轴流脱粒与分离装置工作时谷物流作螺旋运动，脱粒柔和且工作时间长，脱粒和分离比较充分，在脱净率、破碎率、分离率等项目方面都优于切流，其分离能力足以取代庞大的逐稿器并缩少机器尺寸，适应多种作物的要求。因此，对轴流脱粒与分离的过程和工艺参数进行研究，对指导生产具有重要意义。 在自行研制的试验台上，利用水稻对钉齿式轴流脱粒与分离装置性能进行试验研究，确定了功耗、籽粒破碎、一次未脱净率、轻杂比作为研究轴流脱粒与分离指标。采用二次正交旋转组合设计，研究了喂入量、滚筒转速和导向板导角对功耗、籽粒破碎率、一次未脱净率、轻杂比的影响；通过建立数学模型，利用二元函数曲面对各个指标的主要因素交互作用进行了分析，最后利用多目标非线性优化理论对工艺参数进行优化。通过实验研究得出以下结论： (1)进行不同喂入量、滚筒转速及导向板导角的单因素试验，得出各因素对功耗、籽粒破碎、一次未脱净率、轻杂比的影响，为钉齿滚筒的试验设计奠定基础。并进行脱出物沿轴向分布规律试验，计算结果与实验曲线相结合的分析表明，所需滚筒工作长度仅需要1米，具有极高的分离率、夹带损失小，总损失低于0.2％。 (2)利用三因素二次回归正交旋转组合设计的实验方法，建立喂入量、滚筒转速及导向板导角与其影响因素之间回归的数学模型；通过对模型分析，确定影响功耗的因素主次顺序为：滚筒转速、喂入量、导向板导角；影响籽粒破碎率的因素主次顺序：滚筒转速、喂入量、导向板导角；影响一次未脱净率的主次因素顺序：导向板导角、滚筒转速、喂入量;影响轻杂比的主次因素顺序：喂入量、导向板导角、滚筒转速。 (3)利用多目标非线性优化理论对钉齿式轴流脱粒与分离装置工艺参数进行了优化计算，在最佳参数组合方案中，喂入量最优值为2kg/s，滚筒转速最优值为700r/min，导向板导角最优值为45°，脱粒性能最佳。 (4)通过纵置钉齿式轴流滚筒与切向喂入双轴流滚筒的对比试验研究，得出了轴向喂入钉齿式轴流脱粒与分离装置的性能优于切向喂入双轴流滚筒装置，实验表明：本装置不仅没有夹带损失、功耗低、籽粒破碎率低，而且所需滚筒工作长度小。对缩小整机尺寸，提高脱粒和分离能力意义重大。 本研究结论为指导实际生产，提高轴流脱粒与分离装置的性能以及降低生产成本提供了可靠的理论依据。