玉米是我国第一大粮食作物,种植面积和产量均居全国第一。由于种植制度和品种的限制,我国大部分地区的玉米在收获时含水率较高。采用传统联合收获机进行玉米籽粒直收易造成籽粒过度破碎,因此玉米多采用分段的方式进行收获,生产效率低、累计损失大、劳动强度高。针对以上问题,本文基于沃得DC60轮式联合收获机的结构基础,研究设计了一种玉米柔性脱粒装置;通过限元强度分析和玉米碰撞仿真分析,验证该柔性脱粒装置能够满足脱粒过程的强度要求和脱粒效果;对该柔性脱粒装置进行了加工和装配,并安装到样机上进行了田间试验,试验结果表明,该柔性脱粒装置可对含水率为29%-32%的玉米籽粒进行脱粒,具有工作效率高、收获损失小、通用性好等优点。主要完成的工作如下:(1)以郑单958玉米为研究对象,测定和分析了玉米的基本物理特性和力学特性。通过卷尺、电子秤、量筒和水分测定仪等仪器测得玉米各项形态尺寸、密度、质量和含水率等相关数据,并分析数据间的联系;通过质构仪测得玉米籽粒果柄、玉米籽粒和玉米芯的破坏力、破坏位移和刚度系数,并分析各材料沿不同方向破坏过程的区别与联系,为玉米与脱粒装置间的碰撞仿真分析及柔性脱粒装置的结构尺寸与工作参数的确定提供依据。(2)理论分析柔性脱粒方式可行性并设计柔性脱粒装置。以Hertz接触理论为基础,对比分析了柔性脱粒装置和刚性脱粒装置与玉米果穗之间的碰撞过程。结果表明:柔性脱粒装置通过降低与玉米的最大接触压力,减轻了玉米籽粒和玉米芯破碎程度,降低了籽粒破碎率和含杂率,增加了与玉米籽粒的作用时间和面积,提高了玉米籽粒脱净率。以沃得DC60型轮式联合收获机为样机,设计了适用于该样机的柔性脱粒装置,确定了脱粒装置材料与结构尺寸。(3)脱粒装置与玉米果穗碰撞仿真分析以及柔性脱粒装置强度有限元分析。通过前处理软件HyperMesh、求解器LS-DYNA和后处理软件HyperView仿真分析了柔性脱粒装置与玉米果穗的碰撞过程,并与刚性脱粒装置作对比。结果表明:柔性脱粒装置对玉米果穗造成的最大压力、接触面积、应力和应变均小于刚性脱粒装置,接触时长高于刚性脱粒装置,与Hertz接触理论分析结果相吻合。通过ANSYS有限元分析软件对设计的柔性脱粒装置施加载荷,验证了设计的柔性装置满足脱粒过程的强度需求。(4)柔性脱粒装置与刚性脱粒装置田间试验对比分析。对设计的柔性脱粒装置进行了加工和装配。在试验样机上先后安装柔性脱粒装置和刚性脱粒装置进行田间对比试验。结果表明:相同工作参数下,柔性和刚性脱粒装置产生的籽粒破碎率分别为3.97%和7.24%,柔性和刚性脱粒装置产生的未脱净率分别为0.12%和0.33%,柔性和刚性脱粒装置产生的含杂率分别为2.36%和3.37%。对于含水率为29%-32%的玉米,在重点考虑籽粒破碎率、未脱净率和含杂率时,柔性脱粒装置作业效果优于刚性脱粒装置。(5)对安装了柔性脱粒装置的玉米联合收获机进行了作业参数优化试验。得到了柔性脱粒装置的最优作业参数:切流滚筒转速为350r/min、切流入口脱粒间隙为30mm、切流出口脱粒间隙为15mm、前进速度为0.97m/s。在该参数下的籽粒破碎率为2.47%,未脱净率为0.084%,含杂率为0.94%。进一步分析表明:该柔性脱粒装置的工作参数中,切流滚筒转速对籽粒破碎率和含杂率的影响最大,前进速度对未脱净率的影响最大。