香蕉是當(dāng)前全球產(chǎn)量較高的水果之一,產(chǎn)量位居世界第二。我國(guó)目前是世界上最大的香蕉生產(chǎn)國(guó),香蕉產(chǎn)量與需求量持續(xù)增加,香蕉產(chǎn)業(yè)近年來(lái)保持高速發(fā)展態(tài)勢(shì)。但是,我國(guó)香蕉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍然面臨著很多阻礙。我國(guó)的香蕉采摘時(shí)間較為集中,香蕉采摘作業(yè)具有季節(jié)性且勞動(dòng)較為密集。而我國(guó)由于人口密集,耕地緊張等問(wèn)題,香蕉的采摘還以人工采摘為主,香蕉采摘的機(jī)械化程度較低,采摘效率不高;同時(shí),我國(guó)農(nóng)村人口老齡化問(wèn)題嚴(yán)重,勞動(dòng)力逐漸向城鎮(zhèn)或其他行業(yè)轉(zhuǎn)移,這就直接導(dǎo)致了采摘成本不斷升高。為保證我國(guó)香蕉產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展,研發(fā)香蕉采摘整機(jī)極為重要。本文針對(duì)我國(guó)當(dāng)前香蕉采摘過(guò)程存在的問(wèn)題。首先,對(duì)香蕉果柄采用復(fù)合材料彈性力學(xué)試驗(yàn)方法,對(duì)果柄試樣做了徑向與軸向壓縮試驗(yàn)與含水率測(cè)試,獲取香蕉果柄全部彈性參數(shù),并為后續(xù)夾持切割部件的有限元仿真與整機(jī)動(dòng)態(tài)仿真提供依據(jù)。其次,結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)總結(jié)對(duì)香蕉采摘整機(jī)與關(guān)鍵部件進(jìn)行設(shè)計(jì)。香蕉采摘整機(jī)包括夾持切割裝置、采摘伸縮臂與行走機(jī)構(gòu)。重點(diǎn)對(duì)夾持切割機(jī)構(gòu)與香蕉采摘伸縮臂進(jìn)行設(shè)計(jì)。創(chuàng)新性地引入了前支式液壓伸縮臂與配重塊相結(jié)合的采摘方式,有效的提高了采摘的效率與穩(wěn)定性。同時(shí),對(duì)香蕉采摘機(jī)的伸縮臂的... 

【文章來(lái)源】：福建農(nóng)林大學(xué)福建省

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

傳統(tǒng)索道采收法[5-6]：這是一種取代了人工

第一章緒論2采摘效率低下等問(wèn)題。這些問(wèn)題直接阻礙了我國(guó)香蕉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，設(shè)計(jì)制造適合我國(guó)香蕉產(chǎn)區(qū)的香蕉采摘機(jī)械意義重大。1.2目前香蕉的主要采摘方式及研究現(xiàn)狀1.2.1傳統(tǒng)香蕉采摘方式在我國(guó)南方香蕉主產(chǎn)區(qū)，主要是利用人工和索道進(jìn)行香蕉采收。一直以來(lái)，由于耕地緊張，我國(guó)南方香蕉主產(chǎn)區(qū)多為分散的小面積種植為主，所以我國(guó)南部大部分香蕉產(chǎn)區(qū)仍是人工采摘。人工采摘香蕉果串的過(guò)程仍為圖1-1所示的手砍肩挑形式。這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，又很難避免香蕉的損傷。圖1-1傳統(tǒng)手工采摘香蕉索道采收法[5-6]：這是一種取代了人工運(yùn)輸?shù)南憬恫墒辗椒ǎ▓D1-2）。利用香蕉園內(nèi)的多條索道來(lái)運(yùn)輸采摘好的香蕉，采摘工人將香蕉串砍下后放到索道上，由索道進(jìn)行滑動(dòng)運(yùn)輸。索道采收提高了部分工作效率，但只是提高了運(yùn)輸過(guò)程的效率，采摘過(guò)程仍為人工采摘。圖1-2索道采收裝置人工采收法與索道采收法歸根結(jié)底，其采摘過(guò)程仍為人工采摘，并沒(méi)有提高采摘的效率。況且國(guó)內(nèi)香蕉采收時(shí)間集中，而且采摘時(shí)工作量巨大，采摘地點(diǎn)分

第一章緒論4氣缸推動(dòng)刃部切斷香蕉果柄。該裝置利用氣缸驅(qū)動(dòng)來(lái)替代人力，大大提高采摘效率。但是沒(méi)有進(jìn)行實(shí)物采摘實(shí)驗(yàn)，也沒(méi)有考慮到香蕉果串的夾持問(wèn)題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，多種三維仿真軟件如ANSYS、Adams等逐漸應(yīng)用于香蕉采摘機(jī)械的仿真分析中。其中，王紅軍等學(xué)者[17-19]通過(guò)對(duì)香蕉農(nóng)藝和收獲特性的研究，開發(fā)如圖1-3所示的采摘夾持裝置，并對(duì)其進(jìn)行三維仿真與性能測(cè)試，該夾持裝置上有多個(gè)釘刺用于固定香蕉果柄。通過(guò)三維軟件對(duì)夾持裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)并應(yīng)用仿真軟件對(duì)夾持裝置進(jìn)行了分析與優(yōu)化。此機(jī)械手利用仿真分析后可靠性較高，但針狀抓鉤容不易與果柄進(jìn)行分離。葉敏等[20]學(xué)者開發(fā)了一種夾具，適用于大部分水果采摘機(jī)器。他們分析這種夾具對(duì)串類果實(shí)的采摘效果。不過(guò)這種夾具承載能力有限，不適宜對(duì)香蕉果串進(jìn)行夾持。黎毓鵬等[21]等研發(fā)了一種新型電動(dòng)切割香蕉采采摘裝置。此機(jī)器由機(jī)車架、切割機(jī)及夾爪組成。機(jī)器工作時(shí)，1.夾持手抓；2.支撐桿；3.夾持桿；4.滑動(dòng)支座圖1-3香蕉采摘夾持裝置模型工人需要爬上樓梯操作切割機(jī)構(gòu)來(lái)切割香蕉果柄。黎毓鵬等人利用三維仿真軟件UG真實(shí)再現(xiàn)了新型電動(dòng)切割香蕉采收機(jī)的工作工況，仿真結(jié)果顯示，此機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)多自由度電動(dòng)切割、采收香蕉，可以很好地代替人工提高效率。但這種結(jié)構(gòu)未進(jìn)行實(shí)體機(jī)械采摘實(shí)驗(yàn)，支撐穩(wěn)定性與工人工作安全性有待驗(yàn)證。為了提高收獲效率，朱冬云等[22]發(fā)明了導(dǎo)軌移動(dòng)式香蕉采摘機(jī)。這種采摘機(jī)主要由移動(dòng)裝置、夾緊裝置和切割裝置等組成。采摘時(shí)，將切割機(jī)構(gòu)升到指定位置，夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾持切割。此裝置在提高采摘效率與準(zhǔn)確度的同時(shí)，減少了事故的發(fā)生。但這種設(shè)計(jì)未進(jìn)行實(shí)體樣機(jī)采摘試驗(yàn)，夾持切割方式的合理性也還有待驗(yàn)證。(2)國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化香蕉采摘機(jī)械整機(jī)的研究?

【參考文獻(xiàn)】：
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