草莓田间采摘辅助搬运车设计.doc

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草莓田间采摘辅助搬运车设计

草莓田间采摘辅助搬运车设计

作者：

xxx指导老师：

xxx

（xxx大学工学院11机械制造及其自动化专业合肥230036）

下载须知：

本文档是自主完成的毕业设计，只可用于学习交流，不可用于商业活动。

另外：

有需要电子档的同学可以加我2353118036，我保留着毕设的全套资料，旨在互相帮助，共同进步，建设社会主义和谐社会。

摘要：

近年来，随着我国草莓栽培技术的推广和种植范围的不断扩大。

收获季节，大量草莓的采摘，如何保持草莓鲜食品质和贮运品质成了严重影响了草莓的收获随着现代农业的发展，田间搬运车作为一种方便省力的运输工具在农业收获的作用日益显著，本文研究的草莓田间采摘辅助搬运车，利用机械原理和材料力学原理设计一种如何在提高草莓田间采摘效率，又能在采摘运输中减少对草莓果实的损伤，从而提高草莓果实采收率的搬运车，方便后续的采后的贮藏保鲜处理，满足草莓大面积种植和远距离运输。

该文首先综合论述了果物田间采摘搬运车在我国国内的现状，并重点介绍了田间搬运车，针对草莓这一特殊果物，设计一种在田间复杂环境下怎样保持草莓采摘搬运车的平稳机构，以及更具有舒适感的把手角度调整结构，刹车制动机构等，草莓包装箱和草莓采摘运输车的配套结构。

关键词：

草莓采摘搬运；三角架角度调整机构；把手方向调整机构；刹车制动结构。

1绪论

1.1搬运车发展

作为一种货物运输工具，搬运车的诞生大大节省了我们的人力，当前搬运车的发展迅速，并朝着更环保，更智能的方向发展，以手动搬运车为第一代的搬运车，开启了人工搬运转变为机械搬运的新时代，至今还在在搬运市场上发挥着重要的作用；内燃搬运车作为为第二代搬运车，虽然具有较高的自动化，发动机提供的强劲的动力，但废气的排放，效能低，以及对人类健康有害的缺点；全电动搬运车为的第三代搬运车，其代表为电动搬运车，有着较高的自动化水准，它是节能环保大环境下技术的革新，但因为使用的电力驱动，所有具有节能，环保，噪音小等特点。

但是同时受电瓶容量的限制，它的功率小，作业时间短，但它节能环保的突出优点，仍被视为搬运车行业最有潜力和发展的叉车。

1.2田间搬运车在农业上的运用

我国是著名农业大国之一，作物成成熟后，大量的作物采摘运输成了农民的心烦事，而田间复杂的地形更加大了运输的难度。

但是随着田间搬运车车的产生和发展节省了大量的物力人力和财力，大大提高的农作物的收获效率。

目前的田间搬运车主要还是机械搬运车为主，人力搬运车为辅，田间运输车在我国的农业上发挥着至关重要的作用。

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草莓田间采摘辅助搬运车设计

1.3草莓田间采摘辅助搬运车

由于草莓的特殊的生长环境和地形环境，我国的草莓采摘辅助运输车这一技术领域还不是很成熟，大多数的草莓采摘大多是人工采摘后放入草莓塑料包装盒，篮子或者箩筐，然后再被送出田间，还有就是用普通的辅助搬运车把草莓从田间搬运出去，但是其过程对草莓的损伤较大，两种方式都不能很好的处理草莓的采摘效率以及减少对草莓果实的损伤。

1.4草莓搬运车研究目的和内容

目前，国内草莓的田间采摘大多是采用草莓塑料包装盒，篮子或者箩筐，草莓被采摘下来后，放入塑料包装盒，篮子和箩筐内，再被送出田间，但是，塑料包装盒的容积小，装载量小，所以在采摘的草莓果实是需要不停地装盒，送出采摘区，从而耗力耗时，而在使用篮子或者箩筐的运装采摘的草莓果实时，尽管它们的容积比较大，能存放下比塑料包装盒更多的草莓，但是由于下层的草莓果实会受到挤压而破损，并且草莓从田间运送到包装场所后的倾倒和分拣过程中又极易受到二次伤害，因而严重影响了草莓的鲜食品质和贮运品质。

因此，如何在提高草莓田间采摘效率的同时，又能减少对草莓果实的损伤，从而提高草莓果实采收，方便后续的采后的贮藏保鲜处理，满足草莓大面积种植和远距离运输，是当前草莓收获采摘中亟待解决的问题。

草莓田间采摘辅助搬运车，主要在草莓搬运过程中怎样降低对草莓果实的伤害，和在特殊地形下对草莓采摘辅助运输车怎么样保持水平和更具舒适感的把手角度调整机构，刹车制动的问题，草莓果实采摘和包装进行了研究和设计，设计出了草莓采摘搬运车的角度调整结构，把手角度调整结构，刹车制动结构，和草莓容积设计。

2草莓田间采摘辅助搬运车方案设计及运动受力分析

2.1草莓田间采摘辅助运搬车的整体方案设计

2.11设计目标

为更好地满足实际需求，保证设计工作的顺利进行，首先确定草莓采摘辅助搬运车的整体设计原则：

（1）承载能力优良，设计出关键的工作部件。

（2）在进行设计关键部件需要考虑到部件的强度，承载力，精简机构和减少阻力。

（3）在满足设计功能要求以及设计安全系数的前提下，尽量减少机具总重、降低零件装配的精度要求，同时注意零件的可装配性、易互换性。

目标整机的参数如表2-1：

表2-1草莓采摘辅助运输车的整体参数表

项目

参数

额定载重

100KG

容量（L）

16×8

最大载重

150KG

外形尺寸（cm）

160×80×120

轮子材质

聚氨酯/橡胶

轮子规格（mm）

200×60

净重

30KG

2.12设计技术路线

机构设计的研究方法主要包括整机原理设计、关键部件参数及结构设计、三维虚拟建模、二维工程图设计、结构优化设计等。

传统的设计方法是先进行二维平面设计，根据二维设计的参数进行三维结构设计。

随着现代设计方法的广泛应用以及工程软件技术的迅猛发展，可以直接进行三维建模，然后对实体模型进行仿真、虚拟装配等，确定设计是否满足要求。

再通过三维建模软件直接生成二维平面视图，从而完成对整机结构和关键部件的设计。

本设计的技术路线图，如图2-1。

图2-1草莓采摘辅助搬运车的结构分析以及分析路线图

2.2整机的工作方式与结构

草莓辅助搬运车的工作方式就是利用用齿轮啮合作用对搬运车搬运过程中保持水平以及通过双向棘轮机构的双向间歇运动对把手的角度调整。

草莓田间采摘辅助搬运车的结构简图如下图2-2。

三维设计图（主视图，右视图，俯视图）和总装配图见附图，此草莓采摘辅助搬运车主要由以下几个部分组成：

车架，横梁，手推杆，滚压轮，以及各个连接装置，主要工作部件是三角架调整机构和车架，以及把手角度调整机构，和刹车结构等结构构成。

1横梁2滚压轮3三脚架角度调整机构

4把手角度调整5刹车制动结构

6三角架7底架8握杆

9手推杆

图2-2草莓田间采摘辅助搬运车结构简图

3草莓田间采摘搬运车关键部件设计

3.1车架的结构设计

车架作为草莓田间采摘辅助搬运车的主要支撑部分，其结构的合理性决定着搬运车的稳定性，可靠性，以及确定承载参数重要的依据。

车架承载参数合理性对机组性能影响很大，车架设计应满足的要求：

1）稳定性好并且能够承受不同地面条件下的承载。

2）较大的强度，并且具有一定的弹性。

车架额定载重时对各个支架的受力分析，如图3-1。

图3-1车架受力示意图

F1为车架受到的压力

F2为前轮的支撑力

F3和F4分别为两个后轮的支撑力

即要求工作应力不超过许用应力，把支架的设定数据带入公式中进行相应的计算得到支架所需要承受的应力，并选取相应材料，得到草莓田间采摘搬运车的车架参数下表3-1。

表3-1草莓田间采摘辅助搬运车的车架参数表

项目

参数

材料

45钢空心钢管

承载能力KN

3

重量（千克/立方米）

4900

弹性系数

30

3.2三角架角度调整结构设计

本次设计采用的是齿轮进行角度的调整的方式，通过齿轮与齿槽的啮合分离使得机构达到嵌卡固定和分离的目的。

其中利用依靠齿部和齿槽部相互啮合，具有较好的固锁定位能力角度调整结构3可朝向车辆前进的方向或朝向车辆后退的方向进行双向调整，因而不论辅助车呈正在前进的方向或者由于道路问题而朝向与正在前进的方向相反的方向移动时，均可根据实际情形对横梁1的角度进行调整三角架角度调整结构如下图3-2所示：

1—柱销2—弹簧3—按压块4—凸起5—齿轮

6—齿盘7—三角架部分8—底架支撑部分

图3-2草莓田间采摘辅助搬运车三角架角度调整结构分解示意图

图3-3草莓田间采摘辅助搬运车三角架角度调整结构三维图

因为采用的是齿轮啮合方式所以有必要进行对齿轮的载荷和强度进行分析。

标准直齿圆柱齿轮的作用力。

为了计算齿轮强度，有必要分析齿轮上的作用力

圆周力：

径向力：

法向力：

法向力为名义载荷，由于制造和安装误差以及受载时变形的影响使得载荷沿着齿宽是不均匀分布造成载荷局部集中，而且齿宽b越宽，轴和轴承的刚度越小，载荷集中现象越严重。

载荷计算：

计算载荷

K—载荷系数=K

齿根的弯曲疲劳强度计算：

载荷有一个齿轮承担，按悬梁臂计算，齿顶啮合时，弯距达到最大值

齿根圆角30度切线两切点的连线处为危险截面：

F1=Fncosγ---产生弯曲应力；

F2=Fnsinγ----产生压应力，可忽略

弯曲力矩：

M=KFnhcosγ

（忽略不计分量F2上产生的压缩应力）

危险截面的弯曲截面系数：

弯曲应力：

h和S与模数相关故与模数m无关。

对于标准齿金取决与齿数Z考虑到集中应力的影响：

齿轮弯曲强度计算公式：

引入齿宽系数：

ψa=b/d1代入：

d1=mz1

得设计公式：

在满足弯曲强度的允许的条件下选择较多的齿数的齿轮

可得到齿轮的参数如下表：

表3—2 齿轮参数设计参数

参数

齿轮

分度圆直径（mm）

36

齿宽（mm）

10

齿数

36

模数

1

精度等级

8

材料

40Cr

热处理方式

正火、调质处理

3.3把手角度调整结构设计

为了在田间行进更好的推拉草莓辅助运输车，设计计了一种更具舒适感设计的的把手角度调整结构如图所示：

第一种设计方案：

36—卡擎盘37—冒扣38—弹簧40—孔道41—卡销42—压盘

43—柱销45—卡勾46—凸柱

图3-4把手角度调整结构的组件分解透视示意图

图3—5把手角度调整结构装配时的侧向透视示意图

第二种设计方案：

因为第一种设计不能连续的进行角度方向的调整，而且需要当卡擎盘36的卡柱43和活动手杆卡孔一一对应才能进行锁住，可能要调整合适的角度才能锁住由此进行相应的改进，手推把手角度