【摘要】：国内林果产业近年来迅速发展,特别是核桃产业有着巨大的发展,核桃种植面积和产量都在世界的前列。由于我国特殊的的种植地形所以在核桃采摘季节时对机械采收机的作业水平要求较高,然而目前国内大多利用效率较低的人工采摘作业方式造成了丰收不丰收的问题。再者国内引进国外的大型设备不能适应我国矮化密集型的核桃种植模式,在这全球各行各业迅速发展充满竞争的时代,研制适合国内种植模式的偏心式振动核桃采摘机对于核桃产业的发展有着重大的意义。本文基于理论力学原理,建立起具有阻尼系统和弹性系统的采摘机—树体的振动模型并列出了动力学方程。通过果实果柄受力分析计算出核桃果体与果树分离的落果条件。根据核桃果树的形态和生物学特性对果树树体进行Pro/e三维建模,首次将果实和果柄元素加入到建模中,然后把模型导入Ansys软件中进行模态分析和谐振分析,研究夹持高度及施加激振力与树体形变响应的关系,得出较适宜采摘高度为距地面900mm左右处及适宜激振力为3000N左右。还通过选取合适采摘点和激振力研究果柄处的受力响应分析不同核桃成熟度所适合的采摘频率,其结论为果实在7成熟时最佳的采摘频率为28.6Hz,8成熟为26.3Hz,9成熟为24.0Hz,完全成熟为21.3Hz。以上述分析作为依据,进行偏心式核桃振动采摘机设计。采摘机主要包括偏心激振器、夹持装置、多自由度机械采摘手臂和行走系统。重点对关键零件偏心块进行设计并对其进行静力学分析和模态分析。根据采摘的需求偏心块的偏心距设计为10.25kg·n。将夹持机构设计成环抱式夹持以实现增大与树干的接触面积来减少对树皮的损伤。采摘手臂设计成6自由度,实现大范围高效采摘。设计履带式独立行走装置来适应地形和在矮化密集型种植模式下作业。通过对偏心块的静力学和模态分析验证了核心部件设计的可行性并对采摘机进行装配及绘制出液压控制系统图。最终对采摘机—树体进行ADAMS动态仿真,发现转动偏心块运转速度相同时树干质心的加速度比转速不同时要大,故得出转速相同时能量转化率高于转速不同时的转化率,从运动轨迹而言转速相同的情况比转速不同时平稳,所以整体而言转动速度相同时振动效果优于转速不同时的情况,同时也验证了采摘机激振设计的可行性。
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S225.93
【参考文献】
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2710302
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