【文章內(nèi)容簡介】 產(chǎn)量占到食用油產(chǎn)量的15%。隨著設(shè)施農(nóng)林業(yè)的發(fā)展和作業(yè)機械化的要求，研究開發(fā)林果收獲機械，實現(xiàn)機械化、自動化收獲是現(xiàn)代林業(yè)工程的重要課題。目前，國內(nèi)的油茶收獲設(shè)備處于研究階段，課題組研制的油茶果采摘機采摘效率是人工的十幾倍。采摘臂和采摘頭是油茶果采摘機的關(guān)鍵執(zhí)行部件，其工作性能對采摘機的收獲效率和收獲速度具有重要的影響，對執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作空間進行分析研究并開展優(yōu)化具有重要的意義。 本文主要研究內(nèi)容本文主要介紹了現(xiàn)階段國內(nèi)外油茶果機械采摘的研究狀況和虛擬樣機技術(shù)，通過分析幾種舉升部件的優(yōu)缺點，并結(jié)合油茶果采摘的工作環(huán)境和特性要求，從而研究設(shè)計出一款合適的油茶振動采收機舉升部件的虛擬樣機，并對其主要部件進行了詳細設(shè)計。 同時利用Solidworks軟件對各零部件進行了三維實體建模和整機虛擬裝配，并對機構(gòu)進行了靜態(tài)和動態(tài)干涉檢查[21][23]。2 油茶振動采收機舉升部件的總體方案設(shè)計 油茶樹栽培方式和油茶果生物特性油茶果油茶果樹生物特性、栽培方式和種植環(huán)境等因素是采收機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)和前提,決定著采摘機的結(jié)構(gòu)形式和作業(yè)方式。生物特性指標(biāo)包括株高、樹冠面積、徑粗等。通過對油茶果樹的株高、果實的生長位置、果實特點等特性與行距、株距等栽培方式數(shù)據(jù)分析油茶果實生長范圍與收獲作業(yè)特點,作為采摘機設(shè)計時的依據(jù)[9]。據(jù)權(quán)威調(diào)查油茶林種植密度根據(jù)地塊、坡度、光強度和管理水平確定。土層深厚、肥沃的平地,株行距3mx3m,栽植1110株/hm。,栽植1335株/ hm。經(jīng)過改良后的成熟油茶樹一般高為23m,。油茶樹為常綠小喬木，樹高一般在23m，主樹干直徑可達2080cm,樹枝較為茂密，樹冠直徑為4m左右，樹齡一般在200年。一棵油茶樹枝可結(jié)510個果實，單個成熟果實的直徑在3050mm之間，重量一般為50克。 油茶振動采收機舉升部件的總體方案設(shè)計原則 最優(yōu)的工作空間采收機的工作空間是其末端執(zhí)行器采摘頭上某一參考點所能達到的所有點的集合，是衡量采收機工作能力的一個重要指標(biāo)。釆摘臂的主臂和副臂越長,工作空間就越大,采摘范圍相對來說就越廣,通用性也就越好,而且還可以減少行走機構(gòu)的移動頻率,進而提高采收機效率。但是,這跟機械設(shè)計原則簡單緊湊相違背。最優(yōu)的設(shè)計是在工作空間滿足采收機作業(yè)的情況下,采摘臂長度盡量小[10]。常用體積指標(biāo)v對采收機工作空間進行評價,即: （1）（1）式中,V為工作空間的體積。L為各采摘臂長度之和。為了使采收機的作業(yè)目標(biāo)在預(yù)期的工作空間內(nèi),不僅需要考慮體積指標(biāo),而且還要考慮工作空間的形狀。因此,應(yīng)根據(jù)油茶果的實際分布情況和釆摘作業(yè)的需要,對采摘臂的運動學(xué)進行分析,選擇合適的采摘臂構(gòu)型、自由度數(shù)和各臂長度[11]。 合理的結(jié)構(gòu) 此處省略NNNNNNNNNNNN字?？劭郏壕牌咭痪哦惆肆懔?另提供全套機械畢業(yè)設(shè)計下載！該論文已經(jīng)通過答辯 盡量采用少的自由度自由度越多,靈活性越好,機器就具有越好的操作度。但同時會增加機器的復(fù)雜化,控制困難等問題，因此,在滿足機器正常工作的情況下,自由度盡量少。綜上可知,釆收機舉升部件的設(shè)計根據(jù)具體作業(yè)要求,分解采摘作業(yè)動作,將舉升部件分成采摘臂和采摘頭兩部分,參照有關(guān)工業(yè)設(shè)備設(shè)計中的關(guān)節(jié)配置方式,設(shè)計出具有最優(yōu)工作空間、避障能力和可操作度的關(guān)節(jié)類型和配置[14]。 油茶振動采收機舉升部件的總體結(jié)構(gòu) 舉升機構(gòu)舉升機構(gòu)有多種分類方式。按臂架的形狀分類，有直臂式和曲臂式兩種基本型式；按工作臂的型式分類，有四種基本型式，分別為：垂直升降式、折疊臂式、伸縮臂式和混合臂式。根據(jù)高空作業(yè)車，一般設(shè)有變幅機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、平衡機構(gòu)和行走機構(gòu)。依靠變幅機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)實現(xiàn)載人工作斗在水平和垂直方向的移動；依靠平衡機構(gòu)實現(xiàn)工作斗和水平面之間的夾角保持不變，依靠行走機構(gòu)實現(xiàn)工作場所的轉(zhuǎn)移[15]。垂直升降式高空作業(yè)車的升降機構(gòu)有剪叉式和套筒式兩種，其中剪叉式應(yīng)用較為廣泛。剪叉式升降機構(gòu)由多組鉸接成剪形的交叉連桿框架組成。剪叉式升降機構(gòu)在連桿框架間裝有液壓缸，通過液壓缸的伸縮來改變連桿交叉的角度，從而達到改變升降高度的目的。該型式的主要特點是結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、負載能力強，適合較低高度的作業(yè)，但其升降機構(gòu)只能做垂直運動，這導(dǎo)致其作業(yè)范圍狹小，所以它的使用場合較少[16]。伸縮臂式高空作業(yè)車的升降機構(gòu)由多節(jié)套疊、可伸縮的箱形臂組成。當(dāng)行駛時，作業(yè)臂收縮套疊；當(dāng)工作時，各節(jié)臂采用或獨立、或順序、或同步的方式伸縮，以此改變臂架的伸出長度來滿足不同的作業(yè)需求。該型式的主要特點是操作簡單、動作平穩(wěn)，同時可以獲得較大的作業(yè)高度與作業(yè)幅度，因此應(yīng)用非常廣泛。折疊臂式高空作業(yè)車的升降機構(gòu)是由多節(jié)箱形臂鉸接而成的。折疊臂式通常采用 2～3 節(jié)折疊臂，各節(jié)臂的折疊和展開運動由各節(jié)臂的液壓缸完成。該型式的主要特點是適合較低高度的作業(yè)，升降機構(gòu)靈活多樣、適應(yīng)性好、越障能力較強，因此它的應(yīng)用也比較廣泛[17][22]。將折疊臂和伸縮臂結(jié)合在一起組成的臂架型式被稱為混合臂式，這種臂架型式融合了兩種基本型式臂架的優(yōu)點，不僅作業(yè)高度和作業(yè)幅度較大，越障能力也較強，但它的結(jié)構(gòu)也最為復(fù)雜。根據(jù)以上的對比分析，油茶振動采收機舉升部件的總體結(jié)構(gòu)采用折疊臂式舉升機構(gòu)。這種機構(gòu)在液壓缸的驅(qū)動下可以自由升降，且所占空間小，避障能力較好，其主要部件包括轉(zhuǎn)臺，上臂，下臂，機械手爪，液壓伸縮缸等。 ，上臂擬定最大仰角為60度，下臂擬定最大仰角為45度，機械手爪及連接部分大概為1m長，不妨設(shè)上臂長為L2，下臂長為L1。根據(jù)圖3上下臂示意圖有：圖2 上下臂示意圖Fig2 The schematic diagram of upper and lower arm （3） （4）將數(shù)據(jù)代入（3）、（4）式中求得L2≈，L1≈,所以可取L2為1820mm，L1為1000mm。 轉(zhuǎn)臺 轉(zhuǎn)臺屬于油茶振動采收機執(zhí)行機構(gòu)的回轉(zhuǎn)機構(gòu)，能夠擴大幅度作業(yè)范圍。其上端鉸接下臂，通過變幅油缸支撐下臂舉升。由左右支撐板、變幅油缸座、底板、以及其它一些加強板焊接構(gòu)成。轉(zhuǎn)臺模型如圖3所示。 下臂下臂也叫做大臂，它起到支撐上臂的作用，它由左右槽鋼、兩端的組合板、伸縮油缸支座、變幅油缸支座組成。其中大臂各板件是焊接而成，各軸套也是焊接在相應(yīng)的銷軸孔內(nèi)。下臂模型如圖4所示。圖3 轉(zhuǎn)臺Fig 3 Assembly of turntable 上