3米高油茶樹采摘臂及固定機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真含proe三維及6張CAD圖

3米高油茶樹采摘臂及固定機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真含proe三維及6張CAD圖,油茶,采摘,固定,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì),運(yùn)動(dòng)學(xué),仿真,proe,三維,cad 課題題目及來源： 本課題來源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用，為3米高油茶樹采摘臂及固定機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。 我國(guó)一直未能解決油茶果實(shí)采摘臂械化的難題，油茶果采摘臂的研制才剛剛起步，在國(guó)外雖早有油茶果采摘臂械問世，自動(dòng)化程度和工作效率也較高，但其機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性和成本門檻是我國(guó)果農(nóng)較難跨越的，可謂舶來品不符合我國(guó)國(guó)情。 課題研究的意義和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀： 在國(guó)內(nèi)，油茶果采摘由人工來完成，采摘效率低、采摘人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作環(huán)境差。目前對(duì)油茶采摘臂的報(bào)道比較少，最近國(guó)內(nèi)也有一些采摘臂具的專利，如堅(jiān)果采摘臂，這些專利能在一定程度上減輕采摘人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，改變采摘人員的工作環(huán)境；但大多結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以未從根本上解決采摘難度，效率低等問題。本研究以設(shè)計(jì)出實(shí)用化的油茶果采摘臂為目標(biāo)，通過對(duì)油茶果采摘的工作環(huán)境和特性進(jìn)行深入分析，利用Pro/E軟件對(duì)油茶果采摘臂進(jìn)行三維設(shè)計(jì)和虛擬裝配?；窘鉀Q了采摘?jiǎng)趧?dòng)力大、效率低等問題，具有一定的發(fā)展前景。 油茶采摘機(jī)械臂研究現(xiàn)狀如下： 目前，各種機(jī)械臂的發(fā)展和改進(jìn)在國(guó)內(nèi)外已然成為重中之重，改進(jìn)了一款采摘臂對(duì)生產(chǎn)效率的提升具有重大的幫助。早在日本，就曾花費(fèi)巨資在美國(guó)引用機(jī)械臂的先進(jìn)知識(shí)，從而研究出了比肩世界水平的機(jī)械臂，在歐洲國(guó)家，也投入了大量的人力物力進(jìn)行機(jī)械臂的研究和發(fā)展，也取得了不錯(cuò)的成績(jī)[4]。 我國(guó)因?yàn)楣I(yè)起步較晚，技術(shù)水平相對(duì)于歐美國(guó)家比較落后，但在21世紀(jì)，我國(guó)投入了大量的精力在機(jī)械臂方面?，F(xiàn)在機(jī)械臂已經(jīng)普及到了工業(yè)。 機(jī)械臂的研究發(fā)展的趨勢(shì)有以下三種情況： （1）機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、一體化發(fā)展。例如機(jī)械臂的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，甚至于一些高科技的感應(yīng)結(jié)構(gòu)都形成一個(gè)整體，機(jī)械臂在操作過程中與人體手臂更為的接近，操作更為的便利，所能完成的項(xiàng)目也更加復(fù)雜。 （2）半智能結(jié)構(gòu)即由人來作為其感應(yīng)結(jié)構(gòu)，通過人工操作來完成一系列的動(dòng)作。相對(duì)于全智能機(jī)械操作來說，更加適應(yīng)不同的生產(chǎn)環(huán)境，以及在出現(xiàn)問題時(shí)能更及時(shí)停止以免造成更嚴(yán)重的損失。 （3）全人工操作的機(jī)械手臂的使用更多的是出現(xiàn)在我們的日常生活當(dāng)中，例如自拍桿等。這樣的機(jī)械臂一般沒有驅(qū)動(dòng)裝置，通過一些簡(jiǎn)單的傳動(dòng)裝置，在人工施加驅(qū)動(dòng)力的情況下，完成一些高空或者遠(yuǎn)處的簡(jiǎn)單動(dòng)作。 （4）機(jī)械臂的應(yīng)用主要依據(jù)所需要進(jìn)行的工作而來選擇不同的結(jié)構(gòu)來替代手工操作，從而減少勞動(dòng)力，提高勞動(dòng)效率，完成手工無法完成的工作。總而言之，機(jī)械臂的發(fā)展會(huì)使人類不斷的進(jìn)步。 課題研究的主要內(nèi)容和方法，研究過程中的主要問題和解決辦法： 課題研究的主要內(nèi)容和方法如下： （1）查閱資料，撰寫開題報(bào)告，掌握機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本步驟； （2）結(jié)合題目進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研，了解現(xiàn)場(chǎng)工程問題，積累相關(guān)資料，做好調(diào)研筆記； （3）了解油茶采摘機(jī)械臂工作原理與性能及各部件零件的設(shè)計(jì)方法，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案比較后優(yōu)選； （4）對(duì)各機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與校核。 本設(shè)計(jì)將采用文獻(xiàn)研究及理論分析研究機(jī)構(gòu)視圖分析兩種方法。 （1）文獻(xiàn)研究：先對(duì)已有的油茶采摘機(jī)械臂相關(guān)的文獻(xiàn)盡性系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和閱讀。歸納整理油茶采摘機(jī)械臂的相關(guān)理論，重點(diǎn)整理其驅(qū)動(dòng)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理和構(gòu)成，運(yùn)作方式方面的研究。 （2）理論邏輯分析：通過對(duì)油茶采摘機(jī)械臂的詳細(xì)解讀，提出設(shè)計(jì)的不足之處，進(jìn)行改進(jìn)，結(jié)合時(shí)代發(fā)展的新特點(diǎn)，使其更加完善。 研究過程中的主要問題和解決辦法： 主要問題為臂部各臂之間的干涉分析，我們可以通過三維仿真來模擬從而解決這個(gè)難題。 總體方案： 為了使設(shè)計(jì)更合理，應(yīng)該準(zhǔn)備多方案[5]。采摘臂的運(yùn)行方式主要有下列兩種方式： 方案一：AB桿（主臂1）和BC桿（主臂2）都向上擺動(dòng)，三桿成交叉折疊形式，從而完成采摘任務(wù)，如圖2.1所示。該方案在采摘時(shí)三個(gè)臂都能得到充分的伸展，能其作用的高度高，但主臂受的應(yīng)力比較大，長(zhǎng)時(shí)間使用，可能會(huì)導(dǎo)致主臂由于應(yīng)力過大而變形。 方案二：A′B′（主臂1）桿和B′C′桿（主臂2）向下擺動(dòng)，三桿相互式折疊，如圖2.2所示。該方案在采摘時(shí)的作用高度不高，但主臂上受的液壓缸上的應(yīng)力被兩個(gè)搖桿分擔(dān)，其所受的應(yīng)力比較分散，主臂可以長(zhǎng)時(shí)間工作，而不發(fā)生變形，延長(zhǎng)了主臂的使用壽命。 圖2.1 交叉折疊式 圖2.2同向折疊式 對(duì)以上兩種方案比較，從本次設(shè)計(jì)是針對(duì)于三米的高油茶樹，臂部負(fù)載較小，但要求靈活、安裝運(yùn)輸便捷，而方案二需采用液壓缸驅(qū)動(dòng)，戶外作業(yè)是需要單獨(dú)攜帶液壓站，且折疊后占用空間較大，不方便安裝與攜帶，所以這次設(shè)計(jì)選擇方案一，交叉折疊式的采摘臂就可以完成采摘任務(wù)。如圖2.4所示。 課題研究所需的參考文獻(xiàn)： [1] 徐麗明,張鐵中.果蔬果實(shí)收獲機(jī)器人的研究現(xiàn)狀及關(guān)鍵問題和對(duì)策[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2004,20(5);38. [2] 孫建設(shè).我國(guó)油茶栽培模式的沿革與思考[J].專家視點(diǎn),2008,2:22-24. [3] 姜麗萍,陳樹人.果實(shí)采摘臂器人的研究綜述[J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù),2006,2,32(1):8-10. [4] 崔玉潔,張祖立,白曉虎.采摘臂器人的研究進(jìn)展與現(xiàn)狀分析[J].農(nóng)機(jī)化研究,2007,(2):4-5. [5] 蔡自興.機(jī)械人學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)和發(fā)展戰(zhàn)略.機(jī)械人技術(shù),2015，4 [5] 周洪.氣動(dòng)技術(shù)的新發(fā)展.液壓氣動(dòng)與密封,2015，4 [6]黃繼昌,徐巧魚,張海貴等. 實(shí)用機(jī)械機(jī)構(gòu)圖冊(cè)[B] [M]. 人民郵電出版社，2016 [7] Cole Thompson Associates．“Directory of Intelligent Buildings”1999. 指導(dǎo)教師審查意見： 指導(dǎo)教師簽字： 　　　 20 年 月 日 指導(dǎo)委員會(huì)意見審核意見： 組長(zhǎng)簽字： 　　　20　年 月 日