内蒙古自治区有着广阔的天然草场,牧草资源十分丰富,但这些资源存在区域性、季节性不平衡,导致牧草的利用率较低。将松散的牧草压缩成捆,可以提高其贮存、运输能力。传统的牧草压捆机通常采用曲柄滑块式压缩机构,该机构运动特性简单,其运动规律不能适应牧草压缩理论,存在能耗高、效率低等问题。据此,课题组提出凸轮式压缩机构,利用凸轮机构具有复杂运动规律的特点,实现牧草的变速压缩。为深入研究凸轮式压缩机构相对于传统曲柄滑块式压缩机构的优势,本文在课题组前期研究基础上,进行以下方面的研究。(1)在研究国内外牧草压捆机压缩机构的研究现状与牧草压缩理论的基础上,提出根据已有凸轮式压缩装置设计一偏置曲柄滑块压缩机构,对二者进行深入对比研究。(2)利用凸轮式压缩装置进行压缩试验,测试压缩过程中最大压缩力和草片不同位置的受力情况,结果表明随着压缩过程进行,草片受力呈现逐步下降的趋势。(3)在对凸轮式压缩装置结构分析的基础上,进行曲柄滑块压缩机构的参数设计,建立曲柄滑块机构的运动学与动力学数学模型,运用MATLAB软件对数学模型进行求解。通过对运动学与动力学的特性分析,得到相关理论参数,为机构零件的尺寸设计提供依据。(4)分析机构的工作过程,确定各构件的装配关系。以凸轮压缩装置试验结果为依据,进行各构件的尺寸与结构设计,对重要零件进行校核以确保零件的使用寿命。利用UG软件完成各构件的装配并进行运动仿真,检查构件间的干涉与碰撞。(5)利用虚拟样机技术完成凸轮式压缩装置和偏置曲柄滑块压缩装置的运动学与动力学特性对比,结果发现在同一工作行程下凸轮式压缩机构相较于偏置曲柄滑块压缩机构增加了 20%压缩时间,凸轮式压缩机构功耗低于偏置曲柄滑块机构。