基于外旋輪線軌跡的果品振動采收機構設計與分析.pdf

1、近年來，隨著我國農業(yè)產業(yè)結構的不斷調整和果品消費需求的持續(xù)上升，林果種植面積、產量穩(wěn)居世界第一位。然而，采收作業(yè)作為果園生產過程中最重要的環(huán)節(jié)，長期缺乏高效低損傷的機械化采收設備，已經成為制約我國果園經濟發(fā)展的瓶頸。
　　本文圍繞果樹激振形式分析，通過ANSYS軟件仿真研究不同形式位移載荷對果品振動采收效果的影響，以此為依據設計新型果品振動采收機構，并對其進行特性分析與參數優(yōu)化，最終完成樣機加工與實驗驗證。論文的主要內容和成果如下

2、：
　　1.根據已有果樹激振形式研究，提出了理想果樹激振形式假設，其內容包括：1)能有效激發(fā)不同生長方向的枝條振動；2)激振能量均勻分布；3)有足夠的振動強度。利用有限元軟件ANSYS對一棵山核桃樹建立模型，通過施加不同形式的位移載荷，進行瞬態(tài)響應分析以驗證上述假設。對比振幅為94.6mm，頻率為3Hz的直線載荷、圓周載荷和外旋輪線載荷激振下果樹模型上各測試點的最大合成加速度分布情況，統(tǒng)計這三種位移載荷作用下產生的加速度平均值和標

3、準差依次分別為45.97，37.71，64.04m/s2和39.03，24.18，28.10m/s2。進一步研究內、外旋輪線載荷激振產生的加速度分布情況，當擺線支數為3時，內、外旋輪線載荷產生的加速度平均值和標準差分別為32.02，50.75m/s2和14.21，30.54m/s2；當擺線支數為5時，內、外旋輪線載荷產生的加速度平均值和標準差分別為92.00，106.83m/s2和55.12，50.56m/s2。
　　2.根據果樹

4、模型的動力學仿真結果，綜合考慮軌跡的機構可實現(xiàn)性，設計了基于外旋輪線軌跡的果品振動采收機構，其核心工作部件——外旋輪線機構由兩組齒數比分別為3:1和5:1的外嚙合行星輪系構成，可通過齒輪齒條機構變換齒數比，具有輸出可變加速度的特點，并對其進行運動學和動力學分析。
　　3.采用“參數導引”方法優(yōu)化外旋輪線機構尺寸，并編寫基于MATLAB平臺的優(yōu)化輔助軟件，得到優(yōu)化結果：R=35mm，ra=14.4mm，f=3Hz。根據上述結果，建立

5、果品振動采收機構的三維模型，利用ADAMS仿真得到外旋輪線機構雙行星架驅動時的最大驅動力矩為2.9N?m。
　　4.完成實驗樣機的設計加工，利用Phantom v5.1高速攝影機捕捉樣機的實際運動軌跡，并與理論軌跡、虛擬樣機仿真軌跡對比，發(fā)現(xiàn)三者基本一致，由此驗證了外旋輪線機構設計的準確性。進行室內活立木動力學響應實驗，由實驗樣機激振活立木主枝，利用AVANT MI-7008數據采集與分析系統(tǒng)記錄各測試點的加速度值。統(tǒng)計得到各測試