高空采摘车的数字化设计与优化

发布时间：2020-05-31 17:38

【摘要】：为了提高槟榔果等高空挂果的的采摘效率,降低采摘成本,实现高空挂果的机械化采摘,本文运用数字化设计技术设计了一种高空采摘车,本文的主要研究工作如下所示:(1)阐述了农业果园采摘机械和数字化设计的研究现状。概述了槟榔果和槟榔果树的特性,分析了高空采摘车的作业范围和应具备的功能;根据其作业范围和功能,提出了一种由履带车、剪叉式升降平台、回转工作台、伸缩臂和末端执行器组成的高空采摘车结构,并对各个部分进行了设计计算和三维建模;对高空采摘车整体进行了抗倾覆分析,验证该结构的不可倾覆性;对伸缩臂和剪叉单臂的强度和刚度进行了校核,并利用有限元仿真软件验证了剪叉单臂的校核结果。(2)分别运用Solidworks和Adams软件对高空采摘车进行运动学和多刚体动力学的仿真分析。其中运动学仿真主要包括干涉检查、运动副的位移验证和作业范围的验证;动力学仿真主要包括起升油缸、变幅油缸和伸缩油缸的动力学仿真以及齿轮支架的模态分析。运动学仿真可以完善三维模型和验证运动轨迹和作业范围的正确性,将从动力学仿真中得到的液压油缸作用力与前述的计算结果做对比,验证了液压油缸运动的可靠性,模态分析验证了前述电机选型的正确性。(3)概述了多目标函数优化理论和NSGA-Ⅱ多目标遗传算法理论。借助Isight软件和NSGA-Ⅱ多目标遗传算法对变幅机构中变幅铰点的位置进行了优化。优化结果表明:变幅机构中变幅油缸的作用力减小28.8%,伸缩臂危险截面C_2D_1所受力矩减小了16.5%。综上所述,本文基于数字化设计方法设计了高空采摘车,分析了高空采摘车结构的可靠性,通过运动学仿真和动力学仿真验证了采摘运动的准确性,利用多目标优化方法得到了更优的变幅结构。因此,高空采摘车对槟榔果和类似水果的采摘机械具有重要的借鉴意义和指导作用。
【图文】：

图 2.1 槟榔果图 图 2.2 槟榔树茎及其叶直立，树身高大，槟榔树叶主要生长于槟榔树茎顶部，针状，两面无毛，叶片顶部有不规则齿裂，如图 2.2有种植，例如印度、斯里兰卡、马来西亚等。我国槟海南主要载种的槟榔果树品种为海南本地种，株高一树干胸径 10~20cm，基部膨大不明显。结果期早，10 年后达到盛产期，经济寿命 60 年以上。产量高而

图 2.1 槟榔果图 图 2.2 槟榔树茎及其叶直立，树身高大，槟榔树叶主要生长于槟榔树茎顶部，针状，两面无毛，叶片顶部有不规则齿裂，如图 2.2有种植，例如印度、斯里兰卡、马来西亚等。我国槟海南主要载种的槟榔果树品种为海南本地种，株高一树干胸径 10~20cm，基部膨大不明显。结果期早，，10 年后达到盛产期，经济寿命 60 年以上。产量高而
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S225

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本文编号：2690220