桑条平茬收获类机械近些年在我国有很大的发展,但大都只能适应某一特定地区的收获条件。我国桑园地块分散,种植的地形复杂,有平地、山地、坡地等,机械适应性不强。栽植模式没有统一,机械的应用受到桑树种植行距、密度限制,不同种植形式的桑园,对机械的作业有不同要求。因此,平茬的要求也不同,割茬高度要求在50 mm~300 mm之间,甚至更高。大部分桑园机械满足不了不同桑园不同高度的要求。在力学特性试验和虚拟仿真技术的基础上,设计了一种草本桑平茬机,该机具有广阔的应用空间,具有很好的推广前景。根据农艺农机相结合的方针,设计了一种草本桑平茬机械,主要工作内容如下:(1)研究草本桑树拳部分的力学特性,利用万能试验机进行剪切、压缩、弯曲试验,得到草本桑树拳部分力学特性。为机器的工作切割参数的确立提供了依据,也为后续的锯切建模仿真提供了参数。以后再研发设计同类型的机械时,提供有效的参考数据。(2)运用SolidWorks建立三维样机模型,再结合Hypermesh和LS-DYNA进行仿真分析。仿真结果确定机器较好的工作状态对应一挡高油门,此状态下行驶速度为0.4 m/s,转速为3200 r/min,对应线速度为50 m/s,切割行驶速比λ=125。(3)设计整机方案、主要结构及各部分参数等。查询相关资料并进行理论计算分析,确定关键参数。利用SolidWorks三维设计软件对平茬机的结构进行了设计,主要包括动力机构、行走机构、回转式锯片切割割台等。本设计关键机构主要有离地间隙调整机构、摩擦片式转向机构和圆盘锯割台等。设计参数值主要为轮距770 mm~870 mm;割台收割宽度为650 mm;高度调节范围为50 mm~300 mm;平茬机的割台工作部件为圆盘锯,直径为300 mm,转速最大为3200 r/min,最大线速度为50 m/s,对应切割行驶速比λ=125;设计的机器行驶速度为0.72 km/h~3.27 km/h;输送链速度1.05 m/s;锯片倾角14°。(4)对平茬机在坡道上纵向上下坡及在坡道上横向行驶的稳定性进行分析,通过分析得出了纵向和横向行驶时翻倾和滑移的临界角度;对平茬机的重心坐标和整机相关参数进行分析计算,计算出喷雾机的重心位置坐标为994 mm,478 mm,30 mm;计算得出,在茬地上行走,行走轮附着系数φ=0.6时,纵向上坡极限翻倾角31.8°,纵向下坡极限翻倾角74.3°,纵向上坡滑移角30.7°,纵向下坡滑移角24.2°,横向行驶极限翻倾角61.9°,横向行驶滑移角28.4°,符合设计要求。(5)最后样机试制试验,圆盘锯能达到的最大转速为2830 r/min。试验结果表明:线速度较大,切割行驶速比值较大时,割茬质量较好。一挡高油门时,行驶速度为0.35 m/s,最大线速度为44 m/s,切割行驶速比λ=125.7,即圆盘锯转速为2830 r/min时,割茬损伤程度为2.54,此时割茬损伤程度数值最小,为最合适的工作状态,与仿真结果相同。机器适用于草本桑平茬工作,平茬后的割茬对桑条后续生长影响不大,工作效率高,割茬质量符合要求。