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我国是核桃种植、生产和消费大国,核桃采收处理一直是影响核桃产业化、规模化发展的绊脚石。本课题是以陕西省科技厅科技统筹创新工程计划项目(项目编号:2012KTZB02-02-03)和陕西省教育厅产业化项目(项目编号:14JF003)为支持,对核桃采摘机理进行研究。核桃采摘作业是核桃生产全过程的重要环节,为了提高采摘效率、降低劳动成本,本文针对我国山坡、丘林、密植矮化模式的核桃种植特点,研发设计了一种体积小、重量轻、结构简单、操作简便、工作可靠、效率高的振动式核桃采摘机。首先,通过分析树木不同力学模型,进行合理假设和简化后建立核桃树力学模型、采摘机—核桃树系统振动动力学模型以及核桃振动力学模型,对比分析了在双轴和单轴激振装置产生不同形式激振力的作用下,系统的稳态响应(树体受迫振动的位移、速度、加速度和相位差)。结果表明:树体受迫振动稳态响应的位移、速度和加速度均按周期性变化;影响核桃和树体振动的关键因素是激振频率、振幅和加速度;双轴产生的激振力让树体在一个方向上做来回振动,单轴产生的激振力让树体做近似于圆周振动;单轴比双轴产生的激振力对树体振动影响更大。其次,通过实际测量统计核桃树体的结构尺寸。运用CREO建立核桃树体的三维模型并导入到Workbench中进行模态分析,得出核桃树体的固有频率和振型;在激振力大小、作用高度相同的条件下,建立双轴和单轴不同形式激振力作用下树体的振动仿真,得到树体振动的位移和加速度,验证了单轴比双轴产生的激振力更有利于核桃的振动采摘;分析不同夹持高度、不同激振力、不同激振频率作用下树体的振动响应,得出在激振频率为19-21Hz、夹持高度在800-1000mm范围内树体振动加速度和振幅都比较大。再次,基于农机与农艺相结合、机械设计和机械振动理论,确定振动式核桃采摘机总体设计方案,对各部分零部件进行设计、计算和校核;运用CREO建立采摘机各部分的三维模型并装配;运用Workbench对采摘机的关键零部件进行有限元分析和结构优化,保证设计、加工的采摘机工作可靠性和安全性,试制样机。最后,通过运用江苏东华DH5922动态测试分析系统进行采摘机工作过程中的振动动态测试实验,找出实际采摘过程中的最佳激振频率和夹持高度。统计在实际采摘过程中的采摘率,得出在激振频率为19-21Hz,夹持高度在800mm-1000mm范围内,采摘率达到90%左右,验证了仿真分析的结果,指导了采摘参数的选择。