本文中描述的是一种自动调节高度的棉花打顶机,包括其研发过程、模型建立和性能测试。棉花打顶是为了解决在棉花花铃后期的顶芽徒长影响棉花产量,这种徒长还会造成棉花收获的困难(尤其是机收)。棉花打顶通常是以人工完成的,费工费力。为了解决这个问题,本文基于对以往的棉花打顶机设计的综述,分析出早期棉花打顶机设计的不足。传统棉打顶机的主要缺陷是,它们不能调整打顶的高度,即根据每株棉花植物的高度改变打顶的高度,导致很大一部分漏打顶,或切得过长伤及果枝。近年来研发的可以自动调高的棉花打顶机,高度控制效果不佳,单甩刀打顶物料滑移严重,导致作业效果不够好。基于对从前棉花打顶机的分析,本研究首先对棉花顶芽这一物料进行了研究,建立了棉花的若干几何模型,以指导棉花打顶机的设计,这在世界范围少有报道。本研究建立的模型包括:棉花高度分布模型、棉花临株高度分布模型和棉花顶芽几何模型。以上模型指明了棉花高度分布、棉花切顶理论切顶长度和传统棉花打顶机作业效果不佳的原因。在棉花打顶机的研发方面,本样机结合机械电子和自动控制技术,可以根据棉花的高度调整打顶的高度。高度自动调节棉花打顶机主要由三部分组成:能完成高度升降和剪切的机器系统、自动高度控制系统(包括一个传感器、控制器和伺服系统)和特定的程序算法。这个机械设计系统以双圆盘剪切代替划切,解决了切割退让造成的切割不可靠问题。双圆盘刀由两个电机带动,向对回转,聚拢并剪切棉花顶芽;同时这两个刀还可以上下移动调节剪切位置。自动控制系统以光栅高度测量系统、分段寻顶的算法和高精度的伺服系统相互配合,共同完成检测棉花高度、计算目标位置和调节刀的高度的任务,解决了从前棉花打顶机中出现的测不准、易受干扰和高度调节不够精确的问题。该棉花打顶机三点挂接安装在拖拉机上进行测试。试验中,原型机测试分别在前进速度1.1km/h、1.5km/h和2.2km/h,打顶长度9cm和11cm的进行试验。本样机的工作效果都显著优于传统的棉花打顶机。影响打顶合格率的因素主要是机组前进速度,打顶长度、前进速度和打顶长度交互作用对合格率有一定影响但不显著。影响漏打顶率的显著因素是打顶长度、前进速度,两者的交互作用有一定影响但不显著。影响过打顶率的显著因素是打顶长度。前进速度和打顶长度存在交互作用有其内在成因,文中也有详述。打顶的最优组合参数是根据用户对效作业率和作业效果的要求来定的。文中依据用户不同要求给予了几套不同的作业参数和应变方案。最后,本文对自动调高度棉花打顶机的研究进行了总结和展望。