奶牛步态模拟装置的机构设计

发布时间：2020-09-29 08:33

　　奶牛跛行广泛存在于养殖场中,奶牛跛行病不仅会降低牛奶产量,导致奶牛身体状况下降,还会严重影响奶牛的繁殖性能,甚至会导致奶牛过早地被淘汰。而一般的方法不易识别早期跛行的奶牛,错过了最佳的治疗时间。目前课题组已有一套压力量测步道(Walkway),可以撷取步态参数。编写后处理软件,利用Walkway对奶牛进行检测,对数据进行提取和分析,及时发现轻度跛行的奶牛,尽快进行治疗提高奶牛跛行的治愈率。在试验前期,后处理软件的开发中,由于试验环境限制等因素,不便于将奶牛直接引入实验室进行试验。为方便试验,设计奶牛步态模拟装置,使其能够模拟出奶牛的不同行走状态,以便为后处理软件的调试提供依据。同时,利用该装置可以建立奶牛早期跛行数字化识别的初始模型数据库,便于后期对奶牛的跛行进行评分。通过结合之前学者的研究成果,根据可用于奶牛跛行早期识别的主要步态参数,本文提出了一种能够实现对步速、步长、下踏峰值压力、支撑时间以及接触角度进行模拟控制的机构方案。利用Solidworks完成了该装置虚拟样机的建立,并利用Solidworks Simulation模块以及Solidworks Motion模块完成相关设备的选型计算与关键零部件的校核,然后利用Solidworks绘制零件图和装配图用于加工生产,最后在Walkway上使用该装置进行试验,结果表明该装置性能良好,步速可以达到1.753m/s,步长可以达到1635mm,下踏峰值压力可以达到2101.12N,左右偏转角度可以达到-17.24°～17.29°,前后偏转角度可以达到-42.93°～45.96°,支撑时间可以达到5.38s,满足对奶牛步态进行模拟的要求。
【学位单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：S858.23;S817
【部分图文】：

主框架,按钮,压力,强度

图２机械牛蹄装置［２３］逡逑Ｆｉｇ．２邋Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ邋ｃｏｗ邋ｈｏｏｆｌ２３］逡逑

践踏器,草坪

ｅｃｈａｎｉｃａｌ邋ｔｒａｍｐｌｉｎｇ邋ｄｅｖｉｃｅ邋ｏｎ邋ｔｒａｃｋｓ邋ｆｏｒ邋ｕｓｅ邋ｏｎ邋ｓｍａｌｌ，任继周等［？开展的高山草原践踏试体重，另一端配羊蹄，以此来模拟放］研制的草坪践踏器是对运动员在草坪，该践踏器主要由框架和２个半径不沙，并用自行车链条来传动。当它滚不一的践踏。逡逑ＨｕｎｔＵ７］用截面为椭圆形的滚子安装足果。逡逑摩擦力和垂直下砸同时达到或接近真进行改造，研制出了电动蛙式草坪践草坪受力接近真实水平。逡逑家畜模拟践踏器研宄中，采用气压传器。通过压缩气体进入汽缸，推动活

示意图,角度控制,受力情况,机构

并且在一定条件下具有自锁功能。逡逑当角度控制机构发生偏转后，牛蹄下踏与地面接触时，就会绕转轴产生一个力逡逑矩如图７所示，若不作任何处理，那么这个力矩就会使牛蹄继续绕转轴转动，因此逡逑利用蜗轮蜗杆减速机的自锁性，使牛蹄下踏时也能保持在所设置的偏转角度而不变逡逑化。逡逑｜邋Ｆ逡逑图７角度控制机构受力情况示意图逡逑Ｆｉｇ．７邋Ｆｏｒｃｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ａｎｇｌｅ邋ｃｏｎｔｒｏｌ邋ｍｅｃｈａｎｉｓｍ逡逑３．６．１蜗轮蜗杆减速机型号的确定逡逑为方便对角度的控制，所选电机为步进电机，因此选用配步进电机用的１＾４＾逡逑减速机。ＮＭＲＶ减速机，外壳采用铝合金铸造，具有重量轻，强度高，散热性能好逡逑等优点，且与电机连接方便简单。所配步进电机型号不同蜗轮蜗杆减速机的规格尺逡逑寸也不相同，配５７步进电机的蜗轮蜗杆减速机输出轴的轴径为１４＿，配８６步进逡逑电机的蜗轮蜗杆减速机输出轴的轴径为１８＿。逡逑由前文可知，奶牛单腿承重的最大值约为２０１０Ｎ，并且在跛行以后跋肢所分配逡逑的重量会减少。在奶牛跋行早期蹄部与地面的接触时会产生一个角度’跋行越严重逡逑偏转的角度也会也会越严重，当跛行严重到一定程度时牧场的工作人员己经能够很逡逑容易地辨别奶牛已经发生跋行

【参考文献】