油菜是我国主要的油料作物,常年种植面积达到1亿亩,是我国食用植物油的主要来源。然而,我国食用植物油自给率还不到40%,因此必须大力发展油菜产业以保障我国食用植物油的供给安全。油菜分段收获充分利用了油菜籽后熟的生物学特性,在保证油菜籽成熟度一致、降低收获损失的情况下,缩短了油菜田间生长期,结合我国油菜主产区——长江流域稻油轮作种植模式,设计了一款可挂接在现有联合收获机底盘上的油菜割晒机,本文主要做了下面几方面的研究工作:(1)试验测定了长江流域直播油菜植株物料特性。得到了“湘杂油518”油菜种植密度为39.2株/m2,油菜植株的自然平均高度为1433.3 mm,平均分枝数为5.4枝,平均第一分枝高度为516.8mm,角果层最大直径平均值为356.1mm,割后油菜植株平均重心高度为724.6mm,适收期油菜植株与铺放台相同材料的最小摩擦角为25.31°,该系列参数值为油菜割晒机的设计提供依据。(2)设计了 4SY-2.2型油菜割晒机。设计了铺放输送装置,确定了拨齿的长度为120mm,分析了油菜植株在铺放输送装置上的运动规律,并分析了已割油菜植株在铺放输送装置顺利推送、顺利抛出的条件及油菜植株离开铺放台后的运动情况,得到了油菜植株在田间的铺放角的普遍表达式;设计了为降低分禾损失的分禾装置,确定了其结构尺寸和安装尺寸;分析了拨禾轮的运动情况,确定了拨禾轮的工作参数、结构参数、安装位置及调节范围,对切割装置进行了选型,分析了动刀的运动过程,确定了切割装置的运动参数:割刀的平均速度取1.36m/s。(3)试验研究了 4SY-2.2型油菜割晒机作业性能。试制了由分禾装置、切割装置、拨禾轮、铺放输送装置、传动系统等组成的油菜割晒机试验台;以铺放角度变异系数和铺放厚度变异系数为试验评价指标,以影响油菜割晒机作业质量的三个主要运动参数(输送链输送速度,机器前进速度,割台倾角)为试验因素,进行了室内台架单因素和二次正交旋转组合试验。单因素试验结果表明:输送链的输送速度vs=3.2m/s时,能够同时满足油菜植株铺放角度的变异系数、铺放厚度的变异系数均较低;机器前进速度vm=1.2m/s时,能够满足油菜植株铺放厚度的变异系数最低、铺放角度的变异系数较低;机器割台倾角Ψ=25°时,能够满足油菜植株铺放角度的变异系数和铺放厚度的变异系数最低。二次正交旋转组合试验结果表明:各因素对油菜植株铺放角度变异系数的显著性影响关系从大到小依次为输送链速度、割台倾角、机器前进速度;对油菜植株铺放厚度变异系数的显著性影响关系从大到小依次为割台倾角、输送链速度、机器前进速度。得到最优参数组合为割台倾角21.96°,输送链速度3.08m/s,机器前进速度1.06m/s。对最优工作参数组合进行试验验证,各评价指标试验结果与软件分析值基本相符,说明软件分析是可信的。(4)开展了田间验证试验。试制了由分禾装置、切割装置、拨禾轮、铺放输送装置、传动系统等组成的油菜割晒机;挂接于碧浪4LZ(Y)-1.8型油菜联合收割机上进行了田间试验。其主要参数为根据软件分析得到的最优参数组合校核后的参数(割台倾角22°、输送链速度3m/s、机器前进速度1.1m/s),试验结果表明,该油菜割晒机能实现油菜植株有效切割、有效分禾和有效铺放输送,同时利于切割后油菜茎秆后熟、油菜捡拾机后续捡拾的设计要求。