剔枝是竹子采收过程中最耗费劳动力的工序。剔枝切片机工作时,因竹秆中空,故靠压辊提供的剔枝动力有限,且枝篼部位较坚硬,而剔枝刀作为这一工序中的重要作业工具,其刀刃结构的不合理会产生刀具损坏、进料不畅、能耗过大等问题。所以合理的刀刃结构对顺利剔枝至关重要。本文的主要研究内容如下:（1）研究了竹枝与剔枝刀的物理机械性质对剔枝的影响,并且对剔枝切片机工作时的剔枝过程进行力学分析,包括压辊压破竹秆并进行牵引、剔枝刀对竹枝进行切割时的力学分析。通过以上力学分析确定了主要影响剔枝刀性能的结构要素是刀刃楔面形式与楔角角度。通过研究竹枝与剔枝刀的物理机械性质确定了刀具材料为65Mn、刃口厚度为0.2mm、刀刃形状为平直刃。（2）利用ANSYS/LS-DYNA软件,将楔角角度为14°、20°、34°、44°、60°的单楔面与双楔面剔枝刀对剔枝过程进行仿真模拟,得出了刀刃的楔面形式与楔角角度对等效应力、剔枝阻力及剔枝能耗的影响,与理论分析结果相吻合。根据研究目标,将最大等效应力与剔枝能耗作为剔枝效果的评价指标。通过进行10组有限元仿真结果对比,取安全系数为3,在这10个不同结构的剔枝刀中选出最大等效应力不超过许用应力,且剔枝能耗最小的一个剔枝刀,选出的剔枝刀参数组合为单楔面形式、楔角角度34°。其最大等效应力位于刀刃2mm半径范围内,数值为241MPa,平均剔枝阻力为61.14N,剔枝能耗为0.331J。为后续的优化提供理论支撑。（3）通过BP神经网络算法结合遗传算法的方式对模拟仿真的结果进行训练,建立预测模型,得出楔角角度范围在14°-60°的单楔面与双楔面刀具的剔枝能耗与等效应力,并得出最优解,而非仅在有限的10组刀具里寻优。经圆整,以上算法得出的最优解参数组合为楔角角度30°、单楔面形式。然后在此参数组合的基础上,根据应力集中范围针对楔面结构进行减阻优化,得到刀具结构为:楔面形式为单楔面、第一楔角角度为30°、第二楔角角度为10°。并将其作为优化结果。与未经优化的34°单楔面剔枝刀相比,其剔枝能耗降低了36.56%,且刀具最大等效应力仅为302MPa,满足材料安全强度要求。（4）开展样机试验。以枝篼断面平整度、竹子速度损失及恢复情况为评价指标,得出在优化后的刀具参与的剔枝过程中,相比于优化前的刀具,枝篼断口平整度提升了约27%,速度损失百分比最大提升了约20%,速度恢复时间最大提升约39%。验证了优化设计结果的有效性。