氣吸式油茶果采摘機(jī)構(gòu)設(shè)計

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Including: picking institutions, clamping device and manual control wire cable for dynamic force, cylindrical compression spring collection agencies reset. Make casting 3d drawing using Pro/e software to simulate the best Angle picking, avoid the fruit size limits, picking height range can be adjusted, picking a flexible, high efficiency, easy to carry, solve the problem, picking fruit market prospect.Key words: Camellia fruit ；picking; Portable; design1 緒論1.1氣吸式油茶果實采摘機(jī)構(gòu)的技術(shù)背景我國是一個油茶種植大國，全國14個油茶主產(chǎn)省區(qū)現(xiàn)有2.6億畝宜林地（江西、湖南兩省分布最多），其中相當(dāng)一部分適宜種植油茶。目前油茶果實采摘方式主要為手工作業(yè)，由于油茶樹形或地形原因，果農(nóng)不得不爬上樹上或用鉤子輔助采收，效率較低且勞神費時，同時還存在安全隱患。在龐大而迫切的需求量面前，我國一直未能解決油茶果實采摘機(jī)械化的難題，油茶果采摘機(jī)的研制才剛剛起步，在國外雖早有油茶果采摘機(jī)械問世，自動化程度和工作效率也較高，但其機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性和成本門檻是我國果農(nóng)較難跨越的，可謂舶來品不符合我國國情。 1.2氣吸式油茶果實采摘機(jī)構(gòu)的作用采用半機(jī)械化的便攜式油茶采摘機(jī)可以輕巧靈活地采摘油茶果實，效率也比手工直接采摘更高。具體體現(xiàn)在以下三個方面：1.動力方面，便攜式油茶果實采收機(jī)構(gòu)無需用力，只需一個開關(guān)自動完成采摘；2.實用性方面，本機(jī)構(gòu)適用于低、中、高不同高度的油茶樹果實的采摘并且攜帶方便；3.經(jīng)濟(jì)性方面，制造工藝簡單，成本低廉，性價比高，便于推廣。 2 氣吸式油茶果實采摘機(jī)械原理2.1氣吸式油茶果實采摘機(jī)械原理分析2.1.1果實采摘方式的選擇要實現(xiàn)果實采摘，可以根據(jù)原理分為吸附式、剪切式、抓拉式等類型，其特點比較如表1所示。表1 各類不同工作原理的采摘機(jī)構(gòu)及特點類型優(yōu)點缺點氣吸式定位要求低、動作靈敏需要配備真空形成裝置，笨重不方便攜帶，造價較高。剪切式 結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，對果實和枝條的傷害較小定位要求高，效率較低，不方便收集。抓拉式結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、效率高對枝條和花蕾傷害稍大通過對油茶樹性狀研究，發(fā)現(xiàn)油茶樹枝條比較脆，花蕾和果實連接較為緊密，綜合比較之后，采用氣吸式采摘原理進(jìn)行設(shè)計較為合適。2.1.2 氣吸式油茶果實采摘機(jī)械原理簡述如下所示的機(jī)構(gòu)裝配圖，油茶果實采摘機(jī)械頭部總體分為兩個部分。即采摘部分和可伸縮部分，采摘部分和可伸縮部分詳見后面的采摘和可伸縮部分原理說明。首先，采摘部分由錐形采摘頭、齒輪、齒輪軸、連接體、軸承、等零件組成,并通過鉚釘固定在伸縮桿部件1上，可伸縮部分由鋁合金空心管1、2、3，套1、2、，對應(yīng)的套的螺母組成，動力部分由電機(jī)、齒輪軸、聯(lián)軸器組成。當(dāng)機(jī)構(gòu)的頭部觸到油茶果實時，通過風(fēng)機(jī)產(chǎn)生負(fù)壓，吸住油茶果，控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，由齒輪傳動扭矩帶動齒輪軸1及采摘頭旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生扭斷力，從而果實采摘完畢。2.2氣吸式油茶果采摘機(jī)械裝配圖分析2.2.1 氣吸式油茶果實采摘機(jī)械總裝配圖 圖2.11. 聯(lián)軸器 2.內(nèi)六角螺栓 3.螺母1 4.平鍵 5.齒輪 6.齒輪軸2 7.采摘頭 8.齒輪軸1 9.齒輪 10.滾動軸承 11、滾動體12.連接體 13.伸縮桿部件1 14.套1螺母 15.套1 16.伸縮桿部件2 17.套2螺母 18.套2 19.伸縮桿部件3 20.軟管連接管 2.2.2 氣吸式油茶果實采摘機(jī)械三維裝配圖： 圖2.23.氣吸式油茶果采摘機(jī)構(gòu)部裝圖3.1氣吸式油茶采摘機(jī)構(gòu)頭部部裝圖： 圖3.1.1 圖3.1.23.2氣吸式油茶果實采摘機(jī)械可伸縮機(jī)構(gòu)、拉桿組件裝配圖及其三維圖： 以下兩圖是鋁合金管連接處的三維圖，其實現(xiàn)可伸縮的關(guān)鍵在于兩個連接的鋁合金管連接處有卡環(huán)，且兩個鋁合金管均為空心，直徑也是一大一小，小直徑的套在大直徑的鋁合金管里面，實現(xiàn)可伸縮功能，而鋁合金管頭部的凹下卡環(huán)槽和另一個鋁合金管凸起的卡環(huán)保證了小直徑的鋁合金管不會在伸縮過程中滑出。套在鋁合金管接口處的套制有螺紋并且開了槽，螺母旋進(jìn)時將兩個鋁合金管固定，保證剛度，要實現(xiàn)縮回功能時，只需旋開螺母，將小直徑的鋁合金管壓入大直徑的鋁合金管即可。 圖3.2.1 三維部裝圖下圖為伸縮桿兩端接口： 圖3.2.2 圖3.2.33.3電動機(jī)的選型 SL系列交流伺服電動機(jī)型號和主要技術(shù)數(shù)據(jù)型號勵磁電壓V控制電壓V頻率Hz堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩Nm空載轉(zhuǎn)速r/min輸出功率W機(jī)電時間常數(shù)ms外形尺寸 mm總長機(jī)殼外徑軸徑36SL5E23636/18501102700186236490SL552202205030002700253014090143.3.1、36SL5E2伺服電動機(jī)3.3.2、90SL55伺服電動機(jī)交流伺服電動機(jī)的機(jī)械特性是非線性的；不需要電刷和換向器，因此結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、沒有無線電干擾等優(yōu)點。 SL系列交流伺服電動機(jī)是由籠子轉(zhuǎn)子和隱極式定子兩部分組成。定子槽內(nèi)嵌以二相繞組，一相為勵磁繞組，一相為控制繞組，控制繞組分為兩半，分別引出四根線，可接成串聯(lián)或并聯(lián)，以適用于兩種電壓。BF系列反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)型號和主要技術(shù)數(shù)據(jù)型號相數(shù)步距（）電壓V靜態(tài)電流A額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩Nm靜態(tài)力矩Nm空載起動頻率步/s額定負(fù)載起動頻率步/s外形尺寸 mm總長機(jī)殼外徑軸徑70BF1-333/1.52731000-10001127083.3.3、70BF1-3步進(jìn)電動機(jī)BF系列步進(jìn)電動機(jī)系反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)，它是將脈沖指令轉(zhuǎn)換為角位移或轉(zhuǎn)速的控制電動機(jī)，其角位移與脈沖數(shù)量嚴(yán)格成正比，改變脈沖頻率實現(xiàn)調(diào)速。它具有定位精度高，同步運(yùn)行特性好，調(diào)速范圍寬、能快速起動、反轉(zhuǎn)和制動等特點。廣泛用于開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)作執(zhí)行元件和驅(qū)動元件。4. 氣吸式油茶果實采摘機(jī)構(gòu)前景及總結(jié) 4.1 氣吸式油茶果實采摘產(chǎn)品前景 對于此便攜式油茶果采收機(jī)構(gòu)分析并結(jié)合具體市場分析可知，該機(jī)構(gòu)的設(shè)計較巧妙，制造簡單，操作方便，成本低廉，攜帶方便等優(yōu)點可推測本產(chǎn)品的前景。目前我國油茶采收技術(shù)還比較落后，但我國油茶的產(chǎn)量又相當(dāng)可觀，而且油茶生長于丘陵和山坡，這樣就給油茶果的采收工作帶來了極大的不便。采收工作必定要投入大量的人力、物力和財力，而且我國目前大部分油茶的采收都是通過人工作業(yè)，由于各方面的原因?qū)е虏墒招势毡椴桓摺?采摘是一個重要的難題，而便攜式油茶果采收機(jī)構(gòu)的出現(xiàn)將極大的提高采收的效率，節(jié)省人力、物力和財力，給農(nóng)民帶來經(jīng)濟(jì)效益。目前國外暫無此類機(jī)構(gòu)的研究，國內(nèi)研究也還在起步階段，尚不成熟，而此機(jī)構(gòu)由于其可伸縮性、增力功能、攜帶方便、使用靈活等特性經(jīng)過實際投產(chǎn)和改進(jìn)之后必然會得到迅速的使用和推廣。4.2氣吸式油茶果實采摘機(jī)械總結(jié) 此次畢業(yè)設(shè)計從采摘的方式上入手，先是考慮了剪切式采摘機(jī)構(gòu)，之后是考慮抓取式采摘，參考了油茶的一些知識，并根據(jù)自己采摘油茶的經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)油茶果實和一般的果實有不同之處。油茶樹枝條韌性大，果實主要分布在油茶樹枝條的前端，在較高的油茶樹面前使用抓拉式采摘機(jī)構(gòu)最為方便實用。又考慮到可伸縮性和增力功能，最后確定可伸縮性用鋁合金管實現(xiàn)，增力功能則由動刀片和拉桿杠桿作用及雙滑輪的省力作用實現(xiàn)。另外考慮到自動定位功能，動、定刀片采用半圓形來實現(xiàn)。重點從定位、增力、動力傳送和可伸縮性等方面入手，利用Pro/e和AutoCAD軟件，繪制三維圖及二維圖；結(jié)合機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計和農(nóng)業(yè)機(jī)械等知識，在饒老師的指導(dǎo)下來完成此次畢業(yè)設(shè)計。我發(fā)現(xiàn)真正地要設(shè)計一樣產(chǎn)品真不是一件簡單的事情，從理論到實踐的轉(zhuǎn)換，設(shè)計思路理念，對課本知識的深入運(yùn)用，繪圖軟件一些高級繪圖功能都是比較難的，需要花時間。知識儲備太少，而且不系統(tǒng)，又沒有多少實踐經(jīng)驗，我想這是我以后應(yīng)該努力的方向，也是學(xué)院加強(qiáng)這方面教學(xué)條件的契機(jī)吧。由于油茶果實種類較多，此次設(shè)計主要是針對普通油茶，油茶果實采摘時，本產(chǎn)品只針對油茶樹較高果實的采摘，其高度適合范圍為1.8-3.6米，允許通過的最大油茶直徑為50mm。需要進(jìn)一步改進(jìn)的地方應(yīng)該是將伸縮桿改小，使該機(jī)構(gòu)更為簡單實用。參 考 文 獻(xiàn)1 徐灝主編，機(jī)械設(shè)計手冊M，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19922 楊明忠、朱家誠主編，機(jī)械設(shè)計M，武漢：武漢理工大學(xué)出版社，20013 曾志新、呂明主編，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)M，武漢：武漢理工大學(xué)出版社，20044 鄭文緯、吳克堅主編，機(jī)械原理M，北京：高等教育出版社，19975 劉鴻文主編，材料力學(xué)M，北京：高等教育出版社，20046 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室編，理論力學(xué)M，北京：高等教育出版社，20087 陳立德主編，機(jī)械專業(yè)英語M，上海：上海交通大學(xué)出版社，20018 于永泗、齊民主編，機(jī)械工程材料M，大連：大連理工大學(xué)出版社，20079 余桂英、郭紀(jì)林主編，AutoCAD2008中文版實用教程M，大連：大連理工大學(xué)出版社，200710 邵立新、夏素民、孫江宏等編著，Pro/ENGINEER Wildfire .0中文版標(biāo)準(zhǔn)教程M，北京：清華大學(xué)出版社，200711 馮炳、韓泰榮、將文森等編著，中國機(jī)械設(shè)計大典（3）M，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006 致 謝 一眨眼，我已經(jīng)在美麗的江西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院度過了四個年頭。四年，這是我人生中非常重要的四年。給我留下了大學(xué)生活的美好回憶，留下了一筆巨大的無形的知識財富。這必將對我今后的學(xué)習(xí)、工作、生活產(chǎn)生積極、長遠(yuǎn)的幫助。感謝江西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院四年來的培養(yǎng)，在此，我真誠地向我尊敬的老師們和母校表達(dá)我深深的謝意！畢業(yè)設(shè)計是在我的導(dǎo)師饒洪輝老師的多次指導(dǎo)下完成的。從畢業(yè)設(shè)計的選題、構(gòu)思、結(jié)構(gòu)設(shè)計到論文寫作的過程中，饒洪輝老師多次與我深入細(xì)致地探討，并給我提出切實可行的指導(dǎo)性建議。饒老師的高深精湛的造詣與嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)精神將永遠(yuǎn)激勵著我。在此，請允許我向尊敬的饒洪輝老師表示真摯的謝意！在做畢業(yè)設(shè)計的過程中，也得到了許多同學(xué)的寶貴建議，在此致以誠摯的謝意。 最后，向在百忙中抽出時間對此畢業(yè)設(shè)計進(jìn)行評審并提出寶貴意見的各位老師表示衷心地感謝！ 衷心祝愿母校江西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院的明天更加美好！自 畢業(yè)論文 14