林果的采摘是生产链中最为耗时、费力的一个环节,国内林果采摘主要依靠人工作业,采摘费用约占成本的35%-45%。由于林果生长区域高,果实外表坚硬,导致人工采摘具有很高的危险性。因此,实现林果的机械化采摘,对于解决林果产业的劳动力不足、生产成本高、降低采摘危险性,以及增加林果的市场竞争力,提高农民的收入等方面均具有重要的意义。本文以核桃为研究对象,进行了振动式核桃采摘机的设计,提出了一种树干振动式核桃采摘机。通过模拟验证,表明本文设计的振动式核桃采摘机具有良好的采摘性能。具体研究内容如下:(1)对现有树体力学建模方法进行了分析、总结,建立了适合的采摘机-核桃树体振动系统的动力学模型图,并依据该模型图建立了采摘机—核桃树体振动系统的振动平衡微分方程,对采摘机—核桃树体振动系统的振动特性进行了理论分析,研究了振动采摘过程中影响核桃果实脱落的主要因素,为核桃树实体模型的建立和振动特性等的研究提供理论基础。(2)到山东省泰安市肥城市的核桃果园进行实地考察,确定了核桃果园的种植环境与特点,分析了核桃树树型的主要结构形式与特点,确定了核桃果实的分布区域;测量了核桃果树的主干直径、最低枝干高度、二级和三级枝干长度与直径等主要几何尺寸,确定了采摘对象的物理性能参数;为核桃树三维实体模型的建立与振动特性的研究提供基础数据。(3)依据核桃树的主要树型结构和几何尺寸,结合采摘对象的物理性能参数,建立了核桃树树体和核桃果实的三维实体模型,并对其进行了模态分析和谐响应分析,根据分析结果确定了振动采摘的最佳夹持位置、激振频率和激振载荷的大小,为振动式核桃采摘机的结构设计与主要技术参数的设定提供依据。(4)根据核桃种植地的环境特点,结合采摘机―核桃树体振动系统振动力学特性和核桃树振动特性,合理选择了采摘机的采摘方式、驱动方式和夹持方式,确定了采摘机的主要技术参数,完成了振动式核桃采摘机的总体设计方案;并依据总体设计方案,完成了振动式核桃采摘机激振装置、夹持装置和升降装置等各组成部分的结构设计,最终完成了采摘机的全部结构设计。(5)对采摘机的激振装置、升降装置和夹持装置的主要承载零部件进行了强度分析,根据强度分析结果对相关零部件的结构进行了优化,减轻了整机的重量,降低了生产成本,增加了采摘机的市场竞争力;利用多体动力学分析软件ADAMS对采摘机的采摘效果进行了验证,结果表明本研究设计的采摘机工作平稳性较好,能够达到预期的分批采摘的要求,采摘效果良好。本文依据采摘机、核桃树体和核桃果实的振动特性,结合采摘机的作业环境和采摘对象的物理特性等,设计了一种树干振动式核桃采摘机。该采摘机能够实现核桃果实的分批次采摘,并且采摘过程中不会对树体和树根造成损伤,采摘效率高、适用范围广。该采摘机有效提升了核桃果实的采摘效率,降低了核桃果实采摘的劳动强度和采摘成本,提升了核桃果实的市场竞争力,本研究所运用的设计方法也可以为其他林果采摘机械设备的开发与研究提供借鉴。