開題報告--振搖式水果采摘機設(shè)計

畢 業(yè) 論 文 開 題 報 告1本課題的研究意義目前，我國水果收獲主要靠人工手摘和借助云梯、采果刀等簡單工具輔助采收。水果采收機械的研究在我國仍處于起步階段，未見成熟先進的實用機具報道。目前，隨著林果的規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，依靠人工采收的方式已經(jīng)不能滿足產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的需要。針對我國人工采收效率低、勞動強度大、成本高的生產(chǎn)實際，需要設(shè)計一種專門針對水果采摘機的收獲機具，做到工作穩(wěn)定可靠,，采凈率高且不傷樹的特點。以滿足當(dāng)前果園產(chǎn)業(yè)的需要，促進水果采摘是一項勞動投入量很大的作業(yè)，有些水果因成熟期不一致，需要多次采摘才能完成收獲;而有些作為鮮食或作為加工用途的果品，因市場對于果實外觀要求較高，不能有碰傷、刮傷、壓裂等機械損傷，采收這些水果時必須小心翼翼:另外，水果收獲是在離地面有35m高的空中作業(yè)，以上原因決定了水果采摘是一項費時、費工、費力的作業(yè)。人工采收水果的速度緩慢，大面積發(fā)展水果種植時，必須要依靠機械化來提高采摘效率。據(jù)有關(guān)資料介紹，有些鮮食水果的采收用工量較大，約占水果生產(chǎn)總用工量的50%以上,導(dǎo)致特色果品的生產(chǎn)成本過大，不能滿足向果品加工企業(yè)提供數(shù)量充足、質(zhì)量優(yōu)越、價格相對低廉的原料，這樣極不利于企業(yè)直接參與市場競爭。振搖式采收設(shè)備的研究，就是針對采摘時的要求進行設(shè)計的采摘機械，水果機械化收獲對提高收獲效率，降低收獲作業(yè)成本，做到適時收獲，減少收獲過程中造成的機械損，保證水果質(zhì)量，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化具有重要現(xiàn)實意義。目前果園的機械式采摘主要有振搖式、撞擊式和切割式三種類型。振搖式是利用外力使樹體或樹枝發(fā)生振動或振搖，使果實產(chǎn)生加速度，在連接最弱處與果枝分離而掉落。撞擊式是撞擊部件直接沖撞果枝或敲打牽引果枝的棚架振落果實。切割式是將樹枝或果柄切斷使果實與果樹分離的方式，又分為機械切割式和動力切割式。 國內(nèi)在林果采摘及林木種子采收方面的技術(shù)和手段比較落后，更多還是依靠人工上樹采摘，不僅存在極大的安全問題，而且對樹木的損傷也非常嚴(yán)重。我國對于振動式采收機的研究始于上世紀(jì)80年代。1983年，東北林業(yè)大學(xué)研制了由集材拖拉機驅(qū)動的搖樹采種機，但由于能耗高、效率低、對樹木損傷大，從而并沒有在林業(yè)發(fā)展上得到推廣和應(yīng)用;1985年，南京林業(yè)大學(xué)研制了由CH25型鏈鋸發(fā)動機驅(qū)動的南方杉木振動采種機，由于使用的局限性和機構(gòu)設(shè)備設(shè)計的不完善振動器在樹上的安置點太低，也未能得到大范圍的推廣應(yīng)用。到了21世紀(jì)是農(nóng)業(yè)機械化向智能化方向發(fā)展的重要時期。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模化、多樣化和精確化，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)要求逐漸提高，許多作業(yè)項目都是勞動密集型工作，再加上國家政策的要求，保證作業(yè)質(zhì)量成為關(guān)鍵問題;同時，工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展迅猛，農(nóng)業(yè)勞動力將逐漸向社會其他產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移;隨著人口的老齡化和農(nóng)業(yè)勞動力的減少，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本也相應(yīng)提高，這樣大大提高了產(chǎn)品的市場競爭力。果品采摘作業(yè)是水果生產(chǎn)鏈中最耗時、最費力的一個環(huán)節(jié)。采摘作業(yè)季節(jié)性強、勞動強度大、費用高，因此保證果實適時采收、降低收獲作業(yè)費用是農(nóng)業(yè)增收的重要途徑。由于采摘作業(yè)的復(fù)雜性，采摘自動化程度仍然很低。2本課題的基本內(nèi)容本論文所研究的內(nèi)容是針對水果種植面積大果園采收困難的現(xiàn)實問題而設(shè)計的一種振動式水果采摘設(shè)備。此設(shè)備基于振動原理，其振動動力用電動機驅(qū)動，通過偏心輪機構(gòu)實現(xiàn)振動。適用于規(guī)?；N植小顆粒的水果采摘，其集電動機，振動桿等關(guān)鍵部位的設(shè)計制作于一體。此機設(shè)備使用便捷，適用性強能有效的提升果農(nóng)的采摘效率。實現(xiàn)果農(nóng)豐收盈利?？傮w結(jié)構(gòu)設(shè)計：采摘機是由振動機構(gòu)輸出動力，采摘伸縮結(jié)構(gòu)、采摘果樹夾持機構(gòu)、回收果實裝置等一系列的裝置配合完成水果的采摘工作。振動機構(gòu)：振機構(gòu)采用曲柄連桿式機構(gòu)，曲柄在進行圓周運動過程中帶動連桿作往復(fù)運動產(chǎn)生振動激振力。采摘伸縮結(jié)構(gòu)：采摘臂結(jié)構(gòu)運動相當(dāng)人的手臂，實現(xiàn)自動伸縮、旋轉(zhuǎn)并且其動作精確、靈活性較高，目前已在工業(yè)機器人領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如焊接機器人、搬運機器人和裝配機器人，因此，林果采摘機采摘臂適宜選用關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)。采摘果樹夾持機構(gòu)：夾具開閉距離范圍較大，能夾住不同直徑大小的樹木;能沿著與樹干生長方向相垂直角度夾緊樹木;夾緊力大小適宜，夾緊樹干的同時盡量減少對樹干表皮損傷；回收果實裝置設(shè)計：回收接載裝置主要用于對掉落的林果進行減速和收集，并裝入合適的容器中運輸出果園。前提要保證果品的質(zhì)量，盡可能的減少損傷。本論文的研究內(nèi)容如下：（1）分析振動機構(gòu)，電動機等關(guān)鍵部位的工作原理，研究確定整機的總體設(shè)計方案。（2）分析采摘設(shè)備主要核心工作部件的結(jié)構(gòu)原理對其進行選型和計算。（3）通過Pro/E三維繪圖軟件建立采摘裝置的三維模型，并利用仿真軟件對其進行運動軌跡分析完成水果采摘機的設(shè)計。畢 業(yè) 論 文 開 題 報 告3本課題的重點和難點重點：(1）設(shè)計的振搖式水果采收設(shè)備相對其他水果采取機具有操作靈活多變，采摘具有選擇性，對果樹本損傷小，成本低等。 (2）振搖式采收設(shè)備，使原本的低效率的采果有了一定的提高，并且降低了采摘的人工成本，在采摘速度上畢人工采摘有了顯著的的提高。難度：本設(shè)計研究的是多種水果采摘設(shè)備，所以對采摘機的適用性要求強，能夠滿足多少水果的采摘工作。4論文提綱1 緒論1.1研究的背景及意義1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2 水果采摘設(shè)備的設(shè)計2.1總體方案設(shè)計2.1.1設(shè)備結(jié)構(gòu)原理2.1.2設(shè)備工作原理3.采摘主要部分設(shè)計3.1采摘伸縮結(jié)構(gòu)3.2采摘果樹夾持緊束機構(gòu)設(shè)計3.3果實回收裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計4 動力輸出振搖機構(gòu)設(shè)計4.1動力選擇4.2振動機構(gòu)結(jié)論 畢 業(yè) 論 文 開 題 報 告5參考文獻1張恩銘,張新星,陳葉葉,陳席國,吳成成,李治丹.智能采摘機視角下的切割技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望J.南方農(nóng)機,2021,52(05):12-14.2呂怡秋,楊葉.我國果園機械采摘與分級研究進展J.農(nóng)村實用技術(shù),2020(10):107-108.3尹遜春. 振動式核桃采摘機的設(shè)計與優(yōu)化D.哈爾濱商業(yè)大學(xué),2020.DOI:10.27787/ki.ghrbs.2020.000338.4劉遠力. 抗傾覆香蕉采摘整機的設(shè)計與研究D.福建農(nóng)林大學(xué),2020.DOI:10.27018/ki.gfjnu.2020.000132.5鄧祥豐. 菠蘿采摘機關(guān)鍵部件的設(shè)計與分析D.成都大學(xué),2020.DOI:10.27917/ki.gcxdy.2020.000025.6桑勇,楊琦,王瓊,朱戰(zhàn)勝,張家熹.一種機電網(wǎng)綜合設(shè)計的水果采摘機J.湖南文理學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2020,32(01):44-50+54.7張宸赫. 一種蘋果采摘機的設(shè)計與研究D.成都大學(xué),2020.DOI:10.27917/ki.gcxdy.2020.000083.8劉通,宋琦,梁甜甜,段佳明,孫鴻鵬.小型高效菠蘿采摘機的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計J.吉林化工學(xué)院學(xué)報,2019,36(11):47-49.DOI:10.16039/22-1249.2019.11.011.9薛棟,錢偉,陳世淋,王書賢.某水果采摘機振動機構(gòu)的設(shè)計與分析J.輕工科技,2019,35(10):37-38+42.10李伯陽. 基于機器視覺的梳擺式荔枝采摘機研究D.華南農(nóng)業(yè)大學(xué),2019.DOI:10.27152/ki.ghanu.2019.000409.11駱愛學(xué). 小型果樹采摘機改良設(shè)計的研究D.天津科技大學(xué),2019.DOI:10.27359/ki.gtqgu.2019.000721.12翟宇坤. 一種山楂采摘機的機構(gòu)設(shè)計與運動分析D.延邊大學(xué),2018.13楊益彬. 交錯梳排式荔枝采摘機的設(shè)計與試驗D.華南農(nóng)業(yè)大學(xué),2017.14張?zhí)姨? 基于可拓設(shè)計的無人機水果采摘的結(jié)構(gòu)設(shè)計D.廣東工業(yè)大學(xué),2016.15張俊昌. 菠蘿自動采摘機的優(yōu)化設(shè)計與分析D.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院,2014. 6研究進度