振动式蓝莓采摘机对果实收获的影响试验

以‘蓝丰’蓝莓为研究对象,建立了蓝莓果实振动模型和果树振动系统模型。以蓝莓与母枝的结合力作为采摘力对模型求解,确定果实适宜收获的振动频率约为24 rad/s时,可提高采摘效率,降低青果脱落率。利用该振动频率,使用东北林业大学自主研发的GYL062型牵引振动式蓝莓采摘机在蓝莓集中成熟的季节进行采摘试验,得到适宜振动频率下机械采摘的工作效率为7.17 kg/min,是人工采摘效率的10倍,青果脱落率约为5.6%,果实损伤率约为8.0%,树枝总体损伤率约为30%。     

振动式蓝莓采摘机对果实收获的影响试验

以‘蓝丰’蓝莓为研究对象,建立了蓝莓果实振动模型和果树振动系统模型。以蓝莓与母枝的结合力作为采摘力对模型求解,确定果实适宜收获的振动频率约为24 rad/s时,可提高采摘效率,降低青果脱落率。利用该振动频率,使用东北林业大学自主研发的GYL062型牵引振动式蓝莓采摘机在蓝莓集中成熟的季节进行采摘试验,得到适宜振动频率下机械采摘的工作效率为7.17 kg/min,是人工采摘效率的10倍,青果脱落率约为5.6%,果实损伤率约为8.0%,树枝总体损伤率约为30%。     

基于TRIZ理论的蓝莓采摘机器人设计

介绍了发明问题解决理论(TRIZ)的一些基本原理及应用方法.对其中40个发明原理、冲突解决矩阵、物质-场分析进行说明,并应用到蓝莓采摘机器人进行的具体设计研究.提出了蓝莓采摘机器人的总体设计方案,着重对末端执行器和机械手自由度、手腕、手臂的运动形式进行分析设计.     

全膜双垄沟播直插式玉米播种装置双面凸轮的设计

针对全膜双垄沟播直插式玉米播种装置的核心部件单面凸轮控制的穴播杆水平位移不精确、振动较大等问题,设计采用双面凸轮代替。在沟播机虚拟样机基础上,生成双面凸轮内外接触轨迹曲线,由于生成的双面凸轮轨迹在奇点处过渡急剧,会造成凸轮与顶杆运动过程中冲击过大而无法实现设定的运动,甚至卡死,对轨迹过渡奇点段进行了圆弧过渡优化,对优化前后的凸轮在x、y方向位移曲线进行了对比,相应位移量较小。经沟播机虚拟样机仿真,双面凸轮驱动下的成穴器在入土前不会与地面发生干涉;对双面凸轮进行的冲击力和拉力作用下最大形变和应力进行分析的结果表明,双面凸轮在受到最大冲击力和拉力时最大变形量为0.092 mm,且其最大Von–Mises应力均远低于67 MPa,应能满足直插式玉米全膜覆盖双垄沟播机作业需求。     

全膜双垄沟播直插式玉米播种装置双面凸轮的设计

针对全膜双垄沟播直插式玉米播种装置的核心部件单面凸轮控制的穴播杆水平位移不精确、振动较大等问题,设计采用双面凸轮代替。在沟播机虚拟样机基础上,生成双面凸轮内外接触轨迹曲线,由于生成的双面凸轮轨迹在奇点处过渡急剧,会造成凸轮与顶杆运动过程中冲击过大而无法实现设定的运动,甚至卡死,对轨迹过渡奇点段进行了圆弧过渡优化,对优化前后的凸轮在x、y方向位移曲线进行了对比,相应位移量较小。经沟播机虚拟样机仿真,双面凸轮驱动下的成穴器在入土前不会与地面发生干涉;对双面凸轮进行的冲击力和拉力作用下最大形变和应力进行分析的结果表明,双面凸轮在受到最大冲击力和拉力时最大变形量为0.092 mm,且其最大Von–Mises应力均远低于67 MPa,应能满足直插式玉米全膜覆盖双垄沟播机作业需求。     

基于UG规律曲线功能在圆柱凸轮建模中的妙用

本文根据圆柱槽形凸轮从动件的运动规律,使用UG软件的表达式、规律曲线与同步建模偏置区域等功能实现圆柱凸轮的全参数化设计,并通过UG软件的分析功能测量验证凸轮槽与已知凸轮曲线的一致性。该建模方法极大地缩短了圆柱凸轮设计周期,提高了生产率。     

单人电动茶叶采摘机主要机构设计

茶叶在我国有着非常悠久的历史,而采茶技术随着时代的进步也在不断地发展,为了响应国家的号召,电动茶叶采摘机也应运而生。简单介绍了此次设计的茶叶采摘机的机构组成和工作原理;重点对电动茶叶采摘机中割刀的设计和运动进行分析,并对割刀材料的选择作了介绍;同时对茶叶采摘机扫叶轮的形状也作了设计并分析其作用。经试验验证电动采茶机的采摘效率也非常高。     

柑橘采摘机器人末端执行器设计与试验

作为采摘机器人的重要组成部分,末端执行器是与采摘对象直接接触的最后执行部件,由于其采摘对象的特殊性,末端执行器的研制成为了农业机器人尤其是果蔬采摘机器人的关键技术之一,它的性能优异程度直接影响机器人的收获效率。基于仿生学理念,以蛇的吞咽动作和上颚结构为构型设计原型,提出末端执行器设计的机构构型,并完成末端执行器的初步模型设计。完成其控制系统设计与气压驱动系统设计,实现下位机控制器Arduino与PC上位机的通信。根据柑橘果实的生长情况与该型末端执行器作业状态分析,设计了末端执行器采摘试验,完成其采摘成功率分析与采摘执行系统优化。     

荔枝单果采摘机设计

为实现荔枝单果采摘机械化,对其单果采摘机进行了设计。阐述了采摘机的各部件设计原理,确定各部件结构,并对主要受力部位进行了有限元分析,分析结果表明,伸缩杆的最大应力11.65MPa远小于屈服极限325MPa,最大合位移仅约为杆长的0.12%,伸缩杆的刚度满足工作要求。     

巧克力糖包装机顶糖机构的设计

介绍了巧克力糖包装机顶糖机构的结构及工作原理,对其尺寸进行了设计计算,并对其主要零件凸轮进行了轮廓曲线的设计。     

仿生无损吸取式苹果采摘装置的设计与试验

为解决苹果在采摘过程中机械化程度低的问题,根据人手采摘苹果的机理,借鉴章鱼吸盘吸附猎物的方法,研制一种仿生无损吸取式苹果采摘装置。该装置主要由气吸式末端执行器、摆位支撑机构、送果机构、实时在线采摘监控系统以及计重系统等组成。对采摘装置的关键部件进行有限元静力学强度分析和动力学模态分析,以确保设计方案的合理性。模拟采摘和吸取损伤试验结果表明:1)该苹果采摘装置可以采摘3 m高度以下,直径60～90 mm、果梗直径3.3～4.8 mm的苹果。2)该苹果采摘装置采用3关节万向节的气吸式末端执行器便于调整转动,在苹果采摘过程中可以调整末端执行器的采摘位姿与果实的生长姿态保持一致,并避开树叶、树枝造成的障碍,从而以最优位置和最佳角度实现采摘。3)对同一批次大小、质量相近,表面完好的30个苹果进行吸取损伤试验,吸盘吸力不会对苹果表皮造成损伤;对放置了7 d的试验苹果削皮处理后也未发现其内部果肉组织有损伤情况。     

采棉机摘锭的采摘力学分析及仿真

采棉机摘锭性能直接影响到采棉机田间作业的使用效率和经济性,结合摘锭在采摘过程中的工作状态,将摘锭简化为一悬臂梁进行力学分析,采用Solidworks软件建立了摘锭的三维实体模型,并对摘锭在脱棉过程中受到的弯曲和扭转变形基于Solidworks/SimulationXpress进行有限元分析,呈现了摘锭在此过程的应力、应变和位移分布,数值结果表明摘锭在外部环境变化引起载荷突变作用在其头部时,摘锭杆身变形较大,危险截面约在8-11个齿处,其结果为采棉机摘锭的结构设计提供参考。     

水果中型采摘器的机械结构设计与分析

目前,水果采摘多为人工作业,约占整个产业工作量的40%,人工成本过大,同时存在安全隐患。设计了一种水果中型采摘器,该采摘装置利用平台电机带动轮胎移动,抓手通过电机带动其旋转进行抓取。通过有限元分析零件力学结构的强度以及合理性,得出了可行的通道掉落式水果采摘装置设计方案。该设计符合相关规范、合理可行、操作简便、成本较低,有效降低了水果采摘的危险性,为实现辅助果农进行平地水果采摘奠定基础,并对降低果农劳动强度、保证果品及时采收、提升果品质量等具有非常重要的意义。     

基于ADAMS/View的偏牵引梳齿式采棉机侧向稳定性分析

【目的】研究偏牵引梳齿式采棉机的侧向稳定性,验证工作时是否会发生侧向滑移以及工作的稳定性。【方法】应用Solidworks对梳齿式采棉机进行三维实体建模,并导入ADAMS/View软件。利用ADAMS专用模块构建轮胎、路面约束,并施加相关驱动、约束和力,建立完整的动力学模型,通过运动仿真观察采棉机作业时位移变化曲线,判断是否能稳定工作。【结果】梳齿式采棉机工作状态下,采摘台和拖拉机没有发生侧滑,均沿着直线前行。【结论】梳齿式采棉机在拖拉机牵引下作业,偏牵引角小于摩擦角,整机满足偏牵引稳定性条件。     

基于CFD-EDM耦合的气吸式红枣捡拾机气力输送装置仿真分析

为明确气吸式红枣捡拾机气力输送装置的运动特性,开展了气力输送装置气固两相流的模拟研究。基于气固两相流理论,分别建立了计算流体模型与离散元模型,通过计算流体力学与离散单元法(computational fluid dynamics-discrete element method)耦合求解,对红枣从气力输送装置入口到出口的运动状态、颗粒分布和气流场分布进行仿真分析,通过仿真优化试验探究清选箱箱体的设计并试验验证。结果表明：①多数枣撞击拦枣栅和挡枣板后被排出,少数残留于箱体中,少部分被拦枣栅卡住或通过拦枣栅;②箱体的分离室与沉降室易产生涡流现象,增大能量损失,通过拦枣栅的平均流速为17.85 m·s^-1,气流轨迹混乱;③优化后箱体内部气流轨迹沿箱体路径运动并减少涡流现象发生,通过拦枣栅的平均流速减小为6 m·s^-1,可降低红枣因自身动能过大而造成损伤;④优化后箱体的拐角内径为200 mm、箱体入口高度为65 mm时结构最佳;⑤样机试验结果与仿真试验结果较接近。上述结果说明,采用CFD-EDM两相流耦合技术对气吸式红枣捡拾机气力输送装置仿真是可行的,且通过优化箱体结构缩短红枣在气力输送装置中的输送时间、提高样机工作效率,该研究结果可为气力式红枣收获机气力输送装置仿真与优化设计提供参考。     

钙果采摘装置技术参数的试验研究

为实现钙果的机械化采摘,根据钙果果实的生长特性及种植方式,设计了一种钙果采摘机。该机构利用旋转的钢丝碰撞果实进行脱果,通过调整双摘果辊轴心距,可适应不同形状和尺寸钙果的采摘。为确定机构的最佳工作参数,在分析机构特点和工作原理的基础上,对研制的样机进行了三因素混合的正交试验研究。根据因素的不同搭配对摘不净率的综合影响效果,得到各指标的最佳参数:摘果辊直径140mm,转速300r·min-1,进给速度80mm·s-1。研究结果可为钙果采摘装置的后续优化设计与改进提供重要的依据和技术基础。     

对玉米收获中籽粒破碎和损失的影响因素试验研究

为了降低玉米的收获损失,本研究通过摘穗板式摘穗机构的正交实验的方法,对在玉米摘穗过程中影响籽粒破碎和籽粒损失率的4个因素—摘穗板的型式、拉茎辊转速、籽粒含水率、机具前进速度进行了分析。结果表明:籽粒破碎率受籽粒含水率的影响最大,受摘穗板型式和拉茎辊转速影响次之,受前进速度的影响较小。籽粒损失率受拉茎辊转速的影响最大,受摘穗板型式的影响次之。籽粒的含水率较低(30%左右)、摘穗板的型式为弯板、拉茎辊转速为中速度(600～700r/min)时进行玉米的摘穗作业时,综合指标较好。     

影响板式玉米摘穗机籽粒破碎和损失的因素分析

采用摘穗板式摘穗机构正交实验方法,对在玉米摘穗过程中影响籽粒破碎和籽粒损失率的四个因素—摘穗板的形式、拉茎辊转速、籽粒含水率、机具前进速度进行了分析。结果表明,籽粒破碎率受籽粒含水率的影响最大,受摘穗板形式和拉茎辊转速影响次之,受前进速度的影响较小;籽粒损失率受拉茎辊转速的影响最大,受摘穗板形式的影响次之。籽粒的含水率较低(30％左右)、摘穗板的形式为弯板、拉茎辊转速为中速度(600～700rpm)时进行玉米的摘穗作业时,综合指标较好。