钙果作为新型水果,随着市场的推广与认知,其种植面积在逐年增长,势头迅猛。采收是钙果生产加工环节中重要部分。由于人工采收效率较低,严重制约了钙果产业链的发展。近年来相关研究团队致力于钙果机械化收获的研究,已经存在双对辊式机械脱果装置。此装置提高了钙果收获效率。随着钙果种植规模的不断提升,产业要求更高效的采收方式,因此我们提出了田间采收的命题。钙果的田间采收,首先要解决的是挂果期枝条严重倒伏的问题。挂果枝条在成熟期倒伏贴近于地面;同时脱果方式要实现批量脱果。梳刷式脱果方案可以解决以上问题。本文钙果采收方案的动力来源选为装载机。钙果田间采收的机械设计方案的实现过程如下。首先在PRO/E中建立样机的三维模型,在ADAMS中,对采收流程进行了完整的动力学仿真。依据动力学仿真结果数据,在Ansys有限元分析平台上对虚拟样机的各关键部件进行了静力学仿真。静力学仿真以时间子步形式进行。将动力学仿真结果数据作为静力学有限元分析参数,寻找采收装置在工作流程中产生的薄弱环节,并予以加强、修正。通过优化机体,将机架体积减小近50%,质量减小近40%。装置载体为装载机。运动部件的动力来源于装载机的液压系统。主要液压部件有液压马达和双行程液压油缸。由于两部件工作交替进行,本方案采用两部件共用一条液压油路。由双向三通电磁阀控制两部件的供油。如此降低装载机械原车的改动。液压系统的控制,实时监控液压元件内的油压,配合运动部件的行程记录,以达到精准控制。运动部件的运动与链条连接,精确计算链条节距、节数、链轮参数以及两链轮轴间距。为验证装置解决枝条倒伏和采收能力,本文设计分析了梳刷采摘方式的样机试验。试验测试植株和成熟期果实外形特征,确定梳刷部件参数,梳齿间隙设定为10 mm可以同时实现枝条喂入以及果实分离。在动力学仿真软件中找出合理的采收机构运动方式。使用有限元仿真软件,对工况载荷下的各部件进行结构校核。其中,梳刷部件为关键部件,最大弯曲应力发生在梳齿根部,其值为51.634 MPa,结构可以满足采摘要求。制作梳刷部件运动机构样机,进行田间试验。采收率平均为80.6%,果实损伤率低于1%。在改进梳刷部件运动轨迹前提下,梳刷采摘方式可以满足田间机械化采收要求。