随着国内玉米机械化收获技术与装备水平的迅速发展以及禁止焚烧秸秆的相关政策法规公布实施,使得穗茎兼收型玉米联合收割机凭借着对玉米果穗和秸秆的一次性收获成为玉米机械化收获的必然趋势。本文针对现有玉米联合收割机中粉碎装置存在的动力消耗大、捡拾率低的问题,对粉碎装置进行设计,并通过降低转速来解决动力消耗大的问题;以秸秆粉碎装置的转速和刀片结构形式为研究对象,设计与研制了玉米秸秆粉碎装置,并进行了田间试验,基于玉米秸秆压成方捆对秸秆粉碎条件要求,通过优化刀片结构参数与刀辊转速解决捡拾率低和动力消耗大的问题,主要研究内容与结论如下:(1)粉碎装置的三维实体设计,建立粉碎刀辊、刀片、壳体与总体装配的三维实体模型,粉碎刀辊由刀辊、刀座和刀片组成;刀片的设计包括四种选型刀片的设计;壳体由两侧端板和曲面罩板组成。其中端板与曲面罩板的设计兼顾了粉碎后秸秆的输送部件工作要求而进行整体设计。(2)粉碎装置模型的有限元分析,利用Solidworks Simulation对4种刀片形式建立的模型进行应力分析,得到4种模型的等效应力、位移及安全系数分布云图,分析结果证明了刀片的设计满足刚度、强度及安全条件的要求;利用ANSYS Workbench针对粉碎装置中的粉碎刀辊进行预应力模态分析,分别得到了粉碎刀辊系统前6阶的固有频率和模态振型。模态分析结果表明粉碎刀辊设计转速远低于系统最低界转速,满足实际工作的需要。(3)粉碎装置的制作与田间试验,根据设计与仿真的结果,制作了粉碎装置,装配在三行自走式玉米联合收割机上,选择3种刀辊转速对4种刀片进行单因素田间试验与测试。试验结果表明,组合式甩刀效果最好,在刀辊转速为800r/min较低转速下,作业后秸秆的留茬高度为6.7cm,捡拾损失率为2.082%,且粉碎与输送装置没有堵塞现象的发生,满足作业要求,因此,组合式刀片为最优结构形式。