近些年,随着政策改变对玉米产业结构造成的影响,鲜食玉米因为其较高的经济效益,独特的风味,丰富的营养价值,在玉米产业中占有了越来越高的比重,2008～2017年,从总体上看,我国粮食玉米的播种面积呈现出先增后减的态势,反观鲜食玉米,其播种面积则呈现出增加的态势,并且在2015年开始呈现出了一种指数函数般的增长态势。因此我们可以做出推断,鲜食玉米在未来的玉米产业中,将以支柱产业的形式出现。在鲜食玉米的收获加工过程中,由于鲜食玉米的籽粒含水率通常在65%以上,对鲜食玉米进行脱粒处理比起粮食玉米要有着更为严格的要求。现阶段鲜食玉米脱粒装备国外市场主要是美国、新西兰、台湾与日本的产品,国内市场销售机型均是以上世纪80年代陈桂祥等研制的GT6A22型鲜食玉米脱粒机为原始机型仿制而来,而这种盘刀形式的切削脱粒,对鲜食玉米果穗的破坏程度较高。在通过对国内外鲜食玉米脱粒机与脱粒技术分析和总结的基础上,本文设计了一种单穗喂入的切削式鲜食玉米脱粒机构。该机构具有脱粒简单,分离方便的特点,在实际作业中,可以通过几组机构同时作业,组成生产线,提高作业效率。本文设计了一种切削式鲜食玉米脱粒机构,对切削刀具进行了设计与优化,利用CAE软件对脱粒部分进行了有限元分析,并对该装置进行了样机加工制造与台架试验。本文的研究内容与研究结论主要有以下几个方面:(1)通过查阅相关文献资料,总结国内外的鲜食玉米脱粒机的研究现状,了解了各个机型的技术特点与工作性能,了解了现有的鲜食玉米脱粒机存在的优点与缺点,为后文的研究打下了基础。并制定了相应的研究技术路线,参照技术路线的工作流程运用Solid Works的建模功能对切削式鲜食玉米脱粒机构的三维设计模型进行了初步绘制。(2)针对切削式鲜食玉米脱粒机构的设计要求,在通过研究切削脱粒原理的基础上,确定了整个机构的形状尺寸和传动系统,确定采用三相异步交流电机作为机器的动力源;选取V带轮传动,同时由于需要对辊轴轴距进行调节,所以配备张紧轮,以保证动力传输的可靠性,确定夹持输送辊的直径为60 mm,长度为350 mm,同时三个夹持辊中采取一个主动辊搭配两个从动辊的设计以保证输送同时降低对籽粒的破坏程度;同时完成了入料斗、出料斗、机体与机架的设计。(3)通过ANSYS软件完成对切削刀具的有限元分析。先用ANSYS软件中的静态分析模块对机构中的切削刀具进行静力学分析,模拟出在脱粒作业的过程中,切削刀的刀头刃尖中心部分受到最大的应力,其应力值为90.7 MPa。其次对本研究的鲜食玉米脱粒机构的切削刀具进行了模态分析,通过分析切削刀具的6阶振型图案,可以知道本研究中设计的切削式鲜食玉米脱粒机构的外动力源共振频率远小于最小固有频率244.6 Hz,因此装置在进行脱粒作业的过程中不会有共振现象发生,设计符合要求。(4)利用试制的样机,搭建试验台架并进行台架试验。为确定切削式鲜食玉米脱粒机构的最佳工作参数,试验采用三因素五水平二次回归正交旋转组合试验。选择籽粒破碎率和果穗未脱净率为试验指标,辊轴轴距、辊轴转速和弹簧长度为试验因素,共设计23组试验。在进行正交组合试验前,为保证试验因素的取值范围的可靠性,进行单因素试验,确定了三个试验因素的取值范围;进行组合试验得出各组的数据后,其结果表明影响籽粒破碎率的试验因素的显著性强弱顺序是辊轴轴距、辊轴转速、弹簧长度;影响果穗未脱净率的试验因素的显著性强弱顺序是辊轴转速、辊轴轴距、弹簧长度。采用设计专家软件的优化模块,在单因素和两因素共同作用下,通过对两个试验指标的影响情况进行分析,得出了两个试验指标在三个试验因素共同作用下的回归模型方程,以求得到最优的组合参数。最优组合参数为辊轴轴距171.3 mm,辊轴转速161.7 rpm,弹簧长度98.8 mm,籽粒破碎率4.84%,果穗未脱净率3.66%。通过5次重复试验,验证实际值与理论值基本吻合,符合设计要求。