随着我国农业现代化步伐的加快,在高标准农田建设示范工程中,高质量的农业地表层种植土更换、移植和循环利用等方面的应用逐步发展,采用农业机械自动化完成精确种植土剥离取代粗放式种植土剥离是适应现代农业发展的新趋势。目前,国内外并没有关于针对地表土剥离机专用机械的相关报道和产品,所以现在进行地表土剥离作业的主要工具是挖掘机或者使用工程机械进行粗放式剥离,剥离效果差,对土壤结构破坏严重,剥离后土壤很难再短时间恢复肥力。针对地表种植土需求现状,现有表土剥离设备不能满足农艺需求和土壤可持续利用的原则,为了既实现剥离土壤满足农艺需求又可以保护被剥离后的土壤,本文研制了一种地表土剥离深度可控,对土壤生态破坏小,操作简单,易维护,体积小且效率高的一种自动化表土剥离设备,可以使剥离机在作业过程中,能够实现深度和振动频率的调节并且很平稳的剥离表土,保证剥离表土深度符合要求。其主要由履带驱动机构,转向机构,液压深度调节机构,振动式剥离机构等组成。该设备利用二维振动减阻原理设计了振动剥离装置,剥离装置采用刚柔耦合机构实现二维振动切削;采用仿形轮、光电传感器、液压缸部件组成简单高效的剥离深度调节机构。本文主要内容为剥离机构的设计与研究,在深入研究二维振动减阻原理的基础上对剥离刀的各种工况进行了动力学分析,分析了刀板在各个工况的受力,验证了二维振动切削土壤减阻机理的正确性。根据刚柔耦合动力学理论得出了剥离机构和板簧体的约束方程进而构建了剥离机构的动力学方程。对剥离机进行了总体方案的设计与三维建模,其中通过ADAMS对剥离机构进行运动学,动力学仿真分析后得出刀尖marker点的速度,加速度与约束反力的曲线图,对其运动过程中刀架的稳定性进行了分析,对比结构优缺点并进行了优化。在此基础上对其进行振动特性分析得出其不稳定的模态与振型,论证了无共振危险。对其关键部件例如板簧和剥离刀进行有限元分析并得出其应力集中和容易断裂的部位;最后通过实验与数据分析验证设计的合理性。纵观本文的内容,从理论研究入手,在机构分析的基础上应用三维建模软件完成了机构的虚拟机的构建,利用分析仿真软件完成了机构运动学特性、动力学特性和振动特性的分析。通过得出的仿真结果对不合理结构、参数进行优化和修改。通过实验,验证了方案的合理性与可行性,节省了设计成本与时间。本文的研究成果,可以为二维振动切削减阻原理的应用提供理论指导,为刚柔耦合机械系统的设计提供参考与借鉴。