基于树干振动机理的林果采摘机的设计与分析

发布时间：2020-06-10 03:18

【摘要】：近几年随着林果产业的不断发展，尤其在新疆林果业发展非常迅猛，已形成一定的规模。目前林果业已进入盛果期，由于采摘过程效率低、成本高，采摘过程劳动强度大，劳动力的缺乏，导致大量成熟的果实不能及时的进行采摘，收获效率一直偏低。针对目前林果业发展存在的问题，为了提高采摘效率、增加农民收入，降低采摘成本，设计一种适合新疆种植模式的林果采摘机械。首先建立了包含有阻尼系数、弹性系数的采摘机—果树振动模型，得到了果树动力学方程，通过简化模型得出了果实振动微分方程。理论分析了单组偏心块激振果树树干时，果树树干振动轨迹是圆形，两组转向相反的偏心块激振果树树干时，果树振动轨迹是直线，通过公式推导分别得到了果柄与果实连接处、果柄与树枝连接处振动时的受力方程。其次设计了采摘机的机械结构，以及对关键零部件进行了设计与分析，所设计的偏心块偏心矩为1kg·m，最大激振力为24.6kN，夹持机构的夹持树干直径范围在80~200mm，适用于行距为3m以上的果园，配套拖拉机动力范围为25~40马力。再次对采摘机的自动控制进行了基于Arduino的设计，通过即时的测量及控制，使果树在振动时保持振幅在9~10mm。然后对采摘机的液压系统进行了设计及验算，并且对液压元件进行选型，通过AMESim仿真软件对液压系统进行了仿真，得到了液压缸工作时的速度曲线图、行程曲线图、流量曲线图，液压马达工作时的流量曲线图，转速曲线图，以及液压马达采用节流调速时的转速和流量变化曲线图，结果表明所设计的液压系统是可行的。利用ADAMS软件对果树振动系统进行了仿真，得到不同激振情况下果树的振动轨迹、振动箱体质心的加速度变化规律图、树干质心的速度变化规律图，验证了理论分析的合理性，并且通过对比分析，得出转速相同时的激振效果要优于转速不同时的激振效果。最后通过偏心块激振果树树干的试验得出，偏心块激振效果好，影响振幅的主要因素是激振频率和夹持高度。
【图文】：

，由于机器人采摘效率低，成本高等因素的影响，要大量应用到生产过程还需要漫过程[5]。2.1 国外研究现状在国外，采摘机械起步较早，技术发展快，目前技术都较为成熟，在林果采摘过本上都是依靠机械采摘。机械振动采收机械的结构主要包括激振机构、夹持机构、传动系统、接载装置等[4]。2.1.1 树枝振动采摘机手持式树枝振动采摘机主要是利用拖拉机、柴油机及电机等作为动力源，驱动曲杆机构作往复运动，达到振动树枝的目的。针对不同直径的树枝，夹持机构可进行调节。这种采摘机结构紧凑，操作灵活方便，但效率较低。采摘结构如图 1-1 所示

树冠,树枝

，由于机器人采摘效率低，成本高等因素的影响，要大量应用到生产过程还需要漫过程[5]。2.1 国外研究现状在国外，采摘机械起步较早，技术发展快，目前技术都较为成熟，在林果采摘过本上都是依靠机械采摘。机械振动采收机械的结构主要包括激振机构、夹持机构、传动系统、接载装置等[4]。2.1.1 树枝振动采摘机手持式树枝振动采摘机主要是利用拖拉机、柴油机及电机等作为动力源，驱动曲杆机构作往复运动，达到振动树枝的目的。针对不同直径的树枝，夹持机构可进行调节。这种采摘机结构紧凑，，操作灵活方便，但效率较低。采摘结构如图 1-1 所示
【学位授予单位】：新疆农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S225.93

【参考文献】