柠条是干旱、荒漠地带的一种旱生灌丛,主要作用是水土保持、防风固沙。由于柠条的生长特性,需要以3～5年为周期进行一次平茬作业,要求平茬后茬口无毛茬、无灼伤、无撕裂,如此才能达到柠条次年复壮的目的,否则会致其生长迟缓甚至枯死。但是在实际柠条平茬作业中,由于平茬机械参数的不合理选择会造成茬口不平整及功率消耗大等问题,因此,本文围绕圆盘锯切平茬方式,从柠条平茬茬口质量的主要影响因素入手,采用有限元仿真分析和实际试验的方法,以降低切割功率消耗和提高茬口质量为目标展开研究。本文的主要研究内容如下:（1）柠条生物力学特性研究。首先,对生长3～5年的柠条进行含水率和密度的测定,得到十月份的柠条含水率为31.35%,气干密度为0.735 g/cm3,全干密度为0.595 g/cm3,基本密度为0.565 g/cm3;其次,对柠条进行拉伸和压缩试验,得到柠条含水率为20.8%时,木质部分轴向抗拉强度为135.96 MPa,皮质部分轴向抗拉强度为19.24MPa;轴向抗压强度为19.24 MPa,径向抗压强度为30 MPa,弦向抗压强度为20.67 MPa;（2）柠条切割试验台的研制。根据切割试验台的总体设计要求和设计原理,完成两种设计方案,通过对比择优确定最终设计方案并加工制造样机。此切割试验台集圆盘式锯切和往复式剪切两种平茬方式,主要由切割装置、进给装置、夹持装置和控制与数据采集系统组成,切割电机转速在0～2890r/min、进给速度在0～0.89 m/s、锯切倾角在0～45°内连续可调;（3）锯片参数有限元仿真。首先根据切割系统模型的简化原则,在ABAQUS有限元仿真软件中建立切割系统模型,然后对此模型进行合理性验证,结果表明所建模型可靠。最后,选取圆锯片的主要参数,利用此仿真模型探究锯片参数对切割功率和断面质量的影响变化,结果表明,当锯片外径为355 mm、内径为30 mm时,选择前角20°、后角15°、齿厚3 mm和100T的交替齿圆锯片会使切割效果更好;（4）锯切试验研究。利用自主研制的柠条切割试验台,首先进行单因素试验,然后根据单因素试验结果,选取锯切速度45 m/s、进给速度80 mm/s和锯切倾角5°为零水平点,采用Box-Behnken试验理论方法设计三因素三水平正交回归试验,利用Design-Expert软件建立回归模型并对其进行方差和响应面分析,结果表明此模型可靠。最后通过多目标优化分析并进行试验验证,获得最佳工作参数组合为锯切速度V1=45.07 m/s、进给速度V2=80.73 mm/s、锯切倾角α=4.07°,此时切割功率为23.53 W,断面质量为7.34%。本文所设计的柠条切割试验台,可以解决野外试验数据采集困难、成本高的问题,所得到的试验结果可为柠条平茬机械的参数合理选择提供理论支撑。