山核桃营养价值高,其果仁不仅具有独特的口感,且具有食疗价值,深受广大群众的喜爱,人们对山核桃产品的需求日益增加,山核桃也逐渐成为了一种广受欢迎的高档坚果。由于山核桃采摘技术的滞后、机械化水平较低,严重阻碍了山核桃产业的快速发展。目前我国山核桃采摘方式仍以人工上树敲打为主,其劳动强度大、人工成本高、作业效率低。为了降低劳动强度、减少劳动成本、提高作业效率,本文对目前市场上现有的坚果采摘设备进行系统的调查研究,并在此基础上成功研发制造了适用于山高、坡陡的高空便携式仿人拍打山核桃采摘机。论文主要完成的工作如下:(1)山核桃果实与树枝分离力的测试。用测力计测量了沿着与山核桃果实自然生长方向夹角成0°、30°及60°三个方向的分离力,记录在不同角度作用力下分离力的大小,并观察山核桃果实的具体分离位置,为确定山核桃采摘机的运动机构参数,为后续样机生产提供可靠的理论依据。(2)山核桃采摘机总体方案设计。对山核桃采摘机进行了机械结构的设计,确定偏心凸轮机构参数并运用ADAMS对拍打机构进行运动学分析,对山核桃拍打机构进行设计;对伸缩机构结构方案进行综合分析,并确定伸缩机构的结构;利用Pro/E软件对山核桃采摘机进行了虚拟样机制造,同时利用ABAQUS对采摘机关键零部件伸缩杆进行模态分析,计算出伸缩杆的前六阶固有频率和主振型,为伸缩杆的结构设计和优化提供可靠依据,避免机具在作业过程中产生共振,最终得出了机具的技术参数;通过理论分析和计算,确定动力装置和传动方式的选择,最后将样机成功研制出来。(3)基于原理样机,开展山核桃采摘试验研究。根据试验数据进行方差分析和回归分析等,研究了拍打频率对果实采净率的影响,同时考察了拍打采摘后对枝芽的损伤情况。结果表明:显著性水平在0.05情况下,拍打频率对果实采净率呈现显著性影响,采净率会随着拍打频率的增大而增大,这与理论模型分析结果一致;在满足采净率的情况下,保证枝芽不被损伤,将拍打频率控制于10~13.33Hz,根据回归模型方程,平均采净率可达85.1%~90.3%,同时未采摘下来的果实可进行二次采摘或人工采收。本文设计制造的山核桃采摘机,具有适应于山高、坡陡,不同高度的果树采摘,其体积小、易于携带能够将山核桃树枝上的果实通过拍打高效率的采摘下来的特点,并且对山核桃的采摘性能优于市场现存设备。