蚕桑业主要由种桑和养蚕两大部分组成,桑叶供应量是蚕茧生产数量和质量的保障。传统采摘方式劳动强度大,人工成本高。采桑机能够提高采摘效率、降低桑农生产成本。而我国目前的采桑装置仍没有摆脱传统的手工作业方式,工效不明显。因此,采桑机的研发具有重要的实用价值。鉴于此,本文通过了解桑园种植情况和桑农生产作业要求,拟定了采摘设计方案,建立了螺旋式采桑机的虚拟样机模型;运用电气控制技术和PLC对螺旋式采桑机的作业过程进行控制;分析采桑杆受力情况,建立采桑杆的力学模型;同时建立了采桑杆的优化数学模型,以获得最优的采桑杆的几何参数。首先,通过对桑园的实地调研,了解桑树生长特性。分析现有采桑装置的采摘方式和桑农的作业要求,拟定螺旋式采桑机的设计方案。运用具有参数化思想的Pro/Engineer三维设计软件建立了螺旋式采桑机的虚拟样机。其次,根据螺旋式采桑机的结构和作业情况,运用继电器—接触器控制技术和PLC控制采桑机的作业过程。并运用GX—Developer和GX—simulator软件编写螺旋式采桑机的控制程序进行仿真。仿真结果显示能够实现螺旋式采桑机的半自动化生产作业。最后,通过采桑杆作业时的受力情况,建立采桑杆的力学模型。并选取采桑杆截面直径、采桑杆跨度、悬伸量为设计变量;以采桑杆的质量、作业时采桑杆位于弓形导轨处支撑点的转角、采桑杆在采桑机内可安装的极限位置尺寸作为约束条件;以采桑杆作业时产生的挠度最小为目标建立采桑杆的优化数学模型。运用MATLAB优化工具箱进行迭代求解,获得采桑杆的最优设计参数为:跨距为80mm,截面直径为29mm,悬伸量为390mm,求得采桑杆的挠度为1.47 mm,相对优化前的目标降低了18.5%。本文的研究为采桑机的研发提供了一定理论依据与发展思路。