浆果采摘机的设计开题报告.doc

本科毕业设计开题报告题目：浆果采摘机的设计院（系）：机械工程学院班级：机制08-1班姓名：周庆宇学号：0503010220指导教师：耿雷李海越教师职称：教授黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告题目浆果采摘机的设计来源工程实际1、研究目的和意义蓝莓具有“世界水果之王”和“黄金水果”的美誉，由于其保健作用和经济、药用价值，蓝莓产业链必然成为我国林业经济新的增长点。本研究欲引进国外蓝莓自动采摘技术，填补我国在小浆果采摘机械方面的空白，促进林业科技进步，同时也为高附加值的林特产品的种植和推广提供设备支持，解决由于人工采摘效率低造成的阻碍蓝莓种植面积扩大的问题，也解决了人工野蛮采摘对母枝破坏影响来年产量的问题，促进林业生态建设和产业经济发展，促进林业从业者收入提高及人民生活品质的提高。本系列采摘机还可以用于黑豆果（黑加仑）、蓝靛果、五味子、树莓等高附加值珍稀林特水果的采摘，也可用于葡萄的采摘，摘下的葡萄呈颗粒状，用于造酒、葡萄干加工。所以蓝莓自动采摘技术的研发不仅符合我国发展低碳林业经济的需求，更能创造巨大的经济效益，提高林业科技对社会的贡献率。2、国内外发展情况(文献综述)目前国内蓝莓采摘完全是人力手工方式采摘，采摘速度慢，一个熟练的采摘工人一天采摘数量不超过20斤。部分地区使用铁丝弯成叉形的简单工具，损失率大(果实掉落和损坏)，采摘费用占蓝莓制品总成本的比例约为33%70%。人工采摘还有一个不容忽视的问题是野蛮采摘，追求采摘效率的结果经常是造成果树的破坏，影响未来的产量。蓝莓采摘作业的季节性强，成熟期只有50余天，劳动强度大，不及时采摘成熟果实就会掉落，造成损失。因此在蓝莓果实成熟时期要投用大量的人力进行蓝莓果实采摘。内蒙古根河市每年在蓝莓成熟季节每天要出动3000多人进行蓝莓采摘，采摘时间长达两个月，累计出动人工18万人次，按每人每天采摘10公斤，每公斤人工费20元人民币计算，根河蓝莓的采摘费用就需3600万元人民币。蓝莓采摘是蓝莓产业链的瓶颈，蓝莓采摘从人工方式向机械化方式转变已经势在必行。美国是国际上最早研究开发蓝莓采摘机的国家，近几十年来，美国在蓝莓采摘技术上投入了大量的人力和物力，已经基本完成了该项技术的研究开发工作，在九十年代就已经开始投入使用，目前产品摈弃了前期的种种不足，逐步走向成熟，开始批量生产。而在国内既没有这方面的研究，也没有这种设备。在我国，其他采摘收获机械有一定的研究，如东北林业大学的陆怀民研制了林木球果采摘机器人,主要由5自由度机械手、行走机构、液压驱动系统和控制系统组成。采摘时,机器人停在距离果树24m处,采摘手爪沿着树枝生长方向靠近,然后，采摘手爪的梳齿夹拢果枝,大小臂带动采摘手爪按原路返回,梳下树枝上果实,完成一次采摘。中国计量学院、中国农业大学、吉林大学等单位对苹果、草莓等水果采摘机器人进行了研究。但是小浆果的采摘与这些果实地采摘有很大地差异，这些采摘都是单个进行的，蓝莓采摘由于果实小而软，识别和定位及采摘较其他水果难，且容易破损，采摘原理本质不同。3、研究/设计的目标：根据受采摘浆果的实际情况，开发设计出运行稳定，经济性好的自行式浆果采摘机，提高对浆果采摘的效率，尽可能的减少对浆果以及植株的损伤。4、设计方案（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）：方案1旋转式采摘旋转式采摘机如图1所示，是较新的蓝莓采摘机产品，具有自走式大幅U形框架，可以跨越一个蓝莓灌木行，车体行走速度、车身高度和收获采摘头都由操作人员来控制，采摘机操作人员利用液压传动装置使得蓝莓采摘机有着广泛的地面行走速度，四个车轮上都有液压缸，以便采摘机在凸凹不平的地面也可以保持水平控制。U形框架车身，其高度可调节，以适应不同高度的蓝莓灌木丛。为达到有效的收获效率，旋转式蓝莓采摘机采用旋转式采摘头、履带式果实传输、喷气式果实净化。旋转式采摘头包含288个尼龙手指，当旋转采摘头旋转时，采摘手指边振动边象木梳一样穿过蓝莓灌木丛，使得成熟的蓝莓果实在振动的条件下被采摘下来，这种采摘头具有更快、更经济的机械收获特点。OAB图1旋转式采摘O处为液压马达带动的圆盘通过皮带传动分别带动AB两处圆盘转动，AB两处圆盘上分别均匀的分布采摘杆头。方案2摆动式采摘除了转动式采摘机构，蓝莓采摘机还有采用摆动式采摘手臂，如图2所示。这种方式的蓝莓采摘机适合于采摘蓝莓灌木丛比较稀疏以及搭架架起的植被。摆动式采摘手在摇摆手指的过程中，通过挤压及振动把成熟的果实采摘下来。前后的摆动使采摘植被形成波浪一样的振动。针对不同的蓝莓灌木丛，可以选用不同的摆动手指，以取得更好的采摘效果。采摘手的摆动速度是完全可调节的。OABCDEF图2此结构为曲柄摇杆机构，O处为液压马达带动的圆盘，OA为曲柄带动DF摇杆做往复的摆动。左右两摇杆的顶端采用柔韧的橡胶材料。本设计选择方案2，方案2的运动更加容易控制，对植株的损害相对较小。5、方案的可行性分析：采摘机构由往复运动的柔韧材料杆件，以及摘果板构成。通过杆件对植株的击打使成熟浆果脱离植株，并通过摘果板将果实输送到摘果板两侧的浆果传送带上，进而实现浆果的采摘。黑龙江省蓝莓多为矮丛蓝莓，采用摆动式采摘可以很好的达到采摘效果，并且结构简单，可以降低成本。通过综合分析以上设计方法和设计制造难度，方案可行。6、该设计的创新之处该机械在采摘部分的设计选用可调节摆动速度的摆动式采摘机构辅以采摘板进行采摘的设计，用以最大可能减少对植株的损伤，并且能提供较高的采摘效率。在浆果采摘的运送过程中选用传输带传送，并在传送过程中用风机进行简单的杂物筛选，以达到浆果的初步清理工作。7、设计产品的主要用途和应用领域：该作品生产成本较低且采摘效率高，可以广泛应用于各种复杂地形的矮丛蓝莓采摘。同时该采摘机也可应用于其他小浆果的采摘，如黑豆果（黑加仑）、蓝靛果、五味子、树莓等高附加值珍稀林特水果的采摘，适用性广，适应性强。在我国，随着人们对蓝莓的大量需求，对于蓝莓的引种栽植、商品化种植、大面积栽培才刚刚开始，在国内市场，蓝莓一直处于供不应求的状态。就我省而言，黑龙江省政府已下发了黑龙江省蓝莓产业发展规划，目标就是要将黑龙江建设成全国乃至世界著名的蓝莓生产和加工基地。据统计，我省大小兴安岭地区蕴藏野生蓝莓面积约245万亩，产量达27万吨，分别占全国和世界野生蓝莓总储量的90%、30%。从2009开始，大兴安岭的加格达奇还组织每年一次的中国国际蓝莓节。这些势必带来蓝莓更大的市场需求空间，所以扩大蓝莓种植面积是一种必然趋势，随之而来的蓝莓采摘机械将会更多的被推广使用，而对于自行式式蓝莓采摘机将会有广阔的市场空间，带来巨大的经济效益。8、时间进程3月28号-4月6号整理实习日记、撰写实习总结和开题报告4月7号-5月4号设计计算、总体结构草图设计5月5号-5月25号总体图和部件图设计5月26号-5月31号零件图设计6月1号-6月5号整理、撰写毕业设计说明书和设计图纸6月6号-6月10号结合毕业设计，翻译2500字以上的外文资料6月10号-6月20号答辩9、参考文献：1刘鸿文.材料力学(上册)第2版M.北京:高等教育出版社,1985年1月2周士昌.液压系统设计图集.机械工业出版社,2004年3月3中国农业报.农业杂志社出版,2009年8月4左健民.液压与气压传动M.机械工业出版社,2007年5月5侯珍秀.机械系统设计M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社.20036耿孝正,张沛.塑料混合及设备M.北京：中国轻工业出版社,19927濮良贵,纪明刚.机械设计M.北京：高等教育出版社，20018孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理M.高等教育出版社.2006年6月9丁绍南主编.液压支架设计M.北京：世界图书出公司,198710朱凤志.液压支架四连杆机械设计作图法分析.煤矿机械M，1983.05,252811沈再春.农产品加工机械与设备M.北京：农业出版社，199312石一兵.食品机械与设备M.北京：中国商业出版社，199213张玉，刘平主编.几何量公差与测量技术.沈阳：东北大学出版社199914哈尔滨工业大学理论力学教研组编.理论力学M.北京：高等教育出版社199715巩云鹏、田万禄等主编.机械设计课程设计M.沈阳：东北大学出版社200016喻子建，张磊、邵伟平、喻子建主编.机械设计习题与解题分析.沈阳：东北大学出版社200017孙志礼，冷兴聚，魏严刚等主编.机械设计M.沈阳：东北大学出版社2000