基于可展机理的山核桃收集装置的研究

发布时间：2020-07-30 21:52

【摘要】：目前山核桃收获还主要使用最原始的收集方式，即人工弯腰徒手去捡，这种收集方式耗时费力，不但收获效率低，而且劳动强度大，所以研究一种山核桃收集装置以实现山核桃的机械化收集，提高收获效率，具有十分重要的意义。本文结合实际的应用需求，对空间可伸展机构的运动机理进行了分析和研究，选定在剪式铰单元结构的运动机理上进行改进设计和优化，提出一种便携式的山核桃收集装置。具体完成的工作内容如下： 1)查阅国内外文献，对国内外现有的可伸展结构进行了分类和特点总结，并对比分析了它们的优缺点，最终选择对剪式铰单元结构进行改进设计，提出一种基于可伸展结构的山核桃收集装置。 2)根据收集装置的功能要求，分别对剪式铰单元进行了圆弧形和抛物线形赋形设计，依据对这两种设计方法对比分析的结果，选择了圆弧形赋形设计作为设计收集装置主体伸展结构的方法，同时根据圆弧形赋形设计的原理，利用MATLAB软件开发了主体伸展结构的参数化设计及仿真软件，并利用软件分析了杆长与结构展开跨度之间的关系。 3)根据主体伸展结构的特点，对收集装置的整体结构进行了设计，并通过Solidworks软件完成了装置各零部件的建模和整体装配，同时利用ADAMS仿真软件对收集装置进行运动仿真,验证了理论分析的正确性及运动的可行性。 4)利用有限元法建立了主体伸展结构展开状态下的有限元模型，对结构进行了模态分析，并通过模态分析掌握了杆件外径和壁厚的变化对结构固有频率的影响，同时定量的计算出山核桃下落时对主体伸展结构的碰撞力，并利用ANSYS软件对其进行了静力学分析，根据分析的结果，通过ANSYS软件对主体伸展结构中杆件的外径和壁厚进行优化设计,在结构展开跨度为3.5m时，得到了杆件的最佳尺寸参数为：外径D=22mm,壁厚H=0.5mm。 5)为了寻求使主体伸展结构能够稳定展开的运动和动力参数，采用动静法对主体伸展结构在收展运动中的动约束力进行了求解，利用拉格朗日法建立系统动力学方程，并利用MATLAB软件编写动力学方程的求解程序完成了求解，同时通过ADAMS软件验证了上述分析方法的正确性。分析结果表明，对滑块施加F=24N的驱动力，使滑块的速度在0-0.022m/s的范围内稳步变化，主体伸展结构的收展是最平稳的。 6)完成了收集装置试验台的试制，并通过收展试验，验证了圆弧形赋形设计方法的正确性和运动的可行性。
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S225.93
【图文】：

模型图,歌剧院,可移动,伸展结构

江理工大学硕士学位论文基于可展机理的山核桃收集我国对可伸展结构方面的研究起步比较晚，到 20 世纪 90 年代才开国航空航天技术的不断发展，使得我国对可伸展结构的研究不断深国对可伸展结构的研究单位主要是一些高等院校，比如浙江大学、北工业大学等。关富玲[13]教授在浙江大学创建了空间结构实验室，展臂和卫星可展开天线，并设计出了一系列有实际应用价值的可伸展对可伸展结构的研究有待更大的突破。

平行四边形单元

士学位论文基于可展机理的山核桃拢是通过电机驱动一根依次从所有单元对角斜杆中形单元对角收缩实现的,其中单元对角斜杆为可伸展开机构带动同步铰链工作，从而使所有的平行四边桁架结构的展开。该桁架结构是 TRW 公司在 1990线而研制的，但由于某种原因最终没有采用该结构。通讯卫星上采用了该类结构型式的卫星天线，如图 12.25 米，质量为 55 千克，目前在轨。

可展开天线,桁架式,环形,卫星天线

实现环形桁架结构的展开。该桁架结构是 TRW 公司在 1990 年为设计空展开卫星天线而研制的，但由于某种原因最终没有采用该结构。2000 年发 Thuraya-1 通讯卫星上采用了该类结构型式的卫星天线，如图 1.3 所示，该的口径为 12.25 米，质量为 55 千克，目前在轨。图 1.2 平行四边形单元结构

【参考文献】