丘陵果园升降作业平台的研制及性能研究
发布时间：2023-04-25 02:26
近年来,果园产业逐渐成为了果农收益的主要来源,随着果树种植面积的不断扩大,果园作业机械化也得到了快速的发展。丘陵果园受限于地形条件,机械化作业程度相对较低,尤其采摘、修剪、套袋等作业环节仍然采用人工爬梯、踩凳子等登高方式,不仅作业效率低、劳动强度大,而且在起伏不平的坡地作业,还有较大的安全隐患。果园升降作业平台是一种辅助果农完成果园作业的半自动化装备,虽然目前出现一些结构简单的升降平台,但在作业范围、地形适应性和作业稳定性等方面仍存在不足,大多用于平原等地势平坦的地区作业,而适用于丘陵果园复杂地形和果树种植环境的机型较少。因此,设计一种能够在丘陵地形作业的果园升降机械具有一定实际意义。为此,本文开展了丘陵果园升降作业平台的研制和性能研究。主要内容如下:(1)研究标准化丘陵果园种植模式并实地测量果树园艺几何参数,结合现有机型存在的问题,提出相应的设计目标。对比不同结构形式的升降平台,选定折臂机构为升降形式,根据果树几何特征参数及果树作业空间大小,基于坡地作业稳定性,设计最大升降高度为1.2m,最大回转作业半径为1.4m。对升降装置主要部件进行了设计,包括升降臂杆、支撑底座、载人工作台、调...
【文章页数】：187 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 我国果园机械化发展现状
1.3 果园升降作业平台国内外研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.3.3 存在的问题
1.4 研究目标与内容
1.4.1 研究目标
1.4.2 研究内容
1.5 技术路线
1.6 本章小结
参考文献
第二章 丘陵果园升降作业平台关键部件设计
2.1 丘陵果园果树种植特点及几何参数测量
2.2 拟解决的问题及设计要求和目标
2.2.1 拟解决的问题
2.2.2 设计要求和目标
2.3 整机结构及工作原理
2.3.1 升降结构方案确定
2.3.2 整机结构组成
2.3.3 工作原理
2.4 升降装置设计
2.4.1 升降装置结构组成
2.4.2 升降高度及作业半径参数确定
2.4.3 折臂连杆升降机构设计
2.4.3.1 升降底座设计
2.4.3.2 升降臂杆设计
2.4.3.3 升降油缸安装位置确定
2.5 载人工作台设计
2.6 调平装置设计
2.6.1 调平原理
2.6.2 结构设计
2.7 升降臂强度校核
2.7.1 升降臂受力分析
2.7.2 升降臂所受最大弯矩分析
2.7.3 升降臂抗弯强度校核及连杆设计
2.8 液压系统设计
2.8.1 液压油缸设计
2.8.2 回转驱动及液压马达设计
2.8.3 液压泵设计及动力输入传动比确定
2.8.4 液压回路综合及其他液压部件设计
2.9 操控装置设计
2.10 本章小结
参考文献
第三章 升降装置安装位置确定及坡地作业稳定性验证
3.1 基于整机性能的升降装置安装位置确定
3.1.1 安装位置参数关系分析
3.1.2 重心位置对越障性能及行驶性能的影响分析
3.1.2.1 越障性能分析
3.1.2.2 行驶性能分析
3.1.3 Recurdyn多体动力学虚拟样机直线行驶仿真及安装位置参数确定
3.1.3.1 仿真条件与过程
3.1.3.2 仿真结果分析及安装位置参数确定
3.2 升降平台坡地作业稳定性验证
3.2.1 极限作业位置稳定性验证
3.2.2 调平作业对整机重心及作业稳定性的影响分析和验证
3.3 升降装置纵向作业范围确定
3.3.1 基于图解法的载人台作业轨迹分析
3.3.2 纵向理论作业范围确定
3.4 本章小结
参考文献
第四章 丘陵果园升降作业平台性能试验与分析
4.1 柴油机-齿轮泵传动比验证试验及液压系统仿真分析
4.1.1 传动比试验方法
4.1.2 传动比试验结果与分析
4.1.3 Amesim液压系统仿真
4.2 升降、回转、调平性能试验
4.2.1 试验方法
4.2.2 试验结果与分析
4.2.3 调平精度试验
4.2.3.1 倾翻试验台设计
4.2.3.2 试验方法
4.2.3.3 试验结果与分析
4.3 重心位置参数验证试验
4.3.1 试验方法
4.3.2 试验结果与分析
4.4 行驶性能试验
4.4.1 试验方法
4.4.2 试验结果与分析
4.5 静态倾翻稳定性分析与试验
4.5.1 基于作业参数的倾翻临界角数学模型建立及静态倾翻稳定性分析
4.5.2 倾翻稳定性试验及影响因素分析
4.5.2.1 不同作业参数倾翻稳定性试验
4.5.2.2 影响因素响应曲面分析
4.6 本章小结
参考文献
第五章 丘陵果园升降作业平台的改进
5.1 升降装置改进
5.1.1 升降臂杆问题分析
5.1.2 升降臂杆改前有限元静力分析
5.1.3 升降臂杆改进方案确定
5.1.4 升降臂杆改后有限元静力分析
5.2 辅助支腿的设计
5.2.1 支腿选型
5.2.2 支腿安装方式确定
5.2.3 支腿结构参数设计
5.3 液压系统及部件改进
5.3.1 液压回路调整
5.3.2 其他部件改进
5.4 本章小结
参考文献
第六章 升降作业平台丘陵果园田间试验
6.1 试验目的
6.2 试验条件
6.3 试验内容
6.3.1 升降臂作业稳定性试验
6.3.1.1 试验方法
6.3.1.2 试验结果与分析
6.3.2 越障性能试验
6.3.2.1 试验方法
6.3.2.2 试验结果与分析
6.3.3 园艺通过性能试验
6.3.3.1 试验方法
6.3.3.2 试验结果与分析
6.3.4 坡地行驶性能试验
6.3.4.1 试验方法
6.3.4.2 试验结果与分析
6.3.5 坡地驻机稳定性试验
6.3.5.1 试验方法
6.3.5.2 试验结果与分析
6.3.6 辅助支腿性能试验
6.3.6.1 试验方法
6.3.6.2 试验结果与分析
6.3.7 采摘、修剪作业范围试验
6.3.7.1 试验方法
6.3.7.2 试验结果与分析
6.3.8 采摘、修剪作业效率试验
6.3.8.1 试验方法
6.3.8.2 试验结果与分析
6.4 本章小结
参考文献
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 后续研究建议
附录
攻读博士学位期间撰写发表的论文
致谢
本文编号：3800515
【文章页数】：187 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 我国果园机械化发展现状
1.3 果园升降作业平台国内外研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.3.3 存在的问题
1.4 研究目标与内容
1.4.1 研究目标
1.4.2 研究内容
1.5 技术路线
1.6 本章小结
参考文献
第二章 丘陵果园升降作业平台关键部件设计
2.1 丘陵果园果树种植特点及几何参数测量
2.2 拟解决的问题及设计要求和目标
2.2.1 拟解决的问题
2.2.2 设计要求和目标
2.3 整机结构及工作原理
2.3.1 升降结构方案确定
2.3.2 整机结构组成
2.3.3 工作原理
2.4 升降装置设计
2.4.1 升降装置结构组成
2.4.2 升降高度及作业半径参数确定
2.4.3 折臂连杆升降机构设计
2.4.3.1 升降底座设计
2.4.3.2 升降臂杆设计
2.4.3.3 升降油缸安装位置确定
2.5 载人工作台设计
2.6 调平装置设计
2.6.1 调平原理
2.6.2 结构设计
2.7 升降臂强度校核
2.7.1 升降臂受力分析
2.7.2 升降臂所受最大弯矩分析
2.7.3 升降臂抗弯强度校核及连杆设计
2.8 液压系统设计
2.8.1 液压油缸设计
2.8.2 回转驱动及液压马达设计
2.8.3 液压泵设计及动力输入传动比确定
2.8.4 液压回路综合及其他液压部件设计
2.9 操控装置设计
2.10 本章小结
参考文献
第三章 升降装置安装位置确定及坡地作业稳定性验证
3.1 基于整机性能的升降装置安装位置确定
3.1.1 安装位置参数关系分析
3.1.2 重心位置对越障性能及行驶性能的影响分析
3.1.2.1 越障性能分析
3.1.2.2 行驶性能分析
3.1.3 Recurdyn多体动力学虚拟样机直线行驶仿真及安装位置参数确定
3.1.3.1 仿真条件与过程
3.1.3.2 仿真结果分析及安装位置参数确定
3.2 升降平台坡地作业稳定性验证
3.2.1 极限作业位置稳定性验证
3.2.2 调平作业对整机重心及作业稳定性的影响分析和验证
3.3 升降装置纵向作业范围确定
3.3.1 基于图解法的载人台作业轨迹分析
3.3.2 纵向理论作业范围确定
3.4 本章小结
参考文献
第四章 丘陵果园升降作业平台性能试验与分析
4.1 柴油机-齿轮泵传动比验证试验及液压系统仿真分析
4.1.1 传动比试验方法
4.1.2 传动比试验结果与分析
4.1.3 Amesim液压系统仿真
4.2 升降、回转、调平性能试验
4.2.1 试验方法
4.2.2 试验结果与分析
4.2.3 调平精度试验
4.2.3.1 倾翻试验台设计
4.2.3.2 试验方法
4.2.3.3 试验结果与分析
4.3 重心位置参数验证试验
4.3.1 试验方法
4.3.2 试验结果与分析
4.4 行驶性能试验
4.4.1 试验方法
4.4.2 试验结果与分析
4.5 静态倾翻稳定性分析与试验
4.5.1 基于作业参数的倾翻临界角数学模型建立及静态倾翻稳定性分析
4.5.2 倾翻稳定性试验及影响因素分析
4.5.2.1 不同作业参数倾翻稳定性试验
4.5.2.2 影响因素响应曲面分析
4.6 本章小结
参考文献
第五章 丘陵果园升降作业平台的改进
5.1 升降装置改进
5.1.1 升降臂杆问题分析
5.1.2 升降臂杆改前有限元静力分析
5.1.3 升降臂杆改进方案确定
5.1.4 升降臂杆改后有限元静力分析
5.2 辅助支腿的设计
5.2.1 支腿选型
5.2.2 支腿安装方式确定
5.2.3 支腿结构参数设计
5.3 液压系统及部件改进
5.3.1 液压回路调整
5.3.2 其他部件改进
5.4 本章小结
参考文献
第六章 升降作业平台丘陵果园田间试验
6.1 试验目的
6.2 试验条件
6.3 试验内容
6.3.1 升降臂作业稳定性试验
6.3.1.1 试验方法
6.3.1.2 试验结果与分析
6.3.2 越障性能试验
6.3.2.1 试验方法
6.3.2.2 试验结果与分析
6.3.3 园艺通过性能试验
6.3.3.1 试验方法
6.3.3.2 试验结果与分析
6.3.4 坡地行驶性能试验
6.3.4.1 试验方法
6.3.4.2 试验结果与分析
6.3.5 坡地驻机稳定性试验
6.3.5.1 试验方法
6.3.5.2 试验结果与分析
6.3.6 辅助支腿性能试验
6.3.6.1 试验方法
6.3.6.2 试验结果与分析
6.3.7 采摘、修剪作业范围试验
6.3.7.1 试验方法
6.3.7.2 试验结果与分析
6.3.8 采摘、修剪作业效率试验
6.3.8.1 试验方法
6.3.8.2 试验结果与分析
6.4 本章小结
参考文献
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 后续研究建议
附录
攻读博士学位期间撰写发表的论文
致谢
本文编号：3800515
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