溫室采摘車的機電一體化設計【畢業(yè)設計+開題報告+文獻綜述】

1、<p>　　本科畢業(yè)設計(論文)</p><p><b>　　（二零 屆）</b></p><p>　　溫室采摘車的機電一體化設計</p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 機械設計制造及自動化 </p>

2、<p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在21世

3、紀飛快的生活節(jié)奏中，人們對生活高科技的追求已經(jīng)達到了一個很高的程度。果蔬采摘是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)鏈中最耗時耗力的一個環(huán)節(jié)，其成本高、季節(jié)性強。本文針對人工采摘高度不滿足溫室農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求而帶來的問題，設計一輛適用于溫室的采摘車。詳細介紹了溫室采摘車原動部分、傳動部分、工作部分、液壓系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)等的設計過程和方法。</p><p>　　設計的溫室采摘車采用蓄電池為動力源，以電動機作為原動機，通過鏈傳動方式實現(xiàn)采摘車的縱向

4、行駛，采用四桿機構實現(xiàn)采摘車的橫向行駛與縱向行駛的切換。通過液壓缸驅動液壓剪叉機構升降，來實現(xiàn)工作臺的舉升。采摘車具有操作方便、價格實惠、結構緊湊的特點，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有較高的實用價值。</p><p>　　關鍵詞 溫室；果蔬；采摘車；液壓系統(tǒng)</p><p>　　Mechanical and electrical integration design</p><p&

5、gt;　　of greenhouse picking truck</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the pace of life getting faster in the 21st century, people’s pursuit on advanced technology used in

6、 daily life has reached a very high degree. Fruit and vegetable picking  in agricultural production is the most time-consuming process, which is high cost and season

7、 dependent. Aiming at the problem that manual picking height is not enough for agricultural production in greenhouse, this paper proposed a design of picking truck used in greenhouse. The design method of

8、driving system, motion tr</p><p>　　Battery is used as power source of the greenhouse picking truck. An electric motor is adopted as driving unit. The motion is transferred from electric motor to ax

9、le on frame through roller chain. A four-bar linkage is used to switch the vertical movement and horizontal movement of greenhouse picking vehicle. A hydraulic cylinder drives a set of scissors to mak

10、e the picking table rising and falling. Picking truck is easy to operate, affordable and compact, thus it has a high practical value in ag</p><p>　　Key words: greenhouse; fruit

11、and vegetable; picking truck; hydraulic system</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　目 錄III</b

12、></p><p>　　第1章 緒 論1</p><p>　　1.1 本課題的背景1</p><p>　　1.2 本課題的研究意義1</p><p>　　1.3 國內(nèi)外相關研究的最新成果和動態(tài)2</p><p>　　1.3.1 國外的研究狀況2</p><p>　　1.3.2

13、國內(nèi)研究狀況2</p><p>　　1.4 研究內(nèi)容和方法3</p><p>　　1.4.1 主要研究內(nèi)容3</p><p>　　1.4.2 研究方法3</p><p>　　1.4.3 研究難點4</p><p>　　1.4.4 預期達到的目標4</p><p>　　第2章 溫室采

14、摘車的總體設計6</p><p>　　2.1溫室采摘車的主要設計要求6</p><p>　　2.2溫室采摘車的總體設計6</p><p>　　第3章 溫室采摘車的原動部分和傳動部分設計8</p><p>　　3.1蓄電池的選型8</p><p>　　3.2溫室采摘車的原動部分和傳動部分選型設計8</

15、p><p>　　3.2.1溫室采摘車的原動部分和傳動部分選型設計8</p><p>　　3.2.2傳動機構選型設計9</p><p>　　3.3溫室采摘車原動部分及傳動部分參數(shù)計算9</p><p>　　3.3.1溫室采摘車縱向行駛機構的選型9</p><p>　　3.3.2電動機功率的計算9</p>

16、<p>　　3.3.3 電動機轉速的計算10</p><p>　　3.3.4 電動機扭矩的計算11</p><p>　　3.3.5 傳動方式的參數(shù)選擇11</p><p>　　3.4蓄電池的容量選擇11</p><p>　　3.5減速器的選擇12</p><p>　　第4章 溫室采摘車工作部分

17、的設計14</p><p>　　4.1工作部分的設計要求14</p><p>　　4.2行走系統(tǒng)的設計14</p><p>　　4.2.1行走系統(tǒng)的設計要求14</p><p>　　4.2.2縱向行走系統(tǒng)的設計14</p><p>　　4.2.3橫向行走系統(tǒng)的設計15</p><p>

18、;　　4.3底盤車架的設計15</p><p>　　4.4舉升系統(tǒng)的設計16</p><p>　　4.4.1舉升系統(tǒng)的功能要求16</p><p>　　4.4.2舉升系統(tǒng)的結構選型16</p><p>　　4.4.3舉升系統(tǒng)的傳動裝置的選擇17</p><p>　　4.4.4舉升系統(tǒng)結構參數(shù)的設計17<

19、;/p><p>　　4.4.5舉升系統(tǒng)的力學分析及定型19</p><p>　　4.4.6舉升系統(tǒng)的力學分析19</p><p>　　4.4.7銷軸的設計22</p><p>　　4.5工作平臺的設計24</p><p>　　4.5.1工作平臺的總體設計24</p><p>　　4.5.2

20、槽鋼的校核計算24</p><p>　　第5章 液壓系統(tǒng)的設計26</p><p>　　5.1液壓系統(tǒng)的設計要求26</p><p>　　5.2液壓系統(tǒng)的基本回路26</p><p>　　5.3液壓系統(tǒng)驅動裝置的選型26</p><p>　　5.4液壓系統(tǒng)驅動裝置參數(shù)的計算27</p>&l

21、t;p>　　5.4.1系統(tǒng)額定工作壓力的計算27</p><p>　　5.4.2系統(tǒng)額定流量的計算27</p><p>　　5.4.3液壓包電機功率的計算27</p><p>　　5.4.4液壓包電機電源種類的選擇27</p><p>　　5.4.5液壓包中油箱容積的選擇28</p><p>　　5.4

22、.6 液壓系統(tǒng)的工作原理圖28</p><p>　　第6章 電氣控制系統(tǒng)的設計30</p><p>　　6.1電氣控制系統(tǒng)的設計要求30</p><p>　　6.2控制系統(tǒng)的工作原理30</p><p><b>　　參考文獻32</b></p><p>　　致謝錯誤!未定義書簽。&l

23、t;/p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p>　　1.1 本課題的背景</p><p>　　果蔬采摘是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)鏈中最耗時耗力的一個環(huán)節(jié)，其成本高、季節(jié)性強、需要大量勞動力高強度的工作。但是由于工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展分流了大量農(nóng)業(yè)勞動力以及人口老齡化加劇等原因，使得能夠從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動力越來越少，單靠人工勞作已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有的

24、需要。</p><p>　　隨著電子技術和計算機技術的發(fā)展，智能機器人已在許多領域得到日益廣泛的應用。尤其是農(nóng)業(yè)機器人的應用，更是如雨后春筍般的迅速興起，農(nóng)業(yè)采摘機器人是21世紀精準農(nóng)業(yè)的重要裝備之一。采摘機器人是一類針對水果和蔬菜，可以通過編程來完成這些作物的采摘、轉運、打包等相關作業(yè)任務的具有感知能力的自動化機械收割系統(tǒng)，是集機械、電子、信息、智能技術、計算機科學、農(nóng)業(yè)和生物等學科于一體的交叉邊緣性科學，涉及

25、機械結構、機械運動學、動力學、控制技術等多方面的學科領域知識。果蔬收獲屬于一類勞動密集型工作，在很多國家，由于勞動力的高齡化和人力資源越來越缺乏，勞動力不僅成本高．而且還不容易得到，而人工收獲的成本在果蔬的整個生產(chǎn)成本中所占的比例高達33～50％，因此實現(xiàn)果蔬采摘的機械化變得越來越迫切。</p><p>　　1.2 本課題的研究意義</p><p>　　果蔬采摘的機械化作業(yè)最早可以追溯到上

26、個世紀六十年代，但由于簡單的機械收獲易造成果蔬損傷，因此在收獲柔軟、新鮮的果蔬方面還存在很大的局限性；而且果蔬收獲往往需要有選擇性地進行，此外市場對果蔬的新鮮度也有很高的要求，這就要求果蔬的收獲要有很高的時效性。因此，在果蔬收獲中采用機器人作業(yè)，實現(xiàn)果蔬收獲的自動化和智能化，是解決上述問題的最好方式。</p><p>　　研究和開發(fā)果蔬收獲的智能機器人技術對于解放勞動力、提高勞動生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、保證新鮮果

27、蔬品質(zhì)，以及滿足作物生長的實時性要求等方面都有著重要的意義。但當時開發(fā)的收獲機器人樣機只能算是半自動化的收獲機械。隨著計算機圖像處理技術、工業(yè)機器人技術以及人工智能控制等技術的發(fā)展和日趨成熟，日本、美國、荷蘭、法國、英國、意大利、以色列、西班牙等國家在采摘機器人的研究上做了大量研究工作，并且試驗成功了多種具有人工智能的采摘機器人。但是由于采摘對象的復雜性和采摘環(huán)境的特殊性，目前市場上仍沒有商品化的采摘機器人。</p>&l

28、t;p>　　1.3 國內(nèi)外相關研究的最新成果和動態(tài)</p><p>　　1.3.1 國外的研究狀況</p><p><b>　　1）甜瓜收獲機器人</b></p><p>　　以色列和美國科技人員聯(lián)合開發(fā)研制了一臺甜瓜采摘機器人。該機器人主體架設在以拖拉機牽引為動力的移動平臺上，采用黑白圖像處理的方法進行甜瓜的識別和定位，并根據(jù)甜瓜的特殊

29、性來增加識別的成功率。經(jīng)過2個季節(jié)和2個品種的田間試驗證明，甜瓜采摘機器人可以完成85％以上的田間甜瓜的識別和采摘工作。</p><p><b>　　2）蘋果收獲機器人</b></p><p>　　韓國慶北大學研制了蘋果采摘機器人，具有4個自由度，包括3個旋轉關節(jié)和1個移動關節(jié)。采用三指夾持器作為末端執(zhí)行器，內(nèi)有壓力傳感器避免損傷蘋果。利用CCD攝像機和光電傳感器識別

30、果實，從樹冠外部識別蘋果的識別率達85％，速度達5個／s。該機器人無法繞過障礙物摘取蘋果；對于葉莖完全遮蓋的蘋果，也沒有給出識別和采摘的解決方法,如圖1.1所示蘋果收獲機器人。</p><p>　　圖1.1 蘋果收獲機器人</p><p>　　1.3.2 國內(nèi)研究狀況</p><p>　　國內(nèi)在農(nóng)業(yè)機器人方面的研究始于20世紀90年代中期，相對于發(fā)達國家起步較晚。但

31、不少院校、研究所都在進行采摘車和智能農(nóng)業(yè)機械相關的研究。在國內(nèi)，果蔬采摘機器人的研究剛剛起步。東北林業(yè)大學的陸懷民研制了林木球果采摘車，主要由5自由度機械手、行走機構、液壓驅動系統(tǒng)和單片機控制系統(tǒng)組成。采摘時，機器人停在距離母樹3～5 m處，然后單片機控制系統(tǒng)控制機械手大、小臂同時柔性升起達到一定高度，采摘爪張開并擺動，對準要采集的樹枝，大小臂同時運動，使采摘爪沿著樹枝生長方向趨近1.52 m，然后采摘爪的梳齒夾攏果枝，大小臂帶動采集爪

32、按原路向后返回，梳下枝上的球果，完成一次采摘。這種機器人的效率是人工采摘的30—50倍，而且，采摘時對母樹的破壞較小，采凈率高。</p><p>　　另外，曹其新等運用彩色圖像處理技術和神經(jīng)網(wǎng)絡理論，開發(fā)了草莓揀選機器人，采用氣動驅動器將草莓推到不同的等級方向。云山等研究了蘑菇采摘機器人。該系統(tǒng)主要由蘑菇傳送帶、攝像機、采摘機器手、三自由度氣動伺服機構、機器手抓取控制系統(tǒng)和計算機等組成。計算機視覺系統(tǒng)為蘑菇采摘機

33、器提供分類所需的尺寸、面積信息，并且引導機器手準確抵達待采摘蘑菇的中心位置，防止對不準，以致影響吸盤的密封，造成抓取失敗或損傷蘑菇的現(xiàn)象。中國農(nóng)業(yè)大學張鐵中等在草莓、黃瓜、西紅柿、茄子等果蔬采摘機器人方面做了較深入地研究，研制出了試驗樣機。</p><p>　　1.4 研究內(nèi)容和方法</p><p>　　由前面的分析可知，由于果蔬采摘車具有工作環(huán)境復雜多變、作業(yè)對象隨機分布、果實個體差異明

34、顯，以及果實柔軟易損等特點，而且農(nóng)業(yè)生產(chǎn)利潤又較低，因此，完全沿用或照搬工業(yè)機器人的技術或研究思路并不可行。果蔬采摘車的結構要更加簡單、操作性必須要更好、可靠性必須要更高。這些特點，都對果蔬采摘車的研究提出了更高的要求。 </p><p>　　1.4.1 主要研究內(nèi)容</p><p>　　根據(jù)對國外果蔬采摘車研究進展的全面分析，確定本論文的主要研究內(nèi)容如下：</p><

35、p>　　采摘車的研究在滿足作業(yè)性能的情況下，結構須盡可能簡單、緊湊、輕巧和可靠。從采摘車需滿足的條件入手，依次對各部分結構做必要的設計，最終根據(jù)計算、選型來確定采摘車的總體構造方案。</p><p>　　本論文對采摘車的各項相關技術進行較為深入的研究，為采摘車的進一步產(chǎn)業(yè)化，以及其它類型果蔬采摘車的研究和開發(fā)提供理論基礎和關鍵技術支撐。</p><p>　　1.4.2 研究方法<

36、;/p><p>　　根據(jù)我國溫室果蔬的實際生產(chǎn)情況，利用現(xiàn)代設計技術、現(xiàn)代制造技術及優(yōu)化技術，首先從采摘車的原動部分、傳動部分著手，根據(jù)相應的計算，然后結合市場上的實際情況來確定選型，工作部分結合設計需滿足的要求來確定升降方法和行走系統(tǒng)的設計，其次就是針對工作臺實現(xiàn)升降來確定動力源，最后就是對于控制部分進行選型。</p><p>　　1.4.3 研究難點</p><p>

37、;　　采摘車是一類工作于非結構環(huán)境中的典型的復雜光機電一體化產(chǎn)品，需要涉及多門學科的知識。一輛采摘車必須具備下述特征：1、為了能在溫室環(huán)境中行走，采摘車必須緊湊，轉彎靈活；2、需實現(xiàn)采摘車的正反向移動，工作臺升降的實現(xiàn)方式；3、成本應比較低。</p><p>　　1.4.4 預期達到的目標</p><p>　　本文根據(jù)需求設計一輛采摘車，它可以實現(xiàn)在溫室中行間自由靈活穿梭，同時實現(xiàn)正反向行

38、駛，采摘車可以通過液壓驅動裝置實現(xiàn)連續(xù)升降來滿足不同的采摘高度，這樣節(jié)省了大量的人工、時間，并且整個裝置能平穩(wěn)的完成負載任務，免去了因人工采摘上下帶來的不便。</p><p>　　第2章 溫室采摘車的總體設計</p><p>　　2.1溫室采摘車的主要設計要求</p><p>　　所設計的采摘車是在溫室中工作的，由于環(huán)境條件限制,采摘車行走路徑和道路寬度、高度等都

39、有具體要求和固定數(shù)據(jù)，該采摘車設計的主要要求如下：</p><p>　　(1)采摘車沿縱向軌道前進和后退行駛時，應實現(xiàn)無級調(diào)速；</p><p>　　(2)橫向行走機構獨立于縱向行走機構，通過手動操作實現(xiàn)橫向行走；</p><p>　　(3)升降平臺可實現(xiàn)平穩(wěn)、連續(xù)地垂直升降，最大可采摘3m高度的果實；</p><p>　　(4)操作人員既可

40、在采摘車上對采摘車進行縱向行走、垂直升降等控制，也可在車體外的一定范圍內(nèi)對采摘車進行遙控。</p><p>　　(5)采摘車裝載量：200kg．</p><p>　　2.2溫室采摘車的總體設計 </p><p>　　根據(jù)采摘車的功能、設計參數(shù)和運動要求，確定其組成包括：原動部分、傳動部分、工作部分、液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，并應實現(xiàn)無級調(diào)速、縱橫向行走、工作平臺自動升降等

41、功能。采摘車的基本組成如圖2.l所示。</p><p>　　圖2.1 采摘車的構成</p><p>　　(1) 原動部分和傳動部分設計</p><p>　　由于采摘車主要工作于溫室大棚內(nèi)，若采用固定電源。在不同位置作業(yè)時將需要大量的電纜追隨，限制其工作范圍和行走路徑。為了便于工作，在設計該采摘車時采用蓄電池作為自帶動力源，選擇電動機為原動機。動力的傳遞采用鏈傳動機

42、構完成。</p><p><b>　　(2) 底盤車架</b></p><p>　　底盤車架為采摘機械承重主體，上面應安裝縱向行走機構和橫向行走機構。通過操作來實現(xiàn)采摘車縱向正、反向行走或橫向(與縱向垂直方向)沿硬地面行走，實現(xiàn)行間采摘，移行作業(yè)。采摘車是在水泥地面上行走，行走阻力相對較小，所以行走部分采用輪式結構。</p><p>　　(3)

43、采摘車的舉升系統(tǒng)</p><p>　　綜合本課題的設計需求，抬升高度3米左右、載荷重量300公斤不是很高，造價要求低廉，考慮到液壓剪叉式升降平臺能充分滿足載人高空作業(yè)，將其用在溫室采摘中安全可靠，所以采用它。</p><p>　　(4)采摘車的工作臺</p><p>　　工作平臺直接與載荷接觸，操作人員站在工作平臺上采摘果實，并且在工作平臺上需要布置操作面板、電路控

44、制柜等物品，所以工作平臺要求結構安全可靠。</p><p>　　(5)采摘車的液壓系統(tǒng)</p><p>　　采摘車工作臺的升降采用液力傳動，其中液壓動力包為動力源，液壓缸為執(zhí)行元件。液壓動力包是一種用螺紋插裝閥塊把電機、泵、閥、油箱緊湊地連接在一起的微型液壓動力源。其體積小、結構緊湊，適用于采摘車這類小型設備。</p><p>　　(6)采摘車的控制系統(tǒng)</p

45、><p>　　控制系統(tǒng)主要需要完成采摘車縱向方向的行駛功能，液壓升降臺的上升下降功能通過無線遙控實現(xiàn)?？紤]到成本要求，采用了操縱簡單方便，價格較低的繼電器邏輯控制作為溫室采摘車的電氣控制系統(tǒng)，并且要使采摘車的縱向行駛速度在0~30m／min的范圍內(nèi)無級調(diào)速。</p><p>　　第3章 溫室采摘車的原動部分和傳動部分設計</p><p><b>　　3.1蓄

46、電池的選型</b></p><p>　　經(jīng)過市場調(diào)查，得出：鎳氫、鋰離子等高能電池和一些燃料電池重量輕、容量大，但是其價格較高，最便宜的鎳氫電池與等容量的普通鉛酸電池相比，其價格也高出一倍以上，而且充電技術更為復雜?？紤]到溫室采摘車的用戶為普通農(nóng)民或農(nóng)業(yè)經(jīng)營者，力求價格低廉使用可靠方便，所以選擇普通鉛酸免維護蓄電池為采摘車的動力源。</p><p>　　3.2溫室采摘車的原動部

47、分和傳動部分選型設計</p><p>　　3.2.1溫室采摘車的原動部分和傳動部分選型設計</p><p>　　由于溫室采摘車主要工作于溫室大棚內(nèi)，有一定的重量，且設計任務要求溫室采摘車行駛速度為0～30m／min，若采用人力驅動，遠遠不能滿足設計要求。所以選擇電動機為原動機驅動溫室采摘車縱向行駛。由于蓄電池輸出的為直流電壓，所以電動機須定為直流電動機。又由于設計任務要求縱向行駛過程中速度

48、可以無級調(diào)節(jié)，經(jīng)過市場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)無級調(diào)速總的來說有如下兩種方案：方案l是配合電子式無級凋速器(即驅動器)，使用普通直流電動機；方案2是在普通直流電機上加機械式無級調(diào)速器。兩種方案比較見表3.1。</p><p>　　表3.1 常見直流電動機實現(xiàn)無級調(diào)速方案比較</p><p>　　通過表3.1中的比較，可以看出電子式無級調(diào)速方案雖然比純機械式無級調(diào)速方案價格稍貴，但由于為了安全美觀，電

49、動機被安裝在采摘車罩一個幾乎封閉的機殼內(nèi)，不易操作，且要求在采摘車行駛過程中快速頻繁調(diào)速，而純機械調(diào)速方式只能在每次電動機啟動前進行調(diào)速，在電動機旋轉過程中無法進行調(diào)速。所以按照使用要求，選擇電子式無級調(diào)速器配套普通直流電動機實現(xiàn)采摘車的無級調(diào)速功能。</p><p>　　3.2.2傳動機構選型設計</p><p>　　在機械結構中，常用的傳動類型有帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動以及蝸桿傳動。鏈

50、傳動的特點：①和齒輪傳動比較,它可以在兩軸中心相距較遠的情況下傳遞運動和動力；②能在低速、重載和高溫條件下及灰土飛揚的不良環(huán)境中工作；③和帶傳動比較,它能保證準確的平均傳動比,傳遞功率較大,且作用在軸和軸承上的力較??；④傳遞效率較高,一般可達0.95～0.97；⑤鏈條的鉸鏈磨損后,使得節(jié)距變大造成脫落現(xiàn)象；⑥安裝和維修要求較高，鏈輪材料一般是結構鋼等。</p><p>　　由于采摘車工作空間較為狹小，要求采摘車整

51、體精簡，安全可靠，成本低廉等，且可用在低速重載有沖擊振動的工作條件下，因此行走傳動機構選用鏈傳動。</p><p>　　3.3溫室采摘車原動部分及傳動部分參數(shù)計算</p><p>　　3.3.1溫室采摘車縱向行駛機構的選型</p><p>　　目前常用的移動式行走機構有3種：即車輪式、履帶式和模擬人的行走結構．車輪式行走機構轉彎半徑小，轉向靈活，缺點是對于復雜地形抓

52、地力不夠；履帶式行走機構適應性較強，但由于其轉彎半徑過大，轉向不靈活。采摘車的行走環(huán)境是水泥地面。而且要求在植物通道之間轉向，本設計選用的是輪式行走機構。</p><p>　　3.3.2電動機功率的計算</p><p>　　采摘車由靜止到啟動，電動機所需要克服的靜摩擦阻力F最大，根據(jù)采摘車的行走方式，阻力主要由車輪與地面的靜摩擦阻力構成。</p><p><b

53、>　　靜摩擦阻力公式為</b></p><p>　　F=fG (3-1)</p><p>　　式中，f為滑動靜摩擦系數(shù)；</p><p>　　G為負載機械的重力(N)。</p><p>　　車輪與硬地面材質(zhì)問的滑動靜摩擦系數(shù)是0.3，采摘車的最大載重量200公斤，假

54、設自重為300公斤，則負載機械的全部重量為500公斤。則負載機械的最大靜摩擦阻力為：</p><p>　　F=fG=0.3×500×10=1500(N)</p><p>　　其負載機械所需輸入功率為：</p><p>　　P=FV／1000／η (3-2)</p><p>

55、;　　式中，P—最大輸入功率(Kw)；</p><p>　　V—機械的線速度(m／s)；</p><p>　　F—負載機械的最大靜摩擦阻力(N)；</p><p>　　η—負載機械總的傳動效率。</p><p>　　電動機與采摘車機構之間是鏈傳動，并且屬于齒形鏈傳動，查機械設計手冊</p><p>　　可得到機械效率η

56、為O.97。按照之前計算出的機械的最大靜摩擦阻力F =1500N，</p><p>　　按設計要求，負載機械的最大線速度V = 0.5 m／s，所以，機械的最大輸入功率為：</p><p>　　P=FV／1000／η=1500×0.5/1000/0.97=0.77(KW)</p><p>　　根據(jù)已計算出的負載機械所需最大輸入功率，可以初步選定行駛電動機的

57、額</p><p>　　定功率只需要大于770W。</p><p>　　3.3.3 電動機轉速的計算</p><p>　　電動機容量(額定功率)一定時，轉速越低，電動機尺寸越大、價格越高，效率也較低。另一方面，若選用高速電動機，雖然電動機的功率得到提高，但需要加機械減速機構，如果電動機速度過高，會加大機械減速機構的傳動比，從而導致機械傳動部分結構復雜。</p&

58、gt;<p>　　按照負載機械轉速要求和傳動機構的合理傳動比范圍，可以推算電動機轉速</p><p>　　的可選范圍。電動機的轉速計算公式：</p><p><b>　　(3-3)</b></p><p>　　式中，i—傳動機構總傳動比；</p><p>　　—負載機械轉速(r／min)。</p>

59、;<p>　　通常限制鏈傳動的傳動比i≤6，選取采摘車的鏈傳動的傳動比為2，負載機</p><p>　　械轉速n’可按采摘車線速度粗略推算得到。負載機械轉速計算公式為：</p><p>　　=60V/(πd) (3-4)</p><p>　　式中，V—負載機械的線速度(m／s)；</p>

60、<p>　　d—采摘車車輪直徑，已知d=150mm。</p><p>　　所以 ， =60V/(πd) =64（r/min）</p><p>　　由于選取的采摘車的鏈傳動的傳動比n=2，由式(3-3)可計算出電動機的</p><p><b>　　最大轉速是：</b></p><p>　　n=i=2

61、15;64=128（r/min）</p><p>　　3.3.4 電動機扭矩的計算</p><p><b>　　電動機扭矩為：</b></p><p>　　T=P×9.55/n≥770×9.55/128=57.4(N·m)。</p><p>　　綜上考慮，行駛電動機需選擇為普通直流電動機，配

62、套電子式無級調(diào)速器，電動機功率大于770w，轉速約為128 r／min，扭矩大于等于57.4N·m。</p><p>　　經(jīng)過市場調(diào)查，選擇泰安泰山新動力電機有限公司生產(chǎn)的型號為XDL-XX的無刷直流電動機，電動機額定功率為1000W，工作額定電壓為24伏。</p><p>　　3.3.5 傳動方式的參數(shù)選擇</p><p>　　考慮到采摘車的傳動方式已選

63、擇了鏈傳動，并且是滾子鏈傳動，又因為我國主要適用A系列滾子鏈傳動的設計，又依據(jù)設計的鏈輪大小，通過計算得到節(jié)距大小范圍，因此選擇08A型滾子，鏈條滾子直徑是7.92mm,節(jié)距p=12.7mm。設定電動機鏈輪齒數(shù)=13，主動輪軸上的大鏈輪齒數(shù)=26，初選中心距=(30-50)p,兩鏈輪之間的中心距=240mm,所以滾子鏈鏈節(jié)數(shù)為：</p><p><b>　　Lp==57.52</b><

64、/p><p>　　由于當鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時，在鏈條接頭處需采用過渡鏈節(jié)，過渡鏈節(jié)的鏈板要受附加彎矩的作用，所以一般情況下不使用奇數(shù)鏈節(jié)。當鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時，接頭處可用開口銷或彈簧卡片固定。因此，選擇鏈節(jié)數(shù)為58的08A型滾子鏈，其鏈條長度L為：</p><p>　　L= =730.5mm</p><p>　　3.4蓄電池的容量選擇</p><p>　　

65、容量和壽命是衡量蓄電池的主要指標，容量一般以放電電流大小(A)和能放電的時間(h)之積(Ah)安培小時表示，稱為安時，這表明蓄電池儲備能量的能力。數(shù)值越大，則存儲的電量就越多。</p><p>　　根據(jù)選擇的行駛電動機的額定功率和額定電壓大小，可以計算出電動機的額</p><p>　　定工作電流為42安。按照上述蓄電池容量計算方法，假設當采摘車行駛電動機連續(xù)工作每6小時之后進行充電，則蓄電

66、池容量至少需要250Ah。如果考慮到液壓系統(tǒng)的電動機，則上述250Ah容量的蓄電池能保證兩臺電動機連續(xù)工作3小時后再進行充電。另外，一般一只蓄電池可提供的電壓為12伏，所以采摘車中需要將兩只12伏，容量為250Ah的蓄電池串聯(lián)形成電池組使用。</p><p><b>　　3.5減速器的選擇</b></p><p>　　根據(jù)傳動比，通過計算比較電動機的轉速，選擇三級圓柱

67、齒輪減速器可以滿足轉速在128r/min的要求。</p><p>　　第4章 溫室采摘車工作部分的設計</p><p>　　4.1工作部分的設計要求</p><p>　　溫室采摘車的工作部分分為底盤車架、行走系統(tǒng)、舉升系統(tǒng)以及工作平臺。底盤車身為采摘車承重主體，它下面裝有電驅動和人力驅動行走部分，通過變換驅動方式，可實現(xiàn)縱向沿導軌電驅動采摘車正、反向行走或橫向(與

68、縱向垂直方</p><p>　　向)人力驅動沿硬地面(如混凝土路面)行走，以實現(xiàn)行間采摘，移行或運輸作業(yè)。工作平臺可以承載采摘員和收獲物等載荷。溫室采摘車的工作部分需要完成以下功能：</p><p>　　(1)采摘車能夠沿地面軌道縱向前進和后退行駛；</p><p>　　(2)能夠依靠橫向行走機構人工完成通道的轉換；</p><p>　　(3

69、)采摘車的工作平臺可以實現(xiàn)垂直升降，平臺最大舉升高度達到3m，并可在一定范圍內(nèi)調(diào)整其高度來適應不同的采摘高度；</p><p>　　(4)當采摘載重量最高負荷達到200kg時，采摘車的縱向行駛功能和垂直升降功能可以正常工作。</p><p>　　4.2行走系統(tǒng)的設計</p><p>　　4.2.1行走系統(tǒng)的設計要求</p><p>　　因為考

70、慮到果實的植株的固定的，所以要讓采摘車實現(xiàn)移動來完成果實的采摘工作，因此就會要求溫室采摘車具備自動行走的功能。根據(jù)具體的溫室作業(yè)環(huán)境，要求采摘車能夠實現(xiàn)沿地面軌道縱向前進和后退行駛。</p><p>　　另外，在溫室采摘車的設計內(nèi)容中明確要求當采摘車在一個通道內(nèi)完成作業(yè)</p><p>　　后需要移動到與此通道平行的另一個通道作業(yè)時，依靠橫向行走機構完成通道的轉換，橫向行走機構獨立于縱向行

71、走機構。</p><p>　　本節(jié)分縱向行走系統(tǒng)和橫向行走系統(tǒng)兩個方面介紹具體的設計過程。</p><p>　　4.2.2縱向行走系統(tǒng)的設計</p><p>　　溫室采摘車縱向行駛的技術指標是采摘車沿地面軌道縱向前進和后退行駛，由第3章的分析已知車輪式的行走機構轉彎半徑小，轉向靈活，采摘車的行走環(huán)境是水泥地面，本設計選用的是輪式行走機構。可實現(xiàn)無級調(diào)速并可剎車，不需

72、爬坡，車速范圍為0-30m/min，所以縱向行走驅動裝置選擇的是無級調(diào)速電動機，通過鏈傳動將動力傳遞到采摘車的驅動軸，驅動軸帶動驅動車輪轉動，進而帶動從動輪轉動，從而實現(xiàn)采摘車的縱向前進、后退運動。</p><p>　　4.2.3橫向行走系統(tǒng)的設計</p><p>　　因為采摘車在溫室中轉換工作通道時，需要橫向移動，溫室內(nèi)兩通道間距比較小，為了實現(xiàn)簡單方便，簡單可靠，盡量降低加工成本，所以

73、橫向行走機構采用了一種四連桿機構。</p><p>　　橫向行走的具體結構是：支撐板B焊接在傳動軸上，滾輪通過雙頭螺柱與支撐板B聯(lián)接，或者通過橫向行走固定架直接與底盤車架聯(lián)接，滾輪之間用連板B聯(lián)接形成四連桿機構，傳動軸被軸承座固定在傳動軸固定方管上，傳動軸固定方管焊接在底盤車架上。另外，傳動軸上焊接有帶有自鎖機構的手柄。</p><p>　　若要實現(xiàn)在不同行間進行作業(yè)，首先將采摘車從一條軌

74、道上下到硬化路面上</p><p>　　(如果軌道比硬化路面高，則須加設過渡架)，然后劃開擋板，向下壓手動手柄，</p><p>　　使四個滾輪將采摘車電動驅動軸脫離地面，用掛鉤將手柄鎖死，防止手柄反彈，</p><p>　　然后人力橫向推動采摘車，使之實現(xiàn)橫向行走，將采摘車推到下一軌道時，摘下</p><p>　　掛鉤，輕輕將采摘車放下，然

75、后用擋板將手柄擋死，將采摘車推上軌道，即可進</p><p><b>　　行電動操作。</b></p><p>　　4.3底盤車架的設計</p><p>　　底盤車架是溫室采摘車主要的承重部件，各種設備如電動機、液壓動力包等都需固定在底盤上，舉升系統(tǒng)和工作平臺的重量也間接由底盤承重，所以底盤的設計需要可靠牢固。而且出于采摘車的使用壞境主要是溫室

76、，工作空間受到限制，比較狹小，采摘車的寬度必須要小于通道的寬度，否則無法工作。所以，底盤的尺寸受到限制，寬約為O.9m，長為1.8m。</p><p>　　在底盤這個1.8m×O.9m的矩形空間內(nèi)要布置行駛電動機、液壓動力包、蓄電池、腳踏板，以及縱向行走系統(tǒng)和橫向行走系統(tǒng)的各種固定管，這就要求必須合理安排各部件位置以及固定方式，并且在購買外購件時需要綜合考慮性能指標、尺寸大小以及價格等多種因素，以求在滿

77、足使用要求的前提下最大限度地合理利用底盤空間并且盡可能降低成本。底盤車架結構如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 底盤車架結構示意圖</p><p>　　4.4舉升系統(tǒng)的設計</p><p>　　4.4.1舉升系統(tǒng)的功能要求</p><p>　　根據(jù)溫室立體栽培的具體使用要求，采摘車舉升系統(tǒng)的設計任務是：</p>&l

78、t;p>　　采摘車的工作平臺實現(xiàn)平穩(wěn)連續(xù)垂直升降，平臺舉升高度為2m，最高可采摘3m處的果實；</p><p>　　平臺在升降過程中可通過控制自動停留在任意高度位置，以適應不同采摘作業(yè)高度，降低采摘時人體的疲勞；</p><p>　　采摘載重量：200kg。</p><p>　　另外，由于溫室采摘車應用在溫室環(huán)境中。主要用戶為農(nóng)民，所以在舉升系統(tǒng)的設計過程中也

79、要秉承在滿足使用功能的前提下，盡量實現(xiàn)低成本，操作方便，結構相對簡單等設計原則。</p><p>　　4.4.2舉升系統(tǒng)的結構選型</p><p>　　通過查閱資料，垂直升降的工作結構類型較多，各種結構都具有自身優(yōu)點和缺點，現(xiàn)市場上應用較廣泛的主要有下列三種升降平臺：剪叉式升降臺、鋁合盒液壓升降臺、曲臂式液壓升降臺，由于溫室采摘車抬升高度不是非常高、承載重量不是很大，并且考慮到經(jīng)濟因數(shù)，所

80、以舉升系統(tǒng)采用剪叉升降臺。</p><p>　　4.4.3舉升系統(tǒng)的傳動裝置的選擇</p><p>　　液壓剪叉升降臺是靠剪刀式支承架的展開與折疊來完成貨物平臺的升降，其動力是通過油缸的伸縮來推動剪刀的展開與折疊。由于油缸的伸縮速度是由油泵的流量決定的，一般在設計油缸速度時速度很慢，其速度為200mm/分鐘，且與油缸相連的進油管直徑為Φ6mm。萬一油管斷裂，液壓油也只能從Φ6mm的進油口回

81、油，所以下降速度也是很慢，因此不會造成破壞與損失，并且結構緊湊、運行平穩(wěn)、傳遞功率大、操作簡單，價格實惠、堅實耐用、便于維修保養(yǎng)等特點。</p><p>　　綜合以上因素考慮，本課題選擇液壓剪叉升降平臺作為舉升系統(tǒng)的主體。</p><p>　　液壓垂直升降臺使用油泵電機驅動。選型參數(shù)有功率、轉數(shù)、電機電壓等</p><p>　　油缸、油管根據(jù)抬升高度和重量確定。液壓

82、系統(tǒng)的具體設計過程見第5章。</p><p>　　4.4.4舉升系統(tǒng)結構參數(shù)的設計</p><p>　　采摘車所需升降最大高度為3m，車底盤高度約為1m，因此，剪叉結構的舉升高度約為2m。在設計過程如果升降采用一副剪叉架時，勢必出現(xiàn)剪叉架臂過長，導致采摘車的長度較大，長寬比例過大，在舉升過程中可能出現(xiàn)不平衡，同時在載重的情況下，叉架臂變形較大容易出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。因此，采用2級剪叉結構，結構即

83、能滿足升降要求的高度又可以保證工作時的穩(wěn)定和安全。</p><p>　　本課題采用的剪叉式升降臺由2級剪叉機構、液壓傳動裝置、工作平臺和底</p><p>　　盤車架等部件構成，起著傳力和導向的作用，在液壓傳動裝置的推動下，使工作</p><p>　　平臺平穩(wěn)升降。在剪叉機構中，兩幅2級剪叉結構對稱和置在采摘車底盤上。單</p><p>　　

84、側剪叉結構的布置如圖4.2所示。圖中，剪叉臂ae、bf,ce、bd通過銷軸g、i、b、e鉸接成2級剪叉結構，剪叉臂bd的一端d和bf的一端f分別鉸接于升降平臺或車架上，剪叉臂ae的一端a和ce的一端c分別于兩滾輪鉸接，滾輪在工作平臺和車架的槽鋼內(nèi)滾動，如圖4.2所示。</p><p>　　圖4.2 單側剪叉結構示意圖</p><p>　　現(xiàn)在根據(jù)用戶提供的數(shù)據(jù)，要求剪叉機構的升降行程(

85、全升位置時，剪叉機</p><p>　　構的下支撐面與工作臺的最大垂直距離)達到H=2m，已知溫室采摘車的最大貨物載荷為200kg，加上舉升系統(tǒng)的自重與采摘車的一部分自重，考慮農(nóng)民使用溫室采摘車時有可能超重負載情況，所以總計算載荷為G=400kg。</p><p>　　剪叉臂長度L，L同起升的高度有關，起升高度越高，l越長。一般當升降臺達到最大高度時，剪叉臂與水平面的夾角α不大于45，按縱

86、向穩(wěn)定性慮，一般在30~40之間。若選取剪叉臂與水平面的夾角α為40，</p><p>　　由于 H=2Lsinα</p><p>　　所以 L=1555.7(mm)</p><p>　　初步選剪叉臂長度L為1560mm,選取全升時，剪叉臂與水平面的夾角α為40，此時升降機構升降行程H滿足2m的要求。</p>&

87、lt;p>　　升降機構在最低位置時上下兩鉸點距離h h是根據(jù)剪叉臂的寬度而定，即在最低位置時，同側、同向兩支剪叉臂之間應有20--50mm的間隙。一般雙剪式升降臺，起升高度在1800-2500m左右，h應在400--600mm之間。</p><p>　　根據(jù)剪叉臂矩形管的尺寸規(guī)格50x30(mm)，且考慮到油路管路，電線布線空間，初步選h為約450mm。</p><p>　　在最低

88、位置時剪叉臂與水平面的夾角α 當剪叉臂長度L與最低位置時上下兩鉸點距離h確定后，α可用下式計算：</p><p>　　α=arcsin[h/(2L)]</p><p><b>　　按照已選參數(shù)計算：</b></p><p>　　α=arcsin[h/(2L)]=_arcsin(0.45/2/1.560)=</p><p&g

89、t;　　選取在最低位置時，剪叉臂與水平面的夾角α為8。經(jīng)過作圖法計算，h此時為442mm。</p><p>　　4.4.5舉升系統(tǒng)的力學分析及定型</p><p>　　為了確定舉升系統(tǒng)的驅動力——液壓油缸的推力，以及對舉升系統(tǒng)的關鍵受</p><p>　　力部件進行校核計算，我們需要對舉升系統(tǒng)進行受力分析。</p><p>　　由上文的詳細分

90、析己知舉升系統(tǒng)選用了2級雙鉸接液壓剪叉式升降平臺，液</p><p>　　壓缸布置在雙鉸接剪叉式結構鉸支架上，這樣布置可以減小液壓缸的長度和工作</p><p>　　行程，舉升系統(tǒng)方案圖如圖4.3所示，jm為油缸推力作用線。</p><p>　　圖4.3 舉升系統(tǒng)方案簡圖</p><p>　　4.4.6舉升系統(tǒng)的力學分析 &l

91、t;/p><p>　　將液壓缸布置在兩個下剪叉臂之間，當位于兩個下剪叉臂之間的液壓缸推動下叉臂向上運動時，利用幾何圖形的對稱性，此結構有放大效用，可以推動上叉臂運動進而使工作平臺上升。jm為油缸推力作用線，其一端與bif桿鉸接于j點，另一端與cie桿鉸接于m點。jm線與水平面夾角為β，各桿件與水平面夾角為α。升降機構與所載重物重量合為G，其作用線距d點為P。假設在升降臺升降過程中P值不變，其摩擦阻力系數(shù)皆為f。受力簡

92、圖如圖4.4所示：</p><p>　　圖4.4 受力簡圖</p><p>　　因為現(xiàn)在研究的是單側剪叉結構受力，所以將G/2分解到a，d兩端，則：</p><p>　　以age 和bgd兩桿組合整體作為研究對象，受力如圖4.5所示。</p><p>　　圖 4.5 age和bgd組合桿的受力簡圖</p><p>

93、　　以cie桿為研究對象，受力如圖4.6所示，設油缸推力為T</p><p>　　圖 4.6 cie桿受力圖</p><p><b>　　列平衡方程式：</b></p><p>　　又由于 </p><p>　　所以 </p><p><b>　?。?-1

94、）</b></p><p>　　將的值代入上述力矩平衡方程式（4-1），并整理得：</p><p><b>　　（4-2）</b></p><p>　　由公式(4-2)可以看出，當起升重量G、支桿長度L和支桿與水平面的交角α確定后，β、，和將直接影響T的大小。在條件允許的條件下，應盡量增大β角，一般β在20度到30度之間。和是確定油

95、缸支點m的位置的，在結構允許的條件下，支點m要盡量靠近鉸點c，此時油缸推力小，但這樣將使油缸的行程加大，油缸的尺寸也隨之增大，油缸將布置不下，易于其他部件產(chǎn)生干涉。</p><p>　　并且由 (4-2)可以看出當β、，和的值確定后，即在指定的某一個剪叉機構的整個舉升過程中，當α值最小時，即液壓油缸在整個伸縮行程中，</p><p>　　剪叉臂與水平夾角最小時，舉升系統(tǒng)所需要的液壓缸推力最

96、大。</p><p>　　根據(jù)以上已選擇的參數(shù)的原則：在結構允許的條件下，支點m要盡量靠近鉸點c，所以選擇約為582．78mm，選擇β為28。此時，α為8度，為128．79mm。此時，液壓缸長度為=483．82mm。</p><p>　　當處于起升位置時，利用所推出的靜態(tài)時油缸推力公式(4-2)，求得油缸最</p><p><b>　　大推力為</b

97、></p><p>　　按照設計的穩(wěn)定性要求，全升位置時剪叉臂與水平面的夾角α為40。此時，按照設計的穩(wěn)定性要求，剪又臂與水平面的央角α為40，從圖上量得液壓缸總長度為=680.02mm。所以，通過作圖法得出液壓缸的行程為：</p><p>　　S=-=680.02-483.82=196.2mm</p><p>　　4.4.7銷軸的設計 <

98、/p><p>　　剪叉起升架之間的連接主要是靠銷軸來連接，在整個運行過程中，銷軸起著連接和傳遞力的作用，因此，銷軸的材料及尺寸的選取至關重要。在分析受力時把銷軸和剪叉臂等同起來考慮，根據(jù)力的作用是相互的，銷軸受到的力即是前面所求到的力，方向可能不同，但不影響進行分析銷軸所受的載荷力。</p><p>　　銷軸連接兩個剪叉臂，同時剪叉臂之間可以繞銷軸轉動，其截面是圓形的，</p>

99、<p>　　最大彎曲剪應力發(fā)生在中性軸上，并可認為沿中性軸均勻分布，其值為：</p><p><b>　　（4-3）</b></p><p>　　式中Q——橫截面剪力；</p><p>　　——整個截面對Z軸慣性矩；</p><p>　　——中性軸一側的截面面積對Z軸的靜距；</p><p&

100、gt;<b>　　b——截面寬度</b></p><p><b>　　對中軸上的點，有</b></p><p>　　b=2R （4-4）</p><p>　　式中，R——圓截面的半徑</p><p><b>　?。?-5）</

101、b></p><p>　　將式(4-4)、式(4-5)代入式(4-3)，并且，最后得出</p><p>　　此時計算可以得到最大剪應力，然后進行銷軸的抗剪強度驗算，公式為：</p><p><b>　　≤[]</b></p><p>　　根據(jù)所設計的剪叉式結構，連接主要是靠銷軸來連接的，在整個運行過程中，承受了不同

102、的剪力作用。因此，對銷軸的本身的材料及尺寸的選取至關重要。由于銷軸為重要受力零件，所以材料選擇為45鋼。在這里我們需要找出承受較大載荷力的危險銷軸，然后根據(jù)銷軸的計算公式確定銷軸的尺寸。</p><p>　　(2)較危險的叉架連接銷軸 </p><p>　　由于已對如圖4.6所示的cie桿進行了受力分析，已知：</p><p><b>　　

103、(4-6)</b></p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　將P=Lcosα，f=0.15，G=4000，，， , 代入平衡方程式(4-6)和(4-7)，又因為由式(4-2)計算的液壓缸最大推力是9.6KN，現(xiàn)在為了安全起見，放大選擇校核計算的液壓缸推力為T=15KN，起升位置時β=28，則可以求得I點銷軸受力：</p&

104、gt;<p><b>　　=13612（N）</b></p><p>　　所以銷軸I的剪應力條件為：</p><p>　　≤[]=105PMa</p><p>　　求得銷軸，截面半徑：</p><p><b>　　R≥7.4mm</b></p><p>　　所以

105、選擇銷軸I截面半徑為9mm，材料為45鋼。</p><p>　　另外，既然最危險連接銷軸半徑為9mm滿足剪應力條件，所以所有叉臂連接銷軸的半徑都為9mm。</p><p>　　4.5工作平臺的設計 </p><p>　　4.5.1工作平臺的總體設計 </p><p>　　工作平臺直接與載荷接觸，操作人員站在工作平臺上采摘果實，并且在工作平臺

106、上需要布置操作面板、電路控制柜等物品，所以工作平臺要求結構安全可靠。</p><p>　　為了裝配方便，工作平臺的框架選擇為三面封閉，一面開口結構，在框架結構中還設計有加強橫梁加強工作平臺的剛度和可靠性，。工作平臺總體長寬尺寸為1680mm×492mm，另外工作臺設計有護欄對操作人員和采摘物進行保護。工作平臺邊沿設計有一小梯子，可供操作人員員上、下平臺落足用。</p><p>　

107、　工作平臺的框架材料為冷彎等邊槽鋼，槽鋼截面規(guī)格為60mm×30mm×3mm，舉升系統(tǒng)的滾輪可以直接利用槽鋼內(nèi)部的水平表面作為滾輪軌道，滾輪在槽鋼內(nèi)滾動。為了運動的平穩(wěn)性，以及軌道滾輪外徑的配合，本課題在槽鋼內(nèi)部上水平面上加焊了厚度為3mm的經(jīng)過表面處理的鋼板作為滾輪軌道。</p><p>　　4.5.2槽鋼的校核計算</p><p>　　由于平臺的縱向槽鋼內(nèi)裝有滾輪，

108、滾輪對槽鋼有集中向上作用力，且槽鋼長</p><p>　　度較長，容易受到彎曲變形，所以需要對工作平臺的槽鋼框架進行剛度和強度校</p><p>　　核?，F(xiàn)在考慮在計算載荷為400公斤時，偏載情況下，槽鋼梁的受力情況。當工作平臺處于舉升最高極限狀態(tài)時，縱向槽鋼受力情況如圖4.7所示。</p><p>　　圖4.7 縱向槽鋼受力圖</p><p&g

109、t;　　A為滾輪直接作用處，S是滾輪直接作用處與槽鋼一端面的距離，F(xiàn)為滾輪集中向上作用力，L為縱向槽鋼總長度。由之前的分析計算可知,L=1680mm，F(xiàn)==2000N，并由作圖法可得出，S=440mm。所以整個槽鋼所受最大彎矩為：M=SF(L-S)/L=440×2000×（1680-440)/1680=650000 N.mm</p><p>　　查閱有關表格獲知，此型號槽鋼截面慣性矩I=171

110、550mm，抗彎截面模量W=5.718m。</p><p>　　所以槽鋼撓度最大變形為：</p><p><b>　　=4.17(mm)</b></p><p>　　按照相關場合的梁變形許用值，</p><p>　　y=(1/250～1/1000)L=(1/250～1/1000)×1680=1.68～6.72m

111、m</p><p>　　所以Ymax在梁變形需用范圍值內(nèi)，剛度合格。</p><p>　　另外槽鋼的最大彎曲正應力：</p><p>　　σ=M/W=650000/5718=113Mpa</p><p>　　一般冷彎等邊槽鋼為普通碳素鋼，=235Mpa。當選擇安全系數(shù)為2時，σ=/2=117.5Mpa。所以σ〈[σ],縱向槽鋼抗彎能力合格。&

112、lt;/p><p>　　4.6溫室采摘車總體機械機構</p><p>　　在各種設計方案上選擇了適合溫室采摘車的最佳方案，對各個關鍵部件進行了強度或者剛度校核，保證了機械結構的工作可靠性。溫室采摘車結構如圖4.8所示。</p><p>　　圖4.8 溫室采摘車結構</p><p>　　第5章 液壓系統(tǒng)的設計</p><p&g

113、t;　　5.1液壓系統(tǒng)的設計要求</p><p>　　在液壓傳動與控制的機械設備或裝置中，其液壓系統(tǒng)使用具有連續(xù)流動性的</p><p>　　液壓油等工作介質(zhì)，通過液壓泵將原動機的機械能轉換成液體的壓力能，經(jīng)過壓</p><p>　　力、流量、方向等各種摔制閥，送至執(zhí)行器(液壓缸、液壓馬達或擺動液壓馬達)</p><p>　　中，轉換為機械能

114、去驅動負載。這樣的液壓系統(tǒng)一般都是由動力源、控制閥、執(zhí)</p><p>　　行器、液壓附件及液壓工作介質(zhì)等部分所組成。</p><p>　　由第4章中對舉升系統(tǒng)的詳細分析可以獲知，溫室采摘車的升降功能采用液</p><p>　　壓剪叉式升降臺實現(xiàn)，由液壓缸驅動剪叉起升機構變幅，達到升降的目的。所以</p><p>　　液壓系統(tǒng)是溫室采摘車的一

115、個重要組成部分，液壓系統(tǒng)的設計要同整機的總體設</p><p>　　計同時進行。著手設計時，必須從實際出發(fā)，有機地結合傳動形式，充分發(fā)揮液</p><p>　　壓傳動的優(yōu)點，力求設計出結構簡單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡單、</p><p>　　維修方便的液壓傳動系統(tǒng)。</p><p>　　對溫室采摘車來說，其液壓系統(tǒng)依靠平臺自重使平臺