中国的咖啡产业正处于关键的发展时期,咖啡的消费量在我国呈现出日益增长的趋势,当前人们的物质生活水平不断提升,对咖啡风味品质的要求也越来越高。而咖啡豆风味品质的关键在于其烘焙过程,只有经过烘焙,咖啡豆才能产生出咖啡的色、香、味。所以为了提高咖啡豆的整体品质,必须保证其烘焙过程中咖啡颗粒分布的均匀程度,以避免个别焦黑或夹生豆的出现影响咖啡的风味。因此,本文对咖啡烘焙机搅拌叶片进行优化设计,使得烘焙过程中咖啡颗粒得分布更加均匀以提高咖啡得整体品质。本论文结合咖啡烘焙机炒桶叶片优化设计项目,查阅国内外专利、文献,依据实际调研数据,结合中国咖啡产业发展的现状,运用EDEM离散元法、农业机械设计方法、响应曲面分析等理论与方法,进行咖啡颗粒的物料特性研究、建立咖啡烘焙桶三维模型以及搅拌叶片优化设计、咖啡颗粒运动学受力分析、EDEM离散元仿真试验分析及样机试验设计研究。主要研究内容及结论如下:（1）咖啡颗粒的物理参数与力学特性测试研究对咖啡颗粒物理参数及力学参数进行试验测定,包括三轴尺寸、千粒重、含水率、堆积密度、真实密度、摩擦系数、碰撞恢复系数等,咖啡颗粒含水率为8.1%、堆积密度为0.49g?cm-3、真实密度为0.88g?cm-3、千粒重为209.42g、咖啡颗粒与钢板的静摩擦系数为0.45、咖啡颗粒与钢板碰撞恢复系数为0.68、咖啡颗粒与颗粒碰撞恢复系数为0.26。这些物理参数和力学参数为后续的咖啡烘焙机搅拌叶片优化及离散元仿真建模提供一定的理论依据和参考。（2）咖啡烘焙机烘焙部件结构设计、理论分析与仿真模型的建立对咖啡烘焙机搅拌叶片进行运动学分析与动力学分析、咖啡颗粒运动过程中的受力分析、咖啡烘焙桶转速对咖啡颗粒受力情况的影响分析。根据咖啡颗粒受力分析及运动情况,确定搅拌叶片上叶片与烘焙桶轴心夹角A、搅拌叶片下叶片与烘焙桶轴心夹角B和烘焙桶转速C作为关键参数。通过EDEM软件进行单因素试验确定上述三个参数的优化范围,通过多因素正交试验,确定咖啡烘焙桶转速及其上下叶搅拌叶片角度的最优参数组合,并建立烘焙桶-咖啡颗粒工厂离散元模型。（3）咖啡烘焙机烘焙过程的仿真分析与试验分析为优化咖啡烘焙机搅拌叶片工作性能,利用EDEM软件、Design-Expert软件对影响搅拌叶片烘焙均匀度效果的因素进行单因素和多因素分析,以搅拌均匀度系数作为试验指标,通过响应曲面分析得到上下搅拌叶片及烘焙桶转速最优参数组合,优化结果为:上叶片夹角为28.48°,下叶片夹角为39.74°,转速为57.72rmp,此时咖啡烘焙机搅拌均匀度系数W最小,即0.128。并通过样机试验对比单因素及多因素试验下搅拌均匀效果的变化情况,样机试验结果与仿真试验结果一致,验证表明利用离散元仿真优化咖啡烘焙机搅拌叶片的准确性及可靠性。