油菜是我国最重要的油料作物,在我国农业生产中占有重要地位。油菜机械化收获是油菜生产中的重要环节,现有油菜收获机在收获过程中由于茎秆交叉而难以分行,增加了割台收获损失量。本文对油菜植株、角果等在收获过程中的物理表现特性进行测试研究,采用高速摄影技术手段对角果碰撞过程裂荚现象进行研究分析。设计一种茎秆分厢机械,在对其结构进行运动学、动力学分析基础上,借用adams、solidworks、matlab等软件对分厢器进行深入研究,最后对关键部件进行结构优化分析,该研究为油菜机械化收获装备的设计提供了理论依据。研究的主要内容和结果如下：1、对油菜植株田间特性进行了测试调查,结果表明植株茎秆直径在8mm附近分枝少,分枝离地高度较高,表现特性比较适合于机械化收获,有利于割台分枝收割,减少割台落粒损失。中等密度时,植株平均直径趋于平稳,植株高度中等,分枝较少,分枝离地高度较高等田间特性有利于机械化收获作业。成熟度、催熟剂喷施等因素对角果拉伸力学特性影响表明：中等密度的直播油菜直径处于8-10mm间,其角果抗拉能力受收获时间段的影响偏小,其适收期会有所延长,有利于提高机械作业利用率和作业时间跨度；催熟剂的实施对植株角果的抗拉能力影响较小,通过喷施催熟剂对提前油菜收获时间有着积极的作用。2、对油菜茎秆进行抗挤压特性测试试验,为分厢器的设计提供合适挤压点挤压高度等田间作业参数。结果表明：拉断试验表明偏角主要分布在40-60。范围内。离地高度为600mm,挤压偏角为30。,中等成熟阶段,挤压效果较好,回弹比小于20%,单位挤压力低于0.25N.mm-1。3、采用pco.1200高速摄影仪,对油菜角果收获时间段进行裂荚过程摄像分析研究,结果表明不同挤压位置时侧面挤压角果比『F面挤压角果力度较大,在200mm/s挤压速度时挤压力相对较小。对角果碰撞裂荚过程中高速摄像分析研究发现不同碰撞角度、不同摆放位置对角果裂荚有影响,自下而上的碰撞过程需要的碰撞速度相对较大,而自上而下碰撞需求的碰撞力较小。倒挂状态下需求的碰撞速度最小,自然状态下需求的碰撞速度较大,最大为水平状态下。4、采用“黑箱”方法对分厢器进行了系统设计,对分厢器进行功能分解和原理方案求解,再构建形态学矩阵计算得到合理的结构原理方案——往复向上扩张顶开式分厢,设计了整体结构布局图。5、运用理论力学运动学求解原理,对平行四杆机构和槽轮机构进行了运动学和动力学分析,研究发现：平行四杆机构在进行往复运动过程中,水平滑块上的推力F向左推的过程中,开始位于较大值,随着角度的增加受力逐步下降到一个较小的值,且一直稳定在一个较低的范围内；由于移动摩擦力的作用承担了部分助推力,滑块向右运动过程中受力偏小,但整体上基本对称。对槽轮角速度和角加速度变化规律以角度0.83。为对称点,呈M字形变化；圆柱销在滑槽中的相对速度和加速度分析表明,在0.83。对称点两侧呈V字形对称分布；推杆对滑槽径向压力从-45。开始变化到Φ1角度为-10.62。时,开始有一个逐步上升的过程,然后从-10.62。到0.83。急剧减少到一个最低点,再从0.83。向正向角度增大时实现下一个对称循环,整个过程呈M字形变化。6、在对分厢机构的关键部件进行结构优化分析中,优化得到滑块长度62mmm时受力最小；在不超过最大压力角的情形下,双向螺纹轴优化得到最小基圆半径为14mm；最合理双头螺纹过度圆弧的外切圆半径为37mm；滑块在经过过度圆弧其受力变化曲线为一开口向上的抛物线形状,幅度在0.4%左右；最后对分厢推杆的两侧布置结构进行分析优化,两侧斜推杆倾角θ=60°,主推杆总变形长度R=855mm时为最佳分厢角度,该状态下受力最小。7、运用adams软件对分厢机构关键部件的运动学和动力学进行仿真分析,采用solidworks软件中的simulation插件对推杆和槽轮机构进行有限元分析,研究结果如下：对机构顶端水平推杆进行运动学分析,推杆质心速度变化拟合方程为：y=0.0015x2-0.2598x+15.112(R2=0.9996);推杆质心加速度拟合方程为：y=-0.0001x2+0.0107x一0.4963(R2=0.9964);对推杆和槽轮进行有限元仿真分析,推杆在静态分析和疲劳分析中表明,原有设计的结构和材料完全符合强度要求；对槽轮有限元分析表明,最大应力集中在槽轮的滑槽底部靠近槽轮过渡圆弧处；在材料厚度方面,槽轮优化后得到厚度为4.44583mm,拨杆圆柱销连接侧面板厚度为8.63324mm,优化后质量相对下降55.54%和32.08%。最后对槽轮厚度优化值取整5mmm,拨杆侧面厚度9mmm,缺口圆盘5mm,拨杆圆柱销14mmm。8、对试制的样机进行田间分厢试验,试验结果表明：1)随着推杆上升速度的增加,成行稳定性下降。2)圆弧形推杆的损失率远远大于球形推杆,而成行一致性与成行稳定性相比较影响不显著。3)结果显示总损失率在顺倒伏和逆倒伏情形下变化不大,而侧向倒伏时损失率增加明显。4)早熟品种损失率大于中熟品种,中熟品种大于迟熟品种,成熟度对成行一致性和成行稳定性影响不显著。5)折枝率随推杆的上升速度增加而增加,在茎秆倒伏情况变化中,顺倒和侧倒对折枝影响相对较小,而侧倒伏时折枝比率增加较快,成熟度对折枝率的影响不大。6)对推杆上升速度(A)、推杆形状(B)、油菜成熟度(D)三种因素,以总损失率、成行一致性、成行稳定性为性能指标进行正交试验。正交试验极差分析表明影响总损失性能指标最主要因素D,其次是B和A,各因素主次顺序为D>B>A,优化组合为40mm/s推杆速度,作物侧倒伏,晚熟；作物倒伏性能对成行一致性影响的主次顺序为B>D>A,其最优组合为作物顺倒伏,晚熟,100mm/s推杆速度;作物倒伏对成行稳定性影响的主次顺序为B>A>D,较优水平分别为A1、B1、D2,最优组合为作物顺倒伏,40mmm/s推杆速度,中熟。7)对试验结果方差分析表明,作物成熟度不同水平对总损失影响显著,P=0.014<0.05,而推杆速度大小及倒伏情形对总损失不显著,A、B、D各因素对成行一致性与成行稳定性都不显著,但从P值大小顺序可以发现油菜成熟度是影响总损失的主要因素,油菜倒伏情形是影响成行一致性和成行稳定性的主要因素,但是影响不显著。