中国是全球马铃薯总种植面积最大的国家,其种植面积达8600多万亩,总产量达1亿多吨,但我国作为马铃薯最大产量国的同时,其加工出口量却远低于其他发达国家,主要原因是我国马铃薯生产加工技术水平相对落后,导致马铃薯产品以加工品为主在国际市场上的竞争力远小于其他发达国家。马铃薯加工出口前对马铃薯进行产品质量分级是重要一环,并且马铃薯分级也渗透在马铃薯种植和收获等关键环节。我国传统的马铃薯分级方式多采用人工分选,费时费力且劳动强度高,而传统的马铃薯分级设备多采用果蔬类产品的通用设备,专业设备较少,且现有马铃薯分级设备普遍存在分级等级少,分级效率低等问题。针对上述问题,本研究设计了一种新型辊式马铃薯分级机,对其主要工作部件进行了结构选型和设计、理论分析、仿真分析及试验研究。取得如下成果:(1)调研国内和国外马铃薯分级机的工作模式、结构、工作原理,结合东北地区常种植的不同品种马铃薯物料特性,确定了总体方案,设计分级辊和差动分级装置作为辊式马铃薯分级机的关键部件,分级辊组采用固定辊轮和浮动辊轮相配合结构,两种辊轮沿差动分级装置不同导轨运动将马铃薯分成大、中、小三个等级,实现通过辊子间隙变化完成马铃薯分级作业过程。(2)根据马铃薯分级尺寸范围确定分级辊间隙为32mm;通过马铃薯在辊间能够翻越分级辊不断运动的临界条件确定分级辊直径范围为80mm～125mm;辊子转速范围90r/min～150r/min;提升装置的提升角度为10°～30°,结合整机结构参数和设计方案确定出分级辊组数为26组。(3)研究了分级过程中马铃薯与分级辊的运动规律,建立马铃薯运动过程中动力学和运动学模型,确定影响马铃薯分级效率和分级精度的主要因素为马铃薯上料量、机组提升角度、分级辊转速。结合ADAMS仿真分析,设计并优化了分级机各结构参数和工作参数,仿真结果表明分级机作业满足分级要求,初步验证辊式马铃薯分级机作业性能良好。(4)对加工样机进行试验研究,建立试验指标与影响因素的回归模型,统计并分析试验数据,结果显示:当提升角为24°、辊子转速为120r/min、马铃薯上料量为55t/h时,相对应的试验指标为分级效率53.7t/h、分级精度96%。明显优于相关标准,满足马铃薯分级机作业要求。本研究所设计的辊式马铃薯分级机,可以提高马铃薯分级效率和分级精度,为马铃薯分级设备的设计和优化提供技术参考和理论支撑。