在海南、东南亚等地区,椰子加工产业是这些地区的经济命脉。海南的椰子年总产量近24亿个,而全省每年的椰子消耗量达26亿个。作为食品加工的原料,椰汁和椰肉在消费市场中占有巨大的份额。欲获取椰汁和椰肉,剥除椰衣是第一道重要工序。目前人工除衣是椰子加工企业主要除椰衣方式即通过使用弯勾型刀勾除椰子外衣,随后操作人员将椰子纤维从椰壳上撕扯下来,因此该方法加工效率低,极易造成工伤,制约了椰子加工企业发展。由于剥衣方法直接影响剥衣效率与能耗,因此研究科学的剥衣方法则是提高剥衣效率的重要一环。自然界中的许多动物经进化后已具有非常完善的坚果除衣采食器官,如蝼蛄爪趾、松鼠门齿等具有应对坚果外衣和木质纤维的弧形以及刃口等结构。由于啮齿动物啃食坚果的过程和椰子纤维破除过程相似,因此本文以蝼蛄爪趾为仿生原型,设计一种辊刷除椰衣设备。本课题针对当今椰衣去除效率低的问题提出并验证一种去除椰衣的方法。通过仿生学原理,提出辊刷除椰衣机设计方案。随后运用三维虚拟设计软件完成对辊刷除椰衣装置的机械设计方案。之后,.采用经典力学的方法对机械关键零部件进行参数的校核与优化。随后利用有限元方法,改善刀具载荷/应力分布状态,并采用有限单元法、惩罚函数法等优化设计方法对辊刷轴、椰果夹持悬臂进行优化。通过design expert10.0软件以及响应面分析,探讨不同刀组结构参数对除衣效果的影响,得到最优组合参数。结果证明,合理设计的钢丝除椰衣辊刷可明显提高椰衣去除效率。通过对试验数据分析得出以下结论①确定除衣装置的最优组合方案为辊刷结构型式为尼龙辊体上栽植螺旋线形波纹型钢丝,滚刷转动速度为970 rad/min,刷毛直径为6mm,刷毛栽植间距为8mm,并通过重复试验验证了最优方案组合满足椰果深加工企业的技术条件中各项指标规定。②除椰衣效率受钢丝直径和辊刷转速的影响大于钢丝栽植间距的影响。在合理的钢丝直径、钢丝栽植头数和钢丝栽植间距组合下,去除椰衣的效率随辊刷转速的增加而增大,且符合正态分布规律。钢丝直径过小,椰衣去除率提高不明显。钢丝直径过大,反而会损伤木质椰壳,破坏除衣后椰壳工艺要求。