针对马铃薯收获时因马铃薯秧茎导致喂入口的缠绕、壅堵、功率消耗大,及收获后田间滞留大量茎叶,影响种植下一季作物等问题,对马铃薯秧茎的形态结构和力学特性进行研究,设计马铃薯秧茎切割收集关键部件,一次完成田间马铃薯秧茎的切割、输送集箱等项作业。通过理论分析及试验研究,确定马铃薯秧茎切割收集关键部件的主要结构参数和作业参数,解决马铃薯秧茎的切割收集问题。主要研究内容及结论:1.马铃薯秧茎横截面结构及力学特性研究。应用扫描电镜从观察马铃薯秧茎横截面的细观结构入手,分析秧茎横截面的形态结构特征;在此基础上,通过秧茎切割试验分析秧茎的力学特性。2.对马铃薯秧茎切割过程进行分析,得到接触区的最大压缩量和最大接触压力;对秧茎进行整体分析,给出秧茎的挠曲线方程和秧茎在切割处沿水平方向的位移量;进行秧茎切割过程力学分析,得到在刀片和秧茎表面产生接触面积内的切向力。分析秧茎被切断后的运动情况,及使秧茎在输出装置末端能够自由抛离时,输送装置速度应满足的条件。3.模拟田间马铃薯秧茎切割工况,构建马铃薯秧茎切割试验台。在马铃薯秧茎切割试验台上进行秧茎切割试验,发现5cm留茬高度处、光刀、有支撑切割时秧茎的切割功耗和切割质量优于10cm留茬高度处、齿刀、无支撑切割;在不同切割转速下,切割部件总功耗随着切割转速的升高呈降低的趋势;在不同刀盘倾角下,切割部件总功耗随着刀盘倾角的增加而降低;当刀片与刀盘径向成一定安装角度时,切割部件总功耗降低;随着一次切割秧茎根数的增加,总的切割功耗也增加;随着秧茎含水率的降低,秧茎切割功耗也降低。建立秧茎切割功耗的回归方程,研究试验因素以及交互项对切割功耗的影响规律,发现当刀片夹角是0°时,随着切割刀盘转速和刀盘倾角的增加,切割功耗先降低后增加。确定各因素水平的最优组合并进行验证试验。4.进行马铃薯秧茎切割收集关键部件虚拟样机设计。通过进行马铃薯秧茎切割收集关键部件功能原理设计和结构设计,初步确定关键部件结构形式,及关键部件的几何尺寸参数和空间位置。5.进行秧茎切割关键工作部件刀盘和刀片的模态分析,发现一定的试验范围内无预应力状态下的固有频率和有预应力状态下的固有频率变化不大。在刀盘转速<280r/min时,整个装置工作稳定,安全可靠。