新疆是我国优质红枣种植的生产区,为提高产能,红枣种植普遍采用矮化密植种植模式。在红枣收获前,按照农艺要求,为了更好地提高红枣品质,人为地推迟红枣的收获时间,使枣园中大部分红枣在枣树枝上继续挂果,完成自然干燥的过程。然而,此种方式也导致了在收获前,大约有三分之一以上的红枣掉落在枣园地面上,形成了落地红枣,使红枣的收获难以实现机械化作业,红枣采收主要依靠人工捡拾来完成,实现红枣的机械化采收成为当前较大的技术难题。为解决新疆矮化密植枣园的红枣收获难题,设计和研制出一种与消防风机配套使用的自走式红枣捡拾机。对红枣收获机的关键工作部件进行设计、理论分析和有限元仿真优化,并对试制样机进行红枣收获试验,验证样机收获的可行性。本文完成的研究工作具体如下:(1)对完熟期的骏枣和灰枣(新疆普遍种植的两种红枣品种)进行物理特性参数测定,测定结果表明:骏枣和灰枣的力学性能具有各向异性;骏枣竖直和水平压缩破裂时的最小应变能分别为164.384mJ、368.126mJ,灰枣竖直和水平压缩破裂时的最小应变能分别为118.431mJ、230.858mJ;骏枣竖直和水平方向的弹性模量分别为0.30MPa和0.33MPa,灰枣竖直和水平方向的弹性模量分别为0.17MPa和0.29MPa;骏枣的密度和整果平均硬度分别为727.59kg/m3和12.26kgf/cm2,灰枣的密度和整果平均硬度分别为851.24kg/m3和13.89 kgf/cm2。(2)结合枣园调研情况和枣农对机械化收获红枣的农艺要求,确定了自走式红枣捡拾机的工作原理、设计方案和具体的设计参数指标。并对该机具的关键工作部件清扫装置、仿形铲枣装置、二级输送装置、去杂装置、液压装置、电气控制系统、传动系统进行设计和相应的理论分析。(3)通过有限元分析软件进行有限元结构静力学分析,得出V型布置的清扫辊刷支撑架的总变形、等效应力和等效应变分布云图,其最大变形数值较大并且最大等效应力超出了材料允许范围之内。变形较大对清扫作业影响较显著,设计存在不合理之处。对V型布置的清扫辊刷支撑架进行设计优化,优化后的V型布置的清扫辊刷支撑架经有限元结构静力学分析,各项指标均达到了设计要求,并且对设计优化后的支撑架进行有限元结构动力学分析,通过模态分析计算出支撑架前6阶固有频率,该频率与柴油机和清扫辊刷运转的激振频率有显著差异,支撑架在运转过程中不存在共振现象,优化后的支撑架各项指标均满足设计要求,设计优化合理。(4)通过单因素试验确定V型清扫辊刷转速、机具前进速度和V型布置清扫辊刷张角与红枣收获机收获效率、拾净率和损伤率之间的关系,再对样机进行正交试验,确定机具的最优参数组合为V型清扫辊刷转速为140r/min、机具前进速度为0.4m/s、V型清扫辊刷的张角为90°。最后,再以上述工作参数进行枣园收获试验,此时机具的平均红枣收获效率为413kg/h、红枣拾净率为93.6%、红枣损伤率为2.1%,各项指标均达到了设计要求。