通过对马铃薯种植面积的调查数据表明,2016年我国马铃薯的种植面积为530万hm2,其中新疆马铃薯的种植面积为50万hm2,且新疆马铃薯的种植面积在逐年增加;针对上述问题马铃薯收获机在新疆的发展将变的至关重要,目前新疆马铃薯收获机的种类有:4U-170小型马铃薯收获机、4U-500A小型马铃薯收获机等,以上马铃薯收获机在收获时会出现以下的问题:1)机架的安全性能和稳定性能不足;2)在挖掘收获时容易壅土与伤薯现象;3)明薯率低;针对以上问题本文对小型马铃薯收获机的关键部件进行了以下理论设计与分析。(1)通过前期对马铃薯农艺的调研和相关特性的分析,以及在收获时对马铃薯收获机相关性能的要求,从而对收获机总体进行了设计,确定了收获机的关键部件:机架、挖掘铲、抖动装置。(2)对收获机的机架进行了设计与试验台的搭建,利用三维建模软件Soildworks对机架进行三维实体建模,结合有限元分析软件ANSYS-Workbench对机架进行相应的有限元分析。首先进行强度分析,通过分析可知:σmax≤[σ];机架的强度满足工作要求;其次对机架进行了理论模态分析,通过分析发现机架的第4到6阶固有频率处在机架的工作频率20Hz~50Hz频段内,极易产生共振现象而不能满足机架工作的稳定性,所以对机架进行相关结构的优化,优化后机架的固有频率能够有效的避开共振频段,然后利用DASP软件对搭建的机架实体进行试验模态分析,最后,把理论模态与试验模态进行对比分析得出固有频率误差均小于5%,进而证明了机架在工作时可以稳定工作。(3)通过对现有收获机的挖掘铲进行分析,得出二阶挖掘铲的碎土性能比三角平面挖掘铲的性能好,本文设计的挖掘铲类型为二阶凸面挖掘铲,通过对挖掘铲进行动力学模型的创建确定了挖掘铲的各参数与阻力之间的函数关系式,确定了挖掘铲的相关参数:铲宽b=100mm、铲刃倾角γ=50o、铲面倾角α=20o、铲的总长度L=466.9mm;其中运动参数主要为:收获机的收获速度V=1.2m/s、挖掘铲的挖掘深度h=166mm;对设计完整的挖掘铲进行三维建模与模态分析,并与三角平面铲进行了对比分析,得出二阶凸面铲的性能优于三角平面铲。(4)结合新疆马铃薯的种植要求和土质特性,确定抖动分离装置的类型为抖动筛式,对设计的抖动分离部件进行了理论分析,确定了输送带带速V带=1.5m/s,抖动轮的转速n=60×V带/2πr=205r/min,抖动的最大高度Hmax=114mm;通过Soildworks对抖动分离部件进行三维实体建模,然后导入到Admas软件中,进行相应的运动学仿真分析,经分析知仿真速度与实际理论计算带速一致,实际的抖动高度与抖动转速均在收获的要求范围之内,所以该理论设计能够满足明薯率大于95%、伤薯率小于4%的收获要求。