【摘要】：目前山核桃收獲還主要使用最原始的收集方式，即人工彎腰徒手去撿，這種收集方式耗時費力，不但收獲效率低，而且勞動強(qiáng)度大，所以研究一種山核桃收集裝置以實現(xiàn)山核桃的機(jī)械化收集，提高收獲效率，具有十分重要的意義。 本文結(jié)合實際的應(yīng)用需求，對空間可伸展機(jī)構(gòu)的運動機(jī)理進(jìn)行了分析和研究，選定在剪式鉸單元結(jié)構(gòu)的運動機(jī)理上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計和優(yōu)化，提出一種便攜式的山核桃收集裝置。具體完成的工作內(nèi)容如下： 1)查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)，對國內(nèi)外現(xiàn)有的可伸展結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分類和特點總結(jié)，并對比分析了它們的優(yōu)缺點，最終選擇對剪式鉸單元結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，提出一種基于可伸展結(jié)構(gòu)的山核桃收集裝置。 2)根據(jù)收集裝置的功能要求，分別對剪式鉸單元進(jìn)行了圓弧形和拋物線形賦形設(shè)計，依據(jù)對這兩種設(shè)計方法對比分析的結(jié)果，選擇了圓弧形賦形設(shè)計作為設(shè)計收集裝置主體伸展結(jié)構(gòu)的方法，同時根據(jù)圓弧形賦形設(shè)計的原理，利用MATLAB軟件開發(fā)了主體伸展結(jié)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計及仿真軟件，并利用軟件分析了桿長與結(jié)構(gòu)展開跨度之間的關(guān)系。 3)根據(jù)主體伸展結(jié)構(gòu)的特點，對收集裝置的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計，并通過Solidworks軟件完成了裝置各零部件的建模和整體裝配，同時利用ADAMS仿真軟件對收集裝置進(jìn)行運動仿真,驗證了理論分析的正確性及運動的可行性。 4)利用有限元法建立了主體伸展結(jié)構(gòu)展開狀態(tài)下的有限元模型，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析，并通過模態(tài)分析掌握了桿件外徑和壁厚的變化對結(jié)構(gòu)固有頻率的影響，同時定量的計算出山核桃下落時對主體伸展結(jié)構(gòu)的碰撞力，并利用ANSYS軟件對其進(jìn)行了靜力學(xué)分析，根據(jù)分析的結(jié)果，通過ANSYS軟件對主體伸展結(jié)構(gòu)中桿件的外徑和壁厚進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,在結(jié)構(gòu)展開跨度為3.5m時，得到了桿件的最佳尺寸參數(shù)為：外徑D=22mm,壁厚H=0.5mm。 5)為了尋求使主體伸展結(jié)構(gòu)能夠穩(wěn)定展開的運動和動力參數(shù)，采用動靜法對主體伸展結(jié)構(gòu)在收展運動中的動約束力進(jìn)行了求解，利用拉格朗日法建立系統(tǒng)動力學(xué)方程，并利用MATLAB軟件編寫動力學(xué)方程的求解程序完成了求解，同時通過ADAMS軟件驗證了上述分析方法的正確性。分析結(jié)果表明，對滑塊施加F=24N的驅(qū)動力，使滑塊的速度在0-0.022m/s的范圍內(nèi)穩(wěn)步變化，主體伸展結(jié)構(gòu)的收展是最平穩(wěn)的。 6)完成了收集裝置試驗臺的試制，并通過收展試驗，驗證了圓弧形賦形設(shè)計方法的正確性和運動的可行性。
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S225.93
【圖文】：

江理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 基于可展機(jī)理的山核桃收集我國對可伸展結(jié)構(gòu)方面的研究起步比較晚，到 20 世紀(jì) 90 年代才開國航空航天技術(shù)的不斷發(fā)展，使得我國對可伸展結(jié)構(gòu)的研究不斷深國對可伸展結(jié)構(gòu)的研究單位主要是一些高等院校，比如浙江大學(xué)、北工業(yè)大學(xué)等。關(guān)富玲[13]教授在浙江大學(xué)創(chuàng)建了空間結(jié)構(gòu)實驗室，展臂和衛(wèi)星可展開天線，并設(shè)計出了一系列有實際應(yīng)用價值的可伸展對可伸展結(jié)構(gòu)的研究有待更大的突破。

士學(xué)位論文 基于可展機(jī)理的山核桃攏是通過電機(jī)驅(qū)動一根依次從所有單元對角斜桿中形單元對角收縮實現(xiàn)的,其中單元對角斜桿為可伸展開機(jī)構(gòu)帶動同步鉸鏈工作，從而使所有的平行四邊桁架結(jié)構(gòu)的展開。該桁架結(jié)構(gòu)是 TRW 公司在 1990線而研制的，但由于某種原因最終沒有采用該結(jié)構(gòu)。 通訊衛(wèi)星上采用了該類結(jié)構(gòu)型式的衛(wèi)星天線，如圖 12.25 米，質(zhì)量為 55 千克，目前在軌。

實現(xiàn)環(huán)形桁架結(jié)構(gòu)的展開。該桁架結(jié)構(gòu)是 TRW 公司在 1990 年為設(shè)計空展開衛(wèi)星天線而研制的，但由于某種原因最終沒有采用該結(jié)構(gòu)。2000 年發(fā) Thuraya-1 通訊衛(wèi)星上采用了該類結(jié)構(gòu)型式的衛(wèi)星天線，如圖 1.3 所示，該的口徑為 12.25 米，質(zhì)量為 55 千克，目前在軌。圖 1.2 平行四邊形單元結(jié)構(gòu)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2776130