畢業(yè)設(shè)計（論文）-手持采摘機設(shè)計（紅棗采摘機）

本科畢業(yè)設(shè)計（論文）PAGE1全套圖紙加V信153893706或扣3346389411摘要現(xiàn)在農(nóng)業(yè)采摘已采用專業(yè)化、集約化和規(guī)?；烧r(nóng)業(yè)采摘機成為當(dāng)今世界最具活力的新興農(nóng)業(yè)機械之一和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械的亮點。而我國棗樹種植面積較大，主要集中在新疆省，結(jié)合我國農(nóng)業(yè)棗子生產(chǎn)的實際需要，針對紅棗采摘機農(nóng)業(yè)機械市場的特點，對紅棗采摘機進行了研究、開發(fā)，設(shè)計研制出一種可自動完成對紅棗的采摘及收獲的機械。課題從紅棗采摘機原動部分及傳動部分的設(shè)計、工作部分的設(shè)計、電控系統(tǒng)的設(shè)計、關(guān)鍵零部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)計算和強度校核，受力輔助的部件進行有限元分析等多方面詳細(xì)介紹了研究過程與方法，并給出了安裝及維護的注意事項。本設(shè)計以電機作為原動機，通過電機的旋轉(zhuǎn)帶動皮帶，實現(xiàn)了紅棗采摘機的旋轉(zhuǎn)梳下棗子的功能，伺服電機做為動力源，采用兩個梳子機構(gòu)旋轉(zhuǎn)梳落棗子實現(xiàn)了采摘機的采摘功能。針對不同的棗樹的高低，該設(shè)備手持桿設(shè)計成可調(diào)長度的結(jié)構(gòu)能夠適合各種高度。關(guān)鍵詞：紅棗采摘機；結(jié)構(gòu)設(shè)計；理論計算；有限元分析；三維建模；電路控制。

AbstractNowadays,agriculturalpickinghasadoptedspecialization,intensificationandlarge-scalepicking.Agriculturalpickingmachineshavebecomeoneofthemostdynamicemergingagriculturalmachineryintheworldandthehighlightofmodernagriculturalmachinery.ThejujubeplantingareainChinaisrelativelylarge,mainlyconcentratedinXinjiangProvince.CombinedwiththeactualneedsofChina'sagriculturaldateproduction,theresearchanddevelopmentofthejujubepickingmachineiscarriedoutaccordingtothecharacteristicsofthejujubepickingmachineagriculturalmachinerymarket.Automaticallycompletethemachineryforpickingandharvestingreddates.Thesubjectisfromthedesignoftheoriginalpartofthereddatepickingmachineandthedesignofthetransmissionpart,thedesignoftheworkingpart,thedesignoftheelectroniccontrolsystem,thecalculationofthestructuralparametersofthekeycomponentsandthestrengthcheck,thefiniteelementanalysisofthepartsassistedbyforce,andsoon.Theresearchprocessandmethodareintroduced,andtheprecautionsforinstallationandmaintenancearegiven.Inthisdesign,themotorisusedastheprimemover,andthebeltisdrivenbytherotationofthemotortorealizethefunctionofrotatingthejujubeofthejujubepickingmachine.Theservomotorisusedasthepowersource,andthepickingmachineisrotatedbythetwocombmechanismstorealizethepickingmachinepicking.Features.Fortheheightofdifferentjujubetrees,thehand-heldrodofthedeviceisdesignedtobeadjustableinlengthandcanbeadaptedtovariousheights.Keywords:jujubepickingmachine;structuraldesign;theoreticalcalculation;finiteelementanalysis;three-dimensionalmodeling;circuitcontrol.目錄15468_WPSOffice_Level1第1章緒論 512963_WPSOffice_Level21.1選題的意義 515730_WPSOffice_Level21.2采摘機概述 618074_WPSOffice_Level31.2.1國內(nèi)外發(fā)展情況 66292_WPSOffice_Level31.2.2采摘機的簡介 723491_WPSOffice_Level31.2.3采摘機的主要用途和應(yīng)用領(lǐng)域 78852_WPSOffice_Level1第2章總體方案設(shè)計 810742_WPSOffice_Level22.1傳統(tǒng)采摘方案 86531_WPSOffice_Level32.1.1旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu) 911828_WPSOffice_Level32.1.2擺動式結(jié)構(gòu) 910438_WPSOffice_Level22.2總體采摘方案的選定與介紹 1010000_WPSOffice_Level32.2.1旋轉(zhuǎn)式采摘介紹 1023137_WPSOffice_Level32.2.3采摘方案選擇 123410_WPSOffice_Level1第3章采摘機的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算 1318311_WPSOffice_Level23.1參數(shù)初定 1312990_WPSOffice_Level33.1.1采摘框架尺寸初定： 1310945_WPSOffice_Level33.1.2傳送網(wǎng)管道直徑初定： 1316434_WPSOffice_Level33.1.3收集裝置尺寸初步初定： 1318468_WPSOffice_Level33.1.3整體機構(gòu)尺寸初定： 1321866_WPSOffice_Level23.2選擇電動機 131142_WPSOffice_Level33.1.1電動機的性能和分類 1324619_WPSOffice_Level33.1.2選擇電動機應(yīng)綜合考慮的問題 142604_WPSOffice_Level33.1.3選擇電動機類型 1411701_WPSOffice_Level33.1.4選擇電動機的容量 155032_WPSOffice_Level23.2傳動皮帶輪的設(shè)計 164246_WPSOffice_Level33.2.1初選帶輪齒數(shù) 1627685_WPSOffice_Level33.2.6計算帶速 171632_WPSOffice_Level33.2.7計算作用在軸上的壓軸力Q 171320_WPSOffice_Level33.2.8.按靜強度校核帶條 1725555_WPSOffice_Level33.2.9潤滑方式的選擇 1811389_WPSOffice_Level33.2.10帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 18877_WPSOffice_Level23.3梳齒軸的設(shè)計及計算 193841_WPSOffice_Level33.3.1選定梳齒軸徑 194493_WPSOffice_Level33.3.2梳齒軸的校核 2122212_WPSOffice_Level33-1應(yīng)力特征表 2110881_WPSOffice_Level23.4軸承壽命計算 2326448_WPSOffice_Level23.5手持桿的材料選擇及重量計算 2425150_WPSOffice_Level1第4章調(diào)速電路及控制系統(tǒng)設(shè)計 244376_WPSOffice_Level24.1調(diào)速電路系統(tǒng)的概述 2519085_WPSOffice_Level34.1.1旋轉(zhuǎn)變流機組直流電機調(diào)速電路系統(tǒng) 257509_WPSOffice_Level34.1.2靜止式可控整流器調(diào)速電路系統(tǒng) 2529685_WPSOffice_Level34.1.3直流斬波器或脈寬調(diào)速 2624032_WPSOffice_Level24.2電機基本調(diào)速控制方法 271709_WPSOffice_Level34.2.1電樞串電阻調(diào)速 272249_WPSOffice_Level34.2.2弱磁調(diào)速 2715447_WPSOffice_Level34.2.3調(diào)壓調(diào)速 289661_WPSOffice_Level24.3轉(zhuǎn)速控制的要求和調(diào)速指標(biāo) 292129_WPSOffice_Level24.4調(diào)速電路及控制方案的確定 2917266_WPSOffice_Level1第5章關(guān)鍵零部件的proe有限元分析詳細(xì)過程 3027619_WPSOffice_Level25.1有限元分析方法 307613_WPSOffice_Level35.1.1有限元簡介 307322_WPSOffice_Level35.1.2有限元分析方法的特點 3024822_WPSOffice_Level35.1.3有限元分析方法步驟 315755_WPSOffice_Level35.1.4有限元分析的發(fā)展趨勢 3224018_WPSOffice_Level35.1.5有限元分析方法的確定 3416647_WPSOffice_Level25.2proe有限元分析詳細(xì)步驟 3422765_WPSOffice_Level25.3關(guān)鍵零部件proe有限元分析結(jié)果 3517696_WPSOffice_Level35.3.1從動輪的有限元分析結(jié)果 3515235_WPSOffice_Level35.3.2梳齒的有限元分析結(jié)果 3625424_WPSOffice_Level1第6章紅棗采摘機的安裝與維護 3722329_WPSOffice_Level26.1安裝注意事項 3721758_WPSOffice_Level26.2維護中的注意事項 3815586_WPSOffice_Level26.3潤滑維護 3822674_WPSOffice_Level1附錄 4126266_WPSOffice_Level1收集裝置三維模型圖 4118344_WPSOffice_Level1總體裝配圖三維模型 4214270_WPSOffice_Level1結(jié)論 4320397_WPSOffice_Level1致謝 4410621_WPSOffice_Level1參考文獻 45第1章緒論1.1選題的意義紅棗具有“天然維生素丸”的美譽，中國的草藥書籍「本經(jīng)」中記載到，紅棗味甘性溫、歸脾胃經(jīng)，有補中益氣、養(yǎng)血安神、緩和藥性的功能；而現(xiàn)代的藥理學(xué)則發(fā)現(xiàn)，紅棗含有蛋白質(zhì)、糖類、有機酸、維生素A、維生素C、多種微量鈣以及氨基酸等豐富的營養(yǎng)成分。棗能提高人體免疫力，并可抑制癌細(xì)胞：藥理研究發(fā)現(xiàn)，紅棗能促進白細(xì)胞的生成，降低血清膽固醇，提高血清白蛋白，保護肝臟，紅棗中還含有抑制癌細(xì)胞，甚至可使癌細(xì)胞向正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化的物質(zhì)。經(jīng)常食用鮮棗的人很少患膽結(jié)石。對病后體虛的人也有良好的滋補作用。棗所含的蘆丁，能使血管軟化，從而降低血壓，對高血壓病有防治功效。由于其保健作用和經(jīng)濟、藥用價值，紅棗產(chǎn)業(yè)帶必然成為我國林業(yè)經(jīng)濟新的增長點。本研究欲設(shè)計一款紅棗自動采摘設(shè)備，填補我國在紅棗采摘機械方面的空白，促進林業(yè)科技進步，同時也為高附加值的林特產(chǎn)品的種植和推廣提供設(shè)備支持，解決由于人工采摘效率低造成的阻礙紅棗種植面積擴大的問題，也解決了人工野蠻采摘對母枝破壞影響來年產(chǎn)量的問題，促進林業(yè)生態(tài)建設(shè)和產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展，促進林業(yè)從業(yè)者收入提高及人民生活品質(zhì)的提高。目前國內(nèi)紅棗采摘完全是人力手工方式采摘，采摘速度慢，一個熟練的采摘工人一天采摘數(shù)量不超過20斤。部分地區(qū)使用鐵絲彎成叉形的簡單工具，損失率大(果實掉落和損壞)，采摘費用占紅棗制品總成本的比例約為33%～70%。人工采摘還有一個不容忽視的問題是野蠻采摘，追求采摘效率的結(jié)果經(jīng)常是造成果樹的破壞，影響來年的產(chǎn)量。紅棗采摘作業(yè)的季節(jié)性強，成熟期只有50余天，勞動強度大，不及時采摘成熟果實就會掉落，造成損失。因此在紅棗果實成熟時期要投用大量的人力進行紅棗果實采摘。因此實現(xiàn)紅棗收獲的機械化變得越來越迫切。結(jié)合上述思路設(shè)計，設(shè)計出一款采摘機。采摘機前部安有采摘機構(gòu)，采摘機構(gòu)擺動后，通過梳齒對植株的擊打使成熟紅棗脫離植株，并通過外殼底部收集口和收集裝置將果實從采摘裝置里的紅棗運動到收集裝置里。由于梳齒在擊落果實的過程中，勢必要破壞母枝，因此本研究在最大程度提高效率的基礎(chǔ)上，設(shè)法使紅棗母枝的破壞降低到最少而不影響到來年產(chǎn)量，選出一種對紅棗果及其母枝破壞小的一種材料。同時要考慮作業(yè)環(huán)境，設(shè)法簡化傳動結(jié)構(gòu)，最大程度上減輕采摘機重量。1.2采摘機概述1.2.1國內(nèi)外發(fā)展情況根據(jù)大量文獻資料表明，目前在國內(nèi)，有關(guān)紅棗引種栽培的報道很多，許多科研院所成功引進多種紅棗進行人工栽培獲得成功，并以此建立了眾多的紅棗種植基地，開始大面積種植紅棗。然而，針對紅棗果實采摘機械的科研樣機尚無報道。紅棗果實采摘在實際果農(nóng)生產(chǎn)中極少的應(yīng)用到，一方面是因為自動采摘技術(shù)尚未成熟，另一方面是科研人員對該課題的研究比較少。因此在導(dǎo)師的推薦下本人開展了紅棗采摘機器人的研究。分析該領(lǐng)域的研究不難發(fā)現(xiàn)大多科研文章多是在識別和定位、非接觸采摘等方面做了一些研究工作，在國內(nèi)外發(fā)表了幾篇學(xué)術(shù)論文，但仍停留在理論層面。開發(fā)紅棗機器人采摘成本高，單個果實的方式采摘效率也并不比人工采摘有明顯的優(yōu)勢。本人通過本次畢業(yè)設(shè)計打算設(shè)計一款通過結(jié)合操作人員配合作用下的工作過程，預(yù)計可大幅度提高采摘效率。傳統(tǒng)模仿人工采摘的敲打方式，采摘方式稍顯粗暴，還不能很好用于實際生產(chǎn)中?？傊?，國內(nèi)對于紅棗采摘技術(shù)的研究與開發(fā)并沒有引起足夠的重視。紅棗采摘是紅棗產(chǎn)業(yè)帶的瓶頸，紅棗采摘從人工方式向機械化方式轉(zhuǎn)變已經(jīng)勢在必行。美國是國際上最早研究開發(fā)水果采摘機的國家，近幾十年來，美國在水果采摘技術(shù)上投入了大量的人力和物力，已經(jīng)基本完成了該項技術(shù)的研究開發(fā)工作，在九十年代就已經(jīng)開始投入使用，目前產(chǎn)品擯棄了前期的種種不足，逐步走向成熟，開始批量生產(chǎn)。而在國內(nèi)既沒有這方面的研究，也沒有這種設(shè)備。在我國，其他采摘收獲機械有一定的研究，如東北林業(yè)大學(xué)的陸懷民研制了林木球果采摘機器人,主要由5自由度機械手、行走機構(gòu)、液壓驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。采摘時,機器人停在距離果樹2～4m處,采摘手爪沿著樹枝生長方向靠近,然后，采摘手爪的梳齒夾攏果枝,大小臂帶動采摘手爪按原路返回,梳下樹枝上果實,完成一次采摘。中國計量學(xué)院、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、吉林大學(xué)等單位對蘋果、草莓等水果采摘機器人進行了研究。但是小紅棗的采摘與這些果實地采摘有很大地差異，這些采摘都是單個進行的，紅棗采摘由于果實小而軟，識別和定位及采摘較其他水果難，且容易破損，采摘原理本質(zhì)不同。1.2.2采摘機的簡介采摘機結(jié)構(gòu)為手持桿型，工作時由操作者手持，對棗樹帶有紅棗的樹枝進行工作。采摘裝置頂部安采摘機構(gòu)，采摘梳齒轉(zhuǎn)動后，會梳落紅棗，或者震動紅棗枝干，進而將成熟紅棗擊落到采摘裝置殼內(nèi)上，采摘殼兩側(cè)有梳齒固定支座，采摘梳齒會將紅棗果刮落到采摘裝置殼內(nèi)，在輸送網(wǎng)管的輸送下，將紅棗輸送到收集筐里。為了減少對紅棗果的傷害，采摘機構(gòu)的擺動梳齒采用橡膠材質(zhì)。采摘機構(gòu)和輸送帶的動力源是由伺服電機通電產(chǎn)生的。1.2.3采摘機的主要用途和應(yīng)用領(lǐng)域該作品生產(chǎn)成本較低且采摘效率高，可以廣泛應(yīng)用于各種復(fù)雜地形的矮叢紅棗采摘。同時該采摘機也可應(yīng)用于其他小紅棗的采摘，如黑豆果（黑加侖）、藍(lán)靛果、五味子、樹莓等高附加值珍稀林特水果的采摘，適用性廣，適應(yīng)性強。在我國，隨著人們對紅棗的大量需求，對于紅棗的引種栽植、商品化種植、大面積栽培才剛剛開始，在國內(nèi)市場，紅棗一直處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。其中新疆作為紅棗供應(yīng)大省，新疆紅棗種植與產(chǎn)量情況，2000年以來，自治區(qū)政府大力發(fā)展特色林果業(yè)，尤其自從2003年確立林果業(yè)為新疆農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，之后每年都會推出一系列意見措施以扶持林果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在自治區(qū)政府的大力推進下，新疆林果業(yè)，尤其是南疆環(huán)塔里木盆地將成為自治區(qū)舉足輕重的林果發(fā)展地區(qū)，特色林果業(yè)的發(fā)展?jié)摿薮蟆?011年，新疆南疆地區(qū)林果主產(chǎn)區(qū)的農(nóng)民人均林果創(chuàng)收超過千元，比2010年提升四分之一以上。尤其是林果業(yè)起步比較早的地區(qū)，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的收入主要來自于種植林果的收入。根據(jù)新疆統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)，預(yù)計2015年新疆紅棗種植面積達(dá)到510350公頃，2009年至2015年期間的年復(fù)合增長率為5.1%。就我國而言，目標(biāo)就是要將新疆省建設(shè)成全國乃至世界著名的紅棗生產(chǎn)和加工基地。這些勢必帶來紅棗更大的市場需求空間，所以擴大紅棗種植面積是一種必然趨勢，隨之而來的紅棗采摘機械將會更多的被推廣使用，而對于自行式式紅棗采摘機將會有廣闊的市場空間，帶來巨大的經(jīng)濟效益。第2章總體方案設(shè)計采摘機的整體結(jié)構(gòu)主要包括：動力系統(tǒng)選用馬達(dá)作為動力源，整體框架選用矩形材料較輕的塑料，其中多數(shù)零部件采用輕質(zhì)材料的同時也要滿足強度要求。采摘機構(gòu)由接果外殼和梳齒機構(gòu)組成。紅棗收集機構(gòu)選用在兩個圓口直接用軟網(wǎng)管連接，實現(xiàn)從采摘裝置到收集裝置的運送過程。2.1傳統(tǒng)采摘方案傳統(tǒng)采摘機的主要采摘機構(gòu)方案分為以下兩種，旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)和擺動式旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，兩者各有優(yōu)缺點。旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)運行較為簡單，機械損失小，但結(jié)合實際采摘情況該方案比擺動式對枝葉損失大。擺動式結(jié)構(gòu)如下2.1.2介紹的所示，各連桿之間行對運動產(chǎn)生擺動幅度使得枝葉上的果實震落，其結(jié)構(gòu)機械損失較旋轉(zhuǎn)式大，但是采摘方式更柔和。以上兩種方式的詳細(xì)結(jié)構(gòu)介紹如下；2.1.1旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)式采摘機構(gòu)是由馬達(dá)帶動兩側(cè)梳齒旋轉(zhuǎn)，對植株進行打擊，使紅棗掉落達(dá)到采摘的效果。旋轉(zhuǎn)式采摘機構(gòu)簡圖如圖2-1所示：圖2-1旋轉(zhuǎn)式采摘機構(gòu)簡圖圖2.1中O處為馬達(dá)帶動的圓盤通過皮帶傳動分別帶動A﹑B兩處圓盤轉(zhuǎn)動，A﹑B兩處圓盤上分別均勻的分布采摘桿頭。2.1.2擺動式結(jié)構(gòu)除了轉(zhuǎn)動式采摘機構(gòu)，紅棗采摘機還有采用擺動式采摘手臂。這種方式的紅棗采摘機適合于采摘紅棗灌木叢比較稀疏以及搭架架起的植被。擺動式采摘手在搖擺手指的過程中，通過擠壓及振動把成熟的果實采摘下來。前后的擺動使采摘植被形成波浪一樣的振動。針對不同的紅棗灌木叢，可以選用不同的擺動手指，以取得更好的采摘效果。采摘手的擺動速度是完全可調(diào)節(jié)的。這種采摘結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡易、經(jīng)濟性高，且對植株損傷較小等特點。擺動式采摘機構(gòu)是由直流電機帶動兩側(cè)擺桿進行往復(fù)運動，對植株進行打擊，使紅棗掉落達(dá)到采摘效果。擺動式采摘機構(gòu)簡圖如圖2-2所示：圖2-2擺動式采摘機構(gòu)簡圖此結(jié)構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)，O處為直流電機帶動的圓盤，OA為曲柄帶動DF搖桿做往復(fù)的擺動。左右兩搖桿的頂端采用柔韌的橡膠材料。2.2總體采摘方案的選定與介紹通過對旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)和擺動式旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的對比分析，并結(jié)合實際該裝備的應(yīng)用場景。該裝備主要應(yīng)用與新疆大面積種植棗樹的果樹莊園，該類棗樹采摘一般是等紅棗在樹枝上自動成熟之后并通過太陽的暴曬水分殘留較少，此時紅棗易脫落。考慮到采摘效率和設(shè)備的耐久性，本次設(shè)計采摘方案選定旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)。2.2.1旋轉(zhuǎn)式采摘介紹本次設(shè)計的旋轉(zhuǎn)式采摘方案的關(guān)鍵零部件是梳齒條，其結(jié)構(gòu)簡圖如下圖2-3所示；圖2-1旋轉(zhuǎn)式采摘機構(gòu)梳齒零件圖圖2.1中1為從動輪連接鍵槽，其功能主要是用來裝配從動輪的，結(jié)構(gòu)2為梳齒，本次設(shè)計結(jié)合外形尺寸設(shè)計的梳齒齒條數(shù)為單排7個總共是4x7個梳齒條，每個梳齒條間隔為14mm,可以將直徑大于14mm的成熟紅棗梳落下來。結(jié)構(gòu)3為梳齒條軸，其作用用于安裝梳齒條和設(shè)計有軸承軸配合軸承安裝在固定支座上。旋轉(zhuǎn)式采摘機構(gòu)是由馬達(dá)帶動兩側(cè)梳齒旋轉(zhuǎn)，對植株進行打擊，使紅棗掉落達(dá)到采摘的效果。旋轉(zhuǎn)式采摘機是比較新穎的紅棗采摘機產(chǎn)品，考慮到實用性和生產(chǎn)成本并結(jié)合本次設(shè)計的應(yīng)用場景，本次設(shè)計采用旋轉(zhuǎn)式采摘配合手持桿對一定高度的棗樹進行紅棗的采摘。采摘速度、采摘高度和收獲采摘頭角度都可由操作人員來控制，采摘機操作人員可根據(jù)控制開關(guān)對梳齒條旋轉(zhuǎn)速度進行調(diào)節(jié)，已達(dá)到不同采摘速度的要求。手持可伸縮桿，采摘高度可調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同高度的紅棗樹木叢。旋轉(zhuǎn)式紅棗采摘機采用旋轉(zhuǎn)式采摘頭即梳齒條。旋轉(zhuǎn)式采摘頭包含28個梳齒，當(dāng)旋轉(zhuǎn)采摘頭旋轉(zhuǎn)時，采摘梳齒邊振動邊象木梳一樣穿過紅棗灌木叢，使得成熟的紅棗果實在振動的條件下被采摘下來，這種采摘頭具有采摘效果好、采摘速度快，但對植株損傷大的特點。2.2.3采摘方案選擇在經(jīng)濟性、結(jié)構(gòu)簡易程度、對植株傷害大小以及操作控制等多方面考慮，本次設(shè)計選用擺動式采摘機構(gòu)。采摘機構(gòu)由往復(fù)運動的柔韌材料梳齒，以及摘果板構(gòu)成。通過梳齒對植株的擊打使成熟紅棗脫離植株，并通過摘果板將果實輸送到摘果殼底部的傳送口處，并通過傳送網(wǎng)格管將紅棗傳送至收集裝置內(nèi)部。第3章采摘機的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算3.1參數(shù)初定3.1.1采摘框架尺寸初定：初定長=300mm；寬=300mm；高=320mm。3.1.2傳送網(wǎng)管道直徑初定：初定3.1.3收集裝置尺寸初步初定：收集裝置尺寸初步定=260mm；寬=300mm；高=226mm。3.1.3整體機構(gòu)尺寸初定：整體可調(diào)整高度范圍為1500~2500mm.因為設(shè)計時未知量較多，故對重要參數(shù)進行初選，在以后章節(jié)中有校核或選擇說明。3.2選擇電動機根據(jù)第2章已經(jīng)確定了采摘裝置采用電動機作為動力源，在此對電動機進行計算選型以及計算其相關(guān)參數(shù)。3.1.1電動機的性能和分類電動機可分為交流電動機和直流電動機兩大類?，F(xiàn)就這兩種類型電機論述如下：1)交流電動機交流電動機簡單、耐用、可靠、易維護、價格低、特性硬，但起動和調(diào)速性能差，輕載時功率因素低，一般在無調(diào)速要求的機械廣泛應(yīng)用。在可變級頻率電源供電下可平滑調(diào)速。2)直流電動機直流電動機的調(diào)速性能好，范圍寬，采用電子控制，能充分適應(yīng)各種機械負(fù)載特性的需求，但它的價格貴、維護復(fù)雜且需要直流電源，因此只有在交流電動機不能滿足要求時才采用。其中串勵電動機的特點是起動轉(zhuǎn)矩大、過載能力大、特性軟、適用于電力牽引機械等。復(fù)勵電動機的起動轉(zhuǎn)矩和過載能力比并勵電動機大，但調(diào)速范圍稍窄。3.1.2選擇電動機應(yīng)綜合考慮的問題選擇電動機應(yīng)綜合考慮的問題：1)根據(jù)機械的負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對電動機的起動、制動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動機的類型。2)根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，速度變化范圍和起動的頻率程度要求，考慮電動機的溫升限制，過載能力和起動轉(zhuǎn)矩，選擇電動機的功率。所選電動機的功率應(yīng)留有余量，負(fù)載率一般取0.8~0.9。過大的備用功率會使電機的效率降低，對于感應(yīng)電動機，其功率因素將變壞。3)如溫度、濕度、灰塵、雨水、腐蝕及易燃易爆氣體和其他因素的必要保護方式選擇電動機的結(jié)構(gòu)形式。除此之外，選擇電動機還必須考慮運行的可靠性、設(shè)備的供貨情況、安裝檢修的難易、以及產(chǎn)品的價格、建設(shè)費用和生產(chǎn)過程前后期電動機功率變化關(guān)系等各種因素。選擇電動機的原則是：在保證工作機正常工作，并具有一定的過載保護能力的前提下，盡量選擇容量較小，通用性較強，電能消耗低的型號。綜合考慮工作情況和經(jīng)濟性要求。3.1.3選擇電動機類型由于本設(shè)計中電動機是用來給傳動機構(gòu)做動力，且載荷平穩(wěn)，常溫下連續(xù)運轉(zhuǎn)，生產(chǎn)批量為小批量，按已知工作要求和條件選用可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的直流電機。因其效率高、耗電少、性能好、噪音低、振動小、體積小和重量輕，運行可靠、維修方便。3.1.4選擇電動機的容量皮帶的速度為m/s，當(dāng)帶輪與皮帶同速時走過的距離為m，為工作機所需功率，為電動機輸出功率，為電動機的額定功率，為帶輸送時的有效拉力,為帶輪與帶同速所用的時間,則有：(3-1)(3-2)(3-3)由（3-1）（3-2）得：(3-4)由（3-3）（3-4）得：(3-5)其中：，m/s，由此可得單個梳齒：其中：為皮帶傳動的效率，取=0.94為電動機至梳齒軸的傳動裝置的總效率兩個梳齒軸都是由同一個電機提高動力，因此電機總功率;因載荷平穩(wěn)，電動機額定功率只需大于即可，查《機械設(shè)計實用手冊》，表得Z系列轉(zhuǎn)速可調(diào)直流電動機數(shù)據(jù)選電動機的額定功率kW。額定轉(zhuǎn)矩1.N/m;轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍50~200r/min;效率。3.2傳動皮帶輪的設(shè)計初選主動皮帶輪直徑D=20mm，則車輪的轉(zhuǎn)速應(yīng)為根據(jù)實際設(shè)計需求，從動輪轉(zhuǎn)速不易過大應(yīng)為主動輪轉(zhuǎn)速的一半，也即傳動比為初選帶輪齒數(shù)由《機械設(shè)計》表6-6查得，則從動帶輪齒數(shù)3.2.2.確定計算功率由于載荷比較平穩(wěn)，由《機械設(shè)計》查表6-3得工況系數(shù)=1.0，因此==0.4kw初定中心距，確定帶條帶節(jié)數(shù)Lp：初定中心距,則帶節(jié)數(shù)取Lp=723.2.4計算單排帶所能傳遞的功率及帶節(jié)距P由《機械設(shè)計》表6-5查得小帶輪齒數(shù)系數(shù)Kz=1.0,選擇單排帶，由《機械設(shè)計》表6-4查得多排帶系數(shù)Kp=1.0由《機械設(shè)計》圖6.14查得長度系數(shù)=0.98故所需傳遞的功率為根據(jù)額定功率和轉(zhuǎn)速查《機械設(shè)計》圖6.13選擇的滾子帶，由表6-1查得帶節(jié)距P=19.05mm3.2.5確定帶實際長度L及中心距根據(jù)設(shè)計的可行性最終設(shè)計的中心距a=116mm.帶的實際長度為L=D/2+d/2+a=40/2+20/2+116=146mm;3.2.6計算帶速3.2.7計算作用在軸上的壓軸力Q圓周力F=1000/V=（1000×0.4）/0.4=1000N按平均布置查《機械設(shè)計》取壓軸力系數(shù)有3.2.8.按靜強度校核帶條由于帶條處于低速重載傳動中，其靜強度占主要地位。由參考文獻[5]知，帶條靜強度計算式：(3-1)式中——靜強度安全系數(shù)；——工況系數(shù)，查表12-2-3取；——帶條極限拉伸載荷，=31.1kN；——有效圓周力，；——離心力引起的力，，其中為帶條質(zhì)量，可由《機械設(shè)計手冊》表12-2-9查得：q=1.50kg/m；時，可以忽略。——懸垂力，，其中為系數(shù)，由《機械設(shè)計手冊》查圖12-2-3得：，為中心距，，為兩輪中心線對水平面的傾角，，則；——許用安全系數(shù)，。代入數(shù)據(jù)得：符合強度要求。3.2.9潤滑方式的選擇根據(jù)帶速v=0.4m/s和帶節(jié)距P=19.05mm，按圖6.16查得潤滑方式為人工定期潤滑。3.2.10帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計帶輪的結(jié)構(gòu)選為整體式，材料為45鋼，熱處理為淬火、回火，齒面硬度40~50HRC。由《機械設(shè)計手冊》表14.2-19查得主要結(jié)構(gòu)尺寸如下圖：圖3-2從動帶輪結(jié)構(gòu)圖3.3梳齒軸的設(shè)計及計算3.3.1選定梳齒軸徑軸的材料選擇45﹟調(diào)質(zhì)，其主要的力學(xué)性能如下：材料牌號：45熱處理：調(diào)質(zhì)毛坯直徑（mm）:≤60硬度（HBS）：217～255抗拉強度／MPa：≥650屈服點／MPa：≥360彎曲疲勞極限／MPa：≥270扭轉(zhuǎn)疲勞極限／MPa：≥155許用靜應(yīng)力／MPa：260許用疲勞應(yīng)力／MPa：180～270備注：應(yīng)用最廣泛初算軸徑(3-2)式中——軸傳遞的功率；——軸的轉(zhuǎn)速，；——與軸的材料及相應(yīng)的值有關(guān)的系數(shù)。查文獻[4]表15-3得=118。將上述數(shù)據(jù)代入公式可得確定車輪軸的直徑和長度如圖3-3：1段：，；2段：，；3段：，；4段：，；圖3-3梳齒軸尺寸3.3.2梳齒軸的校核這種校核計算的實質(zhì)在于確定變應(yīng)力情況下軸的安全程度。在已知軸的外形、尺寸及載荷的基礎(chǔ)上，既可通過分析確定出一個或幾個危險截面（這時不僅要考慮彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的大小，而且還要考慮應(yīng)力集中和絕對尺寸等因素影響的程度），按式求出計算安全系數(shù)并使其稍大于或至少等于設(shè)計安全系數(shù)S，既(3-3)僅有法向應(yīng)力時，應(yīng)滿足(3-4)僅有扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力時，應(yīng)滿足(3-5)式中——按疲勞強度計算的許用安全系數(shù)；——對稱循環(huán)應(yīng)力下的材料彎曲疲勞極限，；——對稱循環(huán)應(yīng)力下的材料扭轉(zhuǎn)疲勞極限，；、——彎曲和扭轉(zhuǎn)時的有效應(yīng)力集中系數(shù)； 、——材料拉伸和扭轉(zhuǎn)的平均應(yīng)力折算系數(shù)；、——彎曲應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力，；、——扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力，；3-1應(yīng)力特征表循環(huán)特性應(yīng)力名稱彎曲應(yīng)力扭轉(zhuǎn)應(yīng)力對稱循環(huán)應(yīng)力幅平均應(yīng)力脈沖循環(huán)應(yīng)力幅平均應(yīng)力說明M、T軸危險截面上的彎矩和扭矩，Nm、軸危險截面的抗彎和抗扭截面系數(shù)，NmNNNm查表可得滿足疲勞強度要求。3.4軸承壽命計算輸入端軸承壽命計算根據(jù)文獻[3]表13-3，取軸承的預(yù)期工作壽命軸承所受徑向力(3-6)由于軸承只受徑向力，所以當(dāng)量動載荷基本額定動載荷c(3-6)根據(jù)輸入端內(nèi)徑和基本額定動載荷選擇軸承類型軸承的基本額定壽命若,則軸承滿足要求。表3-2軸承參數(shù)表參數(shù)/型號NJ2217ENJ2215ENJ2220E22220CNJ2232E2321261121348221775766210/310/310/310/310/3C16044150312521123180431093.5手持桿的材料選擇及重量計算手持桿材料選擇圓形合金管，強度達(dá)到要求的同時也要滿足質(zhì)量輕、耐腐蝕等技術(shù)要求，其詳細(xì)外形輪廓如圖3-1：圖3-1手持桿組合簡圖示意圖圖中尺寸：桿的最大高度=2500mm；桿的平均外徑；桿的平均內(nèi)徑；圓形合金桿的平均密度；估算手持桿組合裝備總重量；=2.354kg手持桿1與桿2帶接方式選用內(nèi)嵌套圓鍵連接，桿頂?shù)倪B接頭與桿通過螺紋連接。第4章調(diào)速電路及控制系統(tǒng)設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)主要是根據(jù)實際設(shè)備應(yīng)用場景，對梳齒條的旋轉(zhuǎn)速度進行調(diào)節(jié)，帶齒輪的傳動比在第3章已經(jīng)確定，若想實現(xiàn)調(diào)速的目的，只能對直流電機的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，而直流電機的轉(zhuǎn)速體調(diào)解電路和控制方案方法很多，本章節(jié)對以下幾種常見的直流電機調(diào)速系統(tǒng)進行詳細(xì)介紹分析，同時對調(diào)速的方法進行分析介紹。最終通過對比分析確定調(diào)速電路和控制方案。4.1調(diào)速電路系統(tǒng)的概述4.1.1旋轉(zhuǎn)變流機組直流電機調(diào)速電路系統(tǒng)如圖2-1，旋轉(zhuǎn)變流機組直流電動機調(diào)速系統(tǒng)（G-M系統(tǒng)）由交流電動機（異步機或同步機）拖動直流發(fā)電機G實現(xiàn)變流，由G給需要的直流電動機M供電，調(diào)節(jié)G的勵磁電流即可改變其輸出電壓U，從而調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速n。這種調(diào)速系統(tǒng)在60年代曾廣泛使用，但該系統(tǒng)需要旋轉(zhuǎn)變流機組，至少包含兩臺與調(diào)速電動機容量相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機，還要一臺勵磁發(fā)電機，因此設(shè)備多，體積大，費用高，效率低，安裝須打地基，運行有噪聲，維護不方便。圖4-1旋轉(zhuǎn)變流機組直流電動機調(diào)速電路系統(tǒng)（G-M系統(tǒng)）4.1.2靜止式可控整流器調(diào)速電路系統(tǒng)自從晶閘管（俗稱“可控硅”）問世，到了60年代，已生產(chǎn)出成套的晶閘管整流裝置，并應(yīng)用于直流電動機調(diào)速系統(tǒng)，即晶閘管可控整流器供電的直流調(diào)速系統(tǒng)（V-M系統(tǒng)）。如圖2-2，VT是晶閘管可控整流器，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓來移動觸發(fā)脈沖的相位，即可改變整流電壓，從而實現(xiàn)平滑調(diào)速和旋轉(zhuǎn)變的散熱條件。另外，由諧波與無功功率引起電網(wǎng)電壓波形畸變，殃及附近的用電設(shè)備，因此必須添置無功補償和諧波濾波裝置。圖4-2晶閘管可控整流器供電的直流調(diào)速電路系統(tǒng)（V-M系統(tǒng)）4.1.3直流斬波器或脈寬調(diào)速圖4-3直流斬波器—電動機系統(tǒng)的原理圖和電壓波形1）開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機損耗及發(fā)熱都較小。2）低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬。3）若與快速響應(yīng)的電動機配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應(yīng)快，動態(tài)抗繞能力強。4）開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，當(dāng)開關(guān)頻率適當(dāng)時，開關(guān)損耗也不大，因而全取代了V—M系統(tǒng)。4.2電機基本調(diào)速控制方法直流電動機調(diào)速方案可有以下三種。4.2.1電樞串電阻調(diào)速圖4-4調(diào)阻調(diào)速特性曲線如圖4-4，不能實現(xiàn)無級平滑調(diào)速，只用于一些要求不高的場合。4.2.2弱磁調(diào)速圖4-5磁調(diào)速特性曲線弱磁調(diào)速雖然能實現(xiàn)平滑調(diào)速，但其調(diào)速范圍太小，特性較軟，因而只是在額定轉(zhuǎn)速以上作小范圍升速時才采用。4.2.3調(diào)壓調(diào)速圖4-6調(diào)壓調(diào)速特性曲線如圖4-6，額定勵磁保持不變，理想空載轉(zhuǎn)速隨U減小而減小，各特性線斜率不變，由此可動系統(tǒng)中被廣泛采用。4.3轉(zhuǎn)速控制的要求和調(diào)速指標(biāo)對于調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制的要求有以下三個方面：調(diào)速穩(wěn)定備要求加、減速盡量快，以提高生產(chǎn)率；不宜經(jīng)受劇烈速度變化的機械則要求起、制動盡量平穩(wěn)。為了進行定 （4-1）=2\*Arabic2）靜差率：負(fù)載由理想空載增加到額定值時，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落，與理想空載轉(zhuǎn)速之比，稱作靜差率，即 （4-2）一般調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)在不同轉(zhuǎn)速下的機械特性是互相平行的。對于同樣硬度的特性，理想空載轉(zhuǎn)速越低時，靜差率越大，轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定度也就越差。對于同一個調(diào)速系統(tǒng)，這些指標(biāo)并不是彼此孤立的，必須同時提才有意義，一個調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指在最低速時還能滿足所需靜差率的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍。4.4調(diào)速電路及控制方案的確定對比分析可知，直流斬波器或脈寬調(diào)速電路優(yōu)點很多，如開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機損耗及發(fā)熱都較小。低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬。若與快速響應(yīng)的電動機配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應(yīng)快，動態(tài)抗繞能力強。該類型電路貼合本次設(shè)計要求，故選用直流斬波器或脈寬調(diào)速電路。關(guān)鍵零部件的proe有限元分析詳細(xì)過程5.1有限元分析方法5.1.1有限元簡介有限元分析是用較簡單的問題代替復(fù)雜問題后再求解。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對每一單元假定一個合適的(較簡單的）近似解，然后推導(dǎo)求解這個域總的滿足條件(如結(jié)構(gòu)的平衡條件），從而得到問題的解。這個解不是準(zhǔn)確解，而是近似解，因為實際問題被較簡單的問題所代替。由于大多數(shù)實際問題難以得到準(zhǔn)確解，而有限元不僅計算精度高，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段。有限元是那些集合在一起能夠表示實際連續(xù)域的離散單元。有限元的概念早在幾個世紀(jì)前就已產(chǎn)生并得到了應(yīng)用，例如用多邊形（有限個直線單元）逼近圓來求得圓的周長，但作為一種方法而被提出，則是最近的事。有限元法最初被稱為矩陣近似方法，應(yīng)用于航空器的結(jié)構(gòu)強度計算，并由于其方便性、實用性和有效性而引起從事力學(xué)研究的科學(xué)家的濃厚興趣。經(jīng)過短短數(shù)十年的努力，隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展和普及，有限元方法迅速從結(jié)構(gòu)工程強度分析計算擴展到幾乎所有的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，成為一種豐富多彩、應(yīng)用廣泛并且實用高效的數(shù)值分析方法。5.1.2有限元分析方法的特點有限元方法與其他求解邊值問題近似方法的根本區(qū)別在于它的近似性僅限于相對小的子域中。20世紀(jì)60年代初首次提出結(jié)構(gòu)力學(xué)計算有限元概念的克拉夫（Clough）教授形象地將其描繪為：“有限元法=RayleighRitz法+分片函數(shù)”，即有限元法是RayleighRitz法的一種局部化情況。不同于求解（往往是困難的）滿足整個定義域邊界條件的允許函數(shù)的RayleighRitz法，有限元法將函數(shù)定義在簡單幾何形狀（如二維問題中的三角形或任意四邊形）的單元域上（分片函數(shù)），且不考慮整個定義域的復(fù)雜邊界條件，這是有限元法優(yōu)于其他近似方法的原因之一。5.1.3有限元分析方法步驟對于不同物理性質(zhì)和數(shù)學(xué)模型的問題，有限元求解法的基本步驟是相同的，只是具體公式推導(dǎo)和運算求解不同。有限元求解問題的基本步驟通常為：第一步：問題及求解域定義：根據(jù)實際問題近似確定求解域的物理性質(zhì)和幾何區(qū)域。第二步：求解域離散化：將求解域近似為具有不同有限大小和形狀且彼此相連的有限個單元組成的離散域，習(xí)慣上稱為有限元網(wǎng)絡(luò)劃分。顯然單元越小（網(wǎng)格越細(xì)）則離散域的近似程度越好，計算結(jié)果也越精確，但計算量及誤差都將增大，因此求解域的離散化是有限元法的核心技術(shù)之一。第三步：確定狀態(tài)變量及控制方法：一個具體的物理問題通?？梢杂靡唤M包含問題狀態(tài)變量邊界條件的微分方程式表示，為適合有限元求解，通常將微分方程化為等價的泛函形式。第四步：單元推導(dǎo)：對單元構(gòu)造一個適合的近似解，即推導(dǎo)有限單元的列式，其中包括選擇合理的單元坐標(biāo)系，建立單元試函數(shù)，以某種方法給出單元各狀態(tài)變量的離散關(guān)系，從而形成單元矩陣（結(jié)構(gòu)力學(xué)中稱剛度陣或柔度陣）。為保證問題求解的收斂性，單元推導(dǎo)有許多原則要遵循。對工程應(yīng)用而言，重要的是應(yīng)注意每一種單元的解題性能與約束。例如，單元形狀應(yīng)以規(guī)則為好，畸形時不僅精度低，而且有缺秩的危險，將導(dǎo)致無法求解。第五步：總裝求解：將單元總裝形成離散域的總矩陣方程（聯(lián)合方程組），反映對近似求解域的離散域的要求，即單元函數(shù)的連續(xù)性要滿足一定的連續(xù)條件。總裝是在相鄰單元結(jié)點進行，狀態(tài)變量及其導(dǎo)數(shù)（可能的話）連續(xù)性建立在結(jié)點處。第六步：聯(lián)立方程組求解和結(jié)果解釋：有限元法最終導(dǎo)致聯(lián)立方程組。聯(lián)立方程組的求解可用直接法、迭代法和隨機法。求解結(jié)果是單元結(jié)點處狀態(tài)變量的近似值。對于計算結(jié)果的質(zhì)量，將通過與設(shè)計準(zhǔn)則提供的允許值比較來評價并確定是否需要重復(fù)計算。簡言之，有限元分析可分成三個階段，前置處理、計算求解和后置處理。前置處理是建立有限元模型，完成單元網(wǎng)格劃分；后置處理則是采集處理分析結(jié)果，使用戶能簡便提取信息，了解計算結(jié)果。5.1.4有限元分析的發(fā)展趨勢縱觀當(dāng)今國際上CAE軟件的發(fā)展情況，可以看出有限元分析方法的一些發(fā)展趨勢：1、與CAD軟件的無縫集成當(dāng)今有限元分析軟件的一個發(fā)展趨勢是與通用CAD軟件的集成使用，即在用CAD軟件完成部件和零件的造型設(shè)計后，能直接將模型傳送到CAE軟件中進行有限元網(wǎng)格劃分并進行分析計算，如果分析的結(jié)果不滿足設(shè)計要求則重新進行設(shè)計和分析，直到滿意為止，從而極大地提高了設(shè)計水平和效率。為了滿足工程師快捷地解決復(fù)雜工程問題的要求，許多商業(yè)化有限元分析軟件都開發(fā)了和著名的CAD軟件（例如Pro/ENGINEER、Unigraphics、SolidEdge、SolidWorks、IDEAS、Bentley和AutoCAD等）的接口。有些CAE軟件為了實現(xiàn)和CAD軟件的無縫集成而采用了CAD的建模技術(shù)，如ADINA軟件由于采用了基于Parasolid內(nèi)核的實體建模技術(shù)，能和以Parasolid為核心的CAD軟件（如Unigraphics、SolidEdge、SolidWorks）實現(xiàn)真正無縫的雙向數(shù)據(jù)交換。2、更為強大的網(wǎng)格處理能力有限元法求解問題的基本過程主要包括：分析對象的離散化、有限元求解、計算結(jié)果的后處理三部分。由于結(jié)構(gòu)離散后的網(wǎng)格質(zhì)量直接影響到求解時間及求解結(jié)果的正確性與否，近年來各軟件開發(fā)商都加大了其在網(wǎng)格處理方面的投入，使網(wǎng)格生成的質(zhì)量和效率都有了很大的提高，但在有些方面卻一直沒有得到改進，如對三維實體模型進行自動六面體網(wǎng)格劃分和根據(jù)求解結(jié)果對模型進行自適應(yīng)網(wǎng)格劃分，除了個別商業(yè)軟件做得較好外，大多數(shù)分析軟件仍然沒有此功能。自動六面體網(wǎng)格劃分是指對三維實體模型程序能自動的劃分出六面體網(wǎng)格單元，現(xiàn)在大多數(shù)軟件都能采用映射、拖拉、掃略等功能生成六面體單元，但這些功能都只能對簡單規(guī)則模型適用，對于復(fù)雜的三維模型則只能采用自動四面體網(wǎng)格劃分技術(shù)生成四面體單元。對于四面體單元，如果不使用中間節(jié)點，在很多問題中將會產(chǎn)生不正確的結(jié)果，如果使用中間節(jié)點將會引起求解時間、收斂速度等方面的一系列問題，因此人們迫切的希望自動六面體網(wǎng)格功能的出現(xiàn)。自適應(yīng)性網(wǎng)格劃分是指在現(xiàn)有網(wǎng)格基礎(chǔ)上，根據(jù)有限元計算結(jié)果估計計算誤差、重新劃分網(wǎng)格和再計算的一個循環(huán)過程。對于許多工程實際問題，在整個求解過程中，模型的某些區(qū)域?qū)a(chǎn)生很大的應(yīng)變，引起單元畸變，從而導(dǎo)致求解不能進行下去或求解結(jié)果不正確，因此必須進行網(wǎng)格自動重劃分。自適應(yīng)網(wǎng)格往往是許多工程問題如裂紋擴展、薄板成形等大應(yīng)變分析的必要條件。3、由求解線性問題發(fā)展到求解非線性問題隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，線性理論已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足設(shè)計的要求，許多工程問題如材料的破壞與失效、裂紋擴展等僅靠線性理論根本不能解決，必須進行非線性分析求解，例如薄板成形就要求同時考慮結(jié)構(gòu)的大位移、大應(yīng)變（幾何非線性）和塑性（材料非線性）；而對塑料、橡膠、陶瓷、混凝土及巖土等材料進行分析或需考慮材料的塑性、蠕變效應(yīng)時則必須考慮材料非線性。眾所周知，非線性問題的求解是很復(fù)雜的，它不僅涉及到很多專門的數(shù)學(xué)問題，還必須掌握一定的理論知識和求解技巧，學(xué)習(xí)起來也較為困難。為此國外一些公司花費了大量的人力和物力開發(fā)非線性求解分析軟件，如ADINA、ABAQUS等。它們的共同特點是具有高效的非線性求解器、豐富而實用的非線性材料庫，ADINA還同時具有隱式和顯式兩種時間積分方法。4、由單一結(jié)構(gòu)場求解發(fā)展到耦合場問題的求解有限元分析方法最早應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，主要用來求解線性結(jié)構(gòu)問題，實踐證明這是一種非常有效的數(shù)值分析方法。而且從理論上也已經(jīng)證明，只要用于離散求解對象的單元足夠小，所得的解就可足夠逼近于精確值?，F(xiàn)在用于求解結(jié)構(gòu)線性問題的有限元方法和軟件已經(jīng)比較成熟，發(fā)展方向是結(jié)構(gòu)非線性、流體動力學(xué)和耦合場問題的求解。例如由于摩擦接觸而產(chǎn)生的熱問題，金屬成形時由于塑性功而產(chǎn)生的熱問題,需要結(jié)構(gòu)場和溫度場的有限元分析結(jié)果交叉迭代求解，即"熱力耦合"的問題。當(dāng)流體在彎管中流動時，流體壓力會使彎管產(chǎn)生變形，而管的變形又反過來影響到流體的流動……這就需要對結(jié)構(gòu)場和流場的有限元分析結(jié)果交叉迭代求解，即所謂"流固耦合"的問題。由于有限元的應(yīng)用越來越深入，人們關(guān)注的問題越來越復(fù)雜，耦合場的求解必定成為CAE軟件的發(fā)展方向。5、程序面向用戶的開放性隨著商業(yè)化的提高，各軟件開發(fā)商為了擴大自己的市場份額，滿足用戶的需求，在軟件的功能、易用性等方面花費了大量的投資，但由于用戶的要求千差萬別，不管他們怎樣努力也不可能滿足所有用戶的要求，因此必須給用戶一個開放的環(huán)境，允許用戶根據(jù)自己的實際情況對軟件進行擴充，包括用戶自定義單元特性、用戶自定義材料本構(gòu)（結(jié)構(gòu)本構(gòu)、熱本構(gòu)、流體本構(gòu)）、用戶自定義流場邊界條件、用戶自定義結(jié)構(gòu)斷裂判據(jù)和裂紋擴展規(guī)律等等。關(guān)注有限元的理論發(fā)展，采用最先進的算法技術(shù)，擴充軟件的性能，提高軟件性能以滿足用戶不斷增長的需求，是CAE軟件開發(fā)商的主攻目標(biāo)，也是其產(chǎn)品持續(xù)占有市場，求得生存和發(fā)展的根本之道。5.1.5有限元分析方法的確定通過對有限元分析方法的分析了解并結(jié)合建模軟件proe和自身本科四年實際學(xué)習(xí)情況，最終本次畢業(yè)設(shè)計本人選用proe對該設(shè)備關(guān)鍵零部件進行有限元分析。5.2proe有限元分析詳細(xì)步驟第一步，打開一個需要進行有限元分析的零件。第二步，在功能區(qū)中點擊【應(yīng)用程序】，在其子菜單中選擇【Simulate】。第三步，在功能區(qū)中選擇【材料分布】，開始對零件材料的定義。在導(dǎo)航選項卡中的模型樹中，選擇需要定義材料的零件。再在材料屬性中點擊【更多】，選擇零件的材料的類型。第四步，在功能區(qū)中選擇【重力】，開始定義零件所受的重力。第五步，在功能區(qū)中【載荷】中，定義零件所說的載荷。選擇載荷受力的曲面，和載荷的大小。第六步，在功能區(qū)【約束】中，定義零件的約束類型。第七步，在功能區(qū)中【分析和研究】新建一個靜態(tài)分析。即可以開始進行有限元分析了。第八步，在【分析和研究】子菜單點擊綠色的開始按鈕，即可以開始進行有限元分析了。第九步，在【分析和研究】子菜單中點擊結(jié)果按鈕，即可以查看零件有限元分析的結(jié)果了。5.3關(guān)鍵零部件proe有限元分析結(jié)果5.3.1從動輪的有限元分析結(jié)果5.3.2梳齒的有限元分析結(jié)果第6章紅棗采摘機的安裝與維護6.1安裝注意事項1.檢查安裝的零部件是否完整，位置是否正確，是否符合安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。2.注意各部位潤滑。3.采摘機機安裝中心線在水平方向不得歪斜，初始安裝時必須擺架軸線與車體的中心線平行，并保證擺架轉(zhuǎn)動靈活。4.所有液壓裝置必須按照液壓裝置說明書的要求進行安裝，并檢驗其動作的準(zhǔn)確性與可靠性。5.外露非加工表面涂灰色油漆，旋轉(zhuǎn)件外露端面涂紅色油漆，加工表面涂黑色防銹漆。6.各部件必須按照設(shè)計要求準(zhǔn)確安裝。7.所有緊固件（螺栓、螺母、墊圈）均應(yīng)采取防銹氧化處理。6.2維護中的注意事項1.保證各直流電機散熱條件良好。各個馬達(dá)部位的垃圾必須及時清除，確保設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。2.盡量避免在短時間內(nèi)頻繁啟動直流電機，在正常情況下馬達(dá)應(yīng)空載啟動。3.不允許發(fā)生皮帶沿滾筒打滑現(xiàn)象，如有發(fā)現(xiàn)應(yīng)立即停機。4.作業(yè)中要防止飛落枯枝打擊皮帶、皮帶輪、電路排線等部件。皮帶輪上如果有小點擊傷，要及時用油石將小點周圍棱邊磨去，以防破壞皮帶輪的嚙合部分，在不漏油的情況下可繼續(xù)使用。連續(xù)停機在24h以上的設(shè)備，在啟動前，要向軸承中注油，以防軸承干磨而損壞。6.3潤滑維護潤滑油是用在各種類型機械上以減少摩擦，保護機械及加工件的液體潤滑劑，主要起潤滑、冷卻、防銹、清潔、密封和緩沖等作用。潤滑油占全部潤滑材料的85%，種類牌號繁多，現(xiàn)在世界年用量約3800萬噸。對潤滑油總的要求是：減摩抗磨，降低摩擦阻力以節(jié)約能源，減少磨損以延長機械壽命，提高經(jīng)濟效益；冷卻，要求隨時將摩擦熱排出機外；密封，要求防泄漏、防塵、防竄氣；抗腐蝕防銹，要求保護摩擦表面不受油變質(zhì)或外來侵蝕；清凈沖洗，要求把摩擦面積垢清洗排除；應(yīng)力分散緩沖，分散負(fù)荷和緩和沖擊及減震；動能傳遞，皮帶與軸承摩擦。一般來說，按潤滑方式分為集中潤滑和分散潤滑；按潤滑介質(zhì)分為稀油潤滑和稠油潤滑；潤滑劑可分為氣體、液體、半固體和固體四種基本形式。合理的潤滑系統(tǒng)和可行的潤滑方式，可以使機器上各運動副減少磨損，降低能量損耗，保證機器的工作精度，提高整個機器的工作壽命。在摩擦面間加入潤滑劑不僅可以降低摩擦，減輕磨損保護零件不被銹蝕，而且在采用循環(huán)潤滑時，還能起到散熱降溫的作用。由于液體的不可壓縮性，潤滑油膜還具有緩沖吸振的能力，使用膏狀的潤滑脂既可防止內(nèi)部的潤滑劑外瀉，又可阻止外部雜質(zhì)的進入，避免加劇零件的磨損起到密封作用。對機器的重要部件如封箱機的帶輪、軸承等部件，需要定期進行檢查，防止因某些潤滑點缺油，造成潤滑點的磨損。帶傳動良好的潤滑將會減少磨損、緩和沖擊，提高承載能力，延長使用壽命，因此帶傳動應(yīng)合理地確定潤滑方式和潤滑劑種類。常用的帶輪軸承潤滑方式有幾種：1）人工定期潤滑：用油壺或油刷給油，每班注油一次，適用于帶速v≤4m/s的不重要傳動2）滴油潤滑：用油杯通過油管向松邊的內(nèi)、外帶板間隙處滴油，用于帶速v≤10m/s的傳動3）油浴潤滑：帶從密封的油池中通過，帶條浸油深度以6～12mm為宜，適用于帶速v=6～12m/s的傳動4）飛濺潤滑：在密封容器中，用甩油盤將油甩起，經(jīng)由殼體上的集油裝置將油導(dǎo)流到帶上。甩油盤速度應(yīng)大于3m/s，浸油深度一般為12～15mm5）壓力油循環(huán)潤滑—用油泵將油噴到帶上，噴口應(yīng)設(shè)在帶條進入嚙合之處。適用于帶速v≥8m/s的大功率傳動，帶傳動常用的潤滑油有L-AN32、L-AN46、L-AN68、L-AN100等全損耗系統(tǒng)用油。溫度低時，粘度宜低；功率大時，粘度宜高。對于帶輪傳動，通常用人工做周期性的潤滑，選用滴油潤滑，所用的潤滑劑為潤滑油。對于輥輪實芯內(nèi)軸和空芯外軸之間的摩擦面內(nèi)需要加入潤滑劑，不僅可以降低摩擦，減少不必要的功率損耗，還能減輕磨損，保護零件不被腐蝕。軸承的潤滑不僅可以降低摩擦阻力，而且可以散熱，減小接觸應(yīng)力，吸收振動，防止腐蝕等作用。滾動軸承的潤滑劑廣泛采用潤滑油，原則上當(dāng)轉(zhuǎn)速很高、壓力較小時，應(yīng)選擇粘度較低的潤滑油，反之當(dāng)轉(zhuǎn)速低壓力較大時應(yīng)選擇粘度較大的潤滑油，其中潤滑油的粘度隨著溫度的升高而降低。而設(shè)計中的外殼是在常溫下工作，所以選擇一般潤滑油即可滿足要求。附錄收集裝置三維模型圖總體裝配圖三維模型結(jié)論該機械在采摘部分的設(shè)計選用可調(diào)節(jié)擺動速度的旋轉(zhuǎn)式采摘機構(gòu)輔以采摘板進行采摘的設(shè)計，用以最大可能減少對植株的損傷，并且能提供較高的采摘效率。在紅棗采摘的運送過程中選用軟管傳送。通過本設(shè)計使我進一步鞏固加深對所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識的掌握，使其系統(tǒng)化、綜合化。鍛煉了獨立思考和運用已學(xué)知識解決實際問題的能力。同時，在設(shè)計計算、工程繪圖、文件編輯、文字表達(dá)、文獻查閱、計算機應(yīng)用、工具書使用等方面也得到了長足的進步，也使我掌握了科學(xué)研究的基本方法。這次畢業(yè)設(shè)計是對我四年所學(xué)的課程的系統(tǒng)總結(jié)和復(fù)習(xí)，是運用所學(xué)的理論知識與實際結(jié)合的