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悬挂式丘陵山地果园作业升降平台设计

王建超  
【摘要】:由于山地丘陵环境的复杂性,目前我国果园果实采摘、果树修剪等作业还是以地面或借助简易梯子手工作业为主,机械设备使用较少,效率低下。果实采摘的季节性很强,劳动比较密集。随着我国人口的老龄化和农村劳动力的骤减,在单调、繁重而且存在一定危险性的果实采摘作业上迫切需要高效、通用而且成本较低的采摘技术。研制开发轻便型的果园采摘机械,对我国林果业的发展具有极为重要的意义。 本课题针对目前我国果园作业机械的研究现状及使用需求,研究设计了用于辅助果实采摘和果树修剪的果园作业升降平台。该装置设计有调平机构,可以适应丘陵山地地形,实现工作台的动态调平。本文主要在以下几个方面展开研究: (1)分析国内外果园采摘机械的使用现状以及发展趋势,归纳国内外采摘技术与设备的研究概况以及使用特点。根据我国果园的种植模式以及园艺机械化作业要求,确定了悬挂式丘陵山地果园作业升降平台的整体设计方案,升降平台采用拖拉机后悬挂,升降方式为折叠臂式,调平方式为静液压调平; (2)对关键零部件进行分析计算以及设计选型,包括支撑机构、升降机构、转动机构、控制机构和工作台等。对各液压缸进行了受力分析和行程计算,确保工作平台的稳定性和安全性; (3)论述了液压控制系统的设计思想和原则,阐述了液压系统的系统组成,并对其工作原理和液压回路的功能及特点进行分析; (4)基于虚拟样机技术,借助于三维设计软件Pro/E对升降平台进行整体设计和虚拟装配,通过分析软件ADAMS和ANSYS,对三维模型进行了运动学仿真,并对关键部件进行有限元分析,得到其应力和位移分布图,根据仿真的结果对设计方案进行改进和优化; (5)根据优化后的设计方案生产加工出实体样机,对样机进行性能测试研究。试验结果表明,该作业平台在预定载荷和工作范围内工作较为稳定,调平效果较为理想,能够满足使用要求。


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