我国是世界甘蔗种植大国，种植面积达到了2000多万亩。甘蔗具有极高的经济价值，每年形成数千亿的产值。另外，随着农业全面机械化的到来，国家不断加大对农业的支持，小麦、玉米、水稻等主要农作物的收割已经基本实现了机械化收割。但是，甘蔗作为我国南方的主要农作物之一，其收割环节还是完全依靠传统的人工收割，效率低下，成本高。蔗叶分离装置是小型甘蔗收割机上的核心工作部分，其一直是影响甘蔗收割机工作效率的重要因素。本文以甘蔗收割机上的蔗叶分离装置为研究对象，旨在理论与实际相结合，设计出一种能够满足小型甘蔗收割机上性能要求的蔗叶分离装置。本文从蔗叶分离装置的结构设计、仿真分析和试验优化三个方面对课题进行了研究。首先，完成了对我国甘蔗种植情况的调查，确定我国的甘蔗适合使用小型甘蔗收割机进行收割。本文设计收割机蔗叶分离装置的工作部分组成为：喂入机构、剥叶机构、分叶机构和输出机构。对各个机构如何工作进行了阐述。该装置的传动系统采用液压传动系统作为动力系统，其特点是结构紧凑、经济实用、便于维护。其次，分别建立喂入机构和剥叶机构虚拟样机和数学模型的建立，分别对两个机构进行虚拟仿真。通过对仿真数据的分析，验证了装置设计的合理性，并为装置的田间试验提供了重要的数据支持。最后，使用正交试验的方法对蔗叶分离装置各个机构之间的转速匹配进行收割试验方案的设计。该方案的设计可以只采用较少的试验数据，获得全面的试验信息，采用科学合理的试验方法减少了物理样机在田间试验时的工作量。对正交试验的数据结果进行极差分析，该方法可以判断各个因素的作用是否显著，找到最优的转速匹配方案。并对在收割试验过程中存在的问题进行了总结，为装置的结构改进提供了重要参考。