绿肥作为我国传统农业的重要作物之一,其具有改土肥田、减少水土流失、防治病虫害及提高作物产量等多方面作用。毛苕子作为一种典型豆科绿肥,其种植面积逐年提升,目前国内主要以人工收获为主,机械化水平发展较低,限制农民大面积种植积极性。针对毛苕子植株在成熟期的生长状态及力学特性,设计了一种毛苕子收获机喂入装置。本文综合力学特性试验、关键部件设计分析、数值模拟仿真、多目标优化及田间性能试验等方法及手段,确定了喂入装置结构参数及最优工作参数,并验证其工作性能,以期达到装置有效喂入及防缠绕的设计要求。主要研究内容如下:(1)毛苕子茎秆力学特性试验。选取土库曼毛苕子为试验对象,建立毛苕子茎秆机械模型并通过试验测定毛苕子茎秆的物料特性参数。通过试验可获得毛苕子茎秆沿径向压缩、轴向拉伸及径向弯曲下的破坏载荷、破坏应力及相应弹性模量。(2)毛苕子收获机喂入装置的设计。设计一种防缠绕式毛苕子收获机喂入装置,具体阐述其总体结构设计及工作原理,并对关键部件切割装置及立式拨禾滚筒进行结构设计,其主要内容为:设计一种双圆盘滚筒式旋转切割器,采用无支撑削切方式,确定毛苕子茎秆被有效切割最低线速度为40m/s;割刀类型为双刃扭转割刀,其刀片厚度为4mm、扭转角度5°;通过分析圆盘割刀运动轨迹,确定割刀转速为1122r/min及单个刀盘割刀数为3片。立式拨禾滚筒类型为锥形滚筒,确定立式拨禾滚筒最大线速度为27m/s,滚筒下端面直径为280mm,上端面直径220mm,滚筒高度为300mm,拨齿为类三角形且拨齿面为曲面并确定其排布方式为直线型排列。(3)基于Rocky软件的喂入装置数值仿真。为探究关键部件最优工作参数组合,提高喂入装置作业质量,利用Rocky软件对毛苕子茎秆喂入环节进行仿真,建立喂入装置—毛苕子茎秆间的离散元作用模型,分析茎秆在装置中的运动状态。将三元二次回归正交旋转组合试验与虚拟仿真技术结合,以立式拨禾滚筒转速、机具前进速度、绞龙转速为试验因素,茎秆损失率为试验指标。仿真结果表明:当滚筒转速为1037.5r/min,机具前进速度为2.76m/s,绞龙转速为348.88r/min时,茎秆损失率为2.38%,此时喂入装置的作业效果最优。(4)毛苕子收获机喂入装置田性能试验。依托自走式毛苕子收获机,以仿真模拟出的最优工作参数对喂入装置进行田间性能试验,并根据国标GBT 10938-2008旋转割草机要求及茎秆损失率检测装置各项性能指标。田间性能试验结果表明,各测试指标均符合国标要求,实际割幅1.66m,割茬高度6.41mm,超茬损失率0.45%,漏割损失率0.20%及茎秆损失率3.00%,验证了喂入装置设计的合理性。