玉米是世界上分布最广的粮食作物之一,其种植面积仅次于水稻和小麦。由于玉米机收损失率高,机具稳定性差、适应性差、农机与农艺不适应等问题,导致目前我国玉米收获机械化水平最低。到2008年底,我国玉米机械化收获率接近10.6%,与小麦机收80%和水稻机收50%水平相比,差距甚大。因此,加快玉米收获机械化的发展已成为当务之急。玉米摘穗装置的好坏直接影响到玉米收获机械的工作效率,玉米摘穗装置要求其籽粒损失小、籽粒破碎率低、断茎秆少。由于传统玉米摘穗装置的工作原理是靠对玉米茎杆和果穗的拉伸与挤压作用完成摘穗作业,无法根本上解决摘穗辊对玉米穗的挤压与啃伤作用。因此,基于减轻摘穗机械损伤、改善玉米摘穗质量,需要重新探索玉米穗的收获机理,设计新型玉米收获机械。介绍了四种传统的玉米摘穗装置的工作原理,并分析了由于摘穗辊的转速、摘穗辊的直径、摘穗辊的表面形态、摘穗辊的长度及倾角对摘穗效果的影响。通过理论分析得出大多数圆柱形摘辊采用表面附加螺旋凸棱的结构,这样虽然可以增加抓取茎秆的能力,但是根据研究表明,螺旋凸棱会对果穗的根部造成二次抓取而造成果穗的损失,而且凸棱越高,其冲击力越大。除此之外,由于基圆也与果穗根部有接触,在不断旋转的过程中,因为要不断拉引茎秆,就会对果穗根部产生挤压和揉搓的作用力,当这种作用力对玉米粒造成的冲击大于玉米粒与穗轴的连接力时,玉米籽粒就会脱落,造成籽粒损失。测量了玉米穗柄的尺寸参数,并得出穗柄长度与穗柄直径的一元线性回归方程。设计并制造了能够夹持玉米穗柄和玉米果穗的夹具,通过WDW-20型微机控制电子万能试验机测量收获期玉米果穗与穗柄的拉伸断裂力和弯曲断裂力。通过对比玉米穗柄与果穗拉伸断裂实验和弯曲断裂实验,发现拉伸断裂力的范围在217N~797N,平均断裂力为515.58N;弯曲断裂力的范围在10.26N~185.6N,平均断裂力为56.85N。弯曲断裂力明显小于拉伸断裂力。通过分析含水率﹑直径和抗拉载荷三者之间的关系,发现含水率并不是越大,抗拉载荷就越大。在一定范围内,抗拉(弯)载荷与含水率的关系有正相关和负相关两种。在含水率相差不大的情况下,随着穗柄直径的增大,抗拉(弯)载荷也会有递增的趋势。但是,由于生物本身细胞结构和组织结构的特异性,也有部分数据出现不符合推论的规律的现象。通过分析含水率与单位面积抗拉载荷和抗弯载荷的关系,可以知道第一批样本的单位面积抗拉载荷和抗弯载荷的峰值在含水率为81%~84%左右,第二批样本单位面积抗拉载荷和抗弯载荷的峰值在含水率为66%左右,相同品种的玉米基本受力情况一致。根据新型玉米摘穗装置的摘穗原理,分析了新型玉米摘穗装置摘掉果穗的三个假设条件:第一个条件为拨穗辊对果穗所产生的拨穗力的水平分解力要大于穗柄与果穗连接力的水平分解力;第二个条件为穗柄和果穗的连接力与果穗支点所产生的力矩要小于拨穗力的最大值与果穗支点产生的力矩;第三个条件为果穗对穗柄的拉力等于夹持装置对穗柄所产生的拉力最小值。为了验证新型玉米摘穗装置的掰穗效果,设计了新型玉米摘穗装置的实验台,并进行理论分析计算,验证实验台尺寸结构的可行性。在工厂对零件图纸进行加工,并在吉林大学生物与农业工程学院实验室进行装配以及调试。通过玉米摘穗实验台进行玉米植株掰穗试验,验证了新型玉米摘穗装置的可行性,并分析了摘穗过程中掉落的果穗带苞叶和不带苞叶两种情况的原因。通过观察,验证了新型玉米摘穗装置不会出现损坏果穗及籽粒的推断,并推论由于拨穗辊本身提供足够的弯折力和弯折角度,穗柄直径的大小对掰穗状况并没有影响。分析了本次试验的不足之处主要存在于夹持链的同步性调节,夹持链位置的调节,苞叶易堵塞果穗导轨与茎秆夹持板的间隙,试验数据并不能全面反映全部玉米果穗的掰穗情况以及果穗喂入时朝向与导轨平面夹角对摘穗的影响。通过分析观察试验的不足之处,提出改进建议,在喂入装置上添加能够调节玉米茎秆的高度以及果穗的朝向的装置;在拨穗辊的环形钢筋上添加刀片状切割装置,以方便切割掉堵塞的苞叶,并添加苞叶收集装置;改进拨穗辊形状及表面形态,以达到更稳定、更有效率的拨穗效果。