三七（Panax notoginseng）是中国著名中药材,随着种植规模不断增加,对三七收获机械化水平的要求也越来越高,但依旧存在着牵引阻力大等问题,因此,需要对三七挖掘收获机理进行深入研究及分析,从而探究出高效率、低伤七率的收获方法。目前国内外关于三七收获方面的研究集中在整机和关键部件,没有深入的关于挖掘机理方向的研究。本文依托于国家自然科学基金“三七机械化挖掘收获工作机理与关键技术研究（51865023）”,综合考虑了三七生长环境,建立土壤-根茎-挖掘装置系统离散元仿真模型,使用数值模拟的分析方法,研究了土壤与挖掘部件间的耦合作用,探讨了减阻途径,设计了一种挖掘装置,通过试验验证了该挖掘铲良好的减阻效果。具体研究内容如下:（1）对三七种植田间的土壤进行采样,并使用漏斗法得到实测堆积角为31.17°。以实测堆积角为指标进行土壤参数标定,通过最陡爬坡试验和Box-Behnken试验得到最优值参数:静摩擦因数为0.98,动摩擦因数为0.16,JKR表面能为14.52J·m-2,恢复系数为0.73。生成土槽模型,其中单球体粒子的比例为33.1%,双球体的粒子比例为24.9%,三球体的粒子比例为42%。测定石林县三七基本物理参数:平均长度约为6 8.8 m m,平均直径为2 4.8 m m,平均密度为2.6 4 5 g/c m 3,含水率为6 3.9%。对三七根茎进行三维扫描和颗粒填充,与土槽模型共同建立土壤-根茎离散元系统模型。（2）根据其它根茎类作物挖掘部件的参数及结构,结合三七特殊农艺设计了一款仿生挖掘铲,确定其结构参数为:总宽1300mm,挖掘铲主体部分整体长为1284mm,侧边7mm,铲面宽为134mm,铲面间隙为50mm,铲刃倾角为60°,铲体长358mm,对其进行静力学分析,得到最大变形量为1.7mm。与同参数的平面铲进行仿真对比分析,得到仿生铲在同环境下的减阻效果优于平面铲,减阻率为30.3%。（3）利用离散元模型对挖掘过程进行仿真分析。从整体运动和局部运动规律对其进行分析,在挖掘过程中,铲尖部分的土壤扰动最大,随着铲面上土壤的速度加快,土壤变化区域也变大,分析壅土原因可能与铲片侧翼的漏土效率有关。建立了挖掘过程中挖掘铲力学模型并进行分析,可知影响挖掘铲牵引阻力的主要因数主要是挖掘铲结构几何参数、土壤物理特性参数、工作参数等。对三七根茎运动过程进行分析,可以验证其位移规律受到土壤流动的影响。（4）加工仿生挖掘铲,并在校内进行试验。试验验证仿生挖掘铲工作阻力约为1896N,同参数环境下的组合式挖掘铲工作阻力约为2304N,减阻率约为17.7%。对挖掘过程中土壤流向与仿真结果进行对比分析,得到的颗粒位移路径基本一致,验证了仿真模型建立的准确性。