三維激振果品采收機構的設計與分析.pdf

1、中國的果園面積和果品產(chǎn)量近幾年在持續(xù)增長，如何高效地進行果品采收仍是果品生產(chǎn)的一大難題。由于振動式采收能夠快速有效地分離成熟果實，現(xiàn)存的果品采收機構以振動式采收機構為多，但目前的振動式果品采收機構采收效率仍然不高。鑒于此，本文圍繞果樹多維激振的作用效果，通過仿真比較不同形式的位移載荷對果樹加速度響應分布的影響，提出三維振動方式并設計出三維激振果品采收機構，對其進行機構分析和參數(shù)優(yōu)化，最后加工樣機進行試驗比較，驗證該采收方式的采收效果。論

2、文完成的主要工作如下：
　　1.利用ANSYS建立山核桃樹模型并進行瞬態(tài)響應分析，討論了一維激振載荷的形式及其加載方向對各方向加速度響應的影響。仿真結果顯示：一維激振位移載荷的加載方向對加速度響應的變化有顯著影響，但是單方向的激振力難以使果樹枝干在所有方向都能產(chǎn)生足夠大的加速度響應。在一維載荷和二維載荷形式基礎上提出三維載荷，其對果樹的激振作用效果不僅有沿樹枝徑向的激振作用，還有沿樹枝軸向的激振作用。最后分析了不同形式激振載荷以及

3、各種轉速比的三維載荷下，果樹上各測試點的加速度響應，得出以下結論：1）三維載荷產(chǎn)生的加速度分布比一維載荷和二維載荷更均勻；2）當組合空間載荷激振的轉速比為1:1時，加速度分布最均勻。
　　2.根據(jù)三維激振位移載荷的生成方法及其果樹動力學仿真結果，進行三維激振采收機構的總體設計。其主要結構包括箱體、空間連桿振搖機構、傳動機構和夾持機構，傳動機構可以實現(xiàn)變傳動比，從而得到不同的三維載荷。對核心工作部分——空間連桿振搖機構進行了運動學和

4、動力學分析。
　　3.利用空間連桿振搖機構的運動學模型，使用MATLAB計算各相關參數(shù)的變化對空間連桿振搖機構的輸出振幅和加速度的影響。為了達到最大的加速度目標，本文采用了遺傳算法對該機構的尺寸進行優(yōu)化。根據(jù)空間連桿振搖機構的約束條件確定連桿參數(shù)的取值范圍，編寫了基于MATLAB平臺的優(yōu)化輔助軟件，得到優(yōu)化計算結果：lAB=0.025m，lBC=0.180m，lBH=0.095m，lCD=0.050m，lEF=0.017m，lFG

5、=0.139m，lGI=0.170m，lIK=0.330m，此時機構輸出的最大合成加速度為117.3m/s2。根據(jù)該優(yōu)化尺寸建立了空間連桿振搖機構的三維簡化模型，仿真結果顯示，利用ADAMS仿真得到雙曲柄驅動時所需的最大力矩為2.18N·m。
　　4.依據(jù)機構尺寸的參數(shù)優(yōu)化和仿真分析的結果，進行了三維激振果品采收機構樣機的加工和裝配。為了比較三維激振果品采收機構對樹體的激振作用效果，加入了偏心塊式振動電機作比較對象，并開展室外果樹