本研究以山西的普通核桃为研究对象,在分析现有核桃破壳机的研究基础上,设计了一款集分级与破壳于一体的核桃分级破壳机。该核桃分级破壳机主要由上料装置、传送装置、分级装置以及破壳装置四部分构成,其中上料装置中的隔料器实现均匀喂料,传送装置将核桃样本送至分级装置中,分级装置对核桃样本进行分级处理,最后在破壳装置中对样本进行破壳操作。本研究首先对核桃的物理特性进行了试验分析,测量了核桃的三维尺寸,并对核桃进行准静态压缩试验得到其破壳力和压缩位移,为该核桃分级破壳机的设计提供必要的基础参数;其次对上料装置、传送装置、分级装置以及破壳装置进行了设计,其轴线平行,且由上到下分布排列,有利于动力的传送;最后分别以分级绞龙转速,破壳动刀转速,以及分级装置与破壳装置的上下间距差为实验因素,一次破壳率和高露仁率为实验指标,采用响应面试验分析方法对设计的样机进行试验分析并得到了该核桃分级破壳机的优化参数,结果表明:对一次破壳率和高露仁率最主要的影响因素是分级装置与破壳装置的间距差,其次是分级绞龙的转速和破壳动刀转速,预测出一次破壳率最大响应面的最佳值为91.074344,其岭脊点的坐标为X1=29.959498,X2=50.418416,X3=4.999116,即一次破壳率的最大响应的最佳处理为破壳动刀转速为29.959498r/min,分级绞龙的转速为50.418416r/min,以及分级装置与破壳装置的上下间距差为4.999116mm;预测出高露仁率最大响应面的最佳值为77.872038,其岭脊点的坐标为X1=34.784395,X2=42.797068,X3=4.502268,即高路仁率的最大响应的最佳处理为破壳动刀的转速为34.784395r/min,分级绞龙的转速为42.797068r/min,以及分级装置与破壳装置的上下间距差为4.502268mm。