我国苹果栽培模式向现代矮砧密植模式快速发展,园区生草是改善苹果园土壤环境的一项重要管理技术。对于园区草体的管理普遍采用行间割草机进行机械化切割还田,但对于起垄栽培的果园,果树地布两侧垄面上的草体因受地形限制只能采用人工切割作业,或喷洒除草剂进行除草。针对果树地布两侧垄面杂草机械化切割困难的问题,研究果园垄面草体切割装置及排草性能,以期实现果树行间和垄面同时割草还田。实地调研矮砧密植苹果园栽培特点及垄面地形数据,结合国内外果园割草机研究现状,确定果园垄面割草机外形参数,设计计算出各零部件的工作参数范围,利用AIP（Autodesk Inventor Professional）三维设计软件建立割草机的数字样机,为割草装置参数优化奠定了模型基础。为确定垄面切割装置最佳工作参数,建立垄面切割刀盘三维实体模型并进行前进速度、刀盘转速、刀组数和刃线长度对重割率和漏割率影响的优化仿真试验,利用动力学分析软件得到刀片运动轨迹并计算重割和漏割面积,以前进速度、刀盘转速、刀组数和刃线长度为影响因素,以重割率和漏割率为相应指标,利用响应面分析法对模型进行四因素三水平虚拟正交试验,结果在前进速度2m/s,刀盘转速2700r/min,刀组数2,刃线长度95 mm时重割率和漏割率最低,重割率最低为1.3%,漏割率最低为2.96%,并以此对切割刀盘进行优化改进,同时确定变速箱的传动比为1:5。针对垄面切割高度难以保证一致性的问题,对垄面切割装置进行振动特性分析。通过运用动力学软件对垄面切割装置进行基础模态分析和振动动力学分析,得出切割装置1阶模态频率为125.01 Hz,对应的极限转速为7500.6r/min,果园垄面割草机设计转速为2700r/min,远低于其危险转速。通过对切割装置进行随机振动的位移响应分析得到了切割装置的主要振动特性,同时通过加速度载荷分析获取了切割装置在工作状态下振动的主要传递路径。通过对切割装置进行谐响应分析,得出在180 Hz时甩刀顶端的径向振幅达到最大值,甩刀的动刚度下降,甩刀容易出现断裂;在250Hz时花键套与刀盘连接处的焊缝容易出现裂缝现象,并以此对甩刀和刀盘进行优化改进,为切割装置进一步减振措施的研究提供了数据基础和新思路。为分析高速流动气流对割草机切割后杂草具体流动方向的影响,通过采用流场域分析软件对割草机工作状态进行风速模拟,数据表明主盘气流的流动模式有助于将切割后的草屑通过刀盘中间排出,侧盘内部气流可实现其双口排草的效果。通过速度云图得出割草机两侧折弯处具有较高的反向速度,可有效避免割草机内部集草。通过对割草机压力云图分析,其自身的壁面几何轮廓对于内部流场的压力分布有着一定的影响,通过优化壁面轮廓可以在一定程度上保证气流流动的对称和均衡性,消除空气动力学特征对割草机工作情况的不利影响。对果园垄面割草机进行田间试验,将试验后各验证指标进行数据统计与分析,其重割率、漏割率、割茬高度稳定系数和碎草率均满足旋转割草机试验标准,符合果园割草机设计要求,满足果树行间和垄面同时割草还田的需求。