无心棒料剥皮机是金属棒材表面处理不可缺少的加工设备,目前国内对于加工直径大于200mm的无心棒料剥皮机主要靠进口来满足生产需求。本文以大直径无心棒料剥皮机为研究对象,主要针对于剥皮机的主轴传动系统和刀盘系统进行设计。目的在于设计出能够实现大功率传动的主轴系统和强度满足工作需求且能够实现精确自动调刀的刀盘系统。并通过Solidworks软件建立了剥皮机主轴传动系统和刀盘系统的零部件三维模型,并进行虚拟装配。使用ANSYS Workbench分析了刀盘的自由模态,并对刀盘进行了两个方案的优化。结果表明:添加有纵向加强筋和横向加强筋的刀盘与原始刀盘的模态计算结果相比,第7-10阶固有频率分别提升了18%、8%、23%、14%。有效的优化了原始刀盘结构,增加刀盘刚度,使刀盘固有频率更加远离剥皮机工作的基频。采用DEFORM-3D软件对大直径不锈钢棒料剥皮机切削力进行仿真并计算了最大切削力。利用有限元分析软件ANSYS Workbench对添加有纵向加强筋和横向加强筋的刀盘系统进行静力学分析,刀盘系统在两个极限工况下等效应力和应变均满足工作需求:切削φ320mm不锈钢棒料的工况下刀盘系统的最大等效应力为16.3MPa,最大等效应变值为0.0001;切削φ50mm不锈钢棒料的工况下刀盘系统的最大等效应力为80.68MPa,最大等效应变值为0.0004。利用ADAMS软件分别建立了剥皮机主轴传动系统的刚柔耦合动力学模型和调刀系统的运动学模型。主动齿轮、传动齿轮、主轴齿轮转速仿真值与理论值能够较好的吻合,主动齿轮—传动齿轮和传动齿轮—主轴齿轮的切向力和径向力仿真值分别为3649.21N、1580.15N和3598.64N、1415.13N。主轴传动系统的第一啮合频率为416.798HZ。在齿轮啮合的过程中,主动齿轮、传动齿轮、主轴齿轮的最大应力值分别为155.79MPa、108.79MPa和41.89MPa,均低于齿轮材料的许用应力,满足剥皮机的工作需求。调刀系统的仿真传动精度为0.00108mm/°,并且四个刀架在运动过程中具有高度的同步性。通过有限元软件和动力学分析软件建立无心棒料剥皮机的虚拟样机模型能够提高产品的研发效率,具有重要的理论意义和实际的工程应用价值。