菠萝自动采摘机的设计与仿真.pdfVIP

科技信息 博士·专家论坛 菠萝自动采摘机的设计与仿真 仲恺农业工程学院机电工程学院 施俊侠 张日红 朱敬贤 ［摘 要］本文针对菠萝的生长特性及种植方式，分析比较菠萝传统采摘方法，拟定了菠萝自动采摘机的总体布局方案。主要研究采 摘机的动作机理，探讨采摘机的机械特性，设计了一种安装在拖拉机前端的自动采摘机，使用Pro/ Engineer 软件建立核心机构的三 维实体模型，并进行运动学和动力学仿真。 ［关键词］菠萝 机构设计 自动采摘机 运动学和动力学仿真 菠萝(Pineapple)又称凤梨，属凤梨科，是多年生草本植物，味甘性 温，具有解暑止渴、消食止泻之功，为夏令医食兼优的时令佳果。作为菠 [1] 萝十大主产国之一 ，我国目前仍是采用传统的人工采摘模式，果农的 劳动强度大，采摘效率低。因此，我们根据菠萝的生长特点，可依靠拖拉 机的生产动力，设计自动收采机械，这不仅可以实现农业机械化，减轻 农民的劳动强度，提高菠萝采摘效率，同时为建设社会主义和谐新农村 具有重要的现实意义。 1.菠萝采摘机的工作原理 菠萝自动采摘机主要由机架部分、动力机械(驱动机械、采摘带动 机械)、升降部分、传动部分、采摘部分、输送果品部分组成，利用手扶拖 拉机作为行走驱动力。采摘机安装在手扶拖拉机车厢的前端，拖拉机向 前行走时，采摘机的椭圆式切刀在动力的驱动下进行菠萝采摘，采摘机 图3刀具升降机构示意图 装四把收割刀，一次收割四排果品，采摘后的波萝落在输送带上，通过 1、上升啮合齿轮2、下降啮合齿轮 3、拨叉 皮带输送到拖拉机的车箱内。 4、离合器5、支架 6、螺纹传动 7、滑动导轨 2.总体结构设计 8、花键轴 9联轴器 菠萝自动采摘机是根据菠萝果实生长的地方都在菠萝树的中心上 部，颈部较长，可利用剪刀将果实摘下且又不会伤害到果实；采摘机安 装在手扶拖拉机车厢的前端，拖拉机向前行走时，采摘机的圆盘式切刀 在动力的驱动下进行菠萝采摘，采摘后的波萝落在收集箱内，通过皮带 传动输送到拖拉机的车箱内。此机械具有机械化程度高、操作方便、成 本低、省时省力、采摘效率高、果品不易碰伤、使用寿命长、易于推广应 用等优点，其结构图如图1所示。 图4果品输送系统示意图 1、输送带Ⅰ2、转弯机输送带Ⅱ 3、链轮传动Ⅰ4、输送带Ⅲ5、导果板 6、链轮传动Ⅱ 7、带传动主动轮 2.1导果机构 导果机构主要由安装在支架上的导果板组成。菠萝成熟后果实比 图1采摘机的总体布局示意图 较重，而且果托的支承刚性差，导致果品摆向凌乱，不便于采摘刀具的 1、链传动Ⅰ2、输送带 3、导果板 切割。导果板的主要作用就是将摆向凌乱的果实在对其进行采摘前的 4、刀具升降机构 5、采摘机构6、联轴器 一次规则排列，经过导板后的果实基本上在一条直线上，采摘刀具前申 7、锥齿轮传动 8、链传动Ⅱ9、摩擦轮 时就可以轻易地分离果品与果托。 2.2采摘机构 采摘机构主要由锥齿轮、斜齿轮、滚动轴承、传动轴和链齿刀主动 轮等