油茶果采摘机构-果树刚柔耦合动力学特性研究

发布时间：2021-07-29 22:54

　　油茶是我国特有的木本油料树种,近年来种植面积越来越大,然而目前油茶采摘主要以人工为主,效率低,劳动强度大,严重制约了油茶产业的发展。湖南是油茶主产区,因此针对油茶树形态结构特征,开展油茶果采摘机构-果树刚柔耦合动力学特性研究,具有重要的工程意义。本文设计的油茶果采摘机构,其工作参数的选择将直接决定采摘的效果,以此为基础,本文通过分析林果采摘理论,基于ADAMS仿真软件对采摘机构—果树振动系统进行刚柔耦合动力学分析并进行了试验研究。根据采摘机构的工作原理,建立了“油茶果采摘机构一果树”采收动力学模型,列出了系统的振动微分方程,通过求解得到系统的振幅和相位角以及位移表达式。针对湖南油茶果的生长特点,研究了短柄果实的振动力学模型,通过求解果实运动方程,分析果实的脱落条件,得出果实在运动过程中产生的惯性力与偏心块的工作转速以及树干振幅有关,转速越高,果实的惯性力越大;振幅越大,果实惯性力的幅值越大,为后续采摘机构设计和仿真提供了参考。基于植物分形理论和实地勘测油茶树的形态特特征,测量油茶树一级主干、二级侧枝以及三级侧枝尺寸参数,通过Solidworks软件建立了以刚柔耦合仿真为目的的油茶树体三... 

【文章来源】：中南林业科技大学湖南省

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．２米摘机构一油茶树振动动力学模型??Ｆｉｇ．２．２?Ｖｉｂｒａｔｏｉｙ?ａｎｄ?ｄｙｎａｍｉｃ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｐｉｃｋｉｎｇ?ａｃｔｕａｔｏｒ－?ｃａｍｅｌｌｉａ?ｏｌｅｉｆｅｒａ?ｔｒｅｅ??

中南林业科技大学硕士学位论文?油茶米采摘机构一來树刚柔耦合动力学特性研宂??ｘ为树干在ｘ方向上的位移，ｍ；?ｙ为树Ｔ？在ｙ方向上的位移，ｍ。??根据牛顿第二定律，建立系统的振动微分方程，作川／Ｉ：系统Ｉ：的力，如阁２．３所??示。??？?系?＾ｆｌｘ?。?系?＾?ｆｌｙ??ｆ〇Ｘ?＿?ｆＣｙ?一??‘?一＊?ｆ２ｘ?、一＊？??图２．３系统受力图??Ｆｉｇ．２．３?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｙｓｔｅｍ?ｆｏｒｃｅ??其中，ｆｘ为偏心块在Ｘ方向的偏心力，Ｎ；?＆．为偏心块在ｙ方向的偏心力，Ｎ?；??ｆｕ为采摘机构在ｘ方向产生的惯性力，Ｎ；?ｆ２ｘ为油茶树在ｘ方向的惯性力，Ｎ：??ｆｉｙ为采摘机构在ｙ方向产生的惯性力，Ｎ：?ｆ２ｙ为油茶树在ｙ方向的惯性力，Ｎ：??因米摘机构采用的足双偏心式对称结构，偏心块的偏心力在ｘ方向叠加，ｙ方向??抵消，则有??ｆｘ?＝?２ｍ－＾（ｘ?—?Ｌｙ?＋?ｒｓｉｎｏｊｔ）?／ｙ?＝?０??同理采摘机构的惯性力??ｆｉｘ?＝?Ｌｉ）?ｆｌｙ?＝?０??采摘工作过程中，果树受到受迫振动，在采摘过程中，果树产生的惯性力为：??ｆｉｘ?＝?Ｍ２?＾?，２ｙ?＝。??弹性系统中的弹性力：??Ｘ方向的弹性力为：／ｔ?＝?／ｃｘ；?ｙ方向的弹性力：ＡｙｓＯ??阻尼系统中的阻尼力：??ｆｃｘ＝ｃ＾?ｆｃｙ?＝?ｃＹｔ??在振动过程中，这些力相互平衡，合理为０，得到系统的振动微分方程：??Ｘ方向：??２ｍ?（ｘ?—?Ｌ１?＋?ｒｓｉｎｏｊｔ）?－４－?—?２ｍ）?（ｘ?—?Ｌｘ）?＋?Ｍ２?＾７?＋?ｋｘ?＝?０?（２．１）??ｙ方向偏心块的离心力的合理为０，理论上该方向无振动产生。??

?力在ｙ轴方向相互抵消，在ｘ轴方向相互叠加，故只在ｘ轴方向上产生振动。由式??（２．３）可知，系统的运动轨迹理论为一条直线，及在ｘ方向上做往复直线运动。??２．３．３模型试验验证??为验证所建立模型的止确性，通过试验获得采摘机构：丨：作时树体的实际响应，来??和模型得出的分析结论作对比。??（１）试验方法??将加速度传感器固定在树ｒ上，固定方向垂直于树千，传感器通过螺栓连接固定??在一个小木块（４０Ｘ４０Ｘ２０ｍｍ）上，小木块和果树迎过胶带和扎带紧密连接，传感??器安装示意图如图２．４所示。加速度传感器采用美国Ｖｅｒｎｉｅｒ公司研发的３Ｄ加速度传??感器，此类型传感器可测得物体在不同方向上的加速度，通过油茶果采摘机构以任意??频率对某树树千进行激振，经由振动测试系统测试树干的振动信号，得出树干的加速??度响应，振动测试系统组成如图２．５所示。??１?２?３?４??１、采摘机构２、树干３、木块４、加速度传感器??图２．４加速度传感器间定示总ｍ??Ｆｉｇ．２．４?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ?ｓｅｎｓｏｒ?ｆｉｘｉｎｇ??１３??


本文编号：3310213