全套圖紙加V信153893706或扣3346389411上海電機學(xué)院設(shè)計說明書課題名稱：枸杞采摘系列設(shè)計專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化班級：姓名：指導(dǎo)老師：

任務(wù)書課題名稱枸杞采摘系列設(shè)計指導(dǎo)教師班級學(xué)生姓名技術(shù)參數(shù)及要求技術(shù)參數(shù)：工作機輸入功率:？kw，拖拉機拖動或直流電機、鋰電池等；生產(chǎn)率:？/min；工作條件：？；使用期限：十年，大修期為三年；生產(chǎn)批量：小批量生產(chǎn)？或試制一臺；轉(zhuǎn)速允許誤差：±5%。枸杞樹呈不規(guī)則散射狀，側(cè)枝掛果后自然垂下，枸杞枝帶有荊棘，易劃傷采摘器，枸杞樹有高有低，大約直徑1500mm×高2000mm。設(shè)計要求：1選擇合理的機械自動化手段，運用合理的機械原理，經(jīng)相應(yīng)計算，完成設(shè)計；2運用三維數(shù)字化軟件構(gòu)建模型，并實現(xiàn)虛擬裝配、運動仿真等檢驗可行性；3撰寫設(shè)計說明書；4提交裝置的工程圖（總裝配圖、部件裝配圖及重要零件圖），折合A0圖紙2張以上。設(shè)計方案枸杞采摘系列枸杞采摘樹下鋪收布裝置設(shè)計枸杞采摘器升降裝置設(shè)計枸杞枝夾持抖動裝置設(shè)計枸杞枝夾持上仰裝置設(shè)計柔性輕抱枸杞上捋裝置設(shè)計鋪布內(nèi)枸杞送出收集裝置設(shè)計設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容：1、執(zhí)行機構(gòu)2、傳動機構(gòu)3、動力確定

摘要隨著枸杞種植面積的增加采摘問題日益凸顯。目前，枸杞的收獲多數(shù)靠人工用手采摘，勞動強度大，效率低，成本高，產(chǎn)量比較低，因枸杞子的成熟不是一次性的，具有“無序花序，連續(xù)花果”的特點，開花結(jié)果成熟同時進(jìn)行，根據(jù)枸杞子的特點，成熟的枸杞子稍微一碰就會脫落，而不成熟的枸杞子是比較難摘得，所以根據(jù)這一特點，研究開發(fā)相應(yīng)的采摘機械是當(dāng)務(wù)之急，也是廣大果農(nóng)的深切期盼。但是，研發(fā)高效可靠的采摘械難度較大，目前市場上缺少價格低廉，成本低的枸杞采摘裝置，因此設(shè)計一個符合實際市場需求的枸杞采摘裝置是當(dāng)務(wù)之急。（1）在機械機構(gòu)設(shè)計方面，對枸杞采摘設(shè)備分部設(shè)計，對應(yīng)不同的機械部分進(jìn)行獨立設(shè)計，然后裝配組合在一起。通過借助UG-NX軟件對枸杞采摘設(shè)備進(jìn)行參數(shù)化建模以及裝配，并對裝配體進(jìn)行運動仿真，保證機構(gòu)能夠正常運轉(zhuǎn)。（2）在枸杞采摘設(shè)備運動軌跡方面，借助UG-NX軟件建立虛擬樣機模型，簡化的的模型結(jié)構(gòu)，建立枸杞采摘裝置運動軌跡曲線圖，并得到杞采摘設(shè)備實際的運動狀態(tài)。關(guān)鍵詞：枸杞采摘機構(gòu)設(shè)計；分部設(shè)計；多體動力學(xué)分析ABSTRACTWiththeincreaseofplantingareaofLyciumbarbarumL.,theproblemofharvestinghasbecomeincreasinglyprominent.Atpresent,mostofthewolfberryharvestdependsonmanualpicking,laborintensityishigh,efficiencyislow,costishigh,outputislow,becausethematurityofwolfberryisnotone-off,withthecharacteristicsof"disorderedinflorescence,continuousflowersandfruits",floweringandfruitingmatureatthesametime,accordingtothecharacteristicsofwolfberry,maturewolfberryslightlytouched.Itwillfalloff,butimmaturewolfberryisrelativelydifficulttopick,soaccordingtothischaracteristic,itisurgenttoresearchanddevelopthecorrespondingharvestingmachinery,whichisalsothedeepexpectationofthemajorityoffruitfarmers.However,itisdifficulttodevelopefficientandreliablepickingequipment.Thereisalackoflow-costandlow-costpickingequipmentinthemarket.Therefore,itisurgenttodesignapickingdevicethatmeetstheactualmarketdemand.(1)Inthedesignofmechanicalmechanism,divisionsofLyciumbarbarumpickingequipmentaredesignedindependentlycorrespondingtodifferentmechanicalparts,andthenassembledtogether.ByusingUG-NXsoftware,theparametricmodelingandassemblyofLyciumbarbarumpickingequipmentwerecarriedout,andthemotionsimulationoftheassemblywascarriedouttoensurethenormaloperationofthemechanism.(2)IntheaspectofmovingtrackofLyciumbarbarumpickingequipment,thevirtualprototypemodelisestablishedbyUG-NXsoftware,thesimplifiedmodelstructureisestablished,thelocuscurveofaccessvehicleisestablished,andtheactualmovingstateofLyciumbarbarumpickingequipmentisobtained.Keywords:Lyciumbarbarumpickingmechanismdesign;sectionaldesign;multi-bodydynamicsanalysis目錄第一章緒論 11.1課題研究背景 11.2課題研究目的及背景 21.3枸杞的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 21.4枸杞采摘裝置的組成 21.5本章小結(jié) 3第二章枸杞采摘裝置的設(shè)計要求 42.1枸杞采摘裝置使用背景 42.2枸杞采摘裝置的尺寸參數(shù) 42.3設(shè)計要求與預(yù)計性能 52.4枸杞采摘裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計 52.5本章小結(jié) 6第三章枸杞采摘裝置設(shè)計計算 73.1枸杞采摘裝置的總體結(jié)構(gòu) 73.2開合機構(gòu)設(shè)計 83.2.1開合機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 83.2.2開合機構(gòu)零部件的設(shè)計選擇 93.3進(jìn)給裝置設(shè)計 113.3.1進(jìn)給裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計 113.3.2進(jìn)給裝置零部件的設(shè)計選擇 123.4枸杞采摘裝置的實物造型 153.4.1UG軟件的介紹 153.4.2枸杞采摘裝置的三維實體造型 153.5本章小結(jié) 17第四章基于UG10.0的多體動力學(xué)仿真研究 184.1采摘裝置機構(gòu)描述 184.2采摘裝置動力學(xué)仿真 184.2.1虛擬樣機模型的建立 184.2.2采摘裝置運動仿真的后處理 204.3本章小結(jié) 22第五章總結(jié) 23附錄 24參考文獻(xiàn) 25上海電機學(xué)院設(shè)計綜合訓(xùn)練總結(jié)報告第一章緒論1.1課題研究背景枸杞在是傳統(tǒng)名貴中藥材和營養(yǎng)滋補品。枸杞子能夠有效抑制癌細(xì)胞的生成可用于癌癥的防治。枸杞除了當(dāng)中藥使用外也是國家衛(wèi)生部規(guī)定的既是食品又是藥品的物品。任何滋補品都不要過量食用，枸杞子也不例外。一般來說，健康的成年人每天吃20克左右枸杞比較合適。治療用可增至30克。枸杞要常吃，不可一次大量食用。另外枸杞子含糖量較高，每100克含糖19.3克，故對糖尿病患者的枸杞子用量應(yīng)權(quán)衡利弊仔細(xì)斟酌。糖尿病者要慎用，不宜過量?，F(xiàn)在很多關(guān)于枸杞子毒性的動物實驗證明枸杞子是非常安全的食物，里面不含任何毒素可以長期食用。枸杞雖然具有很好的滋補和治療作用但也不是所有的人都適合服用的。由于它溫?zé)嵘眢w的效果相當(dāng)強，正在感冒發(fā)燒、身體有炎癥、腹瀉的人最好別吃。最適合吃枸杞的是體質(zhì)虛弱、抵抗力差的人。而且一定要長期堅持每天吃一點才能見效。本品呈類紡錘形，略扁，長6～21mm，直徑3～10mm。表面鮮紅色或暗紅色，頂端有小凸起伏的花柱痕，基部有白色的果梗痕。果皮柔韌，皺縮；果肉肉質(zhì)，柔潤而有粘性，種子多數(shù)，類腎形，扁而翹，長1.5～1.9mm，寬1～1.7mm，表面淺黃色或棕黃色。無臭，味甜、微酸。【中草藥所含化學(xué)成分】枸杞子中含胡蘿卜素3.39毫克%，硫胺素0.23毫克%，核黃素0.33毫克%，菸酸1.7毫克%，抗壞血酸3毫克%。尚分離出β-谷甾醇、亞油酸。日本產(chǎn)枸杞果實含玉蜀黍黃素、甜菜堿和一種硫胺素抑制物。果皮含酸漿果紅素，如圖1-1所示。圖1-1枸杞枝條枸杞是一種很好的水土保持樹種，又是一種重要的中藥材，其渾身是寶，葉、果、皮均可入藥。近年來，隨著滋補藥品和食品的開發(fā)利用，枸杞子的市場需求量猛增。加之，現(xiàn)有枸杞栽培零星，管理粗放，產(chǎn)量低而不穩(wěn)，枸杞子的市場需求呈現(xiàn)供不應(yīng)求的態(tài)勢。為滿足市場需要，種枸杞經(jīng)濟實惠，簡單易行，有望擴大栽培。枸杞為落葉灌木，高達(dá)一米余，莖皮灰黃色，枝條細(xì)弱，常彎曲下垂，側(cè)生枝短，常成為短刺生于葉腋。葉菱狀卵形或卵狀披針形，長1.5—5厘米，花淡紫色。漿果鮮紅色，卵圓形或長圓形，種子多數(shù)扁腎形，淡黃色，長2.5毫米?；ㄆ?—9個月，果熟8—10月。喜光、耐旱、耐寒、耐堿，在黃土懸崖及沙荒邊緣均能生長。產(chǎn)我國遼寧以南，云南以北，東自臺灣，西至甘肅，是一種分布極廣的樹種，以寧夏中寧地區(qū)栽培最著名，歷史較久。主要的優(yōu)良品種有大麻葉枸杞、小麻葉枸杞。1.2課題研究目的及背景目前，枸杞的收獲多數(shù)靠人工用手采摘，勞動強度大，效率低，成本高，產(chǎn)量比較低，因枸杞子的成熟不是一次性的，具有“無序花序，連續(xù)花果”的特點，開花結(jié)果成熟同時進(jìn)行，采摘難度大。人工采摘的效率僅為3~5kg/h而費用高達(dá)2000元/667平方米約占生產(chǎn)成本的50%。根據(jù)枸杞子的特點，成熟的枸杞子稍微一碰就會脫落，而不成熟的枸杞子是比較難摘得，所以根據(jù)這一特點，研究開發(fā)相應(yīng)的采摘機械是當(dāng)務(wù)之急，也是廣大果農(nóng)的深切期盼，對促進(jìn)我國枸杞產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。1.3枸杞的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀世界的枸杞在中國，中國的枸杞在寧夏。我國的枸杞采摘機械研究始于21世紀(jì)初，主要以寧夏、內(nèi)蒙古、新疆等主要枸杞種植地為研究地。當(dāng)前我國枸杞采摘機主要以中小型手持式為主，具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，質(zhì)量輕等特點。主要采摘機型有機械振動式采摘機，其代表為寧夏4ZGB-30型和內(nèi)蒙古枸杞采摘機，還有機械梳刷式采摘機，但市場上沒有成型產(chǎn)品，處于研發(fā)階段。目前，我國的枸杞采摘機械尚處于研究的初級階段，研究和理論相對不成熟，存在的問題也較多，為滿足枸杞的消費需求，我國不斷擴大種植面積，采摘問題日益凸顯。在此情況下，應(yīng)立足于未來，研究出是和我國國情的采摘機械。1.4枸杞采摘裝置的組成整個枸杞采摘裝置分為兩個部分，分別是開合部分與進(jìn)給部分。開合部分包括舵機、篩子、直齒輪、直齒條、滑軌、保持架；進(jìn)給部分包含于滾珠絲桿、光軸導(dǎo)軌、法蘭快、步進(jìn)電機、底座。1.5本章小結(jié)本章對課題研究的背景進(jìn)行了簡單的介紹，并且對枸杞采摘裝置的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，設(shè)計了一種枸杞采摘裝置，詳細(xì)介紹枸杞采摘裝置的組成部分以及功能，針對其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行具體分析探究。

第二章微型數(shù)控銑床的設(shè)計要求2.1枸杞采摘裝置使用背景世界枸杞在中國，中國枸杞在寧夏，寧夏枸杞在中寧。栽培枸杞已有幾多年的歷史，而中寧枸杞則是寧夏最好的枸杞。寧夏中寧枸杞之所以名甲天下，其一功益于當(dāng)?shù)剡m于枸杞生長的土壤和晝夜溫差大的氣候；其二是利用黃河水與含有各種礦物質(zhì)的清水河苦水混灌。其特定條件決定了中寧枸杞的與眾不同，中寧枸杞色艷、粒大、皮薄、肉厚、籽少、甘甜，品質(zhì)超群，是惟一被載入新中國藥典的枸杞品種，國家醫(yī)藥管理局將寧夏定為全國惟一的藥用枸杞產(chǎn)地，引入全國十大藥材生產(chǎn)基地之一。明代杰出醫(yī)藥學(xué)家李時珍所著《本草綱目》中，將寧夏枸杞列為本經(jīng)上品，稱"全國入藥杞子，皆寧產(chǎn)也"，如圖2-1所示。圖2-1《本草綱目》記載的枸杞2.2枸杞采摘裝置的尺寸參數(shù)設(shè)計要求：工作機輸入功率:300kw，直流電機、鋰電池供電等；生產(chǎn)率:5/min；工作條件：恒溫；使用期限：十年，大修期為三年；生產(chǎn)批量：試制一臺；轉(zhuǎn)速允許誤差：±5%。枸杞樹尺寸：枸杞樹呈不規(guī)則散射狀，側(cè)枝掛果后自然垂下，枸杞枝帶有荊棘，易劃傷采摘器，枸杞樹有高有低，大約直徑1500mm×高2000mm，如圖2-2所示。圖2-2枸杞枝條設(shè)計規(guī)劃：本小組設(shè)計的枸杞采摘裝置整體尺寸為長1000mm，寬280mm，高320mm。進(jìn)給機構(gòu)設(shè)計的滾珠絲桿長度為700mm，螺母福在絲桿導(dǎo)軌運動位移為600mm。開合機構(gòu)設(shè)計的直齒輪傳動，齒條位移長度為30mm，對應(yīng)篩子的開合位移為60mm（左右兩個篩子運動，實現(xiàn)開合動作）。2.3設(shè)計要求與預(yù)計性能枸杞采摘裝置的基本功能應(yīng)滿足與農(nóng)民的采摘操作：機械臂舉起枸杞采摘裝置—裝置識別枸杞籽—系統(tǒng)對枸杞枝干測算—刷子展開—進(jìn)給機構(gòu)運動—篩子靠近枸杞枝干—合并篩子—進(jìn)給機構(gòu)前后運動—篩下枸杞籽。整個過程應(yīng)盡量實現(xiàn)全自動化，降低人工操作步驟，并能夠確定保證運動的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性。故此針對每個裝置的設(shè)計環(huán)節(jié)，需要滿足下列幾點：（1）用戶可方便快捷地完成采摘枸杞過程。（2）枸杞采摘過程穩(wěn)定，在運動過程中不會產(chǎn)生錯位滑動。（3）采摘效率高，在有限的面積中應(yīng)盡可能多的采摘枸杞。（4）采摘裝置可適應(yīng)不同尺寸枸杞樹。（5）采摘裝置應(yīng)實現(xiàn)全自動化，在整個操作過程中可自行完成。（6）枸杞采摘裝置的設(shè)計裝置要保證精確運動，盡量減少運動誤差。2.4枸杞采摘裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計目的采摘枸杞樹上的枸杞籽，本小組初步設(shè)計運動方案為：采摘裝置伸向枸杞樹—識別枸杞籽—采摘枸杞。才用的運動方案為：由舵機驅(qū)動直齒輪與齒條傳動，實現(xiàn)篩子對枸杞枝條的開合動作；有步進(jìn)電機驅(qū)動滾珠絲桿螺母副，實現(xiàn)法蘭塊前后運動，從而帶動篩子前后運動，擼下枸杞枝干上的枸杞籽。2.5本章小結(jié)本章主要地分析了枸杞采摘裝置的方案設(shè)計要求。與傳統(tǒng)的采摘裝置比較，得出枸杞采摘裝置的巨大優(yōu)勢，故此采用這種方案作為初步設(shè)計。根據(jù)枸杞采摘裝置所需要達(dá)到的要求，設(shè)定各個環(huán)節(jié)裝置的具體功能。

第三章枸杞采摘裝置設(shè)計計算3.1枸杞采摘裝置的總體結(jié)構(gòu)整個枸杞采摘裝置分為兩個部分，對應(yīng)分別是開合部分與進(jìn)給部分。開合部分包括舵機、篩子、直齒輪、直齒條、滑軌、保持架，目的是實現(xiàn)篩子對枸杞枝條的開合動作；進(jìn)給部分包含于滾珠絲桿、光軸導(dǎo)軌、法蘭快、步進(jìn)電機、底座，目的是實現(xiàn)法蘭塊前后運動，從而帶動篩子前后運動，擼下枸杞枝干上的枸杞籽，設(shè)計模型結(jié)構(gòu)如圖3-1,3-2所示。底座；2-光軸導(dǎo)軌；3-滾珠絲桿；4-驅(qū)動舵機；5-直齒輪；6-篩子；圖3-1枸杞采摘裝置的總體結(jié)構(gòu)(a)7-步進(jìn)電機；8-固定板；9-連接板；10-固定架；圖3-2枸杞采摘裝置的總體結(jié)構(gòu)(b)3.2開合機構(gòu)設(shè)計3.2.1開合機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計開合裝置包括舵機、直齒輪傳動、篩子、導(dǎo)軌滑槽等部件結(jié)構(gòu)。為了滿足裝夾不同尺寸數(shù)量的枸杞枝干，同時保持一定的夾緊力與夾緊空隙，減輕開合裝置的重量，提高工作效率，我們設(shè)計如圖3-3所示的結(jié)構(gòu)設(shè)計：舵機設(shè)置于固定架內(nèi)側(cè)，連接一對直齒輪，再通過直齒輪傳動帶動齒條橫移，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)為直線位移運動，帶動篩子移動到預(yù)定位置，夾裝枸杞枝干。由于舵機具有運動準(zhǔn)確性、降速比大、可以轉(zhuǎn)動固定角度、工作平穩(wěn)、無噪音、成本低、質(zhì)量輕，可以很好的保證篩子裝夾枸杞枝干的精度與穩(wěn)定性。1-固定架；2-舵機；3-墊板；4-齒條；5-篩子；6-直齒輪；7-齒條導(dǎo)軌；圖3-3開合裝置的設(shè)計結(jié)構(gòu)3.2.2開合機構(gòu)零部件的設(shè)計選擇開合機構(gòu)電機的選擇開合機構(gòu)使用3kg模擬舵機進(jìn)行驅(qū)動，電機產(chǎn)品型號為AL-s380,舵機尺寸為40.8*20*38mm，電機質(zhì)量38g，輸出力矩4.8kg/cm~6.0kg/cm，工作電壓為4.8V~6.0V，空載工作電流100mA，堵轉(zhuǎn)工作電流750mA，出軸軸徑10mm，出軸方式為單出軸，工作溫度在-20°～60°范圍內(nèi)。開合機構(gòu)直齒輪的設(shè)計校核設(shè)計此直齒輪齒條傳動，已知輸入功率P=8kw，小齒輪轉(zhuǎn)速，齒數(shù)比1，舵機驅(qū)動，保證齒輪工作平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向可變，轉(zhuǎn)角為80°，如圖3-4所示。64641-固定架；2-墊板；3-舵機1；4-直齒輪1；5-篩子1；6-舵機2；7-直齒輪2；8-篩子2；圖3-4開合機構(gòu)結(jié)構(gòu)選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)如圖3-4所示的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪與齒條傳動，壓力角取為20°。開合機構(gòu)為一般工作機器，參考表3-1，選用7級精度。表3-1各類機器所用齒輪傳動的精度等級范圍機器類型精度等級范圍機器類型精度等級范圍汽輪機3～6拖拉機6～8金屬切削機床3～8通用減速器6～8航空發(fā)動機4～8鍛壓機床6～9輕型汽車5～8起重機7～10載重汽車7～9農(nóng)用機器8～11注：主傳動齒輪或重要的齒輪傳動，精度等級偏上選擇；輔助傳動的齒輪，精度等級居中或偏下選擇。材料選擇。選擇齒條材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），齒面硬度290HBS，直齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度為250HBS。，。選擇模數(shù)，中心距，齒寬。齒面接觸疲勞強度校核直齒輪給出參數(shù)如下：,,,,,,,.將它們代入以下式，得到齒面接觸疲勞強度滿足要求，并且齒面接觸應(yīng)力比標(biāo)準(zhǔn)齒輪有所下降。齒根彎曲疲勞強度校核給出參數(shù)：,，，,,,,,，。將它們代入式，得到：齒根彎曲疲勞強度滿足要求，并且齒輪抵抗彎曲疲勞破壞能力大于齒條。主要設(shè)計結(jié)論齒數(shù)，，模數(shù)，壓力角，中心距，齒寬，。齒輪選用40Cr（調(diào)質(zhì)），齒條選用45鋼（調(diào)質(zhì)）。齒輪按7級精度設(shè)計。3.3進(jìn)給裝置設(shè)計3.3.1進(jìn)給裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)給裝置包含1-固定架；2-L型固定板；3-步進(jìn)電機；4-滾珠絲桿；5-連接板；6-光軸導(dǎo)軌；7-底座；8-法蘭快；9-固定座等部件結(jié)構(gòu)，如圖3-5所示。電機通過聯(lián)軸器驅(qū)動絲桿旋轉(zhuǎn)，螺母福帶動其上的法蘭塊，沿著光軸導(dǎo)軌的限定方向做前后移動，從而實現(xiàn)篩子自由運動運動。由于滾珠絲桿螺母福有自鎖性，所以電機停止運轉(zhuǎn)，進(jìn)給裝置停止不會有微量移動，保證了運動時的精準(zhǔn)度。1-固定架；2-L型固定板；3-步進(jìn)電機；4-滾珠絲桿；5-連接板；6-光軸導(dǎo)軌；7-底座；8-法蘭快；9-固定座；圖3-5進(jìn)給機構(gòu)結(jié)構(gòu)3.3.2進(jìn)給裝置零部件的設(shè)計選擇進(jìn)給裝置電機的選擇進(jìn)給裝置使用步進(jìn)電機進(jìn)行驅(qū)動，電機尺寸為123*100*230m，電機質(zhì)量2kg，實心軸輸出，輸出力矩12.5Nm，工作電流為5.6A，出軸軸徑14mm，出軸方式為單出軸，工作溫度在-10°～80°范圍內(nèi)，引線數(shù)4根。步進(jìn)電機配合帶動滾珠絲桿，確保進(jìn)給裝置傳動的自鎖性。1-步進(jìn)電機；2-聯(lián)軸器；3-滾珠絲桿；4-滑動部分；圖3-6進(jìn)給機構(gòu)傳動結(jié)構(gòu)進(jìn)給裝置的強度校核.1滾珠絲杠的計算和選擇已知條件，最大行程700mm，最快進(jìn)給速度3m/min，進(jìn)給裝置大概質(zhì)量12kg。

（1）導(dǎo)程確定

電機通過聯(lián)軸器與絲杠相連,傳動比i=1,該電機的最高工作轉(zhuǎn)速為,則絲杠導(dǎo)程為:取。

（2）確定絲杠的等效轉(zhuǎn)速

最大移動速度時絲杠的轉(zhuǎn)速:

最小移動速度時絲杠的轉(zhuǎn)速:

絲杠的等效轉(zhuǎn)速:(取)，

（3）估計采摘裝置質(zhì)量及負(fù)重

進(jìn)給裝置質(zhì)量:G1=12×9.8=117.6N；開合裝置質(zhì)量:G2=5×9.8=49N；總重:G=116.6N。

（4）確定絲杠的等效負(fù)載

工作負(fù)載是指進(jìn)給裝置在工作時,實際作用在滾珠絲杠上的軸向壓力,它的數(shù)值可用進(jìn)給牽引力的實驗公式計算。選定導(dǎo)軌為光軸導(dǎo)軌,取摩擦系數(shù)為0.03,K為顛覆力矩影響系數(shù),一般取1.1～1.5,現(xiàn)取1.2,則絲杠所受的力為

其等效載荷按下式估算:(取）

（5）確定絲杠所受的最大動載荷

負(fù)載性質(zhì)系數(shù),(查表:取=1.2)；溫度系數(shù),(查表:取=1)；硬度系數(shù),(查表:取=1)；精度系數(shù),(查表:取=1)；可靠性系數(shù),(查表:取=1)；等效負(fù)荷；等效轉(zhuǎn)速；工作壽命。所以。（6）選擇滾珠絲杠型號選定為臺灣ABBA滾珠絲杠,型號為SFU3210-4,絲杠公稱直徑為20mm,基本導(dǎo)程為0.875mm,其額定動載荷為3322N,額定靜載荷為4020N,螺母長度為120mm,取絲杠的精度為3級。.2滾珠絲杠的校核滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度影響系統(tǒng)的定位精度和軸向拉壓震動固有頻率,其扭轉(zhuǎn)剛度影響扭轉(zhuǎn)固有頻率。承受軸向負(fù)荷的滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度有絲杠本身的拉壓剛度,絲杠副內(nèi)滾道德接觸剛度,軸承的接觸剛度,螺母座得剛度,按不同支撐組合方式的計算而定。（1）臨界壓縮負(fù)荷絲杠的支撐方式對絲杠的剛度影響很大,采用兩端端固定的支撐方式。臨界壓縮負(fù)荷按下式計算:可得可見大于,臨界壓縮負(fù)荷滿足要求。（2）臨界轉(zhuǎn)速可得，所以滿足條件。（3）絲杠拉壓震動與扭轉(zhuǎn)震動的固有頻率絲杠系統(tǒng)軸向拉壓震動的固有頻率:式中m絲杠末端的運動部件與工件的質(zhì)量；絲杠系統(tǒng)的軸向拉壓系統(tǒng)剛度：顯然,絲杠的扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率大于800r/min,能滿足要求。3.4枸杞采摘裝置的實物造型3.4.1UG軟件的介紹UG-NX是美國UGS(Unigraphics

Solutions)公司的產(chǎn)品,是高度集中CAD、CAE和CAM于一體的參數(shù)化三維實體建模軟件,同時也是世界上最流行的工業(yè)設(shè)計軟件之一。它集合了三維實體建模、鈑金、外觀造型設(shè)計、制圖、運動仿真、高級仿真、有限元分析等功能,實現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計與優(yōu)化過程的組合，所以被廣泛應(yīng)用于船舶領(lǐng)域、汽車制造領(lǐng)域、航空航天領(lǐng)域、機械領(lǐng)域等各個行業(yè)。它為用戶的產(chǎn)品設(shè)計及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗證手段。UnigraphicsNX針對用戶的虛擬產(chǎn)品設(shè)計和工藝設(shè)計的需求，提供了經(jīng)過實踐驗證的解決方案。UG同時也是用戶指南（userguide）和普遍語法（UniversalGrammar）的縮寫。它功能強大，可以輕松實現(xiàn)各種復(fù)雜實體及造型的建構(gòu)。它在誕生之初主要基于工作站，但隨著PC硬件的發(fā)展和個人用戶的迅速增長，在PC上的應(yīng)用取得了迅猛的增長，已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計的一個主流應(yīng)用。3.4.2枸杞采摘裝置的三維實體造型枸杞采摘裝置總裝配效果圖展示（如圖3-7、3-8、3-9所示）：圖3-7枸杞采摘裝置總裝配（a）圖3-8枸杞采摘裝置總裝配（b）圖3-9枸杞采摘裝置總裝配（c）3.5本章小結(jié)本章詳細(xì)介紹枸杞采摘裝置各個組成部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計，對每個組成裝置的零部件進(jìn)行選型，對一些處于工作狀態(tài)時易破壞失效的零件進(jìn)行了強度剛度校核，從而設(shè)計出滿足要求的零件尺寸，再通過UG軟件對設(shè)計零件進(jìn)行三維實體建模，并且完成枸杞采摘裝置的組合裝配建模。在此，枸杞采摘裝置的理論設(shè)計與三維建模初步完成。

第四章基于UG10.0的多體動力學(xué)仿真研究4.1采摘裝置機構(gòu)描述進(jìn)給機構(gòu)與開合機構(gòu)作為枸杞采摘裝置的核心組件，它主要由齒輪齒條、滾珠絲桿螺母副這些部件組成。此采摘裝置為二自由度機械裝置結(jié)構(gòu)，如圖4-1所示，裝置1，裝置2,分別各司其職，實現(xiàn)對枸杞采摘裝置的平移運動與前后運動。進(jìn)給裝置接機械臂，其上的滾珠絲桿螺母福以及法蘭塊支撐開合裝置，開合裝置帶動篩子開合運動，兩個機構(gòu)聯(lián)動運行，實現(xiàn)對枸杞樹的多自由度運動。故此枸杞采摘裝置可以在機械原理上簡化為機械結(jié)構(gòu)簡圖。21211-開合裝置；2-進(jìn)給裝置；圖4-1運動仿真過程界面4.2采摘裝置動力學(xué)仿真4.2.1虛擬樣機模型的建立綜合利用NX-UG進(jìn)行運動仿真分析，借助虛擬樣機來模擬仿真枸杞采摘裝置運動過程。首先對枸杞采摘裝置的復(fù)雜模型進(jìn)行簡化處理，略去復(fù)雜配件，略去輔助支撐件，略去無關(guān)零件，，簡化后共有5個部件，并且簡化前與簡化后的模型質(zhì)量分布以及質(zhì)心位置基本相同，再對枸杞采摘裝置的簡化模型加以約束，如圖4-2所示。圖4-2運動仿真過程界面在UG建模軟件簡化處理后，將每個零件設(shè)定為對應(yīng)連桿，把part3與part4設(shè)置為平行約束和接地鎖定副連接，同時對應(yīng)開合裝置、進(jìn)給裝置，分別給part6與part2設(shè)定轉(zhuǎn)動副JOINT_1；part6與part34設(shè)定移動副JOINT_2；part6與part5設(shè)定移動副JOINT_3。由于開合裝置、進(jìn)給裝置這些裝置自帶驅(qū)動電機都是獨立運動，故對應(yīng)的各個運動副都應(yīng)添加驅(qū)動。給移動副JOINT_1添加motion1，并運用運動函數(shù)step，輸入函數(shù)驅(qū)動公式為STEP(x,0,0,1,-200)+STEP(x,1,-200,2,0)+STEP(x,2,0,3,-400)；移動副JOINT_2添加motion2，輸入函數(shù)STEP(x,0,-5,1,0)+STEP(x,1,0,2,-5)+STEP(x,2,-5,3,5)；轉(zhuǎn)動副JOINT_3添加motion3，輸入驅(qū)動360d*time。如圖4-3所示。圖4-3運動仿真添加運動副過程界面對模型設(shè)定重力，矢量方向為Z軸負(fù)方向，數(shù)值為。求解時間為5秒500步。運算求解。如圖4-4所示。圖4-4運動仿真動畫界面4.2.2采摘裝置運動仿真的后處理根據(jù)采摘裝置的空間運動軌跡，在UG軟件仿真模擬分析其運動狀態(tài)，設(shè)置初試狀態(tài)進(jìn)給裝置、開合裝置。部件part6沿著part34的Y軸矢量方向做移動，同時part2沿著part6的中心軸線Z方向做旋轉(zhuǎn)，并且part2上的part5沿著Z軸方向移動，整個運動過程運動副同步運動，持續(xù)時間為5秒。經(jīng)過UG仿真分析后，得出后處理結(jié)果：開合裝置的part6運動軌跡如圖4-5所示；進(jìn)給裝置裝置的part2運動軌跡如圖4-6所示。圖4-5開合裝置運動仿真后處理界面(a)圖4-5開合裝置運動仿真后處理界面(b)圖4-6進(jìn)給裝置運動仿真后處理界面(a)圖4-6進(jìn)給裝置運動仿真后處理界面(b)圖4-6進(jìn)給裝置運動仿真后處理界面(c)4.3本章小結(jié)本章介紹采摘裝置的運動學(xué)仿真分析。首先對采摘裝置的實際運動狀態(tài)進(jìn)行分析，分析機構(gòu)運動原理，做出機構(gòu)運動簡圖，進(jìn)而建立出采摘裝置運動學(xué)模型。通過采用UG軟件建立虛擬樣機模型來簡化采摘裝置，并對其工作過程進(jìn)行運動模擬仿真分析，從而得到采摘裝置的各個部件的運動軌跡曲線和運動動畫。對比仿真結(jié)果，仿真軌跡曲線與實際采摘裝置運動情況符合。

第五章總結(jié)為期兩周的課程設(shè)計結(jié)束了，通過這次課程設(shè)計，我更加扎實的掌握了機械設(shè)計的基本原理，結(jié)構(gòu)設(shè)計，鏈接的的設(shè)計。在設(shè)計的過程中也遇到了不少的問題，不過經(jīng)過一遍遍的思考以及和老師同學(xué)們的討論都一一得到了解決，基本達(dá)到了再實踐中檢驗所學(xué)知識的目的。古人有云：“過而能改，善莫大焉”。說的就是錯誤并不可怕，人類能不斷的進(jìn)化發(fā)展，靠的便是一個個錯誤，在錯誤面前不驕不躁，不斷思考，不斷改正，才能不斷的獲取新的知識。雖然改正錯誤的過程是冗長而艱辛的，但是在改正錯誤的過程中我也發(fā)現(xiàn)了成功的真諦，用汗水澆灌收獲的果實才是最令人感覺幸福而滿足的。遇到困難也需迎難而上，披荊斬棘，詩云：“不經(jīng)一番寒徹骨，那得梅花撲鼻香?！比绻型净膹U，那樣便永遠(yuǎn)不可能成功，以后步入社會仍然適用。課程設(shè)計是一門專業(yè)設(shè)計課，它不僅僅教會了我很多專業(yè)方面的知識，也教給了我很多運用知識的能力，讓我感觸很深。我認(rèn)為這次課程設(shè)計不僅僅充實我的專業(yè)知識，更重要的是教給我很多學(xué)習(xí)的方法以及處事的道理。而這是以后最實用的。在步入社會以后，也要勇于接受社會的挑戰(zhàn)，實踐總結(jié)，再實踐，再總結(jié)，在這個循環(huán)的過程中不斷的充實自己，提高自身，實現(xiàn)個人的不