毕业设计（论文）-可穿戴式苹果采摘机械手设计.docx

苹果采摘装置属于农业设备，主要对人手不易采摘的高处的苹果进行采摘。本设备采用半机械式，将机械手与人手相结合，降低了单一人工采摘对劳动力的需求，同时提高了采摘效率。目前苹果采摘主要靠人工采摘和机器采摘，人工采摘浪费人力和时间，机器采摘成本高昂，易损伤苹果，所以本设备在市场上有需求。本文介绍了题目的研究背景和意义，论述了苹果采摘设备在国内外的发展 状况，阐述了本次设计研究的内容及方法。本次设计的主要内容是苹果采摘装置的总体方案以及装置的主要组成部分可穿戴装置、夹紧与传动装置、定位与切割装置的结构设计以及三位模型设计。本设计的可穿戴装置由平行四边形机构组成，可模拟人的手臂运动，运用背包式结构将平行四边形机构一端的短杆固定，气弹簧一端固定在上臂杆处，一端固定在腰上，本设计可实现装置的重力都由气弹簧承载，人的手臂不用受力，达到省力的目的。夹紧装置由剪刀机构组成。传动装置采用车闸，手握住闸的手柄，剪刀机构的两根杆相对运动，实现对苹果的夹紧。定位装置将苹果固定，切割刀将苹果柄切断。本设计充分考虑了装置的工艺性、合理性和经济性，设计过程参照了机械设计的基本原理，同时借鉴了其它机械的设计方法。本次设计的装置具有成本低、安装维修方便等特点。本装置适用于苹果直径40-90mm,最大采摘高度3.5米。关键词：苹果采摘；可穿戴；气弹簧；剪刀机构IAbstractThe utility model relates to an apple picking device, belonging to agriculturalequipment, which is mainly used for picking apples which are not easily picked byhands. The machine adopts semi mechanical type, combines mechanical hand withhuman hand, reduces the demand for labor force by single manual picking, andimproves the picking efficiency. At present, apple picking mainly by manual pickingand machine picking, artificial picking waste manpower and time, machine pickingcosts high, easy to damage apples, so the equipment in the market demand.This paper introduces the research background and significance of the topic,discusses the development of apple picking equipment at home and abroad, andexpounds the content and method of the design research. The main content of thisdesign is the main part of the overall scheme and device of apple picking devicewearable device, transmission device, positioning and clamping and cutting devicestructure design and three model design. The design of the wearable device by aparallelogram mechanism which can simulate human arm movement, using thebackpack type structure of parallelogram mechanism at one end of the rod is fixed, gasspring is fixed on the upper arm, one end is fixed on the waist, the design can realizethe gravity device carried by the gas spring, people the arm without force, achievingthe purpose of saving labor. Clamping device is composed of a pair of scissorsmechanism. A transmission device of a brake, holding the brake handle, two levershears mechanism relative motion, clamping positioning device for Apple. Apple fixed,cutting knife will cut apple handle. The design takes full account of themanufacturability, rationality and economy of the device. The design process refers tothe basic principle of mechanical design, and uses the design method of other machines.The design of the device has the advantages of low cost, easy installation andmaintenance.The utility model is suitable for the 40-90mm of Apple diameter, and themaximum picking height is 3.5 meters.Key words： apple picking; wearable; gas spring; scissors mechanismii第1章绪论11.1 水果采摘装置的设计（研究）意义11.2 水果采摘装置的研究现状21.2.1 水果采摘装置的发展历史21.2.2 水果采摘装置的国内外研究现状21.2.3 水果采摘装置需要解决的问题41.3 题目设计（研究）内容9第2章苹果采摘装置方案设计102.1 设计任务分析102.1.1 设计参数102.1.2 工艺路线102.1.3 主要参数的确定102.2 功能分析102.2.1 总功能确定102.2.2 功能分解112.2.3 功能结构确定122.3 功能求解122.3.1 分功能原理解122.3.2 系统方案求解132.4 方案评价132.5 系统方案原理图142.5.1 执行机构方案142.5.2 传动机构方案142.6 总体布置15第3章执行系统设计计算173.1 定位执行系统设计173.1.1 定位执行机构的结构设计173.1.2 上定位爪的结构设计173.1.3 下定位爪的结构设计183.1.4 切割机构的结构设计183.2 夹紧执行系统设计193.2.1 夹紧杆的结构设计193.2.2 收集架的结构设计193.3 调节系统设计203.3.1 杆机构的结构设计203.3.2 连接块的结构设计21第4章传动系统设计计算234.1 传动方式的选择234.2 夹紧位移的计算23第5章计算机辅助设计分析255.1 三维仿真设计255.1.1 三维零件的建模255.1.2 装配体的建立285.1.3 干涉检查305.1.4 有限元分析30第6章加工制作356.1 采摘装置加工制作356.1.1 定位爪和下定位爪制作356.1.2 支座制作366.1.3 夹紧杆制作366.2 调节装置加工制作376.2.1 支撑板制作376.2.2 连接块制作376.2.3 连杆制作386.2.4 车闸和手柄制作38第7章设备维护和使用要求397.1 设备维护397.2 使用要求397.3 注意事项39第8章市场调研与价格分析408.1 市场调研408.2 成本分析40第9章结论42参考文献43致谢455附录I外文原文附录II中文翻译错误!未定义书签。错误!未定义书签。第1章绪论1.1 水果采摘装置的设计（研究）意义水果是人类生活不可少的食物，种植面积和产量逐年提高。现在我国已成为世界水果、蔬菜的第一生产大国。到2000年，水果种植面积达867万公顷，占世界面积的8%；产量6237万吨，占世界产量的13%。苹果和梨的产量连续8年居世界首位，柑桔产量在巴西和美国之后位居第三，荔枝产量占世界的70%。蔬菜种植面积达1467万公顷，占世界面积的35%；产量4亿吨，占世界产量的66%,连续5年居世界第一。目前水果总产量已超过6000万吨，约占全球产量的14%左右成为我国继粮食、蔬菜之后的第三大种植产品，也日益成为农民增收的重要增长点。近年来，随着农业产业机构的调整，林果生产已经成为很多地区经济发展和农民增收的支柱产业，随着种植面积的不断扩大，果园规模化发展和规范化管理的要求日益提高，从而果园机械化日益重要。果园收获机械的发展，可以减轻果农的劳动强度，提高生产效率，节约劳动成本，提高经济效益。由于我国果园作业机械研究起步较晚，基础相对较差，因此，果园作业机械化程度和欧美等国家还是存在差距。所以，研究相应的作业机械，对林果产业的发展有重要意义。我国是世界第一大水果生产国，也是世界第一大水果消费国。水果种植业的迅速发展提升了果园机械的市场需求。采摘作业所用劳动力占整个生产过程所用劳动力的33%50%。目前我国的水果采摘绝大部分还是以人工采摘为主，需要人工不定时的对果实进行成熟度的判断和收获，并不时地移动梯子，等高或弯腰,采摘作业比较复杂，季节性很强，若使用人工采摘，不仅效率低、劳动量大，而且容易造成果实的损伤。另外也有小部分果农使用自己发明的大型采摘机，大型采摘机虽然采摘效率高，省时省力，但是机器造价昂贵，大多人承担不起，错误率高，容易损伤苹果。虽然大力推广矮化的种树，方便果农的采摘，可是过分矮化的结果会影响果实的产量，不利于提高阳光的利用率。因此收获作业是一项劳动强度大，消耗时间长，具有一定风险性的作业。使用采摘机械不仅提高采摘效率，而且降低了损伤率，节省了人工成本，提高了果农的经济效益，因此提高采摘作业机械化程度有重要的意义。研究开发适合目前生产实际的水果采摘机械不仅很大程度上减轻劳动强度，提高生产效率，而且具有广阔的市场。1.2 水果采摘装置的研究现状1.2.1 水果采摘装置的发展历史水果的种类繁多，其生长部位，成熟期等特征差异很大，而且多数果实不耐碰撞。因此，果实收获机械化难度比较大。目前