目前我国板栗采摘主要是由人工进行采摘,采摘效率较低,为了促进板栗的机械化采摘,本文确定了板栗采摘车的设计方案,并对板栗采摘车的关键装置进行了设计与分析。本文的主要研究工作如下:1.高空板栗采摘车整机方案的确定。对罗田县板栗的种植环境进行了调研,确定了板栗采摘车的行走装置。对罗田县板栗树的高度和树蓬直径进行了测量,获得了板栗树的生物特性,为后续板栗采摘车调位装置的设计提供了理论依据。对板栗果实的直径和板栗果实与树枝的分离力进行了测量,确定了板栗果实的最小直径和板栗果实与树枝的最大分离力,为后续拍打装置的设计提供了理论依据。通过以上调研测量,完成了板栗采摘车整体方案的确定,并对整机进行了结构设计,板栗采摘车主要由挖掘机履带底盘、三级折叠式作业臂、末端拍打装置组成。2.作业臂的设计与有限元分析。根据前文板栗树高度和树蓬直径的测量结果,设计了板栗采摘车的调位装置,调位装置主要由三级折叠式作业臂和液压缸组成,可快速的调整末端拍打装置的作业位置,具有结构紧凑,调位速度快的优点。为验证设计的作业臂是否满足强度和刚度要求,将在SOLIDWORKS里创建的作业臂模型导入到ANSYS中,创建作业臂的有限元模型。通过对板栗采摘车两种极限作业工况下作业臂的状态进行静力学分析,得到了其最大应力和应变产生的位置和数值的大小。通过与计算得到的作业臂材料的许用应力和应变对比,表明设计的板栗采摘车的作业臂符合强度和刚度要求,同时得出了作业臂的质量还有优化空间的结论。通过对板栗采摘车作业臂的结构进行模态分析,得到了两种极限作业状态下作业臂1～6阶模态的振型特征与固有频率,并对1～6阶模态的振型特征进行了分析。板栗采摘车在进行采摘作业时应避免其固有频率,以避免共振的产生。3.作业臂质量的优化设计以及作业臂液压缸受力最大值的优化设计。在对作业臂的质量进行优化设计时,目标函数即是作业臂的自重,把各节作业臂的壁厚设置为设计变量,约束条件为计算出的作业臂材料的许用应力和应变,各项设置完成后进行优化设计。优化设计结束后,作业臂的质量为192.767 kg,与优化前相比降低了23.33%。再次分析优化后的作业臂的应力和应变大小,其应力和应变最大值均小于许用值,优化设计的结果符合强度和刚度要求。为了提高作业臂在板栗采摘作业过程中的平稳性,对作业臂的液压缸受力最大值进行优化。将板栗采摘车作业臂的模型导入到ADAMS中,通过对其进行动力学仿真分析,得到了第一节作业臂和第二节作业臂液压缸的受力。在进行优化设计时,优化目标为降低各液压缸受力,因此目标函数为其受力最大值的最小化,约束条件为设计变量的取值范围以及变幅机构的几何关系,设置完成后,对铰接点的坐标参数进行优化。优化完成后,液压缸受力的最大值显著降低,完成了优化的目标。4.拍打装置的设计与试验。根据前文板栗果实直径和板栗果实与树枝分离力的测量结果,在查阅对比了不同林果采摘方式的优缺点以后,确定了拍打式的板栗采摘方式,完成了拍打装置的设计,并对拍打装置的拍打机构进行了运动规律的分析,确定了拍打装置的主要结构参数。通过在ADAMS中对拍打装置的拍打条进行仿真分析,得到了两侧拍打条在三种转速下的角速度和角加速度数据。通过对数据进行分析可得:两侧拍打条的角速度和角加速度最大值随着驱动轴转速的增大而不断增大。在同一转速下,两侧拍打条的最大角速度和最大角加速度最大值基本保持一致,表明两侧拍打条运动产生的惯性可以相互抵消,拍打装置在作业过程中可以保持稳定性。对拍打装置进行台架试验,分析试验结果可知:在电机转速为700 r/min,拍打条材料为LDPE（高压聚乙烯）时,拍打装置能提供的平均拍打力大小为66.17 N,大于板栗果实与树枝的分离力,满足板栗采摘要求。