随着木薯生物质能源地位的逐步提高,木薯是一种被公认为一种潜在的高利用率的可再生作物,不仅在食用、发酵工业发面和生产饲料方面有重要作用。目前木薯收获机的研制还处于起步阶段,可广泛推广木薯收获机尚不成熟,因此研发出性能良好、可广泛推广应用的木薯机械收获机是非常重要的。本研究主要从两个方面进行设计。首先是挖掘装置的设计,针对木薯挖掘铲存在着碎土及排土困难、挖掘铲质量大、铲尖磨损严重以及强度不足等问题,基于仿生学原理,提出一种模仿狗前爪结构的仿生木薯挖掘铲,然后借助solidworks静力学分析模块simulation对仿生挖掘铲进行静力学分析,得出最大变形量为0.1570mm,通过静力学分析结果验证了该设计的合理性;其次是排土装置的设计,通过对土薯分离装置进行研究,设计出了排土装置。4MS-1A1型木薯收获机的成功研制可提高木薯收获效率,减轻木薯种植户的劳动强度,进而促进热区农业经济的发展。本次课题针对华南10号木薯为试验样本,在田间试验过程中,分别从两个方面来进行试验:一是做仿生木薯挖掘铲和栅条木薯挖掘铲的对比试验,二是对带有排土装置的机架进行效果试验。最后得出以下结论:1)基于仿生学原理,提出一种模仿狗前爪结构的仿生木薯挖掘铲方案,借助solidworks静力学分析模块simulation对仿生挖掘铲进行静力学分析,通过静力学分析结果验证了该设计的合理性。2)研究土壤对挖掘铲的影响因素。土壤粘附理论和土壤物理学特性为挖掘铲的设计提供了理论依据。3)针对现有的木薯挖掘铲的问题,利用仿生学对挖掘铲进行设计,从而提高碎土性与排土性。4)对仿生挖掘铲进行solidworks有限静力学分析,最大变形量为1.57mm,由分析结果得出最大变形量远远小于挖掘铲本身尺寸,仿生木薯挖掘铲符合使用要求。5)通过对华南10号木薯的实地考察,得出华南10号木薯的块根最大深度大部分在20cm-30cm之间,最大宽度大部分在40cm-60cm之间,木薯的生物学特性为挖掘铲和抖动筛的结构设计。仿生木薯挖掘铲比栅条木薯挖掘铲在稳定性、明薯率、伤薯率和收获率方面.工作效果更好,排土装置的工作效果也达到了预期值。