灵武长枣是宁夏独有的枣种,在宁夏的地方林果经济中占有举足轻重的地位。灵武长枣目前的采摘方式以人工架梯拣摘为主,随着人工劳动力成本逐年增高,这对需要密集劳动力、短期集中采摘作业的灵武长枣林果经济发展造成显著的负面影响。因此研究灵武长枣机械化自动采摘装置迫在眉睫。在机械化采摘研究过程中,由于灵武长枣表现为硬脆性,其表面受到一定的机械碰撞和机械损伤就会造成果实细观结构的变化,这会加速果实的酒化腐烂,并具有快速扩大和腐烂传染的特性。这都会严重影响灵武长枣的货运期与货架期,直接导致灵武长枣经济利益的损失。因此本文尝试从研究灵武长枣的力学特性入手,分析得出不同成熟度灵武长枣的宏观力学行为,以及细观的果实质地品质,从灵武长枣外部及内部两个方面分析研究,建立灵武长枣机械采摘的力学理论基础;探索机械设备在采摘时及采摘后分别对灵武长枣造成的两大类机械损伤,指导自动采摘末端执行器的参数设计,并为设计更加合理、更加科学的采摘方式提供指导和理论依据。本文以灵武市绍伟农牧专业合作社种植的灵武长枣为研究对象,进行了不同成熟度灵武长枣的宏观力学特性,细观质地品质,采摘时/后两大类机械损伤的研究。主要研究内容如下:(1)灵武长枣果实宏观力学特性的研究。首先对样品进行物理尺寸的统计学计算,将外形因素这一变量控制在合理的范围内;利用非金属力学试验机对不同成熟度灵武长枣果实进行横向、纵向压缩试验,通过力-位移并根据Hertz弹性力学接触理论,计算出不同成熟度灵武长枣横纵向的压缩力学特性指标;划分灵武长枣力学成熟度区间,建立了灵武长枣的宏观力学行为的体系,为后续的试验打下理论基础。(2)灵武长枣果实细观质地品质的研究。利用质构仪对灵武长枣果实进行穿刺试验,绘制灵武长枣质地特征曲线,定性的分析灵武长枣的质地品质;然后根据试验方案进行Macro宏编程,进一步绘制详尽穿刺试验曲线,分析提取各项果实质地指数,对其进行方差分析,建立了针对于灵武长枣果实的质地品质评价方法,从内部了解到灵武长枣果皮及果肉力学性质,佐证了灵武长枣果实在宏观方面表现出的力学特性。(3)灵武长枣采摘时动压机械损伤。利用万能力学试验机对灵武长枣设计进行正交挤压加卸载实验,从试验结果中提取灵武长枣的弹塑性力学参数;首先建立实验因素与灵武长枣机械损伤之间的回归方程,探究各个试验因素对灵武长枣机械损伤的影响程度;再建立灵武长枣弹塑性力学参数与实验因素的回归方程;探究各试验因素对灵武长枣弹塑性力学参数的影响程度;最后建立灵武长枣机械损伤与弹塑性力学参数的回归方程,探究了灵武长枣与弹塑性力学之间的线性关系;为灵武长枣机械自动采摘的末端执行器的参数设计提供了理论基础。(4)灵武长枣采摘后冲击机械损伤。利用自制高度试验台对灵武长枣果实进行两次单因素试验探究灵武长枣的跌落与碰撞损伤以及不同成熟度的灵武长枣果实的跌落损伤,获取了灵武长枣采摘冲击机械损伤主要影响因素;根据单因素试验结果,对跌落试验进行响应面优化试验设计,建立冲击机械损伤和采摘条件的回归方程,并进行方差分析和显著性检验,对最佳采摘方案进行预测设计。建立关于灵武长枣冲击采摘机械损伤的一套行之有效的研究方法。本文的研究成果可为灵武长枣的自动采摘装备提供相应的理论基础和技术准备。