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我国是世界上第三大甘蔗种植国,在2013/2014榨季全国甘蔗种植面积高达2805万亩,且种植量呈明显的增长趋势。但是,我国甘蔗种植机械化却非常低,以广西省为例,广西省的甘蔗种植面积占我国甘蔗种植总量的60%以上,但是种植作业的机械化却只有6%。同时,由于相当一部分蔗农外出务工,在种植季出现大面积的人工短缺现象,迫使种植作业的人工成本相对于前些年已经出现了大幅度的提高。因此,迫切需要研制一款性能优良且符合我国国情的甘蔗种植机。本文是根据某企业的实际需求,与企业内的相关研发人员共同研发一款立足于我国实际国情,突破传统液压驱动的方式,采用基于地轮驱动的甘蔗种植机。首先,经过大量实地调研和多轮次的可行性论证,确定整机驱动形式、蔗种喂入方式和切种方式等各种关键结构布局和参数。分别对各个功能部件进行详细设计,装配完成整体设计。绘制三维图纸,并辅助完成初代样机的试制和装配。其次,对甘蔗种植机机架通过有限元分析进行强度校核。使用HyperMesh进行模型简化、几何清理和划分网格等,完成对整机机架的有限元模型前处理。并根据多个典型工况的载荷和约束,使用Radioss求解器求解出各工况的结构综合最大应力为125.5MPa和最大位移为1082mm,得到相关应力分布云图和位移分布云图,满足设计的结构性能要求。整机机架自由模态的各阶振型和固有频率,验证不会与拖拉机发生共振。再次,在广西省某农场对初代样机进行甘蔗种植性能试验,得到大量种植性能数据。通过整理和分析,完成对初代样机的性能鉴定,种植性能可以基本满足设计要求。同时根据种植性能试验中出现的各种问题进行分析和验证,给出改进意见,为下一代机型研制给出设计思路。最后,根据有限元分析结果和试验数据,选择甘蔗种植机的主机架和小机架作为优化对象进行轻量化设计。基于HyperMesh中OptiStuct模块,确定甘蔗种植机的主机架及小机架各零件的尺寸厚度为优化设计变量,目标函数为整机机架的主机架的总体积最小化。通过优化设计计算,主机架和小机架的质量有了大幅度的下降,初始质量为413kg,优化后质量为320.1kg,质量减重达到92.4kg,减重质量占原总质量的22.4%。同时,仍能满足结构的性能要求,所以整机机架的的结构优化设计完成了轻量化设计的要求。