针对我国小麦育种收获机械存在作业功能单一、生产效率低、技术水平差、劳动强度大的问题,结合田间试验小区育种的农艺要求,设计了一种适应于我国育种模式的小区小麦育种收获机,并基于离散单元法对该机脱粒装置内的物料流做了仿真研究,优化设计了该机的脱粒装置结构与作业参数。本文主要从以下几方面进行了深入研究。(1)设计了一种小区小麦育种联合收获机。根据我国田间育种小麦的种植模式和相关技术条件,以收获效率高、损失率低、籽粒残留率低以及含杂率低为作业要求,通过对关键部件进行结构对比和理论分析,设计了一种小区小麦育种联合收获机。该机主要由切割装置、喂入装置、脱粒装置、分离清选装置等构成,整机结构紧凑、功耗低、操作简单,能一次性完成育种小麦的切割、脱粒、分离清选、集粮、秸秆还田等作业过程。(2)研发了一种轴流式锥型滚筒脱粒装置。脱粒装置是小区小麦育种收获机的核心部件,其结构设计对整机的作业结果产生至关重要的影响,根据小区育种小麦收获机脱粒装置脱净率高、破损率低、无滞种的功能要求,对比分析各脱粒装置的结构特点和作业性能,设计了一种由锥型脱粒滚筒、带有纹杆的上罩壳、光滑下罩壳、扬谷器构成的脱粒装置。(3)仿真分析了脱粒装置内混合物料的运动过程。基于离散单元法的思想,将脱粒物料简化为小麦籽粒和茎秆的混合物,建立物料对象的离散元模型,利用EDEM软件仿真模拟脱粒装置内混合物料的运动过程。设计三种不同的脱粒元件模型(钉齿、短纹杆板齿、组合齿),观察各模型下混合物料的运动过程,并对比分析籽粒数量变化和受力情况,结果表明,仿真结束后组合齿锥型滚筒脱粒装置内籽粒数量最少,受力较大籽粒数量也较少,说明该滚筒模型脱输性能最好。选择该模型进一步分析脱粒装置内籽粒、短茎秆的运动轨迹,定量研究其实际迁移过程。(4)优化了选用滚筒脱粒装置的作业参数。对选择的组合齿脱粒装置进行虚拟仿真试验研究,选取喂入量、滚筒转速、脱输间隙为影响脱输性能的主要因素,以罩壳内籽粒残留率、破损率为评价指标进行单因素仿真试验,选择出正交试验设计的各因素优水平,进一步通过极差分析和方差分析得到最优作业参数组合,即喂入量为0.4kg/s、滚筒转速为1600r/min、脱输间隙为14mm,组合齿脱粒装置的脱输性能最好。