山核桃是皖南山区的主要经济作物之一,具有极高的食用价值与经济价值,我省现有山核桃生产加工企业数千家。近年来市场上十分火爆的手剥山核桃,因食用方便,深受消费者喜爱。然而手剥山核桃基本是由人工加工而成,效率低、劳动强度大且加工成本高。本文从山核桃的破壳和烘制两个方面着手研究,以提高手剥山核桃生产效率和产量,这对促进当地农村经济的发展和提高当地农民收入意义重大。本课题的研究内容主要分为三个部分:一、研究山核桃破壳的力学特性与烘制的干燥特性;二、设计手剥山核桃破壳机与建立三维样机模型,对关键部件进行有限元分析;三、设计手剥山核桃烘制过程中的自动控制系统,提高烘制的自动化水平。通过分析研究坚果的破壳机理与传统的山核桃加工工艺,手剥山核桃的破壳方式选择为:敲击方式破壳。在Pro/ENGINEER软件中建立山核桃的模型,利用ANSYSR11.0软件对该模型进行有限元分析,得出山核桃在与敲击臂线接触方式下,敲击破壳的力学特性,为破壳方法的选择提供理论依据。研制了基于机械敲击方式的实用高效手剥山核桃破壳机样机。该机采用仿生机械敲击臂迅速敲击山核桃使其破壳,即用恰当的机械力把山核桃的外壳敲裂而不碎,同时不影响果仁的完整性,达到“手剥”的要求。通过实验,寻找出破壳前对山核桃进行蒸煮预处理的途径,来提高样机的破壳效果。利用Pro/ENGINEER软件强大的建模功能,构建了手剥山核桃破壳机样机的零部件模型。利用软件提供的“组件-设计”功能,定义各个零部件之间的相对位置关系和运动关系,完成样机的装配模型。并对样机的关键部位进行有限元分析,找出应力集中部位,以便对其实行进一步的优化。以宁国山核桃为研究对象,对烘制过程中影响山核桃含水率的主要因素:干燥时间和干燥温度进行了试验,分析实验数据,得出含水率与两者之间关系曲线,确定山核桃的安全烘制参数。在实验结果的基础上,设计出手剥山核桃烘制自动控制系统。