枸杞智能采摘机设计书Word文档下载推荐.docx
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姓名:
邱永洪学号：
2012123442接受任务时间2018.10.15
指导教师（签名） （签名）
1．设计原始数据
田间枸杞行宽1米，枸杞高1.2-1.5米，行端宽0.9-1.1米，土地摩擦系数0.6-0.7，土地多水。
2.设计的主要内容及基本要求
（1）主体设备设计计算与选型;
（2）图纸:
主体设备装配图及各部分图;
（3）程序设计及编写
3．主要参考文献
《机械设计手册》成大先著第五版
《机械设计基础上册》刘静华著第二版
材料力学单辉祖著第二版
4．进度安排
序号
课程设计各阶段名称
起止日期
1
工艺论证
10.15-10.17
2
工艺计算
10.18-10.19
3
主体设备设计
10.20-10.23
4
图纸绘制
10.24-10.26
5
说明书撰写
10.27-10.30
前言
枸杞是我国受原产地保护的药食两用类材料和传统出口创汇产品。
枸杞（LyciumbarbarumL.）属茄科多年生落叶小灌木,树高1.5～2.0m,开茄红色或淡红色小花,结枣核大小鲜红色和黑色果实.黄枸杞素有“红宝”之称，黑枸杞有“黑黄金”之称，其果、花、叶、皮、根均可入药,具有很高的营养价值和药用保健功效。
枸杞在世界范围内有80多个品种,我国有7个品种,主要分布在宁夏、新疆、内蒙古、青海、山西,河北和甘肃等地,其中宁夏是枸杞的原产地和主产区，枸杞种质资源极为丰富。
[1]目前，我国农业处于世界先列，枸杞产量位居世界第一，西北五省只有少量实现机械采摘，在枸杞采摘上耗费大量人力物力。
农业实现现代化后，枸杞产业会呈现多样化、规模化和精细化趋势。
枸杞产业对劳动力会提出更高的要求，而且产业成本会急剧增加。
随着农业劳动人口不断下降，劳动力不足已制约枸杞产业的发展，智能农业机器人能较好地解决这一难题，所以农业机器人的需求日益旺盛。
农业机器人的大量应用会加快我国产业结构调整，会给枸杞产业提供良好的发展机遇。
枸杞产业是我国西北农业重要组成部分，近年以来，我国枸杞产业的规模和产量都有大幅度的增长，随着人们生活水平的提高，这种增长速度更加明显。
由于我国农业劳动力将逐渐向社会其它产业转移及人口老龄化加剧等原因，
从事农业生产的劳动力急剧减少，单靠人工劳动已不能满足现有枸杞生产的需
要。
智能农业采摘机器人则能很好地解决劳动力不足、采摘成本高、农业化肥和农药对人体的危害等问题，并且能够降低劳动强度，提高采摘水果的质量，提高劳动生产率，保证成熟水果及时采摘，提高产品国际竞争力。
所以，农业采摘机器人蕴藏着极大的生命力和广阔的市场。
采摘机器人的作业对象具有不确定性和多样性，水果识别及定位是采摘机器人需要解决的关键问题。
在各种自然因素的影响下，能否及时对水果进行识别和定位关系到机器人工作效率。
采用机器人对水果进行采摘，关键在于能否及时识别水果和获取准确的水果空间位置。
因此，研究机械化收获技术和开发柑橘采摘机器人具有重要的意义。
设计将枸杞用途，枸杞采摘机械等有关情况作一简单的阐述，希望能和各位共同讨论，不足之处请多多指正θ。
第1章.工艺论证
1.汽油
由运输车辆供应，每小时需0.6L汽油，一天工作10h共需汽油6L。
每次运输50L汽油，基本够用5-10天。
2.枸杞识别和定位系统
将几个高清摄像头安装在具有工作平台上，每次采用25幅不同角度拍摄的图像对目标水果进行采用基于双目视觉模型，利用基于颜色空间的分割算法，将枸杞从背景中分割出来。
该算法利用Blob惯性主轴对二值化枸杞的位置进行评估判断，估计得到的3D模型用来计算空间坐标位置。
最后进行定位，将提取的枸杞作为采摘目标。
3.采摘系统
以3-10自由度活动机械臂，由电脑控制机械手臂至3维枸杞的位置进行采摘目标。
4.底盘系统
底盘运动系统以橡胶履带，锟轮带动方式，适用于各种环境。
采用4个1.5kw可调频电机，根据枸杞识别和定位系统确定枸杞多少，由电脑控制，并调节整个机械设备运行方向速度，使机械能够把枸杞采摘干净，不在田间工作时，有遥控器控制前进方向及速度，无需人抬动，适于单人操作。
并携带2-4米长3分米宽便携式钢板，可轻松爬上1-2米高坎，可跨过3米以内沟壑。
第三章.设备选型计算
1.电机
设备总重500kg，摩擦系数0.6，受到地面摩擦力f动
f动=F*υ=G*υ=m*g*υ=500*10*0.6
=3000N
履带最大静摩擦约为动摩擦里3倍
f静=3f动=3000N*3=9000N
精研1.5kw调频调速电机轴传动力距为100N/m,履带驱动锟轮的半径为r=0.05m，则驱动锟轮所受里力矩为Fr=100
则F=2000N
四个电机共产生8000N力
2.汽油发电机
每个电机功率P1=1.5kw/h，4个电机共需要功率P2
P2=P1n=1.5*4=6kw/h
电脑主机功率为P3=0.1KW/h，机械臂耗电功率P4=4kw/h,故总功率为P4
P4=P2+P3+P4=10.1KW/h
一般汽油发电机功率利用率η=0.82，则需要汽油发电机最小额定功率P为
P=
=10.1/0.82=12kw/h
3.轴
3.1轴的设计
轴的设计包括轴的结构设日和轴的计算。
轴的计算包括轴的强度计算、轴的刚度计算和轴的临界转速计算二轴设计的原则是，在满足结构要求和强度、刚度要求的条件下，设计出尺寸小，重童轻、安全可靠，工艺上经济合理，又便于维护检修的轴。
轴的设计程序如下：
①根据机械传动方案的整体布局，确定轴上零、部件的布置和装配方案;
②选择轴的材料;
③在力的作用点及支点间跨即尚不能精确确定的情况下。
按纯扭工况初步估算轴的直释;
④进行轴的结构设计（轴肩、键梢，圆角等）;
⑤根据轴的受载情况及使用下况，进行轴的强度汁算、刚度计算;
⑥必要时进行轴强度的精确校核计算;
⑦对于转速较高‘跨度较大、外伸端较长的轴要进行临界转速计算;
⑧如果计算结果不能满足强度、刚度等要求时.必须采取措施修改轴的设计:
⑨绘制轴的I:
作图。
3.2.轴的结构设计
轴的结构设计主要是定出轴的合理外形和轴各段的直径、长度和局部结构。
轴的结构取决于轴的承载性质、大小、方向以及传动布置方案，轴上零件的布置与固定方式，轴承的类型与尺寸，轴毛坯的型式，制造工艺与装配下艺，安装运输条件及制造经济性等。
设计轴的合理结构，要考虑的主要因素如下：
①使轴受力合理，使扭矩含理分流，弯矩合理分配;
②应尽量减质址，节约材料，尽址采用等强度外形尺寸;
③轴上零、部件定位应可靠〔如轮毅应长出相关轴段z一3mm等〕。
④尽量减少应力集巾，提高疲劳强度.必要考虑加工工艺所必需的结构要素（如中心孔、螺尾退刀梢、砂轮越程槽等），尽丝减少加工刀具的种类，轴卜的倒角、例角、键槽等应尽可能取相同尺寸，键梢应尽量开在一条线上，以减少装卡次数;
⑥要便于装拆和维修。
要留有装拆或调整所需的空间和零件所需的滑动距离。
轴端或轴的台阶处应有方便装拆的倒角，轴上所有零件应无过盈地装配到位，采用锥套等易装拆的结构;
⑦对于要求刚度大的轴.要考虑减少变形的措施:
⑧满足使用要求的条件下，合理确定轴的加工精度和表面粗糙度，合理确定轴与轴卜零件的配合性质;
⑨要符合标准零、部件及标准尺寸的规定。
按扭转强度计算轴径的公式
=
*17.2=24.424mm
d一一轴端直径，mm
T一轴所传递的转知，N。
T=
P一轴所传递的功率.kw
N—袖的工作转速，r/rnin
TP——许用扭转切应力，
Θp——用扭转角，（0）/m,选取
按扭转刚度计算轴径的公式
=9.3*1.7=15.81mm
TP——许用扭转切应力，45号钢取25-45mpa
A__系数，45号钢取126-103
B—系数，45号钢取
心轴：
只支承回转零件而不传递动力，即只承受夸矩。
心轴又分为固定心轴〔土作时轴不转动）和转动心轴（工作时轴转动）。
转轴：
支承传动零件又传递动力，即同时承受扭矩和弯矩。
花键计算：
花键连接的类型和尺士通常需要根据被连接件的结构和特点、便用要求和T.作条件来选择。
为避免键齿工作表面压演（静连接）或过度磨损（动连接）。
应进行必要的强度校核计算，计算公式如下:
动连接：
=Ppp
式中：
T—传递转矩，N·
mm
z—花键的齿数;
L—齿的工作〔配合）长度。
Mm
dm—乎均圆直径，rnm，矩形花键
D—矩形花键为大径。
h—键齿工作作高度，mm，矩形花键d=
一2C（c为倒角尺）
ψ—各齿间载荷不均匀系数，一般取功二0.7一0.8.齿数多时取偏小值;
?
pp—花键连接许用挤压应力，Mpa
‘
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