针对提高玉米收获质量和降低收获成本制约玉米收获机械化技术发展的瓶颈,结合激振摘穗技术可实现低损高效和低功耗收获的优势,采用理论分析与试验相结合的方法,对激振波结构、基于激振理论的摘穗辊设计、基于激振摘穗的果穗损伤与运动规律以及多模态下激振摘穗功耗情况进行了激振摘穗机理研究:(1)针对当前纵卧辊式玉米收获机作业存在籽粒啃伤严重和落粒损失大的问题,以激振理论为指导,以玉米果穗与茎秆分离为条件,建立了适于玉米机械化收获的玉米激振摘穗理论模型。(2)针对玉米立式激振摘穗理论缺失的问题,开展了玉米摘穗机理的探讨,确定了适合玉米高效低损摘穗的激振波频特性曲线,建立了激振摘穗模型,分析了夹持位置、激振频率和振幅对玉米摘穗效果的影响规律;采用激振试验台开展了夹持位置、振幅、频率对其摘穗性能影响规律的单因素试验,确定了满足玉米果穗摘穗的参数取值范围;通过Box-Behnken试验研究方法,确定了适合玉米高效摘穗的最佳参数组合,即在籽粒含水率30.58%,果穗长度20.5cm情况下,其夹持位置距离果穗重心10.8cm、激振波振幅0.6cm、激振波频率17.8Hz时,玉米摘穗断茎率为2%,摘穗成功率为98%,满足玉米收获的作业技术要求。(3)以激振摘穗模型为指导,构建并优化了适于玉米激振运动的摘穗辊外形结构和配置方式,开发了相应的激振摘穗试验台;采用Box-Behnken试验设计方法,研究了激振摘穗辊棱边数,振幅、摘穗辊转速对果穗摘穗过程籽粒破损率和落粒损失率的影响规律,建立了试验因素与考察指标之间的回归方程,并生成了相应的响应曲面。结果表明,激振摘穗装置中棱边数、振幅和摘穗辊转速对收获过程果穗籽粒破损率和落粒损失率有显著的影响。以非线性规划理论为指导,确定了最佳组合为摘穗辊转速950r/min、棱边数8、振幅0.75cm,在该条件下进行了试验验证,得出平均籽粒破损率为0.124%,平均落粒损失率为0.228%,均低于国家玉米收获机械技术标准要求。(4)为了分析激振摘穗实现低损高效摘穗的本质,促进该技术向生产力的转化,采用ADAMS动力仿真技术对激振摘穗过程果穗的受力与运动进行了仿真分析,确定了激振摘穗的果穗运动规律,揭示了低损高效摘穗的机理;进而采用激振摘穗试验台配合高速摄像技术,获得了激振摘穗过程果穗的运动规律,验证了ADAMS动力学仿真分析的正确性,也证明了果柄夹持是激振摘穗的条件,激振力是果穗与茎秆分离的根本保证,揭示了激振摘穗实现高效低损收获的根本原因,为改进、优化激振摘穗结构与参数提供了理论依据。(5)为探究所研发激振摘穗装置功耗情况及与其他摘穗方式的功耗情况的差异,并为确定确定发动率功率、变速箱及传动系统提供设计依据,搭建了激振摘穗扭矩采集试验台,对多模态下激振摘穗功耗情况进行了试验探究,由试验可知,激振摘穗装置摘穗过程功耗均低于常规摘穗装置,最优参数组合下较常规摘穗装置平均降低44.9%,具有显著的高效性;进一步,为探究激振摘穗过程功耗与设计参数之间的内在联系,就振幅、棱边数及摘穗辊转速为试验因素对激振摘穗过程功耗规律进行了研究,结果表明,各组激振摘穗参数组合摘穗过程功耗均低于常规摘穗装置,验证了所研发激振摘穗装置在高效低损的基础上,具有低功耗的特点,提高了摘穗质量,降低了收获成本,激振摘穗过程功耗主要受激振摘穗辊棱边数影响,优化参数组合为,振幅0.72cm,棱边数8,摘穗辊转速944r/min,功耗为108.92W,与前期试验结果结论一致。