基于可展機理的山核桃收集裝置的研究.pdf

1、目前山核桃收獲還主要使用最原始的收集方式，即人工彎腰徒手去撿，這種收集方式耗時費力，不但收獲效率低，而且勞動強度大，所以研究一種山核桃收集裝置以實現(xiàn)山核桃的機械化收集，提高收獲效率，具有十分重要的意義。
　　本文結(jié)合實際的應(yīng)用需求，對空間可伸展機構(gòu)的運動機理進行了分析和研究，選定在剪式鉸單元結(jié)構(gòu)的運動機理上進行改進設(shè)計和優(yōu)化，提出一種便攜式的山核桃收集裝置。具體完成的工作內(nèi)容如下：
　　1)查閱國內(nèi)外文獻，對國內(nèi)外現(xiàn)有的可伸

2、展結(jié)構(gòu)進行了分類和特點總結(jié)，并對比分析了它們的優(yōu)缺點，最終選擇對剪式鉸單元結(jié)構(gòu)進行改進設(shè)計，提出一種基于可伸展結(jié)構(gòu)的山核桃收集裝置。
　　2)根據(jù)收集裝置的功能要求，分別對剪式鉸單元進行了圓弧形和拋物線形賦形設(shè)計，依據(jù)對這兩種設(shè)計方法對比分析的結(jié)果，選擇了圓弧形賦形設(shè)計作為設(shè)計收集裝置主體伸展結(jié)構(gòu)的方法，同時根據(jù)圓弧形賦形設(shè)計的原理，利用MATLAB軟件開發(fā)了主體伸展結(jié)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計及仿真軟件，并利用軟件分析了桿長與結(jié)構(gòu)展開跨度之

3、間的關(guān)系。
　　3)根據(jù)主體伸展結(jié)構(gòu)的特點，對收集裝置的整體結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計，并通過Solidworks軟件完成了裝置各零部件的建模和整體裝配，同時利用ADAMS仿真軟件對收集裝置進行運動仿真,驗證了理論分析的正確性及運動的可行性。
　　4)利用有限元法建立了主體伸展結(jié)構(gòu)展開狀態(tài)下的有限元模型，對結(jié)構(gòu)進行了模態(tài)分析，并通過模態(tài)分析掌握了桿件外徑和壁厚的變化對結(jié)構(gòu)固有頻率的影響，同時定量的計算出山核桃下落時對主體伸展結(jié)構(gòu)的碰撞力

4、，并利用ANSYS軟件對其進行了靜力學(xué)分析，根據(jù)分析的結(jié)果，通過ANSYS軟件對主體伸展結(jié)構(gòu)中桿件的外徑和壁厚進行優(yōu)化設(shè)計,在結(jié)構(gòu)展開跨度為3.5m時，得到了桿件的最佳尺寸參數(shù)為：外徑D=22mm,壁厚H=0.5mm。
　　5)為了尋求使主體伸展結(jié)構(gòu)能夠穩(wěn)定展開的運動和動力參數(shù)，采用動靜法對主體伸展結(jié)構(gòu)在收展運動中的動約束力進行了求解，利用拉格朗日法建立系統(tǒng)動力學(xué)方程，并利用MATLAB軟件編寫動力學(xué)方程的求解程序完成了求解，同時