核桃樹體建模及其果實采摘機設計.pdf

1、國內林果產業(yè)近年來迅速發(fā)展，特別是核桃產業(yè)有著巨大的發(fā)展，核桃種植面積和產量都在世界的前列。由于我國特殊的的種植地形所以在核桃采摘季節(jié)時對機械采收機的作業(yè)水平要求較高，然而目前國內大多利用效率較低的人工采摘作業(yè)方式造成了豐收不豐收的問題。再者國內引進國外的大型設備不能適應我國矮化密集型的核桃種植模式，在這全球各行各業(yè)迅速發(fā)展充滿競爭的時代，研制適合國內種植模式的偏心式振動核桃采摘機對于核桃產業(yè)的發(fā)展有著重大的意義。
　　本文基于理

2、論力學原理，建立起具有阻尼系統(tǒng)和彈性系統(tǒng)的采摘機—樹體的振動模型并列出了動力學方程。通過果實果柄受力分析計算出核桃果體與果樹分離的落果條件。根據(jù)核桃果樹的形態(tài)和生物學特性對果樹樹體進行Pro/e三維建模，首次將果實和果柄元素加入到建模中，然后把模型導入Ansys軟件中進行模態(tài)分析和諧振分析,研究夾持高度及施加激振力與樹體形變響應的關系,得出較適宜采摘高度為距地面900mm左右處及適宜激振力為3000N左右。還通過選取合適采摘點和激振力研

3、究果柄處的受力響應分析不同核桃成熟度所適合的采摘頻率，其結論為果實在7成熟時最佳的采摘頻率為28.6Hz，8成熟為26.3Hz，9成熟為24.0Hz，完全成熟為21.3Hz。以上述分析作為依據(jù),進行偏心式核桃振動采摘機設計。
　　采摘機主要包括偏心激振器、夾持裝置、多自由度機械采摘手臂和行走系統(tǒng)。重點對關鍵零件偏心塊進行設計并對其進行靜力學分析和模態(tài)分析。根據(jù)采摘的需求偏心塊的偏心距設計為10.25kg?m。將夾持機構設計成環(huán)抱式

4、夾持以實現(xiàn)增大與樹干的接觸面積來減少對樹皮的損傷。采摘手臂設計成6自由度，實現(xiàn)大范圍高效采摘。設計履帶式獨立行走裝置來適應地形和在矮化密集型種植模式下作業(yè)。通過對偏心塊的靜力學和模態(tài)分析驗證了核心部件設計的可行性并對采摘機進行裝配及繪制出液壓控制系統(tǒng)圖。最終對采摘機—樹體進行ADAMS動態(tài)仿真,發(fā)現(xiàn)轉動偏心塊運轉速度相同時樹干質心的加速度比轉速不同時要大,故得出轉速相同時能量轉化率高于轉速不同時的轉化率,從運動軌跡而言轉速相同的情況比轉