我国是一个玉米种植大国,玉米的种植面积和产量都稳居世界第二位,因此玉米种子的需求量巨大。玉米种子的加工中最重要的是玉米种穗脱粒,而玉米种子公司均采用机械来进行脱粒,所以玉米种子的质量取决于脱粒机的性能。为了进一步降低玉米种子的脱粒损失,深入地研究纹杆式玉米种子脱粒机的结构参数优化具有重要意义。本文通过力学试验、结构设计、响应面优化试验等一系列方法,形成了一种纹杆式玉米种子脱粒机的结构参数,降低了玉米种穗脱粒破碎率,实现了预期目标。主要研究内容如下:(1)进行了对玉米种子几何、力学等相关特性的试验,表明了玉米种子与脱粒相关的物理特性。其试验结果表明:雅玉988号、成单30号玉米种子(含水率27%)的平均籽粒尺寸的统计结果是:长度为12.1mm,宽度为7.9mm,厚度为4.0mm,其三轴尺寸概率分布大致上表现出正态分布的趋势。籽粒的粒重平均值与含水率成正比。相同含水率的玉米,玉米果穗的籽粒粒重平均值为:上部>中部>下部。(2)进行了对玉米种子的脱粒特性的试验,阐述了玉米种子与芯轴在外力作用下的脱粒特性。结果表明:玉米穗的两端都容易脱下,大端比小端更易脱落;无论采取哪一种脱粒施力方式,随着支撑行数或粒数的增加,脱粒需要的力明显增大;相同情况下,脱粒难度:压力脱粒>侧向弯曲脱粒>纵向弯曲脱粒,玉米脱粒时应按一定方向定向喂入,先采用籽粒纵向弯曲力进行脱粒,脱掉一些籽粒,从而减少籽粒的支撑数目和损伤,提高效率。(3)根据以上试验结果和《农业机械手册》的相关理论,对纹杆式玉米种子脱粒装置的关键部件进行设计、校核计算、并且试制了样机。本文采用了直径为300mm的小型滚筒,小直径滚筒和高转速有利于籽粒分离;滚筒长度取443mm,结构小、质量轻、比较经济;选用D型纹杆齿,高度取13±0.5mm,安装角度α=23°;滚筒功率P取1.12kW;选用分离效果最好的栅格式凹板,凹板弧长L取300mm,凹板包角α取150°。入口间隙取45mm,间隙比在2~4之间,间隙可调。还根据喂入量、滚筒大小等设计了清选装置。(4)开展了基于纹杆式玉米种子脱粒装置的单因素和响应面优化脱粒试验,试验验证了纹杆式脱粒装置对玉米种子脱粒特性的影响因素。结果表明:各因素对玉米脱粒的综合分影响大小关系为含水率>脱粒速度>脱粒间隙。纹杆式玉米种子脱粒机的最优脱粒参数:脱粒速度为16.43m/s,含水率为18.42%,脱粒间隙为14mm。通过重复验证试验。得出籽粒未脱净率为0.15%,破碎率为0.85%。为纹杆式玉米种子脱粒机的优化改进提供了参考。