嫩桑作为一种新的功能型饲料,在畜牧领域具有广泛的应用前景。随着嫩桑需求量的不断增大,其收获方式由以前的嫩枝采摘转变为现在的整株收获,且一年收割多茬。论文针对目前嫩桑收割劳动强度大,同时收割后留茬高度不一、切口不平、切口破损导致后期生长无序,影响下茬收获的难题,主要开展以下几个方面的研究:(1)针对目前嫩桑收获时存在的主要问题,提出了嫩桑收割机整体设计方案,并根据功能要求将收割机分为行走底盘、收割台、输送机构、打捆机构四个模块。(2)结合嫩桑种植区的复杂地形及收割机行驶要求,提出了满足爬坡能力和通过性要求的履带底盘设计方案,完成了底盘结构设计,建立了底盘三维模型。(3)针对嫩桑收割切口不平整及破损的问题,对比分析现有的几种收割方式,选用高速旋转的圆盘刀按要求收割嫩桑。结合圆盘刀的运动特性及嫩桑收割的留茬要求,提出了具有收割高度可调节功能的收割台设计方案,完成了收割台结构设计,并建立了三维模型。(4)针对嫩桑收割后收集劳动强度大的问题,提出了采用机械结构对嫩桑进行收集的设计思路,设计了嫩桑收集所使用的归拢、夹持、输送及打捆装置。(5)结合收割机各个功能部件的动力需求特征,设计了收割机液压系统,并对液压系统的元器件进行了计算选型。采用AMESim软件对液压系统进行了仿真,并分析了液压系统设计的合理性。对液压系统进行优化,将液压马达启动瞬时冲击值从29N.m降到23N.m,同时消除了液压缸工作状态转换对系统产生的液压冲击。(6)建立收割机机架的有限元模型,并对车架进行模态分析。根据模态分析的结果,采用拓扑优化的方法对对收割机机架进行了结构优化设计。优化结果表明:收割机机架第一阶固有频率从33.9Hz提高到51.45Hz、第二阶固有频率从42.43Hz提高到66.71Hz,增幅分别为51%、57%,可有效避免共振。