我国谷物机械化收获正向高效智能化方向发展。高效籽粒直收是玉米机械化联合收获的主要发展方向,但由于采用籽粒直收方式时玉米籽粒及茎秆含水率较高(28%以上),导致玉米籽粒破碎率高、高效收获时脱粒清选环节堵塞风险大,这已成为阻碍玉米籽粒高效直收技术推广的瓶颈问题。针对以上问题,本文通过试验、仿真和计算分析先后开展了直收玉米籽粒的损伤量化研究、变振幅筛面玉米颗粒群运动分析和基于加速度信号分析的田间玉米籽粒直收脱粒负荷状态诊断研究,创新地提出了基于双向拉线夹持原理的凹板间隙调节机构并初步开展了脱粒清选环节联控策略分析。本文的具体研究工作如下:(1)基于图像技术对不同作业参数下得到的直收玉米籽粒进行了表面破损特征的提取、融合及测量,提出了单个玉米籽粒损伤的量化评价指标并进行了计算分析,结果表明:所提出的量化指标能有效地表征玉米籽粒损伤程度;凹板间隙及作业速度对籽粒损伤影响显著。(2)采用弧形结构研制了玉米低损伤凹板筛,发明了基于双向拉线夹持原理的脱粒间隙快速调节机构,研制了玉米低损防堵脱粒清选试验台,满足了模拟试验要求;优化了筛前端的变振幅机构,通过电动推杆的升降改变了筛前端滑槽角度,实现了筛前振幅的连续调节。(3)对田间试验中采集的加速度信号进行了时频分析和小波包分析,发现负荷波动均出现在50 Hz以下,与机器实际作业工况具有一致性;计算了9组信号的振动烈度,结果表明有物料喂入时烈度值为空载时的4-10倍,烈度随脱粒状态的变化明显,可作为脱粒状态判断的量化指标。(4)基于EDEM离散元仿真探究了物料后移速度、透筛率和籽粒损失与筛前端滑槽角度的关系,研究表明:当筛前端振幅增加时,物料后移速度加快,速度增量也随之增加,滑槽角度从42°增加到47°时的速度增量约为2°增加到7°时速度增量的4倍,当滑槽角度大于37°时,损失籽粒明显增加。(5)对不同作业负荷条件下的脱粒清选过程及其关联关系进行了研究分析,并初步制定了脱粒清选联动防堵控制策略。采用西门子PLC、称重/加速度传感器、步进电机、电动推杆等初步构建了脱粒清选联动防堵控制系统并实现了联控策略的模拟演示,为联控策略的进一步优化奠定了基础。减小脱粒损伤、降低收获损失、防止脱粒清选环节出现堵塞是谷物高效联合收获的共性需求。因此,本文开展的低损防堵研究工作不仅对促进玉米籽粒直收技术的推广应用具有直接的参考意义,对解决其它谷物高效机械化联合收获面临的损伤、损失和堵塞问题也具有普遍的参考价值。