目前玉米秸秆在工业、农业、餐饮业等领域广泛应用,纤维素含量较高的外皮适合做纸张、人造板及一次性餐具的原材料;蛋白质及营养元素含量丰富的内穰可处理为家畜饲料和乙醇提取的原料。分离玉米秸秆外皮和内穰,作为不同原料加以利用,有利于提高秸秆资源利用的附加值,推动玉米秸秆多元化利用进程。为提高玉米秸秆皮穰分离率,推进其高值化利用进程,本文以玉米秸秆为研究对象,探究了异向耦合力分离玉米秸秆皮穰机理,设计了异向耦合力分离玉米秸秆皮穰试验台,并优化了秸秆皮穰分离的工艺参数。本文研究的主要内容与结论如下:（1）玉米秸秆物料特性参数的检测。自然干燥45天玉米秸秆第1～7节的皮穰整秆含水率为19.69%～10.52%,随着取样部位的升高,玉米秸秆外皮、内穰和皮穰整体含水率逐渐减小。第1～7节玉米秸秆的平均直径为28.22mm,整秆平均高度为188.28mm。玉米秸秆取样部位对内穰和外皮密度均影响显著;内穰和外皮的密度均随取样部位的升高而降低,内穰的密度减小速度逐渐减缓,而外皮密度减小程度呈缓-急-缓趋势。取样部位对玉米秸秆外皮厚度具有极显著影响;玉米秸秆第1～7节外皮厚度平均值为1.06mm,变化区间为0.52～1.42mm。（2）异向耦合力分离玉米秸秆皮穰机理分析。以玉米秸秆取样部位为试验因素,以形变系数（纵向、横向、横纵平均）和皮、穰间形变系数差值（纵向、横向、横纵平均）为试验指标,进行单因素试验并采用F值检验法分析。结果表明:同部位环状外皮和内穰存在形变系数差异明显,且同一秸秆部位环状外皮和内穰受y向压力时,在秸秆横截面的x向上外皮比内穰的变形量大,差异显著,为异向耦合力分离秸秆皮穰提供了理论依据。选用Abaqus/Explicit动力学显式求解器和中心差分求解法,对玉米秸秆受到异向力作用的耦合式皮穰分离结构工况仿真和皮穰分离效果分析,结果表明:在y向碾压过程中,玉米秸秆外皮和内穰因存在形变系数不同引起的x向变形量差异,使x向约1/3周皮、穰粘结层失效;碾压后,因y向回弹位移外皮比内穰大,引起皮穰y向近1/3周粘结层单元失效;而异向碾压锤切耦合作用使秸秆受到x向耦合锤切力（分力）,秸秆段状皮穰分离效果显著;仿真结果表明玉米秸秆外皮、内穰形变系数差异和异向耦合力使玉米秸秆皮穰高效分离。对碾压和锤切异向耦合力作用秸秆受力分析表明,利用异向碾压锤切耦合式皮穰分离结构,使得玉米秸秆受到了碾压-锤切式异向耦合力的作用,实现其外皮与内穰间分离。（3）设计异向耦合力分离玉米秸秆皮穰试验台。基于秸秆皮穰分离机理,设计刀刃曲线为具有等滑切角的阿基米德螺线型,实现剪切过程中推挤角恒定;蛤刃刃角变化区间为15°～30°,厚度为5mm的刀片,具有明显锤切效果;刀片滑切角适用范围为36°～46°,圆盘刀转速适宜范围为449.38～935.44r/min,碾压揭皮辊转速适宜范围为226.37～418.25r/min秸秆皮穰分离效果好。基于Abaqus与N-Code有限元分析软件联合仿真分析表明,试验台前2阶固有频率（X和Z向）与电机的激励频率比较接近,最大振幅为2.5mm,但试验台各向振动疲劳寿命均符合要求,试验台的共振不会引发振动疲劳损伤;切割刀片受到极限载荷作用时,应力集中发生在刀刃与秸秆接触处以及螺栓孔处,Von-Mises应力最大值为42.82MPa,小于材料屈服强度345MPa,刀片疲劳寿命为5×1012次,高于弹性极限高周疲劳,刀片应力疲劳强度符合要求。（4）玉米秸秆皮穰分离试验优化工艺参数。通过玉米秸秆剪切特性试验分析可知,节间和节部剪切强度影响的因素主次顺序分别为:含水率＞取样部位＞剪切速度,取样部位＞含水率＞剪切速度;且含水率为15%的玉米秸秆剪切强度低且剪切平稳。通过玉米秸秆剥离强度试验分析可知,剥离强度的因素影响主次顺序为:取样部位＞含水率＞剥离速度;含水率为15%～20%的1～7节玉米秸秆皮穰粘结强度较弱。以含水率范围为15%±5%的玉米秸秆为试验对象,采用三元二次正交旋转中心组合试验法优化皮穰分离工艺参数,试验结果表明:刀盘转速和刀片滑切角对玉米秸秆皮穰分离率均影响显著;影响因素主次顺序为:刀片滑切角＞刀盘转速＞碾压揭皮辊转速;皮穰分离工艺参数优化组合为刀盘转速449r/min、碾压揭皮辊转速226r/min、刀片滑切角为46°时,皮穰分离后呈段状,分离率达88.264%,切段平均长度为27.4mm,满足生产实际需求。