在提倡可持续发展的现今社会，生态型养殖模式将会越来越普及。为了维持生态环境，需要种植一些水草，尤其是河蟹养殖业，常常在水塘中种植伊乐藻等沉水性植物喂食河蟹，也为河蟹提供栖息处所。在长三角地区，河蟹养殖面积很大，如上海崇明，江苏的溧阳、南通、新沂、宜兴，浙江的萧山、诸暨等地，每个地区的河蟹养殖面积都在几十万亩(15亩=1hm²，下同)以上。由于河蟹养殖水域环境的特殊性，对蟹塘种植水草的高度和面积有一定要求，需要经常进行清理收割，水草栽种面积和高度尺寸的控制将直接影响养殖产量和效益。
目前，市场上有很多种类的水草收割设备。国外有多家水草收割机生产厂商，其中比较知名的有加拿大的Aquamarine公司，美国、英国、荷兰、澳大利亚、德国等国也有类似的产品。国内也有多家企事业单位研制出多品种的水草收割设备，较具代表性的是山东青州市东方环保机械制造有限公司，该企业提供了多种类型的水草收割船。此外，上海海洋大学也成功研制出SGW1.2型水草收割船。
目前市场上的水草收割设备普遍存在成本高、体积大、搬运困难等问题，无法适应小而散、甚至是不规则的河蟹养殖池塘。因此，设计适应这种特殊水域工作的小型水草切割设备是急需解决的问题。针对这种情况，可考虑利用河蟹养殖水域现有的船只，专门设计可安装在船上的小型水草切割机。同时，因不同的河蟹养殖用户，其使用的船只不同，割草面积也不同，因此水草切割机需要进行个性化定制。笔者应用模块化设计理念，对小型水草切割机进行研究，以实现在保持各模块功能一定的情况下，选用适合使用需求的模块，组装成满足不同设计要求的个性化产品。
1 河蟹养殖业中的水草问题
水草在水产养殖中有着重要价值。水草既是养殖生物栖息、觅食、避敌的场所，又是食物中维生素、粗纤维和矿物质的重要来源，还能进行光合作用、释放氧气，促进水和土壤中的养分肥料吸收、吸附部分有害物质，对调节、净化、稳定和改善底层水质有十分重要的作用。然而，养殖业中的水草也需要控制。以河蟹养殖为例，养殖池中水草覆盖率一般保持在50%～70%。若水草覆盖率过高，或局部水草密度过大，易造成局部缺氧、腐烂，反而形成污染，继而引发蟹病。所以，及时清除水草在河蟹养殖过程中是十分重要的。
2 小型水草切割机的结构特性
为保证小型水草切割机能够在较小水域中平稳工作，设备的体积、尺寸及质量都应当遵循小型原则而设计，且要与水域中的现有小船匹配。该设备安装在船上，设计时应考虑适合便携性(方便转移性)、易于拆装性、操作简便性等问题。
根据以上的设计要求，首先确定小型水草切割机的主要组成部分为；动力装置、传动装置、切割装置和机架。水草切割机总共有13个零件，包括刀片、偏心轮、轴承、刀盒、刀架、拉伸套筒、拉伸轴、左(右)外伸梁、左(右)槽钢立臂、汽油机、汽油机支架。
小型水草切割机的模块划分产品的模块化设计(modular design)是指对在一定范围内功能不同或功能相同但性能、规格不同的产品进行功能分析，并在此分析基础上，划分并设计出一系列的功能模块，且通过模块的选择和组合可构成不同的产品，来满足市场不同需求的一种现代产品设计方法。本文基于接口约束关系的模块划分方法，采用定量的方式，对小型水草切割机进行模块划分。
3.1 切割机零部件的接口关系
首先对切割机进行功能分解，然后分析各零部件的接口情况。在同一功能分解路线上的零部件具有相同的功能目的，即实现同一功能。图1为小型水草切割机的功能分解图。
3.2 切割机零部件的接口约束值
切割机的接口约束值，可根据功能接口和几何接口的具体相关度值，由式(1)求出。
其中，接口约束值越小，表示零部件之间接口依赖程度越小，功能也越趋独立。图2为切割机零部件的接口关系图，ei表示该接口的约束值。
3.3 切割机的模块划分方案
零部件之间的接口约束关系值是模块划分的重要依据。从图2中可以看出，分割集可以根据零部件之间的接口关系来确定，在每个分割集中，边的最大值就是模块之间的约束关系值。并可设置不同的阈值λ，对该模块划分方案进行分析，从而选择最合适的模块划分方案。
本设计的小型水草切割机，取阈值λ =0.65，得到5个分割集，这些分割集将切割机划分成5个模块:S1动力机构模块，S2传动机构模块、S3执行机构模块、S4执行机构支撑模块、S5机架模块。
链接：河蟹养殖池塘小型水草切割机的模块化设计（2）
