我国每年的香蕉茎秆平均生产量可高达千万吨以上,但由于我国农业机械化起步较晚,果园机具装备较差等原因,国内香蕉茎秆还田方式大多仍以拖拉机推倒后旋耕粉碎为主。针对目前香蕉茎秆切割还田存在的问题,本文通过研究香蕉茎秆生物力学特性,应用了刀刃曲线方程分析茎秆的切割方式,并轻简化设计了一种立式香蕉茎秆切割还田机,对样机进行试验,分析试验因素对茎秆切断合格率和切割效率的影响。1)研究了香蕉茎杆相关力学特性,建立了香蕉茎秆力学模型,确定了香蕉茎秆弹性关系参数。并建立了切割刀片的弧形刃线方程,设计了一种等滑切角弧形切割刀片。通过研究分析切割刀片的几何运动,总结得出采用无支承切割滑切的方式,并以较高的切割速度来实现香蕉茎秆的切割,能够保证茎秆纤维完全切断,且切割功耗较低。对比了理论计算得出的根部香蕉茎秆切割力随不同切割方式的关系曲线与单因素试验所得切割力的变化曲线,得到了其误差比率。2)设计了立式香蕉茎秆切割还田机总体结构,取消了推倒装置和拖拉机牵引,整机设计轻量化,作业部件简约化。主要采用了约束机构和切割装置完成香蕉茎秆的扶持不推倒切割还田一体化作业;确定了独立的动力传动系统方案,并在传动方式上将传统卧式切割刀轴改为立式刀轴,分析了关键部件,进行了样机加工试制。3)通过单因素试验和回归正交组合试验,分析了各个因素对各试验指标的影响,得出相应的变化规律。在不同转速下,香蕉茎秆切割力呈先快速下降后保持平缓的趋势,而切割功耗的趋势则大致快速上升;在不同切割方式下,香蕉茎秆的切割性能包括切割力和切割功耗都比较显著,变化趋势大体一致呈缓慢下降;不同类型的刀片对香蕉茎秆的切割性能同样较为显著,但变化趋势呈先上升后下降。样机性能试验得出了影响茎秆切断合格率与切割效率的各试验因素显著性排序为刀片类型、刀排数量、切割方式。综合评价结果显示,最佳组合为1500Rpm切割转速、弧形刀片、四排刀片,此时切断合格率Q=80.8%,切割效率E=18.24m~3/s,综合评分最高。