本文通过对我国人工林小径木加工形式特点及采伐环境现状的分析和研究,结合现有伐木机的结构形式及工作原理,以伐木安全性及实用性为导向,提出一种适合我国人工林林区小径木的采伐装备设计方案。在此基础上对履带式小径木择伐综采机的总体结构与布局进行确定,提出一种新型组合采伐机构的作业方法,并运用有限元理论对综采机关键零部件进行静力学分析,同时引入显示动力学分析理论对伐木过程进行仿真分析。本文设计的采伐机构由主切削机构及横向侧铣机构两部分组成。进行伐木作业时,横切机构先在侧后方向铣出一定大小切口,然后主切削机构进行工作,并配合弹性推倒机构辅助控制导向,进而伐倒小径木材。采伐机构及履带式行走机构均由液压系统控制,通过对切削力、进给力、切削功率等参数进行计算,确定了组合刀具在切削过程中所需要的最大进给力以及锯切功率,选定了参数相符的液压系统器件。同时对行走机构、弹性推倒机构等重要的机构进行设计和分析。通过ANSYSWorkbench平台对关键零部件如锯切圆锯片及整车机架分别进行静强度分析及模态分析,得出应力、应变云图和变形云图;通过结果分析确定及检验关键零部件的静强度、刚度以及稳定性,并作为实际零部件加工制造的相关理论基础,对其进行合理的改进。基于有限元方法,利用Hypermesh联合LS-DYNA对综采机主要工作部件主切削机构的双圆锯片及推到机构进行工作过程的显示动力学分析,模拟不同转速及进给速度组合的伐木工况下,分析小径木倒向受控性及主要工作部件的受力情况;通过对动力学结果的分析与论证,仿真模拟本文设计的伐木机基本工况下,小径木锯切倒向得到有效控制,符合该小径木综采机的工况需求并完成了其提高安全性的工作方式。研究结果为履带式小径木择伐综采机的采伐机构系统参数优化设计思路提供参考。