3米高油茶樹采摘臂及固定機構(gòu)設(shè)計與運動學(xué)仿真含proe三維及6張CAD圖
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課題題目及來源:
本課題來源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際應(yīng)用,為3米高油茶樹采摘臂及固定機構(gòu)設(shè)計與運動學(xué)仿真。
我國一直未能解決油茶果實采摘臂械化的難題,油茶果采摘臂的研制才剛剛起步,在國外雖早有油茶果采摘臂械問世,自動化程度和工作效率也較高,但其機構(gòu)的復(fù)雜性和成本門檻是我國果農(nóng)較難跨越的,可謂舶來品不符合我國國情。
課題研究的意義和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀:
在國內(nèi),油茶果采摘由人工來完成,采摘效率低、采摘人員勞動強度大、工作環(huán)境差。目前對油茶采摘臂的報道比較少,最近國內(nèi)也有一些采摘臂具的專利,如堅果采摘臂,這些專利能在一定程度上減輕采摘人員的勞動強度,改變采摘人員的工作環(huán)境;但大多結(jié)構(gòu)簡單,所以未從根本上解決采摘難度,效率低等問題。本研究以設(shè)計出實用化的油茶果采摘臂為目標(biāo),通過對油茶果采摘的工作環(huán)境和特性進(jìn)行深入分析,利用Pro/E軟件對油茶果采摘臂進(jìn)行三維設(shè)計和虛擬裝配?;窘鉀Q了采摘勞動力大、效率低等問題,具有一定的發(fā)展前景。
油茶采摘機械臂研究現(xiàn)狀如下:
目前,各種機械臂的發(fā)展和改進(jìn)在國內(nèi)外已然成為重中之重,改進(jìn)了一款采摘臂對生產(chǎn)效率的提升具有重大的幫助。早在日本,就曾花費巨資在美國引用機械臂的先進(jìn)知識,從而研究出了比肩世界水平的機械臂,在歐洲國家,也投入了大量的人力物力進(jìn)行機械臂的研究和發(fā)展,也取得了不錯的成績[4]。
我國因為工業(yè)起步較晚,技術(shù)水平相對于歐美國家比較落后,但在21世紀(jì),我國投入了大量的精力在機械臂方面?,F(xiàn)在機械臂已經(jīng)普及到了工業(yè)。
機械臂的研究發(fā)展的趨勢有以下三種情況:
(1)機械結(jié)構(gòu)向模塊化、一體化發(fā)展。例如機械臂的驅(qū)動結(jié)構(gòu)、傳動結(jié)構(gòu),甚至于一些高科技的感應(yīng)結(jié)構(gòu)都形成一個整體,機械臂在操作過程中與人體手臂更為的接近,操作更為的便利,所能完成的項目也更加復(fù)雜。
(2)半智能結(jié)構(gòu)即由人來作為其感應(yīng)結(jié)構(gòu),通過人工操作來完成一系列的動作。相對于全智能機械操作來說,更加適應(yīng)不同的生產(chǎn)環(huán)境,以及在出現(xiàn)問題時能更及時停止以免造成更嚴(yán)重的損失。
(3)全人工操作的機械手臂的使用更多的是出現(xiàn)在我們的日常生活當(dāng)中,例如自拍桿等。這樣的機械臂一般沒有驅(qū)動裝置,通過一些簡單的傳動裝置,在人工施加驅(qū)動力的情況下,完成一些高空或者遠(yuǎn)處的簡單動作。
(4)機械臂的應(yīng)用主要依據(jù)所需要進(jìn)行的工作而來選擇不同的結(jié)構(gòu)來替代手工操作,從而減少勞動力,提高勞動效率,完成手工無法完成的工作??偠灾?,機械臂的發(fā)展會使人類不斷的進(jìn)步。
課題研究的主要內(nèi)容和方法,研究過程中的主要問題和解決辦法:
課題研究的主要內(nèi)容和方法如下:
(1)查閱資料,撰寫開題報告,掌握機械產(chǎn)品設(shè)計的基本步驟;
(2)結(jié)合題目進(jìn)行市場調(diào)研,了解現(xiàn)場工程問題,積累相關(guān)資料,做好調(diào)研筆記;
(3)了解油茶采摘機械臂工作原理與性能及各部件零件的設(shè)計方法,進(jìn)行設(shè)計方案比較后優(yōu)選;
(4)對各機構(gòu)進(jìn)行設(shè)計與校核。
本設(shè)計將采用文獻(xiàn)研究及理論分析研究機構(gòu)視圖分析兩種方法。
(1)文獻(xiàn)研究:先對已有的油茶采摘機械臂相關(guān)的文獻(xiàn)盡性系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和閱讀。歸納整理油茶采摘機械臂的相關(guān)理論,重點整理其驅(qū)動及傳動機構(gòu)的工作原理和構(gòu)成,運作方式方面的研究。
(2)理論邏輯分析:通過對油茶采摘機械臂的詳細(xì)解讀,提出設(shè)計的不足之處,進(jìn)行改進(jìn),結(jié)合時代發(fā)展的新特點,使其更加完善。
研究過程中的主要問題和解決辦法:
主要問題為臂部各臂之間的干涉分析,我們可以通過三維仿真來模擬從而解決這個難題。
總體方案:
為了使設(shè)計更合理,應(yīng)該準(zhǔn)備多方案[5]。采摘臂的運行方式主要有下列兩種方式:
方案一:AB桿(主臂1)和BC桿(主臂2)都向上擺動,三桿成交叉折疊形式,從而完成采摘任務(wù),如圖2.1所示。該方案在采摘時三個臂都能得到充分的伸展,能其作用的高度高,但主臂受的應(yīng)力比較大,長時間使用,可能會導(dǎo)致主臂由于應(yīng)力過大而變形。
方案二:A′B′(主臂1)桿和B′C′桿(主臂2)向下擺動,三桿相互式折疊,如圖2.2所示。該方案在采摘時的作用高度不高,但主臂上受的液壓缸上的應(yīng)力被兩個搖桿分擔(dān),其所受的應(yīng)力比較分散,主臂可以長時間工作,而不發(fā)生變形,延長了主臂的使用壽命。
圖2.1 交叉折疊式 圖2.2同向折疊式
對以上兩種方案比較,從本次設(shè)計是針對于三米的高油茶樹,臂部負(fù)載較小,但要求靈活、安裝運輸便捷,而方案二需采用液壓缸驅(qū)動,戶外作業(yè)是需要單獨攜帶液壓站,且折疊后占用空間較大,不方便安裝與攜帶,所以這次設(shè)計選擇方案一,交叉折疊式的采摘臂就可以完成采摘任務(wù)。如圖2.4所示。
課題研究所需的參考文獻(xiàn):
[1] 徐麗明,張鐵中.果蔬果實收獲機器人的研究現(xiàn)狀及關(guān)鍵問題和對策[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2004,20(5);38.
[2] 孫建設(shè).我國油茶栽培模式的沿革與思考[J].專家視點,2008,2:22-24.
[3] 姜麗萍,陳樹人.果實采摘臂器人的研究綜述[J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù),2006,2,32(1):8-10.
[4] 崔玉潔,張祖立,白曉虎.采摘臂器人的研究進(jìn)展與現(xiàn)狀分析[J].農(nóng)機化研究,2007,(2):4-5. [5] 蔡自興.機械人學(xué)的發(fā)展趨勢和發(fā)展戰(zhàn)略.機械人技術(shù),2015,4
[5] 周洪.氣動技術(shù)的新發(fā)展.液壓氣動與密封,2015,4
[6]黃繼昌,徐巧魚,張海貴等. 實用機械機構(gòu)圖冊[B] [M]. 人民郵電出版社,2016
[7] Cole Thompson Associates.“Directory of Intelligent Buildings”1999.
指導(dǎo)教師審查意見:
指導(dǎo)教師簽字:
20 年 月 日
指導(dǎo)委員會意見審核意見:
組長簽字:
20 年 月 日
收藏
編號:15970923
類型:共享資源
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上傳時間:2020-09-14
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油茶
采摘
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機構(gòu)
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運動學(xué)
仿真
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三維
cad
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3米高油茶樹采摘臂及固定機構(gòu)設(shè)計與運動學(xué)仿真含proe三維及6張CAD圖,油茶,采摘,固定,機構(gòu),設(shè)計,運動學(xué),仿真,proe,三維,cad
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