氣吸式油茶果采摘機構(gòu)設(shè)計
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江西農(nóng)業(yè)大學工學院氣吸式油茶果采摘機構(gòu)設(shè)計學院:工學院姓名:丁博文 專業(yè):農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班級:農(nóng)機1001班江西農(nóng)業(yè)大學工學院 1.1.前言前言 2.2.采摘機構(gòu)原理圖采摘機構(gòu)原理圖 4.4.總結(jié)總結(jié)3.3.采摘機構(gòu)設(shè)計采摘機構(gòu)設(shè)計設(shè)計內(nèi)容1現(xiàn)狀:人工采收,勞動強度大。2采收時效:要求在1-2周內(nèi)采收完。3設(shè)計意義:氣吸式采收靈活,效率高江西農(nóng)業(yè)大學工學院1.1前言-氣吸式江西農(nóng)業(yè)大學工學院選用吸附式采摘油茶果實(不易傷害果實枝條以及花蕾)傳感器式 (成本高)吸附式(定位要求低)剪切式(定位高,效率低)抓取式(易傷害果實枝條)江西農(nóng)業(yè)大學工學院2.1總裝原理圖江西農(nóng)業(yè)大學工學院2.2氣吸式油茶果采摘頭部原理 3.1 采摘機構(gòu)頭部部裝圖 3.2 可伸縮機構(gòu)部 3.3 可伸縮桿組件的細節(jié)問題江西農(nóng)業(yè)大學工學院3.3.油茶果采摘機構(gòu)設(shè)計油茶果采摘機構(gòu)設(shè)計Text in hereTxt in hereext in here江西農(nóng)業(yè)大學工學院3.1采摘機構(gòu)頭部裝配圖齒輪軸江西農(nóng)業(yè)大學工學院3.2可伸縮機構(gòu)部裝圖江西農(nóng)業(yè)大學工學院3.3可伸縮桿組件的細節(jié)問題江西農(nóng)業(yè)大學工學院 在設(shè)計過程中溫習了很多知識,發(fā)現(xiàn)很多思維和知識構(gòu)架上的空白點,為以后的工作和學習指明了方向。煩請各位評委老師對此次設(shè)計進行評審,不足之處請給予批評指正。江西農(nóng)業(yè)大學工學院4.總結(jié)江西農(nóng)業(yè)大學工學院
JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計
題目:氣吸式油茶果采摘機構(gòu)設(shè)計
學 院: 工學院
姓 名: 丁博文
學 號: 20100969
專 業(yè): 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化
班 級: 農(nóng)機1001班
指導(dǎo)教師: 饒洪輝 職 稱: 副教授
2014 年 05 月
目錄
摘 要 1
Abstract 2
1 緒論 3
1.1氣吸式油茶果實采摘機構(gòu)的技術(shù)背景 3
2 氣吸式油茶果實采摘機械原理 4
2.1氣吸式油茶果實采摘機械原理分析 ........................................................................4
2.1.1果實采摘方式的選擇 4
2.1.2 氣吸式油茶果實采摘機械原理簡述 4
2.2氣吸式油茶果采摘機械裝配圖分析 5
2.2.1 氣吸式油茶果實采摘機械總裝配圖 5
2.2.2 氣吸式油茶果實采摘機械三維裝配圖: 5
3.氣吸式油茶果采摘機構(gòu)部裝圖 6
3.1氣吸式油茶采摘機構(gòu)頭部部裝圖: 6
3.2氣吸式油茶果實采摘機械可伸縮機構(gòu)、拉桿組件裝配圖及其三維圖: 7
3.3電動機的選型 10
4. 氣吸式油茶果實采摘機構(gòu)前景及總結(jié) 12
4.1 氣吸式油茶果實采摘產(chǎn)品前景 12
4.2氣吸式油茶果實采摘機械總結(jié) 13
參 考 文 獻 14
致 謝 15
摘 要
本課題運用制圖軟件對油茶果實采摘器進行機構(gòu)設(shè)計,便攜式采摘機械是一種為解決人們采摘高處果實難而創(chuàng)新設(shè)計的工具。包括采摘機構(gòu)、可伸縮桿機構(gòu)、真空負壓裝置、電機正反轉(zhuǎn)復(fù)位機構(gòu)和齒輪傳動機構(gòu)并用Pro/e軟件繪制了機構(gòu)的三維圖以助理解。便攜式油茶果實采摘機構(gòu)主要采用了齒輪傳動機構(gòu)和鋁合金管可伸縮機構(gòu),采摘高度范圍、省力、伸縮長短均可調(diào)節(jié),采摘較靈活效率高,不會對枝條和花蕾造成傷害,鋁合金管可伸縮機構(gòu)又使其質(zhì)量較輕,便于攜帶,經(jīng)投產(chǎn)和改進后可望解決農(nóng)民朋友油茶及直徑相近果實的采摘難題,市場前景廣闊。
關(guān)鍵詞:油茶果實;采摘;便攜式;氣吸式
0
Abstract
This subject is to use mapping software fruit picking heads was camellia mechanism design, picking machinery is a portable solution for people picking fruit difficult and innovative design height of tools. Including: picking institutions, clamping device and manual control wire cable for dynamic force, cylindrical compression spring collection agencies reset. Make casting 3d drawing using Pro/e software to simulate the best Angle picking, avoid the fruit size limits, picking height range can be adjusted, picking a flexible, high efficiency, easy to carry, solve the problem, picking fruit market prospect.
Key words: Camellia fruit ;picking; Portable; design
1 緒論
1.1氣吸式油茶果實采摘機構(gòu)的技術(shù)背景
我國是一個油茶種植大國,全國14個油茶主產(chǎn)省區(qū)現(xiàn)有2.6億畝宜林地(江西、湖南兩省分布最多),其中相當一部分適宜種植油茶。目前油茶果實采摘方式主要為手工作業(yè),由于油茶樹形或地形原因,果農(nóng)不得不爬上樹上或用鉤子輔助采收,效率較低且勞神費時,同時還存在安全隱患。
在龐大而迫切的需求量面前,我國一直未能解決油茶果實采摘機械化的難題,油茶果采摘機的研制才剛剛起步,在國外雖早有油茶果采摘機械問世,自動化程度和工作效率也較高,但其機構(gòu)的復(fù)雜性和成本門檻是我國果農(nóng)較難跨越的,可謂舶來品不符合我國國情。
1.2氣吸式油茶果實采摘機構(gòu)的作用
采用半機械化的便攜式油茶采摘機可以輕巧靈活地采摘油茶果實,效率也比手工直接采摘更高。具體體現(xiàn)在以下三個方面:1.動力方面,便攜式油茶果實采收機構(gòu)無需用力,只需一個開關(guān)自動完成采摘;2.實用性方面,本機構(gòu)適用于低、中、高不同高度的油茶樹果實的采摘并且攜帶方便;3.經(jīng)濟性方面,制造工藝簡單,成本低廉,性價比高,便于推廣。
2 氣吸式油茶果實采摘機械原理
2.1氣吸式油茶果實采摘機械原理分析
2.1.1果實采摘方式的選擇
要實現(xiàn)果實采摘,可以根據(jù)原理分為吸附式、剪切式、抓拉式等類型,其特點比較如表1所示。
表1 各類不同工作原理的采摘機構(gòu)及特點
類型
優(yōu)點
缺點
氣吸式
定位要求低、動作靈敏
需要配備真空形成裝置,笨重不方便攜帶,造價較高。
剪切式
結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,對果實和枝條的傷害較小
定位要求高,效率較低,不方便收集。
抓拉式
結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、效率高
對枝條和花蕾傷害稍大
通過對油茶樹性狀研究,發(fā)現(xiàn)油茶樹枝條比較脆,花蕾和果實連接較為緊密,綜合比較之后,采用氣吸式采摘原理進行設(shè)計較為合適。
2.1.2 氣吸式油茶果實采摘機械原理簡述
如下所示的機構(gòu)裝配圖,油茶果實采摘機械頭部總體分為兩個部分。即采摘部分和可伸縮部分,采摘部分和可伸縮部分詳見后面的采摘和可伸縮部分原理說明。
首先,采摘部分由錐形采摘頭、齒輪、齒輪軸、連接體、軸承、等零件組成,并通過鉚釘固定在伸縮桿部件1上,可伸縮部分由鋁合金空心管1、2、3,套1、2、,對應(yīng)的套的螺母組成,動力部分由電機、齒輪軸、聯(lián)軸器組成。當機構(gòu)的頭部觸到油茶果實時,通過風機產(chǎn)生負壓,吸住油茶果,控制電機正轉(zhuǎn),由齒輪傳動扭矩帶動齒輪軸1及采摘頭旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生扭斷力,從而果實采摘完畢。
2.2氣吸式油茶果采摘機械裝配圖分析
2.2.1 氣吸式油茶果實采摘機械總裝配圖
圖2.1
1. 聯(lián)軸器 2.內(nèi)六角螺栓 3.螺母1 4.平鍵 5.齒輪 6.齒輪軸2 7.采摘頭 8.齒輪軸1 9.齒輪 10.滾動軸承 11、滾動體12.連接體 13.伸縮桿部件1 14.套1螺母 15.套1 16.伸縮桿部件2 17.套2螺母 18.套2 19.伸縮桿部件3 20.軟管連接管
2.2.2 氣吸式油茶果實采摘機械三維裝配圖:
圖2.2
3.氣吸式油茶果采摘機構(gòu)部裝圖
3.1氣吸式油茶采摘機構(gòu)頭部部裝圖:
圖3.1.1
圖3.1.2
3.2氣吸式油茶果實采摘機械可伸縮機構(gòu)、拉桿組件裝配圖及其三維圖:
以下兩圖是鋁合金管連接處的三維圖,其實現(xiàn)可伸縮的關(guān)鍵在于兩個連接的鋁合金管連接處有卡環(huán),且兩個鋁合金管均為空心,直徑也是一大一小,小直徑的套在大直徑的鋁合金管里面,實現(xiàn)可伸縮功能,而鋁合金管頭部的凹下卡環(huán)槽和另一個鋁合金管凸起的卡環(huán)保證了小直徑的鋁合金管不會在伸縮過程中滑出。套在鋁合金管接口處的套制有螺紋并且開了槽,螺母旋進時將兩個鋁合金管固定,保證剛度,要實現(xiàn)縮回功能時,只需旋開螺母,將小直徑的鋁合金管壓入大直徑的鋁合金管即可。
圖3.2.1 三維部裝圖
下圖為伸縮桿兩端接口:
圖3.2.2
圖3.2.3
3.3電動機的選型
SL系列交流伺服電動機型號和主要技術(shù)數(shù)據(jù)
型號
勵磁電壓V
控制電壓V
頻率
Hz
堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩N·m
空載轉(zhuǎn)速r/min
輸出功率W
機電時間常數(shù)m·s
外形尺寸 mm
總長
機殼外徑
軸徑
36SL5E2
36
36/18
50
110
2700
1
8
62
36
4
90SL55
220
220
50
3000
2700
25
30
140
90
14
3.3.1、36SL5E2伺服電動機
3.3.2、90SL55伺服電動機
交流伺服電動機的機械特性是非線性的;不需要電刷和換向器,因此結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、沒有無線電干擾等優(yōu)點。
SL系列交流伺服電動機是由籠子轉(zhuǎn)子和隱極式定子兩部分組成。定子槽內(nèi)嵌以二相繞組,一相為勵磁繞組,一相為控制繞組,控制繞組分為兩半,分別引出四根線,可接成串聯(lián)或并聯(lián),以適用于兩種電壓。
BF系列反應(yīng)式步進電動機型號和主要技術(shù)數(shù)據(jù)
型號
相數(shù)
步距
(o)
電壓
V
靜態(tài)
電流
A
額定負載轉(zhuǎn)矩μN·m
靜態(tài)力矩μN·m
空載起動頻率步/s
額定負載起動頻率
步/s
外形尺寸 mm
總長
機殼外徑
軸徑
70BF1-3
3
3/1.5
27
3
1000
---
---
1000
112
70
8
3.3.3、70BF1-3步進電動機
BF系列步進電動機系反應(yīng)式步進電動機,它是將脈沖指令轉(zhuǎn)換為角位移或轉(zhuǎn)速的控制電動機,其角位移與脈沖數(shù)量嚴格成正比,改變脈沖頻率實現(xiàn)調(diào)速。它具有定位精度高,同步運行特性好,調(diào)速范圍寬、能快速起動、反轉(zhuǎn)和制動等特點。廣泛用于開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)作執(zhí)行元件和驅(qū)動元件。
4. 氣吸式油茶果實采摘機構(gòu)前景及總結(jié)
4.1 氣吸式油茶果實采摘產(chǎn)品前景
對于此便攜式油茶果采收機構(gòu)分析并結(jié)合具體市場分析可知,該機構(gòu)的設(shè)計較巧妙,制造簡單,操作方便,成本低廉,攜帶方便等優(yōu)點可推測本產(chǎn)品的前景。目前我國油茶采收技術(shù)還比較落后,但我國油茶的產(chǎn)量又相當可觀,而且油茶生長于丘陵和山坡,這樣就給油茶果的采收工作帶來了極大的不便。采收工作必定要投入大量的人力、物力和財力,而且我國目前大部分油茶的采收都是通過人工作業(yè),由于各方面的原因?qū)е虏墒招势毡椴桓摺?
采摘是一個重要的難題,而便攜式油茶果采收機構(gòu)的出現(xiàn)將極大的提高采收的效率,節(jié)省人力、物力和財力,給農(nóng)民帶來經(jīng)濟效益。目前國外暫無此類機構(gòu)的研究,國內(nèi)研究也還在起步階段,尚不成熟,而此機構(gòu)由于其可伸縮性、增力功能、攜帶方便、使用靈活等特性經(jīng)過實際投產(chǎn)和改進之后必然會得到迅速的使用和推廣。
4.2氣吸式油茶果實采摘機械總結(jié)
此次畢業(yè)設(shè)計從采摘的方式上入手,先是考慮了剪切式采摘機構(gòu),之后是考慮抓取式采摘,參考了油茶的一些知識,并根據(jù)自己采摘油茶的經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)油茶果實和一般的果實有不同之處。油茶樹枝條韌性大,果實主要分布在油茶樹枝條的前端,在較高的油茶樹面前使用抓拉式采摘機構(gòu)最為方便實用。又考慮到可伸縮性和增力功能,最后確定可伸縮性用鋁合金管實現(xiàn),增力功能則由動刀片和拉桿杠桿作用及雙滑輪的省力作用實現(xiàn)。另外考慮到自動定位功能,動、定刀片采用半圓形來實現(xiàn)。重點從定位、增力、動力傳送和可伸縮性等方面入手,利用Pro/e和AutoCAD軟件,繪制三維圖及二維圖;結(jié)合機械原理、機械設(shè)計和農(nóng)業(yè)機械等知識,在饒老師的指導(dǎo)下來完成此次畢業(yè)設(shè)計。我發(fā)現(xiàn)真正地要設(shè)計一樣產(chǎn)品真不是一件簡單的事情,從理論到實踐的轉(zhuǎn)換,設(shè)計思路理念,對課本知識的深入運用,繪圖軟件一些高級繪圖功能都是比較難的,需要花時間。知識儲備太少,而且不系統(tǒng),又沒有多少實踐經(jīng)驗,我想這是我以后應(yīng)該努力的方向,也是學院加強這方面教學條件的契機吧。
由于油茶果實種類較多,此次設(shè)計主要是針對普通油茶,油茶果實采摘時,本產(chǎn)品只針對油茶樹較高果實的采摘,其高度適合范圍為1.8-3.6米,允許通過的最大油茶直徑為50mm。需要進一步改進的地方應(yīng)該是將伸縮桿改小,,使該機構(gòu)更為簡單實用。
參 考 文 獻
[1] 徐灝主編,機械設(shè)計手冊[M],北京:機械工業(yè)出版社,1992
[2] 楊明忠、朱家誠主編,機械設(shè)計[M],武漢:武漢理工大學出版社,2001
[3] 曾志新、呂明主編,機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M],武漢:武漢理工大學出版社,2004
[4] 鄭文緯、吳克堅主編,機械原理[M],北京:高等教育出版社,1997
[5] 劉鴻文主編,材料力學[M],北京:高等教育出版社,2004
[6] 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室編,理論力學[M],北京:高等教育出版社,2008
[7] 陳立德主編,機械專業(yè)英語[M],上海:上海交通大學出版社,2001
[8] 于永泗、齊民主編,機械工程材料[M],大連:大連理工大學出版社,2007
[9] 余桂英、郭紀林主編,AutoCAD2008中文版實用教程[M],大連:大連理工大學出版社,2007
[10] 邵立新、夏素民、孫江宏等編著,Pro/ENGINEER Wildfire 4.0中文版標準教程[M],北京:清華大學出版社,2007
[11] 馮炳、韓泰榮、將文森等編著,中國機械設(shè)計大典(3)[M],北京:機械工業(yè)出版社,2006
致 謝
一眨眼,我已經(jīng)在美麗的江西農(nóng)業(yè)大學工學院度過了四個年頭。四年,這是我人生中非常重要的四年。給我留下了大學生活的美好回憶,留下了一筆巨大的無形的知識財富。這必將對我今后的學習、工作、生活產(chǎn)生積極、長遠的幫助。感謝江西農(nóng)業(yè)大學工學院四年來的培養(yǎng),在此,我真誠地向我尊敬的老師們和母校表達我深深的謝意!
畢業(yè)設(shè)計是在我的導(dǎo)師饒洪輝老師的多次指導(dǎo)下完成的。從畢業(yè)設(shè)計的選題、構(gòu)思、結(jié)構(gòu)設(shè)計到論文寫作的過程中,饒洪輝老師多次與我深入細致地探討,并給我提出切實可行的指導(dǎo)性建議。饒老師的高深精湛的造詣與嚴謹求實的治學精神將永遠激勵著我。在此,請允許我向尊敬的饒洪輝老師表示真摯的謝意!
在做畢業(yè)設(shè)計的過程中,也得到了許多同學的寶貴建議,在此致以誠摯的謝意。
最后,向在百忙中抽出時間對此畢業(yè)設(shè)計進行評審并提出寶貴意見的各位老師表示衷心地感謝!
衷心祝愿母校江西農(nóng)業(yè)大學工學院的明天更加美好!自 畢業(yè)論文
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