带状耕作是一种重要的保护性耕作方式,具备传统耕作地温提升快和免耕种植保护土壤、节本增效等优点。本文针对东北黑土区免耕种植难以保证作业质量和传统旋耕整地土壤扰动大、作业功耗高等问题,设计了一种组合叶片式螺旋带状整地装置,并对其进行理论分析、离散元仿真、参数优化及土槽试验等研究,完成的主要内容如下:（1）组合叶片式螺旋带状整地装置设计。为降低整地过程中的能耗水平和土壤扰动,设计了组合叶片式螺旋带状整地装置;通过理论计算确定了螺旋叶片、碎土刀片等关键部件结构和参数;确定装置内圈叶片为螺旋叶片,外圈叶片为碎土刀片;确定螺旋叶片为单螺旋等螺距螺旋曲面,碎土刀片的正切刃曲线为正弦指数曲线,侧切刃曲线为螺旋线。（2）对组合叶片式螺旋带状整地装置进行功耗分析。为探究装置结构参数和工作参数对作业功耗的影响,从土壤强度破坏过程和耕作过程中土壤动力学行为入手,建立了装置作业功耗的数学理论模型,确定影响整地装置作业功耗的结构参数和工作参数为:碎土刀侧切刃长度、碎土刀宽度、作业入土角度和旋耕速比,为后续整地装置的优化设计提供理论依据。（3）组合叶片式螺旋带状整地装置的离散元功耗预测模型构建。以试验田土壤为对象,通过试验测定土壤的物理及力学特性,确定离散元土壤模型的材料参数;结合等步长爬坡方法,以等比例土槽功耗试验为参照,标定离散元接触参数,构建组合叶片式螺旋带状整地装置的离散元功耗预测模型;通过土槽试验验证,离散元功耗预测模型的预测值与土槽试验实测值的相对误差绝对值在2%以内,差异较小,证明离散元功耗预测模型可用于装置的功耗预测和后续试验研究。（4）基于离散元仿真模型,对组合叶片式螺旋带状整地装置的结构参数和工作参数进行优化。采用四因素五水平二次回归正交旋转组合设计方法,以装置的碎土刀片侧切刃长度、碎土刀片宽度、作业入土角度和旋耕速比为试验因素,以作业功耗和土壤破碎度为评价指标,探究各因素对指标的影响规律、寻求最优参数组合。结果表明:各因素对功耗影响的主次顺序为旋耕速比＞侧切刃长度＞碎土刀宽度＞入土角度,各因素对土壤破碎度影响的主次顺序为旋耕速比＞侧切刃长度＞入土角度＞碎土刀宽度;在螺旋叶片外径为90mm、螺距为80mm时,最优参数组合为:碎土刀片侧切刃长度为38.10mm,碎土刀片宽度为25mm,作业入土角度为21°,作业旋耕速比为1.32,此时组合叶片式螺旋带状整地装置的作业功耗为0.6249kW,土壤破碎度为93.39%,理论预测与试验验证结果基本一致。（5）组合叶片式螺旋带状整地装置土槽试验。对组合叶片式螺旋带状整地装置进行了设计与试制,基于土槽试验台开展了土槽性能试验,并结合连续叶片式螺旋带状整地装置和断开叶片式螺旋带状整地装置进行了土槽对比试验,结果表明:组合叶片式带状螺旋整地装置的碎土率最低为89.27%,满足旋耕作业国家标准要求;组合叶片式螺旋带状整地装置的综合作业性能最优,证明了组合叶片式螺旋带状整地装置的实用性。