基于外旋輪線軌跡的果品振動(dòng)采收機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、近年來，隨著我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整和果品消費(fèi)需求的持續(xù)上升，林果種植面積、產(chǎn)量穩(wěn)居世界第一位。然而，采收作業(yè)作為果園生產(chǎn)過程中最重要的環(huán)節(jié)，長(zhǎng)期缺乏高效低損傷的機(jī)械化采收設(shè)備，已經(jīng)成為制約我國果園經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。
　　本文圍繞果樹激振形式分析，通過ANSYS軟件仿真研究不同形式位移載荷對(duì)果品振動(dòng)采收效果的影響，以此為依據(jù)設(shè)計(jì)新型果品振動(dòng)采收機(jī)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行特性分析與參數(shù)優(yōu)化，最終完成樣機(jī)加工與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。論文的主要內(nèi)容和成果如下

2、：
　　1.根據(jù)已有果樹激振形式研究，提出了理想果樹激振形式假設(shè)，其內(nèi)容包括：1)能有效激發(fā)不同生長(zhǎng)方向的枝條振動(dòng)；2)激振能量均勻分布；3)有足夠的振動(dòng)強(qiáng)度。利用有限元軟件ANSYS對(duì)一棵山核桃樹建立模型，通過施加不同形式的位移載荷，進(jìn)行瞬態(tài)響應(yīng)分析以驗(yàn)證上述假設(shè)。對(duì)比振幅為94.6mm，頻率為3Hz的直線載荷、圓周載荷和外旋輪線載荷激振下果樹模型上各測(cè)試點(diǎn)的最大合成加速度分布情況，統(tǒng)計(jì)這三種位移載荷作用下產(chǎn)生的加速度平均值和標(biāo)

3、準(zhǔn)差依次分別為45.97，37.71，64.04m/s2和39.03，24.18，28.10m/s2。進(jìn)一步研究?jī)?nèi)、外旋輪線載荷激振產(chǎn)生的加速度分布情況，當(dāng)擺線支數(shù)為3時(shí)，內(nèi)、外旋輪線載荷產(chǎn)生的加速度平均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為32.02，50.75m/s2和14.21，30.54m/s2；當(dāng)擺線支數(shù)為5時(shí)，內(nèi)、外旋輪線載荷產(chǎn)生的加速度平均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為92.00，106.83m/s2和55.12，50.56m/s2。
　　2.根據(jù)果樹

4、模型的動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果，綜合考慮軌跡的機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)性，設(shè)計(jì)了基于外旋輪線軌跡的果品振動(dòng)采收機(jī)構(gòu)，其核心工作部件——外旋輪線機(jī)構(gòu)由兩組齒數(shù)比分別為3:1和5:1的外嚙合行星輪系構(gòu)成，可通過齒輪齒條機(jī)構(gòu)變換齒數(shù)比，具有輸出可變加速度的特點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。
　　3.采用“參數(shù)導(dǎo)引”方法優(yōu)化外旋輪線機(jī)構(gòu)尺寸，并編寫基于MATLAB平臺(tái)的優(yōu)化輔助軟件，得到優(yōu)化結(jié)果：R=35mm，ra=14.4mm，f=3Hz。根據(jù)上述結(jié)果，建立

5、果品振動(dòng)采收機(jī)構(gòu)的三維模型，利用ADAMS仿真得到外旋輪線機(jī)構(gòu)雙行星架驅(qū)動(dòng)時(shí)的最大驅(qū)動(dòng)力矩為2.9N?m。
　　4.完成實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的設(shè)計(jì)加工，利用Phantom v5.1高速攝影機(jī)捕捉樣機(jī)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡，并與理論軌跡、虛擬樣機(jī)仿真軌跡對(duì)比，發(fā)現(xiàn)三者基本一致，由此驗(yàn)證了外旋輪線機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。進(jìn)行室內(nèi)活立木動(dòng)力學(xué)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)，由實(shí)驗(yàn)樣機(jī)激振活立木主枝，利用AVANT MI-7008數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)記錄各測(cè)試點(diǎn)的加速度值。統(tǒng)計(jì)得到各測(cè)試