沙生灌木是我国西北地区防风固沙、治理沙化的主要植物,根据其生物特性,平茬是抚育管理的主要措施和关键环节。沙生灌木锯切表面质量,不仅影响翌年萌芽率而且反映平茬机械性能。针对沙生灌木平茬过程中因工作参数的不合理而造成的锯切表面质量差、圆锯片磨损严重、锯切机械不安全以及高能耗等问题,利用沙生灌木典型品种沙柳为研究对象,在试验的基础上,对现阶段所面临的问题以及解决方法进行探讨,最大限度的提高平茬质量和工作效率,为沙生灌木平茬机械的设计以及锯切工作参数的选择提供参考依据,进而对沙生灌木平茬机械的研究起到积极促进作用。基于复合材料力学理论,参照相关文献,对沙柳材进行力学特性试验,获得沙柳材力学参数。试验结果为沙柳材锯切模拟仿真、锯切试验台的研制以及设计高效低功耗的沙生灌木平茬机械奠定了理论基础。根据沙生灌木锯切试验设计要求,采用模块化设计方法,利用UGNX软件设计了三种试验台方案,通过对比分析,确定最终设计方案和工作过程。采用有限元软件Abaqus,通过单因素试验对沙柳材进行锯切分析,分析结果为室内锯切试验以及试验台关键零部件有限元分析提供了参数依据。运用有限元软件ANSYS Workbench校核锯切主轴强度,并对圆锯片进行模态分析。结果表明锯切主轴和圆锯片均满足要求。通过对沙柳锯切表面进行研究,构建沙生灌木锯切表面质量综合量化评分值Q的计算函数。运用计算机视觉原理和数字图像处理技术,建立由密闭暗室、光学照明系统、工业相机、Matlab语言程序等组成的沙生灌木锯切表面质量评价系统。运用自主研制的圆盘锯切试验台,结合自主设计的锯切表面质量评价系统,选用大型灌木平茬机具通常采用的外径φ400mm,内径φ30mm的锰钢圆锯片,对直径φ40mm的沙柳进行试验。试验基于Box-Behnken中心组合方法,利用Design expert软件以锯切转速、进给速度、锯片齿数为影响因素,以锯切功率及锯切表面质量评分值为目标函数,建立多元数学回归模型。结果表明:锯切功率影响显著顺序依次为锯切转速、进给速度、锯片齿数;锯切表面质量评分值显著顺序依次为进给速度、锯切转速、锯片齿数;最优工作参数组合为锯切转速1605rpm、进给速度10.4mm/s、齿数100T,通过对优化后的数学模型和结果进行验证,得相对误差小于5%,模型可靠性较高。