为减小脱粒机械整机尺寸，提高机械通用性，采用立式脱粒方式，设计一种锥形外筒与轴流脱粒滚筒相配合的立式脱粒装置，在控制脱粒装置尺寸的同时保证脱粒质量。阐明立式脱粒装置的结构与工作原理，分析脱粒过程中脱粒元件的受力情况，设计一种弓齿式脱粒元件。通过EDEM软件对果穗与弓齿接触时的受力进行仿真分析，确定最佳弓齿直径为10mm。以滚筒转速、脱粒间隙和弓齿弯曲半径为试验因素，以籽粒破碎率为试验指标进行试验并进行单因素方差分析。结果表明：籽粒破碎率随滚筒转速增加而增加，随脱粒间隙增加而减小，随弓齿弯曲半径增大而减小，其中滚筒转速与脱粒间隙对立式脱粒装置籽粒破碎率影响较为显著。最终选出立式脱粒装置最优的滚筒转速为300r/min，脱粒间隙为80mm，弓齿弯曲半径为20mm，此时籽粒破碎率为4.67%，符合国家标准要求。该研究为开展新型玉米脱粒装置提供新的思路。

针对玉米播种作业过程中常出现的漏播问题，采用冗余设计方法，研究一种机械式漏播检测与补种装置。通过跨越式探种杆对主排种窝眼轮充种情况进行持续检测，并带动锁杆完成对补种装置锁定与解锁，实现漏播补种。设计一种新型探种杆结构，采用双压头结构的探种杆，提高漏播检测精度；优化检测装置结构参数，实现对补种装置的快速锁定与解锁；通过对补种装置进行运动分析，确定补种装置结构参数及同步补种条件，提高播种质量。结合理论分析，选取作业速度、探种角度和补种复位弹簧最大作用力为试验因素，以漏播指数与合格指数为性能指标进行单因素试验与正交试验。确定较优的参数组合：作业速度0.9m/s，探种角度45°，复位弹簧最大作用力12N。在该条件下漏播指数为3.4%，合格指数为94.5%，满足精量播种作业要求。

针对富含蛋白质的饲用构树必须经过粉碎发酵后才能提高反刍动物采食的适口性问题,结合其一次性揉搓难以满足发酵饲料品质要求的特点,以单次低丝化率为依据,采用正态分布方式确定能够满足构树饲料丝化要求的揉搓丝化次数,为确定构树收获机结构提供设计依据;同时进一步确定初级和三级秸秆丝化装置主要结构参数,提高构树饲料的切断与丝化效果;采用Box-Behnken试验设计方法,验证揉搓丝化级数、茎秆切断长度、揉搓板数对茎秆丝化率的影响规律,建立试验因素与考察指标之间的回归方程,并生成相应的响应曲面。结果表明:揉搓丝化级数、茎秆切断长度、揉搓板数对茎秆丝化率有显著影响,确定最佳参数组合为揉搓丝化级数为3级、茎秆切断长度为18 cm、揉搓板数为24个,在该条件下构树茎秆丝化率达95.6%,符合国家和行业的标准要求。

针对玉米秸秆成捆后,收集搬运过程中易散捆的问题,从玉米秸秆草捆受力分析入手,分别研究了草捆静置、移位和变形过程中载荷的变化规律,以及影响草捆稳定性的因素;利用本团队开发的打捆试验台,开展了草捆密度、草捆长度和捆绳数量对草捆抗摔率影响的试验,确定了满足草捆质量稳定性的参数取值范围;通过响应面分析试验,确定了适合草捆收集搬运的最优参数组合为草捆密度为175 kg/m ³,草捆长度为88 cm,捆绳数量为3根,草捆抗摔率为93.5%。草捆稳定性完全满足生产要求,为方捆打捆机的研究提供了理论指导。

针对山东省旱作灌溉区种植模式多样、技术模式不统一,影响全程机械化经济效益问题,研究小麦—玉米周年轮作下耕、种、管、收全程机械化技术模式,总结小麦—玉米全程机械化技术路线,构建基于区域特色的成本分析与经济效益评价方法,分析小麦—玉米全程机械化技术成本、占比及收益,筛选并比较山东省旱作灌溉区主要技术模式组合。分析发现,小麦—玉米周年轮作模式下耕种管收各环节成本支出范围为10 500～16 500元/hm~2,土地承包费范围为3 000～16 500元/hm~2,经济效益为1 500～7 500元/hm~2;优化筛选以深翻、旋耕、免耕三年轮作+二次镇压+小麦宽苗带播种技术以及玉米免耕播种+水肥一体化+联合收获(穗茎兼收/青贮)技术的模式组合。研究结果可为山东省旱作灌溉区小麦—玉米全程机械化技术模式优选、农机农艺深度融合、农业合作社的生产等方面提供技术参考。

目前农业机械向着大型化自动化发展,同时农业无人机也应用于农业植保作业,全覆盖路径规划作为农业机械导航的核心技术,对农业机械作业质量有着直接影响。基于目前全覆盖路径规划技术发展研究,按照传统规划算法以及启发式算法的分类对各种算法在农业机械导航上的应用进行介绍,并且对于各种算法的优缺点进行总结。基于算法发展趋势以及农业发展需要,提出算法满足多机协同、动态路径规划、多算法结合以及优化机械转向路线的发展趋势,为我国全覆盖路径规划研究提供重要依据。

打结装置作为方捆机的核心部件,其质量好坏直接影响整机工作效率与稳定性。通过对方捆机打结装置主要类型D型打结器、C型打结器和双结打结器进行介绍,并重点对D型打结器驱动齿盘、绕扣机构、割绳脱扣机构的影响因素及其研究现状进行分析研究,提出打结装置应向高性能、智能化及新机型的发展趋势,为打结器国产化研究提供重要参考依据。

针对反刍动物传统饲喂方式机械化水平低、传统的日粮配制工艺难以达到动物营养浓度要求等问题,通过调查研究法和对比分析法,研究国内市场上具有代表性的TMR制备机的发展现状,分析其基本结构与工作原理,并对关键部件进行分析,提出TMR制备机目前存在的问题及发展建议。研究表明,TMR制备机在国内具有广阔的发展空间,需进一步加强搅龙、料箱等关键部件的优化设计研究,提高自主研发能力,以提高TMR制备机的通用性,促进国内畜牧业的快速发展。