莲籽作为一种特色水生蔬菜,在我国有着悠久的种植、食用历史。鲜食莲籽是指用于鲜食的乳熟期、蜡熟期莲籽,其表面壳薄、仁嫩、鲜脆,物理特性表现为抗压强度差、抗剪强度低,这些特性造成了鲜食莲籽在剥壳、通芯等加工过程中易出现挤压破碎、高损失率等问题,对鲜食莲籽加工产业的发展产生严重制约。为此,本文以不同成熟度莲籽力学物料特性研究为基础,对鲜食莲籽剥壳通芯技术开展研究,设计并试制了一种小型鲜食莲籽剥壳通芯一体机,对其剥壳环节关键技术进行了研究,全文主要研究内容如下。（1）不同成熟度莲籽物料特性研究。以产自湖北洪湖的太空莲36号莲籽为研究对象,测定不同成熟度莲籽外形尺寸和含水率,并进行力学特性试验。结果显示:乳熟期、蜡熟期、完熟期莲籽纵横径比平均值分别为1.35、1.28、1.19;含水率分别为79.84%、70.28%、57.72%;莲籽长轴弹性模量分别为1.09、1.22、1.85 MPa;短轴弹性模量分别为1.33、1.42、2.16;3种成熟度莲籽极限破坏载荷分别为81.995、117.107、167.640 N。在同一成熟度和剪切深度条件下,莲籽剪切力不随剪切速率改变;莲籽同一成熟度和剪切速率条件下,剪切力与剪切深度呈显著性线性相关;在X、Y、Z三轴方向上,莲籽的压缩破壳力随着成熟度的增加而增加;相同成熟度下,莲籽的压缩力数值为X轴<Y轴<Z轴;莲壳弹性模量随成熟度增加而增加,相同成熟度下,莲籽垂直方向弹性模量小于水平方向弹性模量。（2）小型鲜食莲籽剥壳通芯一体机总体结构方案设计。结合现有莲籽剥壳机加工鲜食莲籽损失率较高的问题,根据鲜食莲籽物料力学特性,设计了一种由料斗、机架、剥壳机构、通芯机构、水力冲刷系统和动力系统组成的小型鲜食莲籽剥壳通芯一体机。选用三台步进电机为整机动力源,采用PLC控制,并通过链传动、同步带传动为各功能单元提供动力。整机总体尺寸长×宽×高为1211 mm×330 mm×855 mm,整机质量54.5 kg,工作效率39.2 kg/h,剥壳率97%,损伤率3%。（3）剥壳机构设计与剥壳过程理论分析。针对鲜食莲籽壳薄、莲仁软嫩、鲜脆的特殊生物特性,分析确定了一种多通道集成式低损伤剥壳机构,其由仿形凹槽轮组、内刀盘、外刃齿板、轴、料斗等组成。根据莲籽力学参数,对该机构中各关键零件的结构参数进行了综合计算和分析,确定仿形凹槽轮直径为240 mm、凹槽轮上凹槽基圆直径为20 mm、凹槽轮厚度为30 mm、凹槽数为6、剥壳机构极限转速小于21.3 r/min。对莲籽姿态调整、割壳过程进行了受力分析,结果显示在重力、刃齿摩擦力、向心力综合作用下,莲籽在仿形凹槽内的转矩满足设计要求,满足剥壳机构环切要求。（4）剥壳过程仿真分析。莲籽在剥壳机构中能否完成剥壳主要取决于莲籽的姿态调整和自身绕长轴中线自转,为了分析莲籽在该剥壳机构中运动以及探究不同结构因素对姿态调整的影响,基于EDEM和ADAMS软件对莲籽在剥壳机构中的运动进行了仿真分析和剥壳机构工作参数优选。结果表明当仿形凹槽轮转速为20 r/min、采用向心齿、齿间距5 mm、刃齿距1.5c时（c=54.7 mm为鲜食莲籽短轴平均周长）,莲籽姿态调整率最高为97%。运用ADAMS软件对莲籽短轴最大周长上任一点轨迹进行仿真分析,采用Matlab软件绘制其轨迹,可知莲籽在剥壳机构中的运动轨迹为绕自身轴线转动和匀速圆周运动的合成。（5）剥壳机构性能试验与分析。以齿间距、齿形与刃齿距为试验因素,以乳熟期、蜡熟期莲籽剥壳率为试验指标,对影响剥壳机构剥壳性能的三种不同结构的外刃齿板,进行正交试验,以及对不同水平的刃齿距开展单因素试验。正交试验结果显示,在剥壳轮转速20 r/min条件下,各因素最佳水平组合为向心齿、齿间距5 mm、刃齿距1.5c,即C3A3B3,此时鲜食莲籽剥壳率可达97%,损伤率低于3%。对刃齿距单因素试验结果进行二次曲线拟合,进一步对理论计算和仿真分析结果进行了验证。