对收获后的新鲜水果进行分级处理可以显著的增加其附加值,为水果从业人员带来更大的利润。为保证自由托盘输送水果分级装置分级的准确性,本文以机械动力学仿真分析及电子仿真分析为基本研究手段,对自由托盘输送水果分级执行机构进行了研究。本研究旨在利用虚拟仿真技术提高自由托盘输送水果分级的准确性,为物理样机的研制及调试提供科学的依据。主要研究内容及结论如下：1.构建了自由托盘输送水果分级装置的虚拟样机模型,对建立的自由托盘输送水果分级装置虚拟样机进行了运动学和动力学仿真分析,结果表明所建立的虚拟样机的运动过程及受力情况与实际的水果分级过程基本一致,建立的虚拟样机模型正确。2.在建立的自由托盘输送水果分级装置的虚拟样机上对影响分级准确性的分级执行机构转动的角度、输送带的速度和水果的重量三个因素进行了三因素二次通用旋转组合设计,并进行了虚拟仿真实验,实验结果分析表明分级执行机构转动的角度、输送带的速度和水果的重量三个因素均对水果分级的准确性有显著影响,且影响的大小顺序为：输送带的速度、分级执行机构转动的角度、水果的重量；对影响水果分级准确性的三个因素进行了正交试验的设计,并进行了虚拟仿真实验及结果分析,得到了表征水果分级准确性的回归方程；根据建立的表征水果分级准确性的回归方程进行了验证试验,当实验用的水果重量变化范围为236.3-287.7 g时,分级准确率为86.7%,当实验用的单个水果重量变化范围缩小到247.8-275.2 g时,分级准确率达到100%。3.对自由托盘输送水果分级过程的受力状况进行了分析,通过计算,得到分级执行机构在工作过程中受到的最大转矩约为1N·m,根据最大转矩的值确定了伺服电机的型号,建立了水果分级执行机构伺服电机的数学模型,并对分级执行机构伺服控制系统中电流环、速度环和位置环控制器参数进行了理论计算,理论计算得：电流环的比例增益为73.4,积分增益为17476.2；速度环的比例增益为0.255,积分增益为2922；位置环的比例增益为100。4.建立了分级执行机构机电联合仿真模型；利用建立的仿真模型分别对分级执行机构伺服控制系统中的电流环、速度环和位置环进行了机电联合仿真,根据仿真结果整定了电流环、速度环、位置环的参数,整定的结果为：电流环比例增益为73.4,积分增益为17476.2；速度环的比例增益为0.255,积分增益为2600；位置环的比例增益为230。根据整定的各控制器参数进行了机电联合仿真分析,仿真结果表明建立的分级执行机构伺服控制系统对位置输入有较好的响应能力。