本文针对秸秆资源的利用优势和综合利用状况,论述了在联合收割机上加装茎秆切碎装置的必要性及其重要意义,概述了国内外联合收割机茎秆切碎装置的研究进展和研究与设计切碎装置所面临的问题及技术难题,并针对这些问题和技术难题开展了横轴流全喂入联合收割机配套的茎秆切碎装置的研究与设计。本文主要开展的研究工作有：水稻茎秆的力学性能试验,涉及水稻茎秆的拉伸强度、拉伸弹性模量、剪切模量以及剪切强度的测试；试验台的搭建,主要涉及传动方案、调速装置和数据采集系统；基于切割理论和切割动力学仿真对切碎装置关键部件进行设计,包括碎草刀(设计出三种刀具,有直刀、梯形刀和曲线刀)、刀具排列(两种双螺旋线排列)和导草部件；田间试验,以碎草功率和合格率为指标,含碎草刀轴转速和联合收割机作业速度/喂入量的单因素试验,及包含刀具类型、作业速度/喂入量、刀轴转速和刀具排列的四因素三水平的多因素试验。本文得到的主要结论有：(1)通过茎秆力学性能测定,水稻茎秆轴向拉伸强度均值为39.27MPa,轴向拉伸弹性模量均值为1.4GPa,径/弦向剪切模量均值为50.31MPa,峰值剪切力随刀片刃角的增加而增大。(2)通过理论分析,包括切割滑草和切割力分析,得出满足切割滑草条件是茎秆和刀片的摩擦角要小于滑切角,及滑切时的切割力计算公式(见表达式4.22)。(3)通过切割动力学分析,在冲击式无支撑条件下发现峰值切割力随切割速度增加而增大,在该条件下切割水稻茎秆的有效切割速度建议值40m/s以上,在50m/s高速切割下,在刀片刃角200-500刀片刃角范围内,所得峰值切割力差异不明显。(4)通过碎草刀轴单因素试验,发现刀轴转速对碎草合格率和碎草功率的影响显著,二者随刀轴转速的增加而增大,当转速≥3000r/min碎草合格率增势平缓,而碎草功率随转速增加增势加快；通过作业速度/喂入量单因素试验,发现在给定的速度范围内作业速度对碎草合格率的影响不显著,而对碎草功率的影响显著,二者随作业速度/喂入量的增加逐渐增大。(5)以碎草合格率为评价指标所得的最优组合是C3B3D1A2,即刀轴转速3000r/min、作业速度1.4m/s、双螺旋900排列、梯形刀；以碎草功率为评价指标所得的最优组合是B1C1A3D2,即作业速度1.0m/s、刀轴转速2600r/min、曲线刀、双螺旋600排列。以碎草合格率和功率为评价指标,通过多指标回归评价方法,得出以碎草合格率和碎草功率为综合评价指标试验因素影响主次顺序是作业速度>刀轴转速>刀具类型>刀排列,最佳的因素水平组合是B1C1A3D1即作业速度1.0m/s、刀轴转速2600r/min、曲线刀、双螺旋900排列。本文的主要贡献在于：(1)测试得到的物料力学特性参数,分析得到的无支撑最低切断速度等对于茎秆切碎研究具有参考价值；(2)推导出的滑切切割力计算公式对于茎秆切割的理论分析具有借鉴作用；(3)在单因素实验的基础上完成了多因素正交试验,其试验结果对于茎秆切碎装置的设计具有参考价值。