板栗作为生活中常见的坚果,在我国至少有2000多年的栽培历史,我国板栗种植面积和产量居全球第一。目前板栗采收主要依靠人工完成,效率低、劳动强度大,还易出现落果伤人等事件,人工采收的作业方式不利于板栗产业的发展。为促进板栗机械化采收,本研究针对湖北省大别山板栗产区采收作业需求,研制了一种拍打式板栗收获机,实现了高效率板栗采摘。主要研究内容如下:（1）对板栗树生物力学特性进行了研究。在湖北省罗田县大河畔镇板栗种植园测量了板栗树种植规模、地形坡度及树形等基本参数。探究了0°、45°和90°拉力角与栗果分离力的关系,得出分离力主要分布范围和平均分离力随拉力角增大逐渐减小的力学规律;研究了栗果横向直径与分离力大小的关系,得出栗果横径越大,其与树枝的分离力越大。结果表明,在0°方向上的分离力最大,其值为65.24 N,为保证收获效果,机器采摘所提供的最大拍打力应不低于该力值。（2）根据板栗树的生物力学特性制定了板栗收获机的设计要求,提出了总体设计方案。设计拍打机构为无急回特性的曲柄摇杆机构,其中摇杆为拍打执行部件,摇杆的运动学分析探究了摇杆角位移、角速度以及角加速度与曲柄转速的运动规律,得出了拍打机构两侧摇杆运动规律基本一致;拍打机构动力学分析得出600 r/min的工作转速下拍打条的惯性力最大,并确定该转速下曲柄轴最大转矩为11.88 N·m。基于板栗树形等参数设计了定位结构,其中伸缩装置最大伸长距离为1500 mm,俯仰装置俯仰角度为±30°,转向装置转动角度为左右30°,并通过受力分析确定了顶杆、推杆及转向电机的选型。（3）运用ANSYS软件开展了伸缩架和T型架的仿真分析工作。伸缩架的静力学分析表明,在伸缩架末端受力最大的工作状态下,方管的最大等效应力小于304不锈钢的屈服强度,安装槽和销钉的最大等效应力皆小于45钢的屈服强度,说明伸缩架在工作过程中不会造成结构破坏,满足强度要求。通过模态分析得出T型架的前6阶模态;为探究实际作业中T型架的共振频率,对T型架在0 Hz～1000Hz范围内进行谐响应分析,得出T型架Y方向上的振幅很微弱,X方向和Z方向在频率220 Hz、490 Hz、820 Hz处出现明显的振幅响应,说明T型架接近这3个频率时易发生共振,机器工作时应避免外部的激振频率处于上述范围。（4）开展了样机性能试验。拍打机构拍打力正交试验结果表明:拍打条最佳材料为低密度聚乙烯（LDPE）,当电机转速600 r/min,拍打条长度450 mm,拍打角度+20°时,拍打力大小为70.71 N;聚氨酯（PU）材料的拍打力低于栗果采摘所需的最大分离力,铁片和玻璃纤维2种材料拍打力虽然较大,但其弯曲能力较低密度聚乙烯弱,易损伤树枝,且对机械装置冲击较大,因此最佳拍打材料为低密度聚乙烯。振动测量试验表明:有无螺旋杆支撑机身2种工况下都是Z方向的振动最大,测点1（机身前端）在3个方向上的加速度都要比测点2（机身后端）大,说明测点1处的振动对机器和操作人员的影响最大;通过加速度数据的分析,得出测点1无螺旋杆固定时加速度总量为17.85 m/s~2,螺旋杆固定时加速度总量为12.19 m/s~2,幅度下降了31.71%;测点2无螺旋杆固定时加速度总量为4.98 m/s~2,螺旋杆固定时加速度总量为4.16 m/s~2,幅度下降了16.47%,说明工作时固定螺旋杆更有利于提升机身的稳定性。田间试验表明,采摘时间控制在10 s内能完成大部分栗果的采摘,且对板栗树枝的损伤很小,在该采摘时间内落果装置的平均落果率为90.1%,达到了落果率为80%的设计要求,满足板栗采摘要求。