畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-采茶機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）采茶機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究全套圖紙加V信153893706或扣3346389411摘要采茶機(jī)是從茶樹(shù)頂梢采收新嫩茶葉的作物收獲機(jī)械，根據(jù)采摘的方法不同可以分為選擇性采茶機(jī)和非選擇性采茶機(jī)兩類(lèi)。其中非選擇性采茶機(jī)利用剪切原理采摘茶葉，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用較方便，所以得到了大力的推廣。如今機(jī)械化采茶效率是手工采茶的近10倍以上，是解決當(dāng)前茶葉采摘?jiǎng)趧?dòng)力嚴(yán)重缺乏的根本手段。日本是國(guó)外最早研究使用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行采茶工作的國(guó)家，從最開(kāi)始的利用大剪刀進(jìn)行采茶，到現(xiàn)在研發(fā)的履帶式、乘用型采茶機(jī)、自走式采茶機(jī)等，大大提高了采茶機(jī)的自動(dòng)化程度，已基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化采茶。我國(guó)的機(jī)械采茶研發(fā)工作起步相對(duì)較晚，曾因零件受限和機(jī)械質(zhì)量問(wèn)題而停滯不前。近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)工業(yè)綜合水平不斷提高，有關(guān)部門(mén)也重視起對(duì)茶葉采摘生產(chǎn)的問(wèn)題和技術(shù)的研究，使目前我國(guó)的采茶產(chǎn)業(yè)機(jī)械化得到了快速的發(fā)展。本畢設(shè)著眼于在了解采茶機(jī)機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)及其機(jī)械動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)基礎(chǔ)上，對(duì)采茶機(jī)的工作環(huán)境進(jìn)行分析，優(yōu)化采茶機(jī)工藝問(wèn)題，設(shè)計(jì)新的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制工程圖，并對(duì)已設(shè)計(jì)出的各個(gè)零部件進(jìn)行裝配，最終形成能夠滿(mǎn)足實(shí)際工程生產(chǎn)需求的采茶機(jī)。以期為新型采茶機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供一定的科學(xué)理論參考。關(guān)鍵詞：采茶機(jī)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；機(jī)械制造

ABSTRACTTeapickerisacropharvestingmachineforpickingnewandtenderteafromthetopofteatrees.accordingtodifferentpickingmethods,itcanbedividedintotwotypes:selectiveteapickerandnon-selectiveteapicker.Amongthem,thenon-selectiveteapickerusestheshearingprincipletopicktea,becauseofitssimplestructureandconvenientuse,soithasbeenvigorouslypromoted.Nowadays,theefficiencyofmechanizedteapickingisnearly10timeshigherthanthatofmanualteapicking,whichisthefundamentalmeanstosolvetheseriousshortageofteapickinglabor.Japanisthefirstforeigncountrytostudytheuseofmechanicalequipmentforteapicking,fromtheinitialuseoflargescissorsforteapicking,tothecurrentresearchanddevelopmentofcrawlerteapickers,multiplicativeteapickers,self-propelledteapickersandsoon.Thedegreeofautomationoftheteapickerhasbeengreatlyimproved,andthemechanizedteapickinghasbeenbasicallyrealized.TheresearchanddevelopmentofmechanicalteapickinginChinastartedrelativelylateandwasstagnatedbecauseoflimitedpartsandmechanicalqualityproblems.Inrecentyears,withthecontinuousimprovementofthecomprehensivelevelofdomesticindustry,therelevantdepartmentshavealsoattachedimportancetotheresearchontheproblemsandtechnologyofteapickingproduction,whichhasledtotherapiddevelopmentofthemechanizationofteapickingindustryinourcountry.Basedontheunderstandingofthebasicstructureandmechanicaldynamiccharacteristicsoftheteapicker,thispaperanalyzestheworkingenvironmentoftheteapicker,optimizesthetechnologicalproblemsoftheteapicker,designsanewmechanicalstructuredesign,drawsengineeringdrawings,andassemblesthedesignedpartsandcomponents,andfinallyformsateapickerthatcanmeettheneedsofpracticalengineeringproduction.Inordertoprovidesomescientificandtheoreticalreferenceforthestructuraldesignandindustrialapplicationofthenewteapicker.Keywords:Teapickingmachine;Structuraldesign;Mechanicalmanufacturing

目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第一章緒論 第一章緒論1.1畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究背景茶葉生產(chǎn)季節(jié)性強(qiáng)，“早采一天是寶，晚采一天是草”的說(shuō)法中可以體現(xiàn)其時(shí)效的重要性。面對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化采茶是必須切實(shí)面對(duì)的問(wèn)題，而且能否采用機(jī)械化采茶已經(jīng)成為目前制約茶葉生產(chǎn)發(fā)展的一個(gè)瓶頸，從采茶用工難的問(wèn)題上可見(jiàn)一斑。目前，在茶園很難見(jiàn)到年齡較小的采茶工，一般年齡都比較大。由于采茶工人員的短缺，于是出現(xiàn)了爭(zhēng)搶采茶工的問(wèn)題。因此，由于缺少采茶工，致使茶園的茶葉不能及時(shí)的采摘。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，采茶工短缺的問(wèn)題越來(lái)越凸顯。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每畝茶園平均需要1名采茶工，然而全國(guó)茶園面積幾千萬(wàn)畝，在采茶季節(jié)集結(jié)數(shù)量這么多的采茶工是十分困難的。采茶機(jī)是從茶樹(shù)頂梢采收新嫩茶葉的作物收獲機(jī)械。根據(jù)采摘的方法不同可以分為選擇性采茶機(jī)和非選擇性采茶機(jī)兩類(lèi)。選擇性采茶機(jī)有折斷式和摩擦式等類(lèi)型。折斷式采茶機(jī)是利用彎曲折斷的原理，采下鮮嫩的茶葉而保留粗老的枝條;后摩擦式采茶機(jī)則是用一對(duì)彈性摘指夾住茶葉，依靠摘指和茶葉之間的靜摩擦力，摘下新葉并保留老葉和幼芽。因?yàn)樯a(chǎn)的效率過(guò)低且對(duì)茶園作業(yè)條件的要求較高的原因，選擇性采茶機(jī)沒(méi)有獲得大量推廣。非選擇性采茶機(jī)又稱(chēng)為剪切式采茶機(jī)，利用剪切原理采摘茶葉。非選擇性采茶機(jī)的主要類(lèi)型有往復(fù)切割式采茶機(jī)、鉤刀切割式采茶機(jī)、螺旋滾切式采茶機(jī)等。因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用較方便，所以得到了大力的推廣。機(jī)械化采茶效率是手工采茶的近10倍以上，是解決當(dāng)前茶葉采摘?jiǎng)趧?dòng)力嚴(yán)重缺乏的根本手段，生產(chǎn)中機(jī)械化采茶雖然任務(wù)十分艱巨，但前景十分廣闊。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀日本是國(guó)外最早研究使用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行采茶工作的國(guó)家，目前已基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化采茶。早在20世紀(jì)20年代，日本開(kāi)始研究茶葉采摘和茶樹(shù)修剪等器械，起初利用大剪刀進(jìn)行采茶和茶樹(shù)修剪，這是采茶機(jī)的早期原型。到20世紀(jì)30年代，前蘇聯(lián)農(nóng)學(xué)家沙多夫斯基發(fā)明了一種輪式茶葉采摘小車(chē)并制作了樣機(jī)模型，其收獲部件以“往復(fù)式”切割機(jī)為核心，其主要成果在于實(shí)現(xiàn)了往復(fù)切割。到了20世紀(jì)50年代，日本開(kāi)始致力于自動(dòng)切割式采茶機(jī)和茶葉采摘修剪機(jī)械的研究。20世紀(jì)70年代左右，小型動(dòng)力采茶機(jī)在日本初步研發(fā)成功，根據(jù)采茶方式的不同，分為往復(fù)切割式和螺旋滾刀式等多種類(lèi)型。此時(shí)許多國(guó)家都在不同程度上開(kāi)展了采茶機(jī)的研制工作，已經(jīng)有茶田開(kāi)始使用跨走式、乘用式的茶葉采摘車(chē)，對(duì)于茶葉的收割已經(jīng)脫離人工。目前，印度、斯里蘭卡、東非等國(guó)家和地區(qū)也相繼實(shí)現(xiàn)了采茶的機(jī)械化。1990年前后，日本曾對(duì)其國(guó)內(nèi)的六個(gè)產(chǎn)茶大縣進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，機(jī)械化茶葉采摘的綜合覆蓋率高達(dá)85%以上，可見(jiàn)日本已基本實(shí)現(xiàn)大宗茶機(jī)械化采摘。此后始終致力于采茶機(jī)研究工作的日本，將它們的研發(fā)重心放到了自走乘坐式采茶機(jī)上。由株式會(huì)社寺田制作所和落合刃物工業(yè)株式會(huì)社分別研發(fā)的履帶自驅(qū)動(dòng)乘坐式采茶機(jī)和乘坐式采茶機(jī)，采用液壓驅(qū)動(dòng)的高地隙底盤(pán)，實(shí)現(xiàn)了橫跨茶棚進(jìn)行采茶工作，且可以靈活調(diào)節(jié)采摘器的高度，從根本上提高了采茶機(jī)的自動(dòng)化程度。而這兩者也在最近幾年獲得了較多的自走式采茶機(jī)相關(guān)的專(zhuān)利，比如茶葉采摘機(jī)械、履帶式茶葉收獲機(jī)械、乘用型采茶機(jī)、自走式采茶機(jī)等。但是由于歷史因素和飲茶習(xí)慣，國(guó)外對(duì)于采茶機(jī)械的研究只是針對(duì)于采摘標(biāo)準(zhǔn)較低的大宗茶，對(duì)名茶優(yōu)茶采摘機(jī)器的研究并不多見(jiàn)。1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)采茶及機(jī)械研究開(kāi)發(fā)工作始于1985年，至今已走過(guò)50多年漫長(zhǎng)曲折的歷程。1965年以前，主要根據(jù)我國(guó)茶園特點(diǎn)對(duì)采茶機(jī)的采摘原理和動(dòng)力類(lèi)型反復(fù)的研究和選擇。此后，采茶機(jī)的研制工作在我國(guó)各產(chǎn)地普遍展開(kāi)。到70年代后期，先后提出過(guò)十多種采茶機(jī)型，并組織過(guò)幾次全國(guó)性的對(duì)比試驗(yàn),但最終因?yàn)檫@些機(jī)具動(dòng)力,軟軸不過(guò)關(guān)和機(jī)器本身制造水不高，未能在生產(chǎn)中應(yīng)用。到70年代末期，受日本機(jī)械化茶樹(shù)修建的影響，我國(guó)開(kāi)始了茶樹(shù)修建的研制，這一時(shí)期開(kāi)發(fā)的平行、弧形往復(fù)切割式以及各種輕、深、重茶樹(shù)修剪機(jī)，然而機(jī)具的動(dòng)力需要向日本引進(jìn)，而且還收制造廠(chǎng)企業(yè)規(guī)模的限制，部分零部件的質(zhì)量不穩(wěn)定，因此推廣應(yīng)用較慢。當(dāng)今國(guó)內(nèi)普遍采用的采茶機(jī)都是針對(duì)大宗茶生產(chǎn)時(shí)采摘荼樹(shù)鮮葉用的，它的基本原理是通過(guò)機(jī)械動(dòng)力帶動(dòng)刀片的運(yùn)動(dòng)，快速的剪切并收集茶樹(shù)的芽葉。從而實(shí)現(xiàn)采摘茶葉的目的。為了滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)茶區(qū)對(duì)茶樹(shù)修剪機(jī)的需求,我國(guó)有關(guān)部門(mén)十分重視和支持國(guó)內(nèi)有關(guān)廠(chǎng)家采取多種形式生茶茶樹(shù)修剪機(jī)。例如完全國(guó)產(chǎn)，主件進(jìn)口配件國(guó)產(chǎn)和散件進(jìn)口國(guó)內(nèi)組裝。浙江川崎茶業(yè)機(jī)械有限公司和長(zhǎng)沙落合茶葉園林有限公司為進(jìn)口日本散件在國(guó)內(nèi)組裝修剪機(jī)的中外合資廠(chǎng)家，而杭州采茶機(jī)械廠(chǎng)，寧波電機(jī)廠(chǎng)，無(wú)錫揚(yáng)名采茶機(jī)廠(chǎng)，福州建新農(nóng)機(jī)廠(chǎng)和泰州林業(yè)機(jī)械廠(chǎng)等，以零部件全部國(guó)產(chǎn)或個(gè)別零部件進(jìn)口，大部分零部件生產(chǎn)茶樹(shù)修剪機(jī)。我國(guó)茶樹(shù)修剪機(jī)械化事業(yè)之所以長(zhǎng)期停滯不前，主要原因之一是國(guó)產(chǎn)的修剪機(jī)機(jī)械質(zhì)量不過(guò)關(guān)，這主要是我國(guó)的小型動(dòng)力機(jī)，機(jī)械加工，技術(shù)設(shè)備水平低和原材料質(zhì)量不高等綜合因素造成的。近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)有關(guān)部門(mén)認(rèn)真總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，開(kāi)始重視對(duì)國(guó)外修剪技術(shù)的消化和吸收，從而設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了符合我國(guó)國(guó)情的茶樹(shù)修剪機(jī)械，并形成了自己特色，加之國(guó)內(nèi)工業(yè)綜合水平的提高，使目前我國(guó)的采茶產(chǎn)業(yè)機(jī)械化得到了極大的發(fā)展。1.3畢業(yè)設(shè)計(jì)研究意義本畢設(shè)的意義如下：基于上述背景，為避免采茶季節(jié)勞動(dòng)力缺乏問(wèn)題以及人工手提式或背負(fù)式的負(fù)荷作業(yè)，起到有效的提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)高要求的清潔化規(guī)模生產(chǎn)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本的作用，本課題旨在設(shè)計(jì)一種新型采茶機(jī)，以期為新型采茶機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供一定的科學(xué)理論參考。1.4畢業(yè)設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容鑒于國(guó)內(nèi)采茶機(jī)存在質(zhì)量不高，部分零件受限且不穩(wěn)定等問(wèn)題，本畢設(shè)旨在設(shè)計(jì)更加合理高效的采茶機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。如何設(shè)計(jì)一種新型有效的自動(dòng)采茶機(jī)是本畢設(shè)需要解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題；如何優(yōu)化所設(shè)計(jì)采茶機(jī)機(jī)構(gòu)工藝問(wèn)題，并使得其滿(mǎn)足實(shí)際工程生產(chǎn)需求是本畢設(shè)需要解決的另一關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。首先進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研，查閱有關(guān)茶樹(shù)采摘機(jī)械的的相關(guān)文獻(xiàn)，了解清楚常見(jiàn)的采茶機(jī)機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)及其機(jī)械動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)；然后對(duì)采茶機(jī)的工作環(huán)境進(jìn)行分析，確定采茶機(jī)的整體結(jié)構(gòu)并對(duì)其基本構(gòu)件進(jìn)行選型與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制工程圖，并對(duì)已設(shè)計(jì)出的各個(gè)零部件進(jìn)行裝配，最終形成能夠滿(mǎn)足實(shí)際工程生產(chǎn)需求的采茶機(jī)。1.5本章小結(jié)本章首先介紹了采茶機(jī)的研究背景知識(shí)，第二介紹了采茶機(jī)在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀：日本是國(guó)外最早研究使用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行采茶工作的國(guó)家，目前已基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化采茶；我國(guó)雖然起步較晚、技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，但在近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)有關(guān)部門(mén)開(kāi)始重視對(duì)國(guó)外修剪采摘技術(shù)的消化和吸收，加之國(guó)內(nèi)工業(yè)綜合水平的提高，使目前我國(guó)的采茶產(chǎn)業(yè)機(jī)械化得到了極大的發(fā)展。最后闡述了本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用的意義以及本課題的設(shè)計(jì)思路和研究方法。1.6畢業(yè)論文全局大綱架構(gòu)本論文主要圍繞采茶機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)展開(kāi)，重點(diǎn)對(duì)采茶機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化和設(shè)計(jì)，第一章為“緒論”，介紹了畢業(yè)設(shè)計(jì)的背景、研究意義、研究?jī)?nèi)容等；第二章為“采茶機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和理論計(jì)算”，簡(jiǎn)述傳統(tǒng)采茶機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、技術(shù)缺陷、擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，著重突出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)，詳述理論計(jì)算過(guò)程等；第三章為“核心零部件設(shè)計(jì)及總裝圖說(shuō)明”，對(duì)已設(shè)計(jì)的核心零部件、裝配關(guān)系作詳細(xì)說(shuō)明；第四章為“總結(jié)與展望”，對(duì)研究?jī)?nèi)容及未來(lái)采茶機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的所需提升之處進(jìn)行分析總結(jié)。

采茶機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和理論計(jì)算2.1采茶機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容經(jīng)對(duì)目前茶樹(shù)種植采摘工作環(huán)境以及實(shí)際種植情況的調(diào)查，大部分茶園茶樹(shù)種植采用的兩行樹(shù)中心距約為1.5m，一行成年可采摘茶樹(shù)茶稍的寬度約為0.8~1.2m，對(duì)茶樹(shù)可采摘新梢特點(diǎn)與采摘的分析情況來(lái)看，結(jié)合現(xiàn)有各種采茶機(jī)，本文所設(shè)計(jì)的采茶機(jī)在便攜式電動(dòng)采茶機(jī)的基礎(chǔ)上結(jié)合了推行自走式機(jī)體以及升降裝置，保證各機(jī)構(gòu)能夠平穩(wěn)的運(yùn)作，同時(shí)減輕人工作業(yè)負(fù)擔(dān)，提高生產(chǎn)的效率，增加產(chǎn)能。對(duì)采茶機(jī)采摘結(jié)構(gòu)外形設(shè)計(jì)尺寸擬定：外形尺寸：600*150*150mm切割幅值：500mm本次畢設(shè)擬設(shè)計(jì)的新型采茶機(jī)主要由：采摘機(jī)構(gòu)（切割器、分葉板、掃葉輪、機(jī)殼），升降裝置，推行結(jié)構(gòu)等構(gòu)成。采茶機(jī)總體組成部分：圖1·采摘機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)示意圖圖2·升降裝置如圖1所示，采摘機(jī)構(gòu)仍然選用便攜式電動(dòng)采茶機(jī)的主要組成，由切割器、分葉板、掃葉輪、機(jī)殼等組成。為使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，切割器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和掃葉輪的傳動(dòng)電機(jī)裝置為各自獨(dú)立。如圖2所示，升降裝置由電機(jī)和蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。由于茶樹(shù)長(zhǎng)勢(shì)高度基本一致，在采摘工作中使采茶機(jī)工作平面固定適合的高度，使得作業(yè)過(guò)程機(jī)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)安全。推行機(jī)構(gòu)只是起到穩(wěn)定方便采茶作業(yè)的作用，滿(mǎn)足升降裝置和采摘機(jī)構(gòu)的安裝需求即可。作業(yè)時(shí)，由人工推行采茶機(jī)，接通電源，調(diào)節(jié)好機(jī)器參數(shù)，調(diào)節(jié)升降裝置至適合高度，使采摘部分位于待采摘的茶樹(shù)冠層，以一定的速度推動(dòng)機(jī)體前進(jìn)。采摘過(guò)程中，分葉板起到分離大葉片的作用，并匯攏茶樹(shù)可采摘冠稍至切割器割刀處進(jìn)行切割,然后由掃葉輪輕微控制新稍并將其掃蕩輸送至機(jī)器后端的收集袋，當(dāng)收集袋收集到一定量的茶葉后，取出即可。2.2切割器及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算（1）切割器的選型：切割器是收獲類(lèi)機(jī)械的關(guān)鍵裝置，其主要功能是切斷收獲對(duì)象的莖稈，目前農(nóng)作物收獲類(lèi)機(jī)械上使用的切割器主要為往復(fù)式切割器。往復(fù)式切割器具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性廣泛的優(yōu)點(diǎn)，能適應(yīng)一般或較高作業(yè)速度，切割質(zhì)量也較好。按動(dòng)刀類(lèi)型往復(fù)式切割器可分為單動(dòng)刀往復(fù)式切割器和雙動(dòng)刀往復(fù)式切割器。對(duì)于雙動(dòng)刀往復(fù)式切割器，其上刀片和下刀片做等速率的相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，相對(duì)于單動(dòng)刀往復(fù)式切割器這種類(lèi)型的切割器往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率低，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速相對(duì)較慢，因而工作時(shí)慣性力較小，對(duì)抗振動(dòng)性能較差的小型收割機(jī)具有重要意義。要保證采摘后的茶葉完整率，冠層割茬的平整度，結(jié)合實(shí)際試驗(yàn)，雙動(dòng)刀往復(fù)式切割器能比較好的滿(mǎn)足切割要求。因此，切割器選用雙動(dòng)刀往復(fù)式切割器。（2）切割器割刀刀片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：往復(fù)式切割器按其切割行程S、刀片間距（上刀片間距t1、下刀片間距t2）的關(guān)系分型。雙動(dòng)刀往復(fù)式切割器的類(lèi)型公式為：S=t12=t此類(lèi)型比較容易控制切割速度。本節(jié)主要確定雙動(dòng)往復(fù)式切割器割刀相關(guān)參數(shù)（S，t等）。雙動(dòng)刀片的結(jié)構(gòu)參數(shù)有：切割角θ、刀片高度h、刀片的寬度w、刀片厚度i、前橋?qū)挾萩和刀刃角ɑ，如圖3所示。根據(jù)對(duì)往復(fù)式切割器的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)度薪迁蝗?0°時(shí)，切割效果較好。利用質(zhì)構(gòu)儀對(duì)茶樹(shù)新梢莖稈進(jìn)行不同切割角的切割試驗(yàn)，得出的試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。由此可得結(jié)論，切割角不能大于20°。茶樹(shù)新梢分布密集，經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)量，采摘時(shí)切割部位的莖稈的平均直徑為2.5mm，平均長(zhǎng)度為20mm。因此，刀片的結(jié)構(gòu)尺寸不宜過(guò)大或過(guò)小，否則不利于切割。圖3·刀片結(jié)構(gòu)示意圖圖4·切割角與對(duì)應(yīng)切割效果圖確定設(shè)計(jì)分葉板各項(xiàng)參數(shù)：刀刃角ɑ取40°；刀片寬度w取15mm；刀片前橋?qū)挾萩取4mm；刀片厚度i取2mm；刀片高度h取20mm；刀片間距t取25mm；以上參數(shù)范圍保證了切割角θ的范圍在0~20°之內(nèi)，滿(mǎn)足正常切割要求。（3）切割器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案從本設(shè)計(jì)的采摘機(jī)構(gòu)考慮，作為普通便攜式采摘機(jī)構(gòu)，所以在滿(mǎn)足采摘作業(yè)的條件下要盡量的使得結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為簡(jiǎn)單緊湊、質(zhì)量輕便。從擺環(huán)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和曲柄連桿機(jī)構(gòu)中分析，前二者廣泛應(yīng)用于大型機(jī)器傳動(dòng)系統(tǒng)中，而曲柄連桿機(jī)構(gòu)同樣是結(jié)構(gòu)緊湊、應(yīng)用靈活的機(jī)構(gòu)，因此綜合考慮選取由其演變曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。切割器的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)為雙偏心輪的結(jié)構(gòu)，偏心輪的偏心距為刀片間距的一半。工作時(shí)，通過(guò)上下連桿驅(qū)動(dòng)上下切割刀做等速的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。上下偏心輪在心軸上成180°對(duì)稱(chēng)布置。如圖5所示。圖5·切割器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)圖運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，上下偏心輪分別以其中一個(gè)割刀分析對(duì)象，設(shè)切割過(guò)程中上刀片切割齒上任意一點(diǎn)的位移為x，速度為v，加速度為a，則其計(jì)算公式分別為：x=-r?cosω?tv=r?ω?sinω?t=ωa=r?ω2cosω?t=式中：??為曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，rad/s；??為曲柄由極左點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的時(shí)間，??。割刀的運(yùn)動(dòng)速度??和位移??的關(guān)系為一個(gè)橢圓方程：v2ω2?r2+2.3分葉板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算工作設(shè)計(jì)原理：根據(jù)田間采摘試驗(yàn)，證明得出若直接且僅使用切割器來(lái)切割茶樹(shù)采摘新梢作業(yè)，會(huì)導(dǎo)致回收到大量被切碎的葉片的后果，最重要的是直接作業(yè)損傷了留在茶樹(shù)冠層的品質(zhì)好的葉片。因此設(shè)計(jì)生產(chǎn)采茶機(jī)時(shí)需要在切割器前面設(shè)安裝一個(gè)分葉板機(jī)構(gòu)，在采摘過(guò)程中起到分流茶樹(shù)枝葉并將其匯攏至切割器部分進(jìn)行穩(wěn)定切割的作用，避免割刀切過(guò)多切割損傷葉片，同時(shí)還能針對(duì)茶樹(shù)冠層老葉片起到一定的分離作用。要保證茶樹(shù)新梢在進(jìn)入分葉工作區(qū)不被推倒或折斷，因此分葉板的結(jié)構(gòu)參數(shù)要結(jié)合茶樹(shù)枝葉形狀特點(diǎn)和對(duì)應(yīng)采摘結(jié)構(gòu)來(lái)合理設(shè)計(jì)。分葉齒不宜過(guò)長(zhǎng)或過(guò)寬，分葉齒間距不宜過(guò)寬或過(guò)窄，否則將嚴(yán)重影響采摘作業(yè)效果。如圖6所示的分葉板結(jié)構(gòu)，作業(yè)時(shí)茶樹(shù)新梢到分葉板兩齒中心線(xiàn)的水平距離為d，設(shè)分葉板分葉齒寬度為w，采摘作業(yè)中新梢與分葉齒的接觸位置隨行進(jìn)過(guò)程而不斷變化著，所以d越小新梢傾斜度越大。以d=0時(shí)進(jìn)行分析，若能夠滿(mǎn)切割條件則設(shè)計(jì)即可。圖6·莖稈與分葉齒位置示意圖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算：不考慮茶樹(shù)莖稈的彈性變形，假設(shè)茶樹(shù)新梢底部固定，d=0且接觸點(diǎn)在分葉齒作用末端邊緣時(shí)分葉板與茶樹(shù)新梢的幾何關(guān)系如圖7所示。平面ABC表示分葉齒工作面，l為分葉齒的長(zhǎng)度，w為分葉齒寬度，h為留茬高度，s為茶梢底部O點(diǎn)與分葉齒底部作用位置的距離，α為新梢莖稈與水平面的夾角。圖7·莖稈與分葉齒幾何關(guān)系示意圖由圖7可知：α=arctanh(w2)2根據(jù)茶葉新梢生長(zhǎng)特性統(tǒng)計(jì)得知留茬高度h在35mm左右；分葉齒寬度不得小于刀片寬度，不得大于刀片間距，因此w取值范圍為15~25mm；s與分葉齒結(jié)構(gòu)參數(shù)和采摘時(shí)機(jī)器前進(jìn)速度有關(guān)，所以s的大小不能確定，但我們假設(shè)當(dāng)茶梢與分葉齒作用位置到分葉齒底部時(shí)恰好被切斷，即可得到s=0mm。茶葉在采摘過(guò)程中，茶梢與水平面之間的夾角α越大，新梢莖稈被推倒導(dǎo)致折斷的可能性越小，因此設(shè)計(jì)中使得夾角α越大越好。考慮到茶葉采摘過(guò)程中分葉板與割刀的配合，分葉板的長(zhǎng)度應(yīng)與割幅相同，分葉齒間距與切割刀刀片間距相等且對(duì)稱(chēng)分布在切割刀的切合線(xiàn)上。確定設(shè)計(jì)分葉板各項(xiàng)參數(shù)：分葉板長(zhǎng)度取500mm；分葉齒間距取25mm；分葉齒長(zhǎng)度l取70mm；由利用公式（2.6）可得，分葉齒寬度w取最小值15mm，從而保證夾角α能取得較大值。2.4掃葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算根據(jù)往復(fù)式切割器切割過(guò)程分析，切割時(shí)作物的莖稈都有向前傾的趨勢(shì)，因此裝一個(gè)掃葉輪輔助切割器切割。掃葉輪的主要功能是引導(dǎo)待切割茶葉新梢并扶持莖稈、穩(wěn)定切割、輸送割下的新梢并清理切割臺(tái)。掃葉輪結(jié)構(gòu)如圖8所示，其工作過(guò)程運(yùn)動(dòng)軌跡如圖9所示，其運(yùn)動(dòng)軌跡由機(jī)器前進(jìn)運(yùn)動(dòng)和掃葉輪自身勻速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所合成。工作過(guò)程中，從與茶樹(shù)新梢接觸開(kāi)始，到扶持新梢并輔助切割，最后完成輸送作用。工作參數(shù)掃速比為λ：λ=vnvm式中：????表示掃葉輪的轉(zhuǎn)速，m/s；????表示機(jī)器前進(jìn)的速度，m/s。圖8·掃葉輪示意圖圖9·掃葉輪運(yùn)動(dòng)軌跡圖掃速比的大小決定著掃葉輪邊緣的軌跡形狀，要達(dá)到工作要求，掃葉輪邊緣必須要有向后的水平分速度。所以，要求掃速比λ>1。根據(jù)田間試驗(yàn)，當(dāng)λ=1.2時(shí)，既能具有扶持引導(dǎo)、輔助切割茶葉以及平穩(wěn)輸送的功能，又不會(huì)因?yàn)樗俣冗^(guò)快而導(dǎo)致將茶葉從機(jī)器內(nèi)帶出返回二次切割，此時(shí)收集效果最好。在設(shè)定掃葉速比λ=1.2，機(jī)器行進(jìn)速度????=0.5m/s的條件下研究掃葉輪最優(yōu)掃葉片數(shù)，重復(fù)試驗(yàn)得出結(jié)論：在一定掃葉速比的條件下，掃葉片數(shù)量越多越有利于提高輔助切割和傳輸功能；但掃葉片數(shù)量越多，結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜，可能會(huì)起到反作用。綜上所述，設(shè)計(jì)選擇3葉片的掃葉輪。根據(jù)茶葉新梢生長(zhǎng)數(shù)據(jù)，一芽三葉茶梢的長(zhǎng)度范圍為65~115mm左右，平均長(zhǎng)度為85mm左右。為保證正常采集到較完好的茶葉，掃葉輪單個(gè)掃葉片高度設(shè)計(jì)為125mm，掃葉輪寬度略小于割幅500mm，取為450mm。確定設(shè)計(jì)掃葉輪各項(xiàng)參數(shù)：掃葉輪掃速比λ為1.2；掃葉輪結(jié)構(gòu)為3葉片；掃葉片高度為125mm；掃葉輪寬度為450mm。2.5本章小結(jié)本章首先在分析茶樹(shù)種植采摘工作環(huán)境的前提下提出了本文采茶機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各部分組成，以及重點(diǎn)采摘機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)。接下來(lái)分析各種機(jī)構(gòu)工作原理，并對(duì)比了各種結(jié)構(gòu)各種工作方式的優(yōu)點(diǎn)與不足，確定了切割器及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、分葉板、掃葉輪等機(jī)構(gòu)的具體選型并對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。由此一來(lái)確定了采茶機(jī)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算。第三章核心零部件設(shè)計(jì)及總裝圖說(shuō)明切割器分葉板掃葉輪升降裝置蝸輪蝸桿絲桿風(fēng)扇參考文獻(xiàn)[1]GirshickR,DonahueJ,DarrellT,etal.Region-basedconvolutionalnetworksforaccurateobjectdetectionandsegmentation[J].IEEEtransactionsonpatternanalysisandmachineintelligence,2015,38(1):142-158.[2]HeK,ZhangX,RenS,etal.Spatialpyramidpoolingindeepconvolutionalnetworksforvisualrecognition[J].IEEEtransactionsonpatternanalysisandmachineintelligence,2015,37(9):1904-1916.[3]RenS,HeK,GirshickR,etal.Fasterr-cnn:Towardsreal-timeobjectdetectionwithregionproposalnetworks[J].IEEEtransactionsonpatternanalysisandmachineintelligence,2016,39(6):1137-1149.[4]LiuW,AnguelovD,ErhanD,etal.Ssd:Singleshotmultiboxdetector[C]//Europeanconferenceoncomputervision.Springer,Cham,2016:21-37.[5]RedmonJ,DivvalaS,GirshickR,etal.Youonlylookonce:Unified,real-timeobjectdetection[C]//Proceedingsof