基于可展機(jī)理的山核桃收集裝置的研究.pdf

1、目前山核桃收獲還主要使用最原始的收集方式，即人工彎腰徒手去撿，這種收集方式耗時(shí)費(fèi)力，不但收獲效率低，而且勞動(dòng)強(qiáng)度大，所以研究一種山核桃收集裝置以實(shí)現(xiàn)山核桃的機(jī)械化收集，提高收獲效率，具有十分重要的意義。
　　本文結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用需求，對(duì)空間可伸展機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)機(jī)理進(jìn)行了分析和研究，選定在剪式鉸單元結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)機(jī)理上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)和優(yōu)化，提出一種便攜式的山核桃收集裝置。具體完成的工作內(nèi)容如下：
　　1)查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的可伸

2、展結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分類(lèi)和特點(diǎn)總結(jié)，并對(duì)比分析了它們的優(yōu)缺點(diǎn)，最終選擇對(duì)剪式鉸單元結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，提出一種基于可伸展結(jié)構(gòu)的山核桃收集裝置。
　　2)根據(jù)收集裝置的功能要求，分別對(duì)剪式鉸單元進(jìn)行了圓弧形和拋物線(xiàn)形賦形設(shè)計(jì)，依據(jù)對(duì)這兩種設(shè)計(jì)方法對(duì)比分析的結(jié)果，選擇了圓弧形賦形設(shè)計(jì)作為設(shè)計(jì)收集裝置主體伸展結(jié)構(gòu)的方法，同時(shí)根據(jù)圓弧形賦形設(shè)計(jì)的原理，利用MATLAB軟件開(kāi)發(fā)了主體伸展結(jié)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計(jì)及仿真軟件，并利用軟件分析了桿長(zhǎng)與結(jié)構(gòu)展開(kāi)跨度之

3、間的關(guān)系。
　　3)根據(jù)主體伸展結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，對(duì)收集裝置的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并通過(guò)Solidworks軟件完成了裝置各零部件的建模和整體裝配，同時(shí)利用ADAMS仿真軟件對(duì)收集裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真,驗(yàn)證了理論分析的正確性及運(yùn)動(dòng)的可行性。
　　4)利用有限元法建立了主體伸展結(jié)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)下的有限元模型，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析，并通過(guò)模態(tài)分析掌握了桿件外徑和壁厚的變化對(duì)結(jié)構(gòu)固有頻率的影響，同時(shí)定量的計(jì)算出山核桃下落時(shí)對(duì)主體伸展結(jié)構(gòu)的碰撞力

4、，并利用ANSYS軟件對(duì)其進(jìn)行了靜力學(xué)分析，根據(jù)分析的結(jié)果，通過(guò)ANSYS軟件對(duì)主體伸展結(jié)構(gòu)中桿件的外徑和壁厚進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),在結(jié)構(gòu)展開(kāi)跨度為3.5m時(shí)，得到了桿件的最佳尺寸參數(shù)為：外徑D=22mm,壁厚H=0.5mm。
　　5)為了尋求使主體伸展結(jié)構(gòu)能夠穩(wěn)定展開(kāi)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)，采用動(dòng)靜法對(duì)主體伸展結(jié)構(gòu)在收展運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)約束力進(jìn)行了求解，利用拉格朗日法建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，并利用MATLAB軟件編寫(xiě)動(dòng)力學(xué)方程的求解程序完成了求解，同時(shí)