农机技术与农艺技术的科学融合,是果园栽培模式改革和果园作业装备研发的共同方向。针对苹果生产对机械化采收的迫切需求以及现有苹果机械化采收装备难以入园应用的困境,本研究从苹果树体及栽培模式的机采适应性改造与苹果机械化采收方法两方面入手,通过苹果栽培农艺技术与苹果机械化采收方法的科学融合,提出了适宜机械化采收的“丰”字形苹果树体结构及其“果枝平行于果行”的墙形栽培模式,并设计、试制了一种与之相配套、且在行走过程中能连续完成苹果采摘、输送和收集作业的苹果批量式采收机—螺旋梳刷式苹果采收机,并开展了相关采收试验,主要内容和研究结论如下:（1）螺旋梳刷式苹果采收机总体设计根据苹果栽培农艺与苹果机械化采收方法科学融合研发采收装备的技术思路,对已有珠帘形苹果树体枝条分布结构的进行了机采适应性改造,提出了“丰”字形苹果树体结构及其“果枝平行于果行”的墙形栽培模式,完成了与之相配套、且在行走过程中能连续完成苹果采摘、输送和收集作业的螺旋梳刷式苹果采收机的工作原理设计,确定了整机结构总体布局。（2）螺旋梳刷式苹果采摘装置设计与分析运用动力学原理及数值计算方法,构建了枝条-果柄-果实系统的动力学模型,分析了采摘分离过程中苹果的受力情况和与运动状态,确定了螺旋梳刷作用下果柄与枝条的分离原理以及影响分离过程的四个因素:螺旋梳刷转速、螺距、整机行进速度、螺旋梳刷杆与苹果的接触位置;并据此确定了螺旋梳刷杆的结构参数。基于Abaqus 2018软件建立了枝条-果柄-果实的有限元模型,运用Cohesive Sufaces仿真分析了果柄-枝条的结合力,结果表明:该有限元模型中果柄-枝条的结合力与实物测试的相对误差为3.45%,证明其能比较准确的描述果柄与枝条的分离过程。并运用该有限元模型,对螺旋梳刷作用下,枝条与果柄的分离运动以及苹果的损伤情况进行了仿真分析,结果表明:螺旋梳刷仿真试验的苹果分离速度和损伤体积与物理验证试验的相对误差分别为11.5%和10.11%,证明该有限元模型能比较准确的描述螺旋梳刷作用下果柄与枝条的分离过程和苹果的损伤情况。基于该有限元模型,设计并进行了Plackett-Burman仿真试验,试验结果表明:螺旋梳刷作用下影响苹果果柄与枝条的分离过程的显著性参数为螺旋梳刷转速、螺距、整机前进速度。（3）螺旋梳刷式苹果采收机采后收集与输送装置设计为了保证苹果收集板有效低损接收采后苹果,以苹果所受最大应力为响应指标,对苹果跌落至苹果收集板的过程进行了有限元仿真试验,试验与优化结果表明:螺旋梳刷式苹果采收机在行进速度为150 mm/s,苹果收集板的材料为EPE珍珠棉,倾斜角度为12.36°时,苹果收集板对采后苹果的损伤率最小。为保证收集后的苹果能高效低损输送至果实收集桶,以苹果损伤率和收集率为响应指标,对苹果在不同输送速度下的输送过程进行了离散元仿真试验,确定了输送带的最优输送速度为180mm/s。（4）驱动与控制系统设计以STM32L031G6U6处理器为核心,开发了一套整机运行参数调控控制系统,该系统由转速调整及换向模块、推杆升降模块、无线通讯模块以及电源模块等构成,实现了整机采收苹果时,采摘平台的伸缩及升降、螺旋梳刷杆转速及换向、整机前进速度的远程遥控控制。（5）螺旋梳刷式苹果采收机的试制与果园采收试验试制了螺旋梳刷式苹果采收机一代样机,并以苹果采收率和损伤率为响应指标,在果园进行了采收模拟试验。试验与优化结果表明:螺旋梳刷式苹果采收机在行走过程中能连续完成苹果采摘、输送和收集作业,且在整机前进速度为159 mm/s,螺旋梳刷杆螺距为110mm,螺旋梳刷杆转速为1.05 r/s时,采收率最大、损伤率最小,满足设计要求。