随着我国国民消费水平的不断提升,人们对核桃等健康干果的需求量逐年加大,推动了我国核桃加工行业的深化变革和壮大。然而由于我国核桃加工水平较低,尤其是其中的破壳取仁技术,在一定程度上限制了我国核桃加工行业的产业化发展。本项目在陕西省教育厅项目的支撑下,分析研究核桃破壳的相关力学机理及现有机械式破壳设备的主要破壳原理,并探究了部分设备的破壳效果。参照前人的经验设计研发一种全新的多点挤压式核桃破壳设备,使核桃破壳设备的综合破壳能力得到了改善和提升。为完善破壳性能,推动核桃加工的产业化提供一种新的选择。针对课题任务本文的工作主要涵盖了以下几个方面:(1)对核桃的破壳机理进行了整理,并对核桃破壳设备进行了调研和分析,总结了不同破壳机理及破壳设备的优缺点。最终选定机械破壳方式中的挤压式破壳作为破壳设备的设计依据。(2)选取陕西本地的核桃进行了相关物理属性的调研,收集了核桃的外形尺寸、壳体厚度、壳仁间隙等相关数据。依据相关数据应用Solidworks三维软件创建了三维模型。结合薄壳理论及赫兹理论,应用ANSYS分析软件对破裂机理进行了分析对比。(3)通过研究核桃壳体破裂的机理,结合机械学的相关知识,确定了多点挤压式核桃破壳设备的整体设计方案。进而对其中的单果入料系统、挤压破壳机构、出料装置进行了结构设计。对关键的部件进行了结构力学分析及相关的优化分析,提升了设计的完整性。(4)研究破壳设备中相关传动构件的运动学和动力学特性。利用Solidworks完成了核桃破壳机的三维建模,对设备的单个入料系统中的曲柄推料机构和挤压破壳的多连杆复合构件进行了运动学理论研究,并基于Adams仿真试验软件测量得到了关键部件的位移/速度/加速度—时间图像。(5)根据破壳机整体方案的设计,对单个破壳工位设计了破壳试验台。将挤压点个数、破壳速率、破壳行程设定为影响试验结果的主要因素,并选择完成破壳后得到破壳率、整仁率和高路仁率作为评分依据。首先进行单因素试验,依据相关参数的影响,结合设计表设计3因素3水平的正交试验,得出最优的工作参数组合,改善了设备的工作性能。本文分别研究和分析挤压破裂和接触破裂两种不同形式的破壳机理。在此基础上通过对比现有的破壳设备,设计了一款新型的多点挤压式核桃破壳设备,结合有限元和多体动力学理论对其关键构件和传动系统进行了分析和完善。并通过试验研究确定了设备的最佳工艺参数。