蓖麻蒴果属于含油率较高的农业物料,在航空航天、医药等领域具有重要的应用价值,而蓖麻油的品质与其脱壳质量有着重要关系。传统的蓖麻蒴果脱壳设备大多采用经验设计方法,市场上现有的脱壳设备普遍存在脱壳效率不高、损伤率过大等缺点。因此,深入分析蓖麻蒴果的力学特性及碰撞损伤规律对其脱壳设备的改进和优化设计提供理论参考。本文具体研究内容及结论如下:(1)选取典型品种(哲蓖4号和通蓖17号)蓖麻蒴果进行三轴尺寸统计,确定球度分布特性,通过排液法测得其外壳和籽粒的密度参数;基于静力学试验,得出屈服强度、硬度与其含水率的关系;基于蓖麻碰撞反弹时的运动规律,结合高速摄影设备,建立蓖麻蒴果碰撞恢复系数的数学模型,并通过混合正交试验,得出蓖麻蒴果碰撞恢复系数的范围为0.2688～0.4264之间。(2)基于经典赫兹理论,引入接触指数和能量损失因子,建立蓖麻蒴果正面碰撞时动力学模型和能量损失模型,通过变步长龙格库塔算法对其力学模型进行数值求解,得出不同接触指数的受力与变形规律、变形量与法向应力场的规律以及径厚比与能量损失因子、能量损失的变化规律。结果表明:蓖麻蒴果正面碰撞时,接触指数对其受力变形有一定的影响,且碰撞动能损失较小。此外,基于MATLAB语言平台,开发蓖麻蒴果弹性碰撞力学参数计算软件界面COCPS 1.0版本。(3)通过拉格朗日算法程序,对蓖麻蒴果与脱壳部件及脱壳过程的碰撞进行有限元分析,得出蓖麻蒴果外壳和籽粒总变形量及等效应力的变化规律;运用ANSYS/Design Exploration优化模块进行OSF最优填充试验设计,并对其进行响应面分析,得出蓖麻蒴果在不同速度下的总变形量、等效应力云图和指定路径的变形受力规律,并找出蓖麻蒴果碰撞破壳规律。(4)基于落镖式冲击载荷试验台和高速摄影设备,针对典型蓖麻蒴果品种,以含水率、碰撞高度、碰撞角度为试验因素,最大冲击力和法向变形量为试验指标,对其进行三元二次通用旋转组合回归试验,通过最小二乘法得出最大冲击力和法向变形量的标准三元二次多项式回归代理模型。同时,基于试验结果确定蓖麻蒴果碰撞损伤程度的等级划分,并结合多目标优化算法(NSGA-Ⅱ),得出满足蓖麻蒴果破壳条件的最佳参数组合,且最大冲击力的试验值与理论值相接近。