玉米是重要的粮食作物、工业原料和畜牧业饲料。目前,我国大部分地区玉米收获正在由机械穗收向籽粒直收方式转变。由于我国玉米品种和农时的特殊要求,尤其是在小麦玉米轮作地区,收获时的玉米籽粒含水率普遍较高,从而导致籽粒机械损伤较大。籽粒破碎率高已成为玉米机械收获技术发展的重要制约因素。因此对玉米籽粒直收中高含水率玉米果穗特性、玉米籽粒脱粒过程以及直收中玉米破损形式的研究尤为重要。本文在对直收中高含水率玉米籽粒基本特性及脱粒特性研究的基础上,结合田间玉米籽粒机械化直收状况,研制了玉米籽粒脱粒试验台,利用高速摄像系统对不同脱粒部件下的籽粒脱粒分离过程进行了试验研究和分析,并对不同条件下的籽粒损伤状况进行了统计分析,初步了解了籽粒在脱粒间隙中的运动过程和籽粒损伤情况。在试验样机上安装组合式脱粒元件,并通过田间玉米籽粒直收试验研究分析了此脱粒装置下的玉米破损情况,为研制出适合我国高含水率玉米籽粒直收机械的脱粒分离装置提供了参考依据。本文完成的主要工作如下:(1)对籽粒直收中高含水率玉米果穗基本形态参数的进行了试验分析,主要包括穗长、穗径、穗轴径以及籽粒行数和行粒数,在此基础上对玉米果穗进行处理并测试了不同收获时期果穗含水率变化情况,分析了玉米果穗含水率变化特性。试验表明:玉米果穗中间部位的籽粒含水率能够代表当时收获时期的玉米籽粒含水率,玉米穗轴的含水率随着籽粒含水率的降低而降低,并且呈现加速脱水的趋势。(2)通过物性测试仪测试了高含水率玉米籽粒不同放置方式下的静压力学特性以及果穗中间部位籽粒的脱粒作用力,结果表明:在试验范围内,玉米籽粒平放时的最小破损力远大于侧放和立放;玉米籽粒含水率高于25%的一定区间内,籽粒特性更多的表现为塑性变形;切向单粒无支撑的籽粒脱粒作用力最小;不同作用籽粒数下的脱粒作用力约等于作用籽粒数与相同支撑籽粒数下单粒籽粒脱粒作用力的乘积;支撑籽粒数相同的情况下,单粒籽粒承受的作用力变化不大,且随着作用籽粒数的增加呈现降低的趋势。(3)结合玉米果穗基本物理特性和籽粒直收机械特点研制了玉米籽粒脱粒试验台,利用高速摄影记录和分析了不同脱粒部件下玉米脱粒分离过程,研究脱粒过程的结果表明:冲孔凹板的脱粒效果和分离效果明显低于圆钢凹板;齿板元件对完整果穗的初步脱粒适应性较差,但脱粒较为充分,对破碎果穗的适应性较高;刚性纹杆元件和聚氨酯纹杆元件脱粒过程较为相似,脱粒作用相对柔和,对完整果穗的初步脱粒适应性较强,能够在降低破碎程度的同时进行果穗的脱粒。(4)进行了单穗玉米果穗脱粒的籽粒破损试验研究,通过对不同条件下的玉米籽粒破损情况分析表明:含水率对籽粒破损率以及破损形态有显著影响;当籽粒含水率水平较高的情况下,不同型式的脱粒元件对籽粒破损率的影响较为明显;齿板和聚氨酯纹杆元件的破损率随着滚筒转速的增大呈现升高的趋势,且破损率随着凹板间隙的增大而降低。(5)在试验样机上安装刚性纹杆元件、聚氨酯纹杆元件和刚性齿板元件进行了田间籽粒直收试验。结果表明:在试验范围内,玉米籽粒的最小破损率为2.93%,对应裂纹率为0.87%,缺损率为0.61%,破碎率为1.45%,最小含杂率为0.98%,最小未脱净率为0.068%。综合分析破损率与含杂率呈现正相关的趋势,与未脱净率在一定范围内呈现负相关的趋势。玉米穗轴的破损形态复杂多样,破损穗轴的长度主要在20~40mm之间,断面形态主要为1/4断面。在试验范围内,最优因素水平为切流滚筒脱粒转速350r/min、切流凹板入口脱粒间隙30mm、机器前进速度0.68m/s。