黄淮海作为我国主要大豆主产区之一,其夏大豆产量仅次于东北大豆主产区,但受制于地形和种植规模,该地区大豆机械化种植和收获水平远低于东北地区。黄淮海地区大豆生产机械化水平较低,其中收获过程主要是使用稻麦联合收获机进行收获,通过对稻麦联合收获机的割台高度、前进速度、滚筒转速等工作参数进行调整以适应大豆收获,但大豆植株的生物学特性和农艺参数与稻麦差距较大,大豆植株与稻麦植株相比较矮,大豆植株茎秆较粗,大豆的豆荚分布于植株全身,收获期时,大豆籽粒含水率低,豆荚易破裂,且豆荚布满整个植株,细小分支干瘪,在外力影响下极易断枝并造成豆粒损失。收获过程中出现由于拨禾轮安装位置不当、拨禾轮转速与机器前进速度配合不当以及由于不同品种的大豆底荚生长高度不一致,收获机的作业过程中不具备割台仿形功能,最低切割位置不一致,在机械化收获过程中会出现底荚漏割的情况,造成割台损失,对大豆品质影响较大的问题。为解决这些问题,本文针结合黄淮海地区大豆植株生物学特性,对大豆低损失割台进行设计研究。大豆低损失割台的研制对提高黄淮海地区大豆机械化水平具有一定的影响力。本次研究内容主要有:1.对我国黄淮海地区大豆生产过程及存在问题进行相关文献综述和现状介绍。调研我国黄淮海地区大豆生产过程,得出地区大豆收获过程中割台损失率高,直接影响该地区大豆机械化水平的提升;对国内外大豆割台的研究现状进行汇总分析,结合国内外最新研究成果,分析出由于割台的多种因素影响黄淮海地区大豆收获机械化水平。为解决割台存在的问题导致割台损失率的问题,设计一种大豆低损失割台。2.对黄淮海地区大豆植株生物特性参数和农艺参数研究分析。通过对20种不同的大豆植株品种的生物特性参数和农艺参数测量获得相关数据,分析数据结果可知,该地区种植大豆行距均为36cm,平均株距在10.5～23.5cm之间,平均植株高度在42.8～90.4cm之间,平均底荚高度在7.8～29.8cm之间,平均蓬面直径在10.5～41cm之间;结合统计结果分析了大豆植株生物特性参数和农艺参数对大豆割台的设计要求,提出设计适应于大豆植株特性的拨禾轮结构参数和安装位置,设计合理的传动方式,设计安装割台仿形系统;确定拨禾轮转速和前进速度匹配关系。并对大豆低损失割台工作原理、整体结构进行了分析。3.对低损失割台进行理论分析并确定关键结构参数。确定拨禾轮的结构及参数,采用偏心六杆弹齿式拨禾轮,直径为1000mm,转速为35～45r/min,将拨禾轮弹齿更换为PVC材料,从而降低弹齿对大豆植株的打击力;对拨禾轮的安装位置进行理论分析,确定了拨禾轮安装高度范围为700mm～820mm,最大前移距离为196mm。以减少切割器工作过程中产生的振动对割台收获的影响为目标,设计使用摆环箱代替曲柄连杆装置,并确定了割刀平均速度与机器前进速度之间的关系。针对大豆生长特性,既要实现低割茬收获大豆时减少漏割损失,又要避免割刀铲土的问题,设计了割台仿形系统,使割台高度根据地形变化随之变化,提高低损失割台的收获质量。4.为验证低损失割台仿形系统的准确性,进行了田间验证试验。进行了4组试验,对应仿形高度值分别取60mm、70mm、80mm、90mm,对试验后割茬高度测量取平均值,割茬高度平均值与试验前工控机设置的仿形高度值绝对误差均在2mm内,绝对误差较小;四组试验割茬高度变异系数分别是7.18%、7.12%、5.23%和5.15%,实际割茬高度较稳定;四组试验仿形控制精度分别为85%、72.5%、95%和82.5%,低损失割台仿形系统的准确性较好。5.以割台损失率为试验指标,对作业参数进行参数优化试验。通过单因素试验确定出拨禾轮与割刀水平位置参数范围为60mm～80mm,拨禾轮与割刀垂直位置为700mm。对单因素试验分析得出,拨禾轮与割刀垂直距离对割台损失率的影响不明显,因此以收割机前进速度、拨禾轮转速和拨禾轮与割刀水平位置为试验因素进行多因素优化,建立低损失割台关于割台损失率的回归数学模型并进行方差分析。通过计算得出机器前进速度、拨禾轮转速、拨禾轮相对割刀水平位置各个因素的贡献值分别为2.05、1.48、1.81。通过对目标参数设置约束条件,经计算得到工作参数最优解组合:机器前进速度为1.2m/s、拨禾轮转速为33r/min、拨禾轮与割刀水平方向的距离70mm时,割台损失率为1.29%;为验证割台损失率模型的最优解,进行田间验证试验,试验结果表明割台损失率为1.27%,收获质量得到大幅提升,满足设计要求。