采收技术论文提纲

论文题目：平地蕉园采收机关键技术研究

摘要：采收作业是水果生产的重要环节,目前有人工采收和机械采收,其中我国的香蕉采收主要是人工采收,人工采收劳动投入大、采收效率低、采收成本高,阻碍了我国香蕉产业的发展。我国的香蕉种植模式以散户为主,而且蕉园环境比较复杂,导致我国香蕉采收机械化水平总体上不高。本文考虑香蕉的农艺学特性和采收特点,研制一种香蕉采收机,提高香蕉的采收效率,对香蕉产业的发展具有重要意义。本文通过了解国内外果园机械的发展状况,结合我国香蕉的种植情况,设计一种香蕉采收机。主要研究内容如下:（1）根据香蕉采收的功能要求,香蕉采收机应该包括行走装置、升降机构、控制系统和末端执行器。分析常见的果园机械行走装置、升降机构和末端执行器,确定了香蕉采收机的整体方案:以轮式小车为行走装置,电动液压泵给液压缸提供动力,链条在液压缸的推动下将末端执行器沿着垂直导轨运动构成升降机构,确定了末端执行器的夹持机构通过电机驱动丝杠转动,带动夹持杆上的抱掌开合以夹住蕉柄。（2）在末端执行器的基础上,研究夹持机构和切割刀片对香蕉夹持、切割的影响。对影响夹持效果的条件设计试验因素,以及设计试验方案和搭建试验平台,以蕉柄在夹持情况下产生滑动时的力为最大承受力表示夹持效果,对采收夹持的气缸压强（即挤压力）、钉子数量、排列方式影响夹持效果的因素进行单因素、多因素响应曲面法试验,分别得出各因素对夹持效果的影响,得出最优夹持方式为:气缸压强0.4MPa、钉子数量10个、矩形排列方式。根据切割刀片对香蕉切割效果的影响,选择40尺合金锯齿刀片、4尺光刃刀片、8尺光刃刀片进行对比试验,设计试验方案和试验平台制作。分别对这三个刀片进行试验,以刀片切割后香蕉柄的切口平整度和裂痕程度为切割效果的评价指标,得出结果:40尺合金锯齿刀片切割香蕉柄的切口平整、无裂痕,为最优的切割刀片。（3）在SolidWorks中建立夹持机构模型,运用有限元分析软件ANSYA Workbench对夹持机构在最优组合下进行有限元仿真,分析其安全性,然后进行夹持试验,仿真和试验结果表明,在最优夹持方式下,夹持力为500 N时可以稳定夹持。当升降机构处于极限工作状态时,对升降机构的机架进行理论分析和静力学仿真分析,分析其安全性,然后进行试验,仿真和试验结果表明,机架在极限工作状况下保持稳定。（4）研制了以沙滩车为行走装置,搭载升降机构和末端执行器的香蕉采收机样机,进行香蕉采收机的田间试验,验证田间作业下夹持机构的效果,以及样机的安全性。试验结果得出,研制的香蕉采收机可以机械采收。

关键词：香蕉;升降机构;夹持机构;有限元仿真

学科专业：农业硕士（专业学位）

摘要

abstract

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外果园采收机械研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 研究内容与技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

2 平地蕉园采收机结构设计

2.1 采收机总体设计

2.1.1 香蕉的农艺学特性

2.1.2 整体结构

2.1.3 采收系统设计

2.2 行走装置设计

2.2.1 行走装置对比

2.2.2 行走装置选型

2.3 升降机构设计

2.3.1 升降机构对比

2.3.2 升降机构选型

2.3.3 液压泵型号

2.4 夹持机构设计

2.4.1 夹持机构方案设计

2.4.2 夹持电机型号

2.5 采收机控制系统设计

2.5.1 控制系统的组成

2.5.2 控制电路设计

2.6 本章小结

3 香蕉采收夹持和切割方式试验研究

3.1 夹持试验平台组成及工作原理

3.1.1 夹持试验平台构建

3.1.2 夹持试验平台工作原理

3.2 夹持方式试验

3.2.1 试验原理

3.2.2 单因素试验和结果分析

3.3 响应曲面法的夹持试验与优化

3.3.1 响应曲面法的试验设计

3.3.2 响应曲面法的结果分析

3.4 切割方式试验

3.4.1 试验平台及工作原理

3.4.2 试验方案及结果分析

3.5 本章小结

4 香蕉采收夹持有限元仿真

4.1 蕉柄切断后夹持拉拔仿真

4.1.1 前处理

4.1.2 计算结果分析

4.2 夹持试验

4.3 本章小结

5 样机稳定性分析

5.1 机架有限元分析

5.1.1 机架结构的受力分析

5.1.2 机架有限元静力学分析

5.2 整机稳定性分析

5.2.1 力学模型构建

5.2.2 整体样机稳定性分析

5.3 样机采收的工况分析

5.4 整体样机采收试验

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献