本研究针对丘陵山区微型小麦联合收割机存在的脱粒滚筒短、脱粒损失大等问题，采用室内台架试验的方法，首先对适应单割刀机型的Φ490脱粒滚筒进行了脱粒性能试验研究。设计制作了物料输送台架、脱粒装置试验台架，以含长茎秆率、含杂率、夹带籽粒率、脱不净率、籽粒破碎率为考核指标，选择滚筒转速、凹板间隙、导向板升角、筛孔尺寸为试验因素，进行了正交试验和回归试验，从而优化出了最佳参数组合，滚筒转速为660r/min、凹板间隙为16mm、导向板升角为10°、筛孔尺寸为14mm，此时主要性能指标含长茎秆率、含杂率、夹带籽粒率、脱不净率、籽粒破碎率分别为3.1%、39.5%、0.6%、0.01%、0.009%，并进行了验证试验。最后，为了考察脱粒装置田间作业的适应能力，又进行了喂入量适应性试验和分离率沿轴向分布规律的试验。经过大量试验和分析，找到了影响脱粒性能的最佳参数组合和结构运动参数对脱粒性能的影响规律，为微型小麦联合收割机的设计提供了试验依据。在此基础上，以适应双层割刀联合收割机脱粒需要的Φ420脱粒装置为研究对象，在额定喂入量下，对其滚筒转速、凹板间隙、导向板升角进行回归试验，并对实验结果进行统计学分析。找出各因素对上述各指标的影响规律，优化并找出了最佳的参数组合，凹板间隙为21mm、滚筒转速为817r/min、导向板升角为16°，此时相应的性能指标籽粒损失率、含长茎秆率、含杂率、夹带籽粒率、脱不净率、籽粒破碎率分别为1.01%、1.58%、19.96%、0.95%、0.06%、0.01%。为双层割刀微型小麦联合收割机的设计提供了试验依据。