农作物秸秆是宝贵的可再生资源,但秸秆结构疏松、密度小、分布分散、季节性强,导致其收集、运输及贮存困难,因此秸秆打捆收获非常必要。圆捆机作为秸秆收获的关键设备,具有结构相对简单、配套动力较小、价格较低等优点,在国内外得到广泛应用。但我国自主研发的中小型钢辊式圆捆机所收获的秸秆捆,在运输贮存过程中存在易于膨胀松散等问题,主要原因捆绳机构的绕绳方式不合理,为此本文设计了与其相配套的捆绳机构,并对其进行深入的分析与试验研究,为圆捆机捆绳机构的设计及研发提供理论依据与技术支持。主要研究如下:(1)利用万能试验机对圆捆机专用麻绳进行拉伸特性试验研究,试验结果表明:试验选取的3因素对捆绳的最大拉力和伸长率的影响顺序相同,贡献率顺序均为:绳数>绳长>加载速度,绳数对试验结果响应最显著,绳长与加载速度对拉伸性能的影响相差不大。3因素对最大拉力和伸长率的影响规律为:随绳长的增加,捆绳的最大拉力缓慢下降,伸长率先减小后趋于平稳;随着绳数的增加,捆绳的最大拉力和伸长率均呈现二次抛物线性增加;随加载的增加,捆绳的最大拉力缓慢下降,伸长率缓慢减小。试验结果为圆捆机捆绳机构的设计提供依据。(2)利用钢辊式圆捆机试验台,测定完整稻秆在试验条件下的卷压应力变化规律,并拟合其应力松弛方程。完整稻秆在该试验条件下的最大卷压应力平均为7.15 kPa、平衡卷压应力为2.38 kPa,卷捆完成20 s后适合捆绳机构的放绳捆绕。测定结果表明:卷捆刚完成时秸秆捆卷压应力达到最大值,不宜立即放绳捆绕,随后卷压应力随时间不断下降最后趋于平衡,平衡卷压应力是秸秆捆膨胀变形的内在因素。测定结果为捆绳机构的设计及放绳时间的调整提供参考。(3)针对钢辊式圆捆机设计捆绳机构,该机构主要由机架、导绳板、导绳轮、传动系统、导轮组合以及座板等组成。利用Solidworks三维建模软件构建捆绳机构各零件的三维模型,并对捆绳机构进行虚拟装配以及零件干涉检查,在装配体的基础上,详细介绍了机构的工作过程及其关键零部件的设计建模过程。捆绳机构的设计为机构的试验研究提供技术支持。(4)按照预定的捆绳机构结构参数,简化机构模型,并导入ADAMS虚拟样机中建立仿真模型,添加约束和运动副,双驱动运行模型,拟合捆绳机构相对秸秆捆的运动在秸秆捆表面留下的运动轨迹。将仿真结果与捆绳预试验测量值对比分析,发现两结果误差控制在3%以内,结果说明仿真轨迹拟合度极高,捆绳机构的设计合理,机构的关键参数对绕绳轨迹有重要影响,为捆绳机构试验因素选择提供依据。(5)利用钢辊式圆捆机试验台,进行捆绳机构的试验研究,确定目标函数秸秆捆不规则度Dk、秸秆捆膨胀率Pk、捆绳消耗量Gs与各试验因素之间的关系。在试验范围内,各因素对秸秆捆不规则度贡献率大小顺序为:安装距离、圈数、导绳轮半径;对膨胀率的贡献率大小顺序为:安装距离、导绳轮半径、圈数;对捆绳消耗量贡献率大小顺序为:导绳轮半径、圈数、安装距离。通过响应曲面分析法,建立了各试验因素与评价指标的响应曲面模型,确定了捆绳机构的优化参数组合:圈数为2圈、导绳轮半径为70 mm、安装距离为62 mm。在优化参数组合下,秸秆捆的不规则度为3.23%,膨胀率为4.72%,捆绳消耗量为2.93 kg/t。