果园多工位收获系统主要应用于现代矮砧密植苹果园,辅助采摘者完成苹果的自动收集输送和自动装箱作业。针对收获系统在苹果输送装箱过程中果实碰撞风险高、损伤大等关键问题,研究苹果多工位采摘、多级输送和自动装箱机理,求解苹果低损收获动力学参数十分必要。通过综述分析国内外果园收获机械研究现状,实地调研现代矮砧密植苹果园果树栽培特征,基于人机工程学原理和苹果碰撞损伤机理,利用Inventor软件建立了“两侧、三高度、六工位”的收获系统数字样机,对主输送装置支撑结构、果箱旋转承载盘、U型支撑架等关键部件进行了有限元分析,确保其结构强度满足工作要求,搭建了样机系统试验台架,为仿真试验对标和验证提供基础。通过子-主输送系统台架试验可知,子输送带速度小于等于0.060 m/s时,苹果表面无碰撞损伤,利用ADAMS软件建立了子-主输送系统动力学仿真模型。仿真试验结果表明:苹果侧置于输送带时,苹果间碰撞力最大;当低、中及高工位子输送带速度范围分别为0.018～0.040 m/s、0.018～0.040 m/s及0.018～0.035 m/s时,苹果处于无损输送状态。此条件下进行子-主输送系统台架试验,结果显示苹果未发生碰撞损伤,系统最大输送量为19200个/h。通过主-垂直输送系统台架试验,确定了苹果由主输送带顺利输送至垂直输送带的关键结构参数,利用EDEM建立了主-垂直输送系统的动力学仿真模型。三因素五水平正交仿真试验结果表明:苹果装箱损伤率均值,随垂直输送装置提升速度、果箱旋转装置转速、导向板角度的增大,均呈现先减小后增大的趋势;装箱损伤率极差分析结果表明:三因素对苹果损伤率影响的主次顺序为导向板角度>旋转装置转速>垂直输送装置提升速度,对苹果损伤率的影响比例分别为44.74%、34.79%、20.47%。装箱损伤率方差分析结果表明:垂直输送装置提升速度和果箱旋转装置转速对苹果装箱损伤率的影响极为显著,导向板角度对苹果装箱损伤率的影响显著。三因素的较优值分别为0.0015 m/s、6 r/min、12°,此条件下苹果装箱的逐层堆积效果较好,装箱过程中碰撞损伤率最低为4.34%。以此参数组合进行了旋转装箱系统台架试验,结果显示苹果损伤率为3.66%,苹果逐层堆积效果与仿真试验基本一致。