中国的果园面积和果品产量近几年在持续增长,如何高效地进行果品采收仍是果品生产的一大难题。由于振动式采收能够快速有效地分离成熟果实,现存的果品采收机构以振动式采收机构为多,但目前的振动式果品采收机构采收效率仍然不高。鉴于此,本文围绕果树多维激振的作用效果,通过仿真比较不同形式的位移载荷对果树加速度响应分布的影响,提出三维振动方式并设计出三维激振果品采收机构,对其进行机构分析和参数优化,最后加工样机进行试验比较,验证该采收方式的采收效果。论文完成的主要工作如下:1.利用ANSYS建立山核桃树模型并进行瞬态响应分析,讨论了一维激振载荷的形式及其加载方向对各方向加速度响应的影响。仿真结果显示:一维激振位移载荷的加载方向对加速度响应的变化有显著影响,但是单方向的激振力难以使果树枝干在所有方向都能产生足够大的加速度响应。在一维载荷和二维载荷形式基础上提出三维载荷,其对果树的激振作用效果不仅有沿树枝径向的激振作用,还有沿树枝轴向的激振作用。最后分析了不同形式激振载荷以及各种转速比的三维载荷下,果树上各测试点的加速度响应,得出以下结论:1)三维载荷产生的加速度分布比一维载荷和二维载荷更均匀;2)当组合空间载荷激振的转速比为1:1时,加速度分布最均匀。2.根据三维激振位移载荷的生成方法及其果树动力学仿真结果,进行三维激振采收机构的总体设计。其主要结构包括箱体、空间连杆振摇机构、传动机构和夹持机构,传动机构可以实现变传动比,从而得到不同的三维载荷。对核心工作部分——空间连杆振摇机构进行了运动学和动力学分析。3.利用空间连杆振摇机构的运动学模型,使用MATLAB计算各相关参数的变化对空间连杆振摇机构的输出振幅和加速度的影响。为了达到最大的加速度目标,本文采用了遗传算法对该机构的尺寸进行优化。根据空间连杆振摇机构的约束条件确定连杆参数的取值范围,编写了基于MATLAB平台的优化辅助软件,得到优化计算结果:lAB=0.025m,l BC=0.180m,lBH=0.095m,lCD=0.050m,lEF=0.017m,lFG=0.139m,lGI=0.170m,lIK=0.330m,此时机构输出的最大合成加速度为117.3m/s2。根据该优化尺寸建立了空间连杆振摇机构的三维简化模型,仿真结果显示,利用ADAMS仿真得到双曲柄驱动时所需的最大力矩为2.18N·m。4.依据机构尺寸的参数优化和仿真分析的结果,进行了三维激振果品采收机构样机的加工和装配。为了比较三维激振果品采收机构对树体的激振作用效果,加入了偏心块式振动电机作比较对象,并开展室外果树加速度响应实验,并利用数据采集与分析仪分别记录果树各测试点的加速度。试验结果表明:使用三维激振果品采收机构进行激振时,树体上各测试点的三个方向均有明显的加速度;使用偏心块振动电机激振时,只在主枝横截面内的有较大的加速度,而在主枝轴线方向上加速度很小。最后统计两种激振方式下各测试点的平均加速度变异系数,结果显示使用三维激振果品采收机构对果树激振的平均加速度变异系数较小,表明使用三维激振采收方式可以减少逐个树枝激振的次数,提高采收效率。