我国是油菜大国,无论是种植面积还是产量均位居世界前列。为了方便筛选角果不易炸裂的油菜品种,本文对油菜角果的抗裂角性表征方法进行研究分析。以随机碰撞法为基础,研制了油菜角果抗裂角性碰撞检测装置,分析了油菜角果的含水率、尺寸大小对角果抗裂角性的影响,并与悬空压裂法进行对比分析。针对油菜联合收获机田间作业时割台损失率高的问题,本文结合油菜的生物特性,对割台拨禾轮的运动轨迹和工作参数进行了分析及优化,设计了斜插式拨禾轮。通过田间试验对比分析弹齿竖插和斜插两种方式的割台损失率,以拨禾轮转速、机器前进速度、拨禾轮垂直位置三个参数进行单因素和多因素试验,根据试验数据得到最适宜油菜收获的方式和工作参数组合。主要完成内容包括如下几个方面:(1)油菜角果抗裂角性表征方法研究。基于随机碰撞法研制了便携式油菜角果抗裂角性碰撞检测装置,分析了三种油菜角果的含水率、尺寸大小对角果抗裂角性的影响,并与悬空压裂法进行对比试验。研究表明:在低含水率下油菜角果的抗裂角性随着含水率的降低而降低,角果的抗裂角性与角果含水率大致呈线性相关,同一植株上的角果尺寸越大,角果抗裂角性越好。(2)油菜联合收获机割台拨禾轮运动分析和参数优化。结合油菜的生物特性,对割台拨禾轮的运动轨迹进行了分析,并优化了拨禾轮直径、位置和转速等结构和工作参数。根据通用机型标准,设计的拨禾轮直径为900 mm。根据油菜的易裂角特性,拨禾轮中心相对于主切割器水平位置向割台内部缩进,拨禾轮中心相对于主切割器的垂直位置应该≥油菜质心高度和拨禾轮半径之和,拨禾轮转速范围为11 r/min~23 r/min。根据油菜的多分枝“树状”特性,将拨禾轮的入禾过程划分为低效拨禾阶段和高效拨禾阶段两种情况分别研究,弹齿在入禾过程中通过斜插入禾的方式有助于减少割台碰撞损失,在离禾过程中倾角减小至接近0°预防缠草现象。以此为基础对拨禾轮的结构做进一步的优化分析,设计了满足弹齿理想工作轨迹的斜插式拨禾轮,对斜插式拨禾轮进行参数设计。建立了拨禾轮与油菜的碰撞力模型。(3)新式拨禾轮三维建模与仿真分析。运用solidworks软件对新式拨禾轮进行三维建模,运用Adams软件对斜插式拨禾轮进行运动学仿真分析,获取了拨禾轮的拨禾杆和弹齿的运动轨迹和位移曲线。运动学分析表明:斜插式拨禾轮能够正常工作。当拨禾速度比λ>1时,拨禾轮的拨禾杆和弹齿末端轨迹都为余摆线,存在扣环轨迹,能够将作物推送至割台内部。入禾阶段,弹齿顶点轨迹在拨禾杆轨迹侧下方,表明弹齿斜插,离禾阶段弹齿顶点轨迹在拨禾杆轨迹下方,表明弹齿倾角逐渐缩小,防止缠草现象。(4)油菜联合收获机田间试验。以割台损失率作为评价指标,以拨禾轮转速、机器前进速度、拨禾轮垂直位置作为影响因素进行单因素试验,对比弹齿竖插入禾和弹齿斜插入禾两种模式的割台损失率情况。试验表明:三个参数对割台损失率都有影响,影响最显著的是拨禾轮转速,弹齿斜插入禾比竖插入禾的割台损失率更低。在单因素试验的基础上,采用弹齿斜插入禾方式进行多因素正交试验,试验表明:各因素对割台损失率的影响排序为拨禾轮转速>机器前进速度>拨禾轮水平位置。然后在回归模型基础上进行参数优化设计,得到最优参数组合:拨禾轮转速18 r/min、机器前进速度0.6 m/s、拨禾轮垂直位置1100 mm时,此条件下的割台损失率为0.96%。实测得到割台损失率为1.04%,证明模型可靠。