玉米不仅是我国乃至世界主要的粮食作物，也是优质饲料和医药、化工原料的来源。发展玉米产业，种子玉米是基础。种子作为农业生产中特殊生产资料，是农业科学技术发挥作用的载体，是农业增产的主要内因。 脱粒是种子玉米加工质量的一个关键环节，它决定了种子玉米的破损程度。种子玉米的破损影响种子玉米的储藏，遭受破损的种子玉米发芽率低、易生霉菌、生虫、易破碎，不但降低其经济价值，而且对玉米产量有不可忽视的影响，因此降低玉米种子在脱粒过程中的破损程度具有越来越重要得意义。 我国从90年代以来引进吸收了一些国外种子玉米加工设备和技术，但我国整个种子玉米脱粒装备相对国外水平差距很大，仍用冲击式的普通玉米脱粒机脱粒种子玉米，造成破损比较严重，为此，本文以种子玉米为研究对象，针对种子玉米脱粒过程中机械损伤严重的问题，在分析种子玉米的生物学特性的基础上，采用有限元方法与试验方法对种子玉米籽粒机械损伤形成机理进行了研究，进而研究了种子玉米的脱粒特性，最后根据研究结论确定了脱粒工艺，脱粒原理，研制了定向喂入差速式种子玉米脱粒机并进行了脱粒装置的性能参数优化与整机性能的试验研究。 本研究内容隶属于国家自然科学基金资助项目“种子玉米脱粒损伤机理及柔性脱粒技术研究”的部分内容。 论文的主要研究内容与结论如下： (1)通过对国内外种子玉米脱粒技术与脱粒装置的分析，首次提出了通过种子玉米籽粒生理特性研究进行脱粒原理设计的思路，最后确定了定向差速脱粒原理。 (2)在种子玉米籽粒生物特性的分析研究基础上，对种子玉米籽粒三轴尺寸、粒重、籽粒基部果柄的横截面积进行了测定统计，结果表明：种子玉米籽粒的三轴尺寸概率分布基本呈正态分布，其基本尺寸可确定为：长度L=11.90mm、宽度B=8.00mm、厚度H=4.10mm；在同一含水率下，同一品种的种子玉米穗上部籽粒果柄单位面积所承受籽粒自重最大。 (3)利用三因素随机区组试验，以籽粒受压力(剪切力、冲击力)破裂时所受的最大破裂力(极限剪切力、最大冲击力)作为试验指标，选取种子玉米品种、籽粒放置方式(剪切位置、冲击位置)、含水率三个因素，研究了种子玉米籽粒的力学性质，获得了种子玉米籽粒在不同施力条件下的损伤机理，结果表明：最大破裂力、极限剪切力和最大冲击力都随含水率的增加而降低；腹面能承受的压力(最大冲击力)最大，顶面最小，而侧面承受的极限剪切力最大，顶面最小；种子玉米品种对其力学性质的影响也很大。 (4)在建立种子玉米籽粒几何模型的基础上，首次运用有限单元分析方法，确定不同的约束和载荷，得到了3种静态情况下的有限单元模型。通过对这3种有限单元模型应力与应变分布的模拟分析，获得了籽粒胚内产生裂纹点的可能性少，其它部位的裂纹点也不宜扩展的最佳的施力部位与施力方式是侧面施加均布力。 (5)通过对种子玉米单籽粒分离试验研究，明确了压力分离方式对果柄断裂力的影响程度最大，剪切力分离方式对果柄断裂力的影响程度最小。 (6)利用四因素随机区组试验，以冲击功、脱下籽粒数、籽粒破碎率作为试验指标，选取种子玉米品种、冲击位置、冲击方向和含水率四个因素，研究了种子玉米穗的脱粒特性，获得了种子玉米穗最可行的脱粒方法是在垂直冲击方式下从种子玉米穗的上部开始脱粒。 (7)首次提出了定向喂入差速脱粒原理，研制了定向喂入式种子玉米脱粒装置并同时对主要结构参数进行了设计分析。 (8)利用高速图像采集仪对种子玉米穗的脱粒过程进行了观察分析，进一步揭示了种子玉米脱粒过程中的基本规律，分析表明：开始喂入阶段，由于玉米穗的飘动、晃动、偏转而作用强烈，籽粒破碎大，越到后段，作用越弱，籽粒破碎减小。 (9)应用单因素试验，研究了影响籽粒破损率与未脱净率的因素，获得了各因素对测试指标的影响趋势。利用正交旋转组合设计进行试验研究，建立了籽粒破损率、未脱净率与影响因素间关系的数学模型。并利用MATLAB软件进行了参数优化，验证结果证实，优化值与验证值接近，证明优化方法所得结论可信。 为适应于生产和实验，综合评定本机脱粒参数为：含水率15.8％≤z<,1>≤16.2％，喂入量1.35kg/s≤z<,2>≤1.42kg/s，直辊转速404∥min≤z<,3>≤415r/min。 (10)通过对5TYZ-1型定向喂入式种子玉米脱粒机性能测试，结果表明：该种子玉米脱粒机样机的主要性能指标完全满足JB/9778.1-1999《全喂人脱粒机技术条件》要求。该机具有破碎率低、未脱净率低、含杂率低、夹带损失少和玉米芯完好等优点。种子玉米的出苗率可达到99.7％以上，发芽率更高，完全满足GB4404．1-1996《粮食作物种子禾谷类标准》要求。