小型甘蔗联合收割机对于加快我国甘蔗收获机械化、增强我国糖业国际竞争力具有极其重要的作用。本文作为国家自然科学基金资助项目“基于知识的甘蔗收获机械智能设计系统关键技术研究”的基础部分，主要运用虚拟设计对断尾机构进行创新设计；运用虚拟仿真技术，对设计的断尾机构功能进行仿真验证；通过物理试验寻找最佳断尾工具组合参数；根据试验确定的参数对断尾组件进行动力学分析。具体工作为：一、通过对甘蔗生长及自身特性的测量分析和对切割理论的研究，对断尾机构进行了结构创新设计。二、介绍了适合断尾仿真的虚拟甘蔗的建模方法，即根据柔性连接理论，建立多段刚性短梁加柔性连接组成的接近甘蔗真实状态的甘蔗模型。采用设计的断尾机构和建立的甘蔗模型，并参照砍蔗试验的运动参数组合，在ADAMS中对单根甘蔗作了断尾流程仿真分析，并通过细化甘蔗模型得出了与砍蔗试验结果较接近的断尾力，对多根甘蔗进行了分流仿真，验证机构设计的合理性，并对设计的举升臂作了静力学强度分析。三、根据所设计的断尾机构，设计试验装置进行单刀盘断尾试验。对不同的盘式断尾工具进行了试验比较，以选择较好的断尾工具；通过对正交试验结果进行分析得出断尾组件部分最佳工作参数和对断尾效果有显著影响的因素；计算出单根甘蔗断尾的实耗功率上限值，并计算出断尾力，选取了合适的马达驱动。四、断尾装置在工作时，切割阻力等因素会使断尾装置切割组件在工作中出现结构振动，本文应用ANSYS软件对切割组件——刀片、刀盘进行动态特性分析，根据振动理论，通过计算单个组件的振动固有频率并对它们进行振动安全性校核，并提出了一些提高刀片、刀盘的抗振性能的措施。