大白菜食用价值高，种植面积、产量及消费量在我国居各类蔬菜之首。受大白菜种子市场规模迅速发展的影响，大白菜的产业化种植导致了白菜种子的收获难题。采用人工收获方式劳动强度高、效率低，传统联合收获机机械收获方式下种子损失及损伤率较高。针对以上难题，本研究基于适收期白菜植株物料特性，研究设计了一种弹性短纹杆-板齿、柔性钉齿与圆管凹板组合的低损脱粒装置，对装置的总体结构和关键部件进行了设计和分析，通过有限元分析校核了脱粒滚筒的强度及模态；开展了室内及田间验证试验，试验结果表明：该低损脱粒装置能够对适收期大白菜种子进行脱粒，损失率及损伤率均满足脱粒需求。完成的主要工作如下：
　　1.以“晋菜三号”白菜植株为研究对象，测定了大白菜植株各组分基本尺寸和不同部位种子、角果及茎秆的力学特性。通过快速含水率测定仪、电子天平、游标卡尺等仪器，测定了种子粒径及密度、角果三轴尺寸、茎秆直径、含水率等数据。通过质构仪，得到不同部位种子压缩、角果压缩、抗裂角力、茎秆压缩以及茎秆压弯过程的极限载荷值。为后续理论分析、结构及工作参数选取提供重要依据。
　　2.参考现有脱粒滚筒结构及工作参数，结合白菜植株物料特性，确定了低损滚筒的脱粒形式、直径、长度及转速等。基于刚柔耦合碰撞动力学理论及受力分析，探讨了弹性短纹杆-板齿脱粒元件做大范围回转运动过程中的能量转化，从理论上分析了该脱粒元件的可行性并确定了关键结构参数；基于Hertz接触理论，确定并优化设计了钉齿及凹板的材料与结构尺寸。
　　3.基于Ansys Workbench有限元分析平台，通过前处理、求解分析和后处理等步骤，开展了低损脱粒滚筒的有限元强度及模态分析。仿真结果表明该低损脱粒滚筒满足脱粒过程的强度要求，且不会发生共振现象。
　　4.开展了大白菜种子低损脱粒装置相关试验研究。加工并装配了所设计的低损脱粒装置，先后进行了低损脱粒和常规脱粒装置两种脱粒方式下喂入量、滚筒转速及脱粒间隙的单因素对比试验研究，验证了低损脱粒装置的脱粒效果。
　　5.基于单因素试验结果，以损失率、损伤率及发芽率为试验指标，开展响应面优化试验，构建了脱粒性能预测模型，得到了各因素对性能指标的影响显著性。基于多目标优化得到该脱粒装置的最佳参数组合并进一步开展田间验证对比试验，与常规脱粒方式相比，该低损脱粒装置脱粒分离能力强，且能够显著降低种子破碎率，提高种子发芽率，实现大白菜种子的低损失、低损伤脱粒需求。