油莎豆是一种综合利用价值极高的油料作物,在我国吉林、河南、内蒙古、新疆等地推广种植,提高油莎豆机械化收获效率是油莎豆产业发展的核心问题。目前,我国的油莎豆收获机仍然处在试验研究阶段,豆、土、草的有效分离是其收获过程中的关键环节之一。油莎豆在分离筛选过程中存在着分离难、含杂高和效率低等问题,严重制约了我国油莎豆机械化收获作业的质量和水平。实现油莎豆高效低损机械化收获,研究并阐明油莎豆筛分机理,开发相配套的油莎豆收获机械,对油莎豆产业发展具有重要意义。为此,本文针对油莎豆人工收获难度大、机械化收获效率低等问题,以油莎豆筛分装置为研究对象,通过结构设计、理论分析、仿真模拟和田间试验等手段,开展油莎豆筛分装置结构的设计,应用离散元技术对脱出物颗粒在筛面的运动过程进行仿真模拟,揭示油莎豆在筛面的运动特征和筛分机理,探寻适宜于油莎豆高效低损机械化筛分收获的核心技术,为油莎豆机械化收获装备的研发与作业性能的提升提供理论基础和技术依据。本文主要在以下几个方面开展了研究:（1）以农机农艺融合为出发点,设计了履带自走式油莎豆收获机筛分装置。针对油莎豆收获筛分过程中存在豆、草分离不彻底和大块土壤颗粒较多等情况,提出了油莎豆“先脱果后分离”的机械化收获模式,先将油莎豆从油莎草根部分离,再完成豆、土、草混合物的筛分,设计了一种与“先脱果后分离”的机械化收获模式相适应的油莎豆筛分装置,该装置主要由切流滚筒、双层异向往复式振动筛和碎土导向辊等核心部件组成。对油莎豆收获机筛分机构的运动特征进行研究,利用矩阵法对油莎豆筛分装置上筛进行运动学分析,得到了筛面任意一点的运动特征方程,找到了影响筛面运动特征的因素（曲柄转速/频率、振幅、筛面倾角）。通过ADAMS仿真分析,研究了筛面的运动特征,由仿真分析结果可知筛面各标记点各时刻的速度与加速度变化趋势一致,沿筛面方向各点的水平速度和水平加速度最大值逐渐增大,促进物料向筛面后端移动;各点的竖直速度和加速度逐渐减小,物料在筛面前端获得较大的竖直方向的力,提高物料的松散度,增大了物料颗粒的透筛概率,验证了筛分机构运动的合理性,为筛面上脱出物颗粒的运动特征分析提供了基础和依据。（2）研究了脱出物颗粒群在筛分过程中的运移规律及运动特征。以筛分过程中的油莎豆、土壤颗粒为研究对象,采用EDEM软件模拟了脱出物颗粒的筛分过程。结合图像处理技术,从颗粒的筛面分布特征、平均运动速度、颗粒分配率、筛分效率和损失率等不同角度,分析了脱出物颗粒群的运移规律。研究了筛面振幅（SA）、振动频率（VF）和筛面倾角（IA）等因素对油莎豆筛分装置筛分性能的影响,筛面振幅和筛分频率对筛分效率和损失率的影响是一致的,随着筛面振幅或筛分频率数值的增大,筛分效率和损失逐渐增加,原因在于,振幅和频率的增加促进了颗粒在水平和竖直方向上的运动、分离和分散,增大了颗粒的透筛概率,提高了筛分效率,同时,颗粒的剧烈运动导致了损失率的上升;筛面倾角的增大提高了颗粒在筛面上的运动,颗粒的分散性得到增强,有利于提高筛分效率;倾角过大则会造成颗粒运动过快,与筛面碰撞接触次数减少,降低筛分效率。（3）采用RSM与NSGA-Ⅱ算法对筛分装置的工作参数进行优化。研究了筛分装置各工作参数对筛分性能的影响,选取振动频率（X1）、筛面振幅（X2）和筛面倾角（X3）为试验因素,以筛分效率（Y1）和损失率（Y2）为试验指标,通过对实验结果的方差分析,得到了各工作参数与筛分效率和损失率的回归数学模型。采用NSGA-Ⅱ算法对筛分效率和损失率的回归数学模型在约束条件下进行参数寻优,根据实际的油莎豆机械化收获作业情况及要求,在Pareto非支配最优解集中选取最佳优化方案（振动频率为14 Hz,筛面振幅为12 mm,筛面倾角为2°）,通过田间试验进行验证,田间试验结果显示,在该参数下,履带自走式油莎豆收获机筛分装置的平均筛分效率为92.87%,平均损失率为1.83%;与仿真试验结果对比可知,仿真试验结果中筛分效率误差为1.93%,损失率误差为3.83%,均小于4%,结果证明了采用EDEM与NSGA-Ⅱ算法的筛分装置仿真试验及工作参数优化方法的有效性。