葡萄采摘機的設計【葡萄采摘收獲機】【說明書+CAD+SOLIDWORKS+仿真】

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[2]王秋錦.法國用機器收獲葡萄情況[J].拖拉機與農(nóng)業(yè)機械，1980，11:62-65. [3]劉瑩，吳宗澤.機械設計教程[M].2版.北京:機械工業(yè)出版社，2007. [4]孫桓，陳作模，葛文杰，西北工業(yè)大學機械原理與機械零件教研室.機械原理[M].8版.北京:高等教育出版社，2013. [5]大連理工大學工程圖學教研室.機械制圖[M].6版.北京:高等教育出版社，2007. [6]孔曉玲.公差與測量技術[M].北京:北京大學出版社，2009. [7]哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室.理論力學[M].I.7版.北京:高等教育出版社，2009. [8]單輝祖.材料力學[M].3版.北京:高等教育出版社，2009. [9]海力力，沙比提·扎克爾.4PCQ-1型葡萄采摘器.農(nóng)機化[J].2002，25(4)：52-53. 任務下達人（簽字） 年 月 日 任務接受人意見 接受 任務接受人簽名 宋曉雪 2015年 10 月 14 日 注：1、此任務書由指導教師填寫，任務下達人為指導教師。 2、此任務書須在學生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達給學生本人。 3、此任務書一式三份，一份留學院存檔，一份學生本人留存，一份指導教師留存。 塔里木大學 畢業(yè)論文（設計）開題報告 課題名稱 葡萄采摘機的設計 學生姓名 宋曉雪 學 號 8011212240 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 機械16-2 指導教師 孟煒 起止時間 2015/10/15-2016/6/2 機械電氣化工程學院教務辦制 填 表 說 明 一、學生撰寫《開題報告》應包含的內(nèi)容： 1、本課題來源及研究的目的和意義； 2、本課題所涉及的問題在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析； 3、對課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析； 4、本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路； 5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法； 6、完成本課題的工作方案及進度計劃； 7、主要參考文獻（不少于7篇）。 二、本報告必須由承擔畢業(yè)論文（設計）課題任務的學生在接到“畢業(yè)論文（設計）任務書”的兩周內(nèi)獨立撰寫完成，并交指導教師審閱。 三、開題報告要求手寫體，字數(shù)在3000字以上，由學生在本報告冊內(nèi)填寫，頁面不夠可自行添加A4紙張。 四、每個畢業(yè)論文（設計）課題須提交開題報告一式三份，一份學生本人留存，一份指導教師存閱，一份學生所在學院存檔，備檢備查。 開題報告正文 1 本課題來源及研究的目的和意義 1.1課題來源 貿(mào)易額已超過230億美元的果品在全球也只有葡萄產(chǎn)業(yè)，遠遠超過了其他果品，是名副其實的高效產(chǎn)業(yè)。葡萄生產(chǎn)以幾個發(fā)達國家為主，產(chǎn)量和種植面積分別占全球65.6%、70.7%[1]。近10年來，我國鮮食葡萄進口位居第10位，年進口量達8萬t以上，價值9062.9萬美元，而葡萄出口量僅1.8萬t，占世界葡萄出口量的0.58%，出口值781.5萬美元，價格不足世界出口平均價的1/2【1】，國內(nèi)外鮮食葡萄采摘沒有機械化，依然依靠人工，或者一些簡單的機械，葡萄采摘機器人停留在機器人視覺系統(tǒng)研究階段。我國葡萄生產(chǎn)發(fā)展迅速，尤其，依托優(yōu)勢資源，大力發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)，葡萄產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，種植面積、產(chǎn)量、深加工能力大幅提高。 葡萄的收獲是葡萄生產(chǎn)過程中的非常重要的一個環(huán)節(jié)，目前我國葡萄產(chǎn)業(yè)的機械化采收主要體現(xiàn)在釀酒葡萄上，在采摘成串葡萄上機械沒有普及，并存在下面幾個問題： （1） 采收成串葡萄完全依靠人手，勞動強度大、生產(chǎn)效率低； （2） 收獲季節(jié)與棉花、番茄等經(jīng)濟作物收獲期重疊，導致雇傭工困難； （3） 采收成串葡萄所用農(nóng)業(yè)機器人，不能很好的節(jié)省人力，難以普及； 1.2研究目的 為了使我國的葡萄貿(mào)易額進一步的提高，葡萄產(chǎn)業(yè)鏈中的采收環(huán)節(jié)遇到問題亟需解決，本課題提出的葡萄采摘機以達到以下目的： （1） 采收依靠機械，降低人的勞動強度，提高生產(chǎn)效率； （2） 解決收獲季節(jié)與棉花、番茄等經(jīng)濟作物收獲期重疊，導致雇傭工困難的問題； （3） 降低采摘機器各項成本，促進我葡萄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展； 1.3 研究意義 任何產(chǎn)業(yè)要實現(xiàn)產(chǎn)能大幅的提高，機械化是避免不了的，葡萄產(chǎn)業(yè)中的采收環(huán)節(jié)實現(xiàn)機械化意義在于： （1） 體現(xiàn)了人類社會的進步，效率更高； （2） 體現(xiàn)了人類科技的積淀已滲透到生活的方方面面，使人類的生活更加舒適； 2 本課題所涉及的問題在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析 2.1 國外葡萄采摘機的研究現(xiàn)狀及分析 2.1.1 美國 在美國，葡萄機械化應用在釀酒葡萄上，采收的葡萄成顆粒狀，收獲作業(yè)試驗開始于1952年的美國加利福尼亞州，1963年建成了第一臺商業(yè)化的葡萄收獲機，1965年對該機進行了改進。目前對鮮食葡萄的采摘機械，停留的機器人視覺系統(tǒng)-葡萄采摘點控制方法的理論階段。 2.1.2 法國 在法國，法國從拖拉機到與之配套的栽植、剪枝、整形、施肥、施藥、采收、包裝、運輸?shù)染邢鄳淖鳂I(yè)機械，其葡萄采收機械每年生產(chǎn)量較大，出口較多，與美國的機械相同也是振動分離式釀酒葡萄收獲機，目前對鮮食葡萄的采摘機械，沒有制造出采摘鮮食葡萄機器人[2]。 2.1.3 紐荷蘭 在紐荷蘭， Braud 9080L釀酒葡萄葡萄收獲機，在沈陽展會展出，是全天候生產(chǎn)設計機型，其工作涵蓋從預修剪和葡萄收貨各個環(huán)節(jié)，為中國的葡萄酒業(yè)提供更加強大的支撐和動力，為用戶提供高質(zhì)量的收貨狀態(tài)，節(jié)約種植成本。 2.2 國內(nèi)葡萄采摘機的研究現(xiàn)狀 近年來，我國大學對葡萄采摘機開展了大量的研究工作，最早的機械采摘方法是采用機械振搖式和氣動振搖式，應用于釀酒葡萄，中國農(nóng)業(yè)大學工學院聯(lián)合浙江理工大學機械與自動控制學院、美國華盛頓州立大學精細與自動化農(nóng)業(yè)研究中心對振動原理分離果實與果梗做了詳細的演算，石河子大學研發(fā)出一臺振動分離原理的葡萄采摘機和相配合的輸送機構，摘下來之后是顆粒狀的，目前對鮮食葡萄的采摘機械，停留的機器人視覺系統(tǒng)-葡萄采摘點控制方法的理論階段。2002年克州農(nóng)機研究推廣所，研究出一種4PCQ-1采摘高架鮮食葡萄的機器。 2.3分析 隨著科學技術的發(fā)展，農(nóng)業(yè)機器人在國內(nèi)外迅速發(fā)展起來。自從20世紀60年代美國人Schertz和Brown提出用機器人采摘果實之后，對采摘機器人的研究受到廣泛重。我國農(nóng)業(yè)機器人的研究起步比較晚，但正在不斷的發(fā)展。其中包括中國農(nóng)業(yè)大學的草莓采摘機器人研究、東北林業(yè)大學林木球果采摘機器人研究及上海交通大學的黃瓜機器人研究等。目前國內(nèi)外采摘鮮食葡萄沒有機器人，停留在機器人判斷采摘鮮食葡萄的采摘點理論方法上。 3對課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析 3.1 任務要求 1. 設計一種葡萄采摘機，收貨成串的葡萄，具有采摘機構，葡萄輸送機構； 2. 輸送過程中盡量不能使其受損傷； 3. 要求利用Solidworks（或PRO/E）繪制三維圖，完成運動仿真，繪制CAD二維圖。 3.2實現(xiàn)預期目標的可行性分析 進行市場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)葡萄梗的粗細約為直徑2-3mm的圓，確定采用手推式采摘機，采摘末端機構為剪刀，輸送機構為斜坡帶傳動，臨時存儲框安裝在手推小車內(nèi)。 4本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路 4.1 研究內(nèi)容及關鍵問題 （1）搭載葡萄采摘裝置和輸送裝置的整機機構。 （2）葡萄采摘裝置。 （3）葡萄接收，輸送及臨時存儲裝置。 （4）人性化、美觀化設計。 4.2解決思路 根據(jù)葡萄架的高低，調(diào)節(jié)坡式帶傳動結構的坡度，調(diào)節(jié)適當后，人推動四輪小車，到葡萄架下，手持桿式采摘剪刀剪葡萄，剪落后的葡萄落在布網(wǎng)狀帶上，由斜坡式運輸機構將葡萄運輸?shù)剿妮喰≤嚨目騼?nèi)。 5完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法 （1）查最新的相關資料——圖書館浩大的數(shù)據(jù)庫可提供。 （2）自己能力范圍之外的問題——可咨詢指導老師及同學們。 6完成本課題的工作方案及進度計劃 6.1工作方案 （1）采用手推式的四輪小車，上搭建有葡萄輸送機構、葡萄的臨時存儲倉和葡萄采摘裝置放置位置，根據(jù)實際計算四輪小車的各部分尺寸。 （2）葡萄采摘裝置由剪刀(彈簧撐于剪刀開閉路徑控制器處，使剪刀常閉)、桿，閘線（自行車剎車閘線），手握柄組成；裝置詳細構造：常閉剪刀固定在桿的一端，桿的另一端設計類似自行車剎車閘的手握手柄，手握手柄與常閉剪刀用閘線連接，握動手握手柄，可使常閉剪刀開，放松手握手柄，常閉剪刀在彈簧的作用下自動閉合。 （3）葡萄接收與輸送裝置原理，斜坡式可折疊帶傳動，臨時存儲裝置：四輪小車內(nèi)放置框；a.斜坡式帶傳動具體構造:由汽油機，二級減速帶（使葡萄輸送帶的速度降低到不損傷葡萄），特制葡萄傳輸帶，主動輪，從動輪，搭載機架，斜坡角度可調(diào)裝置組成；b. 特制葡萄傳輸帶的構成：帶的兩側由普通的平帶，中間用略寬松的棉布組成，棉布的矩形網(wǎng)眼不易過大，不能超過葡萄的直徑。c.接收與輸送裝置運動方式，剪刀剪落下來的葡萄掉落在略寬松的網(wǎng)上，不會滑落，由汽油機帶動主從動輪帶動網(wǎng)帶運輸，將葡萄輸送到四輪小車的框內(nèi)。 （4）葡萄采摘機的設計應該人性化，有適當長度的桿，采摘裝置的重量和四輪小車的重量也要適當，應用藝術的方法進行機械的外觀設計。產(chǎn)品形態(tài)不是一個孤立的外觀形式，而是通過材料、結構、人-機關系以及生產(chǎn)工藝等因素展示出的產(chǎn)品外在表現(xiàn)。通過產(chǎn)品形態(tài)，使消費者了解到產(chǎn)品的使用功能、操作方式、文化內(nèi)涵等一系列的具體內(nèi)容。 6.2進度計劃 1-2周 確定總體設計方案，畫出葡萄采摘機的結構簡圖； 3-8周 細化設計，對葡萄采摘機的各部件進行設計，畫裝配圖和零部件結構圖； 9-10周 利用Solidworks（或PRO/E）軟件繪制三維圖，完成裝配圖，對其可行性進行分析，完成運動仿真； 11 - 13周 撰寫設計說明書，整理材料，準備答辯。 7主要參考文獻 [1]胡志超，田立佳，彭寶，計福來，王海鷗.國內(nèi)外葡萄生產(chǎn)機械化的研究與應用[J].農(nóng)業(yè)機械，2005，9（1）:62-63. [2]王秋錦.法國用機器收獲葡萄情況[J].拖拉機與農(nóng)業(yè)機械，1980，11:62-65. [3]劉瑩，吳宗澤.機械設計教程[M].2版.北京:機械工業(yè)出版社，2007. [4]孫桓，陳作模，葛文杰，西北工業(yè)大學機械原理與機械零件教研室.機械原理[M].8版.北京:高等教育出版社，2013. [5]大連理工大學工程圖學教研室.機械制圖[M].6版.北京:高等教育出版社，2007. [6]孔曉玲.公差與測量技術[M].北京:北京大學出版社，2009. [7]哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室.理論力學[M].I.7版.北京:高等教育出版社，2009. [8]單輝祖.材料力學[M].3版.北京:高等教育出版社，2009. [9]海力力，沙比提·扎克爾.4PCQ-1型葡萄采摘器.農(nóng)機化[J].2002，25(4)：52-53. 學生簽名 宋曉雪 2015年 11 月 14日 指導教師審閱意見 指導教師簽名 年 月 日 葡萄采摘機的設計葡萄采摘機的設計答辯人：宋曉雪答辯人：宋曉雪班級：機械設計班級：機械設計16-216-2指導老師指導老師:孟煒孟煒致謝致謝感謝孟老師對我的指導。感謝孟老師對我的指導。感謝各位答辯老師，感謝各位老師炎炎夏感謝各位答辯老師，感謝各位老師炎炎夏日日,排除很多困難，認真對待我們的畢業(yè)設計，排除很多困難，認真對待我們的畢業(yè)設計，陪伴我們走完畢業(yè)的最后一程，真誠的祝福陪伴我們走完畢業(yè)的最后一程，真誠的祝福各位老師在以后的生活和工作身體健康，心各位老師在以后的生活和工作身體健康，心想事成。想事成。1.1.研究背景研究背景2.2.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)外研究現(xiàn)狀3.3.葡萄采摘機結構設計葡萄采摘機結構設計4.4.葡萄采摘機工作過程葡萄采摘機工作過程5.5.總結總結1.1.研究背景研究背景我國鮮食葡萄進口位居第10位，年進口量達8萬t以上，價9062.9萬美元，而葡萄出口量僅1.8萬t，占世界葡萄出口量的0.58%，出口值781.5萬美元，價格不足世界出口平均價的1/21，國內(nèi)外鮮食葡萄采摘沒有機械化，依然依靠人工，或者一些簡單的機械，葡萄采摘機器人停留在機器人視覺系統(tǒng)研究階段。本課題針對國內(nèi)鮮食葡萄需求量大，而且采摘環(huán)節(jié)沒有機械化的問題設計一種機器。1.1.研究背景研究背景1.1.研究背景研究背景2.2.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)國內(nèi)國內(nèi)新疆克州農(nóng)機研究推廣所研制4PCQ-1鮮食葡萄采摘器。1.布網(wǎng)架 2.摘刀 3.摘刀固定架 4.撐桿 5.網(wǎng)兜調(diào)整套6.塑料堵件 7.布網(wǎng)采摘者立地雙手握采摘器，刀撐桿下部舉升，將要采摘的整串葡萄套(裝+入網(wǎng)兜內(nèi)，摘刀對葡萄把上部輕輕一劃，割刀將葡萄把割斷，葡萄串落入網(wǎng)兜內(nèi)(在此時葡萄受布網(wǎng)的彈性作用，防止散粒，待網(wǎng)兜裝滿后，采摘者本人或另一個人從里面取出2.2.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外國外國外也沒有葡萄采摘機器人成品普及到生產(chǎn)實際，技術停留在機器人視覺系統(tǒng)，能夠排除葉子和葡萄互相阻擋的干擾，自主定位葡萄采摘點等等技術上。3.3.葡萄采摘機結構設計葡萄采摘機結構設計-整機設計整機設計1.手持采摘器末端剪刀機構，2.特制葡萄運輸帶，3.手持采摘器手握控制機構，4.可折疊帶傳動運輸機構，5.二級減速機構，6.葡萄收集箱，7.180mm萬向輪，8.一級減速機構，9.汽油機，10總機架，11.總機架手扶機構3.3.葡萄采摘機結構設計葡萄采摘機結構設計零部件設計零部件設計減速級數(shù)的設計，根據(jù)末端運輸帶的速度應小于150r/min轉，按初定減速比28，則動力源的轉速在4200r/min。1.汽油機帶輪 2.一級減速機構 3.二級減速機構3.3.葡萄采摘機結構設計葡萄采摘機結構設計零部件設計零部件設計減速中間軸的設計，以及軸向定位，減速級結構應包括減速機階梯軸，軸向定位套筒，6005深溝球軸承，SN205深溝軸承立式軸承座及軸承座支撐臺1.限位套筒 2.階梯軸 3.6005深溝球軸承 4.軸承座 5.軸承座支撐臺3.3.葡萄采摘機結構設計葡萄采摘機結構設計零部件設計零部件設計3.3.葡萄采摘機結構設計葡萄采摘機結構設計零部件設計零部件設計減速中間軸的設計，以及軸向定位，減速級結構應包括減速機階梯軸，軸向定位套筒，6005深溝球軸承，SN205深溝軸承立式軸承座及軸承座支撐臺3.3.葡萄采摘機結構設計葡萄采摘機結構設計零部件設計零部件設計3.3.葡萄采摘機結構設計葡萄采摘機結構設計零部件設計零部件設計3.3.葡萄采摘機結構設計葡萄采摘機結構設計零部件設計零部件設計特制運輸帶設計1.葡萄運輸布 2.平帶 3.傳輸帶動力軸4.傳輸帶支撐軸3.3.葡萄采摘機結構設計葡萄采摘機結構設計零部件設計零部件設計可調(diào)節(jié)高度折疊運輸機構設計3.3.葡萄采摘機結構設計葡萄采摘機結構設計零部件設計零部件設計可調(diào)節(jié)高度折疊運輸機構設計1.不同長度的運輸帶承載軸 2.不同長度圓鋼支撐桿件3.3.葡萄采摘機結構設計葡萄采摘機結構設計零部件設計零部件設計可調(diào)節(jié)高度折疊運輸機構設計，傳輸帶動力軸3.3.葡萄采摘機結構設計葡萄采摘機結構設計零部件設計零部件設計可調(diào)節(jié)高度折疊運輸機構設計，傳輸帶支撐軸3.3.葡萄采摘機結構設計葡萄采摘機結構設計零部件設計零部件設計可調(diào)節(jié)高度折疊運輸機構設計，為了加強運輸機構剛度的支撐圓鋼3.3.葡萄采摘機結構設計葡萄采摘機結構設計零部件設計零部件設計動力軸或支撐軸在桿件上的固定方式3.3.葡萄采摘機結構設計葡萄采摘機結構設計零部件設計零部件設計3.3.葡萄采摘機結構設計葡萄采摘機結構設計零部件設計零部件設計手持采摘器設計，手握端采用，自行車捏閘的形式。末端的設計-左剪刀3.3.葡萄采摘機結構設計葡萄采摘機結構設計零部件設計零部件設計手持采摘器設計，手握端采用，自行車捏閘的形式。末端的設計-右剪刀3.3.葡萄采摘機結構設計葡萄采摘機結構設計零部件設計零部件設計手持采摘器設計，手握端采用，自行車捏閘的形式。末端的控制剪刀閉合的路徑控制器3.3.葡萄采摘機結構設計葡萄采摘機結構設計零部件設計零部件設計手持采摘器設計，手握端采用，自行車捏閘的形式。末端的三維造型4.4.葡萄采摘工作過程葡萄采摘工作過程4.4.葡萄采摘工作過程葡萄采摘工作過程5.5.總結總結1.經(jīng)過計算最快可達324串/h，最慢達180串/h;2.自動化程度不高，不能完全節(jié)省人力。 16 屆畢業(yè)設計 葡萄采摘機的設計 學生姓名 宋曉雪 學 號 8011212240 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 16-2 指導老師 孟煒 日 期 2016 .05 塔里木大學機械電氣化工程學院制 前 言 我國鮮食葡萄進口位居第10位，年進口量達8萬t以上，價值9062.9萬美元，而葡萄出口量僅1.8萬t，占世界葡萄出口量的0.58%，出口值781.5萬美元，價格不足世界出口平均價的1/2[1]，國內(nèi)外鮮食葡萄采摘沒有機械化，依然依靠人工，或者一些簡單的機械，葡萄采摘機器人停留在機器人視覺系統(tǒng)研究階段。 本課題針對國內(nèi)鮮食葡萄需求量大，而且采摘環(huán)節(jié)沒有機械化的問題設計一種機器，手持桿狀剪刀，手握端采用自行車手捏閘形式，工作端設計路徑控制器控制剪刀的開，用彈簧控制剪刀的閉。可折疊葡萄輸送機構，閑時可折疊?？倷C架機構的結構形式和結構尺寸，動力傳動系統(tǒng)，并確定主要零、部件的結構尺寸及其選型。并進行強度校核和三維造型和裝配，為鮮食葡萄采摘提供了一種新的機器。 關鍵詞：鮮食葡萄采摘；結構設計；強度校核 目 錄 1 概述 1 1.1課題背景 1 1.2研究的目的與意義 1 1.3課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 2 1.4葡萄的營養(yǎng)和種植情況 3 2 葡萄采摘機的設計 3 2.1葡萄采摘機基本結構設計 3 2.2葡萄采摘機參數(shù)的確定 10 2.3 減速級軸的強度校核計算 17 2.4 傳動軸鍵的校核 19 2.5葡萄采摘機工作效率的計算 19 3 葡萄采摘機的工作過程 20 4 操作使用及注意事項 20 總 結 22 致 謝 23 參考文獻 24  工程概況 本文首先介紹了本課題要設計的葡萄采摘機的總體結構，總體結構包括了：手持采摘器末端剪刀機構、特制葡萄運輸帶、手持采摘器手握控制機構、可折疊帶傳動運輸機構、二級減速機構、葡萄收集箱、180mm萬向輪、一級減速機構、汽油機、總機架、總機架手扶機構。結合實際的使用情況，設計手握桿的手握端和執(zhí)行端的結構，運輸帶的結構，可折疊運輸機構，一二減速的結構和參數(shù)，汽油機的參數(shù)，汽油機在總機架的位置，然后對各個確定結構的零部件進行參數(shù)確定， 最后對軸、鍵校核，計算工作效率。 塔里木大學畢業(yè)設計 1 概述 1.1課題背景 世界各地生產(chǎn)的葡萄有上千種，總體上可以分為釀酒葡萄和鮮食葡萄兩大類，在葡萄的整個生產(chǎn)過程中，采摘是最重要的環(huán)節(jié)之一，是一項季節(jié)性較強和勞動密集型的工作，將直接影響葡萄的質(zhì)量，并造成大量的經(jīng)濟損失，目前，作為葡萄天堂種植區(qū)的美國加州法國波爾多的釀酒葡萄大面積采收已實現(xiàn)了機械化作業(yè)，技術較成熟，但是鮮食葡萄的采摘沒有機械化作業(yè)，中國的葡萄種植穩(wěn)步發(fā)展，栽培面積約1100萬畝[1]，除了港澳外，各省幾乎都有葡萄種植，有成片種植，也有庭院種植，鮮食葡萄在鮮食果品貿(mào)易中占有重要地位，貿(mào)易量逐年增加，2004年世界進出口量均在300萬t左右，比1990年（162萬t）增加80%以上，出口值32.93億美元，進口值40.78億美元。我國葡萄進口位居第10位，年進口量達8萬t以上，價值9062.9萬美元，而葡萄出口量僅1.8萬t，占世界葡萄出口量的0.58%，出口值781.5萬美元，價格不足世界出口平均價的1/2[1]。 天山區(qū)，其中庭院高架葡萄面積達1300hm2，根據(jù)資料顯示架高一般為2±0.2m，架高大于兩米的葡萄架，成熟的葡萄果穗粒多、肉多，不能直接采摘，必須靠梯子、凳子等輔助登高工具完成（圖1-1），不僅增加了采摘難度和危險性，而且費時費力，效率低，損失大。傳統(tǒng)的采摘方式平均每667m2損失葡萄50kg，浪費率為2%~7%。 圖1-1 農(nóng)民踩梯子采摘鮮食葡萄 1.2研究的目的與意義 為解決高架鮮食葡萄采摘難，損失大的問題，本設計推出一種采摘器達到以下目的： （1）采收依靠機械，降低人的勞動強度，提高生產(chǎn)效率； （2）解決收獲季節(jié)與棉花、番茄等經(jīng)濟作物收獲期重疊，導致雇傭工困難的問題； （3）降低采摘機器各項成本，促進我葡萄標準化，產(chǎn)業(yè)化。 鮮食葡萄采收環(huán)節(jié)實現(xiàn)機械化的意義在于： （1）體現(xiàn)了人類社會的進步，效率更高，增加國家的貿(mào)易額，使國家強盛； （2）體現(xiàn)了人類科技的積淀已滲透到生活的方方面面，使人類的生活更加舒適。 1.3課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1.3.1國外葡萄采摘機的研究現(xiàn)狀 （1）在美國，葡萄機械化應用在釀酒葡萄上，采收的葡萄成顆粒狀，收獲作業(yè)試驗開始于1952年的美國加利福尼亞州，1963年建成了第一臺商業(yè)化的葡萄收獲機，1965年對該機進行了改進。目前對鮮食葡萄的采摘機械，停留的機器人視覺系統(tǒng)-葡萄采摘點控制方法的理論階段。 （2）在法國，法國從拖拉機到與之配套的栽植、剪枝、整形、施肥、施藥、采收、包裝、運輸?shù)染邢鄳淖鳂I(yè)機械，其葡萄采收機械每年生產(chǎn)量較大，出口較多，與美國的機械相同也是振動分離式釀酒葡萄收獲機，目前對鮮食葡萄的采摘機械，沒有制造出采摘鮮食葡萄機器人。 （3）在紐荷蘭， Braud 9080L釀酒葡萄葡萄收獲機，在沈陽展會展出，是全天候生產(chǎn)設計機型，其工作涵蓋從預修剪和葡萄收貨各個環(huán)節(jié)，為中國的葡萄酒業(yè)提供更加強大的支撐和動力，為用戶提供高質(zhì)量的收貨狀態(tài)，節(jié)約種植成本。 1.3.2國內(nèi)葡萄采摘機的研究現(xiàn)狀 近年來，我國大學對葡萄采摘機開展了大量的研究工作，最早的機械采摘方法是采用機械振搖式和氣動振搖式，應用于釀酒葡萄，中國農(nóng)業(yè)大學工學院聯(lián)合浙江理工大學機械與自動控制學院、美國華盛頓州立大學精細與自動化農(nóng)業(yè)研究中心對振動原理分離果實與果梗做了詳細的演算，石河子大學研發(fā)出一臺振動分離原理的葡萄采摘機和相配合的輸送機構，摘下來之后是顆粒狀的，目前對鮮食葡萄的采摘機械，停留的機器人視覺系統(tǒng)-葡萄采摘點控制方法的理論階段。 2002年克州農(nóng)機研究推廣所，研究出一種4PCQ-1采摘高架鮮食葡萄的機器（圖1-2），結構包括：1.布網(wǎng)架 ，2. 摘刀，3. 摘刀固定架 ，4. 撐桿 ，5. 網(wǎng)兜調(diào)整套，6. 塑料堵件 ，7. 布網(wǎng)工作過程，采摘者立地雙手握采摘器，刀撐桿下部舉升，將要采摘的整串葡萄套 (裝入網(wǎng)兜內(nèi)，摘刀對葡萄把上部輕輕一劃，割刀將葡萄把割斷，葡萄串落入網(wǎng)兜內(nèi) (在此時葡萄受布網(wǎng)的彈性作用，防止散粒，待網(wǎng)兜裝滿后，采摘者本人或另一個人從里面取出。去掉壞粒、弱粒，即可裝入包裝箱[9]。 圖1-2 克州農(nóng)機研究推廣所研制4PCQ-1鮮食葡萄采摘器[9] 優(yōu)點：4PCQ-1型葡萄采摘器具有重量輕，價格便宜，防散粒，操作方便，效率高，多功能等特點[9]。 缺點：摘刀的角度不易適當調(diào)節(jié)，人雙手舉撐桿時間長容易疲憊，摘葡萄少量進行轉移會降低生產(chǎn)效率，大量進行轉移增加人雙臂的負擔人容易疲憊，枝條枯葉的阻擋，導致工作效率低[9]。 1.3.3發(fā)展趨勢 隨著科學技術的發(fā)展，農(nóng)業(yè)機器人在國內(nèi)外迅速發(fā)展起來。自從20世紀60年代美國人Schertz和Brown提出用機器人采摘果實之后，對采摘機器人的研究受到廣泛重。我國農(nóng)業(yè)機器人的研究起步比較晚，但正在不斷的發(fā)展。其中包括中國農(nóng)業(yè)大學的草莓采摘機器人研究、東北林業(yè)大學林木球果采摘機器人研究及上海交通大學的黃瓜機器人研究等。目前國內(nèi)外采摘鮮食葡萄沒有機器人，停留在機器人判斷采摘鮮食葡萄的采摘點理論方法上。 1.4葡萄的營養(yǎng)和種植情況 葡萄在全世界果品生產(chǎn)中，產(chǎn)量及栽培面積長期居于首位，20世紀90年代后僅次于柑橘。因其富含大量礦物質(zhì)元素、多種氨基酸和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，在水果界一直被冠以“水果之王”的美稱。我國葡萄資源豐富，2007年栽培總面積達41.867萬hm2，葡萄總產(chǎn)量627萬t[1]，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們飲食習慣與食物結構的改變，消費品位的提高，從葡萄、葡萄酒具有的外觀特征、營養(yǎng)價值、藥用價值以及文化內(nèi)涵等方面拓展了葡萄產(chǎn)業(yè)的消費市場。科技的進步，更加速了人們對葡萄營養(yǎng)成分及其營養(yǎng)價值等方面新的開發(fā)或新的發(fā)現(xiàn)，如葡萄籽油、白藜蘆醇膠囊、原花青素等。 1.4.1鮮食葡萄營養(yǎng)成分 葡萄不僅風味優(yōu)美，而且營養(yǎng)特別豐富。據(jù)測定，葡萄果實中除了常規(guī)的營養(yǎng)成分如：15%～25%葡萄糖和果糖，0.01% ～0.1%的果膠，0.3% ～1.5%的有機酸，0.3%～0.5%的各種礦物質(zhì)以及多種維生素、氨基酸、蛋白質(zhì)、粗纖維等之外，還含有近些年被充分認識的重要營養(yǎng)或藥用成分白藜蘆醇(1%)以及多酚(0.5%)等； 1.4.2鮮食葡萄種植的情況 鮮食葡萄采用高架的形式，架高為2.0米的高架居多，而且2.0米的果穗顯著最多，的阿圖什木納格高架葡萄種植面積達到1300hm2。加高在2±0.2m左右，而且不能直接采摘，必須靠梯子、凳子等輔助登高工具完成，不僅增加了采摘難度和危險性，而且費時費力，效率低，損失大。 2 葡萄采摘機的設計 2.1葡萄采摘機基本結構設計 2.1.1葡萄采摘機的整體結構 本課題的葡萄采摘器是用于鮮食葡萄的采摘，采摘下的葡萄是成串的。葡萄采摘器是果品行業(yè)機械設備，由于鮮食葡萄種植在高架上面，架高在2±0.2m，采摘者手持采摘桿，可以不用搭梯，增加工作效率，剪落下來的葡萄是成串的，落在葡萄收集筐內(nèi)，葡萄采摘機（圖2-1）主要結構包括：1.手持采摘器末端剪刀機構，2.特制葡萄運輸帶，3.手持采摘器手握控制機構，4.可折疊帶傳動運輸機構，5.二級減速機構，6.葡萄收集筐，7.180mm萬向輪，8.一級減速機構，9.汽油機，10.總機架，11.總機架手扶機構。 圖2-1 葡萄采摘機整體結構圖 2.1.2減速級結構設計 （1）減速級數(shù)的設計 考慮到葡萄的果肉容易損壞，所以葡萄運輸布的速度一定慢，初定減速比為30/1，考慮到成本問題，決定采用二級帶傳動減速裝置（圖2-2）。設計減速級階梯軸，應考慮大小帶輪與汽油機和終端帶輪的軸向距離，圖中序號代表意思：1.汽油機帶輪，2.一級減速機構，3.二級減速機構。 圖2-2 減速級總裝二維圖 （2）減速級支撐軸結構的設計 由于要形成兩級減速，考慮到帶輪的大小，以及軸向定位，減速級結構應包括減速機階梯軸，軸向定位套筒，6005深溝球軸承，SN205深溝軸承立式軸承座及軸承座支撐臺（圖2-3），圖中序號代表的意思：1.限位套筒， 2.階梯軸， 3.6005深溝球軸承， 4.軸承座 ，5.軸承座支撐臺。 圖2-3 減速級二維剖面圖 2.1.3總機架設計 此葡萄采摘機是采用手推小車的形式，根據(jù)采摘者的身高設計適當?shù)男≤嚫叨?，根?jù)高架葡萄的種植地形采取適當高度的的萬向輪，根據(jù)人的普遍身高設計手扶把手的適當高度，根據(jù)汽油機尺寸和減速級傳動比所需要的尺寸，確定適當?shù)目倷C架的寬和長（圖2-4，圖2-5）。四根立柱采用6.3號角鋼，底板用10mm厚的鐵板，整體由角鋼和鐵板焊接，可用放置手持剪切桿的環(huán)可用鐵塊焊接，設計用于可調(diào)整高度折疊運輸帶承載機構的放置橫桿。 圖2-4 總機架二維圖 圖2-5總機架三維圖 2.1.4特制運輸帶設計 由于降落下來的葡萄有速度不能采用硬質(zhì)運輸帶接收，否則會增加葡萄的浪費率，降低產(chǎn)量，決定采用平帶承當動力傳輸，兩根平帶之間用棉布縫制，葡萄掉落在棉布上，棉布上割有適當?shù)木匦慰锥矗匦慰锥床灰诉^寬，以免將葡萄卡在里面，以便方便鮮食葡萄的運輸（圖2-6），圖中序號代表意思：1.葡萄運輸布， 2.平帶， 3.傳輸帶動力軸，4.傳輸帶支撐軸。 圖2-6特制運輸帶二維圖 2.1.5可調(diào)節(jié)高度折疊運輸機構設計 首先確定可折疊運輸機構的基本形式，考慮重量因素，采用鋁合金桿作為基本桿件，圓鋼作為鋁合金桿的支撐桿件，通過兩種不同長度的拉桿與鋁合金桿件的連接，實現(xiàn)不同高度，合折疊功能（圖2-7）。 圖2-7可調(diào)節(jié)高度折疊運輸機構三維圖 （1）為加強鋁合金桿件之間的連接，采用圓鋼桿支撐桿橫串兩成對的鋁合金桿件，形成支架（圖2-8），圖中序號代表：1.不同長度的傳輸帶支撐軸， 2.不同長度圓鋼支撐桿件。 圖2-8總機架正視圖（未裝運輸帶） （2）運輸帶承載軸的設計，減速級終端軸-動力軸，及其他三根長度不一，形狀相似的運輸帶承載軸（圖2-9）及圓鋼（圖2-10），為防止平帶在傳輸過程中左右滑動，軸中間兩凹槽用于固定平帶。下圖序號代表：（a）減速級階梯軸 ，（b）傳輸帶支撐軸。 （a） （b） 圖2-9軸 圖2-10三根鋁合金桿件支撐圓鋼 （3）動力軸與鋁合金桿件之間的連接，鋁合金桿件與軸承座采用螺栓連接（圖2-11），軸承座通過深溝球軸承與運輸帶承載軸連接（圖2-12）。 圖2-11軸承座與鋁合金桿用螺栓連接 圖2-12 軸、軸承和軸承座連接二維圖 2.1.6手持采摘器手握端設計 手持采摘器由桿件支撐，手握控制端和末端剪切端用自行車閘線連接，確定手握端采用自行車手閘，降低成本增加易操作度。 2.1.7手持采摘器剪切末端機構設計 手持采摘器的手握端與末端用自行車閘線連接，設計的末端剪切機構采用自行設計的左剪刀（圖2-13），右剪刀（圖2-14），閘線收緊時與閘線連接的路徑控制器帶動剪刀張開，閘線放松時，彈簧推動路徑控制器帶動剪刀閉合，將葡萄剪落，路徑控制器（圖2-15），剪刀和手握桿支架的配合用一根支撐軸，支撐軸的兩端由可插開口銷的銷軸控制，使支撐軸不掉落，末端剪切機構與手握桿支架配合（圖2-16）。 圖2-13左剪刀二維圖 圖2-14右剪刀二維圖 圖2-15路徑控制器二維圖 圖2-16末端剪切機構三維圖 2.2葡萄采摘機參數(shù)的確定 2.2.1汽油機的選擇 根據(jù)末端運輸帶的速度應小于150r/min轉，按初定減速比28，則動力源的轉速在4200r/min考慮到汽油機與電動機相比可以提供較大扭矩，而且葡萄采摘機在野外作業(yè)，用電動機，得采用產(chǎn)生電的設備，會使整個設備笨重龐大，最終決定選取騰龍品牌，型號為TL152F/P，單缸四沖程汽油機,摘錄具體參數(shù)如下表： 表2-1 汽油機參數(shù) 參數(shù) 數(shù)值 啟動方式 手拉反沖啟動 旋轉方向 逆時針 額定功率（kw/3600） 1.2/3600 重量（kg） 15 尺寸（mm） 304x362x335 耗油量（g/kw.h） ≤450 最大扭矩（N.m/rpm） 3.2/3000 2.2.2兩級減速帶輪大小及總轉動比的確定 （1）設計的基本條件 表2-2 設計的基本條件 基本參數(shù) 數(shù)值 額定功率（kw） 1.2 工作時間（h） <10 初定傳動比i 30 由工況，載荷變動微小，屬于輕負荷輸送機，文獻[3]表8-8，得工況系數(shù)，故 （2-1） （2）一級減速選擇帶型 根據(jù)，查文獻[3]表8-4選用普通v帶Y型帶傳動。 （3） 確定各帶輪的基準直徑 查文獻[3]表8-9知汽油機帶輪應不小于50，取，可得 （2-2） 取 （4） 計算帶速 汽油機的速度可調(diào)節(jié)油門控制，日常使用可以人為調(diào)節(jié)油門調(diào)節(jié)帶速即可，用只需要計算得到汽油的最低速度就好，如下式。 （2-3） 5.2m/s滿足帶的速度范圍要求5m/s-20m/s調(diào)節(jié)汽油機的油門的使二級的帶轉速不低于1910r/min，就可以使帶正常運輸 （5）V帶的基準長度和中心距 初步選取中心距 （2-4） （2-5） 查文獻[3]表8-2，取 實際中心距 （2-6） （6）驗算小帶輪包角 （2-7） 由上計算可知，帶輪包角在合適范圍內(nèi)。 （7）V帶根數(shù) 由查表8-4得 由傳動比查文獻[3]表8-5得 由查文獻[3]表8-6得，查文獻[3]表8-2得，由此可得 （2-8） 由上計算得出，V帶根數(shù)取為3。 （8）作用在帶輪軸上的壓力 查文獻[3]公式8-27得，故求得單根V帶的初拉力 （2-9） 作用在軸上的壓力為： （2-10） （9）帶輪的結構設計 帶輪材料選擇HT200，用實心式結構。 （10）二級減速選擇帶型 根據(jù)，查文獻[3]表8-4選用普通V帶Z型帶傳動，可以增大中心距，和增大傳動的穩(wěn)定性。 （11）確定大、小帶輪的基準直徑 減速級的功率為 （2-11） 查文獻[3]表8-9知減速級小帶輪應不小于50，取，可得 （2-12） 取。 （12）計算帶速 由于此機械屬于輕載荷，負載波動小，的機械設備，轉矩需求量僅是帶動機器轉動，可以調(diào)節(jié)油門使皮帶的轉速滿足要求，此時需要的因素如下式： （2-13） 帶速在5~25m/s之間，調(diào)節(jié)汽油機轉速使減速級的轉速不低于1709r/min。 （13）c帶的基準長度和中心距 初步選取中心距 （2-14） （2-15） 查文獻[3]表8-2，取 實際中心距 （2-16） （14）驗算小帶輪包角 （2-17） 由上計算可知，帶輪包角在合適范圍內(nèi)。 （15）V帶根數(shù) 由查表8-4得 由傳動比查文獻[3]表8-5得 由查文獻[3]表8-6得，查文獻[3]表8-2得，由此可得 （2-18） 由上計算得出，V帶根數(shù)取為3。 （16）作用在帶輪軸上的壓力 查文獻[3]公式8-27得，故求得單根V帶的初拉力 （2-19） 作用在軸上的壓力為： （2-20） （17）帶輪的結構設計 帶輪材料選擇HT200，用實心式結構。 （18）總傳動比的確定 （2-21） 2.2.2總機架尺寸的參數(shù) 根據(jù)汽油機的尺寸304x362x335和兩級減速級的尺寸定為，總高為1040mm，總寬為800mm，總長為1452mm，780*1180的10m后的鐵板焊接在底部。四個萬向輪均勻分布的地板的四角，相鄰邊距離地板邊緣35.6mm和30.7mm.汽油機的抽拉端位于手扶端的右端，汽油機邊緊靠在手扶端側地板，四根支撐桿由6.3號的角鋼焊制成。手扶端由φ30mm的圓鋼彎制后焊接在總機架上。 2.2.3剪刀尺寸 的參數(shù) 剪刀長度150mm，左建刀配合位于上側，右剪刀配合位于下側，左剪刀在左側焊制，右剪刀在右側焊制長32mm的板，上面焊制φ6的圓柱，與路徑控制器配合。 2.2.4路徑控制器的參數(shù) 由于路徑控制器要控制剪刀的轉向，所以路徑控制在手持支撐桿上滑動時候，要包裝剪刀的閉合（圖2-17），圖中十字交叉的地方就是，剪刀軸的方位，c邊的就是控制邊，控制剪刀左右擺動的一邊，得到c邊的長度就得到了，滑動半徑。 圖2-17 剪刀控制邊運動半徑示意圖 （2-22） 路徑控制器與剪刀一側的圓柱配合52.29±3mm，就是路徑控制的內(nèi)外圓半徑，則可以得到路徑控制器的控制圖（2-18）。 圖2-18 控制路徑圖 2.2.5軸的結構設計計算 （1）初步計算減速級階梯軸的直徑 根據(jù)強度扭轉初步估計軸的直徑 （2-23） 帶入表2-2基本參數(shù)式中P 為軸的傳遞功率，n為軸的轉速，為軸的材料和受載情況參數(shù)， 軸用40Cr號鋼材料取 計算的最小直徑為 d=21 mm 有一個鍵槽時，軸徑增大5%～7% 于是可取 （2）軸的結構設計 軸的結構設計根據(jù)取定的最小值和各配件的安裝，此軸承擔減速作用，為安全和耐久因素，采用實心軸的方式。 （3）根據(jù)定位要求確定軸的各段直徑和長度 減速級階梯軸從左至右分七段： 第一與七段端部與6005深溝球軸承配合，為減小阻力和工作時的穩(wěn)定性，深溝球軸承與SN205型深溝球軸承座配合，軸承座固定在支撐臺上，此段長度取8mm，直徑為軸最小直徑25mm。 第二與六段上帶輪限位套筒配合，為防止帶輪軸向串動，和安裝皮帶方便，也防止帶輪旋轉的時碰到支撐臺上，使帶輪的傳動能夠穩(wěn)定和精確，此段軸長取33mm，直徑27mm，采用27mm的軸徑有軸向定位的功能。 第三與五段，軸上開有鍵槽，此帶輪是提供與二級減速的小帶輪和一級減速級大帶輪配合，此段長取40mm，直徑33mm。 第四段是減速大帶輪與二級減速小帶輪之間的軸肩，此段長取10mm，直徑45mm。 （4）初步計算折疊支架動力軸的直徑 根據(jù)強度扭轉公式2-23，初步估計軸的直徑帶入表2-2基本參數(shù)式，軸用尼龍材料 ，計算的最小直徑為，d=21 m有一個鍵槽時，軸徑增大5%～7%，取 。 （5）軸的結構設計 此軸承運輸機構的動力軸，為安全和耐久因素，成本因素，采用實心軸的方式。 （6）根據(jù)定位要求確定軸的各段直徑和長度 減速級階梯軸從左至右分十三段： 第一與十三段端部與6005深溝球軸承配合，深溝球軸承與深溝球軸承座配合，軸承座固定在鋁合金桿件上，此段長度取8mm，直徑為軸最小直徑25mm。 第二段與二級減速大帶輪限位套筒配合，此段是階梯軸，直徑28mm，此段長度取40mm，為安轉皮帶方便，第十二段直徑與長度與第二段長度相同，但不與限位套筒配合。 第三段與二級減速大帶輪配合，軸上開有鍵槽，此段長取65mm，直徑50mm。 第十一段與第三段的長度相同，但是直徑70mm，上面沒有開鍵槽。 第四與十段為防止大帶輪軸向串動的軸肩，此段長取20mm，直徑82.5mm。 第五與九段為防止平帶軸向串動，指向深溝球軸承方向，此段長5mm，直徑95mm. 第六與八段平帶配合，此段長25mm，直徑91mm。 第七段與運輸布帶配合，此段也比第五與七段直徑大，也為防止平帶軸向傳動，指向中心方向串動，此段長306mm，直徑95mm。 （7）初步計算折疊支架承載2軸的直徑 根據(jù)強度扭轉公式3-23，初步估計軸的直徑帶入表3-2基本參數(shù)式，軸用尼龍材料 ，計算取 。 （8）根據(jù)定位要求確定軸的各段直徑和長度 減速級階梯軸從左至右分十一段： 第一與十一段端部與6005深溝球軸承配合，深溝球軸承與深溝球軸承座配合，軸承座固定在鋁合金桿件上，此段長度取8mm，直徑為軸最小直徑25mm。 第二與十段處直徑28mm為軸向定位，此段長度取40mm，為安轉皮帶方便。 第三與九段，此段長取35mm，直徑40mm。 第四與八段為防止平帶軸向串動，此段長取5mm，直徑60mm。 第五與七段為平帶配合，此段長25mm，直徑56mm。 第六段運輸布帶配合，此段長306mm，直徑60mm。 （9）初步計算折疊支架承載三和四軸的直徑 根據(jù)強度扭轉公式2-23，初步估計軸的直徑帶入表2-2基本參數(shù)式，軸用尼龍材料 ，計算的最小直徑為，取 。 （10）根據(jù)定位要求確定軸的各段直徑和長度 減速級階梯軸從左至右分九段： 第一與九段端部與6005深溝球軸承配合，深溝球軸承與深溝球軸承座配合，軸承座固定在鋁合金桿件上，此段長度取8mm，直徑為軸最小直徑25mm。 第二與八段處直徑28mm為軸向定位，此段長度取25mm，為安轉平帶方便。 第三與七段為防止平帶軸向串動，此段長取5mm，直徑60mm。 第四與六段為平帶配合，此段長25mm，直徑56mm。 第五段運輸布帶配合，此段長306mm，直徑60mm。 （11） 軸上零件的周向定位 軸與帶輪的連接采用平鍵連接，根據(jù)機械設計手冊得，普通平鍵的型式和尺寸（GB/T1096-79），d=27mm選用的鍵為8×7，d=50mm選用鍵為14×9，鍵槽用鍵槽銑刀加工，鍵長度取32mm。 2.2.6 確定軸上的圓角和倒角 參考文獻[3]可知圓角和倒角取1.5×45°。 2.2.7 滾動軸承 葡萄采摘機在運動時，會產(chǎn)生徑向力，在軸的兩端各安裝一個深溝球軸承，可以抵消軸向力的同時也能承受較大的載荷，由于安裝軸承位置的軸徑大小分別為25mm，于是選擇6005深溝球軸承，它們的基本尺寸分別為，成對安裝在軸承座內(nèi)。 軸承的潤滑方式采用脂潤滑,材料選用SG13Cr4Mo4Ni4V。 2.3 減速級軸的強度校核計算 按彎扭合成強度條件校核： （1）軸的扭轉強度條件為 （2-24） 圓周力： （2-25） 徑向力： （2-26） 軸向力： （2）計算軸承支反力 水平面 （2-27） 垂直面 （2-28） （3）中間斷面處的水平彎矩為： （2-29） （4）端軸承處的水平彎矩為： （2-30） （5）中間斷面處的垂直彎矩為： （2-31） 按下式合成彎矩： （2-32） 中間斷面兩側的彎矩為： （2-33） （6）軸的轉矩T 按照下式求當量彎矩 （2-34） 這里，取， 由計算結果可知，在滾筒處和軸承中間斷面處的最大當量彎矩分別是： （2-35） （2-36） （7）選用軸的材料，確定許用應力 軸材料選用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241~286HBW，由文獻[3]表9-4得。 （8）校核軸的強度 （2-37） （2-38） （2-39） 按扭轉強度校核軸滿足條件。 2.4 傳動軸鍵的校核 （1）鍵1長查文獻[3]得：許用擠壓應力為在60到90Mpa。 鍵的工作長度為； 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度； 由公式 （2-40） 滿足。 （2）鍵2長查文獻[3]得：許用擠壓應力為在60到90Mpa。 鍵的工作長度為； 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度； 由文獻[3]公式5.1得 （2-41） 滿足。 2.5葡萄采摘機工作效率的計算 未改進前，采摘者摘1m2需要搭梯子，上梯子，手持剪刀，剪夠四到五串后，下梯子放置好，再上梯子，改進后，采摘者只需要站在地面，瞄準葡萄采摘點，剪落就可以，瞄準的時間大約8s-17s，剪落大約需用3s，整個剪落的過程所用時間為11s-20s，即按人工不休息，不斷剪切，剪葡萄速度為。 （2-42） （2-43）  3 葡萄采摘機的工作過程 葡萄采摘機基本工作過程：采摘者將閑置的葡萄采摘機（圖3-1）中可折疊帶傳動運輸機構調(diào)整到合適的位置，用圓鋼-銷軸-開口銷固定（圖3-2），并套上特制的運輸帶，拿下掛在總機架的 采摘器，捏緊手持采摘器的控制閘，使剪刀張開，對準葡萄采摘點，松開閘，彈簧使剪刀閉合，葡萄掉落在運輸帶上，運輸帶由動力帶動，把葡萄運輸回葡萄收集箱內(nèi)，待箱內(nèi)葡萄夠2/3時即可拿下，換另一空箱子。 圖3-1閑置葡萄采摘機 圖3-2調(diào)整好準備工作的葡萄采摘機 4 操作使用及注意事項 ①檢查整機上各個螺栓，檢查減速級螺栓是否松動。 ②清洗整機，保持潔凈。 ③發(fā)動汽油機后調(diào)試運行5分鐘，確認機器一切正常后，即可采摘。 ④注意調(diào)整運輸帶的位置，防止葡萄掉落地面。 ⑤檢查筐內(nèi)的葡萄是否達到工藝要求。 ⑥停機時，直接熄滅汽油機即可。 ⑦換葡萄收集框時從總機架左側處取出。 ⑧定期檢查汽油機帶輪和汽油機的連接是否緊密，軸承部位是否加油。 ⑨可折疊運輸機構，在采摘者搭架完成后，檢查二級減速大帶輪的V型帶連接是否滿足要求。 ⑩整機在收貨季節(jié)，折疊時可不用卸傳輸帶，到隔兩月以上不用時許卸下傳輸帶，以免風化。 總 結 （1）課題所設計的葡萄采摘機是采用手推小車，和可折疊結構機身,它能很好的提高葡萄采摘的作業(yè)效率。 （2）它采用了簡單可靠的機構和通用的零部件，具有攜帶方便、使用可靠，耗材少、易加工、成本低并能滿足廣大老百姓。 （3）部分易損件能夠方便拆卸并且隨時更換，進一步說明了它具有非常人性化的設計。 致 謝 本次畢業(yè)設計從選題到完成歷經(jīng)兩個多月，首先我要感謝我的指導老師孟老師，在設計的整個過程中，我得到了孟老師的大力支持和幫助，從設計選題到設計方法、思路都給予我細心的指導，在設計修改方面更是細致入微。從老師身上不盡學到了理論知識，更多的是待人接物與為人處世的道理。其嚴以律己，寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力，使人倍感溫馨。在此真誠的感謝孟老師。 最后，雖然本次畢業(yè)設計暫時可以告一段落了，但是我在這里還是要感謝在這四年里教導我的所有老師，沒有他們傳授的知識，就沒有我今天的設計成果。 感謝老師們的細心指導，感謝同學們的幫助，謝謝！在這里，祝愿你們在今后的生活和工作中身體健康、心想事成！ 參考文獻 [1]胡志超，田立佳，彭寶，計福來，王海鷗.國內(nèi)外葡萄生產(chǎn)機械化的研究與應用[J].農(nóng)業(yè)機械，2005，9（1）:62-63. [2]王秋錦.法國用機器收獲葡萄情況[J].拖拉機與農(nóng)業(yè)機械，1980，11:62-65. [3]劉瑩，吳宗澤.機械設計教程[M].2版.北京:機械工業(yè)出版社，2007. [4]孫桓，陳作模，葛文杰，西北工業(yè)大學機械原理與機械零件教研室.機械原理[M].8版.北京:高等教育出版社，2013. [5]大連理工大學工程圖學教研室.機械制圖[M].6版.北京:高等教育出版社，2007. [6]孔曉玲.公差與測量技術[M].北京:北京大學出版社，2009. [7]哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室.理論力學[M].I.7版.北京:高等教育出版社，2009. [8]單輝祖.材料力學[M].3版.北京:高等教育出版社，2009. [9]海力力，沙比提·扎克爾.4PCQ-1型葡萄采摘器.農(nóng)機化[J].2002，25(4)：52-53. 24