新疆是我国红花的主产区,常年的种植面积达2~2.7×104 hm2,总产2.7~3.6×104 t,占全国红花总种植面积和产量的80%左右,是“红色产业”的重点之一。目前红花完全依靠人工采收,劳动强度大、生产效率低、采收成本高,严重地制约了红花产业的发展。因此,红花采收实现机械化已成为红花产业发展的必然趋势。本文在研究红花物料特性的基础上,研究设计了剪切式红花采收装置,运用Solidworks软件建立红花采收装置的三维模型,对采摘装置进行运动学分析及优化,对收集装置收集箱进行流场分析及优化,完成样机的加工后,对红花采收装置样机进行田间性试验。完成的主要工作内容和取得主要成果如下:(1)红花物料特性的测定与分析。结果表明:花梗自身、花托与花梗、红花与花托三个不同位置的抗拉力分布有显著的差异,且三者总体的抗拉力分布依次减小;花托直径对红花与花托之间的抗拉力的影响是显著的,红花含水率对红花与花托之间的抗拉力的影响是显著的;含水率为8.9%的红花的悬浮速度为1.72m/s,含水率为75%的红花的悬浮速度为3.00m/s。通过本部分的研究,为设计开发剪切式红花采收装置提供了理论依据。(2)设计了一种剪切式红花采收装置。根据剪切式红花采收装置的设计要求,以红花的物料特性为基础,提出了剪切式红花采收装置的总体设计方案,对关键零部件参数进行了选型和设计,最后利用Solidworks软件进行了三维建模。(3)利用ADAMS软件对采摘装置进行运动学分析。结果表明:曲柄长度、转速是影响采摘装置动刀速度的主要因素,曲柄长度、转速、连杆长度最佳参数为10mm、400r/min、48mm;机构在最优参数情况下工作,动刀运行平稳,与运动学理论分析一致。(4)利用Fluent软件对红花收集装置收集箱进行流场分析及优化。基于流场分析结果,对收集箱结构中不合理处进行结构改进,充分利用惯性沉降和重力沉降原理,使红花在最短时间内沉降。(5)样机试制和田间试验。结果表明:样机运转平稳,工作可靠,装置能够适合当地红花采收作业;生产率为1.35kg/h,损失率1.17%,含杂率为1.50%。