開題報告-采茶機的結構設計

PAGE—PAGE5—開題報告（該表格由學生獨立完成)課題研究的背景及意義：研究背景：茶葉生產季節(jié)性強，“早采一天是寶，晚采一天是草”的說法中可以體現其時效的重要性。面對經濟的發(fā)展，實現機械化采茶是必須切實面對的問題，而且能否采用機械化采茶已經成為目前制約茶葉生產發(fā)展的一個瓶頸，從采茶用工難的問題上可見一斑。目前，在茶園很難見到年齡較小的采茶工，一般年齡都比較大。由于采茶工人員的短缺，于是出現了爭搶采茶工的問題。因此，由于缺少采茶工，致使茶園的茶葉不能及時的采摘。隨著經濟的快速發(fā)展，采茶工短缺的問題越來越凸顯。據統(tǒng)計，每畝茶園平均需要1名采茶工，然而全國茶園面積幾千萬畝，在采茶季節(jié)集結數量這么多的采茶工是十分困難的。采茶機是從茶樹頂梢采收新嫩茶葉的作物收獲機械。根據采摘的方法不同可以分為選擇性采茶機和非選擇性采茶機兩類。選擇性采茶機有折斷式和摩擦式等類型。折斷式采茶機是利用彎曲折斷的原理，采下鮮嫩的茶葉而保留粗老的枝條;后摩擦式采茶機則是用一對彈性摘指夾住茶葉，依靠摘指和茶葉之間的靜摩擦力，摘下新葉并保留老葉和幼芽。因為生產的效率過低且對茶園作業(yè)條件的要求較高的原因，選擇性采茶機沒有獲得大量推廣。非選擇性采茶機又稱為剪切式采茶機，利用剪切原理采摘茶葉。非選擇性采茶機的主要類型有往復切割式采茶機、鉤刀切割式采茶機、螺旋滾切式采茶機等。因為其結構簡單，使用較方便，所以得到了大力的推廣。機械化采茶效率是手工采茶的近10倍以上，是解決當前茶葉采摘勞動力嚴重缺乏的根本手段，生產中機械化采茶雖然任務十分艱巨，但前景十分廣闊。研究意義：基于上述背景，為避免采茶季節(jié)勞動力缺乏問題以及人工手提式或背負式的負荷作業(yè)，起到有效的提高生產效率，實現高要求的清潔化規(guī)模生產，降低勞動強度和生產成本的作用，本課題旨在設計一種自動采茶機，以期為新型采茶機的結構設計及產業(yè)化應用提供一定的科學理論參考。國內外研究現狀：當今國內外普遍采用的采茶機都是針對大宗茶生產時采摘荼樹鮮葉用的，它的基本原理是通過機械動力帶動刀片的運動，快速的剪切并收集茶樹的芽葉。從而實現采摘茶葉的目的。我國采茶及機械研究開發(fā)工作始于1985年，至今已走過50多年漫長曲折的歷程。1965年以前，主要根據我國茶園特點對采茶機的采摘原理和動力類型反復的研究和選擇。此后，采茶機的研制工作在我國各產地普遍展開。到70年代后期，先后提出過十多種采茶機型，并組織過幾次全國性的對比試驗,但最終因為這些機具動力,軟軸不過關和機器本身制造水不高，未能在生產中應用。到70年代末期，受日本機械化茶樹修建的影響，我國開始了茶樹修建的研制，這一時期開發(fā)的平行、弧形往復切割式以及各種輕、深、重茶樹修剪機，然而機具的動力需要向日本引進，而且還收制造廠企業(yè)規(guī)模的限制，部分零部件的質量不穩(wěn)定，因此推廣應用較慢。為了滿足國內茶區(qū)對茶樹修剪機的需求,我國有關部門十分重視和支持國內有關廠家采取多種形式生茶茶樹修剪機。例如完全國產，主件進口配件國產和散件進口國內組裝。浙江川崎茶業(yè)機械有限公司和長沙落合茶葉園林有限公司為進口日本散件在國內組裝修剪機的中外合資廠家，而杭州采茶機械廠，寧波電機廠，無錫揚名采茶機廠，福州建新農機廠和泰州林業(yè)機械廠等，以零部件全部國產或個別零部件進口，大部分零部件生產茶樹修剪機。我國茶樹修剪機械化事業(yè)之所以長期停滯不前，主要原因之一是國產的修剪機機械質量不過關，這主要是我國的小型動力機，機械加工，技術設備水平低和原材料質量不高等綜合因素造成的。近幾年來，國內有關部門認真總結了經驗教訓，開始重視對國外修剪技術的消化和吸收，從而設計和開發(fā)了符合我國國情的茶樹修剪機械，并形成了自己特色，加之國內工業(yè)綜合水平的提高，使我國的茶樹修剪機械現已接近國外同類進口機械的水平。擬解決的關鍵科學問題本畢設擬解決的關鍵科學問題如下：（1）如何設計一種新型有效的自動采茶機是本畢設需要解決的關鍵科學問題之一；（2）如何優(yōu)化所設計采茶機機構工藝問題，并使得其滿足實際工程生產需求是本畢設需要解決的另一關鍵科學問題。研究思路及方案本畢設擬按照以下研究方案及思路開展：進行文獻調研，查閱有關茶樹采摘機械的的相關文獻，了解清楚常見的采茶機機構的基本結構及其機械動力學特點；對采茶機的工作環(huán)境進行分析，確定采茶機的整體結構并對其基本構件進行選型與結構設計；繪制工程圖，并對已設計出的各個零部件進行裝配，最終形成能夠滿足實際工程生產需求的采茶機。參考文獻[1]GirshickR,DonahueJ,DarrellT,etal.Region-basedconvolutionalnetworksforaccurateobjectdetectionandsegmentation[J].IEEEtransactionsonpatternanalysisandmachineintelligence,2015,38(1):142-158.[2]HeK,ZhangX,RenS,etal.Spatialpyramidpoolingindeepconvolutionalnetworksforvisualrecognition[J].IEEEtransactionsonpatternanalysisandmachineintelligence,2015,37(9):1904-1916.[3]RenS,HeK,GirshickR,etal.Fasterr-cnn:Towardsreal-timeobjectdetectionwithregionproposalnetworks[J].IEEEtransactionsonpatternanalysisandmachineintelligence,2016,39(6):1137-1149.[4]LiuW,AnguelovD,ErhanD,etal.Ssd:Singleshotmultiboxdetector[C]//Europeanconferenceoncomputervision.Springer,Cham,2016:21-37.[5]RedmonJ,DivvalaS,GirshickR,etal.Youonlylookonce:Unified,real-timeobjectdetection[C]//ProceedingsoftheIEEEconferenceoncomputervisionandpatternrecognition.2016:779-788.[6]RedmonJ,DivvalaS,GirshickR,etal.Youonlylookonce:Unified,real-timeobjectdetection[C]//ProceedingsoftheIEEEconferenceoncomputervisionandpatternrecognition.2016:779-788.[7]RenS,HeK,GirshickR,etal.Fasterr-cnn:Towardsreal-timeobjectdetectionwithregionproposalnetworks[J].IEEEtransactionsonpatternanalysisandmachineintelligence,2016,39(6):1137-1149.[8]LiuW,AnguelovD,ErhanD,etal.Ssd:Singleshotmultiboxdetector[C]//Europeanconferenceoncomputervision.Springer,Cham,2016:21-37.[9]GirshickR.Fastr-cnn[C]//ProceedingsoftheIEEEinternationalconferenceoncomputervision.2015:1440-1448.[10]HeK,ZhangX,RenS,etal.Deepresiduallearningforimagerecognition[C]//ProceedingsoftheIEEEconferenceoncomputervisionandpatternrecognition.2016:770-778.[11]王財盛.基于機器視覺的采茶機割刀控制方法研究與設計[D].杭州:浙江工業(yè)大學,2017.[12]韓余,肖宏儒,秦廣明,等.自走式采茶機液壓系統(tǒng)的設計和試驗研究[J].茶葉科學,2019,34(6):548-556.[13]許多.智能采茶機機械結構及控制系統(tǒng)設計[D].四川農業(yè)大學,2018.[14]王升.便攜式電動采茶機關鍵部件設計與試驗研究[D].江蘇大學,2018.[15]范元瑞.并聯(lián)式自動采茶機的設計與研究[D].青島科技大學,2019.進度安排及完成畢業(yè)論文日期：2019年12月1號—2020年3月1號：查閱英文資料，包括了英文文獻SCI論文，了解本畢設的研究背景、研究意義、研究內容。完成文獻翻譯、開題報告、任務書等相關考核材料。開始進行機械設備的結構設計、選型、尺寸確定等工作。2020年3月1號—2020年5月31號：利用inventor、CAD等畫圖軟件進行該結構的繪圖工作，嚴格按照學院的畢設考核要求，最終完成3張A0圖紙的畫圖工作量，并且進行畢業(yè)設計論文的撰寫，嚴格按照學院的字數要求進行撰寫。完成答辯ppt、中期