半自动拧取式菠萝采摘收集机的设计与分析

发布时间：2021-06-17 14:19

　　为解决菠萝采摘作业中劳动力需求量大、人手易受伤以及成本高等问题,设计了一种半自动拧取式菠萝采摘收集机。首先,基于系统设计原理,综合利用凸轮、连杆、链轮链条等机构,完成了半自动拧取式菠萝采摘收集机的结构设计。然后,运用SolidWorks软件对半自动拧取式菠萝采摘收集机进行三维建模,对其剪式升降机构、爪臂平移机构、采摘机械爪和收集系统进行了参数设计与校核;运用SolidWorks软件中的Motion模块、Simulation模块以及MATLAB软件,对剪式升降机构、凸轮主轴和收集槽进行了运动学分析和静力学分析。最后,通过采摘收集试验来验证半自动拧取式菠萝采摘收集机的可行性。结果表明,该半自动拧取式菠萝采摘收集机的平均采摘收集效率可达17.99 s/株,不同采摘规模下采摘收集效率方差最大为0.070（s/株）2,说明该采摘收集机具有良好的工作稳定性。半自动拧取式菠萝采摘收集机操作简单,携带轻便,能有效满足小规模种植户的灵活采摘需求,具有较广阔的应用前景。 

【文章来源】：工程设计学报. 2020,27(04)北大核心CSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

半自动拧取式菠萝采摘收集机作业原理

半自动拧取式菠萝采摘收集机的运动部件由电力驱动，选用蓄电池作为动力源，并采用太阳能电池板为蓄电池充电。在设计太阳能电池板和蓄电池容量时，在满足采摘收集机日常所需电量的前提下，选用数量最少的太阳能电池板和蓄电池组合，以提升整体经济性。所选太阳能电池板的型号为XTL180-12，功率为180 W；蓄电池的型号为A412/90A。半自动拧取式菠萝采摘收集机各电机的型号与功率如下：1）驱动剪式升降机构的直流推杆电机（2个）的型号为LX600，功率为30 W;

在设计菠萝采摘收集机升降机构时，应考虑质量小、强度高、升降平稳且拆卸更换方便等要求。基于上述要求，选用工程上广泛使用的X形剪式升降机构，其结构如图3所示。剪式升降机构的材料为APS-8-3030型工业铝型材，长度为620 mm，其独特的截面结构不仅使其具有较高的抗弯强度，而且能减小自身重力。菠萝采摘收集机升降机构由水平放置的直线推杆电机驱动，直线推杆电机的空载移动速度v=9 mm/s，最大推力F=3 000 N。X形剪式升降机构的运动简图如图4所示，其运动过程可以看作：直线推杆电机推动滑块4沿X方向移动，使得构件2和构件3同时绕B点摆动，进而带动构件1沿Y方向移动。因构件2与构件1的右侧端点始终重合于A点，由X形剪式升降机构的结构对称性可知，当构件1作平面运动时，其上任意一点的运动特性均相同，故可用A点的运动特性来描述构件1的运动特性。

【参考文献】：
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本文编号：3235358