根据我国的地势分布,南方大多以丘陵山地为主,我国南方棉花种植不集中且小田块居多,而对棉秆的回收利用多以手工为主,不仅工作时间长,生产效率低,且严重影响到换季作物的耕种。目前对棉秆打捆回收所使用的打捆装置,不仅体积大、成本高、功耗多,且不适合南方山地小田块单户打捆作业。因此设计一款适应南方小田块打捆作业且体积小、操作灵活、成本低的棉秆打捆装置具有重要意义。为适应南方棉秆收获打捆且能得到高成捆率和捆包密度,本文设计了与拔杆机对接的小型棉秆打捆装置,并主要对棉秆的物理特性、打捆装置的结构设计、打捆装置关键零部件的优化、打捆装置机构的运动学和动力学分析及打捆性能的单因素和多因素试验进行相关研究。研究的主要内容及所得结论如下：1)棉秆物理特性研究。主要包括棉秆直径、含水率、剪切强度、压缩密度。通过对湖南农业大学浏阳试验基地“JX013”号棉秆的物理特性分析与试验研究,得到棉秆直径分布在12.5～14.5mm范围内；拔杆时棉秆的含水率约为56.58%；棉秆的剪切强度约为1.28MMPa；棉秆的压缩密度约为100.98kg./m3。2)打捆装置的结构设计及参数确定。对打捆装置关键部件进行了合理设计,喂入方式采用耙齿喂入,耙齿能勾住棉秆并将其送至出料口,并初步确定其转速为80-120r/min；牵引方式为双滚筒对棉秆牵引压缩,且其最小间距为13.5mm,双滚筒外侧为橡胶,主要是增加其与棉秆间的摩擦力使棉秆被牵引压缩顺利进入切割机构；切割机构采用圆锯片切断棉秆,其切断效果明显,初步确定锯片切割转速为900～1100r/min；压缩机构为曲柄滑块机构,对曲柄滑块长度等设计参数进行了确定,且得到牵引滚曲柄滑块的长度分300mm、920m m,有效行程为620mm。3)关键部件的力学分析与优化。运用(Solidworks)有限元分析软件对棉秆打捆装置的关键部件的应力、形变、位移等进行分析与优化,同时可根据优化分析所得结果,进一步改进方案及尺寸,用以保证棉秆打捆的合理性。通过有限元静态分析,得出打捆装置关键部件的最优尺寸以及保持打捆装置稳定性的尺寸参数,优化后的机构能进一步起到提高打捆装置成捆率及捆包密度的作用。4)主要机构动力学和运动学分析。主要包括耙齿滚筒运动学分析、滚筒牵引棉秆受力分析、锯切受力分析、曲柄滑块机构的运动学分析、曲柄滑块动力学分析及压力做功分析研究。通过分析研究得到,在耙齿滚筒半径不变情况下,棉秆运动加速度随着耙齿滚筒转速增大而增加,棉秆就很容易被喂入牵引滚筒；当棉秆直径尺寸一定时起压角β随牵引滚筒直径增大而减少,容易夹住棉秆,喂入性能好,进入切割机构的棉秆越多,反之随滚筒直径减小而增大,喂入性能变差,当起压角β等于摩擦角φ时牵引滚筒直径为最小；锯片切向力Ft越大,参加锯切的齿数N越多,棉秆切断效果越明显,进入压缩室的棉秆越多；曲柄滑块压力、加速度,速度及有效行程越大,棉秆被压得越紧,得到成捆率和捆包密度越高;压力做功越多被压缩的捆包越紧,得到的捆包密度越大,棉秆不易散落且成捆率越高。5)打捆试验。评价打捆装置工作性能的主要参数是成捆率和捆包密度,而影响该装置棉秆成捆率和捆包密度的关键因素为耙齿滚筒转速、牵引滚筒转速、切割锯片转速、滑块压缩频率。为得到影响打捆装置成捆率和捆包密的最优参数组合,需对影响打捆装置成捆率和捆包密的影响因子进行了单因数与多因素回归正交旋转试验研究。试验结果表明：耙齿滚筒转速、压缩频率及锯片转速影响非常显著,牵引滚筒转速对捆包密度的影响显著；耙齿滚筒转速112.77r/min、牵引滚筒转速138.39r/min、锯片转速1050.04r/min、压缩频率66.79次/min时,成捆率98.25%、捆包密度107.58kg/m3,打捆效果好。