木薯已成为我国华南地区一种重要的粮食和经济作物,应用范围十分广泛,除了食用,木薯还主要用于饲用和工业用途,并且在生物质能源领域具有巨大的发展潜力。随着木薯市场需求的逐渐扩大,木薯的种植面积不断增加,木薯茎秆占木薯总产量的70%多,大量的木薯茎秆带来了收割难和后续处理难的问题。木薯茎秆切割铺放装置能够实现木薯茎秆的机械化收割和铺放工作,对木薯机械化整体水平和木薯产业化发展具有一定推动作用。本文以木薯茎秆切割铺放装置的研究设计作为主要内容,具体如下:(1)通过实地调研木薯茎秆的田间种植分布状况,测定木薯茎秆的主茎数目、主茎分叉情况、木薯茎秆直径以及木薯茎秆偏离中心线程度,并通过压缩和剪切等力学特性实验分析木薯茎秆的压缩强度和剪切强度,充分掌握对木薯茎秆切割铺放装置有影响的相关技术参数,并为装置的设计提供理论依据。(2)参考高、粗且分支多类作物秸秆铺放的研究方法、输送铺放的机理和铺放装置的结构形式,设计适合木薯茎秆的切割铺放装置,通过对不同夹持输送装置方案分析比较,确定切割铺放装置的结构形式。(3)根据木薯茎秆的生物物理特性,为克服因木薯茎秆外形复杂难以夹持的问题,设计切割铺放装置的夹持输送机构为皮带转轮式与改进后的双带夹持式相结合的结构形式。对木薯茎秆切割铺放装置的切割器、升降仿行装置、夹持输送机构的结构形式、夹持带、夹持轮、夹持方式进行设计。(4)对木薯茎秆输送铺放机理进行初步研究,木薯茎秆着地后的运动速度是其顺利向外侧铺放的重要决定因素,通过对木薯茎秆到达夹持输送装置末端和根部着地两个状态建立运动模型进行分析,得出木薯茎秆根部着地后向外侧铺放的条件。(5)通过Solidworks软件对切割器刀具进行三维建模,基于ANSYS Workbench软件对切割器锯齿形圆盘刀进行静力学分析和模态分析,通过静力学分析刀具的强度是否满足设计要求,通过模态分析刀具的振动特性,分析刀具的变形失效形式和固有频率,提高刀具的动态稳定性。