芋头的营养价值和药用价值丰富,其开发程度远不如马铃薯等。设计一种去皮后表面质量良好、去皮效率高的芋头削皮设备,有助于国内芋头产业的进一步发展。对比国内外果蔬去皮技术与削皮设备,确定研发刀盘式削皮设备。刀盘是刀盘式切削设备的核心零部件,本研究以山东毛芋头‘8520’为试验对象,进行压缩试验和力学特性研究,利用ANSYS软件进行削皮过程有限元分析,提出了一种去皮率检测手段,优化刀盘设计方案并验证,得到最佳切削参数。主要研究内容及结论如下:以山东毛芋头‘8520’为研究对象,模拟芋头切削过程中切削-挤压等力场,开展了芋头压缩和切削力学特性研究。采用质构仪构建挤压碰撞模型,经测量计算出芋头物理特性:弹性模量为4.751 Mpa,抗压强度为1.490 Mpa,失效应变为0.314;采用质构仪和定制刀片构建切削模型,研究了不同切削厚度、刀具刃角和滑切角条件下芋头的切削力学特性,试验表明切削力与切削厚度、刀具刃角呈负相关,与刀具滑切角呈正相关。综合考虑实际切削情况,在切削厚度为2 mm时,切削刀具最优参数为刃角20°、滑切角0°。根据芋头力学特性,采用ANSYS Workbench平台对刀具水平、刀具倾斜刃口朝上和刃口朝下等三种安装方式进行了削皮过程有限元分析,结果表明,刀具水平安装与倾斜安装相比具有更大切削力,且对芋头表面质量影响小;切削厚度越小芋头表面质量越好。通过对比不同刀具安装方案仿真结果决定刀具水平安装。进行了关键部件的设计和改进。分析了刀盘式削皮机工作时芋头的受力情况,重新设计刀盘和刀具,采用切削高度差为1.5 mm和2 mm的两套切削刀具,并缩小料筒内壁与刀具距离。对去皮率检测方法的现状进行研究,提出了一种基于计算机视觉的芋头去皮率检测方法,利用python平台进行编程实现了对芋头去皮率的测定。以山东毛芋头为研究对象,进行削皮预处理、单因素及响应曲面等试验研究,得到芋头预处理要求和最佳芋头切削的喂入量、切削转速和时间的适宜范围;重点开展喂入量、刀盘转速和切削时间等因素对损耗得分、削皮得分和综合评分的影响研究,得到最佳切削参数为喂入量2.75 kg,刀盘转速385r/min,切削时间89 s,测得此时,损耗得分为83.17、削皮得分为96.39、综合评分为89.78,切削效果良好。