我国是农业大国,解决好农业问题至关重要,“十八大”明确提出要大力推进农业现代化进程。农业现代化的核心是农业机械化,作物收获机械化是农业机械化的重要环节。水稻是我国最主要的粮食作物之一,播种面积巨大,寻求快速、高效、优质的水稻收获方法对于提高农业机械化水平、加速农业现代化进程、促进国民经济发展都具有积极的意义。南方丘陵地区水稻种植面积约占全国的1/2,由于田块狭小,田地高低不平、土地积水湿软等特点,造成传统的全喂入式及大中型半喂入式收割机很难适应这类地区,另外,丘陵地区经济欠发达,水稻收获机械化水平一直很低。而且国产半喂入式小型收割机长期受到技术水平、国外品牌垄断等因素的影响,发展一直比较缓慢。因此,对适合丘陵地区的半喂入式小型收割机进行研究是非常必要的。本文以半喂入式两行收割机为研究对象,通过总体方案的设计、关键技术的解决、虚拟样机的研发,开发出了物理样机,进而对收割机的清选系统、切割传动机构等核心部件的性能和整机的性能进行了研究与试验。主要研究内容如下：1.对清选系统的运动学和物料筛分性能进行研究。根据影响物料筛分性能的因素,依次对传统振动筛装置进行结构简化和运动分析；对物料在气流场中的运动进行分析,建立物料运动方程,分析主要参数对物料运动的影响；对物料在筛面上的定常运动进行分析,建立三种运动形式的运动方程；对气流场中两颗物料的单碰撞和物料群的多碰撞进行分析,建立碰撞运动的速度方程式,计算出碰撞运动产生的能量损失；对物料透筛概率进行研究,建立物料透筛临界速度方程。在上述分析的基础上,基于均匀设计法对物料在气流场中的运动、物料在筛面上的运动、单颗物料和物料群的筛分过程进行了仿真,对仿真结果进行了回归分析,建立了能量损耗最少、分离时间最短及物料滑动位移最小的多目标优化数学模型,利用MATLAB的优化工具箱求解得到了影响物料筛分性能的最优工作参数,优化结果对清选结构改进设计及样机研制具有较大的指导意义。2.对新型切割传动机构进行研究。提出用空间连杆机构代替传统平面连杆机构的新型切割传动机构(申请专利并获得授权,专利号CN201120105449.6)。建立该新型机构的数学模型,基于类复向量法进行运动特性分析,推导出运动方程式。采用谐波特征参数法建立新型机构的数值图谱,结合两行收割机的工作参数指标,对新型机构进行尺寸综合和优化。将优化后的新机构与目前两行收割机的标杆产品pro208从尺寸大小和传力性能两个角度进行分析比较,结果表明新型机构两个指标都优于传统机构。3.对新型静液压齿轮无级变速装置(集成式HST)进行研究。分析新型集成式HST的内部结构、工作原理和液压油路原理。对HST里的两路关键功能齿轮传动进行优化。考虑割台传动齿轮在实际收割过程中工作情况较为恶劣,振动、冲击较大,易损伤精密液压元件的特点,对割台齿轮建立以振动加速度最小、体积／质量最小为目标的双目标优化数学模型。为适应HST高度集成的特点,对驱动行走齿轮对进行了尺寸优化,建立以中心距最小为目标的优化数学模型。利用MATLAB的优化工具箱分别进行求解得到了优化结果。4.对整机方案进行论证,建立了虚拟样机的三维模型。根据设计的总体功能要求、设计目标及综合考虑到其开发的经济性与可行性,对半喂入联合收割机总体的方案进行了选型与设计。利用三维软件完成了4700多个零件的建模,并进行了三维总装,得到了收割机整机的虚拟样机模型。5.对物理样机进行了研制与性能试验。将样机划分了6大子系统,分析了每个子系统的关键零件及其制造工艺,并根据不同类别零件的具体情况,逐一确定了每个零件的制作方式(自制、外协或外购),最终研制出了样机。在2013年8月中旬至9月上旬的水稻抢收期里,按照国家的收割机作业性能试验标准,对物理样机做了约20天的高强度收割试验。对损失率、含杂率、破损率、割茬高度、茎秆铺放质量、生产率等收割机的核心指标进行了试验测试,并将测试数据与目前市场上主流的合资、国产品牌收割机的性能数据进行了对比。通过本文提高清选系统物料筛分性能、改进切割传动机构的运动学分析与尺寸综合、高度集成HST结构优化等关键技术的研究及整机综合方案设计选型研制出的物理样机能很好地适应我国多山的南方丘陵地区,且作业性能基本达到了合资品牌同种类收割机的性能水平,这无疑会促进半喂入式小型两行收割机在我国的进一步深入研究与普及应用,具有较大的学术意义、经济效益和社会效益。