多功能水果采摘器的改进和设计

青岛农业大学海都学院本科生毕业设计青岛农业大学海都学院本科生毕业设计#图2・9平板车实例图青岛农业大学海都学院本科生毕业设讣青岛农业大学海都学院本科生毕业设讣第三章主要机构的设计计算和电机的选用3.1电机的选用电机的选型首先要考虑的是当在工作时，启动时的存在的扭矩，正常工作后存在负载的转动惯量。这两项对于电机的选型尤为重要，选择合适的电机可以有效地降低电机的损坏率，增加电机的使用寿命。采摘装置采摘机构电机的选用：为了顺利切下水果，由于改进刀具果柄会尽可能的黑近刀具，改进后电动机无需太高的转速。为了更加节能安全，使用方便。该电动机选用直流电动机。根据经验采摘水果，电动机的功率5W左右，转速在20r/min左右，12V直流电机。分拣装置电机的选用：工作扭矩的汁算我们预估在两条分拣带上所受的负载大概1-3个苹果的重量负载取W=15N,对于一般线形导轨摩擦系数H=0.01,计算所得的工作力，水平行走：Fb=UW=0.15N带轮初选驱动轮半径R=100mm,工作转矩T=FR=0.015N/m.根据传动速度，计算驱动轮的转速。假设带的传送速度为4m/s,则驱动轮的转速n=V/L=383r/mino（单根带）电动机的功率W=T*n/9550=6W分拣机构曲至少2条带组成，乂根据协同作业可添置多个带，曲此电机选用转速在400r/min左右，36V直流电机。3.1采摘机构大小齿轮的参数计算采用直齿圆柱齿轮，已知条件：直齿圆柱齿轮传动，输入功率为Pl=5kw,齿轮转速为小齿轮nl=200r/min,大齿轮齿顶圆直径200mm川I电动机驱动，假设电机的工作寿命为使用10年，每年大概工作100天左右，电机定向，存在轻微冲击，工作场地略微潮湿露天工作。1、 齿轮基本参数的选定（1） 材料：高速级小齿轮一般选用45#钢调质处理，齿面硬度为250HBSo低速级大齿轮选用45#钢调质，齿面硬度为220HBSo（2） 采摘器一般剪切果柄，速度不高，故选用8级精度。（3） 小齿轮齿数初选为zl=22,大齿轮齿数z2=73o2、 齿面接触强度计算山设计计算公式进行计算，即（3-1）（1）确定公式内的各计算数据试选载荷系数k=1.3计算小齿轮传递转矩 §五=打八1°辽=238750N/mm （3-2）5选取齿宽系数为1查得材料的弹性影响系数为189.8Mpa按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限为590Mpa.大齿轮的接触疲劳强度极限570Mpa.计算应力循环次数。Nl=60nljL=576000000 （3-3）N2=172817282接触疲劳寿命系数 J=0-88纸二0.92°计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S“，得[^]i=^V^-=0-88x590=519.2磁S[屯二=©■弓血2=092x570=空4.4胚％青岛农业大学海都学院本科生毕业设计青岛农业大学海都学院本科生毕业设计11(3-4)（2）计算试算小齿轮分度圆直径，代入中最小值。=23.2mm(3-5)讣算圆周速度(3-4)（2）计算试算小齿轮分度圆直径，代入中最小值。=23.2mm(3-5)讣算圆周速度v°-2428m/s计算齿宽b(3-6)(3-7)讣算齿宽与齿高之比模数齿高模数齿高mt=—=1.05h=2.36215齿高之比9.82计算载荷系数根据v=0.2428m/s,8级精度，查得动载荷系数； ^=1.1直齿轮”；疋张二疋邱=1;山表查得使用系数；^=1-25用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承非对称布置时疋砂=1.1.1光山宽径比，疋矽=1.452查园得=1.38;(3-8)(3-9)故载荷系数K=KaKvKs<xK^=1.25x1.12x1x1.1.452=(3-8)(3-9)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，得35.17mm青岛农业大学海都学院本科生毕业设讣青岛农业大学海都学院本科生毕业设讣11计算模数m 1.6 （3-10）3、按齿根弯曲强度设讣得弯曲强度的设计公式为（1）确定公式内的各数值参数查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。m=440MPa,大齿轮。p=420MPa;然后大小齿轮弯曲疲劳寿命系数Km=0.84,Km=0.88;取弯曲疲劳安全系数s".3,得弯曲疲劳许用应力0.84x440=284.3MPa0.88x420=284.3MPa(3-12)(3-13)载荷系数K=KgKpKpKpe=125xl.l2xlxl.38=1.932(3-12)(3-13)齿形系数Ymal=2.72Yp2=2.216应力校正系数得Yal=1.57Ya2=1.772大、小齿轮的YnYsa/Qf并加以比较小齿轮的数值较大。（2）设计计算由上面计算求得m=1.039mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于山齿根弯曲疲劳强度计算的模数，且齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取弯曲强度算得的模数1.039并就近圆整为标准值m=l,按接触疲劳强度算得的分度圆直径dl=35.17mm,算出小齿轮齿数zl=35.17^36大齿轮齿数z2=1984、大小齿轮基本尺寸确定(3-13)分度圆直径(3-14)(3-15)(3-14)(3-15)中心距 a/；彳齐戸齿宽b= =36齿顶圆和齿底圆直径(3-16)分度圆:d=m.z齿顶圆:da=m.(z+2)齿根圆:df=m.(z-2.5)(3-16)m：模数z：齿数小齿轮：da=38df二33.5大齿轮：da二200df=195.53.3分拣机构带的相关参数1传动方案如图3J所示;图3-1分拣带传动方案图2计算驱动轮和从动轮之间的夹角取两驱动轮之间距离为110mm,从动轮之间距离为60mm.从动轮与驱动轮之间距离为2500mm.计算得出两轮之间夹角为0.02°,因此带在工作时受冲击小，可忽略因两带轮不在同一轴线产生的扭转力。特殊带下端部分采用普通V带与带轮配合。3计算功率山已知采用V带传动，选用直流电动机，电动机转速为4OOr/min,分拣机构带轮转速为400r/min,输入功率15W。查表得工作情况洗漱Ka=1.2?P=K,P=1.2X15=18W (3-17)Gd4选V带型号根据已知的转速和功率，查图13-15查出坐标点位于A型和Z型之间，选用Z型号进行计算。5确定带轮的基准直径查图得出d=80-100mm,因分拣机构驱动轮与从动轮之间不存在传动比，可取带轮直径d=100mm6验算带的速度Ttd.^n.V=60xWOO=2'09m/s (3-18)根据实际分拣速度要求在lm/s-4m/s范圉内，合适7作用在带轮上的压力F查表得q=0.06kg/m,由计算公式算的单根V带的初拉力/•;,=50哙(仝3：() 7.4587N (3-19)作用在轴上的压力Fg=2z%cos号=2zF°sin=53.63N (3-20)因为带为平带传送带，小轮包角为180°取中心距a=3000mmZ取28带轮结构设计材料选择：设计中转速要求不高，受冲击小，所以材料采用HT2000带轮结构形式：方案中带轮属于中小尺寸且带轮配合一根带，故采用实心式带轮查参考文献，确定带轮的相关基本尺寸参数da=100mmd=92mmB=28mmL=30m第四章结论本装置对LI前存在的水果采摘器所存在的一些不足进行改进和设讣，组合多种装置，即可实现采摘装置、伸缩装置、收集分拣装置、移动运输装置组合实现多功能采摘，乂可单独使用，实现果实的釆摘分拣及运输。有效地减少果实的破损率，可实现多人同时采摘进行分拣收集，方便灵活，不仅可以降低采摘果实所存在的危险，可以有效提高采摘的作业效率。分析U前市场上所存在的水果采摘器的应用情况，LI前的个体果农主要还是以人工采摘为主，但随着时代的发展，科技的不断进步，智能采摘器将会随着人丄智能的发展和机械的不断结合运用，我所设讣的这款多动能采摘器U前正适合当下的一个需求，采摘工的逐渐减少，迫切希望降低劳动强度，然而当下的AI发展技术正处于萌芽期，我也深知我所设计的半自动采摘器也是水果采摘的一个过渡过程，但依照LI前中国的农业发展情况，半自动水果采摘器还有着5-10年的市场应用前景。本装置设讣本着操作方便、实用性、经济性以及提高工作效率的原则进行设计和改进，适用于我国口前水果采摘行业的使用要求，造价便宜。通过对此水果釆摘器的改进和设计，学会应用机械机构替代电路控制，明白了机械与电的结合使用，机电不分家。同时机械对现实生活中的运用存在于生活的方方面面，只要有一颗善于探索的心，随着时代的发展，机械会随着计•算机硬件方面的更新换代，更加高效应用在生活的方方面面。青岛农业大学海都学院本科生毕业设讣青岛农业大学海都学院本科生毕业设讣XX参考文献李建功•机械设计手册[M].4版.北京：机械工业岀版社，2007.刘会英，李明勤，徐宇.机械原理[M].3版.北京：机械工业出版社，2013.杨敏丽.中国农业机械化与提高农业国际竞争力研究[D].北京：中国农业大学，2003陈飞，蔡建荣.柑橘收获机器人技术研究进展[J].农机化研究，2001,1(07)：232—235⑸李龙飞.苹果采摘器[P].中国ZL200620082029.X,2007.05.16.[6]刘鸿文.材料力学[M].北京：高等教育出版社，1991.0⑺蓝峰，苏子昊，黎子明，等.果园采摘机械的现状及发展趋势[J].农机化研究，2010,32(11):249-252.[8]秦涛，李港，余盛祥.便捷的套索式水果釆摘器设计[J].机械工程与自2019(4):105-106.]⑼桂望鹏，李军舟，秦慧墩，等.手持小型水果采摘器卩].价值工程，2019,38(17):102-104.宋伟刚.机械零件设计手册(第三版)[M].北京：冶金工业出版社，1994.孙桓•机械原理教学指南[M].北京：高等教育出版社,1999.张玉，刘平儿何公差与测量技术[M]沈阳：东北大学出版社1987高志.黄纯颖.机械创新设计[M].北京：高等机械出版社.2010黄可赌;梁仙明;刘定;李威;武官仪;陈红;.苹果装箱一体化装置的设计[J].湖北农业科学,2019,v.58;No.636(15):128-131.李学志.计算机辅助设计与绘图[M].北京：清华大学出版社.2007王世刚，张春宜.徐起贺机械设计实践[M].哈尔滨：