浙江省地处我国东南沿海地区，多为山区丘陵地带。茶叶是浙江省的主要经济作物之一，也是浙江农民，尤其是山区、半山区农民的主要致富手段。茶树一般生长在山区半山区坡度为15°--70°之间的酸性土壤上，其成分主要是红黄壤土，粘性大、易板结，板结后的红黄壤土十分坚硬。这就要求茶园管理装备的动力平台在具有良好的动力性能、爬坡性能和行走稳定性能的同时，还应具备破板结土壤的能力。本论文基于上述原因，设计开发了一种正反旋相结合的板结土壤旋耕机具，对其作业性能进行数值分析；提出了一种基于小型农业旋耕机械实验模态分析的激振旋耕切削土壤的方法；并且设计制造了国内第一台小型农业作业机械综合性能检测实验平台。全文共分七章，各章主要内容如下：　　 第一章阐述了国内外农业机械的研究和应用现状，尤其针对旋耕机械切削土壤的仿真和实验分析、农业机械的质心和作业性能输出检测做了详细介绍；并提出本论文的主要研究内容和思路；　　 第二章对板结土壤的机理和影响因素进行了详细分析，并阐述了现有土壤模型理论研究中的两类典型本构模型：非线性弹性模型和弹塑性模型，分析了不同耕作方式对土壤性能的影响；结合三轴实验仪，对采样自杭州龙井村你我茶燕茶园基地的板结土壤做了土壤性能测定；　　 第三章阐述了光滑粒子法(SPH)的基本思想，简单介绍了SPH法近似过程的数学基础，给出了任意函数及其导数的SPH近似公式；推导了连续力学守恒方程组的SPH离散公式，并且讨论了与SPH法相关的一些关键问题，如人工粘性、状态方程、光滑长度、时间积分等；结合本论文研究对象，介绍了SPH法在土壤分析方面的应用现状；　　 第四章基于一般旋耕农业机械对板结土壤耕作效果不理想的原因，本论文开发设计了一种正反旋相结合的板结土壤破土旋耕机械，采用通用农业机械的动力底盘作为新型板结土壤旋耕机械的动力平台，该装置正反旋同时作业且反旋凿切在前、正旋旋耕在后的机构设计方案，并详细分析了新型耕作机械的作业机理；基于显示动力学分析软件LS-DYNA，利用三轴实验获得的板结土壤数据，采用SPH方法在HP并行计算平台上对正反旋的凿切、旋耕过程进行了仿真分析，优化了刀具的结构和装置的运行工艺参数，并对SPH法在土壤耕作中的应用提出了一些实际操作的建议：基于仿真分析的数据结果，设计制造了正反旋耕作样机，并进行现场试验；　　 第五章分析了振动减阻的作业机理，提出一种以农业机械模态实验分析为基础的板结土壤激振旋耕技术。阐述了基于LMS.TESTLAB的模态实验分析系统，介绍了模态实验的组成和实验流程，并对模态实验中的被测试件的悬挂、传感器的布点等进行了详细的分析。实验得到几种典型农业机械的模态参数，在确定被测农业机械固有频率的基础上，应用SPH方法对板结土壤的激振旋耕进行仿真分析，研究确定了激振旋耕技术中涉及到的激振波形、频率和幅值等控制参数；　　 第六章设计制造了国内第一台小型农业机械综合性能检测实验台（已获国家发明专利授权），该实验台主要包括质心检测和作业输出两大模块，采用电力测功机和磁粉制动器作业测功元件，详细分析了实验台的结构方案和工作原理。提出基于三点支撑的质心检测方法，并设计制造了一台等比例缩小的质心验证实验平台，对其精度的影响因素进行了详细分析。利用该实验台检测了典型农机的质心位置和作业输出性能，其结果与计算机仿真所得结果接近；　　 第七章对全文的研究成果进行了总结，并提出了今后有待深入研究的问题。　　 本论文针对板结土壤的破土耕作问题，设计出一种正反旋相结合的板结土壤破土装置，在实验确定板结土壤特性参数的基础上，运用光滑粒子(SPH)法在并行计算平台上对其作业性能进行了仿真分析；提出基于小型农业机械模态分析的土壤激振旋耕方法；设计制造了国内第一台小型农机综合性能检测实验台，并进行了相关实验验证。