手扶式旋耕机在土壤耕整地作业管理环节发挥着重要的作用。目前其存在作业功耗高、机具振动强与刀片磨损快等突出问题,旋耕刀体受到土壤对其水平、垂直和侧向上的工作阻力是引起以上问题的直接原因。因此,研究旋耕刀所受三向工作阻力变化规律,优化旋耕作业参数,并有针对性地提高刀片的耐磨特性是旋耕刀减阻延寿的重要举措。本文首先试验测定了广东果园土壤的物理参数和力学参数,明确了旋耕刀-土壤相互作用的工作环境特征;然后以C型旋耕弯刀为对象,研究了旋耕刀的结构特征,理论分析了旋耕刀的运动轨迹和切土力学模型,确定了影响旋耕工作阻力的试验因素;接着在自制土槽试验台上利用相位角表征旋耕刀与土壤间的接触状态,试验分析了单把旋耕刀在切土周期内所受三向阻力的变化规律,探讨作业参数对三向阻力的影响关系,以3个方向工作阻力值最小化为目标,优化了旋耕作业参数;针对前述固定式单刀土槽试验不能直接测量旋转式刀片实时三向阻力的缺陷,构建了基于离散元法的旋耕刀-土壤相互作用仿真模型,从微观角度进一步精确分析了旋耕刀三向阻力值的变化规律;最后为提高旋耕刀耐磨性,通过试验找出了旋耕刀的易磨损位置,提出了一种表面堆焊耐磨处理方案。主要研究结果与结论如下:（1）试验测定了广东果园内土壤的含水率、紧实度、颗粒度和密度等物理参数,通过直剪试验和无侧限抗压强度试验测定出土壤的抗剪强度和抗压强度,为后续土壤环境调配及仿真模型参数设置提供数据基础。理论分析了旋耕弯刀的运动轨迹和切土力学模型,得出切土量与旋耕刀结构尺寸、运动参数和耕深有关,土壤剪切失效阻力和抛土阻力主要与土壤物理和力学特性、刀具结构有关,为后续试验因素确定及仿真模型运动分析提供参考。（2）提出利用相位角表征旋耕刀与土壤之间的接触状态,土槽试验揭示了旋耕刀在单个切土周期内的三向阻力变化规律。正交试验表明,对单位幅宽前进阻力影响顺序为:耕深、幅宽、相位角、弯折角、前进速度,耕深和幅宽影响具有显著性,最优组合为A2B3C1D1E1;对单位幅宽垂直阻力影响顺序为:弯折角、耕深、相位角、幅宽、前进速度,前4个因素影响具有显著性,最优组合为A1B3C1D3E1;对单位幅宽侧向阻力影响顺序为:相位角、耕深、弯折角、幅宽、前进速度,最优组合为A1B3C1D1E2;为降低能耗,减少刀具表面磨损,保证机具工作稳定性,最优工作组合模式为,弯折角取120°,刀具幅宽取80 mm,耕深取80 mm,前进速度取0.5 m/s。（3）采用离散元法建立了适应南方土质环境的旋耕刀-土壤相互作用仿真模型,扭矩对比试验表明,仿真模型能较好的反映旋耕功耗变化规律。单刀受力仿真分析表明,水平阻力方向与前进方向相同,侧向阻力方向为由刀具弯折区内侧面指向刀体,垂直阻力方向为先垂直土面向上之后转为垂直土面向下;水平阻力和侧向阻力在最大耕深处出现最大值,而垂直阻力大约在入土后转动30°时出现最大值。作业参数对三向阻力影响仿真试验表明,水平阻力最大值大于侧向和垂直方向阻力最大值,水平阻力是功率消耗的主要因素;随着转速的增加,三个方向阻力最大值均增大,当大于250r/min时,增速加快;侧向阻力和垂直阻力随前进速度增加而平稳增大,水平阻力却出现下滑趋势;耕深对三向阻力的影响比较显著,增加耕深会同时快速增大三个方向工作阻力值,急剧加大作业功耗。（4）通过磨损试验分析了旋耕刀的质量和尺寸损失规律,得出刀体主要磨损位置是侧切区刃口、弯折区刃口和弯折区背面,磨损从刀刃部位开始,逐渐向刀身部位延伸。采用堆焊技术在旋耕刀主要磨损位置焊接表面强化涂层,试验表明,熔合区堆焊涂层与65Mn基体材料结合性能优劣顺序为:Cr Mo堆焊层>WC堆焊层>BC堆焊层>高Cr堆焊层,各堆焊涂层表面硬度排序为:WC堆焊层>BC堆焊层>高Cr堆焊层>Cr Mo堆焊层>未堆焊刀身。耐磨试验表明,试验刀片的耐磨性能排序为:WC涂层刀>BC涂层刀>高Cr涂层刀>Cr Mo涂层刀>未堆焊旋耕刀。田间试验表明,采用堆焊技术在旋耕刀刃口形成连续堆焊层、在刀身正面和背面形成点焊层有利于提高旋耕刀的耐磨性。