筑埂质量较差直接导致田间的作业效果很难满足现阶段标准化农业的农艺要。机械化筑埂技术的提出可以在很大程度上解放劳动力,提高作业质量。当前,适合于我国东北地区的水田筑埂作业的机具相对较少,从理论上对水田筑埂的集土量和镇压技术研究仍处于初级阶段,为解决水田筑埂作业困难的问题,深入分析筑埂机的主要组成部件作业时的作业机理,结合理论分析、计算机仿真及试验等方法进行研究并通过试验验证其合理性、功能性和可操作性。其研究主要内容如下:(1)根据水田筑埂农艺要求,阐述筑埂机关键部件的工作原理,分析旋切集土装置取土弯刀运动轨迹,获得土壤颗粒在弯刀的作用下的运动形式,并确定旋切集土装置的三维结构。(2)阐述筑埂镇压装置的工作原理并对其进行动力学分析,分析影响镇压质量的多方因素。通过Creo2.0软件对镇压装置进行实体造型,分析在修筑田埂时装置的受力情况,获得镇压筑埂装置向前滚动的前期理论要求,依据田间实际田埂的外形尺寸,进一步确定镇压筑埂装置的实际尺寸。(3)对筑埂机关键部件旋切集土装置进行虚拟仿真试验,运用离散元法分析建立水田土壤的颗粒模型并借助EDEM仿真软件对旋切集土装置与土壤作业的实际情况进行仿真。将土壤参数按照黑龙江地区水田土壤进行设置,借助土壤物理学、力学的相关理论,简化旋切集土装置作业时取土刀对土壤颗粒作用的受力模型,以土壤物理参数为依据,研究作业后土壤的侧后方抛掷距离及作业过程中刀辊受土壤间接作用力的情况。(4)对旋切集土装置进行土槽试验,测试旋切集土装置对土壤抛掷的能力并对其刀辊进行扭矩应变测试;寻求旋切集土装置刀辊转速和机具前进速度对土壤侧后方抛土距离和刀辊扭矩应变值的影响关系。应用Design-Expert 6.0.10数据处理软件对土槽试验结果进行处理和分析,通过定义其边界条件为机具前进速度和刀辊转速,获得实现最小刀辊扭矩且取土量达到标准田埂要求的最佳因素组合。(5)设计镇压筑埂装置动力学测试系统,采用应变传感电测原理,设计了动力学工作参数测试试验台,对镇压筑埂装置进行动力学试验。通过试验获得土壤对羽片作用力和所筑田埂坚实度随机具前进速度与镇压装置转速的变化规律,为镇压装置的优化及整机的结构设计提供理论依据。(6)通过对水田筑埂样机结构合理的空间布置,在满足各部件间运转正常情况下,使其达到结构紧凑、各部件间运转正常,并进行筑埂田间试验。对所筑田埂随机采点并进行性能指标测试,试验结果表明所筑田埂可达到标准的农艺要求。