随着果树矮化种植模式的大面积推广,矮化苗木需求量增加。果树苗木嫁接之前需要对苗木进行平茬处理,人工使用果树剪对苗木进行平茬作业,劳动强度变大,作业效率低。结合果树苗木培育技术需求研发苗木平茬机,切割装置的结构和参数是确保平茬质量的关键因素,也是平茬机设计的技术难点。进行了苹果砧木剪切试验,得到了苹果砧木的剪切力学特性,通过输出砧木受力曲线图获取了砧木的生物屈服点和破裂点,对输出的力学特性曲线进行剪切功耗计算,为切割装置设计提供了参考依据。通过在苗圃基地平茬作业调研和查阅相关文献,确定了拖拉机前悬挂式平茬机整机结构方案,利用AIP三维建模软件设计了从拖拉机后输出轴到前置平茬机的动力传动系统。采用圆盘锯作为平茬机的切割部件,研究了切割部件的运动学方程,分析了圆盘锯的运动受力情况,分别采用经典阻力做功和切削力做功对圆盘踞切割过程进行功率分析。采用ANSYS LS-DYNA软件建立了砧木切割动力学仿真模型,使用Design Expert动态响应软件对锯切过程设计三因素三水平的虚拟正交仿真试验表,以锯齿齿数、进给速度、锯盘转速为三因素,并通过动态响应曲面筛选出圆盘锯齿数为100、转速为4200r/min、进给速度为1km/h时切割效果最优。将最优参数应用于样机设计,对切割部件的圆盘锯进行模态分析,得出切割部件圆盘锯的静态和转速为4200r/min时的固有频率振型图,采用简化圆盘锯齿的运动分析圆盘锯的横向振动。切割部件转速在4200r/min时一阶临界转速为4558.26r/min,转速在安全的合理区间内。根据设计计算和仿真结果确定了切割装置详细结构和几何参数。设计了平茬机整机模型并试制样机,制定了苹果苗木平茬试验方法和平茬质量评价指标,在苗木基地进行了平茬试验,结果显示平茬机切割茬口分为阶梯型茬口以及撕裂型茬口,阶梯型茬口对于砧木无影响但撕裂型茬口影响砧木的成苗质量。通过田间试验表明此款苗木平茬机满足果树苗木平茬的农艺要求,平茬后的合格率高于95%。