振动式枸杞采摘机虚拟样机设计

发布时间：2020-11-14 19:16

　　 近年来,随着市场对枸杞的需求量逐渐的增大,枸杞的种植面积也在不断扩大。枸杞人工采摘方式效率低、费用高、对劳动力的需求大,目前枸杞采摘的成本已经超过了枸杞总成本的50%。而枸杞的采摘周期大约只有7天左右,在枸杞收获的季节需要雇用大量的劳动力来采摘,人工采摘方式严重制约了枸杞产业的发展。研发出能解决枸杞采摘问题的机械对我国枸杞产业的发展具有非常重大的意义。目前,许多学者研究出了一些枸杞采摘机械。这些机械都存在一些问题,使得枸杞采摘机仅停留在科学研究阶段未能大范围推向市场。我国对枸杞采摘机械的研究一般是以小型便携式枸杞采摘机为主。但是小型便携式枸杞采摘机对提高枸杞采摘效率的作用较为有限,无法切实的解决问题。今后我国枸杞采摘机械的研究方向将是向着大型自走式枸杞采摘机械发展。本文针对我国枸杞采摘问题,采用了力学特性试验、理论计算、有限元仿真等方法,利用Solidworks、Ansys等软件设计了一种振动式枸杞采摘机的虚拟样机。本文主要的研究有以下几方面:(1)枸杞生物学、力学特性试验使用卷尺、游标卡尺测量枸杞种植农艺参数和枸杞自然生长情况参数。使用HP-2型数显式推拉力计测量了枸杞熟果、青果和花朵的连接力,为振动采摘装置的参数设计提供依据。使用微机控制电子拉力实验机对枸杞果实、枸杞枝条进行压缩力学特性试验。通过计算得到枸杞果实、枸杞枝条的弹性模量和密度等参数,为建立枸杞果实、枸杞枝条模型和仿真提供依据。(2)振动式枸杞采摘机设计选择枸杞采摘机的动力类型、振动装置的激振结构。根据设计要求,对枸杞采摘机整机结构和振动采摘装置、收集和输送装置以及采摘机的机架等关键部件进行设计,建立了枸杞采摘机的三维模型。(3)激振机构理论分析对枸杞采摘机振动采收时枸杞的受力情况以及枸杞植株前十阶模态固有频率下枸杞植株的振型进行分析。分析曲柄滑块机构的运动,结合枸杞熟果和青果的连接力,确定了激振机构的工作参数。该条件下,可满足枸杞采摘的要求。(4)机架有限元分析利用Ansys Workbench软件对枸杞采摘机机架进行有限元静态分析和有限元模态分析。通过分析枸杞采摘机机架的应力分布情况,得出最大应力约为80MPa,枸杞采摘机机架强度合格。分析枸杞采摘机机架的前十阶模态固有频率,最低固有频率约30Hz,与振动频率10~13.5Hz相差较大,不会发生共振现象。
【学位单位】：甘肃农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S225
【文章目录】：
摘要
Summary
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的与意义
        1.2.1 研究目的
        1.2.2 研究意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 国内外小林果采收机械研究现状
        1.3.2 枸杞采摘机研究现状
        1.3.3 枸杞采摘机研究方向
    1.4 研究的内容与方法
    1.5 技术路线
第二章 枸杞生物力学特性试验
    2.1 枸杞的农艺要求与生长参数
    2.2 枸杞的力学性能
        2.2.1 枸杞熟果的果柄连接力
        2.2.2 枸杞青果以及花朵的连接力
        2.2.3 枸杞叶的连接力
    2.3 枸杞的压缩试验
        2.3.1 枸杞果实重量及尺寸参数
        2.3.2 枸杞熟果的压缩试验
    2.4 枸杞枝条的试验
        2.4.1 枸杞植株尺寸
        2.4.2 枸杞枝条的密度计算
        2.4.3 枸杞枝条的压缩试验
    2.5 本章小结
第三章 振动式枸杞采摘机总体设计
    3.1 设计要求
    3.2 枸杞采摘机方案分析
        3.2.1 枸杞采摘机行走动力
        3.2.2 振动激振结构
    3.3 枸杞采摘机的整机结构及工作原理
        3.3.1 整体机构
        3.3.2 工作原理
    3.4 枸杞采摘机关键部件
        3.4.1 振动采摘装置
        3.4.2 收集和输送装置
    3.5 机架
    3.6 配套功率
        3.6.1 行走装置功率
        3.6.2 振动采摘装置功率
    3.7 本章小结
第四章 激振机构理论分析
    4.1 枸杞果实的振动形式
    4.2 枸杞采摘力的分析
    4.3 枸杞植株的模态分析
        4.3.1 Solidworks三维建模
        4.3.2 模型导入和添加材料
        4.3.3 模型网格划分
        4.3.4 添加约束条件
        4.3.5 求解及后处理
    4.4 曲柄滑块机构运动分析
    4.5 曲柄滑块机构尺寸参数
    4.6 本章小结
第五章 枸杞采摘机机架有限元分析
    5.1 机架静态结构分析
        5.1.1 Solidworks三维建模
        5.1.2 模型导入Workbench
        5.1.3 Workbench网格划分
        5.1.4 模型的网格划分
        5.1.5 添加约束和载荷
        5.1.6 求解和后处理
    5.2 机架的模态分析
        5.2.1 机架三维模型的导入
        5.2.2 机架模型的网格划分
        5.2.3 添加约束条件
        5.2.4 求解及后处理
    5.3 本章小结
第六章 总结和展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
导师简介

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 何家成;汪洋;刘宏博;李庆东;何培祥;;便携式果园采摘机设计[J];农机化研究;2018年05期

2 肖勇;傅延祺;刘通;杨琳琳;孙鹏;宁旺云;;便携式电动核桃采摘机的设计与试验研究[J];农机化研究;2018年01期

3 李荣德;;1QC-12型便携式枸杞采摘机的研制[J];当代农机;2016年01期

4 王艳新;蒋萧泽;朱莉;林智双;李淑芝;;基于单片机控制的自动松果采摘机设计[J];电子测试;2016年13期

5 韩东阳;;苹果采摘机[J];农村青少年科学探究;2017年Z2期

6 何军;李晓莺;曹有龙;雷泽民;;便携式枸杞采摘机对枸杞树的要求[J];北方园艺;2012年01期

7 叶力勤;李强;陈渐宁;安巍;;便携式枸杞采摘机采摘性能研究[J];宁夏农林科技;2009年04期

8 赵德修;;一种简易水果辅助采摘机设计[J];中国农机化学报;2018年06期

9 孙金华;;冬枣采摘机的设计[J];农民致富之友;2014年12期

10 连祥威;张燕;梁栋;;椰果采摘机的现状分析及发展建议[J];农机化研究;2012年09期

相关博士学位论文 前1条

1 李志鹏;蓝莓采摘机采摘策略及轨迹规划研究[D];东北林业大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 胡明明;振动式枸杞采摘机虚拟样机设计[D];甘肃农业大学;2018年

2 奚阳;摘机体验系统的设计与实现[D];电子科技大学;2013年

3 刘梦飞;核桃采摘机的设计与试验[D];陕西科技大学;2015年

4 赵玉龙;蓝莓采摘机虚拟样机设计[D];哈尔滨商业大学;2014年

5 毛俊超;核桃采摘机设计与仿真研究[D];陕西科技大学;2014年

6 韩欣悦;摘机系统的研究与实现[D];北京交通大学;2009年

7 杨志敏;油茶果采摘机振动特性研究[D];中南林业科技大学;2013年

8 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年

9 陈建东;啤酒花采摘机主要参数的试验研究[D];新疆农业大学;2011年

10 任颜华;啤酒花采摘机振动分选装置的仿真研究[D];甘肃农业大学;2008年

本文编号：2883863