机械毕业设计1211气吸式油茶果采摘机构设计

本科毕业设计题目气吸式油茶果采摘机构设计学 院： 工学院姓名：学 号:专业：班级：指导教师：2014 年 05 月目录摘 要 1Abstract 21 绪论 31.1 气吸式油茶果实采摘机构的技术背景 32 气吸式油茶果实采摘机械原理 42.1 气吸式油茶果实采摘机械原理分析 42.1.1 果实采摘方式的选择 42.1.2 气吸式油茶果实采摘机械原理简述 42.2气吸式油茶果采摘机械装配图分析 52.2.1 气吸式油茶果实采摘机械总装配图 52.2.2 气吸式油茶果实采摘机械三维装配图： 53.气吸式油茶果采摘机构部装图 63.1 气吸式油茶采摘机构头部部装图： 63.2 气吸式油茶果实采摘机械可伸缩机构、拉杆组件装配图及其三维图： 73.3 电动机的选型 104. 气吸式油茶果实采摘机构前景及总结 124.1 气吸式油茶果实采摘产品前景 124.2 气吸式油茶果实采摘机械总结 13参 考 文 献 14致 谢 15摘要本课题运用制图软件对油茶果实采摘器进行机构设计，便携式采摘机械是一种为解 决人们采摘高处果实难而创新设计的工具。包括采摘机构、可伸缩杆机构、真空负压装 置、电机正反转复位机构和齿轮传动机构并用 Pro/e 软件绘制了机构的三维图以助理解。 便携式油茶果实采摘机构主要采用了齿轮传动机构和铝合金管可伸缩机构，采摘高度范 围、省力、伸缩长短均可调节，采摘较灵活效率高，不会对枝条和花蕾造成伤害，铝合 金管可伸缩机构又使其质量较轻，便于携带，经投产和改进后可望解决农民朋友油茶及 直径相近果实的采摘难题，市场前景广阔。关键词：油茶果实；采摘；便携式；气吸式AbstractThis 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; design1 绪论1.1 气吸式油茶果实采摘机构的技术背景 我国是一个油茶种植大国，全国 14个油茶主产省区现有 2.6亿亩宜林地（江西、 湖南两省分布最多），其中相当一部分适宜种植油茶。目前油茶果实采摘方式主要为手 工作业，由于油茶树形或地形原因，果农不得不爬上树上或用钩子辅助采收，效率较低 且劳神费时，同时还存在安全隐患。在庞大而迫切的需求量面前，我国一直未能解决油茶果实采摘机械化的难题，油茶 果采摘机的研制才刚刚起步，在国外虽早有油茶果采摘机械问世，自动化程度和工作效 率也较高，但其机构的复杂性和成本门槛是我国果农较难跨越的，可谓舶来品不符合我 国国情。1.2 气吸式油茶果实采摘机构的作用 采用半机械化的便携式油茶采摘机可以轻巧灵活地采摘油茶果实，效率也比手工直 接采摘更高。具体体现在以下三个方面：1.动力方面，便携式油茶果实采收机构无需用 力，只需一个开关自动完成采摘；2.实用性方面，本机构适用于低、中、高不同高度的 油茶树果实的采摘并且携带方便；3.经济性方面，制造工艺简单，成本低廉，性价比高， 便于推广。2 气吸式油茶果实采摘机械原理2.1 气吸式油茶果实采摘机械原理分析2.1.1 果实采摘方式的选择要实现果实采摘，可以根据原理分为吸附式、剪切式、抓拉式等类型，其特点比较 如表 1 所示。表 1 各类不同工作原理的采摘机构及特点类型优点缺点气吸式定位要求低、动作灵敏需要配备真空形成装置，笨重不方便携带，造 价较咼。剪切式结构简单，操作方便，对果实和枝条的伤害较小定位要求咼，效率较低，不方便收集。抓拉式结构简单、操作方便、效率咼对枝条和花雷伤害稍大通过对油茶树性状研究，发现油茶树枝条比较脆，花蕾和果实连接较为紧密，综合 比较之后，采用气吸式采摘原理进行设计较为合适。2.1.2 气吸式油茶果实采摘机械原理简述 如下所示的机构装配图，油茶果实采摘机械头部总体分为两个部分。即采摘部分和 可伸缩部分，采摘部分和可伸缩部分详见后面的采摘和可伸缩部分原理说明。首先，采摘部分由锥形采摘头、齿轮、齿轮轴、连接体、轴承、等零件组成,并通过 铆钉固定在伸缩杆部件 1 上，可伸缩部分由铝合金空心管 1、2、3，套 1、2、，对应的 套的螺母组成，动力部分由电机、齿轮轴、联轴器组成。当机构的头部触到油茶果实时， 通过风机产生负压，吸住油茶果，控制电机正转，由齿轮传动扭矩带动齿轮轴1 及采摘 头旋转产生扭断力，从而果实采摘完毕。2.2气吸式油茶果采摘机械装配图分析2.2.1气吸式油茶果实采摘机械总装配图图2.11.联轴器2内六角螺栓3螺母1 4平键5齿轮6齿轮轴2 7采摘头&齿轮轴19.齿轮10.滚动轴承11、滚动体12.连接体13伸缩杆部件114.套1螺母15.套1 16伸缩杆部件2 17 套2螺母18套2 19.伸缩杆部件3 20.软管连接管2.2.2气吸式油茶果实采摘机械三维装配图：3.气吸式油茶果采摘机构部装图3.1气吸式油茶采摘机构头部部装图：图 3.1.1图 3.1.23.2气吸式油茶果实采摘机械可伸缩机构、拉杆组件装配图及其三维图：以下两图是铝合金管连接处的三维图，其实现可伸缩的关键在于两个连接的铝合金 管连接处有卡环，且两个铝合金管均为空心，直径也是一大一小，小直径的套在大直径 的铝合金管里面，实现可伸缩功能，而铝合金管头部的凹下卡环槽和另一个铝合金管凸 起的卡环保证了小直径的铝合金管不会在伸缩过程中滑出。套在铝合金管接口处的套制 有螺纹并且开了槽，螺母旋进时将两个铝合金管固定，保证刚度，要实现缩回功能时， 只需旋开螺母，将小直径的铝合金管压入大直径的铝合金管即可。BL -r rp-匚 2 I 1- /- XX 厂图3.2.1三维部装图下图为伸缩杆两端接口:图 3.2.2图 3.2.33.3电动机的选型SL系列交流伺服电动机型号和主要技术数据型号励磁 电压V控制 电压V频率Hz堵转 转矩 N m空载 转速 r/min输出 功率W机电时 间常数m s外形尺寸mm总长机壳 外径轴径36SL5E23636/18501102700186236490SL55220220503000270025301409014交流伺服电动机的机械特性是非线性的；不需要电刷和换向器，因此结构简单、运 行可靠、没有无线电干扰等优点。SL系列交流伺服电动机是由笼子转子和隐极式定子两部分组成。定子槽内嵌以二 相绕组，一相为励磁绕组，一相为控制绕组，控制绕组分为两半，分别引出四根线，可 接成串联或并联，以适用于两种电压。3.3.3、70BF1-3步进电动机BF系列反应式步进电动机型号和主要技术数据型号相数步距()电压V静态 电流A额定 负载 转矩 口Nm静态 力矩N m空载 起动 频率 步/s额定负 载起动 频率 步/s外形尺寸mm总长机壳 外径轴径70BF1-333/1.527310001000112708BF系列步进电动机系反应式步进电 动机，它是将脉冲指令转换为角位移或转 速的控制电动机，其角位移与脉冲数量严 格成正比，改变脉冲频率实现调速。它具 有定位精度高，同步运行特性好，调速范 围宽、能快速起动、反转和制动等特点。 广泛用于开环数控系统作执行元件和驱 动元件。4. 气吸式油茶果实采摘机构前景及总结4.1 气吸式油茶果实采摘产品前景对于此便携式油茶果采收机构分析并结合具体市场分析可知，该机构的设计较巧 妙，制造简单，操作方便，成本低廉，携带方便等优点可推测本产品的前景。目前我国 油茶采收技术还比较落后，但我国油茶的产量又相当可观，而且油茶生长于丘陵和山坡， 这样就给油茶果的采收工作带来了极大的不便。采收工作必定要投入大量的人力、物力 和财力，而且我国目前大部分油茶的采收都是通过人工作业，由于各方面的原因导致采 收效率普遍不高。采摘是一个重要的难题，而便携式油茶果采收机构的出现将极大的提高采收的效 率，节省人力、物力和财力，给农民带来经济效益。目前国外暂无此类机构的研究，国 内研究也还在起步阶段，尚不成熟，而此机构由于其可伸缩性、增力功能、携带方便、 使用灵活等特性经过实际投产和改进之后必然会得到迅速的使用和推广。4.2 气吸式油茶果实采摘机械总结此次毕业设计从采摘的方式上入手，先是考虑了剪切式采摘机构，之后是考虑 抓取式采摘，参考了油茶的一些知识，并根据自己采摘油茶的经验发现油茶果实和 一般的果实有不同之处。油茶树枝条韧性大，果实主要分布在油茶树枝条的前端， 在较高的油茶树面前使用抓拉式采摘机构最为方便实用。又考虑到可伸缩性和增力 功能，最后确定可伸缩性用铝合金管实现，增力功能则由动刀片和拉杆杠杆作用及 双滑轮的省力作用实现。另外考虑到自动定位功能，动、定刀片采用半圆形来实 现。重点从定位、增力、动力传送和可伸缩性等方面入手，利用 Pro/e 和 AutoCAD 软件，绘制三维图及二维图；结合机械原理、机械设计和农业机械等知识，在饶老 师的指导下来完成此次毕业设计。我发现真正地要设计一样产品真不是一件简单的 事情，从理论到实践的转换，设计思路理念，对课本知识的深入运用，绘图软件一 些高级绘图功能都是比较难的，需要花时间。知识储备太少，而且不系统，又没有 多少实践经验，我想这是我以后应该努力的方向，也是学院加强这方面教学条件的 契机吧。由于油茶果实种类较多，此次设计主要是针对普通油茶，油茶果实采摘时，本产 品只针对油茶树较高果实的采摘，其高度适合范围为1.8-3.6 米，允许通过的最大油茶 直径为50mm。需要进一步改进的地方应该是将伸缩杆改小，使该机构更为简单实用。参考文献1徐灏主编，机械设计手册M,北京：机械工业出版社，19922杨明忠、朱家诚主编，机械设计M，武汉：武汉理工大学出版社，20013曾志新、吕明主编，机械制造技术基础M，武汉：武汉理工大学出版社，20044郑文纬、吴克坚主编，机械原理M，北京：高等教育出版社，1997刘鸿文主编，材料力学M，北京：高等教育出版社，20046哈尔滨工业大学理论力学教研室编，理论力学M，北京：高等教育出版社，20087陈立德主编，机械专业英语M,上海：上海交通大学出版社，20018于永泗、齐民主编，机械工程材料M，大连：大连理工大学出版社，20079余桂英、郭纪林主编，AutoCAD2008中文版实用教程M,大连：大连理工大学出版社，200710邵立新、夏素民、孙江宏等编著，Pro/ENGINEER Wildfire 4.0中文版标准教程M，北京: 清华大学出版社，200711冯炳、韩泰荣、将文森等编著，中国机械设计大典（3） M，北京：机械工业出版社，2006致谢一眨眼，我已经在美丽的江西农业大学工学院度过了四个年头。四年，这是我人生 中非常重要的四年。给我留下了大学生活的美好回忆，留下了一笔巨大的无形的知识财 富。这必将对我今后的学习、工作、生活产生积极、长远的帮助。感谢江西农业大学工 学院四年来的培养，在此，我真诚地向我尊敬的老师们和母校表达我深深的谢意！毕业设计是在我的导师饶洪辉老师的多次指导下完成的。从毕业设计的选题、构思、 结构设计到论文写作的过程中，饶洪辉老师多次与我深入细致地探讨，并给我提出切实 可行的指导性建议。饶老师的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神将永远激励着我。 在此，请允许我向尊敬的饶洪辉老师表示真挚的谢意！在做毕业设计的过程中，也得到了许多同学的宝贵建议，在此致以诚挚的谢意。最后，向在百忙中抽出时间对此毕业设计进行评审并提出宝贵意见的各位老师表示衷心地感谢！衷心祝愿母校江西农业大学工学院的明天更加美好！