玉米是我国重要的粮食和经济作物,在国民经济和生活中占有重要地位,随着社会技术的发展,籽粒直收成为我国玉米收获技术研究的重点。针对玉米籽粒收获机械脱粒过程中果穗脱净率低、籽粒破碎严重问题,本文对脱粒装置核心部件-凹板筛进行研究,以提高籽粒收获机作业性能,促进玉米收获机械化水平的提高。通过对纵轴流玉米籽粒收获机作业原理、作业过程的分析,揭示凹板筛脱粒机理,分析凹板筛结构对籽粒脱离和破损的影响规律;以凹板筛脱粒机理分析为基础,对影响脱粒效果的凹板筛结构进行针对性设计和试验研究;通过对凹板筛结构的优化和改进,提出解决玉米籽粒收获机果穗脱净率低、籽粒破碎率高的方法。本文主要研究内容和结论如下:(1)对纵轴流玉米脱粒过程和原理进行分析,确定凹板筛在脱粒过程中对果穗和籽粒的作用及其影响规律;通过静力学和接触力学分析,建立凹板筛脱粒模型,确定籽粒脱离和破碎的原理,探究凹板筛对果穗和籽粒产生影响的结构因素;通过凹板筛脱粒模型分析,进一步确定栅格倒角、栅格高度、栅格间隙为具体研究内容。(2)以栅格倒角、栅格高度、栅格间隙为结构因素,设计多种结构参数凹板筛并利用有限元软件对其进行6阶振型模态分析,分析证明其固有振频满足使用要求;根据自主设计的凹板筛结构搭建脱粒试验台,利用台架试验分析证明凹板筛结构参数对于脱粒性能的影响规律。(3)通过中心组合试验,建立各试验因素与试验指标之间关系的数学回归模型,确定凹板筛结构参数因素对各试验指标产生影响的主次顺序均为:栅格倒角、栅格间隙、栅格高度;按照果穗未脱净率小于3%、籽粒破碎率小于5%的标准对凹板筛结构参数进行优化求解,确定其最优组合范围区间为:栅格间隙9°、栅格倒角40.1~72.3°、栅格高度10.6~13.7 mm。(4)按照台架试验优化结果,设计加工整机栅格式凹板筛,进行田间单因素试验。在脱粒滚筒转速单因素试验中,损失率最低为1.76%,损伤率最低为3.15%;在脱粒间隙单因素试验中,损失率最低为1.72%,损伤率最低为1.98%;试验结果符合玉米籽粒收获机作业要求,且性能与原凹板筛相比有所提高,证明凹板筛结构参数优化方法在实际玉米收获作业中切实有效,可以为玉米脱粒装置和玉米籽粒收获机械改进提供理论依据和试验参考。