粮食的水分干燥是粮食加工过程中非常重要的一环,其影响到粮食的贮藏、运输等各个环节。要实现谷物的快速干燥就需要依靠大型的烘干设备。但目前,我国粮食干燥的检测与控制技术尚不成熟,如何实现对粮食水分的实时检测与对烘干设备的有效控制成为了我国粮食控制部门首要解决的问题。本文研究的水分仪采样机构是粮食水分检测系统中不可或缺的一部分,其采样的稳定性与有效性直接影响着水分仪对粮食水分测量的精确度。本文在粮食水分检测过程中,使用农业部南京农业机械化研究所自主研发的粮食水分在线检测仪为基础,对其中采样机构进行结构参数优化,标定样品水分,检测样品水分与实际水分之间的误差。本文主要研究内容如下:(1)对水分仪采样机构关键部件输送辊以及碾压辊进行理论分析并设计,分析了螺杆端面曲线的形成过程以及对单头螺杆下端面曲线族的理论公式进行了推导,建立双螺杆主要结构参数的数学模型。对碾压辊的动力特性进行了理论分析,在碾压辊的加速区、压缩区和反弹区内进行了压力分布解析。得出了压缩区和反弹区内水平压力的数学方程。(2)对水稻颗粒在采样机构中的颗粒行为进行离散元模拟分析。建立水分仪采样机构三维模型导入离散元软件中,研究了输送辊螺距对输送单粒性的影响以及碾压辊花纹对碾压充分性的影响,得出不同螺距下颗粒数与时间的关系折线图以及不同滚花下压力与时间的关系折线图。再通过验证试验证明仿真结果的可信度。仿真试验表明,螺距8mm时采样单粒性最佳,碾辊花纹为斜纹时,碾压效果最佳。(3)确定对实验指标产生影响的因素并确定各因素之间的主次关系,首先进行单因素试验研究,然后在单因素试验的基础上,进行三因素三水平的响应面优化试验,确定了因素与指标之间的二次多项式数学回归模型,由响应曲面等值线和拟合函数可得出因子与响应面、因子和因子之间的相互关系,分析得出水分仪采样机构的最佳参数组合,最佳参数组合为螺距8mm,电机转速为200RPM,碾辊转速比为1.079,碾辊花纹为斜纹。