铡草机是加工农业纤维作物的主要机械之一,因其操作简单、成本低和工作稳定等优点在内蒙古自治区受到广大农牧用户的喜爱。但目前铡草机存在功耗大易堵塞等问题,严重影响其使用和推广。本文以玉米秸秆为切割对象,针对目前铡草机研究存在的不足,采用理论分析、CFD-DEM气固耦合仿真和高速摄像技术相结合的方法,对秸秆颗粒抛送过程、抛送装置内流场特性和颗粒群运动特性等工作机理进行研究,揭示其抛送机理,为提高铡草机抛送特性奠定坚实的理论和技术基础。主要研究内容如下:（1）为了深入研究铡草机抛送机理,以动力学理论为基础,以单秸秆颗粒为研究对象,将秸秆抛送运动过程分为7个阶段,建立了物料从切碎到与叶片碰撞、物料沿抛送叶片运动、沿抛送直管和弯管运动以及物料被抛出出料口后的动力学模型。抛送距离试验结果表明,不同转速下抛送距离试验值与计算值具有相同的变化趋势,最大相对误差为6.6%,说明建立的动力学模型是合理的,具有一定的参考价值。通过MATLAB/Simulink仿真软件对其运动规律进行研究,发现秸秆颗粒只在沿叶片运动过程中有加速现象,在其他阶段均为减速运动,抛送叶片在抛料过程中起主要作用。以主轴转速和叶片倾角为因变量,以抛送距离为指标,对抛送性能进行研究,结果表明,抛送距离随着主轴转速的增大而近似线性增大,主轴转速越大越有利于物料的抛送;抛送距离随叶片倾角增大呈先增大后减小的趋势,后倾叶片大于前倾叶片,后倾叶片更有利于物料运动。在动力学模型的基础上建立了物料在抛送过程中的能耗表征方程,能耗试验结果表明试验值与理论值趋势相同,最大相对误差为5.3%,说明能耗表征方程能够对机器耗能进行预测。（2）为研究抛送装置内流场特性对抛送性能的影响,建立了抛送装置的CFD模型。数值计算结果表明,抛送筒外侧流体流动比较平稳,旋转区域内易产生涡流。抛送管道结构从大到小的渐变,会损失一部分流体动能,降低抛送性能。转速越大,气流速度越大,仿真结果和试验结果都能符合这一规律,最大相对误差在10%以内,说明建立的CFD模型用来研究装置内流场特性具有一定的可信度。（3）为了提高CFD-DEM气固耦合仿真结果的准确性,对秸秆颗粒的关键参数进行了测试及标定。采用液浸法测试得到玉米秸秆茎秆、内穰和茎节组织的密度分别为0.6131g/cm~3、0.4216g/cm~3和0.9344g/cm~3。玉米秸秆外皮、内穰的拉伸性能试验和茎节径向压缩试验获得外皮、内穰和茎节的弹性模量分别为11152.70MPa、82.03 MPa、5814.86 MPa。基于高速摄像技术的碰撞恢复系数试验和EDEM数值模拟重现试验进行玉米秸秆茎秆、茎节和内穰的碰撞恢复系数的标定,获得了碰撞恢复系数输入值与计算值的二次多项式预测模型。应用Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和星点设计试验相结合的方法,以茎秆、茎节和内穰颗粒混合物的堆积角为指标,开展了颗粒间和颗粒与机器壳体间的静摩擦系数和滚动摩擦系数标定试验,获得了可用于CFD-DEM气固耦合仿真的关键参数,为建立能反映装置内部较真实的秸秆颗粒场、气流场分布的CFD-DEM气固耦合模型提供了数据支持。（4）建立了内穰、茎秆和茎节颗粒在铡草机抛送装置内运动的CFD-DEM气固耦合模型,分析了单颗粒和颗粒群运动轨迹、秸秆颗粒群和气场流动特性以及颗粒群受力。结果表明,单颗粒被抛出的过程与理论分析有较好的一致性,抛送叶片为颗粒运动提供主要动力。单颗粒与颗粒群的运动轨迹具有相似性,喂入量对颗粒运动轨迹影响不显著。基于高速摄像技术的颗粒运动试验结果显示,在拍摄区域内的颗粒运动轨迹与仿真中的运动轨迹具有相同的趋势,说明建立的CFD-DEM耦合模型及仿真参数是合理的。耦合力在抛送装置中的分布与气流速度分布一致,秸秆颗粒在进入抛送管道区域时受到的耦合力最大,越靠近出料口耦合力越小。随着主轴转速的增大,平均耦合力和总耦合力均表现为增大的趋势,有利于提高抛送性能。内穰-内穰间法向和切向平均作用力表现为无规则的波动变化,主轴转速越大,波动幅度越大。秸秆颗粒间的平均作用力远大于秸秆与空气的平均耦合力。内穰颗粒与抛送叶片的法向和切向平均作用力均强烈波动变化,但法向平均作用力波动性更强。内穰颗粒与机器壳体间的法向和切向平均作用力波动强度具有相似性。本文结合理论分析和耦合仿真对秸秆颗粒在抛送装置中的运动展开研究,不仅从理论上全面系统地建立了更符和实际情况的理论数学模型,还从气固两相流的角度获得了抛送装置内秸秆颗粒群的运动特性,揭示了铡草机抛送机理,为优化铡草机整机结构及工作参数提供了一定的理论基础与技术指导。