菌草是一种多功能性的草本植物,其品种繁多,主要用于栽培香菇、灵芝、木耳等多种食用菌、药用菌。随着三十多年的不断深入研究,我国在菌草的改良、培育和推广方面都取得了重大的成果。随着菌草种植面积地不断扩大,实施菌草机械化收割,对提高劳动生产率、降低生产成本,提高资源利用率等具有直接推动作用。菌草茎秆力学性能参数的获得是建立茎秆材料模型的基础,是研制高效、低耗茎秆切割器的重要依据,有利于在农业机械设计阶段中减少研发成本与缩短研发周期。因此,本文应用正交试验设计方法,利用万能材料试验机对菌草茎秆进行拉伸、压缩、弯曲、冲击试验,获得菌草茎秆的抵抗强度、弹性模量等力学特性参数。为了研究菌草茎秆的切割特性,设计了适合菌草收获的切割器,并对切割器的零部件进行静力学和模态分析。建立了茎秆及刀具切割过程的有限元模型,研究了刀片转速、茎秆直径对切割过程的影响,为菌草茎秆的切割、粉碎机械设备切割器的研制提供了理论依据。本文主要研究内容和结论如下:(1)研究了巨菌草茎秆不同部位的物理特性。结果表明:随着巨菌草茎秆高度的增加,茎秆的外径、内径、节间长度呈线性减小的趋势,含水率有增大的趋势,而壁厚变化不明显。(2)选取成熟期巨菌草、象草、红象草茎秆为试验材料,进行四因素三水平的正交试验。得到了菌草茎秆的抗拉、压、弯强度及弹性模量等力学参数,并对因素的影响关系进行方差分析。(3)设计了适用于菌草茎秆收获的切割器。利用ANSYS/Workbench对切割器零部件进行静力学和模态分析。结果表明:切割器零部件在切割过程中受到的应力远小于切割器材料自身的屈服极限,且形变非常微小,满足切割性能刚度和强度的要求。(4)利用ANSYS/LS-DYNA进行菌草茎秆切割过程的动力学仿真与分析,研究了刀片转速和茎秆直径两个因素对刀片切割性能的影响。结果表明:在整个切割过程中,刀片在切出茎秆时最大等效应力σmax最大,此时刀片最容易发生工作性能失效。刀片转速越大,最大等效应力σmax越小,但若转速过大,有可能引起共振,加剧结构振动,导致切割器无法正常工作。