针对甘蔗机械化收获中宿根破头率这一难题，本文结合企业的研发项目，以SolidWorksMotion为平台。根据主要工作过程设定仿真流程，在三个行程位置上进行Motion分析，并对仿真结果进行分析，对设计进行修正。

为解决甘蔗联合收割机液压系统在时变工况下的载荷匹配和速度稳定性问题,首先通过试验测试甘蔗有倒伏和无倒伏两种典型工况下关键部件中液压马达的工作载荷和转速,运用Ncode软件进行数据处理。试验数据分析表明:甘蔗机械收获的过程中,各工作部件的载荷和转速随时间的变化而变化,在有倒伏工况下载荷最大波动幅度达到13 MPa,转速最大波动幅度达到269 r/min。基于甘蔗联合收割机的载荷特征,选取PVG(Proportional Valve Group)电液比例阀组进行负载匹配,运用AMESim对液压系统的运行特性和节能机理进行研究。仿真结果表明:采用PVG比例阀的负载敏感系统相比较于节流调速系统,在有倒伏情况下马达转速波动幅度可减小到15.38 r/min,无倒伏情况下工作部件的功率消耗最高可降低59.81%。

甘蔗机械化收割过程中振幅波动大的载荷,以及对多路换向阀的频繁操纵都会产生较大的液压冲击。该研究以甘蔗联合收割机的砍蔗-切段负载敏感系统为研究对象,提出在泵的出口处增加蓄能器以抑制液压冲击。以蔗地实测载荷数据为基础,基于AMESim建立砍蔗-切段负载敏感系统仿真模型,研究蓄能器参数对砍蔗-切段负载敏感系统液压冲击的影响规律及优化匹配方法,并对仿真结果进行试验验证。研究结果表明,蓄能器的预充气压力越接近工作压力,压力冲击抑制效果越好,压力响应速度也越快,蓄能器的预充气压力最优区间为系统正常工作压力的50%~83%。

在甘蔗联合收割机收割过程中,砍蔗刀盘转速与行走速度的匹配关系对砍蔗质量起到重要影响。为此,提出了两种电液比例速度控制方案,实现刀盘转速对甘蔗联合收割机行走速度的跟踪变化。首先通过田间单因素试验获得行走速度与刀盘转速的最优组合;其次通过AMESim对两种速度控制系统进行仿真对比;最后选择较优系统进行验证试验。仿真结果表明:电液比例旁路节流调速系统刀盘转速调整时间及回路效率分别为(1.24 s,82.60%),与电液比例进口节流调速系统(1.49 s,54.11%)相比,其调整时间更快、效率更高,更适用于甘蔗联合收割机刀盘转速对行走速度的跟踪控制。验证试验表明:刀盘转速最大误差为3.51%,甘蔗宿根切口平整,具有较好的控制效果和切割质量。

针对切段式甘蔗联合收割机切段辊液压系统耗能大,效率低的问题,提出将负载敏感技术应用于切段辊液压系统,并与采用节流调速的液压系统进行对比,研究其节能效果。首先通过试验测得甘蔗收割机在行走速度为1,2,3 km/h 3种典型工况下切段辊马达的载荷谱及相应功耗数据;然后将实测所得的载荷谱数据导入AMESim模型,对2种液压系统进行仿真。结果表明:负载敏感系统的耗能和系统效率分别为节流调速液压系统的54%和1.8倍,且负载敏感系统马达速度稳定性好。基于实测载荷谱,在行走机械液压综合实验平台进行实验验证,所得负载敏感系统的耗能和效率分别为节流调速系统的52%和1.85倍。仿真和实验结果都表明,将负载敏感技术应用于切段辊液压系统,节能效果显著。

甘蔗联合收割机由于执行元件的复杂性及液压系统负载的多变性,在作业过程中造成了大量的液压能损失现象。为改善收割机的节能性,在对负载敏感系统的工作原理进行分析的基础上首次提出了将负载敏感技术应用于甘蔗联合收割机的节能观点,并为其负载敏感系统匹配了相关参数。基于AMESim平台的静、动态仿真结果表明,在系统压力达到调压阀设定压力之前,系统的流量仅取决于流量阀的开口而与负载无关,负载敏感阀将根据流量阀的开口自动调节变量泵的排量。在系统压力达到调压阀设定压力之后,系统压力仅取决于调压阀的设定值,而与负载无关,此时负载敏感阀将自动调节变量泵的排量使其恰好与负载的需要相适应,控制过程的压力损失小于1MPa,从而大大减小了甘蔗联合收割机的液压能损失。

针对甘蔗联合收割机液压系统设计方案评估的复杂性和不确定性,提出了一种新的基于区间数理论和TOPSIS法相结合的评估方法。建立了甘蔗联合收割机液压系统设计方案评估指标体系,针对现有甘蔗联合收割机液压系统设计方案评估方法在计算指标权重方面存在的不足,提出了用区间层次分析法（Interval-based AHP,IAHP）计算指标权重的方法。结合IAHP、语言评价理论和TOPSIS法,建立了基于区间数TOPSIS法的甘蔗联合收割机液压系统设计方案评估模型。最后通过实例分析验证了所建立的液压系统设计方案评估模型是合理有效的。

为合理分配甘蔗联合收割机多执行机构的流量，针对甘蔗收割机执行机构的特点，提出将基于压力补偿原理的多执行器分流技术应用到收割机上，并对这种分流技术进行了理论分析和仿真研究。结果表明，该压力补偿分流技术能够有效保证液压泵按照各阀杆的行程比例均衡分配流量而不受负载大小的影响，同时，系统具有较好的抗流量饱和能力。

国内现有甘蔗联合收割机，其各机型均存在着适应性差、可靠性低及收获可实现性差等问题。因此，开发适用于丘陵地带甘蔗种植特点、符合我国农村生产方式及糖厂加工工艺的实用型甘蔗联合收割机械显得尤为必要和紧迫。通过分析甘蔗联合收割机各执行机构的工作参数，根据甘蔗联合收割机不同工作机构的工况要求，采用液压控制技术，设计出了甘蔗联合收割机的液压控制系统。该系统简化了甘蔗联合收割机的整体结构，大大提高甘蔗联合收割机的整机工作性能。

甘蔗联合收割机在收割作业过程中各作业机构间速度的合理匹配对砍蔗质量、除杂效果以及蔗流堵塞等均有重要影响。基于联合收割机速度匹配的要求提出了一种基于机械式速度跟踪器的机液速度反馈阀控系统实现一个作业系统对另外一个作业系统的转速跟踪。运用AMESim与ADAMS软件对该系统进行联合仿真结果表明：该系统适用于甘蔗联合收割机各子系统间转速的协调联动控制。转速跟踪误差与节流阀的流量增益有关采用梯形槽节流阀口速度跟踪误差小于5.24%可适用于该系统采用U形槽、三角形槽、L形槽形状的节流阀口跟踪误差大不适用于该系统。