目前菠萝的采摘主要以人工为主,在整个采收作业期间内所需的人力成本中,能够占据到菠萝生产利润的40%。所以,为了解决上述问题,本文提出一种适用于种植田间作业的菠萝采摘机械设备方案,并对主要的相关部件进行结构设计与仿真分析,在缓解劳动力短缺、减轻劳动强度、提高采摘效率等方面,均有重要的发展意义和研究价值。这种菠萝采摘机不仅能够满足基本的采摘要求,还在结构设计与采摘方式上具有一定的创新性。主要完成的研究工作如下:1)本文查阅有关参考资料,分析了多种果园采摘机械与应用技术,对菠萝外形特征、果杆的连结力大小与所需夹持力计算等有了初步了解,提出一种关于菠萝采摘机的设计方案与分析方法,即采用高地隙机架底盘以减少对菠萝植株的损伤,以及选用旋转式采摘的方式来提高采摘效率。2)基于专业软件的方案设计和有限元仿真分析。首先完成菠萝采摘机相关零部件的主要结构设计,包括行走装置、采摘装置、传动装置以及收集装置等重要部分,接着运用ANSYS workbench有限元软件,对采摘机机架与采摘装置做相关的结构强度分析;最后在仿真夹持过程时,通过Adams动力学软件,对采摘装置的关键零部件进行运动特性分析。3)采摘机机架的仿真结果表明:机架产生的应力主要集中在车架后部与前端,其最大值为74.79MPa,但应力分布较为均匀与扩散,难以对机架结构造成破坏,且最大应力值小于车架材料的屈服极限强度235MPa。机架的前6阶模态频率中,1阶模态的频率为32.34Hz,大于机架本身的固有频率28Hz,故不会引起车架的共振,所以该机架的结构设计符合使用要求。4)采摘装置的仿真结果表明:当夹爪的夹持力保持在49N时,菠萝夹爪整体结构的最大应力为1.98MPa、最大应变为0.06mm以及最大位移变形量为3.55mm,均小于材料的极限数值,所以菠萝采摘夹爪整体结构的强度与刚度,满足设计水准和使用要求;选用5mm/s、10mm/s、15mm/s和20mm/s这4组推杆速度进行对比发现,当速度在5mm/s~10mm/s之间时,夹爪的闭合距离能够满足抓取菠萝要求;在推杆在受到32N的作用力且以7.5mm/s的速度移动条件下,有关参数项目的曲线变化都较为平稳,这表示夹爪的抓取动作较为流畅无明显的干涉,且两侧夹爪的曲线变化相对一致;同时也对旋转装置的锥齿轮啮合进行运动分析,发现齿轮转速和负载的曲线变化具有规律性,并无较为明显的波动幅度。因此采摘夹爪与旋转装置的设计符合预定的运动要求。