当前,国内现有采伐头大部分只有一套锯切机构,不能对能源林树干末端充分截梢利用。随着林业经济的快速发展、社会对木材需求量的不断增大,对国内能源林机械化采伐作业进行优化具有深远意义。本文在现有采伐头结构基础上,研究设计一套采伐收集作业装置,安装于现有采伐头顶部,可对树干末端充分截梢利用,同时可实现1～4棵多棵夹抱作业,进而提高对林业资源的利用率、采伐作业的效率和减少作业耗能,为未来能源林采伐收集提供参考。本文首先对采伐收集作业装置进行机械结构方案研究,分析锯切机构和辅助夹抱机构的工作原理,确定锯切机构锯切树木的最大有效直径以及两机构油缸的最大工作行程和推力,并对锯切机构有关结构进行选取,同时对链轮的主要设计参数进行深入的计算。然后,建立采伐收集作业装置的三维模型,完成装置的虚拟装配。在此基础上,对装置进行运动学仿真分析,获取辅助夹抱机构分析点的位置、速度和加速度随时间的变化规律。通过分析运动轨迹、速度的变化规律,可知夹抱机构左右两侧打枝刀抱爪运动基本相对对称,作业时可保持相对稳定;分析加速度的变化规律,可知合理控制夹抱油缸的加速度,可以减少夹抱时对树木的损伤和减小打枝刀抱爪对铰接点的反作用力。接着,对装置进行有限元静力学分析和有限元模态分析,验证结构强度和刚度均可靠;获取和分析装置结构的共振特性,为作业时进料速度的设置提供依据,避免设置不当导致发生或接近共振,进而损坏装置。最后,基于锯切机构的运动实际情况及其性能要求,计算执行机构的主要尺寸,确定压力、流量等液压系统参数,设计控制锯切机构运动的液压系统原理图并进行仿真验证。