开题报告--振摇式水果采摘机设计

毕 业 论 文 开 题 报 告1本课题的研究意义目前，我国水果收获主要靠人工手摘和借助云梯、采果刀等简单工具辅助采收。水果采收机械的研究在我国仍处于起步阶段，未见成熟先进的实用机具报道。目前，随着林果的规模化、产业化发展，依靠人工采收的方式已经不能满足产业化生产的需要。针对我国人工采收效率低、劳动强度大、成本高的生产实际，需要设计一种专门针对水果采摘机的收获机具，做到工作稳定可靠,，采净率高且不伤树的特点。以满足当前果园产业的需要，促进水果采摘是一项劳动投入量很大的作业，有些水果因成熟期不一致，需要多次采摘才能完成收获;而有些作为鲜食或作为加工用途的果品，因市场对于果实外观要求较高，不能有碰伤、刮伤、压裂等机械损伤，采收这些水果时必须小心翼翼:另外，水果收获是在离地面有35m高的空中作业，以上原因决定了水果采摘是一项费时、费工、费力的作业。人工采收水果的速度缓慢，大面积发展水果种植时，必须要依靠机械化来提高采摘效率。据有关资料介绍，有些鲜食水果的采收用工量较大，约占水果生产总用工量的50%以上,导致特色果品的生产成本过大，不能满足向果品加工企业提供数量充足、质量优越、价格相对低廉的原料，这样极不利于企业直接参与市场竞争。振摇式采收设备的研究，就是针对采摘时的要求进行设计的采摘机械，水果机械化收获对提高收获效率，降低收获作业成本，做到适时收获，减少收获过程中造成的机械损，保证水果质量，促进农业生产的规范化、标准化具有重要现实意义。目前果园的机械式采摘主要有振摇式、撞击式和切割式三种类型。振摇式是利用外力使树体或树枝发生振动或振摇，使果实产生加速度，在连接最弱处与果枝分离而掉落。撞击式是撞击部件直接冲撞果枝或敲打牵引果枝的棚架振落果实。切割式是将树枝或果柄切断使果实与果树分离的方式，又分为机械切割式和动力切割式。 国内在林果采摘及林木种子采收方面的技术和手段比较落后，更多还是依靠人工上树采摘，不仅存在极大的安全问题，而且对树木的损伤也非常严重。我国对于振动式采收机的研究始于上世纪80年代。1983年，东北林业大学研制了由集材拖拉机驱动的摇树采种机，但由于能耗高、效率低、对树木损伤大，从而并没有在林业发展上得到推广和应用;1985年，南京林业大学研制了由CH25型链锯发动机驱动的南方杉木振动采种机，由于使用的局限性和机构设备设计的不完善振动器在树上的安置点太低，也未能得到大范围的推广应用。到了21世纪是农业机械化向智能化方向发展的重要时期。随着农业生产的规模化、多样化和精确化，农业生产作业要求逐渐提高，许多作业项目都是劳动密集型工作，再加上国家政策的要求，保证作业质量成为关键问题;同时，工业生产发展迅猛，农业劳动力将逐渐向社会其他产业转移;随着人口的老龄化和农业劳动力的减少，农业生产成本也相应提高，这样大大提高了产品的市场竞争力。果品采摘作业是水果生产链中最耗时、最费力的一个环节。采摘作业季节性强、劳动强度大、费用高，因此保证果实适时采收、降低收获作业费用是农业增收的重要途径。由于采摘作业的复杂性，采摘自动化程度仍然很低。2本课题的基本内容本论文所研究的内容是针对水果种植面积大果园采收困难的现实问题而设计的一种振动式水果采摘设备。此设备基于振动原理，其振动动力用电动机驱动，通过偏心轮机构实现振动。适用于规模化种植小颗粒的水果采摘，其集电动机，振动杆等关键部位的设计制作于一体。此机设备使用便捷，适用性强能有效的提升果农的采摘效率。实现果农丰收盈利。总体结构设计：采摘机是由振动机构输出动力，采摘伸缩结构、采摘果树夹持机构、回收果实装置等一系列的装置配合完成水果的采摘工作。振动机构：振机构采用曲柄连杆式机构，曲柄在进行圆周运动过程中带动连杆作往复运动产生振动激振力。采摘伸缩结构：采摘臂结构运动相当人的手臂，实现自动伸缩、旋转并且其动作精确、灵活性较高，目前已在工业机器人领域得到广泛应用，如焊接机器人、搬运机器人和装配机器人，因此，林果采摘机采摘臂适宜选用关节型结构。采摘果树夹持机构：夹具开闭距离范围较大，能夹住不同直径大小的树木;能沿着与树干生长方向相垂直角度夹紧树木;夹紧力大小适宜，夹紧树干的同时尽量减少对树干表皮损伤；回收果实装置设计：回收接载装置主要用于对掉落的林果进行减速和收集，并装入合适的容器中运输出果园。前提要保证果品的质量，尽可能的减少损伤。本论文的研究内容如下：（1）分析振动机构，电动机等关键部位的工作原理，研究确定整机的总体设计方案。（2）分析采摘设备主要核心工作部件的结构原理对其进行选型和计算。（3）通过Pro/E三维绘图软件建立采摘装置的三维模型，并利用仿真软件对其进行运动轨迹分析完成水果采摘机的设计。毕 业 论 文 开 题 报 告3本课题的重点和难点重点：(1）设计的振摇式水果采收设备相对其他水果采取机具有操作灵活多变，采摘具有选择性，对果树本损伤小，成本低等。 (2）振摇式采收设备，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，在采摘速度上毕人工采摘有了显著的的提高。难度：本设计研究的是多种水果采摘设备，所以对采摘机的适用性要求强，能够满足多少水果的采摘工作。4论文提纲1 绪论1.1研究的背景及意义1.2国内外研究现状2 水果采摘设备的设计2.1总体方案设计2.1.1设备结构原理2.1.2设备工作原理3.采摘主要部分设计3.1采摘伸缩结构3.2采摘果树夹持紧束机构设计3.3果实回收装置结构设计4 动力输出振摇机构设计4.1动力选择4.2振动机构结论毕 业 论 文 开 题 报 告5参考文献1张恩铭,张新星,陈叶叶,陈席国,吴成成,李治丹.智能采摘机视角下的切割技术研究现状及展望J.南方农机,2021,52(05):12-14.2吕怡秋,杨叶.我国果园机械采摘与分级研究进展J.农村实用技术,2020(10):107-108.3尹逊春. 振动式核桃采摘机的设计与优化D.哈尔滨商业大学,2020.DOI:10.27787/ki.ghrbs.2020.000338.4刘远力. 抗倾覆香蕉采摘整机的设计与研究D.福建农林大学,2020.DOI:10.27018/ki.gfjnu.2020.000132.5邓祥丰. 菠萝采摘机关键部件的设计与分析D.成都大学,2020.DOI:10.27917/ki.gcxdy.2020.000025.6桑勇,杨琦,王琼,朱战胜,张家熹.一种机电网综合设计的水果采摘机J.湖南文理学院学报(自然科学版),2020,32(01):44-50+54.7张宸赫. 一种苹果采摘机的设计与研究D.成都大学,2020.DOI:10.27917/ki.gcxdy.2020.000083.8刘通,宋琦,梁甜甜,段佳明,孙鸿鹏.小型高效菠萝采摘机的机械结构设计J.吉林化工学院学报,2019,36(11):47-49.DOI:10.16039/22-1249.2019.11.011.9薛栋,钱伟,陈世淋,王书贤.某水果采摘机振动机构的设计与分析J.轻工科技,2019,35(10):37-38+42.10李伯阳. 基于机器视觉的梳摆式荔枝采摘机研究D.华南农业大学,2019.DOI:10.27152/ki.ghanu.2019.000409.11骆爱学. 小型果树采摘机改良设计的研究D.天津科技大学,2019.DOI:10.27359/ki.gtqgu.2019.000721.12翟宇坤. 一种山楂采摘机的机构设计与运动分析D.延边大学,2018.13杨益彬. 交错梳排式荔枝采摘机的设计与试验D.华南农业大学,2017.14张桃桃. 基于可拓设计的无人机水果采摘的结构设计D.广东工业大学,2016.15张俊昌. 菠萝自动采摘机的优化设计与分析D.仲恺农业工程学院,2014.6研究进度