玉米籽粒收获与秸秆还田并行的作业模式与免耕播种相结合对土壤保护具有重大意义,本文针对黑龙江地域特征,设计了连接于黑龙省农机研究院自主研制的4YZ-8型玉米籽粒联合收获机使用的脱出物粉碎抛撒装置。采用理论分析与虚拟样机技术结合的方法对装置及秸秆粉碎还田技术开展研究,并通过试验台试验对装置进行工作参数优化,选取较优工作参数组合对装置进行田间性能测试。完成的主要工作内容及研究成果如下:(1)根据玉米籽粒收获与秸秆还田并行的作业模式,并结合4YZ-8型玉米籽粒联合收割机的结构特点,提出4YZ-8型玉米籽粒收获机脱出物粉碎抛撒装置的设计要求,确定装置整体结构。(2)根据所提出的设计要求,对粉碎工作室进行结构设计,通过一代样机的性能测试发现缺陷,对其进行合理规划设计,从而克服堵塞现象;以提高装置粉碎质量、运行平稳性与抛撒均匀度为原则,对刀辊转子进行设计研究,确定其对称交错排列方式,并通过动平衡理论检验;通过理论分析对动刀、定刀组、抛撒档板组与连接机构等进行结构设计,在满足装置使用功能的前提下,达到结构简单、实用性强的目的。(3)对定刀片进行有限元静力学分析,求解出等效应力云图与等效位移云图,证明定刀结构满足使用强度要求。对装置外壳体进行模态分析,得到前6阶模态振型图及固有频率,从而避免共振现象发生。(4)对4YZ-8型玉米籽粒收获机脱出物粉碎抛撒装置进行整套的三维建模与装配,再达到整机无干涉条件下,对装置进行了全套详细工程图纸转换,并监督加工生产三台样机,进行试验研究与工作性能测试。(5)以粉碎长度合格率、功率消耗为指标,以动刀线速度、刀片厚度、动定刀重叠量为试验因素,通过单因素预备性试验,确定各试验因素对各性能指标的影响规律,得到各试验因素的取值范围。采用中心复合表面组合设计方法,对4YZ-8型玉米籽粒收获机脱出物粉碎抛撒装置进行多因素交互性试验,利用Design-expert软件平台对试验数据进行方差分析,得到可靠回归数学模型,通过响应曲面法,分析得到因素间交互作用对装置工作性能指标的影响规律。(6)利用遗传算法NSGA-Ⅱ进行数据优化处理,以粉碎长度合格率、功率消耗为评价指标,得出4YZ-8型玉米籽粒联合收获机脱出物粉碎抛撒装置的较优工作参数组合:动刀线速度为47.61 m/s、刀片厚度为5.8 mm、动定刀重叠量30 mm,该组合对应的粉碎长度合格率为87.72%,功率消耗为6.21 kW。对4YZ-8型玉米籽粒收获机脱出物粉碎抛撒装置较优工作参数验证,结果表明:平均粉碎长度合格率为86.55%,平均功率消耗为6.4 kW,与优化结果的相对误差为1.4%、3.0%,优化结果可信。通过田间性能测试,测定粉碎长度合格率为85.39%,与优化结果相对误差为2.73%,秸秆抛撒不均匀度为16.30%,符合国家规定指标。