漿果采摘機的設計開題報告.doc

本科畢業(yè)設計開題報告題目：漿果采摘機的設計院（系）：機械工程學院班級：機制08-1班姓名：周慶宇學號：0503010220指導教師：耿雷李海越教師職稱：教授黑龍江科技學院本科畢業(yè)設計開題報告題目漿果采摘機的設計來源工程實際1、研究目的和意義藍莓具有“世界水果之王”和“黃金水果”的美譽，由于其保健作用和經(jīng)濟、藥用價值，藍莓產(chǎn)業(yè)鏈必然成為我國林業(yè)經(jīng)濟新的增長點。本研究欲引進國外藍莓自動采摘技術，填補我國在小漿果采摘機械方面的空白，促進林業(yè)科技進步，同時也為高附加值的林特產(chǎn)品的種植和推廣提供設備支持，解決由于人工采摘效率低造成的阻礙藍莓種植面積擴大的問題，也解決了人工野蠻采摘對母枝破壞影響來年產(chǎn)量的問題，促進林業(yè)生態(tài)建設和產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展，促進林業(yè)從業(yè)者收入提高及人民生活品質(zhì)的提高。本系列采摘機還可以用于黑豆果（黑加侖）、藍靛果、五味子、樹莓等高附加值珍稀林特水果的采摘，也可用于葡萄的采摘，摘下的葡萄呈顆粒狀，用于造酒、葡萄干加工。所以藍莓自動采摘技術的研發(fā)不僅符合我國發(fā)展低碳林業(yè)經(jīng)濟的需求，更能創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益，提高林業(yè)科技對社會的貢獻率。2、國內(nèi)外發(fā)展情況(文獻綜述)目前國內(nèi)藍莓采摘完全是人力手工方式采摘，采摘速度慢，一個熟練的采摘工人一天采摘數(shù)量不超過20斤。部分地區(qū)使用鐵絲彎成叉形的簡單工具，損失率大(果實掉落和損壞)，采摘費用占藍莓制品總成本的比例約為33%70%。人工采摘還有一個不容忽視的問題是野蠻采摘，追求采摘效率的結果經(jīng)常是造成果樹的破壞，影響未來的產(chǎn)量。藍莓采摘作業(yè)的季節(jié)性強，成熟期只有50余天，勞動強度大，不及時采摘成熟果實就會掉落，造成損失。因此在藍莓果實成熟時期要投用大量的人力進行藍莓果實采摘。內(nèi)蒙古根河市每年在藍莓成熟季節(jié)每天要出動3000多人進行藍莓采摘，采摘時間長達兩個月，累計出動人工18萬人次，按每人每天采摘10公斤，每公斤人工費20元人民幣計算，根河藍莓的采摘費用就需3600萬元人民幣。藍莓采摘是藍莓產(chǎn)業(yè)鏈的瓶頸，藍莓采摘從人工方式向機械化方式轉(zhuǎn)變已經(jīng)勢在必行。美國是國際上最早研究開發(fā)藍莓采摘機的國家，近幾十年來，美國在藍莓采摘技術上投入了大量的人力和物力，已經(jīng)基本完成了該項技術的研究開發(fā)工作，在九十年代就已經(jīng)開始投入使用，目前產(chǎn)品擯棄了前期的種種不足，逐步走向成熟，開始批量生產(chǎn)。而在國內(nèi)既沒有這方面的研究，也沒有這種設備。在我國，其他采摘收獲機械有一定的研究，如東北林業(yè)大學的陸懷民研制了林木球果采摘機器人,主要由5自由度機械手、行走機構、液壓驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。采摘時,機器人停在距離果樹24m處,采摘手爪沿著樹枝生長方向靠近,然后，采摘手爪的梳齒夾攏果枝,大小臂帶動采摘手爪按原路返回,梳下樹枝上果實,完成一次采摘。中國計量學院、中國農(nóng)業(yè)大學、吉林大學等單位對蘋果、草莓等水果采摘機器人進行了研究。但是小漿果的采摘與這些果實地采摘有很大地差異，這些采摘都是單個進行的，藍莓采摘由于果實小而軟，識別和定位及采摘較其他水果難，且容易破損，采摘原理本質(zhì)不同。3、研究/設計的目標：根據(jù)受采摘漿果的實際情況，開發(fā)設計出運行穩(wěn)定，經(jīng)濟性好的自行式漿果采摘機，提高對漿果采摘的效率，盡可能的減少對漿果以及植株的損傷。4、設計方案（研究/設計方法、理論分析、計算、實驗方法和步驟等）：方案1旋轉(zhuǎn)式采摘旋轉(zhuǎn)式采摘機如圖1所示，是較新的藍莓采摘機產(chǎn)品，具有自走式大幅U形框架，可以跨越一個藍莓灌木行，車體行走速度、車身高度和收獲采摘頭都由操作人員來控制，采摘機操作人員利用液壓傳動裝置使得藍莓采摘機有著廣泛的地面行走速度，四個車輪上都有液壓缸，以便采摘機在凸凹不平的地面也可以保持水平控制。U形框架車身，其高度可調(diào)節(jié)，以適應不同高度的藍莓灌木叢。為達到有效的收獲效率，旋轉(zhuǎn)式藍莓采摘機采用旋轉(zhuǎn)式采摘頭、履帶式果實傳輸、噴氣式果實凈化。旋轉(zhuǎn)式采摘頭包含288個尼龍手指，當旋轉(zhuǎn)采摘頭旋轉(zhuǎn)時，采摘手指邊振動邊象木梳一樣穿過藍莓灌木叢，使得成熟的藍莓果實在振動的條件下被采摘下來，這種采摘頭具有更快、更經(jīng)濟的機械收獲特點。OAB圖1旋轉(zhuǎn)式采摘O處為液壓馬達帶動的圓盤通過皮帶傳動分別帶動AB兩處圓盤轉(zhuǎn)動，AB兩處圓盤上分別均勻的分布采摘桿頭。方案2擺動式采摘除了轉(zhuǎn)動式采摘機構，藍莓采摘機還有采用擺動式采摘手臂，如圖2所示。這種方式的藍莓采摘機適合于采摘藍莓灌木叢比較稀疏以及搭架架起的植被。擺動式采摘手在搖擺手指的過程中，通過擠壓及振動把成熟的果實采摘下來。前后的擺動使采摘植被形成波浪一樣的振動。針對不同的藍莓灌木叢，可以選用不同的擺動手指，以取得更好的采摘效果。采摘手的擺動速度是完全可調(diào)節(jié)的。OABCDEF圖2此結構為曲柄搖桿機構，O處為液壓馬達帶動的圓盤，OA為曲柄帶動DF搖桿做往復的擺動。左右兩搖桿的頂端采用柔韌的橡膠材料。本設計選擇方案2，方案2的運動更加容易控制，對植株的損害相對較小。5、方案的可行性分析：采摘機構由往復運動的柔韌材料桿件，以及摘果板構成。通過桿件對植株的擊打使成熟漿果脫離植株，并通過摘果板將果實輸送到摘果板兩側的漿果傳送帶上，進而實現(xiàn)漿果的采摘。黑龍江省藍莓多為矮叢藍莓，采用擺動式采摘可以很好的達到采摘效果，并且結構簡單，可以降低成本。通過綜合分析以上設計方法和設計制造難度，方案可行。6、該設計的創(chuàng)新之處該機械在采摘部分的設計選用可調(diào)節(jié)擺動速度的擺動式采摘機構輔以采摘板進行采摘的設計，用以最大可能減少對植株的損傷，并且能提供較高的采摘效率。在漿果采摘的運送過程中選用傳輸帶傳送，并在傳送過程中用風機進行簡單的雜物篩選，以達到漿果的初步清理工作。7、設計產(chǎn)品的主要用途和應用領域：該作品生產(chǎn)成本較低且采摘效率高，可以廣泛應用于各種復雜地形的矮叢藍莓采摘。同時該采摘機也可應用于其他小漿果的采摘，如黑豆果（黑加侖）、藍靛果、五味子、樹莓等高附加值珍稀林特水果的采摘，適用性廣，適應性強。在我國，隨著人們對藍莓的大量需求，對于藍莓的引種栽植、商品化種植、大面積栽培才剛剛開始，在國內(nèi)市場，藍莓一直處于供不應求的狀態(tài)。就我省而言，黑龍江省政府已下發(fā)了黑龍江省藍莓產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，目標就是要將黑龍江建設成全國乃至世界著名的藍莓生產(chǎn)和加工基地。據(jù)統(tǒng)計，我省大小興安嶺地區(qū)蘊藏野生藍莓面積約245萬畝，產(chǎn)量達27萬噸，分別占全國和世界野生藍莓總儲量的90%、30%。從2009開始，大興安嶺的加格達奇還組織每年一次的中國國際藍莓節(jié)。這些勢必帶來藍莓更大的市場需求空間，所以擴大藍莓種植面積是一種必然趨勢，隨之而來的藍莓采摘機械將會更多的被推廣使用，而對于自行式式藍莓采摘機將會有廣闊的市場空間，帶來巨大的經(jīng)濟效益。8、時間進程3月28號-4月6號整理實習日記、撰寫實習總結和開題報告4月7號-5月4號設計計算、總體結構草圖設計5月5號-5月25號總體圖和部件圖設計5月26號-5月31號零件圖設計6月1號-6月5號整理、撰寫畢業(yè)設計說明書和設計圖紙6月6號-6月10號結合畢業(yè)設計，翻譯2500字以上的外文資料6月10號-6月20號答辯9、參考文獻：1劉鴻文.材料力學(上冊)第2版M.北京:高等教育出版社,1985年1月2周士昌.液壓系統(tǒng)設計圖集.機械工業(yè)出版社,2004年3月3中國農(nóng)業(yè)報.農(nóng)業(yè)雜志社出版,2009年8月4左健民.液壓與氣壓傳動M.機械工業(yè)出版社,2007年5月5侯珍秀.機械系統(tǒng)設計M.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社.20036耿孝正,張沛.塑料混合及設備M.北京：中國輕工業(yè)出版社,19927濮良貴,紀明剛.機械設計M.北京：高等教育出版社，20018孫恒，陳作模，葛文杰.機械原理M.高等教育出版社.2006年6月9丁紹南主編.液壓支架設計M.北京：世界圖書出公司,198710朱鳳志.液壓支架四連桿機械設計作圖法分析.煤礦機械M，1983.05,252811沈再春.農(nóng)產(chǎn)品加工機械與設備M.北京：農(nóng)業(yè)出版社，199312石一兵.食品機械與設備M.北京：中國商業(yè)出版社，199213張玉，劉平主編.幾何量公差與測量