作物茎秆资源的开发利用既有利于广大农村的发展,也有利于环境保护和再生资源的有效利用,乃至于对整个农业生态系统中可持续发展问题都具有重要的现实意义。茎秆的切割是实现茎秆收获的首要环节,茎秆切割加工直接影响切割机具的能量消耗和茎秆切割质量。茎秆的力学特性,是设计、改进茎秆加工机具和提高其切割性能的重要依据。　　 论文从以下几点作了研究:　　 1、采用三点弯曲法研究了玉米茎秆在集中载荷下断裂的力学特性。在WDW-300型微控电子万能材料试验机上研究了4种玉米茎秆的弯曲断裂试验,得到玉米茎秆载荷—变形曲线。结果表明:玉米茎秆的弯曲断裂过程分为线弹性、非线弹性阶段和变形断裂阶段；茎秆弯曲线弹性范围和断裂时的变形量随品种不同存在明显差异；在其他条件相同的情况下,玉米茎秆断裂所需最大载荷与其截面积成正相关线性关系,并随生长部位和含水率的升高逐渐减小。抗弯强度和弹性模量随直径和含水率的升高有微小下降趋势。　　 2、根据往复式切割器的工作原理,研制了一个集切割与测量为一体的摆切式单茎秆切割试验台,详细分析了切割装置与数据采集系统的结构及工作原理。利用自制的摆切式单茎秆切割试验台,研究了玉米茎秆的形态参数和切割器的结构参数对峰值切割力和切割功耗的影响规律。试验结果表明:峰值切割力和切割功耗随切割速度和含水率的增大、切割位置的增高而逐渐减小,且在削切角为20。左右、动定刀间隙为3mm左右时较小,切割质量较好；峰值切割力和切割功耗在节点处比节间增加56％,外皮所需切割力占63～83％。　　 3、模拟田间茎秆的切割工况,研制了圆盘式茎秆切割试验台。试验台主要包括圆盘式茎秆切割测量装置、行走台车、切割高度调整电机、中央控制台、茎秆夹持装置和高速摄像装置六部分。能够实现切割高度和切割速度的连续可调,自动采集茎秆切割过程的力学参数,实时记录切割过程的运动图像。整个装置结构合理,便于操作,安全可靠。　　 4、运用机械动力学仿真软件ADAMS对圆盘式茎秆切割器进行了动力学和运动学仿真,对切割器的工作条件与结构参数进行了单因素、多因素交互作用和参数优化试验设计的仿真试验。结果表明:当刀盘与地面倾角为10°,圆盘半径为250mm,刀盘转速为650r／min,行进速度为0.6m／s时,圆盘式茎秆切割器的力学性能较好。刀盘约束力、扭矩幅值和空转平均能耗与圆盘半径成正指数函数关系；刀盘约束力与扭矩幅值不随刀盘转速和行进速度变化,空转平均能耗与刀盘转速和行进速度成正指数函数关系；刀刃顶点的速度和加速度都随刀盘转速的增大而增大,随行进速度的增大而保持稳定。利用高速摄像装置在线拍摄了茎秆的切割加工运动过程,采用图像运动分析系统分析了切割过程中动刀片的运动轨迹和茎秆的运动规律。