我国是世界上四大产棉国之一,棉花是最重要的经济作物,是多种工业产品原料的重要来源,在国民经济中占有重要地位,然而,在产棉大国中,我国的棉花生产机械化程度最低,尤其是南方植棉区,其棉花机收水平几乎为零。南方植棉区地势起伏,以小田块为主、分布不集中,其传统的棉花采收主要依靠人工完成,劳动强度大、采收效率低,严重制约了棉花种植大面积推广。目前,我国的采棉机主要依靠从国外进口,石河子贵航装备有限公司生产的4MZ系列水平摘锭式采棉机能满足新疆等植棉地区的采收要求,但其关键零部件仍然依赖于进口。其体型大,成本高,功耗多,不能满足以个体农户为主的南方植棉区的采棉要求,因此为南方棉区设计体型小、结构简单、采收成本低的采棉机具有重要意义。本文根据南方棉区田块大小、土壤条件和农艺要求设计了一种小型梳齿式采棉机的采棉头,评价采棉头采收效果的指标是采净率、采收籽棉的含杂率和撞落地棉损失率。为使设计的采棉头工作时具有较高的采净率、较低的含杂率和撞落地棉损失率,主要从以下几个方面开展了研究：1.棉花物理特性研究。通过对“JX-013”棉种的研究得到棉株高度在110cm左右,单棵棉株棉铃个数平均为29.7个,吐絮棉铃直径分布在41-59mm,棉铃生长的最高和最低生长区域分别为102-114cm和24-33cm,籽棉与铃壳的分离力为1.3-3.4N,为采摘方案及关键零部件的结构和尺寸的确定提供数据；2.设计了采棉头的采棉装置、梳齿装置和脱棉装置。确定了采棉装置的基本空间结构、梳齿装置的基本尺寸和梳齿之间的间距大小,利用Solidworks软件对齿片、梳齿、机架等进行有限元分析和结构优化,确定了关键零件的材料和尺寸,避免齿片、梳齿、机架等零件因变形而影响采摘效果；3.对采棉过程的关键环节和脱棉过程进行了动力学分析,通过对链传动的运动分析、采摘齿片的运动学分析、齿片采摘籽棉能力的分析、籽棉各种状态下的力学分析、脱棉过程的动力学分析、梳齿梳理过程的力学分析得出结论：链传动的不均匀程度对采净率的影响可以忽略；采棉头前进速度不变,棉铃和杂质与齿片接触的次数均随链条转速的增加而增多,进而棉铃内遗留的籽棉就越少,得到了较高的采净率和含杂率；在一定的齿距范围内,齿距越大,采摘效果越好,采净率越高；脱棉盘的转速要远远大于链条转速,转速越高,含杂率越低；齿片速度越快,棉枝变形的反作用力越大,齿片对纤维的打击力越大,撞落棉损失率越高；4.对影响采棉头工作性能的主要因素(带齿链条上齿片的排列形式、齿片长度、带齿链条的回转速度以及采棉头的前进速度)进行了单因素和多因素试验研究, 确定了采棉头主要结构参数和工作参数的最佳组合,当选用排列方式乙,齿片长度为22mm,链条转速为100r/min,前进速度为0.3m/s时,采净率为89.74%,籽棉含杂率为10.32%,撞落棉损失率为6.24%。