目錄32056摘要 緒論1.1選題背景與意義棗樹作為一種獨(dú)特的樹種在我國種植廣泛，現(xiàn)在我國棗樹的種植面積已經(jīng)達(dá)到了大約三千萬畝之多，不論是種植面積還是紅棗的產(chǎn)量都能夠占據(jù)全球的95%以上。根據(jù)2012年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在我國新疆地區(qū)的棗樹種植面積就達(dá)到了五十余萬公頃。新疆地區(qū)成為了我國主要的紅棗產(chǎn)區(qū)之一，是紅棗業(yè)最發(fā)達(dá)的地區(qū)。棗樹的產(chǎn)量一般較高，而且紅棗所蘊(yùn)含的營養(yǎng)價(jià)值也相對較高，被譽(yù)為干果中的補(bǔ)品之王，不論是干鮮果品均可以讓人們食用。紅棗可以說是匯集了藥用價(jià)值、保健功效、食用價(jià)值等等于一身，所以又有果之珍品這一說法。棗樹不僅可以給人們帶來美味的果品，而且在新疆風(fēng)沙較大的地區(qū)能夠起到綠化的效果，可以固土防沙減低發(fā)生沙塵暴的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)前，傳統(tǒng)紅棗的收獲工作一般是依靠人工來完成，由于人工費(fèi)用較高，人工采集費(fèi)用就占到紅棗成本的兩成到三成，另外人工采集對勞動(dòng)強(qiáng)度的要求較高，紅棗收獲還會(huì)與新疆棉花收獲季節(jié)相互沖突，這樣就使得勞動(dòng)力資源嚴(yán)重短缺，無法雇傭到足夠勞動(dòng)力，就會(huì)影響紅棗的收獲，使得部分紅棗發(fā)生變質(zhì)，對紅棗種植業(yè)造成不必要的損失。所以需要發(fā)展紅棗收集的機(jī)械化設(shè)備，降低紅棗收獲工作對勞動(dòng)力的依賴性，同時(shí)機(jī)械化收獲設(shè)備也能夠縮短紅棗的收貨時(shí)間，減少因收獲不及時(shí)造成的損失，設(shè)備的研制也能夠推動(dòng)紅棗種植業(yè)的發(fā)展。紅棗的別名又叫大棗，劃分為鼠李科棗屬植物，也被稱為木本糧食，該果種富含維生素與礦物質(zhì)，營養(yǎng)價(jià)值非常高，它不僅僅是一種水果，更能夠作為保健類藥品。紅棗之中富含人體所需的營養(yǎng)物質(zhì)，主要有：碳水化合物、粗纖維、粗蛋白、粗脂肪、生物堿、酚類、三萜等化合物還有多種氨基酸、微量元素等。另外紅棗中還含有環(huán)磷酸腺苷，同比動(dòng)物組織的含量要高出很多倍。紅棗中的維生素主要有：維生素A、維生素B、維生素C、維生素E等等人體所必需的維生素，是天然維生素集成體。紅棗中的維生素C含量最高，在鮮棗中這一元素的含量是蘋果、桃子等水果的幾十倍之多，比柑桔還要高出十倍，比高維生素C含量的獼猴桃含量還要高，是維生素C元素的含量之王。紅棗既有較高營養(yǎng)價(jià)值又有很高的醫(yī)學(xué)價(jià)值，是一種有著廣闊發(fā)展前景與應(yīng)用價(jià)值的果類。紅棗的口味甘甜、氣味芳香、品性屬于溫性，食用棗類可以達(dá)到健胃益氣、養(yǎng)心安神的功效，而且還有其他的功效，比如說：活血化瘀、消炎止痛等等，尤其是對于脾胃功能不足、血?dú)馓撊醯劝Y狀的緩解具有良好效果，于是在2011年9月份，紅棗被國家設(shè)定為國家戰(zhàn)略性果品。紅棗最早發(fā)源于中國，被國人設(shè)定為五果之一，果樹的種植歷史源遠(yuǎn)流長，到現(xiàn)在已經(jīng)有了大概三千年的種植食用歷史，因此我國也有著世界紅棗之鄉(xiāng)的說法。國外一些國家比如說哈薩克斯坦、吉爾吉斯斯坦、韓國等也有進(jìn)行小范圍棗樹種植，但是種植的國家也相對較少。在我國棗樹的種植區(qū)域主要在山西、陜西、河北、山東、河南、新疆等省份的部分地區(qū)。我國的紅棗年產(chǎn)量可以占據(jù)世界產(chǎn)量的95%以上，其中尤其是新疆地區(qū)紅棗的種植較廣。目前，果類收獲機(jī)械制造技術(shù)已經(jīng)成為國外較為成熟的技術(shù)被廣泛使用，機(jī)械化收獲工作可以大大提高果類的收獲工作，降低勞動(dòng)力的工作強(qiáng)度，收獲設(shè)備的發(fā)展與日益進(jìn)步推廣，推動(dòng)了果類種植業(yè)的快速發(fā)展，所以我國紅棗收獲機(jī)械化進(jìn)程也必將會(huì)在國內(nèi)推廣，機(jī)械化收獲已經(jīng)成為了一種趨勢。目前世界上除了韓國有一定的紅棗種植規(guī)模外,其他一些國家還沒有實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化種植規(guī)模。棗樹適應(yīng)能力強(qiáng)，抗旱抗寒、耐澇耐熱，所以其在我國種植廣泛，不論是平原、沙灘、鹽堿地、山丘、高原等均可種植，種植地區(qū)從東北的沈陽、朝陽，往西部經(jīng)過河北省的張家口地區(qū)、內(nèi)蒙古自治區(qū)的寧城地區(qū)、呼和浩特、寧夏靈武、中寧，甘肅臨澤、敦煌，最后到達(dá)新疆；南部可以到達(dá)廣西平南，廣東郁南等地；西部可以到達(dá)新疆喀什、疏附；東部到達(dá)遼寧本溪。我國棗樹栽培歷史最長、面積最廣的是新疆地區(qū)。新疆氣候適宜，夏季溫度比較高，紅棗成熟時(shí)晝夜的溫差比較大，所以紅棗的營養(yǎng)效果最好。新疆地區(qū)光照充分，氣候比較獨(dú)特，另外該區(qū)域四季明顯，空氣質(zhì)量、水土質(zhì)量不受污染，可以說是天然的紅棗種植基地。新疆地區(qū)這樣的氣候特點(diǎn)造就了該地區(qū)種植的紅棗的受粉、結(jié)果、產(chǎn)量等。經(jīng)過研究人員的實(shí)地考察研究，新疆地區(qū)尤其是南疆最適宜種植紅棗，尤其是在南疆地區(qū)塔里木盆地的周邊區(qū)域，該地區(qū)降水量小，水分蒸發(fā)量大，空氣干燥，晝夜溫差大，日照時(shí)間長，這些因素均造就了紅棗的色澤優(yōu)、糖分高等特點(diǎn)，是一種具有優(yōu)質(zhì)特性的本土紅棗品種。紅棗在新疆哈密、和田、喀什、吐魯番、阿克蘇等地的種植范圍廣，而且擁有較為良好的發(fā)展前景。隨著人們逐漸認(rèn)識(shí)到紅棗的超高營養(yǎng)價(jià)值和全面藥用價(jià)值，人們對于紅棗的需求量也在不斷擴(kuò)大，這樣就激發(fā)了紅棗的規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展速度，如今新疆紅棗種植產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為一種核心產(chǎn)業(yè)，逐漸成為世界紅棗種植加工基地。根據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示：2015年新疆棗樹的種植面積已經(jīng)達(dá)到了七百萬畝之多，紅棗的年產(chǎn)量產(chǎn)量達(dá)到七十萬噸，占到全國紅棗總產(chǎn)量的一半。我國的棗類有許多品種，數(shù)量大概在八百種左右。河北省、河南省、山東省、山西省、陜西省等地區(qū)品種較多，少的可達(dá)八十種，多的可達(dá)一百三十中之多。其中比較出名的代表?xiàng)楊惼贩N有河北省滄州金絲小棗、贊皇大棗、無核棗；河南省新鄭灰棗、馬牙棗、小月黃棗、靈寶鈴棗、長棗、圓棗；山東冬棗、圓鈴棗；山西梨棗、郎棗、團(tuán)棗、板棗、洪趙小棗、黑葉棗、油棗；陜西晉棗、疙瘩棗、鈴鈴棗；甘肅臨澤大棗、臨澤小棗；浙江義烏大棗、花紅棗、馬棗等。新疆代表性棗類品種有：冬棗：果實(shí)為圓形，中等大小，平均質(zhì)量十五克，果皮薄口感脆爽，新嫩多汁，甜度高；駿棗：果實(shí)為卵形或圓柱形，平均質(zhì)量二十二克，果皮薄果肉脆、汁多味微苦；灰棗：果實(shí)為卵形，平均質(zhì)量十三克，果皮薄果肉密、脆爽多汁；壺瓶棗：表面光滑，果肉厚質(zhì)地脆，味甜汁多；哈密大棗：鮮棗時(shí)平均質(zhì)量二十五克，干果飽滿，無皺縮，而且味佳中甜。棗樹的一般種植形式為多棗樹棉花間作種植，棗樹小麥間作種植，近年來新疆在紅棗建園、矮密栽培等技術(shù)上取得較大進(jìn)展，不再采用間作的種植方式。另外紅棗的收獲問題仍需要提起重視程度，對紅棗進(jìn)行適時(shí)收獲，可以大大降低紅棗收獲過程中的機(jī)械損傷問題，需要對不同用途的紅棗設(shè)定不同的收獲時(shí)間，生產(chǎn)蜜棗用的紅棗收獲期一般為白熟期，直接鮮果食用紅棗收獲期為脆熟期，制作干制紅棗的收獲期一般為完熟期。隨著紅棗成熟度的增加，棗品含水量、含糖量、果皮、果肉顏色均會(huì)發(fā)生變化。最近幾年，新疆地區(qū)政府和生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)緊隨“一帶一路”發(fā)展機(jī)遇，相繼出臺(tái)了多項(xiàng)政策來扶持紅棗種植產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在這樣的政策扶持下，新疆的紅棗種植產(chǎn)業(yè)得到了較為快速的發(fā)展，現(xiàn)在開始呈現(xiàn)出了區(qū)域化、規(guī)?；?、廣種植的發(fā)展新格局，使得棗樹的種植面積增速大大提高。在政策推動(dòng)下，棗樹的種植面積與規(guī)模大大提升，到了收獲季節(jié)就要大量的人工勞動(dòng)力來進(jìn)行紅棗的收獲工作，但是往往由于勞動(dòng)力的短缺，或者收獲作業(yè)的不及時(shí)，造成了很多不必要的損失。傳統(tǒng)人工打果撿拾作業(yè)不僅收獲效率低下，而且浪費(fèi)大量人力物力，果品的質(zhì)量也得不到保障，經(jīng)常出現(xiàn)摔裂、劃傷、破碎的果實(shí)，對果實(shí)品相造成破壞，影響進(jìn)一步果實(shí)的加工工作。另外一點(diǎn)，比其它水果進(jìn)行比較，紅棗具有單顆體積小、單株結(jié)果多的特點(diǎn)，不適用于傳統(tǒng)人工采摘。以上種種因素就決定了紅棗收獲作業(yè)將是勞動(dòng)投入量比較大的工作，這樣就導(dǎo)致紅棗的生產(chǎn)成本過大，不利于紅棗種植企業(yè)的發(fā)展壯大，同時(shí)對其市場競爭也有較大影響。所以機(jī)械化紅棗收獲設(shè)備的重要性逐漸顯現(xiàn)出來，紅棗收獲機(jī)械設(shè)備的研發(fā)和使用推廣可以提高紅棗種植業(yè)的利潤，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高收獲效率，推進(jìn)紅棗種植業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展，對一些地區(qū)的農(nóng)業(yè)種植經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義。1.2果實(shí)收獲機(jī)國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)1.2.1林果收獲機(jī)國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)1960年左右，國外相關(guān)開始對林果收獲機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)，按照收獲機(jī)械設(shè)備的動(dòng)力形式可以將其劃分為機(jī)械式和氣動(dòng)式兩類。機(jī)械驅(qū)動(dòng)形式設(shè)備中具有代表性的收獲方式為振動(dòng)式，該方法進(jìn)行收獲作業(yè)時(shí)可以快速、高效的將果實(shí)從樹上分離下來，比較適合于面積廣、產(chǎn)業(yè)化的果類種植行業(yè)。振動(dòng)式收獲設(shè)備主要工作原理為：氣動(dòng)式、連續(xù)式、撞擊式等，現(xiàn)在，國外所使用的振動(dòng)式收獲設(shè)備的功率可達(dá)30kW，振動(dòng)的頻率可以達(dá)到每分鐘一千赫茲，振動(dòng)幅度實(shí)現(xiàn)范圍為二十到五十毫米，有效提高收獲生產(chǎn)力。國外相關(guān)機(jī)構(gòu)對林果收獲機(jī)械的設(shè)計(jì)研究方向主要是機(jī)械式收獲。機(jī)械式收獲設(shè)備主要有振動(dòng)式和梳刷式兩種，梳刷式采摘設(shè)備主要用于草莓、葡萄等水果的采摘工作；振動(dòng)式收獲設(shè)備的使用區(qū)域較為廣泛，代表性的設(shè)備有機(jī)械振動(dòng)式收獲機(jī)和機(jī)械撞擊式收獲機(jī)兩類，主要用于桃子、桔子、大棗、核桃等林果，振動(dòng)施加的位置主要為果樹的樹干、樹枝、樹冠三處。首先介紹樹干振動(dòng)式收獲機(jī)的研究進(jìn)展，學(xué)者維特根設(shè)計(jì)型號(hào)為FCM型振動(dòng)式收獲機(jī)對成熟橘子進(jìn)行收獲實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)中對每棵橘子樹實(shí)施振動(dòng)的時(shí)間控制在五秒左右，對橘子的收獲率可以達(dá)到90%以上，但是這樣的機(jī)械化橘子果實(shí)收獲作業(yè)比起人工收獲減少了10%的產(chǎn)量。研究人員海登利用四臺(tái)不同型號(hào)的振動(dòng)收獲機(jī)對成熟橘子進(jìn)行收獲實(shí)驗(yàn)，四種型號(hào)的振動(dòng)采摘機(jī)采用的振動(dòng)形式不同有線性與非線性之分，收獲作業(yè)時(shí)施加振動(dòng)的時(shí)間保持在六秒，橘子收獲率由60%左右上升到90%，收獲效果提升比較明顯。然后介紹樹枝振動(dòng)式收獲機(jī)的研究進(jìn)展，學(xué)者通過對沙棘果實(shí)的振動(dòng)式收獲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明：當(dāng)收獲設(shè)備的振動(dòng)頻率為二十五赫茲，振動(dòng)幅度為三十毫米時(shí)，沙棘果實(shí)的收率效率最高。研究人員使用自行式數(shù)值振動(dòng)設(shè)備對橘子進(jìn)行收獲作業(yè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，對每棵果樹樹枝施加振動(dòng)的時(shí)間為三十秒，得到橘子的掉落率為75%。后來，學(xué)者使用三種不同型號(hào)的數(shù)值振動(dòng)收獲設(shè)備對橘子進(jìn)行收獲實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)這三種收獲機(jī)都會(huì)造成橘子減產(chǎn)影響。另外，一些研究人員在研究機(jī)械振動(dòng)收獲杏子果實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)對果樹實(shí)施一定隨機(jī)如果建立相應(yīng)的杏子振動(dòng)數(shù)學(xué)模型，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模型計(jì)算吻合度很高。學(xué)者E.D使用機(jī)械慣性振動(dòng)裝置對櫻桃進(jìn)行了收獲作業(yè)實(shí)驗(yàn)，振動(dòng)施加時(shí)間為五秒，振動(dòng)頻率為十五赫茲，振動(dòng)幅度為四十毫米，得到的收獲效果較好，也發(fā)現(xiàn)在櫻桃的機(jī)械化收獲過程中未出現(xiàn)櫻桃樹側(cè)枝和樹皮的損傷問題。最后介紹樹冠振動(dòng)式收獲機(jī)的研究進(jìn)展，學(xué)者皮特森使用型號(hào)為USAD的樹冠振動(dòng)收獲設(shè)備橘子收獲作業(yè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，該設(shè)備每分鐘可以收獲大約八顆橘子樹的果實(shí)，行進(jìn)速度為1.5~3km/h，對橘子的收獲率可以達(dá)到85%左右。2003年，韓國相關(guān)領(lǐng)域的研究科研人員對紅棗的力學(xué)特性進(jìn)行深入研究，并設(shè)計(jì)出一種紅棗樹冠振動(dòng)收獲設(shè)備，該設(shè)備進(jìn)行收獲作業(yè)時(shí)的振動(dòng)頻率大概為八赫茲，對棗樹的振動(dòng)時(shí)間大約是三秒，這臺(tái)設(shè)備對紅棗的收獲率可以達(dá)到95%甚至更多。另外相關(guān)學(xué)者也對處于收獲季節(jié)的橘子進(jìn)行振動(dòng)收獲試驗(yàn)，在試驗(yàn)過程時(shí)設(shè)置了三種設(shè)備振動(dòng)振幅分別為：150毫米、200毫米、300毫米，振動(dòng)頻率均保持四赫茲左右，施加振動(dòng)時(shí)間維持在十五秒，通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，可以得到：當(dāng)振動(dòng)收獲裝置的振幅是在150毫米時(shí)紅棗的收獲效果為最佳狀態(tài)，相反振動(dòng)裝置振幅是300毫米時(shí)所得的收獲效果最差?，F(xiàn)在國外林果收獲機(jī)械設(shè)備應(yīng)用較為廣泛，可以實(shí)現(xiàn)較高的收獲效率度。國外目前使用較多的林果收獲機(jī)有兩種代表形式：第一種是振動(dòng)收獲機(jī)與清掃收獲機(jī)和撿拾收獲機(jī)組合使用，設(shè)備如圖1-1所示；另一種設(shè)備由振動(dòng)收獲機(jī)和用于收集的傘狀收集裝置所構(gòu)成的合作式聯(lián)合收獲系統(tǒng)，收獲工作時(shí)收集機(jī)構(gòu)的頂部環(huán)繞于樹干，并打開機(jī)械傘，這樣就可以落下的果實(shí)進(jìn)行收集。圖1-1振動(dòng)式收獲機(jī)氣力式收獲設(shè)備分為吹氣式和吸氣式兩大類。吹氣式收獲設(shè)備原理是從排氣口向果實(shí)噴出高速氣流，使用導(dǎo)向裝置來改變氣流的吹動(dòng)方向，使果實(shí)產(chǎn)生搖擺慣性力，進(jìn)而果實(shí)就會(huì)從樹上掉下。吸氣式收獲設(shè)備的工作原理是使用產(chǎn)生氣流的吸力作用將果實(shí)吸入收集裝置，果實(shí)被吸下后途經(jīng)采吸口、風(fēng)道機(jī)構(gòu)進(jìn)入收集箱內(nèi)，樹葉等雜物會(huì)通過風(fēng)機(jī)從出風(fēng)口排出。為切實(shí)減少能源浪費(fèi)，提高果實(shí)收獲效率。先關(guān)學(xué)者設(shè)計(jì)研發(fā)了錐形掃描式風(fēng)機(jī)設(shè)備進(jìn)行柑橘的收獲工作實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示：使用藥劑降低果實(shí)與樹枝的連接力后蓋收獲設(shè)備對果實(shí)的收獲率可以達(dá)到97%之多，該橘子收獲設(shè)備如圖1-2所示。相關(guān)學(xué)者通過研究分析氣力式柑橘收獲設(shè)備的工作性能并進(jìn)行了收獲試驗(yàn)，最終設(shè)計(jì)出一臺(tái)氣力式橘子收獲機(jī)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，設(shè)備采收率與作業(yè)速度、風(fēng)速和風(fēng)向均有關(guān)聯(lián)。為了設(shè)備出風(fēng)口高度與果樹的高度相匹配，研究人員對第一臺(tái)進(jìn)行改造，得到第二臺(tái)氣力式橘子收獲機(jī)，試驗(yàn)結(jié)果顯示：設(shè)備出風(fēng)口氣體速度為45m/s、氣流輸出頻率是每分鐘65次時(shí)，設(shè)備具有較高的收獲率。氣力式收獲設(shè)備的工作性能與氣流速度和果實(shí)在樹枝上的連接力均有關(guān)聯(lián)，經(jīng)過上述分析，使用化學(xué)藥劑減小果實(shí)與樹枝的連接力，也可以提高果實(shí)收獲效率。圖1-2橘子收獲設(shè)備相關(guān)學(xué)者繼承了前人研究成果，并在該基礎(chǔ)之上設(shè)計(jì)制造了一臺(tái)杏子振動(dòng)收獲設(shè)備。該設(shè)備的動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)來提供，使用拖拉機(jī)牽引進(jìn)行前進(jìn)工作，主要組成機(jī)構(gòu)有：液壓缸、液壓馬達(dá)、控制閥、夾緊頭、振動(dòng)機(jī)構(gòu)、果實(shí)收集機(jī)構(gòu)。進(jìn)行收獲作業(yè)時(shí)，振動(dòng)機(jī)構(gòu)的夾緊頭夾住果樹的樹干，液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)，將果實(shí)振動(dòng)下來。振動(dòng)下的果實(shí)會(huì)落在果實(shí)收集機(jī)構(gòu)上。該設(shè)備的振動(dòng)頻率區(qū)間為十赫茲到二十赫茲之間，振動(dòng)幅度在二十毫米到六十毫米之間。振動(dòng)機(jī)構(gòu)靠平衡裝置保持穩(wěn)定，振動(dòng)機(jī)構(gòu)可以整周回轉(zhuǎn)，增大活動(dòng)范圍且不會(huì)增加額外的振動(dòng)，該設(shè)備簡圖如圖1-3所示。保加利亞研究人員設(shè)計(jì)了一種自行式搖振收獲設(shè)備用于核桃的收獲工作，當(dāng)進(jìn)行核桃的收獲工作時(shí)，可實(shí)現(xiàn)97%的果實(shí)收獲率，該設(shè)備每小時(shí)可以收獲五十到六十顆核桃樹。德國研究機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的自行式振動(dòng)收獲機(jī)在進(jìn)行櫻桃的收獲作業(yè)時(shí)可以達(dá)到92%的果實(shí)收獲率，每小時(shí)可以采集42棵果樹。該機(jī)構(gòu)對搖動(dòng)樹干式收獲機(jī)的收獲效率進(jìn)行試驗(yàn)研究，結(jié)果顯示設(shè)備的平均采凈率為75%，但是這樣會(huì)使得來年果樹的產(chǎn)量降低10%。圖1-3杏果振動(dòng)收獲設(shè)備為了改善在櫻桃收獲時(shí)人工采摘工作既耗時(shí)又費(fèi)力的缺點(diǎn)，皮特森等研究人員設(shè)計(jì)制造了一臺(tái)櫻桃收獲設(shè)備。該設(shè)備進(jìn)行收獲作業(yè)時(shí)的主要工作部件是一個(gè)通過液壓操縱桿控制的采摘頭機(jī)構(gòu)，利用采摘頭對果樹樹干進(jìn)行撞擊，將果實(shí)從樹上振落，果實(shí)落下后掉落到輸送帶上，輸送帶將果實(shí)傳送到收集帶上，最終果實(shí)進(jìn)入收集箱。該試驗(yàn)結(jié)果顯示：使用機(jī)械收獲的櫻桃果實(shí)新鮮度較高，但是比人工收獲的產(chǎn)量降低了5%左右。圖1-4撞擊式櫻桃收獲設(shè)備法國學(xué)者研制了一臺(tái)以彈簧力撞擊機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)的蘋果收獲設(shè)備，該設(shè)備激勵(lì)器的撞擊速度可以達(dá)到每秒鐘5米，對撞擊體輸出的能量大約為一千一百焦，可以對中等大小的蘋果進(jìn)行收獲作業(yè)。為了研究，Lee等學(xué)者設(shè)計(jì)了一種機(jī)械振動(dòng)收獲設(shè)備，用于研究設(shè)備振動(dòng)頻率和振動(dòng)幅度對枸杞果實(shí)收獲率的影響，該設(shè)備主要機(jī)構(gòu)為：振動(dòng)機(jī)構(gòu)、果實(shí)收集機(jī)構(gòu)、果實(shí)輸送機(jī)構(gòu)等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：最佳振動(dòng)頻率范圍是95到125赫茲，最佳振動(dòng)幅度為25到35毫米，收獲效率是人工采摘的五倍。圖1-5枸杞收獲機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖結(jié)合上文論述。由于世界只有韓國進(jìn)行少量的紅棗種植，所以國外對紅棗收獲機(jī)械的研究工作較少，主要集中在林果收獲設(shè)備的研發(fā)工作上，由于林果種植特點(diǎn)和大棗有著較大差距，所研制的設(shè)備不適用于對紅棗進(jìn)行收獲。我國在1980年左右才開始對機(jī)械化林果收獲設(shè)備的研究工作，目前主要的林果收獲方法為人工采收、機(jī)械采收和氣力式采收。人工收獲是傳統(tǒng)的收獲方法，其對人工的勞動(dòng)強(qiáng)度要求大，收獲作業(yè)時(shí)間長，采凈率比較高。機(jī)械化收獲在我國只是處于起步階段，機(jī)械采收的原理是利用激振裝置以設(shè)定的頻率和振幅讓樹枝晃動(dòng)，進(jìn)而將果實(shí)從樹上振落。氣力式采收則是利用較吸氣或吹氣氣流將果實(shí)吹下或吸入來完成果實(shí)收獲。人工采收：一種是直接進(jìn)行采摘，二是利用工具如梯子、剪果刀等。較為先進(jìn)的輔助工具是多用途的高果樹采果器，設(shè)備作業(yè)升降臺(tái)架可以為采摘登高作業(yè)提供平臺(tái)。機(jī)械采收：最近幾年，我國的機(jī)械式果實(shí)收獲技術(shù)發(fā)展迅猛，機(jī)械收獲主要指的是振動(dòng)收獲法。當(dāng)前，國內(nèi)林果收獲設(shè)備的研究工作如下：學(xué)者張克孝使用梳刷和振動(dòng)機(jī)構(gòu)對黑加侖進(jìn)行機(jī)械收獲實(shí)驗(yàn)研究；寧夏農(nóng)機(jī)研究機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)了手工沙棘采收設(shè)備；內(nèi)蒙古研究人員設(shè)計(jì)了噴灑乙烯利溶劑的沙棘化學(xué)式收獲設(shè)備；寧夏研究人員設(shè)計(jì)了枸杞收獲設(shè)備；內(nèi)蒙古學(xué)者團(tuán)隊(duì)使用氣吸式機(jī)構(gòu)收獲設(shè)備進(jìn)行氣吸式果實(shí)收獲。這些收獲手段及設(shè)備在很大程度上提高了收獲效率、改善收獲條件，但是總的采收率比較低，而且對果樹的損傷情況比較嚴(yán)重。振動(dòng)式收獲是當(dāng)下應(yīng)用最廣的收獲方式，可以針對于不同果品比如說紅棗、橘子、杏子、櫻桃等。振動(dòng)式收獲設(shè)備工作效率的影響因素主要為：振動(dòng)頻率、振動(dòng)幅度和振動(dòng)施加位置等。學(xué)者王業(yè)成對三個(gè)因素：振動(dòng)頻率、振動(dòng)幅度、振動(dòng)施加位置對果實(shí)收獲率的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示：在振動(dòng)頻率為950～1150Hz/min、振動(dòng)幅度在25到35毫米、振動(dòng)施加位置在樹干中部偏上十分之一處時(shí)，黑加侖的收獲率可以達(dá)到95%，并且不會(huì)出現(xiàn)且果實(shí)和枝干的損傷現(xiàn)象。李小亮等研究人員設(shè)計(jì)了振動(dòng)理論為基礎(chǔ)的山核桃收獲機(jī)，主要組成為：背負(fù)式汽油機(jī)、連接軟軸、油門控制裝置、采摘桿、振動(dòng)機(jī)構(gòu)及枝干夾頭等組成，收獲工作進(jìn)行時(shí)，枝干夾頭夾住樹枝；動(dòng)力通過連接軟軸傳遞到振動(dòng)機(jī)構(gòu)；由振動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)有偏心轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，進(jìn)而使采摘夾頭發(fā)生振動(dòng)，將山核桃從樹上振落。王長勤等設(shè)計(jì)了偏心式振動(dòng)林果收獲設(shè)備，該設(shè)備配備有電控履帶車，偏心塊振動(dòng)產(chǎn)生的慣性力可以對果實(shí)進(jìn)行收獲，利用該設(shè)備進(jìn)行核桃收獲時(shí)，平均收獲可以達(dá)到90%。1.2.2紅棗收獲機(jī)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀全球除中國之外，只有韓國種植的棗樹具有一定的規(guī)模，所以全球企業(yè)和機(jī)構(gòu)對紅棗收獲機(jī)械設(shè)備的研究工作進(jìn)行的較少。2003年左右，韓國一所大學(xué)研究人員對紅棗的力學(xué)特性進(jìn)行深入研究，設(shè)計(jì)了一種對棗樹樹冠進(jìn)行振動(dòng)的自走式紅棗收獲設(shè)備，對成熟紅棗的收獲率達(dá)到95%以上，設(shè)備結(jié)構(gòu)原理圖如圖1-6所示。1-6韓國紅棗收獲機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖新疆農(nóng)墾科學(xué)院下屬的機(jī)械裝備研究所設(shè)計(jì)了型號(hào)為4YS-24型紅棗收獲機(jī)，該設(shè)備主要組成機(jī)構(gòu)為：果樹振動(dòng)機(jī)構(gòu)，液壓控制系統(tǒng)、油箱及機(jī)架等。進(jìn)行紅棗收獲工作時(shí)，果樹振動(dòng)機(jī)構(gòu)以一定的振動(dòng)頻率和振動(dòng)幅度進(jìn)行振動(dòng)，就可以使樹枝上的紅棗一起振動(dòng)，當(dāng)紅棗振動(dòng)幅度超過連接部位的承受極限時(shí)，紅棗就會(huì)從樹上掉落。該設(shè)備主要適用于種植行距超過四米的棗樹，樹干直徑適用范圍在八到二十厘米。經(jīng)過理論計(jì)算分析，該設(shè)備可以進(jìn)行收獲的果類有沙棗、核桃、杏子等其他水果。該研究機(jī)構(gòu)引進(jìn)了意大利多家公司所生產(chǎn)的不同系列林果收獲機(jī)，在學(xué)習(xí)研究國外設(shè)備的基礎(chǔ)上研制出該型號(hào)4YS-24型紅棗收獲機(jī)，該設(shè)備如圖1-7所示。通過進(jìn)行紅棗收獲試驗(yàn)和測試，結(jié)果顯示：該型號(hào)紅棗收獲設(shè)備具有振動(dòng)效果良好、振動(dòng)頻率較高、振動(dòng)幅度較小等優(yōu)點(diǎn)，每小時(shí)可以收獲50到60棵棗樹，收獲率可達(dá)到85%。該紅棗收獲設(shè)備的樹干夾持高度要在距地面80cm以上，主要適用于樹冠較大、樹干較粗、操作空間較大果樹。圖1-74YS-24型紅棗收獲機(jī)2010年該研究機(jī)構(gòu)又設(shè)計(jì)制造了手持式振動(dòng)紅棗收獲機(jī)，該設(shè)備與移動(dòng)式果實(shí)收集裝置相結(jié)合使用，收獲方式采用的是樹枝振動(dòng)式，主要作用于數(shù)高不超過三米的棗樹，設(shè)備收獲率大于85%；收貨效率為每小時(shí)十五到三十棵，很大程度上提高了紅棗收獲效率。同年，石河子大學(xué)研究人員設(shè)計(jì)了矮化密植紅棗收獲設(shè)備，該設(shè)備主要組成為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、機(jī)架機(jī)構(gòu)、撥桿機(jī)構(gòu)等。進(jìn)行收獲工作時(shí)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)可以帶動(dòng)帶動(dòng)撥桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對樹枝進(jìn)行擊打，使樹枝產(chǎn)生振動(dòng)，這樣紅棗就會(huì)落下，該設(shè)備是針對矮化密植紅棗的收獲工作進(jìn)行設(shè)計(jì)的。通過收獲試驗(yàn)顯示：對于水分含量在60%以下的紅棗，設(shè)備收獲率可達(dá)到93%以上。但是該設(shè)備只適用于小面積紅棗收獲作業(yè)，無法滿足大面積的紅棗收獲。石河子大學(xué)學(xué)者在2012年只做了型號(hào)為4ZZ-4型的自走式紅棗收獲機(jī)，設(shè)備如圖1-8所示。該設(shè)備主要由采果機(jī)構(gòu)、集果機(jī)構(gòu)、送果機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置、液壓機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向支柱裝置、集果箱、行走底盤、機(jī)架等組成。該后輪后輪與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)均由液壓系統(tǒng)進(jìn)行控制，機(jī)架安裝在行走底盤上，采摘機(jī)構(gòu)安裝在集果機(jī)構(gòu)的上方并成對稱分布，集果機(jī)構(gòu)與機(jī)架之上的送果機(jī)構(gòu)相連。收獲工作進(jìn)行時(shí)，設(shè)備騎跨在棗樹上，滾筒式采摘機(jī)構(gòu)從果樹兩側(cè)通過。收獲滾筒在發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)作用下轉(zhuǎn)，與收獲機(jī)前進(jìn)的速度相一致，盡量避免對棗樹的傷害。撥桿插入樹冠以較高頻率、較小振幅振動(dòng)，振動(dòng)傳遞給樹冠。果實(shí)在振動(dòng)過程中運(yùn)動(dòng)加劇，振動(dòng)力大于結(jié)合力時(shí)，紅棗從樹上掉落，完成收獲工作；掉落紅棗落入集果機(jī)構(gòu)并經(jīng)輸送帶送至集果箱，最終完成收獲工作。圖1-84ZZ-4型紅棗紅棗收獲機(jī)最近幾年在新疆紅棗產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展的前提下，一大批農(nóng)機(jī)制造企業(yè)為滿足市場需求，設(shè)計(jì)制造了多種型號(hào)的紅棗收獲機(jī)，主要是對落到地面上的紅棗進(jìn)行收獲工作。具有代表性的是型號(hào)為4MA-2型的紅棗收獲機(jī)，設(shè)備如圖1-9所示。該設(shè)備主要是由動(dòng)力機(jī)構(gòu)、離心風(fēng)機(jī)、收集機(jī)構(gòu)、儲(chǔ)存機(jī)構(gòu)等組成，收獲工作時(shí)使用兩到三人進(jìn)行操作。該設(shè)備體積小，適用于矮化密植棗園。在收獲作業(yè)時(shí)易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，無法進(jìn)行連續(xù)化收獲作業(yè)，功耗成本較高，造成推廣使用困難。圖1-94MA-2型紅棗收獲機(jī)從以上對于紅棗收獲設(shè)備的研究工作中得出：4YS-24型紅棗收獲機(jī)是國內(nèi)首臺(tái)紅棗收獲設(shè)備，填補(bǔ)了國內(nèi)技術(shù)空白，但是只是對于樹齡較大、種植密度小的棗樹進(jìn)行收獲，無法對矮化密植棗樹實(shí)施收獲。4ZZ-4型自走式紅棗收獲機(jī)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)行走與紅棗收獲相結(jié)合，但是設(shè)備體積龐大，造價(jià)較髙，而且無法掉落地面的紅棗進(jìn)行收獲。4MA-2型紅棗收獲機(jī)可以對落地紅棗進(jìn)行收獲，但是進(jìn)行收獲作業(yè)時(shí)較易發(fā)生堵塞等現(xiàn)象，無法進(jìn)行連續(xù)作業(yè)，且功耗成本較高。綜上，從現(xiàn)有的紅棗收獲設(shè)備的研發(fā)水平和應(yīng)用現(xiàn)狀顯示：設(shè)備還無法滿足目前對于紅棗機(jī)械化收獲的實(shí)際要求。綜上所述：國內(nèi)對紅棗收獲機(jī)械的研究主要是針對高大棗樹的采收，對矮化密植紅棗的研究也主要是針對小面積作業(yè)，不適合大面積采收。因此，本文提出對自走式紅棗收獲機(jī)的激振裝置研究很有必要和意義。1.3紅棗收獲機(jī)發(fā)展趨勢結(jié)合市場調(diào)研、文獻(xiàn)資料以及現(xiàn)有紅棗收獲機(jī)械設(shè)備特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)紅棗收獲機(jī)械的發(fā)展具有一個(gè)主流趨勢：(1)紅棗收獲機(jī)械設(shè)備的研究設(shè)計(jì)朝著智能化方向發(fā)展，隨著我國科學(xué)水平的提升，在機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)過程中越來越考慮到智能化裝置的使用，國產(chǎn)智能化原件如：感應(yīng)器、接收器、電子芯片的精度、集成度更加先進(jìn)，許多機(jī)械設(shè)備使用這些電子器件后功能更加強(qiáng)大，可編程性得到提升，處理分析實(shí)際生產(chǎn)能力得到提升，設(shè)備智能化水平亦得到進(jìn)步。(2)紅棗收獲機(jī)械朝著高精度方向發(fā)展，棗樹屬于比較柔弱的樹種，樹干較細(xì)，收獲機(jī)在進(jìn)行收棗作業(yè)時(shí)由于需要晃動(dòng)樹干，或者震動(dòng)枝條。相比于樹干組織，機(jī)械設(shè)備的鋼鐵運(yùn)動(dòng)臂強(qiáng)度更大，在收獲的過程中難免會(huì)損傷棗樹，所以需要設(shè)計(jì)一種精度更高的紅棗收獲機(jī)，精確的完成棗樹收獲作業(yè)而將對棗樹的傷害降到最低，不會(huì)影響棗樹來年的產(chǎn)量。（3）紅棗收獲機(jī)的行進(jìn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方式朝著符合全地形式發(fā)展，棗樹一般種植在平原、沙丘、崎嶇的山間梯田中。所以就需要所設(shè)計(jì)的紅棗收獲機(jī)具有全地形行走的能力。需要對紅棗收獲機(jī)的行進(jìn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行更加深度的設(shè)計(jì)，使其具有適應(yīng)一切地形的通行能力。在提高行走能力的過程中兼顧行走的自動(dòng)化，轉(zhuǎn)向能力或者自動(dòng)化避障能力。（4）紅棗收獲機(jī)的設(shè)計(jì)朝著自動(dòng)化方向發(fā)展，相比于之前的人工采摘，現(xiàn)有機(jī)械采摘設(shè)備雖然節(jié)省了大量人力資源，但是自動(dòng)化水平依舊很低，仍舊需要人工進(jìn)行后續(xù)撿拾或者將為完成機(jī)械采摘的紅棗進(jìn)行收獲，無法完成自動(dòng)化且高效的采摘工作。新型紅棗收獲機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)該朝著更加自動(dòng)化的水平發(fā)展，以使用最少的人力，自動(dòng)化的完成紅棗的高效采摘、自動(dòng)收集拾取、棗樹扶植等工作。1.4論文主要研究內(nèi)容本論文主要研究內(nèi)容為如下幾點(diǎn)：（1）闡述本研究課題選題背景以及其重要意義，翻閱文獻(xiàn)資料了解落林果收獲機(jī)械、自行式紅棗收獲機(jī)械設(shè)備內(nèi)外研究現(xiàn)狀，以及研究現(xiàn)有紅棗收獲機(jī)，并進(jìn)行橫向數(shù)據(jù)對比?？偨Y(jié)現(xiàn)有設(shè)備的不足之處，繼承前人先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，研究收獲機(jī)設(shè)備工作特點(diǎn)，為設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。（2）對所設(shè)計(jì)的自行式紅棗收獲機(jī)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)并闡述其工作原理，說明了該自行式紅棗收獲機(jī)所適應(yīng)的工作場地，以及工作要求，工作現(xiàn)場操作規(guī)范與收獲設(shè)備設(shè)計(jì)要求與規(guī)范；介紹了本研究所設(shè)計(jì)自行式紅棗收獲設(shè)備整體布局及部分設(shè)計(jì)參數(shù)。（3）進(jìn)行紅棗收獲設(shè)備自行式底盤裝置的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、各零部件尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算和電機(jī)、減速器等標(biāo)準(zhǔn)件選?。贿M(jìn)行滑動(dòng)平臺(tái)裝置的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、各部件尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算、標(biāo)準(zhǔn)件選用；進(jìn)行振動(dòng)裝置的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、各部件尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算、電機(jī)等標(biāo)準(zhǔn)件的選用。（4）繪制出自行式紅棗收獲設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)裝配圖；繪制自行式底盤裝置、滑動(dòng)平臺(tái)裝置、振動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)裝配圖；以及一些重要零件的工程圖。利用三維建模軟件進(jìn)行自行式紅棗收獲設(shè)備總體結(jié)構(gòu)三維模型的繪制。2自行式紅棗收獲機(jī)整體設(shè)計(jì)2.1紅棗收獲原理實(shí)現(xiàn)紅棗的機(jī)械化收獲，面臨很多難題，關(guān)鍵在于保證采收效率的前提下使紅棗和棗樹的損傷最小。對紅棗的損傷力學(xué)特性進(jìn)行研究，得到成熟度與紅棗損傷的關(guān)系，從力學(xué)的角度上為紅棗采收的最佳時(shí)期的選擇提供依據(jù)。對紅棗采收機(jī)理進(jìn)行研究，得到使紅棗落果的數(shù)學(xué)模型，從而設(shè)計(jì)出性能較好的部件。此外，振動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)與矮化密植紅棗的種植模式有關(guān)，這些方面包括：（1）紅棗的株距和行距：為激振裝置的結(jié)構(gòu)尺寸（長、寬）設(shè)計(jì)提供依據(jù)；（2）紅棗的樹冠直徑：為振動(dòng)撥桿長度的確定提供依據(jù)；（3）紅棗的最低結(jié)果位置：為激振裝置在整機(jī)上的安裝位置（相對地面高度）提供依據(jù)；（4）棗樹的高度：為激振裝置的高度提供參考。以上因素需要在部件設(shè)計(jì)之前通過農(nóng)藝調(diào)查獲得。根據(jù)紅棗收獲機(jī)的設(shè)計(jì)需求，盡可能多的獲得與部件設(shè)計(jì)有關(guān)的技術(shù)資料和主要設(shè)計(jì)依據(jù)，并對其進(jìn)行歸納整理和優(yōu)化對比，確定最佳設(shè)計(jì)方案。2.2自行式紅棗收獲機(jī)結(jié)構(gòu)及參數(shù)2.2.1自行式紅棗收獲機(jī)結(jié)構(gòu)原理所設(shè)計(jì)的自行式紅棗收獲機(jī)三維模型圖如圖2-1所示，此設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)備的三維模型圖展示了設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)以及各個(gè)機(jī)構(gòu)的布置形式，可以驗(yàn)證設(shè)計(jì)內(nèi)容是否嚴(yán)謹(jǐn)合理。在滿足不同施工條件的要求的條件下，設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)需要緊湊化，同時(shí)應(yīng)注意到設(shè)備經(jīng)濟(jì)性、靈活性、可操作性、工作性能等。自行式紅棗收獲機(jī)主要組成機(jī)構(gòu)為：自行式底盤裝置、滑動(dòng)平臺(tái)裝置、振動(dòng)裝置，三個(gè)工作機(jī)構(gòu)相互配合，完成紅棗的收獲工作。自行式底盤裝置主要起承載所有設(shè)備、為設(shè)備提供前進(jìn)動(dòng)力、運(yùn)載紅棗的功能；滑動(dòng)平臺(tái)裝置主要工作內(nèi)容是將振動(dòng)裝置進(jìn)行外伸，并將振動(dòng)下來的紅棗果實(shí)接受進(jìn)托盤內(nèi)進(jìn)行收集，待收獲作業(yè)結(jié)束后，將滑動(dòng)平臺(tái)收回，減小設(shè)備體積；振動(dòng)裝置主要是將棗樹樹干進(jìn)行抓緊，并產(chǎn)生振動(dòng)，通過振動(dòng)將棗樹上紅棗晃下。圖2-1自行式紅棗收獲機(jī)三維模型圖2.2.2自行式紅棗收獲機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)自行式紅棗收獲機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)主要包括：自行式紅棗收獲機(jī)長度2m、寬度1.5m、高度0.6m；最大行進(jìn)速度為5m/min、滑動(dòng)平臺(tái)伸縮長度2m、伸縮速度2m/min滑動(dòng)平臺(tái)承重容量400kg、振動(dòng)裝置振動(dòng)頻率30Hz/min等。3自行式底盤裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1自行式底盤裝置總體結(jié)構(gòu)及工作原理自行式紅棗收獲機(jī)自行式底盤裝置是設(shè)備的承載主體，該裝置主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)整體設(shè)備的移動(dòng)轉(zhuǎn)向動(dòng)作，所以該設(shè)備配備有驅(qū)動(dòng)裝置。另外，紅棗收獲機(jī)的所有機(jī)構(gòu)設(shè)備都安裝在底盤結(jié)構(gòu)之上，是整體設(shè)備的承重單位，其設(shè)計(jì)過程應(yīng)當(dāng)考慮到結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度，避免發(fā)生壓潰現(xiàn)象。兩個(gè)前輪機(jī)構(gòu)和兩個(gè)后輪機(jī)構(gòu)在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)都應(yīng)根據(jù)設(shè)備重量選擇合適的輪胎以及連接軸，連接部位必須保證其強(qiáng)度。最為重要的一點(diǎn)在底盤機(jī)構(gòu)上裝配其他工作機(jī)構(gòu)時(shí)要充分考慮重量分配的均勻性，防止發(fā)生重心不穩(wěn)現(xiàn)象，只有質(zhì)量分布合理后，設(shè)備在進(jìn)行落葉清掃工作時(shí)才能穩(wěn)定運(yùn)行，并進(jìn)行高效清掃作業(yè)。圖3-1為紅棗收獲機(jī)自行式底盤裝置三維模型圖。底盤的設(shè)計(jì)要滿足以下要求：1、工況要求：即保證底盤上安裝的零部件能順利運(yùn)轉(zhuǎn)，底盤的外形或內(nèi)部結(jié)構(gòu)不致有阻礙運(yùn)動(dòng)件通過的突起；設(shè)置執(zhí)行某一工況所必需的平臺(tái)；保證上下料的要求、人工操作方便及安全等。2、剛度要求：在必須保證特定的外形條件下，對底盤的主要要求是剛度。如果基礎(chǔ)部件的剛性不足，則在工作的重力、夾緊力、摩擦力、慣性力和工作載荷等的作用下，就會(huì)產(chǎn)生變形，振動(dòng)或爬行，而影響產(chǎn)品性能。3、強(qiáng)度要求：對于底盤，主要承受發(fā)動(dòng)機(jī)、油箱、水箱及部分機(jī)體質(zhì)量，強(qiáng)度必須符合要求。4、穩(wěn)定性要求：對于底盤，若結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)存在失穩(wěn)問題或局部失穩(wěn)問題，失穩(wěn)對結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生很大的破壞，設(shè)計(jì)時(shí)必須校核。5、美觀：目前，對機(jī)器的要求不僅要能完成特定的工作，還要使外形美觀。6、其它：如散熱的要求，防腐蝕及特定環(huán)境的要求。底盤是整個(gè)機(jī)器的支撐部分，對機(jī)器上的零件起到支撐和容納的作用。如圖所示，整個(gè)底盤由鋼板焊接而成。上部底盤主要承受發(fā)動(dòng)機(jī)、油箱、水箱和部分機(jī)體的質(zhì)量。在承受工作載荷時(shí)，上部底盤及連接部分應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，受力和變形應(yīng)該在允許值范圍內(nèi)。所以，對機(jī)架進(jìn)行靜應(yīng)力分析至關(guān)重要。圖3-1自行式底盤裝置三維圖自行式底盤裝置主要組成有：兩個(gè)前輪、前車軸、兩個(gè)后輪、兩根后車輪傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速器、底盤裝置等。自行式底盤裝置主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)通過減速器進(jìn)行減速處理，減速器輸出軸兩端連接傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸再將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到兩個(gè)后車輪，最終完成自行式底盤裝置的行進(jìn)操作。3.2行進(jìn)機(jī)構(gòu)動(dòng)力形式現(xiàn)代機(jī)械主流驅(qū)動(dòng)形式主要有以下兩種：（1）液壓驅(qū)動(dòng)液壓驅(qū)動(dòng)的基本結(jié)構(gòu)為：設(shè)備發(fā)動(dòng)機(jī)、加速器、液壓泵站、液壓馬達(dá)、調(diào)控閥塊等。使用液壓驅(qū)動(dòng)形式時(shí)，行進(jìn)輪由液壓馬達(dá)馬達(dá)提供動(dòng)力，液壓馬達(dá)將轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)由減速傳遞到行進(jìn)輪。通過改變液壓油流量和流向控制履帶行進(jìn)機(jī)構(gòu)速度和前進(jìn)后退動(dòng)作。使用液壓驅(qū)動(dòng)有很多方面的優(yōu)勢：①可實(shí)現(xiàn)行進(jìn)無級(jí)化調(diào)速且調(diào)整范圍較大，可以實(shí)現(xiàn)蠕動(dòng)前進(jìn)；②可以使用電子控制閥進(jìn)行控制，自動(dòng)化水平較高，且操作簡便；③既可使用制動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行減速或停車，亦可利用馬達(dá)容積效應(yīng)進(jìn)行減速制動(dòng)；④液壓系統(tǒng)可承受較大抗沖擊力，遇到?jīng)_擊使用溢流閥泄壓過載保護(hù)性能良好，減少過載情況的發(fā)生。⑤液壓元件體積小，利于整體化布置。目前大多數(shù)四履帶驅(qū)動(dòng)滑模式水泥攤鋪機(jī)采用液壓驅(qū)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)同樣有許多劣勢：液壓零件設(shè)計(jì)精度較高，加工制造成本較高設(shè)備使用環(huán)境惡劣，高精度的液壓零件容易出現(xiàn)問題，從而影響設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。實(shí)現(xiàn)精確傳動(dòng)比能力差，內(nèi)部介質(zhì)油混入氣體后，易出現(xiàn)振動(dòng)與噪音問題，介質(zhì)油泄露會(huì)污染環(huán)境，出現(xiàn)問題后修復(fù)時(shí)間較長。此外液壓驅(qū)動(dòng)動(dòng)力傳遞效率低，能量耗損較大，造成能源的浪費(fèi)。電力驅(qū)動(dòng)電力驅(qū)動(dòng)的基本組成結(jié)構(gòu)為：柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)構(gòu)、電機(jī)、操作控制器、減速器、驅(qū)動(dòng)單元等。電力驅(qū)動(dòng)的主要工作原理為：柴油機(jī)燃燒柴油產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力帶動(dòng)發(fā)電機(jī)構(gòu)產(chǎn)生電能，操作控制器將發(fā)電電能分配到行進(jìn)機(jī)構(gòu)的電機(jī)處，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過減速器將動(dòng)力輸送到行進(jìn)輪上，進(jìn)而使得履帶行進(jìn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作。電力驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢有：①電力驅(qū)動(dòng)能量轉(zhuǎn)化效率高，減小能源浪費(fèi)，而且該形式較為環(huán)保；②發(fā)電機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的電能易于進(jìn)行輸送和分配，設(shè)備控制較為簡便；③電機(jī)與履帶驅(qū)動(dòng)輪間使用鏈條連接，抗沖擊性能較強(qiáng)；④使用變頻器進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，使得履帶行進(jìn)裝置速度調(diào)節(jié)簡便且易于操作。電力傳動(dòng)的比較大的劣勢就是整體質(zhì)量較大，對于較大型化的紅棗收獲機(jī)機(jī)擁有足夠的空間和質(zhì)量承受能力，對設(shè)備的整體性影響較小。通過以上分析研究，自行底盤機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式選擇為電力驅(qū)動(dòng)形式，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較快，電動(dòng)機(jī)與行進(jìn)驅(qū)動(dòng)輪間應(yīng)設(shè)置減速器來進(jìn)行降速增扭。減速器的設(shè)計(jì)在履帶行進(jìn)機(jī)構(gòu)中也是相當(dāng)重要的一部分。3.3行進(jìn)機(jī)構(gòu)減速器設(shè)計(jì)在進(jìn)行自行底盤行進(jìn)機(jī)構(gòu)減速器設(shè)計(jì)過程中，提出了兩種設(shè)計(jì)方案，分別為蝸輪-蝸桿減速器和普通齒輪減速器。進(jìn)過對比分析，最終選用了普通齒輪減速器。（1）設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案一：蝸輪-蝸桿式減速器該方案結(jié)構(gòu)組成為：一級(jí)減速使用蝸輪-蝸桿減速形式，二級(jí)減速使用圓柱齒輪減速形式。其工作原理為：電機(jī)軸與蝸桿軸連接，將電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為蝸桿軸轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿軸將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為蝸輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)完成一級(jí)減速；蝸輪與二級(jí)減速小齒輪在同一軸上，小齒輪將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，大齒輪最后將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，完成二級(jí)減速。該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)有：電機(jī)與蝸輪-蝸桿加速器可構(gòu)成整體性結(jié)構(gòu)，這樣就使得設(shè)備安裝簡便，蝸輪-蝸桿可以形成大減速比的傳動(dòng)，增大扭矩效果明顯；蝸輪-蝸桿機(jī)構(gòu)可以形成一個(gè)自鎖效果，可為履帶行進(jìn)機(jī)構(gòu)提供制動(dòng)效果，使得設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡便。但是能夠產(chǎn)生自鎖效果的蝸輪-蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率較低，不滿足高效化的設(shè)計(jì)要求。（2）設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案二：二級(jí)圓柱齒輪減速器該減速器結(jié)構(gòu)原理圖如圖3-3所示，其主要組成零件有：輸入軸、中間軸、輸出軸、輸入軸小齒輪、中間軸大齒輪、中間軸小齒輪、輸出軸大齒輪等。電機(jī)與輸入軸通過聯(lián)軸器連接；輸入軸小齒輪將電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)傳送給中間軸大齒輪，構(gòu)成第一級(jí)減速，中間軸小齒輪將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給輸出軸大齒輪構(gòu)成第二級(jí)減速。該減速器結(jié)構(gòu)原理為二級(jí)圓柱齒輪減速器，減速器與電機(jī)通過聯(lián)軸器傳動(dòng)，減速器與驅(qū)動(dòng)輪之間使用聯(lián)軸器傳動(dòng)，這樣使得所使用的減速器減速比減小，裝置整體體積縮小、質(zhì)量減輕，利于安裝。使用控制器控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度，利用制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)，本設(shè)計(jì)采用此種二級(jí)圓柱齒輪減速器進(jìn)行減速。紅棗收獲機(jī)自行式底盤裝置所使用的的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器組成，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器通過聯(lián)軸器直接連接，減速器的輸出軸兩端分別于后輪裝配機(jī)構(gòu)連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速器，減速器帶動(dòng)后輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而進(jìn)行行進(jìn)。圖3-3為電機(jī)與減速器裝配圖，所選用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的型號(hào)參數(shù)如表3-1所示，所使用的減速器為二級(jí)圓柱齒輪減速器，表3-2為減速器所使用的齒輪尺寸參數(shù)。表3-1行進(jìn)底盤裝置驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)參數(shù)表項(xiàng)目類型電機(jī)型號(hào)功率轉(zhuǎn)速n1轉(zhuǎn)矩工作電壓參數(shù)Y132S-45.5kW1440r/min2.2N·m380V表3-2減速器中各齒輪參數(shù)表名稱數(shù)值輸入軸小齒輪分度圓直徑d1（mm）60中間軸大齒輪分度圓直徑d2（mm）3600中間軸小齒輪分度圓直徑d3（mm）50輸出軸大齒輪分度圓直徑d4（mm）400圖3-3電機(jī)與減速器裝配圖（1）減速器傳動(dòng)比計(jì)算：第一級(jí)齒輪減速傳動(dòng)比i1為：第二級(jí)齒輪減速傳動(dòng)比i2為：減速器總減速比i總為：（2）轉(zhuǎn)速計(jì)算：減速器中間軸轉(zhuǎn)速n2為：減速器輸出軸轉(zhuǎn)速n3為：已知后車輪直徑Dh為0.3m，可以計(jì)算得出落葉清掃車行進(jìn)速度v最大值：所以，落葉清掃車最大行進(jìn)速度可以達(dá)到28.26m/min，滿足設(shè)計(jì)要求。（3）總傳動(dòng)效率計(jì)算：聯(lián)軸器傳動(dòng)效率：η1=0.99；齒輪傳動(dòng)效率：η2=0.97；軸承傳動(dòng)效率：η3=0.98。減速器使用了3個(gè)聯(lián)軸器，齒輪傳動(dòng)2對，軸承4對。所以總傳動(dòng)效率為：η總=η12η22η34=0.992×0.972×0.984=0.85。（4）齒輪的校核計(jì)算對中間軸小齒輪進(jìn)行校核計(jì)算，主要工作參數(shù)為：中間軸小齒輪為直齒型圓柱齒輪，齒數(shù)為50，模數(shù)為4，轉(zhuǎn)速為240r/min，傳遞功率為3.5kW，大齒輪齒數(shù)400，設(shè)計(jì)使用壽命8年，平均每日工作時(shí)長兩小時(shí)，振動(dòng)形式為輕微，齒輪材料為40Cr。依據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度對中間軸小齒輪進(jìn)行校核計(jì)算，查閱書籍齒寬系數(shù)為，彈性系數(shù)為，區(qū)域系數(shù)為，使用系數(shù)為，動(dòng)載荷系數(shù)為載荷分布系數(shù)為，載荷分配系數(shù)為。小齒輪傳遞扭矩：1.39×105N·mm轉(zhuǎn)速計(jì)算：0.628m/s載荷系數(shù)：2.1315接觸疲勞應(yīng)力計(jì)算時(shí)，接觸疲勞最大應(yīng)力MPa，MPa，壽命系數(shù)ZN均取0.9，安全系數(shù)SH取1.0。小齒輪循環(huán)次數(shù)：=8.41×107大齒輪循環(huán)次數(shù)N2=1.05×107計(jì)算得到：=540MPa=540MPa二者相等。=205.72MPa，小于以上計(jì)算數(shù)值，滿足要求。（5）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)輸出軸尺寸圖如圖3-3所示，其裝配方案為：右端，大齒輪、套筒、左端軸承、調(diào)整墊片、端蓋依次從軸的右端向左安裝；左端，左端軸承、調(diào)整墊片、端蓋、密封圈、聯(lián)軸器依次從軸的左端向右安裝。尺寸設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：當(dāng)直徑變化處的端面用于固定軸上零件或承受軸向力時(shí)，直徑變化值要大些。軸上安裝傳動(dòng)零件的軸段長度是由所裝零件的輪轂寬度決定的，而輪轂寬度一般是和軸的直徑有關(guān)，確定了直徑，即可確定輪轂寬度。軸的端面與零件端面應(yīng)留有距離L，以保證零件端面與套筒接觸起到軸向固定作用，一般可取L=（1~3）mm。其裝配方案為：左端，小齒輪、套筒、左端軸承、調(diào)整墊片、端蓋依次從軸的左端向右安裝；右端，大齒輪、套筒、右端軸承、調(diào)整墊片、端蓋依次從軸的右端向左安裝。尺寸設(shè)計(jì)準(zhǔn)則同上。4滑動(dòng)平臺(tái)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1滑動(dòng)平臺(tái)裝置結(jié)構(gòu)及原理圖4-1為滑動(dòng)平臺(tái)裝置三維模型圖，如圖中所示，滑動(dòng)平臺(tái)裝置主要組成為：平臺(tái)底板、滑動(dòng)導(dǎo)軌、紅棗果實(shí)接收盤、平臺(tái)滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、齒輪箱體、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、振動(dòng)裝置支架。進(jìn)行收獲工作時(shí)：滑動(dòng)底盤裝置由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)過齒輪箱對轉(zhuǎn)速進(jìn)行縮小，齒輪箱輸出軸接一個(gè)齒輪，該齒輪與齒條相互配合，最終帶動(dòng)滑動(dòng)平臺(tái)在兩根滑動(dòng)導(dǎo)軌上移動(dòng)。紅棗果實(shí)接收盤會(huì)對振動(dòng)落下的紅棗果實(shí)進(jìn)行收集，完成果實(shí)的收集作業(yè)。圖4-1滑動(dòng)平臺(tái)裝置三維模型圖4.2滑動(dòng)平臺(tái)齒輪箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.2.1齒輪箱體結(jié)構(gòu)組成及工作原理本文中所設(shè)計(jì)自行式紅棗收獲機(jī)的滑動(dòng)平臺(tái)選用齒輪箱體進(jìn)行減速增扭，圖4-2為齒輪箱三維模型圖，圖4-3為齒輪箱體的結(jié)構(gòu)原理圖。齒輪箱體的組成為：齒輪箱殼體、輸入軸、輸入軸小齒輪、輸入軸軸承、輸入軸透蓋、輸入軸端蓋、輸出軸、輸出軸大齒輪，輸出軸軸承、輸出軸透蓋、輸出軸端蓋、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、聯(lián)軸器、輸出軸端齒輪、齒條。驅(qū)動(dòng)電機(jī)與齒輪箱輸入軸通過聯(lián)軸器相連，輸入軸小齒輪與輸出軸大齒輪相互配合進(jìn)行減速，齒輪箱輸出軸軸端安裝小齒輪，小齒輪與齒條相互配合，完成滑動(dòng)平臺(tái)的滑動(dòng)作業(yè)。圖4-2齒輪箱三維模型圖圖4-3齒輪箱體結(jié)構(gòu)原理圖4.2.2齒輪箱體參數(shù)計(jì)算表4-1為驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要參數(shù)，選用驅(qū)動(dòng)電機(jī)型號(hào)為Y90S-6，齒輪箱所用大小齒輪及輸出軸端齒輪參數(shù)為：輸入軸小齒輪分度圓直徑d1為40mm，齒數(shù)為20；輸出軸大齒輪分度圓直徑d2為200mm，齒數(shù)為100；輸出軸軸端齒輪分度圓直徑d3為60mm。表4-1驅(qū)動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)項(xiàng)目型號(hào)功率轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩參數(shù)Y90S-60.75kW910r/min2.0kN齒輪箱減速比i為：i=d2/d1=200/40=5輸入軸轉(zhuǎn)速n2為：n2=n1=910r/min輸出軸轉(zhuǎn)速n3為：n3=n2/i=910/5=182r/min5振動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1振動(dòng)裝置基本原理紅棗收獲是一項(xiàng)對作業(yè)及時(shí)性要求比較高的作業(yè)。因?yàn)榧t棗的收獲期正值十月中旬，收獲過早或過晚都會(huì)對紅棗的品質(zhì)產(chǎn)生影響。收獲過早，紅棗的含糖量、成熟度沒有達(dá)到要求，影響口感，使用價(jià)值降低。收獲過晚，可能會(huì)因?yàn)樗獌鍪辜t棗品質(zhì)下降，影響經(jīng)濟(jì)價(jià)值。針對新疆紅棗種植模式和農(nóng)藝要求，并考慮到機(jī)器對棗樹的損傷及工作效率等因素，設(shè)計(jì)了基于振動(dòng)原理的矮化密植紅棗振動(dòng)采收裝置。本章首先介紹了整機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理，然后對振動(dòng)裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、曲柄輪、搖桿、液壓抓手等。5.2振動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.2.1振動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置主體結(jié)構(gòu)激振裝置通過往復(fù)振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)紅棗與樹枝的分離。振動(dòng)裝置三維模型圖如圖5-1所示，該裝置主要由機(jī)架、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、齒輪箱、曲柄輪、連桿、液壓夾緊抓手等組成。驅(qū)動(dòng)電機(jī)是振動(dòng)裝置的動(dòng)力來源，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)通過減速齒輪箱進(jìn)行減速，減速齒輪箱輸出軸軸端安裝有曲柄輪，曲柄輪上軸銷連接連桿機(jī)構(gòu)，連桿另一頭連接液壓夾緊抓手。振動(dòng)裝置工作時(shí)，首先由液壓夾緊抓手將棗樹樹干夾緊固定住，然后驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過減速齒輪箱進(jìn)行減速增扭作用，減速齒輪箱輸出動(dòng)力給曲柄輪，曲柄輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)其上連接的連桿，構(gòu)成曲柄連桿原理，形成周期性的液壓夾緊抓手的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。該振動(dòng)裝置所使用到的振動(dòng)原理為機(jī)械式的，采用的是曲柄連桿裝置形成周期性振動(dòng)，其振動(dòng)頻率可以通過調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)，可以做到較為柔性的振動(dòng)動(dòng)作，這樣既可以高效的將棗樹上的紅棗振動(dòng)下來，又可以避免因振動(dòng)強(qiáng)度過大而損傷棗樹健康。圖5-1振動(dòng)裝置三維模型圖5.2.2振動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置減速齒輪箱設(shè)計(jì)圖5-2振動(dòng)裝置減速齒輪箱結(jié)構(gòu)原理圖本文中所設(shè)計(jì)自行式紅棗收獲機(jī)的振動(dòng)裝置選用減速齒輪箱體進(jìn)行減速增扭效果，圖5-2為振動(dòng)裝置減速齒輪箱的結(jié)構(gòu)原理圖。齒輪箱體的組成為：齒輪箱殼體、輸入軸、輸入軸小齒輪、輸入軸軸承、輸入軸透蓋、輸入軸端蓋、輸出軸、輸出軸大齒輪，輸出軸軸承、輸出軸透蓋、輸出軸端蓋、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、聯(lián)軸器、輸出軸端齒輪、齒條。驅(qū)動(dòng)電機(jī)與齒輪箱輸入軸通過聯(lián)軸器相連，輸入軸小齒輪與輸出軸大齒輪相互配合進(jìn)行減速，齒輪箱輸出軸軸端安裝曲柄輪，曲柄輪與連桿相連接，完成液壓夾緊抓手的高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成振動(dòng)動(dòng)作，最終將紅棗由樹上振下。表5-1為驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要參數(shù)，選用驅(qū)動(dòng)電機(jī)型號(hào)為Y90S-6，齒輪箱所用大小齒輪及輸出軸端齒輪參數(shù)為：輸入軸小齒輪分度圓直徑d1為50mm，齒數(shù)為25；輸出軸大齒輪分度圓直徑d2為250mm，齒數(shù)為125；輸出軸軸端曲柄輪分度圓直徑d3為80mm，近似曲柄長度為60mm。表4-1驅(qū)動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)項(xiàng)目型號(hào)功率轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩參數(shù)Y90S-60.75kW910r/min2.0kN齒輪箱減速比i為：i=d2/d1=250/50=5輸入軸轉(zhuǎn)速n2為：n2=n1=910r/min輸出軸轉(zhuǎn)速n3為：n3=n2/i=910/5=182r/min振動(dòng)頻率f為：f=182Hz/min振動(dòng)幅度H為：H=60mm5.2.3振動(dòng)裝置抓手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖5-3液壓夾緊抓手三維模型圖如圖5-3為液壓夾緊抓手的三維模型圖，主要由液壓抓手支架、兩個(gè)抓手桿、兩根液壓缸組成。工作時(shí)，通過液壓缸的伸展來控制抓手的開閉角度，通過液壓缸的伸展壓力來抓緊紅棗棗樹的樹干，最終將樹干與夾手桿合為一體，在整體機(jī)械的振動(dòng)下完成棗樹的振動(dòng)收獲工作?？偨Y(jié)目前，全國紅棗的種植面積達(dá)到2900萬畝，其面積和產(chǎn)量均占世界總量的98%以上。我國新疆紅棗的種植面積已達(dá)45.6萬hm2，已成為我國重要紅棗產(chǎn)區(qū)之一和紅棗產(chǎn)業(yè)最具活力的產(chǎn)區(qū)。紅棗收獲作業(yè)是紅棗生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)，目前主要依靠人工收獲，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，紅棗的機(jī)械化收獲已成為紅棗產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。自走式紅棗收獲機(jī)的研發(fā)工作是棗業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，本文通過理論分析和實(shí)際調(diào)研相結(jié)合的方法，對紅棗種植發(fā)展進(jìn)行研究、機(jī)械采摘機(jī)理進(jìn)行研究、各個(gè)工作裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)以及運(yùn)動(dòng)分析和仿真。本文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。主要研究內(nèi)容為：繼承前人研究內(nèi)容與成果，總結(jié)歸納現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)缺陷與不足，提出一種新型自行式紅棗收獲機(jī)，研究步驟如下：（1）闡述本研究課題選題背景以及其重要意義，翻閱文獻(xiàn)資料了解落林果收獲機(jī)械、自行式紅棗收獲機(jī)械設(shè)備內(nèi)外研究現(xiàn)狀，以及研究現(xiàn)有紅棗收獲機(jī)，并進(jìn)行橫向數(shù)據(jù)對比?？偨Y(jié)現(xiàn)有設(shè)備的不足之處，繼承前人先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，研究收獲機(jī)設(shè)備工作特點(diǎn)，為設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。（2）對所設(shè)計(jì)的自行式紅棗收獲機(jī)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)并闡述其工作原理，說明了該自行式紅棗收獲機(jī)所適應(yīng)的工作場地，以及工作要求，工作現(xiàn)場操作規(guī)范與收獲設(shè)備設(shè)計(jì)要