木薯作为一种高产、适应性强、利用率高的可再生热带作物,在世界范围内广泛种植,种植面积与收获产量逐年提高,木薯产业的发展前景广阔。而制约木薯产业的发展的关键因素在于木薯生产的机械化,尤其是木薯收获的机械化。当前,我国木薯收获机的研制还处于起步阶段,许多技术难点未攻克。木薯联合收获机的收获工艺包括切秆、挖掘、薯土分离、夹持输送、薯茎分离等过程。本文针对实现木薯联合收获的后面两部分工艺即夹持输送、薯茎分离的关键工作部件夹持分离装置展开研究。根据当前在研的木薯收获机收获机理,搭建出能适应不同木薯品种的收获,稳定夹持输送试验装置平台,使夹持输送装置实现有效切割、避免重割、漏割等现象的发生。同时,研究夹持输送速度、切割速度、刀盘齿数等因素对夹持分离的影响,为木薯联合收获机的进一步研究提供理论依据。主要研究内容及成果如下:(1)运用统计学分析与实地调查的方法,研究木薯的生物特性及力学特性。通过对木薯种植分布与木薯茎秆生物学特性数据为依据,参考其他茎秆类农作物的分离收获机理,确定木薯收获机夹持分离装置试验平台的工作参数和设计方案。(2)基于经验设计、计算机建模和有限元分析等方法,针对现有木薯收获机对木薯夹持输送机构夹持力不足、脱链、掉薯等现象进行优化设计。确定其夹持类型与夹持方式。根据机械设计手册对夹持轮、压缩弹簧、传送带等关键零部件进行设计、选择、计算与校正。利用SolidWorks建模软件建立其三维模型图,并对关键传动部件进行ANSYS有限元分析。(3)基于理论建模方法,设计出木薯收获机切割装置,研究切割点运动轨迹与夹持输送速度和刀具转速之间的关系,确定了在满足切割条件下切割刀的基本参数。(4)通过文献查阅和理论分析等方法,设计整机的传动系统。整机的传动系统包括夹持输送装置传动系统与茎秆切割装置传动系统两部分,计算出各个传动系统消耗功率、传动扭矩、传动效率等,选择其匹配动力所需要的电机型号。(5)搭建木薯收获夹持分离试验平台,通过木薯联合收获机夹持分离装置试验平台,开展相关试验,分析刀具类型、夹持速度、切割速度等因素对刀具作业所受扭矩的影响,采用响应面分析方法得出夹持输送速度、切割速度、刀盘齿数等因素对夹持分离所受扭矩影响最小的最优参数。结果表明在:刀盘转速600 r/min、夹持输送速度2.0m/s、刀盘齿数24,刀具作业所受扭矩值最小为3.2 N·m。