巨菌草属于菌草的一种,其营养价值高、抗逆性强、适应性广,具有极大的经济价值和社会价值,菌草产业已经成为助力脱贫、增产致富、带动多国互利共赢的推进器。但是,随着菌草产业的快速发展,巨菌草人工收获效率低、收割成本逐年增高等问题,已经成为制约菌草产业发展的瓶颈,大力发展巨菌草收获机械是打破这一瓶颈的必由之路。而其中巨菌草切割器作为巨菌草收获机的关键部件,其切割作业性能的好坏直接影响巨菌草机械化收获的质量和效率。本文首先通过研究国内外高杆植物收获的相关论文,根据巨菌草田间生长环境和植物生长特点,设计巨菌草切割器并建立巨菌草切割器运动学模型和不漏割、巨菌草茎杆不接触刀盘以及运动参数匹配的理论模型。再通过简单田间试验及试验数据统计分析,确定了影响巨菌草切割器破头率的两个主要因素,切割器转速及刀盘倾角,并进一步针对影响切割质量和切割功耗的因素开展研究。利用现有巨菌草测得的物理力学参数和ANSYS/LS-DYNA软件中提供的MAT＿WOO模型的相关公式建立了符合巨菌草横观各项同性性能的材料模型,运用有限元动态仿真对简化后的切割器切割茎杆的过程进行仿真,通过对巨菌草切割器运动参数(切割器转速)和结构参数(刀盘倾角、切刀切割角、切刀刃角)各个水平的单因素仿真,对影响试验指标切割功耗(最大切割力、能量损耗)和切割质量(巨菌草木质部与韧皮部在切割过程中的位移差)的因素和细观巨菌草破坏方式有了初步认识,进一步采用响应面中心组合设计(BBD)试验设计方法,对切割器运动参数和结构参数进行仿真试验,采用数理统计方法建立了各影响因素对试验指标最大切割力、能量损耗及巨菌草木质部与韧皮部在切割过程中的位移差的回归数学模型,分析了各个影响因素及其交互作用对切割功耗和切割质量的影响,同时进行多目标的综合优化,获得各影响因素最佳组合为:切割器转速715 r/min、刀盘倾角10°、切刀切割角29°、切刀刃角25°时切割器最大切割力为166N、能量损耗0.960J、巨菌草木质部与韧皮部在切割过程中的位移差最小。最后根据优化结果和实际使用场景设计巨菌草收获机切割器分体式刀架结构并建立虚拟样机模型。