稻麦油联合收获机中的秸秆切碎装置作为秸秆还田的主要机具,已逐渐成为国内大多数收获机的标配。秸秆切碎装置中的刀片在工作时需要切割不同作物的茎秆,相比于易切断的小麦茎秆,细软韧性高的水稻茎秆和粗壮的油菜茎秆被切割时会对刀片带来更大的切割力,导致切碎质量不佳;此外,切割力的增大使刀具磨损加剧,这不仅会降低刀片的使用寿命,还会增加整个装置的切割功耗。因此,为了提高刀片切割水稻、油菜茎秆的效率,解决秸秆切碎装置能耗过高的问题,本文研究了配套联合收获机的秸秆切碎装置中的切割部件,对刀片进行仿生设计,基于沃得4LZ-6.0型履带自走全喂入式谷物联合收获机的秸秆切碎装置,开展不同类型刃口的仿生刀片和切割油菜、水稻茎秆的对比实验。主要研究内容包括:（1）以水稻、油菜等农作物茎叶为主要食物来源的生物——东亚飞蝗作为仿生原型,通过超景深三维显微镜对东亚飞蝗具有高效切割功能的口器进行观察与研究,以图像处理的方式对具有切割作用的切齿特征进行逆向重构。根据现有刀片的设计参数和提取的仿生轮廓曲线,设计不同刃口类型的仿东亚飞蝗左齿刀和仿东亚飞蝗右齿刀。（2）基于秸秆切碎装置中定刀和动刀相互支撑切割的运动方式,对刀片进行受力分析,建立动刀与定刀的运动模型。通过确立定刀角度和刀刃长度,获得两刀之间的运动位置和重叠长度;对仿生刀片的结构进行静力分析,得到受载条件下刀片的应力和应变分布;基于EDEM的离散元仿真,建立水稻和油菜茎秆的颗粒模型,模拟秸秆切碎装置的切割过程。仿真得到切割茎秆的受力变化情况,相比光刃刀片作为定刀和动刀,仿东亚飞蝗右齿刀作为动刀和仿东亚飞蝗左齿刀作为定刀使切割水稻茎秆的力降低了44.9%,使切割油菜茎秆的力降低了53.41%。（3）加工并试制仿生刀片,在力学测试仪中分别测试切断单根水稻和油菜茎秆的切割力,试验结果表明,在同种作物且茎秆尺寸相同的条件下,加载速度对切割力变化的影响显著、其次为刀片的切割角度,支撑距离对切割力变化影响不大;与光刀和锯齿刀相比,仿生刀片能够有效减少切割茎秆的阻力,使得油菜茎秆的平均切割力降低了15.58%～24.49%;与光刀相比,仿生刀片使水稻茎秆的平均切割力降低了18.74%～38.23%;试验中仿东亚飞蝗右齿刀相比仿东亚飞蝗左齿刀作为动刀配合定刀切割的减阻效果更佳。（4）为了进一步验证实际工况下的仿生刀片的减阻效果,本文开展了台架试验以及田间试验。台架试验结果表明:相比光刀作为定刀和动刀的实验组,参与仿生刀片的切割试验组的茎秆切割力明显降低,仿生刀片组合切割方式比光刀组合切割方式减阻效果更佳,水稻茎秆和油菜茎秆的平均切割峰值力分别能降低50.56%和47.10%。此外,台架试验对前述模拟水稻茎秆和油菜茎秆切割过程的仿真结果进行验证,仿真误差小于16.21%,与实际切割力基本相符。通过田间对比试验得出:联合收获机满割幅收获时,七分之一的光刀更换为仿生刀片组的秸秆切碎装置比全光刀组的切碎装置的功耗平均降低了5.48%。