油莎豆作为重要的油料作物,近些年来在国内种植面积逐步增加,对于保障我国食用油安全具有重大意义。油莎豆生长阶段的油莎草鲜茎叶可作为优良的牧草资源,在动物饲料加工方面具备广阔的发展前景。目前,国内油莎草收割专用收割机械尚处于研发阶段,油莎豆收获时,油莎草主要采用秸秆还田机、秸秆粉碎机等作业机具对其进行粉碎还田,不仅浪费饲草资源,且使油莎豆收获机的收获筛分作业难度增加。解决油莎豆收获时的油莎草收集离田问题并设计油莎草专用收割机,对促进油莎草高值化利用,推动油莎豆全程机械化生产具有重要意义。为此,本文在收获期油莎草物料特性研究的基础上,根据农艺与作业要求确定了油莎草收割机整机设计方案,开展了关键部件参数设计和运动分析;运用FLUENT-EDEM耦合仿真方法,得到了在满足油莎草收割机捡拾率、粉碎合格率要求工况下的最佳参数组合;通过样机田间试验,对机具作业性能进行评价,以满足油莎草收割作业质量要求。主要研究内容与结果如下:（1）研究了收获期油莎草的物料特性。以试验区推广种植的“西班牙圆粒”品种为研究对象,对其收获期油莎草物理特性、接触特性、堆积特性、力学特性、悬浮特性等进行研究。部分试验结果如下:密度为750 kg/m~3,含水率为43.25%,堆积角为48.5°,剪切强度为135 MPa,拉伸强度为105 MPa,上段、中段、下段的油莎草悬浮速度均值分别为3.1 m/s、3.8 m/s、4.7 m/s。为油莎草收割机粉碎捡拾装置、螺旋输送装置、风机抛送装置设计参数提供依据。（2）开展了油莎草收割机关键机构运动分析与参数计算。在集粉碎捡拾、螺旋输送、风机抛送于一体的油莎草收割机整体设计方案基础上,对油莎草收割机粉碎捡拾装置、螺旋输送装置、风机抛送装置理论分析与参数计算,确定了粉碎捡拾装置最低转速为1804r/min、粉碎刀排列形式为对称双螺旋结构等;确定了螺旋输送装置叶片外径为310 mm、螺距为180 mm等;确定了风机抛送装置中叶轮直径为500 mm、风机转速2100 r/min、抛送通道尺寸为250 mm×250 mm、抛送高度等为1.5 m等。（3）研究了油莎草收割机内油莎草物料运移规律。采用FLUENT-EDEM耦合仿真方法,探究了粉碎刀轴转速、喂入量、粉碎刀折弯角度各参数对捡拾率、粉碎合格率之间的影响规律。结果表明,各因素对捡拾率、粉碎合格率影响的主次顺序依次为粉碎刀折弯角度、喂入量、粉碎刀轴转速;在最佳参数组合为粉碎刀折弯角度90°、喂入量2.10 kg/s、粉碎刀轴转速2100 r/min时,油莎草收割机捡拾率、粉碎合格率分别为91.05%、86.40%,满足设计要求。（4）进行了油莎草收割机田间作业试验。在最佳参数组合基础上进行多次重复试验,得到油莎草收割机田间作业时捡拾率均值为89.34%,粉碎合格率均值为82.44%,田间试验与仿真模拟试验捡拾率、粉碎合格率结果相对误差分别为1.88%、4.58%,验证了仿真试验结果的可行性,油莎草收割机符合NY/T 1004-2020《秸秆粉碎还田机质量评价技术规范》作业质量要求。