撥指式鈣果扶禾試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

何永強(qiáng)，賀俊林*，房大偉，杜曉斌，杜俊杰

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院，山西 太谷 030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，山西 太谷 030801)

鈣果是我國(guó)新型的、特有的水果植物資源[1,2]，其果實(shí)富含礦物質(zhì)、維生素、氨基酸，具有極高的食用、藥用價(jià)值，發(fā)展前景廣闊[3,4]。但成熟期單株掛果枝條質(zhì)量較大，倒伏現(xiàn)象非常嚴(yán)重[5]。受枝條倒伏限制，機(jī)械收獲困難，主要靠人工采摘，勞動(dòng)強(qiáng)度大、采收效率低，容易延誤最佳采摘時(shí)機(jī)，造成經(jīng)濟(jì)損失[6,7]。枝條倒伏制約了鈣果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，扶禾成為鈣果收獲亟待解決的問(wèn)題。

目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)作物倒伏問(wèn)題進(jìn)行了大量研究。陳海濤等[8]利用虛擬樣機(jī)對(duì)大豆扶禾器進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)扶禾器傾角、作業(yè)速度對(duì)扶禾性能有較大影響。牟向偉等[9]發(fā)現(xiàn)臺(tái)車前進(jìn)速度、撥指線速度、扶蔗器導(dǎo)軌傾角和扶蔗器導(dǎo)軌偏角對(duì)倒伏甘蔗扶起后倒伏角具有顯著影響。古樂(lè)樂(lè)等[10]設(shè)計(jì)了一種紅花絲采收機(jī)扶禾器仿形升降裝置，使扶禾器和紅花植株相對(duì)位置保持一致，提高了采收效率。賀俊林等[11]發(fā)現(xiàn)在扶禾桿的作用下玉米莖稈可以保持較好的直立姿態(tài)進(jìn)入摘穗機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)植株的有序喂入。郝付平等[12]設(shè)計(jì)了撥禾星輪式玉米收獲臺(tái)，可將傾斜的玉米稈迅速扶正并有序地喂入摘穗?yún)^(qū)。Holler等[13]研制了一種谷物扶禾器，對(duì)側(cè)向倒伏的谷子作物扶起效果顯著。

上述學(xué)者研究對(duì)象大多為莖稈粗壯、彎曲程度小的作物，扶禾過(guò)程多以引導(dǎo)、喂入為目的，而鈣果枝條纖弱，且單株枝條結(jié)果數(shù)量多、質(zhì)量大、彎曲程度大，枝條彎曲點(diǎn)與地面間隙小，現(xiàn)有扶禾裝置難以伸入倒伏鈣果枝條底部將其扶起，更不能保持直立狀態(tài)。目前關(guān)于鈣果扶禾方面的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。本文針對(duì)鈣果枝條倒伏問(wèn)題，結(jié)合其生長(zhǎng)特性，設(shè)計(jì)撥指式鈣果扶禾試驗(yàn)臺(tái)。以采凈率和破損率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，仰角、偏角、扶禾速比、撥指間距為試驗(yàn)因素進(jìn)行試驗(yàn)研究，以期得到最優(yōu)的結(jié)構(gòu)和工作參數(shù)組合，為鈣果采摘機(jī)械設(shè)計(jì)提供參考。

1 試驗(yàn)臺(tái)整體方案設(shè)計(jì)

1.1 鈣果枝條生長(zhǎng)特性

成熟期鈣果枝條直徑D1為4～6 mm，枝條長(zhǎng)L1為600～800 mm，掛果區(qū)長(zhǎng)L2為400～500 mm，掛果區(qū)直徑D2為50～60 mm，如圖1(a)所示。單枝掛果枝條質(zhì)量為0.8～1.2 kg，重力作用下，倒伏狀態(tài)如圖1(b)所示，枝條彎曲點(diǎn)至地面高度H為200～300 mm，枝條頂端與根部間距L3為500～600 mm。

圖1 鈣果枝條生長(zhǎng)特性Fig.1 The characteristics of Cerasus humilis branches

1.2 倒伏鈣果枝條扶禾原理

扶禾作業(yè)是扶禾裝置把待收獲的鈣果掛果枝條向脫果裝置方向引導(dǎo)，并在引導(dǎo)的過(guò)程中將其扶正。結(jié)合掛果枝條質(zhì)量大、結(jié)果區(qū)直徑大、彎曲程度嚴(yán)重的特點(diǎn)，扶禾裝置要從倒伏枝條與地面間的空隙插入，撥指自下而上撥動(dòng)枝條，使其保持直立狀態(tài)。并在扶禾裝置前進(jìn)過(guò)程中，引導(dǎo)枝條喂入脫果裝置。

1.3 扶禾裝置設(shè)計(jì)

扶禾裝置是鈣果扶禾試驗(yàn)臺(tái)的核心部件，其結(jié)構(gòu)和作業(yè)參數(shù)的設(shè)計(jì)，決定了作業(yè)性能，影響采凈率、破損率等指標(biāo)。

1.3.1 結(jié)構(gòu)及工作原理

扶禾裝置主要由撥指、鏈輪、雙邊帶耳滾子鏈條、步進(jìn)電機(jī)、仰角調(diào)節(jié)板、偏角調(diào)節(jié)板等部件組成，如圖2所示。參照鈣果枝條長(zhǎng)度設(shè)計(jì)撥指最大作業(yè)高度900 mm。為提高扶禾性能，采用雙排撥指設(shè)計(jì)，長(zhǎng)鏈條鏈輪中心距700 mm，短鏈條鏈輪中心距340 mm，鏈輪中心距可調(diào)范圍0～80 mm。

撥指形狀設(shè)計(jì)為三角形狀，利于從多根掛果枝條間插入，根據(jù)結(jié)果區(qū)直徑50～60 mm，設(shè)計(jì)撥指長(zhǎng)h為70 mm、底部寬w為60 mm，厚度4 mm。撥指線速度vt可調(diào)范圍0～2.4 m·s-1，枝條輸送速度范圍為0.1～1.0 m·s-1。作業(yè)時(shí)，扶禾板前端伸入倒伏枝條下部，當(dāng)撥指與鈣果枝條接觸后，枝條在多個(gè)撥指連續(xù)作用下被扶起，為后續(xù)脫果作業(yè)提供有利條件。

圖2 扶禾裝置Fig.2 The Stalk lifter1—鉸接點(diǎn)a； 2—鉸接點(diǎn)b； 3—仰角調(diào)節(jié)板； 4—弧形調(diào)節(jié)槽c； 5—偏角調(diào)節(jié)板； 6—調(diào)節(jié)槽d； 7—鏈輪步進(jìn)電機(jī)； 8—撥指； 9—扶禾板； 10—鈣果枝條； 11—撥指安裝孔。1—Hinge point a； 2—Hinge point b； 3—Elevation adjusting plate； 4—Arcuate adjusting slot c； 5—Deflection adjusting plate； 6—Adjusting slot d； 7—Sprocket stepper motor； 8—Poking finger； 9—Plate of stalk lifter； 10—The Cerasus humilis branch； 11—Poking fingers mounting hole.

1.3.2 鈣果枝條受力分析

撥指扶禾作業(yè)時(shí)，枝條受到撥指支持力FN、摩擦力Ff及枝條重力G，如圖3所示。撥指作用枝條初期，合力F大于枝條彎曲阻力，彎曲狀倒伏的枝條被逐漸扶起，倒伏程度減小。隨著倒伏程度減小，枝條內(nèi)部拉力增大，當(dāng)枝條內(nèi)部拉力大于枝條受到的摩擦力，枝條將從撥指表面滑落，脫離當(dāng)前撥指作用，此時(shí)鈣果枝條處于被拉直的狀態(tài)，隨后進(jìn)入下一個(gè)撥指的作用，直至枝條完全脫離扶禾裝置。

枝條受繞x軸方向的力矩Tx、相對(duì)初始位置繞z軸方向的扭轉(zhuǎn)角△ξ分別為：

Tx=(FN+G+Ff)·l1

(1)

(2)

式中，Tx/N·m為枝條受到繞x軸方向的力矩；FN/N為枝條受到撥指的支持力；G/N為枝條重量；Ff/N為枝條受到撥指的摩擦力；l1/m為力臂；△ξ/°為枝條相對(duì)初始位置繞z軸方向的扭轉(zhuǎn)角；T/N·m為枝條受到的扭轉(zhuǎn)力矩；l2/m為枝條受力點(diǎn)與地面的距離；G’/Pa為枝條剪切彈性模量；Ip/m4為枝條的極慣性矩。

圖3 鈣果枝條受力圖Fig.3 Force diagram of the Cerasus humilis branch注：vt/m·s-1為撥指線速度；FN/N為枝條受到撥指的支持力；G/N為枝條重量；Ff/N為枝條受到撥指的摩擦力；F’/N為G和Ff的合力；F/N為枝條受到的合力；l1/m為力臂長(zhǎng)；l2/m為枝條受力點(diǎn)與地面的間距；△ξ/°為枝條相對(duì)初始位置的扭轉(zhuǎn)角；T/N·m為枝條受到的扭轉(zhuǎn)力矩；Note: vt/m·s-1 is the poking fingers speed; FN/N is the finger support force for the branches; G/N is the weight of the branches; Ff is the fingers friction for the branches; F'/N is the resultant force of G and Ff; F/N is the resultant force for branches; l1/m is arm length; l2 is the distance from the ground to the force of the branches; △ξ/° is the torsion angle of branch relative to the initial position; T/N·m is the branches twisting.

1.3.3 撥指扶禾運(yùn)動(dòng)軌跡理論分析

撥指隨鏈條繞上、下鏈輪回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，撥指的每一循環(huán)過(guò)程均由摟禾、扶禾和空行3個(gè)階段組成。摟禾是撥指繞下鏈輪回轉(zhuǎn)與整機(jī)前進(jìn)運(yùn)動(dòng)的合成；扶禾是撥指斜向上直線運(yùn)動(dòng)與整機(jī)前進(jìn)運(yùn)動(dòng)的合成；空行是撥指向下直線運(yùn)動(dòng)與整機(jī)前進(jìn)運(yùn)動(dòng)的合成。撥指扶禾運(yùn)動(dòng)軌跡為一條直線，如圖4所示。撥指扶禾運(yùn)動(dòng)軌跡方向由扶禾撥指線速度、整機(jī)前進(jìn)速度、仰角及偏角決定，其關(guān)系如式(3)～式(5)所示。

α1=α0

(3)

(4)

vt=πn1(d1+2h)

(5)

式中n1/r·min-1為鏈輪轉(zhuǎn)速；d1為鏈輪齒頂圓直徑92 mm；h/mm為撥指長(zhǎng)。扶禾過(guò)程中撥指位置隨時(shí)間變化的方程為：

(6)

式中X/mm為撥指頂端點(diǎn)在x軸正方向上隨時(shí)間的位移；Y/mm為撥指頂端點(diǎn)在y軸正方向上隨時(shí)間的位移；Z/mm為撥指頂端點(diǎn)在z軸正方向上隨時(shí)間的位移；t/s為撥指扶禾時(shí)間。

圖4 撥指扶禾階段運(yùn)動(dòng)軌跡Fig.4 The tracks of poking fingers at lifting stage1—撥指扶禾運(yùn)動(dòng)軌跡； 2—撥指； 3—扶禾裝置。1—The tracks of fingers lifting； 2—Poking finger; 3—Stalk lifter.注：-vm/m·s-1為整機(jī)相對(duì)枝條的前進(jìn)速度；vt/m·s-1為撥指線速度；α0/°為仰角；β0/°為偏角；α1/°為撥指扶禾運(yùn)動(dòng)軌跡與水平面的夾角；β1/°為撥指扶禾運(yùn)動(dòng)軌跡與枝條速度方向的夾角。Note: vm/ m·s-1 is the speed of the whole machine relative to the branches; vt/m·s-1 is poking fingers speed; α0 /°is elevation angle; β0 /°is declination angle; α1/° is the angle between the track of poking fingers and horizontal plane; β1/° is the angle between the poking fingers track and conveying speed.

1.3.4 撥指運(yùn)動(dòng)軌跡仿真分析

利用Solidworks 2016軟件建立試驗(yàn)臺(tái)三維模型，設(shè)置扶禾裝置仰角45°、偏角45°、撥指間距170 mm，撥指長(zhǎng)70 mm。將建好的模型簡(jiǎn)化后導(dǎo)入ADAMS 2013軟件，添加運(yùn)動(dòng)副和驅(qū)動(dòng)，設(shè)置整機(jī)前進(jìn)速度0.4 m·s-1、鏈輪轉(zhuǎn)速120 r·min-1，得到撥指運(yùn)動(dòng)軌跡仿真分析結(jié)果如圖5所示。AB為摟禾階段，撥指速度迅速減小，能有效避免撥指對(duì)鈣果果實(shí)的沖擊損傷。BC為扶禾階段，撥指速度低且平穩(wěn)，對(duì)鈣果的作用力均勻一致，不宜損傷鈣果果實(shí)。CD為空行階段，撥指速度較大，利于提高扶禾作業(yè)效率。撥指線速度與整機(jī)前進(jìn)速度的比值和撥指間距決定了撥指軌跡的疏密程度，對(duì)扶禾效果有影響。

圖5 撥指運(yùn)動(dòng)軌跡仿真分析結(jié)果Fig.5 Simulation results of poking fingers motion1—撥指運(yùn)動(dòng)軌跡； 2—撥指。1—The tracks of poking fingers； 2—Poking finger。

1.4 撥指式鈣果扶禾試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)

針對(duì)鈣果枝條倒伏造成機(jī)械收獲時(shí)采凈率低、破損率高的問(wèn)題，結(jié)合鈣果枝條生長(zhǎng)特性，設(shè)計(jì)撥指式鈣果扶禾試驗(yàn)臺(tái)，如圖6所示，主要由機(jī)架、扶禾裝置、夾持輸送裝置、控制系統(tǒng)等組成。

圖6 撥指式鈣果扶禾試驗(yàn)臺(tái)Fig.6 The fingers-type lifter test bench of Cerasus humilis1—機(jī)架；2—控制系統(tǒng)；3—撥指；4—扶禾裝置;5—分禾板;6—行程開(kāi)關(guān);7—鈣果枝條;8—夾持輸送裝置。1—Rack；2—Control system；3—Poking finger；4—Stalk lifter；5—Dividing plate；6—Limit switch;7—Cerasus humilis branch;8—Gripping delivery device.注：仰角α/°為扶禾裝置與水平面的夾角；偏角β/°為撥指扶禾運(yùn)動(dòng)方向與枝條輸送速度方向的夾角。vt/m·s-1為撥指線速度；vm/m·s-1為枝條輸送速度。Note: α/° is the angle between the track of stalk lifter and horizontal plane; β/° is the angle between the poking fingers motion direction and conveying speed direction; vt/m·s-1 is poking fingers speed; vm/m·s-1 is conveying speed.

其中扶禾裝置的仰角調(diào)節(jié)板鉸接點(diǎn)a及其調(diào)節(jié)槽d與機(jī)架用螺栓連接，可以調(diào)節(jié)仰角調(diào)節(jié)板的仰角大小，可調(diào)范圍20°～90°。偏角調(diào)節(jié)板下端與仰角調(diào)節(jié)板鉸接于b點(diǎn)，偏角調(diào)節(jié)板上端與仰角調(diào)節(jié)板的弧形調(diào)節(jié)槽c用螺栓連接，可以調(diào)節(jié)偏角調(diào)節(jié)板相對(duì)仰角調(diào)節(jié)板的位置，從而調(diào)節(jié)偏角大小，可調(diào)范圍30°～60°。通過(guò)改變仰角和偏角大小，達(dá)到調(diào)節(jié)撥指運(yùn)動(dòng)方向的目的。為使扶禾板前端伸入枝條下部，根據(jù)枝條倒伏程度設(shè)計(jì)扶禾板下端與地面間距100 mm。

各運(yùn)動(dòng)部件均由步進(jìn)電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，扶禾裝置的仰角α、偏角β、撥指線速度vt、枝條輸送速度vm和撥指間距e均可調(diào)，試驗(yàn)臺(tái)主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。將倒伏狀鈣果枝條根部固定于夾持輸送裝置，夾持輸送平臺(tái)直線運(yùn)動(dòng)把枝條喂入扶禾裝置，鏈條上的撥指將枝條連續(xù)向上撥動(dòng)，枝條最終以適宜的角度到達(dá)扶禾裝置尾部，為后續(xù)鈣果脫果裝置提供良好的位姿條件。該試驗(yàn)臺(tái)可根據(jù)試驗(yàn)方案調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)，優(yōu)化扶禾性能。

表1 試驗(yàn)臺(tái)主要技術(shù)參數(shù)表Table 1 Main technical parameters of test bench

2 性能試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)用鈣果掛果枝條取自山西省太谷縣巨鑫現(xiàn)代農(nóng)業(yè)基地，品種為“農(nóng)大6號(hào)”，收獲日期2018年8月20日，及時(shí)對(duì)收獲后的枝條進(jìn)行試驗(yàn)，自制試驗(yàn)設(shè)備如圖7所示。

圖7 扶禾性能試驗(yàn)設(shè)備Fig.7 Lifting performance test equipment1—撥指式鈣果扶禾試驗(yàn)臺(tái)；2—脫果裝置；3—鈣果枝條。1—The fingers-type lifter test bench of Cerasus humilis；2—Fruit removal device：3—Cerasus humilis branch.

2.2 試驗(yàn)參數(shù)與評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定

根據(jù)撥指運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)倒伏枝條位姿的影響，參照式(3)～式(6)，選取影響扶禾性能的關(guān)鍵因素仰角α、偏角β、扶禾速比k(撥指線速度與輸送速度的比值)、撥指間距e進(jìn)行試驗(yàn)，利用收獲過(guò)程中重要指標(biāo)采凈率和破損率對(duì)扶禾性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，采凈率和破損率的計(jì)算方法如式(7)、式(8)所示，每組試驗(yàn)進(jìn)行3次，結(jié)果取平均值。

(7)

(8)

式中Y1/%為采凈率；Y2/%為破損率；N/個(gè)為試驗(yàn)前枝條上鈣果總數(shù)量。N1/個(gè)為鈣果脫落數(shù)量；N2/個(gè)為被脫下鈣果中破損鈣果數(shù)量。

2.3 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

為明確仰角、偏角、扶禾速比、撥指間距分別對(duì)采凈率和破損率的影響，結(jié)合前期研究確定試驗(yàn)參數(shù)范圍，進(jìn)行單因素試驗(yàn)，結(jié)果如圖8所示。

由圖8(a)可知，當(dāng)偏角45°、扶禾速比4、撥指間距160 mm時(shí)，隨著仰角的增大，采凈率先增大后減小，破損率呈下降趨勢(shì)。仰角較小時(shí)，枝條不易被扶起，仰角較大時(shí)，枝條容易從撥指表面滑落，不能保持直立狀態(tài)，脫果裝置采果困難；由圖8(b)可知，當(dāng)仰角50°、扶禾速比4、撥指間距160 mm時(shí)，偏角對(duì)采凈率和破損率影響均不明顯；由圖8(c)可知，仰角50°、偏角45°、撥指間距160 mm時(shí)，隨著扶禾速比的增大，采凈率呈明顯上升趨勢(shì)，破損率先減小后增大。扶禾速比在2～4之間增大時(shí)，撥指作用枝條的頻率增加，有利于枝條保持直立狀態(tài)，提高脫果量。枝條保持直立狀態(tài)可有效避免脫果裝置對(duì)鈣果果實(shí)的損傷。但當(dāng)扶禾速比大于4時(shí)，撥指對(duì)鈣果果實(shí)作用頻率的增加會(huì)導(dǎo)致果實(shí)破損率增加；由圖8(d)可知，仰角50°、偏角45°、扶禾速比4時(shí)，隨著撥指間距的增大，采凈率先增大后減小，破損率先減小后增大。撥指間距較小時(shí)，撥指對(duì)枝條作用頻率較高，有利于枝條保持直立狀態(tài)。撥指間距較大時(shí)，撥指不能持續(xù)作用枝條，很難保持直立狀態(tài)，脫果裝置脫果困難，果實(shí)破損率增加。撥指間距在160 mm左右時(shí)，扶禾性能較好。

圖8 單因素試驗(yàn)結(jié)果Fig.8 Single factor test results

2.4 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

由單因素試驗(yàn)可知，在試驗(yàn)范圍內(nèi)偏角對(duì)采凈率和破損率影響均不顯著，而仰角、扶禾速比、撥指間距對(duì)采凈率和破損率均有較大影響。為研究交互因素對(duì)扶禾性能的影響，進(jìn)行三因素三水平正交試驗(yàn)，對(duì)仰角、扶禾速比、撥指間距展開(kāi)試驗(yàn)研究，試驗(yàn)因素和水平如表2所示。

表2 正交試驗(yàn)因素與水平表Table 2 Orthogonal test factors and levels

2.5 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

本試驗(yàn)采用Design-Expert 8.0.5軟件進(jìn)行三因素三水平正交試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析[15,16]，安排9組試驗(yàn)，試驗(yàn)方案及結(jié)果如表3所示。

極差分析表明，各因素對(duì)采凈率影響的主次作用順序?yàn)檠鼋?、扶禾速比、撥指間距，較優(yōu)參數(shù)組合為A1B3C2；各因素對(duì)破損率影響主次作用順序?yàn)榉龊趟俦?、仰角、撥指間距，較優(yōu)參數(shù)組合為A1B3C3。由表4方差分析可知，仰角、扶禾速比、撥指間距對(duì)采凈率影響顯著(P<0.05)；仰角、撥指間距對(duì)破損率影響顯著，扶禾速比對(duì)破損率影響極顯著(P<0.01)。

2.6 參數(shù)優(yōu)化

為確保扶禾裝置具有更好的工作性能，根據(jù)高采凈率、低破損率的采收目標(biāo)，利用Design-Expert 8.0.5軟件中Optimization-Numerical模塊進(jìn)行優(yōu)化求解[17,18]，其目標(biāo)函數(shù)與約束條件為：

(9)

優(yōu)化后得到最佳參數(shù)組合為：仰角50°、扶禾速比4、撥指間距160 mm，此時(shí)采凈率為96.06%、破損率為4.47%。

2.7 試驗(yàn)驗(yàn)證

以優(yōu)化參數(shù)組合：仰角50°、扶禾速比4、撥指間距160 mm，在撥指式鈣果扶禾試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，為消除隨機(jī)誤差，進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)取均值，得到采凈率96.77%，破損率4.79%，與軟件優(yōu)化結(jié)果基本吻合。

表3 試驗(yàn)方案與結(jié)果分析Table 3 Testing program and interpretation results

表4 正交試驗(yàn)方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal test

注：P<0.01(極顯著)，P<0.05(顯著)。

Note:P<0.01(Highly significant)，P<0.05(Very significant).

3 結(jié)論

(1)針對(duì)鈣果枝條倒伏造成機(jī)械收獲時(shí)采凈率低、破損率高的問(wèn)題，結(jié)合鈣果枝條生長(zhǎng)特性，設(shè)計(jì)了撥指式鈣果扶禾試驗(yàn)臺(tái)，主要由機(jī)架、扶禾裝置、夾持輸送裝置、控制系統(tǒng)等組成。

(2)單因素試驗(yàn)結(jié)果表明，仰角為30°～70°時(shí)，隨著仰角的增大，采凈率先增大后減小，破損率呈下降趨勢(shì)；扶禾速比為2～6時(shí)，隨著扶禾速比的增大，采凈率呈明顯上升趨勢(shì)，破損率先減小后增大；撥指間距為140～180 mm時(shí)，隨著撥指間距的增大，采凈率先增大后減小，破損率先減小后增大。偏角對(duì)采凈率、破損率均無(wú)顯著影響。

(3)正交試驗(yàn)結(jié)果表明：各因素對(duì)采凈率影響的主次順序?yàn)檠鼋?、扶禾速比、撥指間距，最優(yōu)參數(shù)組合為仰角40°、扶禾速比6、撥指間距160 mm；各因素對(duì)破損率影響主次作用順序?yàn)榉龊趟俦?、仰角、撥指間距，較優(yōu)參數(shù)組合為仰角40°、扶禾速比6、撥指間距180 mm。

(4)利用Design-Expert 8.0.5軟件優(yōu)化分析得到鈣果扶禾作業(yè)最佳參數(shù)組合為：仰角50°、扶禾速比4、撥指間距160 mm。以軟件優(yōu)化得到的參數(shù)組合進(jìn)行臺(tái)架驗(yàn)證試驗(yàn)，采凈率為96.77%、破損率為4.79%，與軟件優(yōu)化結(jié)果基本吻合。該研究可為鈣果收獲機(jī)械結(jié)構(gòu)及作業(yè)參數(shù)的設(shè)計(jì)、優(yōu)化提供參考依據(jù)。