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食用玫瑰种植产业在云南的发展前景十分广阔,据云南省农业厅数据显示,2012年至今,我省食用玫瑰的种植面积已由1.2万亩增长至5万余亩,经济效益每年接近3亿元。每年在食用玫瑰采摘结束后都要对玫瑰植株地表50cm以上的枝条进行修剪,从而达到来年更新复壮、加强株势的目的,但是由于云南位于云贵高原,田间环境复杂多变且食用玫瑰种植密集、枝条缠连的现象严重,现有的修剪机械无法有效的对食用玫瑰进行剪枝作业。本文在研究玫瑰茎秆的物理与力学特性、化学组分的基础上,通过理论与仿真分析,设计并试制了一种集拢枝、切割、回收、打捆于一体的玫瑰剪枝机,并进行了田间试验。本论文依托于云南嘉华食品有限公司与昆明理工大学农业与食品学院合作的横向课题进行研究,具体研究内容及结论如下:(1)在试验田采集玫瑰茎秆样本,并对玫瑰茎秆物理、力学特性及化学组分进行试验测定,通过试验可知,玫瑰植株平均高度为165.6cm,密度为0.344g/cm3,玫瑰茎秆的抗拉强度为12.346MPa,弹性模量为677.847MPa,抗剪强度为8.944MPa,抗弯强度为28.131MPa,断裂挠度为14.67mm,挠曲模量为125.619MPa,玫瑰茎秆在鲜样、半干样、干样三种不同状态下其纤维素、半纤维素及木质素的含量变化范围分别为23.09%48.45%、10.91%24.06%、6.54%20.85%。(2)针对玫瑰剪枝机切割方式提出单圆盘切割刀、双圆盘切割刀以及往复式切割刀三种不同的切割方案,利用ANSYS/Workbench对刀具进行六阶模态分析,使用Hypermesh有限元前处理软件对切割模型进行网格划分及材料属性的定义,然后通过LS-DYNA求解器进行仿真求解计算,其中单圆盘割刀、双圆盘刀与往复式割刀在切割玫瑰茎秆的过程中受到的最大等效应力分别为59.91MPa、69.98MPa和67.76MPa,三种刀具切割枝条所需最大合力分别为468.16、843.63与558.33N,综合分析仿真结果可知,单圆盘回转切割方式的切割效果最佳。(3)针对云南食用玫瑰的剪枝作业效率低、枝条回收困难等问题,通过对机架、切割机构、拢枝机构及打捆回收装置的设计,研制了一种食用玫瑰剪枝机,可以实现对不同高度的玫瑰茎秆进行拢枝、剪切及回收作业,并在学校工程训练中心对整机进行试制。(4)对整机进行田间正交试验可知,玫瑰剪枝机的最佳切割参数是切割刀片数量为6片,刀盘回转切割速度为2000 r·min-1,切割角度为20°,刀刃倾角为10°,整机前进速度为0.5 m/s,整机剪切玫瑰枝条的平均漏割率与撕裂率分别为5.68%和3.72%,平均合格率为90.6%,作业效果符合食用玫瑰剪枝农艺要求。