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浆果采摘机的设计【3张图/12400字】【优秀机械毕业设计论文】

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浆果 采摘 设计 优秀 优良 机械 毕业设计 论文
资源描述:

文档包括:
说明书一份,34页,12400字左右。
任务书一份。
开题报告一份。

图纸共3张,如下所示
A0-装配图.dwg
A1-左侧传输架.dwg
A1-车轮支架.dwg

摘 要
现在农业采摘已采用专业化、集约化和规模化采摘,农业采摘机成为当今世界最具活力的新兴农业机械之一和现代农业机械的亮点。结合我国农业生产的实际需要,针对浆果采摘机农业机械市场的特点,对浆果采摘机进行了研究、开发,设计研制出一种可自动完成对浆果的采摘及收获的机械。
课题从浆果采摘机原动部分及传动部分的设计、工作部分的设计、液压系统的设计等多方面详细介绍了研究过程与方法,并给出了安装及维护的注意事项。
本设计以拖拉机作为原动机,通过拖拉机的拖拽,实现了浆果采摘机的行驶功能,液压马达为动力源,采用四连杆机构实现了采摘机的采摘功能。针对不同的农业地况,车体设计成可升降的结构。

关键词: 浆果采摘机;结构设计;理论计算

Abstract
Now agricultural picking has adopted specialized, intensive and large-scale agriculture picking, picking machine becomes the world's most dynamic emerging agricultural machinery and modern agricultural machinery window. With China's agricultural production actual need, according to berry picking machine agricultural machinery market characteristics, the berry picking machine undertook research, development, design and develop a automatic completion of the berry picking and harvesting machinery.
The berry picking machine driving part and a transmission part of the design, part of the design work, the design of hydraulic system and other aspects detailed introduces the study process and method, and gives the installation and maintenance of the matters needing attention.
The design of tractor as motive, the tractor drag, realizes the driving function of berry picking machine, hydraulic motor as a power source, four connecting rod mechanism is adopted to realize picking machine picking function. In view of the different agricultural condition, body is designed into a lifting structure.

Keywords: Berry picking machine; Structure design; Theoretical calculation

目 录
摘 要 I
Abstract II

第1章 绪论 1
1.1 选题的意义 1
1.2 采摘机概述 1
1.2.1 国内外发展情况 1
1.2.2 采摘机的简介 2
1.2.3 采摘机的主要用途和应用领域 2
第2章 总体方案设计 4
2.1 总体方案确定 4
2.1.1 旋转式结构 4
2.1.2 摆动式结构 5
2.2 方案介绍及选择 5
2.2.1 旋转式采摘介绍 5
2.2.2 摆动式采摘介绍 5
2.2.3 采摘方案选择 6
第3章 采摘机的结构设计及计算 7
3.1 参数初定 7
3.1.1 车体框架尺寸初定 7
3.1.2 接果板总长初定 7
3.1.3 摆架机构尺寸初定 7
3.2 框架的材料选择及重量计算 7
3.3 传输带链轮的设计 8
3.3.1 初选链轮齿数 8
3.3.2 确定计算功率 8
3.3.4 计算单排链所能传递的功率及链节距 8
3.3.5 确定链实际长度及中心距 8
3.3.6 计算链速 9
3.3.7 计算作用在轴上的压轴力 9
3.3.8 按静强度校核链条 9
3.3.9 润滑方式的选择 10
3.3.10 链轮的结构设计 10
3.4 摆架的设计 10
3.5 轴的设计及计算 10
3.5.1 选定车轮轴径 12
3.5.2 车轮轴的校核 14
3.5.3 液压支柱支撑轴校核 16
3.6 轴承寿命计算 16
第4章 液压系统设计 18
4.1 液压系统的设计要求 18
4.2 液压系统的基本回路 18
4.3 确定液压系统的主要参数 20
4.3.1 初选工作压力 20
4.3.2 计算液压缸的主要结构尺寸 21
4.3.3 液压缸工作流量的确定 22
4.3.4 确定液压缸的安装方式 22
4.3.5 绘制液压系统的工作原理图 22
第5章 浆果采摘机的安装与维护 25
5.1 安装注意事项 25
5.2 维护中的注意事项 25
结 论 26
致 谢 27
参考文献 28

一、设计题目: 浆果采摘机的设计 
二、设计的主要内容:浆果采摘机械的开发和应用,能解决由于人工采摘蓝莓、树莓等高附加值珍稀林特水果的采摘效率低、人工野蛮采摘对母枝破坏影响等问题,促进林业生态建设和产业经济发展。要求设计一款高效的浆果采摘机,提高浆果采摘效率,尽可能的减少对浆果以及植株的损伤。重点是进行采摘机构和集果机构的设计。主要包括:(1)总体方案设计;(2)采摘机构的设计计算;(3)集果机构的设计计算。
三、设计目标:设计产品用于蓝莓、树莓等高附加值珍稀林特水果的采摘,适用于种植垄宽1m左右,丛高1.6m左右生长的浆果,要求果实破损率不大于15%,机构简单、田间作业。对主要零部件进行设计、计算、校核,完成规定的图量。


浆果采摘机的设计



内容简介:
黑龙江科技学院 毕业设计任务书 学生姓名: 周庆宇 任务下达日期: 2011 年 12 月 19 日 设计开题日期: 2012 年 04 月 13 日 设计开始日期: 2012 年 04 月 16 日 中期检查日期: 2012 年 05 月 18 日 设计完成日期: 2012 年 06 月 04 日 一、设计题目 : 浆果采摘机的设计 二、设计的主要内容 : 浆果采摘机械的开发和应用,能解决由于人工采摘蓝莓、树莓等高附加值珍稀林特水果的采摘效率低、人工野蛮采摘对母枝破坏影响等问题,促进林业生态建设和产业经济 发展。要求设计一款高效的浆果采摘机,提高浆果采摘效率,尽可能的减少对浆果以及植株的损伤。重点是进行采摘机构和集果机构的设计。 主要包括:( 1) 总体方案设计 ;( 2) 采摘机构的设计计算;( 3)集果机构的设计计算 。 三、设计目标: 设计产品用于蓝莓、树莓等高附加值珍稀林特水果的采摘,适用于种植垄宽 1m 左右,丛高 右生长的浆果,要求果实破损率不大于 15,机构简单、田间作业。 对主要零部件进行设计、计算、校核,完成规定的图量。 指 导 教 师: 院(系)主管领导: 2011 年 12 月 19 日 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 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 2 4m 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。 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 A B 两处圆盘转动, A 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。 此结构为曲柄摇杆机构, O 处为液压马达带动的圆盘, 曲柄带动 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 6 号 整理实习日记、撰写实习总结和开题报告 4 月 7 号 4 号 设计计算、总体结构草图设计 5 月 5 号 25 号 总体图和部件图设计 5 月 26 号 31 号 零件图设计 6 月 1 号 5 号 整理、撰写毕业设计说明书和设计图纸 6 月 6 号 10 号 结合毕业设计,翻译 2500 字以上的外文资料 6 月 10 号 20 号 答辩 9、参考文献: 1 刘鸿文 上册 )第 2 版 M高等教育出版社 ,1985 年 1 月 2 周士昌 机械工业出版社 ,2004 年 3 月 3 中国农业报 2009 年 8 月 4 左健民 M2007 年 5 月 5 侯珍秀 M. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社 耿孝正 ,张沛 M. 北京:中国轻工业出版社 ,1992 7 濮良贵 ,纪明刚 M. 北京:高等教育出版社, 2001 8 孙恒,陈作模,葛文杰 M2006 年 6 月 9 丁绍南主编 M界图 书出公司 , 1987 10 朱凤志 煤矿机械 M, 5 28 11 沈再春 M. 北京:农业出版社, 1993 12 石一兵 M. 北京:中国商业出版社, 1992 13 张 玉,刘 平主编 . 几何量公差与测量技术 北大学出版社 1999 14 哈尔滨工业大学理论力学教研组编 M等教育出版社 1997 15 巩云鹏、田万禄等主编 . 机械设计课程设计 M北大学出版社 2000 16 喻子建 ,张磊、邵伟平、喻子建主编 . 机械设计习题与解题分析 北大学出版社 2000 17 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 指导教师意见 教师签字: 年 月 日 开题答辩小组意见: 组长签字: 成员签字: 年 月 日 毕业设计领导小组意见 : 组长签字: 年 月 日 I 摘 要 现在农业采摘已采用专业化、集约化和规模化采摘,农业采摘机成为当今世界最具活力的新兴农业机械之一和现代农业机械的亮点。结合我国农业生产的实际需要,针对浆果采摘机农业机械市场的特点,对浆果采摘机进行了研究、开发,设计研制出一种可自动完成对浆果的采摘及收获的机械。 课题从浆果采摘机原动部分及传动部分的设计、工作部分的设计、液压系统的设计等多方面详细介绍了研究过程与方法,并给出了安装及维护的注意事项。 本设计以拖拉机作为原动机,通过拖拉机的拖拽,实现了浆果采摘机的行驶功能,液压马达为动力源,采用四连杆机构 实现了采摘机的采摘功能。针对不同的农业地况,车体设计成可升降的结构。 关键词 : 浆果采摘机;结构设计;理论计算 ow s s to a of a of of of of of as of as a is to In of is a 录 摘 要 . I . 1章 绪论 . 1 选题的意义 . 1 采摘机概述 . 1 国内外发展情况 . 1 采摘机的简介 . 2 采摘机的主要用途和应用领域 . 2 第 2章 总体 方案设计 . 4 总体 方案确定 . 4 旋转式结构 . 4 摆动式结构 . 4 方案介绍及选择 . 5 旋转式采摘介绍 . 5 摆动式采摘介绍 . 5 采摘方案选择 . 6 第 3章 采摘机的结构设计及计算 . 7 参数初定 . 7 车体框架尺 寸初定 . 7 接果板总长初定 . 7 摆架机构尺寸初定 . 7 框架的材料选择及重量计算 . 7 传输带链轮的设计 . 8 初选链轮齿数 . 8 确定计算功率 . 8 计算单排链所能传递的功率 及链节距 . 8 确定链实际长度及中心距 . 8 计算链速 . 9 计算作用在轴上的压轴力 . 9 按静强度校核链条 . 9 润滑方式的选择 . 10 链轮的结构设计 . 10 摆架的设计 . 10 轴的设计及计算 . 10 选定车轮轴径 . 12 车轮轴的校核 . 14 液压支柱支撑轴校核 . 16 轴承寿命计算 . 16 第 4章 液压系统设计 . 18 液压系统的设计要求 . 18 液压系统的基本回路 . 18 确定液压系统的主要参数 . 20 初选工作压力 . 20 计算液压缸的主要结构尺寸 . 21 液压缸工作流量的确定 . 22 确定液压缸的安装方式 . 22 绘制液压系统的工作原理图 . 22 第 5章 浆果采摘机的安装与维护 . 25 安装注意事项 . 25 维护中的注意事项 . 25 结 论 . 26 致 谢 . 27 参考文献 . 28 V . I 1 of 1 1 he at 1 2 3 5 5 of 7 he t 8 of 9 he 9 3.2 9 of 10 he of 10 11 12 13 of 16 of 17 he of 17 17 17 of 18 of 18 19 of 19 he of 19 of 20 21 of 21 4.5 22 4.6 22 22 4.8 22 24 24 24 of 25 26 27 28 1 第 1章 绪论 选题的意义 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。本研究欲引进美国蓝莓自动采摘技术,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。 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,影响来年的产量。 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 。 因此实现蓝莓收获的机械化变得越来越迫切。 结合上述思路设计,设计出一款采摘机。采摘机前部安有采摘机构,采摘机构摆动后,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, 在输送带的输送下,将蓝莓运动到收集筐里。由于杆件在击落果实的过程中,势必要破坏母枝,因此本研究在最大程度提高效率的基础上,设法使蓝莓母枝的破坏降低到最少而不影响到来年产量,选出一种对蓝莓果及其母枝破坏小的一种材料。同时要考虑作业环境,设法简化传动结构,最大程度上减轻采摘机重量。 采摘机概述 国内外发展情况 根据大量文献资料表明,目前在国内 ,有关蓝莓引种栽培的报道很多,许多科研院所成功引进多种蓝莓进行人工栽培获得成功,并以此建立了众多的蓝 2 莓种植基地,开始大面积种植蓝莓。然而, 针对蓝莓果实采摘机械的科研样机尚无报道。本课题组我课题组承担了 2 项蓝莓采摘机器人的研究课题,开展了蓝莓采摘机器人的研究,在识别和定位、非接触采摘等方面做了一些研究工作,在国内外发表了几篇学术论文,但仍停留在理论层面。机器人采摘成本高,单个果实的方式采摘效率也并不比人工采摘有明显的优势。我课题组受黑龙江省林业厅 委托的浆果采摘机研制,模仿人工采摘的梳搂方式,采摘方式稍显粗暴,还不能很好用于实际生产中。总之,国内 对于蓝莓采摘技术的研究与开发并没有引起足够的重视 1。 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 2 4m 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。 采摘机的简介 采摘机结构为小车型,工作时由拖拉机牵引, “骑着 ”蓝莓丛纵向行驶。采摘机前部安采摘机构,采摘杆件摆动后,会震动蓝莓枝干,进而将成熟蓝莓击落到采摘板上,采摘板两侧有传送带,采摘板会将蓝莓果刮落到传送带上,在输送带的输送下,将蓝莓输送到收集筐里。为了减少对蓝莓果的伤害,采摘机构的摆动杆件采用橡胶材质。采摘机构和输送带的动力源是由拖拉机带动的液压马达组成。 采摘机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 3 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。 4 第 2章 总体 方案设计 采摘机的整体结构主要包括: 1. 动力系统 2. 整体框架 3. 采摘机构 4. 浆果传送机构 动力系统选用液压马达和液压缸作为动 力源。整体框架选用矩形方钢焊接构成。采摘机构由接果板和摇杆机构组成。浆果传送机构选用两个传输带完成传递。 总体 方案确定 采摘机的主要采摘机构由接果板和摆架组成,接果板作用主要是将掉落的浆果分送到两侧的传输带上,而摆架是主要采摘部件。设计方案主要对摆架结构进行选择。 旋转式结构 旋转式采摘机构是由马达带动两侧摆杆旋转,对植株进行打击,使浆果掉落达到采摘的效果。旋转式采摘机构简图如图 2示: 图 2旋转式采摘机构简图 图 O 处为液压马达带动的圆盘通过皮带传动分别带动 A B 两处圆盘转动, A B 两处圆盘上分别均匀的分布采摘杆头。 摆动式结构 摆动式采摘机构是由液压马达带动两侧摆杆进行往复运动,对植株进行打 5 击,使浆果掉落达到采摘效果。 摆动式采摘机构简图如图 2示: 动式采摘机构简图 此结构为曲柄摇杆机构, O 处为液压马达带动的圆盘, 曲柄带动 右两摇杆的顶端采用柔韧的橡胶材料。 总体 方案介绍及选择 旋转式采摘机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。 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。 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,这种采摘头具有采摘 效果好、采摘速度快,但对植株损伤大的特点。 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。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。这种采 6 摘结构具有结构简易、经济性高,且对植株损伤较小等特点。 摘方案选择 在经济性、结构简易程度、 对植株伤害大小以及操作控制等多方面考虑,本次设计选用摆动式采摘机构。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。 7 第 3章 采摘机的结构设计及计算 参数初定 体框架尺寸初定 : 初定车体长 L =1500体宽 B =1300体高总H=1800 果板总长初定 : 接果板长度初定 J =1450架机构尺寸初定 : 摆杆长度 s =1000定摆杆摆角 =30 因为设计时未知量较多,故对重要参数进行初选,在以后章节中有校核或选择说明。 架的材料选择及重量计算 车体框架材料选择 形钢管,如图 3 形钢示意图 图中尺寸: H =100B =50t =3R =7 矩形钢的理论重量 M =m。 估算车体框架总重量 总; 车体框架链接方式选用焊接方式。 8 输带链轮的设计 初选传输带链轮直径 D=80车轮的转速应为 m 2 由于电机转速和 车轮转速几乎相同,故传动比为 1。 初选链轮齿数 由机械设计 7 表 6得 191 Z ,则从动链轮齿数 192 Z 由于载荷比较平稳,由机械设计 7 查表 6工况系数K=此 K 0P =定中心距,确定链条链节数 初定中心距 20 ,则链节数 42222 2120210 取 42 计算单排链所能传递的功率0 由机械设计 7 表 6得小链轮齿 数系数 择单排链,由机械设计 7 表 6得多排链系数 机械设计 7 图 得长度系数 所需传递的功率为 械设计 7 图 择滚子链的型号为 12A,由表 6得链节距 P=标记为: 12A621243 确定链实际长度 a L=000=9 P 22421222121 计算链速 0 060 0 06011 计算作用在轴上的压轴力 Q 圆周力 F=10000P/V=( 1000机械设计 7 取压轴力系数 由于链条处于低速重载传动中,其静强度占主要地位。 由参考文献 5知,链条静强度计算式: (3式中 n静强度安全系数; 工况系数,查表 12K ; Q 链条极限拉伸载荷, Q = 有效圆周力, 0 0 0 0 PF t; 离心力引起的力, 2c ,其中 q 为链条质量,可由机械设计手册 6 表 12q=m; v 时, 悬垂力,1 0 0)q g ,其中 系数,由机械设计手册 6 查图 121a 为中心距, , 为两轮中心线对水平面的倾角, 90 ,则 s ; 10 许用安全系数, 84 代入数据得: 合强度要求。 润 滑方式的选择 根据链速 v=图 链轮的结构设计 链轮的结构选为整体式,材料为 45 钢,热处理为淬火、回火,齿面硬度4050 机械设计手册 6 表 得主要结构尺寸如下图: 6468562714图 3轮结构图 摆架结构为曲柄摇杆机构,液压马达转盘为转动件,带动摆杆作往复的摆动。 最简单的平面连 杆机构由四个构件组成,称为平面四杆机构。它的应用十 11 分广泛,而且是组成多杆机构的基础 2。 图 3平面四杆机构的分类图 3 经过设计计算摆架的结构如图 3示,摆杆长度设计为 1000杆通过轴承座与车体相连接,两摆杆由长 800杆相连,使三杆之间可以有相对运动,左边摆杆通过长 430与液压马达转盘相连。 液压马达的转速为 ,摆杆的摆角 30 摆杆的摆动频率为5.2f 。 12 4 3 08 0 01603001000图 3摆架的平面简图 的设计及计算 选定车轮轴径 轴的材料选择 45调质,其主要的力学性能如下: 材料牌号: 45 热处理:调质 毛坯直径( :60 硬度( 217 255 抗拉强度 650 屈服点 360 弯曲疲劳极限 270 扭转疲劳极限 155 许用静应力 260 许用疲劳应力 180 270 备注:应用最广泛 初算轴径 d 3 (3 13 式中 P 轴传递的功率, 111%98114 P n轴的转速, r/ 1 4 7 411 4 7 41 A 与轴的材料及相应的 值有关的系数。查文献 4表 15A =118。 将上述数据代入公式 (3 74111118 3 d 确定车轮轴的直径和长度如图 3 1 段: d , L ; 2 段: d , L ; 3 段: d, L; 4 段: d , L ; 2 5 2 1 0 2 0 6 7333 4 72 2335530图 3轮轴 确定液压支柱支撑轴的直径和长度如图 31 段: d , L ; 2 段: d , L ; 3 段: d, L; 4 段: d , L ; 14 2 5 6 7 1 0 3 51 6 233压支柱支撑轴 车轮轴的校核 这种校核计算的实质在于确定变应力情况下轴的安全程度。在已知轴的外形、尺寸及载荷的基础上,既可通过分析确定出一个或几个危险截面(这时不仅要考虑弯曲应力和扭转切应力的大小,而且还要考虑应力集中和绝对尺寸等因素影响的程度),按式求出计算安全系数并使其稍大于或至少等于设计安全系数 S,既 22(3仅有法向应力时,应满足 1(3仅有扭转切应力时,应满足 1(3式中 按疲劳强度计算的许用安全系数; 1 对称循环应力下的材料弯曲疲劳极限 , 2N/ 15 1 对称循环应力下的材料扭转疲劳极限, 2N/ K、K弯曲和扭转时的有效应力集中系数; 、材料拉伸和扭转的平均应力折算系数; a、m弯曲应力的应力幅和平均应力, 2N/ a、m扭转应力的应力幅和平均应力, 2N/ 表 3力特性表 循环特性 应力名称 弯 曲 应 力 扭 转 应 力 对称循环 应 力 幅 T平均应力 0m 0m 脉冲循环 应 力 幅 2 平均应力 说 明 M、 T 轴危险截面上的弯矩和扭矩, 、 危险截面的抗弯和抗扭截面系数, 3 4 2 5 32 0 0 0 d TF t N 5 1 8 820ta n F N 8 5 410571 5 1 6 7 31 m 201 16 851 查表可得 6.1足疲劳强度要求。 压支柱支撑轴校核 由于液压 支柱支撑轴所受扭矩特别小,所以按只考虑弯矩作用情况计算。735T 851 查表可得 5.1足疲劳强度要求。 输入端轴承寿命计算 根据文献 3表 13轴承的预期工作寿命 2F (3由于轴承只受径向力,所以当量动载荷 基本额定动载荷 c 61060 (3根据输入端内径和基本额定动载荷选择轴承类型 17 轴承的基本额定寿命 h 6010610若 10 L ,则轴承满足要求。 表 3承参数表 参数 /型号 2220C 2321 2611 21348 22177 57662 10/3 10/3 10/3 10/3 10/3 C 16044 15031 25211 23180 43109 18 第 4章 液压系统设计 压系统的设计要求 在液压传动与控制的机械设备或装备中,其液压系统使用具有连续流动性的液压油等工作介质,通过液压泵将原动机的机械能转换成液体的压力能,经过压力、流量、方向等各种控制阀, 送至执行器 (液压缸、液压马达或摆动液压马达 )中,转换为机械能去驱动负载这样的液压系统一般都是由动力源、控制阀、执行器、液压附件及液压工作介质等部分所组成。 浆果采摘机采用液压元件作为动力输出,所以液压系统是温室采摘车的一个重要组成部分,液压系统的设计要同整机的总体设计同时进行。着手设计时,必须从实际出发,有机地结合传动形式,充分发挥液压传动的优点,力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。 压系统的基本回路 由于液压传动体积小、重量轻、结构紧凑,能无级调速,操 纵简便,运转平稳工作可靠等优点,近年来在国内外各种类型的起重机上已经得到广泛的应用。虽然本课题所要设计的浆果采摘机与起重机有些差别,但是根据现有的起重机的液压系统的成熟的经验,我们可以加以借鉴,以下是关于液压系统的基本回路的分析性介绍。 一个复杂的液压系统仍然是由一些基本回路所组成,液压回路要使用液压泵、液压缸或液压马达、液压阀、管路、油箱等各种液压元件,显然,液压回路的功能和性能将直接取决于液压元件的安排连接或组合方式。通常将能够实现某种特定功能的液压元件的组合,成为液压基本功能回路,简称液压基本回路。毋 庸置疑,了解和掌握现有液压基本回路的构成、特点及工作原理,是液压系统分析和设计的基础。 调压回路,调压回路的作用是限定系统的最高压力,防止系统的工作超载。如图 4示为起重机主油路调压回路,它是用溢流阀来调整压力的,由于系统压力在油泵的出口处较高,所以
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本文标题:浆果采摘机的设计【3张图/12400字】【优秀机械毕业设计论文】
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