我国是核桃的生产大国,年产量高居世界第二。但是,国内核桃破壳机的发展相对落后,这就降低了核桃的商品价值,因此,我国迫切需要一款破壳效率高、破壳效果好的破壳机。本文是基于现有破壳机进行的设计研究,本文内容主要包括：(1)对试验对象(太谷绵核桃和纸皮核桃、汾阳绵核桃)进行物理特性分析,测量了核桃的三维尺寸、外壳厚度、以及对核桃进行准静态压缩试验得到破壳力,为分级破壳机的设计奠定了基础。(2)运用机械设计理论,对核桃分级破壳机的上料装置、传送装置、分级装置以及破壳装置四部分进行了设计,其中上料装置中的隔料器实现均匀喂料,传送装置将样本传送至分级装置,分级装置对样本进行分级处理,最后在破壳装置中进行破壳操作。(3)利用三维建模软件Solid Works对核桃分级破壳机各部分零件进行建模,并装配以验证有关设计。(4)基于核桃分级破壳机的三维模型,采用ANSYS Workbench软件对机架进行了有限元分析,包括静力学分析和模态分析研究。(5)对本机进行了破壳试验,分别以分级绞龙的转速,动刀的转速,以及分级装置与破壳装置的上下间距差为试验因素,一次破壳率和高路仁率为试验指标,采用响应面设计的试验分析方法进行试验分析,最终得到了本机的优化参数。本研究设计的核桃分级破壳机是一款集分级与破壳于一体的破壳机械,机构简单,操作方便,为该类装置的发展提供依据。