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茶园耕作管理是茶叶生产过程中重要的一环,实现机械化管理对提高茶叶质量、生产效率,降低生产成本具有重大意义。本论文在农业部公益性行业(农业)科研专项的资助下,旨在研发一种适合我国茶园耕作机械化翻耕作业的机具,以期缓解我国茶园耕作机械短缺的局面,提高茶园耕作机械化水平。主要研究内容如下:结合当前我国茶园耕作管理农艺要求,设计了一种茶田翻耕机专用变速箱、耕作机构、刀具等主要作业部件,通过耕作机构运动学与动力学分析,建立了翻耕刀具运动曲线方程,验证了刀具急回运动特性,并通过ABAQUS软件对耕作机构、刀具分别进行了模态分析、静力分析,得出连杆作业过程中不会发生共振的结论,刀具强度校核分析结果满足土壤耕作要求。在Solid Works软件中建立了耕作机构三维模型,导入Adams软件并对耕作机构进行了虚拟仿真分析,得出了翻耕刀具运动轨迹曲线、速度曲线、加速度曲线,验证了耕作机构理论分析结果,摇杆摆角为40.94°,说明仿真分析结果可靠。通过ABAQUS软件建立了土壤本构模型,采用修正的线性Drucker-Prager模型,分析了刀具切削土壤变化过程,经过后处理分析,得出土壤切削阻力及动能和内能变化的曲线图。以虚拟仿真分析的参数进行了室内土槽试验,结果表明,在土壤流变塑性的影响下,耕作过程存在微量的重耕现象,说明仿真分析结果比较准确,测得耕深稳定系数达91.54%,碎土率达70.8%~72.5%,能较好的用于茶园机械化耕作。以重耕漏耕量、碎土率、耕深稳定性、切土功耗作为试验指标,以行走速度、曲柄转速、入土角为因素,进行了三因素三水平的正交试验,结果表明:当曲柄转速为105rpm、行走速度为0.30m/s、曲柄轴与连杆轴所在直线倾角为45°时,重耕漏耕量、碎土率、功耗、耕深稳定系数分别为6.39cm、68.3%、0.1149kW、92.08%,作业性能良好,适合作为高速作业参数;当曲柄转速85rpm、作业速度0.25m/s、曲柄轴与连杆轴所在直线倾角为45°时,适合低速作业。