油菜是重要的油料作物,我国是菜籽油第一大消费国,也是第一大生产国,菜籽油广泛应用于食品、化工、新能源等领域。21世纪以来我国油菜种植面积有所缩减,为了提高生产效率,油菜机械化收获技术的研究具有重要意义。目前油菜收获主要包括联合收获、分段收获、人工收获三种手段,其中联合收获占据主导地位,是油菜机械化收获的发展方向。油菜植株茎秆粗壮且坚韧,含水率高,分枝伸展范围大,相邻分枝和果荚互相缠绕交错,角果层高度差异大,籽粒受到冲击时易脱落造成损失。油菜特殊的生物特性增加了联合收获的难度,收获机收获油菜时割台损失率较高,茎秆容易造成脱粒滚筒阻塞,清选后含杂率高。油菜梳脱收获方式的特点是利用转动的梳脱滚筒摘脱果荚后进行后续脱粒与清选,与全喂入收获方式相比,由于主茎秆不进入收获机脱粒滚筒与清选系统内,从而有助于降低收获机脱粒清选系统内物料的含杂率,提高收获机工作效率。论文研制了一种油菜梳脱装置,该装置主要由梳脱滚筒、拨禾轮、输送喂料装置组成。论文重点围绕该装置关键部件的工作机理分析、结构设计、试验研究而展开。主要完成的内容包括:(1)为提高梳脱装置对油菜的适应性,测量了油菜植株的几何参数,包括株高、主茎秆分枝数、分枝平均伸展半径、分枝高度、主茎秆最大直径和田间种植密度等。介绍了梳脱式油菜联合收获机的作业过程及梳脱滚筒在收获机中协同其他部件的工作原理。分析了油菜主茎秆从梳脱滚筒中抽离的线速度和梳脱时间、打击次数等与梳脱装置结构与运动参数的关系。(2)梳脱滚筒结构设计。在反转后的凸轮摆杆机构原理的基础上,提出并设计了凸轮滑道式梳脱滚筒的整体结构,滚筒主要由梳脱拨指与凸轮滑道机构组成,根.据油菜的平均高度、茎秆直径、平均伸展半径等几何参数确定梳脱拨指长度为175mm,滚筒安装高度为590mm。确定拨指的排布方式为单根拨指辊均匀排布,相邻拨指辊交错排布,增加拨指对油菜的覆盖面积。确定了梳脱滚筒结构参数。(3)建立了凸轮滑道滚子运动路径的数学模型,得到了以拨指摆动角为自变量的凸轮滑道曲线方程。结合梳脱滚筒梳刷油菜时不同位置所需要的加速度与摆动姿态,将梳脱拨指运动分为三个工作段:梳刷段、抽离段和缓冲摆动段。通过设定拨指在各工作段临界位置的摆角值,确定了与之对应的凸轮滑道曲线方程,利用Solidworks方程驱动曲线工具得到了凸轮滑道曲线的图形。同时总结了由设定梳脱拨指摆动姿态得出凸轮廓线的方法。(4)梳脱装置拨禾轮设计。考虑油菜在梳脱滚筒作用下向割台外倾斜的问题,对拨禾轮结构参数、与梳脱滚筒相对位置、运动参数进行了分析和设计。介绍了拨禾轮速比和扶禾输送能力的关系。分析了拨禾轮拨禾输送时间大于梳脱滚筒梳刷时间时满足的条件,设计拨禾轮半径为350 mm,转速为30 r/min。分析了拨禾轮与梳脱滚筒位置关系对梳脱油菜的影响,设计拨禾轮轴心高度为1250mm,梳脱滚筒轴心高750mm,割台茎秆支撑端高350mm,梳脱滚筒与拨禾轮水平轴距400mm。设计了梳脱装置试验台油菜夹持输送装置。(5)开展了凸轮滑道式梳脱滚筒梳脱过程仿真分析,建立了机构仿真模型,得到了梳脱拨指在各工作段的角速度变化曲线。对梳脱拨指进行了有限元分析,得到了拨指应力、位移和应变分布图。(6)开展了凸轮滑道式梳脱装置梳脱性能试验,以圆滑道为凸轮滑道机构的对照设计对比试验,试验结果表明,当喂料速度为0.6m/s,滚筒转速为260r/min时,凸轮滑道式梳脱滚筒梳脱性能加权平均数达到峰值44.0%,比圆滑道梳脱滚筒最佳工作参数时梳脱性能加权平均数高10.7%,试验验证了凸轮滑道梳脱滚筒的梳脱性能提升。(7)开展了凸轮滑道式梳脱装置损失率单因素和正交试验,得到了梳脱滚筒转速、喂料速度、梳脱滚筒与拨禾轮水平轴距与割台损失率的关系曲线,梳脱装置最佳工作参数组合为:梳脱滚筒转速260 r/min,喂料速度0.6 m/s,梳脱滚筒与拨禾轮水平轴距400 mm。开展了梳脱式油菜收获机田间测试试验研究,测试了收获机果荚收集率、抛送落点分布的情况。