甘蔗是我国的主要糖料作物,目前仍以人工砍收为主,2017/2018年榨季甘蔗机械化收获率仅占1.42%。目前,切段式甘蔗收割机收获的蔗段含杂率高、田间损失大是影响其推广应用的主要原因。而切段装置作为收割机的关键部件,其刀片对切断后蔗段的抛送轨迹以及蔗段落在排杂通道内的相对位置对风选排杂效果有较大的影响。因此,本文选择该问题进行研究对提高切段式甘蔗收割机作业质量有较大的实用价值。本文参照4GDLS-132A型切段式甘蔗联合收割机各功能部件尺寸、安装位置与作业参数,自制了将输送、切段、排杂与转运等部件组合在一起的试验台,用以研究甘蔗被刀辊切断后蔗段的抛送运动过程。通过理论分析和高速摄影试验分析相结合的方式,对甘蔗被刀片切断瞬间蔗段的空间姿态进行了研究;试验研究了切段刀辊转速和几何位置关系对蔗段抛送速度和运动轨迹的影响;在此基础上设计了切段装置与排杂风机之间的导向通道。主要研究内容与结论如下:（1）蔗段随刀运动与脱离条件。通过对蔗段随切段刀片运动过程进行分析,建立了蔗段随切段刀片运动的运动学模型,得出蔗段的随刀滑移速度与切段刀片倾角?’和转速等因素有关;得出蔗段与切段刀片发生脱离的区域节点及其对应的脱离条件。（2）蔗段抛送轨迹研究与导向通道设计。将抛出的蔗段看成抛射体,利用抛射体理论建立无导向通道和有导向通道情况下,蔗段抛送过程的空间运动学模型,分析获得了上抛角和抛送偏角范围的表达式。并据此设计出了切段装置与排杂风机之间的导向通道。（3）切断瞬间蔗段在刀片处的空间姿态。经过理论分析和高速摄影试验,明确了甘蔗被切断瞬间蔗段在切段刀片处呈现上翘、保持喂入倾斜姿态和下垂3种空间姿态,且甘蔗喂入层数对蔗段空间姿态没有显著的影响。（4）抛送轨迹的高速摄影试验与分析。利用高速摄影技术进行蔗段抛送轨迹跟踪试验,获取了蔗段抛送的空间运动轨迹,验证了蔗段在抛送过程中存在不同的上抛运动轨迹线,对比分析不同抛送角度下的抛蔗轨迹,得出最佳的抛送角度为34°。在排杂风机和切段装置之间设置安装导向通道可以限制过大上抛角下蔗段的抛送轨迹,增加蔗段落入排杂风机合理负压区的概率。得出在抛送角为34°时,较优的角度调整板倾角为30°。（5）抛送速度的高速摄影试验与分析。通过高速摄影技术跟踪分析获得了蔗段被抛出瞬间的抛送速度。切段刀辊转速和抛送角度对抛送速度的双因素试验结果表明,切段刀辊转速对抛送速度影响极显著,且抛送速度随着切段转速的增大而增大,呈现较强的线性相关;抛送角度对抛送速度影响不显著;回归分析结果表明,刀片刃口线速度和抛送速度的相关系数为0.999,进一步验证了蔗段随刀过程中蔗段沿刀片滑移速度可忽略不计。本文研究结果为确定切段装置与排杂风机之间的相对位置关系提供了依据。