玉米是我国重要的粮食作物,种植面积广泛、产量高。脱粒是玉米籽粒收获重要环节,脱粒过程决定着作业质量和效率。籽粒收获时玉米含水率偏高,随时间变化梯度较大,影响了收获期玉米物料特性。脱粒过程中物料受到脱粒滚筒和脱粒部件的搓擦和击打作用,影响玉米损伤率和脱净率,产生较大的经济损失。轴流脱粒技术是我国大力推广的新技术,但仍存在机理不清、参数不优等共性技术问题。本文开展了收获期玉米物理特性试验、单纵轴流脱粒滚筒脱粒机理过程分析、脱粒滚筒设计与仿真、台架试验和田间验证试验。主要研究内容如下:玉米物料特性试验。玉米田间生长状态下籽粒含水率随时间逐渐降低,降速呈现慢-快-慢的规律,玉米果穗及籽粒的尺寸随含水率变化较小;粒收玉米含水率为24~28%时,玉米果穗抗压特性较为优异;粒收玉米含水率为26~30%时玉米果穗抗剪特性较为优异;粒收玉米籽粒不同放置方式下,籽粒抗压能力均随含水率的增加而减弱,籽粒平放时抗压能力要明显优于立放和侧放,籽粒立放和侧放时抗压能力大致相同。玉米脱粒过程和机理分析。基于单纵轴流脱粒滚筒的结构,对滚筒脱粒过程和机理进行分析,阐明了不同脱粒过程中存在的损伤损失形式及形成原因;基于赫兹接触理论,建立果穗与脱粒滚筒接触模型,分析影响果穗断裂临界速度的因素,建立脱粒部件与籽粒接触模型,分析籽粒与脱粒部件接触时最大接触力和接触变形量的影响因素。单纵轴流脱粒滚筒设计。对单纵轴流脱粒滚筒进行改进设计,增加纹杆块和钉齿间隔混合排布的过渡脱粒部分;确定螺旋输送头尺寸参数、确定脱粒滚筒长度和直径,设计脱粒纹杆块和钉齿,确定纹杆块和钉齿的尺寸、排布方式及间距;对单纵轴流脱粒滚筒进行模态仿真分析,发现滚筒工作时不会产生共振,变形量较小,通过模态分析验证了脱粒滚筒的可靠性。单纵轴流脱粒滚筒台架试验和田间验证试验。基于脱粒滚筒台架,开展玉米脱粒台架试验,通过玉米脱粒单因素试验发现脱粒作业较优参数区间为滚筒转速350~550 r/min、脱粒间隙40~65 mm、喂入量6~11 kg/s;在此较优参数区间内设计、开展正交试验发现,脱净率最优作业参数组合为滚筒转速550 r/min、脱粒间隙52.5 mm、喂入量8.5 kg/s,损伤率最优作业参数组合为滚筒转速450 r/min、脱粒间隙65 mm、喂入量8.5 kg/s,综合效果最优作业参数组合为滚筒转速450r/min、脱粒间隙52.5 mm、喂入量8.5 kg/s;构建了玉米单纵轴流脱粒滚筒脱净率、损伤率回归模型和双因素响应面,并通过田间试验验证了脱净率和损伤率回归模型可靠。