近年来,义乌市从事甘蔗种植生产人数不断上升。甘蔗不仅是当地农户的主要经济作物,同时其作为制作红糖的原料,也深刻影响着当地红糖产业的发展。由于义乌属于丘陵地带,甘蔗种植区呈阶梯式分布,种植模式以单农户零散种植为主,中大型甘蔗收割机难以在当地得到推广。因此,研究出适应丘陵地带作业且经济适用的小型甘蔗收割机,对促进义乌红糖产业的发展和推动当地甘蔗机械化生产具有重大意义。本文以实现切断甘蔗后将其定向输送至田垄一侧,并有序铺放为目标,设计了一种轻简化手扶式甘蔗收割机,并且对切割刀具和传动装置进行了优化设计,以减少甘蔗破头率,降低刀具磨损。本文的主要工作如下:1)测量并统计了品种代号为粤糖54/474甘蔗的外观尺寸,并基于万能材料试验机进行了甘蔗力学性能测试,测量并统计了甘蔗表皮和内芯的力学特性参数;然后基于Workbench软件,根据测得的力学特性参数,简化甘蔗表皮、甘蔗内芯以及刀具模型进行了切割甘蔗过程的动力学仿真,同时将实际测试得到的甘蔗切断力和仿真试验得出的切断力曲线进行比较,确保模型的可靠性;之后针对工作速度、刀具往复速度、刀具夹角此三因素,设计了以切割甘蔗过程中刀具所受最大等效应力为响应值的三因素三水平正交仿真试验,经过分析得到了等效应力最小时此三因素的组合。2)设计了甘蔗收割机的整机布局、切割刀具、扶蔗喂入机构和定向输送机构的方案。整机由手扶拖拉机进行驱动,选择186f柴油机作为动力源,并根据正交仿真试验得出的最优工作参数,对收割机的传动机构和刀具结构进行了优化设计,使得整机在作业过程中工作速度、刀具往复速度、刀具夹角能够接近最优参数组合。3)完成了轻简化手扶式甘蔗收割机的虚拟样机装配和研制,并以甘蔗破头率、甘蔗定向倒伏率和总损失率为指标进行了田间实验,验证了优化结果合理可靠,甘蔗收割机收割效率和切割效果良好,符合甘蔗收割机作业质量要求。