(3-16)(3-16)可知浮筒浮力主要與浮筒的高、浮筒的半徑有關(guān)。在綜合考慮整機尺寸因素的基礎(chǔ)上，決定設(shè)計兩個浮筒以支撐整機。每個浮筒的尺寸參數(shù)具體設(shè)定如下：高度h為550毫米，半徑r為300毫米。將上述數(shù)據(jù)代入相關(guān)計算公式后，得出單個浮筒的浮力值為2300牛頓。鑒于藕田作業(yè)環(huán)境的復(fù)雜性，為確保挖藕機能夠正常作業(yè)，特別設(shè)計了挖藕機在載荷最大時，浮筒僅浸入水中一半的工作狀態(tài)。在此狀態(tài)下，單個浮筒的浮力為1100牛頓。因此，兩個浮筒共同提供的總浮力可達(dá)6600牛頓，換算成質(zhì)量即為660千克。這一數(shù)值遠(yuǎn)大于樣機除浮筒之外的其他部分的總質(zhì)量，充分滿足了所需的浮力要求。3.6機架結(jié)構(gòu)設(shè)計整體機架的設(shè)計將根據(jù)汽油機水泵，水管，噴嘴和浮筒的尺寸進(jìn)行整體的尺寸計算，同時將采用鑄造的方式加工出整體大模型，然后根據(jù)位置加工安裝孔，使整個整車機架的安裝孔符合安裝的要求，如圖3-4浮筒機架示意圖。圖3-4浮筒機架示意圖 4三維建模裝配4.1SolidWorks三維CAD軟件介紹SolidWorks在實體建模方面所展現(xiàn)出的人工智能技術(shù)優(yōu)勢是十分顯著的，具體如下：(1)它能夠提高產(chǎn)品設(shè)計和出圖的效率，提高直觀表現(xiàn)的能力。(2)能夠減少設(shè)計干涉現(xiàn)象，提高產(chǎn)品設(shè)計效果。(3)當(dāng)對CNC完成編程后，能夠自動給生產(chǎn)過程創(chuàng)建所需要的3D實體模型，從而提高機器設(shè)備的生產(chǎn)效率。(4)具備了自動追蹤與執(zhí)行的自動更新特性。(5)通過更加智能化地幫助設(shè)計研究零件特征，控制相關(guān)數(shù)據(jù)快速產(chǎn)生的變型，單機的拖動模型幾何體就能夠?qū)崿F(xiàn)編輯造型；三維幾何體能夠在創(chuàng)建曲面、簡單或更復(fù)雜的有機結(jié)構(gòu)和方程式建模后，幫助研究三維建模，從而知道具體的質(zhì)量特征和結(jié)構(gòu)（品質(zhì)、密度、尺寸和慣性動量等）。加工制造領(lǐng)域涉及的設(shè)計范疇非常廣泛，特別是在大型裝配體的設(shè)計方面。SolidWorks作為一款功能強大的三維CAD軟件，能夠有效處理包含一百多種零件的產(chǎn)品設(shè)計，為加工制造過程提供極大的便利。而該軟件中經(jīng)常使用的各種功能可進(jìn)行管理、組裝、檢測和錄入大型產(chǎn)品設(shè)計，以便加速產(chǎn)品設(shè)計流程，節(jié)省時間與開發(fā)成本，并提升生產(chǎn)效能。在SolidWorks中實現(xiàn)仿真組裝可以根據(jù)其相應(yīng)的安裝關(guān)聯(lián)和連接方法等將其三維造型和實現(xiàn)后的各個部件加上一定的制約關(guān)聯(lián)(一般指平行、重合、同軸等)使其形成一種全新的仿真裝配機體同時也可以很方便地在此過程中檢測出所裝配部件之間的相互干擾和碰撞等情況從而對修改后的結(jié)構(gòu)尺寸和各個部件的安裝制約關(guān)系及時準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)。4.2傳動裝置建模傳動裝置作為機械系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，承擔(dān)著傳遞動力和扭矩的重要任務(wù)。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由多個精密零件組成，協(xié)同工作以實現(xiàn)機械系統(tǒng)的正常運作。下面，將對傳動裝置的主要組成部分進(jìn)行詳細(xì)的介紹和論述。首先，滾珠絲杠作為傳動裝置的核心部件，具有高精度、高承載能力和長壽命的特點。它通過內(nèi)部的滾珠在絲杠與螺母之間滾動，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動到直線運動的轉(zhuǎn)換。其次，軸承和軸承座作為支撐和固定滾珠絲杠的關(guān)鍵部件，對于傳動裝置的穩(wěn)定性和可靠性至關(guān)重要。軸承采用滾動摩擦方式，能夠減小摩擦阻力，提高傳動效率。而軸承座則負(fù)責(zé)固定軸承，防止其產(chǎn)生過大的位移或振動。在建模時，需要充分考慮到軸承和軸承座的尺寸、材料、安裝方式等因素，以確保它們能夠緊密配合，共同承擔(dān)傳動裝置的工作負(fù)載。此外，機架作為傳動裝置的支撐框架，需要具備足夠的強度和剛度，以承受傳動過程中產(chǎn)生的各種力和力矩。機架的設(shè)計和制造需要充分考慮到其結(jié)構(gòu)特點、材料選擇、加工工藝等方面，以確保其能夠滿足傳動裝置的工作要求。在建模過程中，各個部件的實體模型分別建立在不同的層次上，通過拉伸、切削和陣列等建模方法產(chǎn)生。這些方法的運用使得模型能夠更加準(zhǔn)確地反映實際零件的幾何形狀和尺寸，為后續(xù)的仿真分析和優(yōu)化設(shè)計提供了堅實的基礎(chǔ)。a.把手 b.絲杠 c.環(huán)扣d.機架 e.軸承座圖4-1傳動裝置各零件4.3射流裝置建模射流裝置由管道、分水箱、噴嘴、汽油機水泵等組成，如圖4-2所示為射流裝置各零件造型。模型分別建立在幾個主要部件上實體模型通過拉伸、切削和陣列的方法產(chǎn)生。圖4-2射流裝置各部件4.4浮筒和機架建模底盤由浮筒和機架等組成，如圖4-3所示為底盤各零件造型。模型分別建立在幾個主要部件上實體模型通過拉伸、切削和陣列的方法產(chǎn)生。圖4-3浮筒和機架4.5總體裝配建模本課題完成了蓮藕采摘機的裝配過程，并展示其整體裝配模型。需要注意的是，除了這些核心部件外，還有一些非標(biāo)零件，它們將在CAD軟件中通過二維圖紙進(jìn)行展示。傳動裝置：作為蓮藕采摘機的動力來源，其設(shè)計和裝配對于整機的性能至關(guān)重還能夠降低故障率，提高整機的可靠性。射流裝置：射流裝置是蓮藕采摘機的核心部件之一，它負(fù)責(zé)將水流噴射到蓮藕的根部，以便將其從泥土中沖刷出來。底盤機架：底盤機架作為蓮藕采摘機的支撐結(jié)構(gòu)，其穩(wěn)固性和承重能力對于整機的運行至關(guān)重要。通過上述關(guān)鍵部件的精確裝配，成功地構(gòu)建出了蓮藕采摘機的整體裝配模型。如圖4-4所示，該模型展示了蓮藕采摘機的整體結(jié)構(gòu)和工作原理。圖4-4整機模型5總結(jié)針對當(dāng)前蓮藕品種改良與種植面積不斷擴大的趨勢，反觀國內(nèi)外蓮藕采摘機械化發(fā)展相對滯后，且缺乏針對蓮藕采摘機械化、智能化研究的現(xiàn)狀，本課題進(jìn)行蓮藕采摘機機構(gòu)設(shè)計。鑒于蓮藕采摘機械操作復(fù)雜、勞動強度較高、工作效率低下等突出問題，本文緊密結(jié)合蓮藕采摘作業(yè)的實際需求，設(shè)計了一種新型的蓮藕采摘機。該機械旨在簡化操作過程，降低勞動強度，提高采摘效率，以滿足現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求?，F(xiàn)將主要研究成果概述如下：(1)確定整機設(shè)計方案。根據(jù)查閱相關(guān)資料和觀看有關(guān)蓮藕采摘機工作視頻，確定了蓮藕采摘機的工作原理。浮筒式蓮藕采摘機主要由動力源、傳動裝置、射流裝置、浮筒和機架等組成，可以通過射流裝置把蓮藕從泥土中沖刷出來浮出水面從而人工采摘；(2)完成傳動裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計。其結(jié)構(gòu)是由絲杠來推動整體裝置的上下移動；(3)完成射流裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計。其結(jié)構(gòu)由水管，分水箱，高壓噴頭組成；(4)根據(jù)機械設(shè)計領(lǐng)域的相關(guān)知識，我充分利用SolidWorks、CAD等專業(yè)建模軟件，對一系列具體的機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了細(xì)致而精準(zhǔn)的設(shè)計工作。這些設(shè)計涵蓋了水泵的選型、分水器的構(gòu)造規(guī)劃、噴頭的制作與安裝等多個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在設(shè)計過程中，結(jié)合運動學(xué)和流體力學(xué)的理論原理，對水流在管道中的能量損失進(jìn)行了科學(xué)的計算和分析。經(jīng)過嚴(yán)格的數(shù)據(jù)處理和驗證，最終得出水泵的總泵壓強為0.11MPa，這一數(shù)據(jù)為滿足蓮藕可承受最大壓強從而設(shè)計高壓噴嘴提供了重要的參考依據(jù)。(5)完成了整機系統(tǒng)集成與三維建模。射流裝置的設(shè)計、傳動方案的設(shè)計與計算、機架等的研究成果，運用Solidworks軟件對蓮藕采摘機進(jìn)行整體裝配建模。

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