柑橘是世界第一大水果,也是我国重要农产品,由于果实具有较高的营养价值、药用价值和保健价值,柑橘及其制品深受消费者们的欢迎和喜爱。而在柑橘加工产业中,作为柑橘产品加工的必要前处理工序,柑橘的剥皮却仍以人工剥皮为主,极大地影响了生产效率。因此,柑橘自动化剥皮方法的研究具有非常重要的意义。本文针对目前国内外柑橘机械剥皮装置较少、剥皮理论研究匮乏的现状,前期设计了一种对辊式柑橘剥皮机。以此设备为研究对象,对柑橘机械剥皮过程中果皮的剥离过程、设备部件的工作机理进行了详细的分析,建立了柑橘果皮剥离力学模型和果肉损伤有限元模型,从理论上揭示了柑橘果皮剥离和果肉损伤机理,并对现有设备进行了部分改进设计,以期为柑橘加工业中自动剥皮设备研制和发展提供理论依据和参考。本文主要研究内容和结论如下:(1)对柑橘运动过程进行了解析。借助高速摄影技术动态跟踪柑橘运动过程,明确了果型指数、果径、品种等关键因素的变化对柑橘运动形式的影响规律;明晰柑橘运动过程中的运动学特征。(2)对柑橘运动规律进行了分析,并提出了相应的控制策略。结合动力学和运动学,分析了拨板、挡杆、对辊等关键部件的结构形式、尺寸、布置方式、运行参数对柑橘运动形式的影响规律,明晰柑橘运动过程中的运动学特征,提取柑橘的运动轨迹及位移、速度、加速度等参数;明确拨板、对辊与柑橘接触时的作用点、作用力,确定能够提供连续从果面撕扯下果皮又不会因造成果皮被夹断的对辊夹持力;提出实现柑橘连续传输过程中变位翻滚的控制策略以及增大柑橘外翻果皮进入相对转动对辊之间几率的实现方法。(3)对柑橘果皮剥离机理进行了分析。结合剥离力学理论,对柑橘果皮剥离这一过程进行理论分析,建立了柑橘果皮剥离过程力学模型,分析了剥离宽度、剥离角度、剥离速度等因素对剥离过程的影响规律;并搭建基于质构仪的柑橘果皮剥离力学试验台,对柑橘果皮剥离过程进行试验,并通过试验数据对模型的准确性进行验证。(4)对柑橘果肉损伤机理进行了分析。采用非线性有限元手段,根据已有柑橘果皮与果肉的生物学特性、物理特性和力学特性参数、柑橘大小及果形指数的概率密度函数,建立可用于有限元仿真分析的柑橘三维平均几何模型;在有限元软件中结合柑橘几何模型,完成柑橘接触模型的建立,仿真分析了接触变形区域状态变化的非线性行为;并利用质构仪进行对比损伤试验,验证模型,阐述柑橘损伤机理并对柑橘剥皮过程机械损伤进行预测。(5)结合上述研究内容,对已有对辊式柑橘剥皮样机进行了部分改进设计,以期能实现更好的剥皮效果。