经过几十年的发展，我国的农业机械化水平有了较大幅度的提高，但同发达国家相比，整体的水平还比较低。目前，我国的农业生产，特别是蔬菜生产的各个环节还主要是依靠人工来完成，蔬菜生产的收获作业，季节性强、平均劳动强度大，需要大量劳动力来完成。而随着我国城镇化步伐的逐步加快，农村人口向第二、三产业转移的速度也越来越快，农村劳动力正在逐年减少，青壮年劳动力出现不足。结球甘蓝由于产量高、品质好、抗寒、耐储存和易运输等特点，成为我国的主要蔬菜之一。本研究针对目前国内甘蓝收获用手工完成，带来生产成本高、劳动强度大、生产效率低、损失率高等不足，结合我国广大农村实际，在试验研究的基础上，研制一种甘蓝收获机以满足甘蓝生产机械化的迫切需求。到目前为止，我国除台湾地区外还没有开发出甘蓝收获机，所以研制甘蓝收获机有十分重大的意义。本文的主要研究内容包括以下几个方面。（1）甘蓝的物理力学特性的研究。通过实验室和田间对收获期的早熟结球甘蓝的测定，来探求其总高度、结球尺寸和质量、根茎长度和直径等形状数据，测定其在土壤中的拔取力和根茎不同位置的水份，通过自制试验装置测定其剪切强度等力学参数。应用统计学的方法，使用Design-Expert Version6.0.10软件对试验得出数据进行了分析，试验结果表明：甘蓝在田间的拔取力为[103.0，279.0]N；甘蓝根茎自上至下4个不同部位的含水率呈逐渐减小趋势，分别为[87.85，90.89]%、[84.45，91.45]%、[75.83，83.31]%、[79.79，87.11]%；剪切强度逐渐增大，分别为[5.37x10-2，2.85x10-2] MPa、[2.58x10-2，1.10x10-2] MPa、[1.06，1.78] MPa、[1.25，1.97] MPa。（2）甘蓝收获机的方案设计。通过调查我国北方甘蓝种植模式可知，其主要为单行垄作，育苗后人工移栽，根据我国农村现有动力机器型谱，设计了甘蓝收获机的方案。确定了牵引方式、配套动力、收获行数以及主要技术参数。该机主要由双圆盘导入装置、仿形机构、双螺旋拔取装置、带式扶持装置、切根装置、链式提升输送装置、外包叶去除装置、集收装置、地轮、机架以及传动系统等组成。（3）甘蓝收获机拔取输送机构的设计与优化试验研究。对甘蓝拔取机构进行受力分析，建立了其受力分析模型，得出了甘蓝正常输送的条件和影响因素，为试验奠定理论基础。采用四因子五水平二次正交旋转组合设计的试验方法，根据受力模型的分析结果，选取有影响的螺杆转速、杆间距离、螺杆节间和螺杆与地面夹角等四个因素，以拔取输送率和切根不合格率为目标函数，探索甘蓝收获机拔取输送机构的最佳结构参数和各因素对目标的影响规律。试验结果表明，四个影响因素的贡献率依次为螺杆节距、杆间距离、螺杆转速和螺杆与地面夹角；优化后的结构和运用参数为螺杆转速627r/min、杆间距离28mm、螺杆节距38mm、螺杆与地面角度14°。（4）甘蓝收获机剥皮输送机构的设计与试验研究。研制一种摩擦挤压式甘蓝剥皮机构，对由滚轮和皮带组成的剥皮机构的剥皮原理进行了分析，建立了基于挤压摩擦原理的甘蓝剥皮受力分析模型，得出了影响甘蓝剥皮的主要因素。采用四因子五水平二次正交旋转组合设计的试验方法，根据装置的结构和受力模型的分析结果，选取有影响的皮带带速、滚轮转速、轮带间距以及轮带夹角等四个因素，以甘蓝剥皮率和运送率为目标函数，探索甘蓝收获机剥皮输送机构各因素对目标的影响规律和最佳结构参数。试验结果表明，四个影响因素的贡献率依次为滚轮转速、皮带带速、轮带间距和轮带夹角。优化后的结构和运用参数为皮带带速2.0m/s、滚轮转速192r/min、轮带间距44.5mm、轮带夹角为43°。（5）关键机构的研究与设计。针对甘蓝由人工移栽，垄上株间不成直线的现状，研制了双圆盘导入装置，建立了其运动模型，确定了其传动方式，该装置的功能是将偏离垄中心线的甘蓝导入到中线并喂入到拔取机构。研究并详细设计了带式扶持机构、犁状支撑机构、仿形机构、链式提升机构、机架、集收装置以及传动系统。（6）基于虚拟样机技术的甘蓝收获机研究。应用三维CAD软件对整机结构进行了零件建模，通过干涉检查，在优化结构和易操控性的基础上装配完成甘蓝收获机虚拟样机。应用动力学仿真软件ADAMS，建立了关键机构的受力模型，定义了机构的运动副，通过加载外力和载荷，对主要机构进行了仿真分析；应用有限元分析软件，对收获机中受力最集中的机架进行了有限元受力分析，发现了受力的关键点并重新优化了结构，机架材料用量减少了30%。（7）甘蓝收获机的整机设计、试制与田间性能试验。设计并试制了国内第一台甘蓝收获机样机，该机以收获结球甘蓝为主，可兼收大白菜，实现一机多用；通过甘蓝收获机样机的田间试验，得出其性能为：拔取率为93％，切根合格率92％，机器作业效率约0.08～0.1hm2／h，结球的收获速度为0.93球／秒，技术指标符合设计要求。对其作业经济性进行了评价，通过单机折旧费、人工费、油耗等指标分析，该机作业成本为902.4元/公顷，仅为人工作业费的30.1%，当年可收回购机成本，其市场应用前景十分广阔。