土壤深松技术作为耕作技术中的重要组成部分,能够打破因长期使用传统耕作方式而产生的犁底层,有效改善土壤结构,促进作物生长。目前,深松机具大多是与大中型拖拉机匹配采用后置悬挂进行作业。我国丘陵山区面积占国土面积的2/3以上,但由于其地形不平坦等因素导致大中型拖拉机并不适用,因此,在丘陵山区进行深松作业十分困难。针对这一问题,本文对深松部件前置进行了分析研究,使其能够与新型耕耘机匹配,在丘陵山区进行深松作业,本文主要包括以下研究内容:(1)前置深松部件的研究选择间隔深松作业方式,并分析深松机具的作业要求,确定耕幅为1.2m,深松深度为40cm,配置两把深松铲,铲间间距为60cm。通过对三种常见深松机型的比较,选择以自激振动型深松机为本文深松机型。分析深松铲后置悬挂时其提升和入土的运动轨迹,设计具有相同运动轨迹的平行四杆前悬挂机构,确定前悬挂机构各杆件的尺寸。根据自激振动原理,设计自激振动机构。结合机架安装尺寸和深松作业要求,设计相对应的深松铲。最后通过UG建立前悬挂机架、自激振动机构和深松铲的三维模型并进行装配,完成前置深松部件的初步设计。(2)深松部件前置悬挂作业的理论分析对深松铲和机架在作业时的受力进行理论分析。根据悬挂的设计要求和校核准则,对深松铲的入土性能、耕深稳定性和纵向稳定性进行分析,结果表明,本文所设计的前置悬挂作业部件均满足上述要求。通过试验和计算得出深松部件前置悬挂使得耕耘机的重心前移了118.23mm,通过前后分组悬挂可使耕耘机获得更大的压力中心位移允许值。通过对深松旋耕联合作业时整机的受力分析得知,深松部件前置悬挂作业可以增大拖拉机的附着力,从而提高其切线驱动力,进一步提高牵引力、牵引功率和牵引效率。通过理论分析验证了前置深松部件设计的合理性,并为后续的数值模拟研究和静态分析奠定基础。(3)深松作业过程的数值模拟研究取西南大学农场旱田土壤为样本,测得土壤的基本参数。基于光滑粒子流体动力学(SPH)构建出深松铲深松土壤的理想模型。利用ANSYS/LS-DYNA和LS-PREPOST对该模型进行数值模拟研究,得到深松作业时土壤施加在深松铲上的最大阻力为2560N,平均功耗为13kW,表层土壤扰动较小。通过数值模拟研究,能够初步估算作业效果和深松所需功耗,并为前置悬挂机架的静态分析奠定基础。(4)前置悬挂机架的静态分析利用数值模拟分析中得到的深松阻力求出前置悬挂机架的受力。利用Workbench对前置悬挂机架进行静力学分析和模态分析,得到前置悬挂机架在作业时的最大位移为3.3904mm,最大应力为96.63MPa,均满足设计要求。前六阶的固有频率分布在30~170Hz之间。通过静态分析可知机架的薄弱部位为机架与机头的螺栓连接处,将该处改用为U型螺栓连接,并通过添加筋肋提高平行四杆机构的强度,完善前置深松部件的设计。