在不损伤枝条的前提下,实现对桑叶的连续自动采收是非常困难的。为了解决桑叶人工收获费时费力的问题,相关研究者提出了杂交桑草本化栽培的方案,采取直接收割桑条的方式,可大大减轻人工采摘桑叶的劳动强度,降低采摘桑叶对劳动力的需求,也可为相关机械的设计提供方便。为了指导后续草本桑收割机及相近作物收割机的设计工作,本文设计了一型收割试验平台用于进行收割试验。试验台也可用于小麦、水稻和柳条等作物的收割试验。本文主要研究内容如下:(1)本文选用来自泰安市马庄镇山东农业大学桑蚕研究基地(N35°,E117°)的草本桑枝条,进行力学性能试验。通过力学试验,得到了草本桑枝条各项力学参数,并借助电镜扫描结果,对相关数据与试样离地高度之间差异的原因进行讨论。试验结果表明,桂桑优12的各项力学指标均大于农桑14号。从取样位置上分析,桑条的力学参数遵循自下至上逐渐减小的规律。参考试验数据建立了草本桑枝条的力学试验模型,进行了草本桑枝条的切割仿真试验。借助ANSYS LS-DYNA求解器进行仿真计算。仿真切割试验结果显示,切割桂桑优12的单根枝条时,动刀的最大切割力为25.7 N。切割农桑14号的单根枝条时,动刀的最大切割力为17.1 N。(2)本文对草本桑收割试验平台的行驶机构、切割机构、输送机构、打捆机构、传动系统和测控系统进行了设计和选型,并完成了草本桑田间收割试验平台的加工工作。试验平台可以自由改变行驶速度、切割器平均线速度和输送速度,行驶速度的调节范围为0.2 m/s~0.7 m/s。切割器平均线速度的调节范围为0 m/s~1.9 m/s,切割器驱动电机额定功率为2.3 kW,额定扭矩为15 N?m。输送速度的调节范围为0 m/s~4.6 m/s,输送机构驱动电机额定功率为1.5 kW,额定扭矩为10 N?m。打捆机构输入转速的调节范围为0 r/min~1800 r/min,打捆机构驱动电机额定功率为1.5 kW,额定扭矩为10 N?m。所选电机的最大扭矩为额定扭矩的两倍。试验平台可以在田间收割作物的同时,得到输送机构、往复式切割器和打捆机构的传动系统实时的转速和扭矩信号。输送机构、往复式切割器和打捆机构信号采集频率为8 Hz,扭矩传感器信号采集频率为250 Hz。扭矩传感器的扭矩量程为0 N?m~50 N?m,转速量程为10 r/min~3000 r/min.(3)利用草本桑割捆试验平台,进行了不同收割速度、行驶速度和往复式切割器平均线速度的单因素试验,并且利用单因素试验结果利用Design Expert软件设计了响应面试验,对试验结果进行分析,得到最优的行驶速度为0.53 m/s,最优的输送速度为1.07 m/s,最优的往复式切割器平均线速度为0.92 m/s,此时可以达到最优的切割质量。