我国南方地区由于地理条件受限，蔗农种植规模相对较小，且多种植在丘陵、坡地等不利于大型甘蔗收割机械工作的地方，因此小型甘蔗剥叶机的研制具有重要的意义。甘蔗剥叶机构是甘蔗剥叶机的核心部分，它的工作效率是目前制约甘蔗生产机械化水平提高的瓶颈之一。本文基于可视化虚拟设计技术，采用自顶向下的并行设计方法，结合产品研制实际需要，通过三方面工作进行改进并提高剥叶机构的剥叶效率：⑴将前期已有的小型甘蔗剥叶机进行结构上的改进，改变相关结构的位置和数量关系；⑵改变剥叶元件的自身属性，即对其材质、形状和大小尺寸进行重新设计；⑶采用一种新的剥叶元件与剥叶轴的装夹方式——螺旋角装夹。通过上述工作以期达到剥叶机工作效率的提高，即剥叶后的甘蔗有较低的含杂率、伤皮率和折断率。本文首先从小型甘蔗剥叶机设计制作的角度入手，对其进行整体的结构设计，分别对机架、剥叶辊、输出辊、剥叶轴和剥叶元件的数量及排列方式做了分析和简单介绍，并绘出了剥叶机的部分结构设计图和三维模型。其次设计并制造一款复合高分子材料的环形新型剥叶元件，通过实际试验剥叶工作元件可至少间断工作130小时左右，使用寿命达到107次以上。同时对剥叶机理在理论方面进行了分析，探讨了几种影响剥叶效率的因素。然后使用Pro／E软件分别建立剥叶元件多种不同螺旋角装夹的剥叶机三维装配模型，并导入ADAMS中建立虚拟仿真模型。然后将甘蔗和剥叶元件利用有限元程序ANASY转化为柔性体导入到ADAMS中，与其他刚性体零件装配起来，使用不同转速进行动力学和运动学仿真，分析剥叶元件在不同螺旋角装夹下的工作受力情况，获得仿真模型的动力特性曲线，总结出接触分力、螺旋角度和转速三者之间的变化趋势。最后根据虚拟仿真的结果，制作对应尺寸相同的样机进行田地实验。对不同工况下剥叶机构剥叶的数据从含杂率、伤蔗率和折断率角度上进行分析，得出30°为最佳装夹剥叶螺旋角角度，建议转速900r/min。此工况下含杂率2.58﹪，伤蔗率3.81﹪，折断率为0。同时实验证明了螺旋角装夹是一种可行的提高剥叶机剥叶效率的方法，研究结果为今后小型甘蔗剥叶机的设计与制造提供一种新思路。