2025【苹果辅助采摘装置的机械结构设计与关键部件可靠性校核（论文）】6700字.doc

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苹果辅助采摘装置的机械结构设计与关键部件可靠性校核

TOC\o1-3\h\z\u22424摘要 1

82131前言 2

317631.1研究目的与背景 2

232691.2研究现状 2

317391.3装置设计流程 3

241402苹果辅助采摘装置设计方案 4

112802.1整体设计思路 4

215812.2工作原理 4

61262.3剪切机构设计方案 4

13252.4操作杆设计方案 5

34472.5传输部分设计方案 6

233512.6收集部分设计方案 7

312453选型及重要零件校核 7

44743.1电动推杆选型 7

27733.2操作杆的计算 8

198603.3传输管的计算 8

286273.4收集部分设计 9

94244主要零件的有限元分析 9

248614.1操作杆有限元分析 9

202454.2收集框有限元分析 10

15999结论 11

7807参考文献 12

摘要：本文针对在苹果采摘过程中，人工采摘容易出现危险，且采摘苹果的效率较低，从而设计一款苹果辅助采摘装置来解决以上问题。本设计的苹果辅助采摘装置由剪切部分，操作杆，传输部分和收集部分组成，通过电动推杆带动剪切头实现剪切动作，完成苹果的采摘，通过传输部分进入收集装置中，进行收集。通过对操作杆数目的加减，来调整装置的使用高度，满足不同采摘高度的需求，本设计基于三维建模仿真来设计，并不断进行优化，保证苹果辅助采摘装置能在果园实际采摘环境中正常运行，提高苹果的采摘效率。

关键词：苹果采摘；电动推杆；剪切；辅助采摘

1前言

1.1研究目的与背景

当今社会不断发展，农业也随科技的进步而不断发展，在社会生活水平不断提升的当下，人们对肉蛋奶的需求不断增加的同时，水果等需求也增加，苹果作为我们日常生活中常见的水果品种，我国的苹果种植面积较大，主要种植以红富士等种类（陈泽羽,成雅琪,2022)。苹果种植面积不断增加的同时，苹果的采摘方式却比较落后，主要是人工采摘，在收集苹果过程较为辛苦，在这般的框架下人工对苹果的采摘过程中也较为辛苦，在爬取进行摘取时，也较为危险。因此，设计苹果辅助采摘装置的目的是用来辅助人工采摘苹果，提高苹果的采摘效率(成宏涛,陈倩怡,2023)。

我国的苹果采摘方式仍以人工采摘的方式为主，并没有普及大型苹果采摘机的使用，大型机械的使用也不符合当前我国的基本国情和果农的切身利益(陈晓雯,付亦向,2021)。苹果采摘收获时，果农对苹果采摘机械设备的投入金额是有限的，因此要设计出一款能够广泛推广并应用于我国各个家庭式果园的采摘装置。我国的科技水平不断提高，在这般的设定里政府也在大力推动农业机械的发展，但苹果采摘装置却并没有实质性的研究进展，该设计提供一种方法(成羽航,杨时程,2021)。

1.2研究现状

国外研究现状：目前国外对苹果采摘辅助装置的研究主要是基于苹果采摘机器人如图1-1。苹果采摘机器人的研究思路是人机合作，由人来帮助机器人进行智能学习，依靠大数据算法进行训练(陈雨向,韩雪玲,2020)。机器人依靠智能算法识别待采摘的苹果，在这种布局下通过机械结构模拟人的采摘动作来完成采摘任务。用采摘机器人来采摘，可以避免生产力的浪费(谷向阳,韩梦莹,2020)。但不足的是果园工作环境过于复杂，受限于各种条件，现如今智能化的水平并不能满足实际采摘的需求，采摘机器人距离实际应用还需要很长时间的发展(成昊忠,许润翔,2019)。

另一研究方向为苹果大型采摘机，如图1-2；虽然提高了采摘效率，但容易使采摘的苹果表皮受损，影响售卖和保存，在这样的位置上而且需要果园进行配套的规划种植，满足大型采摘机的使用条件(梁俊天,吕瑞瑶,2021)。

国内研究现状：我国在改革开放时期才开始逐步发展农业机械。由于我国地大物博，果园分布地方较为零散，而且以家庭式果园为主(付诗雨,何昊羽,2022)。所以主要研究方向为辅助果农进行采摘为主。但由于近年来，生活水平的提高，苹果受市场的需求影响，种植面积越来越大，市场开始推广辅助人工的简易装置，如橡胶爪，刀片剪切等装置。从这些举止可以猜测出在采摘机器人研究方向上REF_Ref19678\r\h[4]，各大高校致力于采摘机械臂的研究和采摘机器人的智能算法等，但尚处于起步阶段(邓雨倩,郭佳宁,2022)。

1.3装置设计流程

图1-3设计流程图

2苹果辅助采摘装置设计方案

2.1整体设计思路

本设计的苹果辅助采摘装置是对人工采摘苹果的过程中进行辅助作用，面向家庭式果园，考虑到此类果园一般劳动力较少，使用大