荸荠是我国特色水生蔬菜之一,其形状特殊、个体差别大、易损伤,收获后经分级处理,可用于销售、加工等,显著提高其经济价值。目前国内缺乏针对荸荠专用的分级、装箱机器,为此,本文设计了一种基于振动式分级结合定量装箱的新型荸荠自动分级机。全文主要研究内容与成果如下:（1）荸荠分级标准及生物力学特性研究。以湖北团风产荸荠为对象,测量了其外形尺寸,采用统计分析的方法,分析各尺寸分布范围区间,结合市场调查结果,提出并确定了荸荠四个等级规格划分指标。对荸荠和不同接触面之间的摩擦系数、摩擦角以及压缩力学特性进行了试验。以上研究为荸荠自动分级机设计参数的确定提供了理论基础。（2）荸荠自动分级机整体设计。根据荸荠物料特性并参考现有水果分级机,选用曲柄摇杆带动振动筛循环往复振动筛分的方式进行荸荠分级。考虑实际需求,进行了自动装箱称重控制系统设计,以实现自动定量装箱。对筛板、上箱装置、上料机构等关键部件进行了设计,从运动学对曲柄摇杆机构进行速度与加速度分析,并由力学模型推导出影响筛分的因素,最后使用测振仪测出实际工况下振动筛的加速度,为后文仿真振动筛运动规律提供了依据。（3）振动筛运动规律分析。首先,通过建立振动筛的运动学模型,分析推导出了振动筛位移、速度以及加速度等理论参数;其次,建立荸荠在振动筛上的力学模型,分析影响荸荠在筛面上运动的参数;最后,利用Adams对荸荠自动分级机的振动筛进行了运动学仿真,主要内容包括:分析不同参数对筛体振幅、振频的影响;分析筛面上单颗粒的运动规律。通过比较理论推导和运动学仿真结果,得到振动筛的运动规律,并为振动筛结构的优化提供了理论指导。（4）定量装箱方案及结构设计。基于气动控制原理编写了PLC控制程序,并利用三菱PLC、智能称重模块、气动推杆、气动阀门等电气元件实现对分级后的荸荠定量装箱作业。其中,安装在漏斗处气动阀门控制着荸荠的下落,荸荠通过气动阀门落入收集箱,导轨上安装的悬臂梁重量传感器实时监测荸荠的重量,当达到设定值时,传输信号给PLC,PLC控制落料阀门关闭,同时控制上箱装置安装的气动推杆实现瞬时推箱。（5）荸荠自动分级机性能试验。设计台架试验,通过正交试验获取实际工况下最优的分级参数,建立试验指标与影响因素的代理模型,并进行相关性分析及模型对比,根据模型误差评价的结果,使用RBF来建立分级准确率和工作效率的模型。使用MATLAB进行编程,绘制三维响应曲面图,分析固定部分变量后,其他变量对目标的影响关系。使用多目标遗传算法求解代理模型,对分级准确率和工作效率进行优化,得到最优解,即进料电机转速为31 r/min,筛板倾角为3°,曲柄电机转速为90 r/min,分级准确率最大值88%,工作效率为4.59 t/h。