油茶是我国优质的木本油料植物,广泛种植于我国南方地区。油茶果集中采收后,需要尽快取出内部茶籽,干燥存放,用于榨油。茶籽结构脆弱,受力易破碎。截至目前,以摊晒开裂然后清选的人工脱壳清选方式,仍然广泛使用。人工脱壳效率低下,且依赖晴朗天气,随着油茶种植面积的快速扩张,人工脱壳清选方式制约规模化种植发展的问题日益突出,机械化作业的需求更为紧迫。尽管脱壳清选机具的研究日益受到重视。但截止目前,油茶果破壳机的研究更多停留在实验室阶段,市场上尚缺少定型的破壳机械销售。油茶果机械化脱壳,茶籽破损是无法回避的问题。降低茶籽破损率,需要从破壳原理出发,创新性地提出新型破壳技术和装备。针对现有问题,以突破对果实成熟度依赖性、降低破籽率、提高脱壳率为目的,开发一款破壳设备。测量油茶果物理特性,结合果实直径分布情况,按直径大小将其分为四个系列;测量挤压与切削情况下破壳所需的载荷大小,试验表明油茶果受切削力作用破壳所需载荷约为受挤压力破壳的1/3。根据总体设计要求设计多通道刨削式油茶果破壳机。针对油茶果大小、形状不一的特点,采用气动推压手爪为破壳机构对油茶果进行逐一破壳加工。设计推压手爪与破壳通道零部件工艺参数,确定两者安装关系,使油茶果在推压手爪与破壳通道共同作用下破壳,该破壳原理与刨削加工方式类似。建立破壳机三维运动模型,初步检查所设计部件间的干涉和设备运动情况;使用有限元分析软件分析油茶果受力情况;仿真推压手爪的运动过程,验证了推压手爪的设计参数合理性,得到理想设计方案。绘制二维图纸进行样机零件加工与整机装配。开展油茶果脱壳试验,使用高速相机拍摄破壳过程,验证推压手爪破壳动作完整性,保存视频,便于分析可能存在的问题并提出解决方案,使用三轴力学传感器验证破壳力的有效性。设置脱壳率、破籽率为破壳试验指标,全面评价不同成熟度油茶果的破壳效果。引进色选机进行物料清选,研究色选机工作原理,设置适应油茶果清选的工作参数,开展清选试验,对比分许色选机清选与人工清选的经济消耗,阐述使用色选机清选的可行性与高效性。试验结果表明破壳机可加工未经摊晒的油茶果,脱壳率超过99%,破籽率小于2%,籽中含壳率小于2%。