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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
水果采摘器的設(shè)計(jì)
Design of fruit picking device
班級(jí)
學(xué)生姓名 學(xué)號(hào)
指導(dǎo)教師 職稱 講師
導(dǎo)師單位 技術(shù)學(xué)院
論文提交日期
II
摘 要
本次設(shè)計(jì)主要是研究采摘器的工作原理、主要零件組成對(duì)其使用環(huán)境、作用進(jìn)行介紹。研究的方法是運(yùn)用Solid works把采摘器所有組成零件三維造型出來(lái)并將其用適當(dāng)?shù)呐浜详P(guān)系裝配好，通過(guò)Solid works的運(yùn)動(dòng)仿真及動(dòng)畫(huà)功能將其工作原理展現(xiàn)出來(lái)。
根據(jù)裝配圖并結(jié)合自己對(duì)采摘器的調(diào)研對(duì)采摘器所有組成零件的尺寸、公差、表面粗糙度、結(jié)構(gòu)以及材料和生產(chǎn)方法上進(jìn)行設(shè)計(jì)，先使用CAD繪圖軟件繪制出零件的二維圖紙，再利用用Solid works三維造型出各個(gè)零件并將其裝配好，通過(guò)合適的配合關(guān)系使零部件能進(jìn)行正確的運(yùn)動(dòng)仿真并制作仿真動(dòng)畫(huà)。
Solid works是企業(yè)中應(yīng)用的比較廣泛的設(shè)計(jì)軟件，通過(guò)對(duì)采摘器零部件的三維造型、裝配、運(yùn)動(dòng)仿真，我更加熟練的掌握了Solid works軟件的基本操作知識(shí)，掌握簡(jiǎn)單機(jī)械設(shè)備的測(cè)繪技能，進(jìn)一步掌握機(jī)械圖樣的識(shí)讀和繪制技能，也對(duì)CAD軟件運(yùn)用的更加熟練。
關(guān)鍵詞：采摘器；制圖；三維造型
Abstract
This design is mainly the main parts of the working principle, the composition of the research bench to introduce the use of action on the environment. The research method is the use of Proe to all parts of 3D modeling benchvice good. The various parts of the assembly and through the Proe motion simulation and animation functions to show its working principle.
Mapping and drawing of all parts of the CAD drawings of all parts, the use of Proe three-dimensional modeling of the various parts and assemble them. Through the specific assembly constraint relations, the assembly can make the proper motion simulation and make the simulation animation.
Proe is currently widely used in enterprise product design software, based on benchvice dimensional modeling, assembly, motion simulation I more skilled grasp the basic knowledge of Proe software operation. Master the simple mechanical equipment mapping skills, to further understand the reading mechanical drawings and drawing skills, but also have some understanding of the CAD software.
Keywords: benchvice; mechanical drawing; 3D modeling.
目錄
摘 要 I
Abstract II
第一章 緒論 1
1.2水果采摘器概述 1
1.3課題意義 3
第二章 采摘器的設(shè)計(jì)方案 4
2.1設(shè)計(jì)方案一 4
2.1.1結(jié)構(gòu)組成及工作原理 4
2.1.2該產(chǎn)品的優(yōu)缺點(diǎn)及實(shí)用價(jià)值 4
2.2設(shè)計(jì)方案二 5
2.2.1結(jié)構(gòu)組成及工作原理 5
2.2.2該產(chǎn)品的優(yōu)缺點(diǎn)及實(shí)用價(jià)值 6
2.3設(shè)計(jì)方案三 6
2.3.1結(jié)構(gòu)組成及工作原理 6
2.3.2該產(chǎn)品的優(yōu)缺點(diǎn)及實(shí)用價(jià)值 7
2.4采摘器的方案確定 8
2.5采摘器工作原理 9
第三章 采摘器零部件設(shè)計(jì) 10
3.1裝配圖的分析 10
3.1.1視圖分析 10
3.1.2尺寸分析 11
3.2主要部件二維圖及三維造型 11
3.2.1切削刀具1的設(shè)計(jì) 11
3.2.2切削刀具2的設(shè)計(jì) 12
3.2.3保護(hù)片的設(shè)計(jì) 14
3.2.4鏈接套的設(shè)計(jì) 15
3.2.5回收筒的設(shè)計(jì) 16
3.2.6固定環(huán)的設(shè)計(jì) 17
3.2.7小連桿的設(shè)計(jì) 18
3.2.8支撐架的設(shè)計(jì) 19
第四章 產(chǎn)品成本分析及應(yīng)用前景 20
總結(jié) 22
參考文獻(xiàn) 23
致謝 24
論文真實(shí)性承諾及指導(dǎo)教師聲明
學(xué)生論文真實(shí)性承諾
本人鄭重聲明：所提交的作品是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，內(nèi)容真實(shí)可靠，不存在抄襲、造假等學(xué)術(shù)不端行為。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。如被發(fā)現(xiàn)論文中存在抄襲、造假等學(xué)術(shù)不端行為，本人愿承擔(dān)本聲明的法律責(zé)任和一切后果。
畢業(yè)生簽名： 日 期:2016-11-30
指導(dǎo)教師關(guān)于學(xué)生論文真實(shí)性審核的聲明
本人鄭重聲明：已經(jīng)對(duì)學(xué)生論文所涉及的內(nèi)容進(jìn)行嚴(yán)格審核，確定其內(nèi)容均由學(xué)生在本人指導(dǎo)下取得，對(duì)他人論文及成果的引用已經(jīng)明確注明，不存在抄襲等學(xué)術(shù)不端行為。
指導(dǎo)教師簽名： 日 期：2016-11-30
第一章 緒論
1.1選題背景
通過(guò)調(diào)查得知，人類每天進(jìn)食不同的水果，可以使人類的皮膚更加光滑，降低血壓預(yù)防疾病。所以說(shuō)水果是對(duì)人類身體非常有益的一種食物。是因?yàn)檫@樣，所以在我國(guó)廣袤的土地上，有大量的果農(nóng)在種植不同的水果，每年秋天正是這些水果成熟的時(shí)候，但是水果的采摘方式還是依靠原始的人工采摘方式。以蘋(píng)果樹(shù)為例，蘋(píng)果樹(shù)一般種植再丘陵地區(qū)，大型的水果采摘器很少能翻越丘陵和山地，并且這種水果采摘器價(jià)格較高，幸苦一年的收獲的水果并不能購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)設(shè)計(jì)。在這種情況下需要設(shè)計(jì)一種小型的水果采摘器，來(lái)提高水果采摘效率和質(zhì)量，是非常有必要的。
1.2水果采摘器概述
手工的水果采摘器再市場(chǎng)上面有很多類型，按照采摘器的由于工作部件，可以分為剪刀采摘器，鋸片式采摘器，刀片式采摘器等多種類型，本次設(shè)計(jì)的是刀片式采摘器。
1.剪刀采摘器
剪刀式采摘器的工作原理和剪刀基本一致，再工作的時(shí)候定剪刀完全固定，通過(guò)手柄控制動(dòng)剪刀的開(kāi)合，完成對(duì)水果的采摘，如圖1所示：
圖1剪刀式采摘器
2.鋸片式
鋸片式采摘器可以采摘根部比較粗的水果，比如榴蓮，這種水果的根部以及超出了剪刀式采摘器的工作范圍。如圖2所示：
圖2鋸片式采摘器
3.刀片式
刀片式的采摘器的原理和鐮刀基本一致，利用鋒利的刀刃，對(duì)水果進(jìn)行采摘。如圖3所示：
圖3刀片式采摘器
1.3課題意義
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是研究創(chuàng)新一種機(jī)械式的水果采摘器，這種機(jī)械式水果采摘器首先可以提高人工采摘水果的效率。
其次要在保證效率的同時(shí)保證水果采摘的質(zhì)量，因?yàn)槟壳笆忻嬉延械谋姸嗨烧?，不乏各種使用剪切式的采摘器，這種采摘器雖然能夠采摘一些比較難取的果實(shí)，但是市面上的這種采摘器往往沒(méi)有刀片的保護(hù)裝置，在摘取比較的果實(shí)的時(shí)候，刀片部分很容易觸碰到果實(shí)，這樣就會(huì)將果實(shí)劃破從而影響采摘質(zhì)量；然后就是要輕便，易于攜帶。
目前在大部分的水果生產(chǎn)園區(qū)中，果樹(shù)的種植是十分密集的，過(guò)于長(zhǎng)大的采摘器不僅會(huì)影響采摘效率，甚至有可能碰壞果實(shí)，更有甚者因?yàn)椴烧鞯捏w積，或者果園的地形原因，可能都無(wú)法順利帶入果園之中，所以體積小，攜帶方便也是很重要的設(shè)計(jì)任務(wù)。
最后設(shè)計(jì)的此款水果采摘器，在收集方面也要降低損耗，有很多采摘器在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮到這一點(diǎn)，導(dǎo)致摘取果實(shí)后卻無(wú)法保存完整，雖然這屬于采摘器的配套裝備，但是對(duì)于提高整體的水果生產(chǎn)效率還是非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。
第二章 采摘器的設(shè)計(jì)方案
2.1設(shè)計(jì)方案一
圖4方案一
2.1.1結(jié)構(gòu)組成及工作原理
方案一中的水果采摘器主要由三爪爪頭、可伸縮主桿、手柄、以及軟管收集器，四部分組成。方案一中的采摘器，通過(guò)捏合手柄帶動(dòng)主桿內(nèi)的鋼絲，從而控制三爪爪頭的開(kāi)合實(shí)現(xiàn)摘取果實(shí)。
三爪爪頭是常見(jiàn)的水果采摘器使用的爪頭，這種爪頭整體由塑料制成，爪頭部分沒(méi)有尖銳的棱角，即使在采摘過(guò)程中不慎碰到果實(shí)，也不會(huì)將果實(shí)碰壞。
主桿部分采用可伸縮的結(jié)構(gòu)，使得采摘器的整體可以通過(guò)調(diào)整長(zhǎng)度來(lái)摘取果樹(shù)上高度不同的果實(shí)，在連接三爪爪頭的部分，采用了可調(diào)節(jié)角度的連接器，這樣可以實(shí)現(xiàn)摘取多角度的果實(shí)，從而增加整體設(shè)計(jì)的實(shí)用性。
手柄部位是傳統(tǒng)采摘器常使用的手柄的類型，手柄較一般采摘器，整體長(zhǎng)度更長(zhǎng)，達(dá)到省力的目的；彎曲的形狀符合人體工程學(xué)，使人在使用使手部更加舒適。
軟管收集器福分，開(kāi)口較大，可以提高果實(shí)落入收集器中的容錯(cuò)率，整體材質(zhì)柔軟在軟管底部裝有海綿墊，可以減少果實(shí)在下落的時(shí)候造成的破損。
2.1.2該產(chǎn)品的優(yōu)缺點(diǎn)及實(shí)用價(jià)值
三爪爪頭設(shè)計(jì)沒(méi)有創(chuàng)新點(diǎn)，果實(shí)收集類型過(guò)于局限，只能用于果梗與果實(shí)連接不緊密的果實(shí)，在摘取果實(shí)時(shí)還需要左右扭動(dòng)才可將果實(shí)扭拽下來(lái)，在扭拽的過(guò)程中容易拽壞果實(shí)，影響采摘效率;連接部分不易于實(shí)現(xiàn)伸縮功能，由于 主桿內(nèi)部有鋼絲線，鋼絲線的長(zhǎng)度是固定的無(wú)法改變，導(dǎo)致不易于實(shí)現(xiàn)伸縮功能；收集部分雖然材質(zhì)柔軟，但是如果在收集高度較高的果實(shí)時(shí)，果實(shí)之間的碰撞也會(huì)損壞果實(shí)，影響采摘效率；鑒于以上種種將方案一還需改進(jìn)。
2.2設(shè)計(jì)方案二
圖5方案二
2.2.1結(jié)構(gòu)組成及工作原理
圖6方案二采摘頭
上圖為方案二采摘器的采摘爪頭整體結(jié)構(gòu)，整體為連桿結(jié)構(gòu)，通過(guò)兩根副桿帶動(dòng)兩個(gè)爪頭閉合，通過(guò)刀片將剪斷果梗，完成采摘任務(wù)，左右兩個(gè)爪頭上的刀片都設(shè)計(jì)的比較寬，其目的是避免由于刀片過(guò)于狹窄而無(wú)法準(zhǔn)確剪切到果梗，并且寬大的刀片在閉合后，可以充當(dāng)圓筒收集器的瓶蓋，防圓筒收集器中的果實(shí)掉出；在圓筒收集器下方副桿與主桿之間的空隙裝配了彈簧，實(shí)現(xiàn)剪切部分在完成閉合動(dòng)作后可以通過(guò)彈簧復(fù)位，使得整個(gè)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作更加方便流暢；方案二中的收集器舍棄了傳統(tǒng)的軟管收集的方式，改為了圓筒形，雖然減少了每次收集的數(shù)量，但是避免了果實(shí)由于收集器過(guò)高而出現(xiàn)的，下落時(shí)相互碰撞的情況，圓筒的高度為210mm，以蘋(píng)果為例大約可以容納2-3個(gè)，在收集器的下方還有一個(gè)開(kāi)口，可以額外下掛一個(gè)收集網(wǎng)兜以增加收集果實(shí)的數(shù)量。
在方案二中，將方案一中的鋼絲傳動(dòng)結(jié)構(gòu)改為了可伸縮式的鋁管傳動(dòng)，主桿和兩根副桿都分別由兩根鋁管通過(guò)連接器連接，一方面解決了鋼絲無(wú)法伸縮這個(gè)問(wèn)題，另一方面，選用鋁管，材質(zhì)更加輕便。
圖7方案二手柄
上圖為方案二采摘器的手柄部分，由一個(gè)拉桿和外圍的護(hù)手組成，外圍護(hù)手連接著主桿，而拉桿則連接著兩根副桿，在使用時(shí)，拉動(dòng)拉桿，帶動(dòng)副桿，最后使兩個(gè)爪頭閉合。把手整體設(shè)計(jì)符合人體工程學(xué)，使人手握起來(lái)更加舒適。
2.2.2該產(chǎn)品的優(yōu)缺點(diǎn)及實(shí)用價(jià)值
在通過(guò)分析總結(jié)方案一的優(yōu)缺點(diǎn)后，設(shè)計(jì)出了方案二的采摘器，方案二在創(chuàng)新的同時(shí)也沒(méi)有放棄實(shí)用，主要解決了方案一中主桿難以解決伸縮的問(wèn)題，并且使用剪切式的爪頭，較之前的三爪爪頭，能適應(yīng)更多種類水果的采摘，并且提高的收集難以扭拽的果實(shí)的容錯(cuò)率，減少因扭拽產(chǎn)生的果實(shí)損壞情況。但是在方案二中沒(méi)有在刀片的位置裝配防護(hù)裝置，使得刀片在碰到果實(shí)時(shí)會(huì)碰壞果實(shí)。另一方面，沒(méi)有加裝可以確定果梗的位置裝置，在樹(shù)枝較為密集的部分，就很難確定果梗的位置，容易直接剪切到果實(shí)。所以方案二還有待優(yōu)化。
2.3設(shè)計(jì)方案三
2.3.1結(jié)構(gòu)組成及工作原理
圖8方案三
方案三主要由采摘爪頭、可伸縮主副、推拉式手柄、桿圓筒形收集器以及配套的三角支架組成，在實(shí)現(xiàn)采摘任務(wù)時(shí)，先拉動(dòng)手柄，帶動(dòng)兩根副桿，通過(guò)連接器，最終使得兩個(gè)爪頭閉合，通過(guò)爪頭上的刀片剪斷果梗，最終實(shí)現(xiàn)剪切任務(wù)。
2.3.2該產(chǎn)品的優(yōu)缺點(diǎn)及實(shí)用價(jià)值
方案三主要由方案二優(yōu)化得來(lái)，方案三，首先優(yōu)化了方案二中采摘爪的形狀，使其更加節(jié)省材料，并在刀片上方增加了防護(hù)裝置，解決了在高處會(huì)出現(xiàn)的刀片碰傷果實(shí)的情況，由于此方案中的圓筒形收集器可以附帶收集網(wǎng)兜，所以在收集到一定數(shù)目的果實(shí)的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)因?yàn)樽︻^過(guò)重而影響使用者正常操作的情況，為了應(yīng)對(duì)此情況的發(fā)生，方案三中配套了三角支架，這種三角支架可以通過(guò)連接器調(diào)整高度，并且在連接采摘器的部分，裝備了萬(wàn)向軸，可以大大增加裝備支架后采摘器的靈活度，從而提高該種采摘器在多種地形下的工作效率。并且對(duì)于位置過(guò)高的果實(shí)，可以裝備攝像頭，通過(guò)攝像頭來(lái)確定果梗的位置，從而確保在采摘時(shí)不損傷水果，通過(guò)以上優(yōu)化，方案三的采摘器較方案二大大提升了采摘的安全性以及采摘的穩(wěn)定性，實(shí)用價(jià)值也相應(yīng)提升；是目前較為完善的方案。
6
2.4采摘案確定
圖9采摘器的結(jié)構(gòu)圖
1-固定環(huán)；2-把手；3-下收縮桿；4-支撐桿；5-六角雙頭螺母；6-鏈接套；7-上收縮桿；8-支撐架；9-小連桿；10-切削刀具1；11-回收筒；12-切削刀具2；13-小彈簧；14-定位削；15-六角螺釘；16-大彈簧；17-保護(hù)片；
表一 采摘器主要零件的工作環(huán)境、性能要求、材料和生產(chǎn)方法
名稱
工作環(huán)境和性能要求
材料
生產(chǎn)方法
熱處理方式
固定環(huán)
固定環(huán)再采摘器的下部，是水果采摘器使用者用來(lái)固定整個(gè)水果采摘器的部分。在設(shè)計(jì)時(shí)需要使結(jié)構(gòu)更加美觀，并且減輕水果采摘器結(jié)構(gòu)重量。
ABS
注塑成型
把手
采摘器在使用過(guò)程中，水果采摘器使用者一只收握住固定環(huán)來(lái)保證整體設(shè)備固定，另一只收握住把手，進(jìn)行往復(fù)移動(dòng)，完成采摘?jiǎng)幼鳌?
ABS
注塑成型
下收縮桿
水果采摘器需要能夠滿足不同高度的水果樹(shù)采摘，所以需要水果采摘器具有一定的高度，位置方便回收，容易攜帶，所以設(shè)計(jì)為可以收縮的結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)材料為鋁，以此來(lái)減輕重量，并且鋁材和剛度和強(qiáng)度和鋼鐵基本一致，比鋼鐵還多了一些韌性。
1060
毛坯、鋸
時(shí)效硬化
支撐桿
支撐桿的主要功能是支撐采摘頭。
1060
毛坯、鋸
時(shí)效硬化
上收縮桿
水果采摘器需要能夠滿足不同高度的水果樹(shù)采摘，所以需要水果采摘器具有一定的高度，位置方便回收，容易攜帶，所以設(shè)計(jì)為可以收縮的結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)材料為鋁，以此來(lái)減輕重量，并且鋁材和剛度和強(qiáng)度和鋼鐵基本一致，比鋼鐵還多了一些韌性。
1060
毛坯、鋸
時(shí)效硬化
支撐架
本次采摘裝置設(shè)計(jì)為連桿結(jié)構(gòu)，支撐架是整個(gè)連桿結(jié)構(gòu)中固定的位置。
45
銑、鉆
正火、回火
小連桿
起到鏈接和支撐刀片的作用。
45
銑、鉆
正火、回火
切削刀具1
水果采摘器的工作部分，對(duì)水果進(jìn)行切斷，完成采摘
45
銑、鉆
正火、回火
回收筒
水果采摘器摘下的水果，調(diào)入回收筒內(nèi)。
T10
鋸床下料
焊接成型
正火、回火
切削刀具1
水果采摘器的工作部分，對(duì)水果進(jìn)行切斷，完成采摘
45
銑、鉆
正火、回火
2.5采摘器工作原理
（1） 調(diào)整高度的原理
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)的水果采摘器，需要對(duì)不同高度的水果進(jìn)行采摘，下面分析調(diào)整高度的原理。本次設(shè)計(jì)下收縮桿3，上收縮桿7，連桿兩端設(shè)計(jì)普通三角螺紋，中間使用鏈接螺紋套進(jìn)行固定，這樣就可以增加上水果采摘器的設(shè)計(jì)的高度。
（2） 刀片的工作原理
切削刀具10的刀片是沒(méi)有設(shè)計(jì)刀刃，切削刀具12上是設(shè)計(jì)刀刃。當(dāng)兩端刀具合上的時(shí)候，就會(huì)完成水果采摘。
把手2鏈接收縮桿，收縮桿鏈接左右2把刀具，工作的時(shí)候拉下把手2，刀具就會(huì)合上，利用彈簧16的彈力，松開(kāi)把手2，刀具就會(huì)自動(dòng)分開(kāi)，水果就會(huì)掉進(jìn)回收筒11里面。
切削刀具2上設(shè)計(jì)刀刃，為了保護(hù)使用者的安全，上面設(shè)計(jì)刀具保護(hù)片12，來(lái)保護(hù)刀刃和使用者的安全。
第三章 采摘器零部件設(shè)計(jì)
3.1裝配圖的分析
本次設(shè)計(jì)使用CAD軟件完成采摘器裝配圖的繪制，通過(guò)完成裝配圖的繪制，可以表示出每個(gè)零件的裝配關(guān)系，總結(jié)反應(yīng)出采摘器的工作原理。
零件上所有的零件經(jīng)過(guò)加工制造之后，就需要參考裝配圖進(jìn)行最后的裝配安裝和調(diào)試。
圖10采摘器的裝配圖
圖5為采摘器裝配圖，圖中反映出了收縮桿的裝配關(guān)系，連桿和軸的配合關(guān)系，彈簧的安裝位置，回收筒的鏈接方式等。
3.1.1視圖分析
（1） 本次設(shè)計(jì)通過(guò)三個(gè)視圖，清晰的表達(dá)出了采摘器的裝配關(guān)系。主要是主視圖，左視圖和俯視圖。主視圖利用局部剖視圖的辦法，清晰的表達(dá)出了兩個(gè)收縮桿之間的鏈接方式。利用隱藏線畫(huà)法，表達(dá)出了連桿與銷的配合位置。
（2） 左視圖利用剖視圖的畫(huà)法，清晰的表達(dá)出了回收通的固定方式為螺栓固定，表達(dá)出了銷軸的安裝位置。
（3） 俯視圖主要表示出了回收筒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。
3.1.2尺寸分析
（1） 總體尺寸分析：采摘器總高為2100mm，回收筒直徑φ115mm，可以收集直徑φ115的水果。
（2） 銷軸與鏈接的配合公差為H7/h6。
在裝配的過(guò)程中需要注意以下幾點(diǎn)：
1：上下兩個(gè)收縮桿必須同軸。
2：銷軸與連桿裝配時(shí)必須同軸。
3.2主要部件二維圖及三維造型
3.2.1切削刀具1的設(shè)計(jì)
通過(guò)觀察裝配圖可以知道切削刀具1需要與小連桿和支撐座進(jìn)行圓柱銷固定，工具部件設(shè)計(jì)刀片，按以上內(nèi)容設(shè)計(jì)出如圖9的切削刀具1：
圖11切削刀具1的三維造型
圖11為切削刀具1的CAD圖紙，零件未注倒角R2，未注尺寸公差按GB1804-2000，零件總高度253mm，寬度為105mm，與小連桿配合的位置為φ10mm，設(shè)計(jì)上偏差0.015mm，設(shè)計(jì)下偏差為0mm，設(shè)計(jì)表明粗糙度1.6um，與支撐座配合的位置為φ8mm，設(shè)計(jì)上偏差0.015mm，設(shè)計(jì)下偏差為0mm，設(shè)計(jì)表明粗糙度1.6um，其余粗糙度6.3，具體尺寸如下：
圖11切削刀具1零件圖
3.2.2切削刀具2的設(shè)計(jì)
通過(guò)觀察裝配圖可以知道切削刀具2需要與小連桿和支撐座進(jìn)行圓柱銷固定，工具部件設(shè)計(jì)刀片，按以上內(nèi)容設(shè)計(jì)出如圖12的切削刀具2：
圖12切削刀具2的三維造型
圖13為切削刀具2的CAD圖紙，零件未注倒角R2，未注尺寸公差按GB1804-2000，零件總高度254mm，寬度為107mm，與小連桿配合的位置為φ10mm，設(shè)計(jì)上偏差0.015mm，設(shè)計(jì)下偏差為0mm，設(shè)計(jì)表明粗糙度1.6um，與支撐座配合的位置為φ8mm，設(shè)計(jì)上偏差0.015mm，設(shè)計(jì)下偏差為0mm，設(shè)計(jì)表明粗糙度1.6um，其余粗糙度6.3，具體尺寸如下：
圖13 切削刀具2零件圖
3.2.3保護(hù)片的設(shè)計(jì)
切削刀具2上設(shè)計(jì)刀刃，為了保護(hù)使用者的安全，上面設(shè)計(jì)刀具保護(hù)片，來(lái)保護(hù)刀刃和使用者的安全,按以上內(nèi)容設(shè)計(jì)出如圖14：
圖14 保護(hù)片的三維造型
圖15是保護(hù)片的CAD圖紙, 保護(hù)片最大外輪廓100x20mm，設(shè)計(jì)尺寸偏差正負(fù)0.1mm。設(shè)計(jì)寬度為3mm。中間設(shè)計(jì)R3mm鍵槽。
圖15保護(hù)片零件圖
3.2.4鏈接套的設(shè)計(jì)
連桿兩端設(shè)計(jì)普通三角螺紋，中間使用鏈接螺紋套進(jìn)行固定，這樣就可以增加上水果采摘器的設(shè)計(jì)的高度。按以上內(nèi)容設(shè)計(jì)出如圖16：
圖16鏈接套的三維造型
如下圖所示圖17是鏈接套的CAD圖紙，零件外圓為φ14mm，上端設(shè)計(jì)M8內(nèi)螺紋，下端設(shè)計(jì)M12內(nèi)螺紋。
圖17鏈接套的零件圖
3.2.5回收筒的設(shè)計(jì)
水果采摘器摘下的水果，調(diào)入回收筒內(nèi)，下部設(shè)計(jì)螺紋孔，以此來(lái)固定回收筒，根據(jù)以上要求，設(shè)計(jì)的的回收筒三維造型如圖18所示：
圖18回收筒的三維造型
如下圖所示圖19是回收筒的CAD圖紙，零件總高度225mm，最大外圓φ120mm，內(nèi)部設(shè)計(jì)φ115mm，低端設(shè)計(jì)2-M8內(nèi)螺紋。
圖19回收筒零件圖
3.2.6固定環(huán)的設(shè)計(jì)
固定環(huán)再采摘器的下部，是水果采摘器使用者用來(lái)固定整個(gè)水果采摘器的部分。在設(shè)計(jì)時(shí)需要使結(jié)構(gòu)更加美觀，并且減輕水果采摘器結(jié)構(gòu)重量。按照以上要求設(shè)計(jì)出固定環(huán)的三維造型如圖20所示：
圖20固定環(huán)的三維造型
圖21是固定環(huán)CAD圖紙,零件最大外輪廓為180x130mm，設(shè)計(jì)正負(fù)偏差0.1mm內(nèi)輪廓為150x100mm。
圖21固定環(huán)零件圖
3.2.7小連桿的設(shè)計(jì)
小連桿起到鏈接和支撐刀片的作用，兩端需要設(shè)計(jì)內(nèi)孔，按照以上要求設(shè)計(jì)出小連桿的三維造型如圖22所示：
圖22小連桿三維造型
圖23是小連桿CAD圖紙，最大外輪廓為112x18mm，設(shè)計(jì)正負(fù)偏差0.1mm，兩端設(shè)計(jì)φ15內(nèi)孔,φ10內(nèi)孔，內(nèi)孔表面粗糙度1.6um。
圖23小連桿零件圖
3.2.8支撐架的設(shè)計(jì)
本次采摘裝置設(shè)計(jì)為連桿結(jié)構(gòu)，支撐架是整個(gè)連桿結(jié)構(gòu)中固定的位置，其三維造型如圖24：
圖24支撐架的三維造型
圖25是支撐架的CAD圖紙，零件的最大輪廓為354x247x35mm，與小連桿配合的位置為φ15mm，設(shè)計(jì)上偏差-0.02，設(shè)計(jì)下偏差-0.01mm。
圖25支撐架零件圖
第四章 產(chǎn)品成本分析及應(yīng)用前景
4.1成本分析
本套產(chǎn)品共有18個(gè)零件，其中標(biāo)準(zhǔn)件5個(gè)，分別是六角雙頭螺母，2種規(guī)格的彈簧，定位銷，六角螺釘，這種標(biāo)準(zhǔn)件可以直接采購(gòu)。如下表：
表4-1價(jià)格表
序號(hào)
產(chǎn)品名稱
數(shù)量
單位（元）
價(jià)格（元）
分選合計(jì)（元）
1
六角雙頭螺母
（M14）
1
0.1
0.1
0.1
2
小彈簧
2
0.5
0.5
1
3
大彈簧
1
1
1
1
4
定位銷
6
0.2
0.2
1.2
5
內(nèi)六角螺釘
2
0.3
0.3
0.6
總計(jì)
2.9
零件的把手和固定環(huán)是塑膠材料，使用塑膠模具生成，單個(gè)模具的設(shè)計(jì)費(fèi)用估算為5000元。每套模具可以生產(chǎn)10萬(wàn)件，理論每個(gè)零件的價(jià)格為0.05mm，估算材料費(fèi)和人工費(fèi)等，預(yù)算把手和固定環(huán)每個(gè)零件為0.5元。
零件需要購(gòu)買(mǎi)4根管料，用作支撐板和收縮桿，市場(chǎng)價(jià)格為4元/米。每個(gè)設(shè)備需要采購(gòu)4米，預(yù)算16元。
連接套2個(gè)，使用車削加工，預(yù)算0.3元。
支撐架使用銑削加工，預(yù)算0.5元。
小連桿2個(gè)，使用銑削加工，預(yù)算0.5元。
刀具部分2個(gè)零件，使用銑削和焊接加工，預(yù)算2元。
保護(hù)片使用銑削加工，預(yù)算0.5元。
則需要加工零件為2元。
總體費(fèi)用為2.9+1+16+2=21.9元。
4.2應(yīng)用前景
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是研究創(chuàng)新一種“便攜式手持水果采摘器”，這種“便攜式手持水果采摘器”首先可以提高人工采摘水果的效率；其次要在保證效率的同時(shí)保證水果采摘的質(zhì)量。
目前市面已有的眾多水果采摘中，不乏各種使用剪切式的采摘器，這種采摘器雖然能夠采摘一些比較難取的果實(shí)，但是市面上的這種采摘器往往沒(méi)有刀片的保護(hù)裝置，在摘取比較的果實(shí)的時(shí)候，刀片部分很容易觸碰到果實(shí)，這樣就會(huì)將果實(shí)劃破從而影響采摘質(zhì)量；然后就是要輕便，易于攜帶，目前在大部分的水果生產(chǎn)園區(qū)中，果樹(shù)的種植是十分密集的，過(guò)于長(zhǎng)大的采摘器不僅會(huì)影響采摘效率，甚至有可能碰壞果實(shí)，更有甚者因?yàn)椴烧鞯捏w積，或者果園的地形原因，可能都無(wú)法順利帶入果園之中，所以體積小，攜帶方便也是很重要的設(shè)計(jì)任務(wù)；最后設(shè)計(jì)的此款水果采摘器，在收集方面也要降低損耗，有很多采摘器在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮到這一點(diǎn)，導(dǎo)致摘取果實(shí)后卻無(wú)法保存完整，雖然這屬于采摘器的配套裝備，但是對(duì)于提高整體的水果生產(chǎn)效率還是非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)
第五章 采摘器創(chuàng)新點(diǎn)
總結(jié)
在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中我遇到了很多困難和問(wèn)題，經(jīng)過(guò)老師的指導(dǎo)和自己看書(shū)以及通過(guò)網(wǎng)絡(luò)等途徑最終解決了問(wèn)題并實(shí)現(xiàn)了采摘器的運(yùn)動(dòng)仿真。
1.按照老師的要求設(shè)計(jì)性能規(guī)格尺寸為0-200的采摘器。我首先參照鉗工實(shí)訓(xùn)時(shí)使用的采摘器畫(huà)出了裝配圖和零件圖。在畫(huà)裝配圖時(shí)我有一些表達(dá)方法都使用錯(cuò)了，指導(dǎo)老師都耐心的一一給我講解像螺紋的表達(dá)方法，哪些圖需要怎樣的剖視、半剖以及軸類零件斷面的表達(dá)方法等。我一邊理解老師的話一邊對(duì)照著書(shū)修改自己的圖，漸漸地對(duì)機(jī)械制圖的理解也提高了不少。標(biāo)注粗糙度、技術(shù)要求以及圖的整體布局一開(kāi)始也有很多不合理的地方，通過(guò)導(dǎo)師的講解和自己的學(xué)習(xí)也都解決了問(wèn)題。
2.在使用CAD軟件時(shí)也有一些命令不會(huì)使用，像縮放圖形的命令，移動(dòng)圖形的命令，通過(guò)我自己在網(wǎng)上查找相關(guān)教程和老師的指導(dǎo)我對(duì)CAD的操作也越來(lái)越熟悉。
3.接下來(lái)是使用Proe對(duì)采摘器零部件進(jìn)行三維造型和運(yùn)動(dòng)仿真。由于這次是第一次接觸此軟件我一開(kāi)始對(duì)軟件的操作確實(shí)是不熟悉，以前學(xué)過(guò)Proe三維造型所以對(duì)三維造型這方面工作進(jìn)行的比較快。但是裝配和運(yùn)動(dòng)仿真這方面我就很陌生了，我在網(wǎng)上看了許多教程和例題終于明白了大部分。裝配零件時(shí)要用適當(dāng)?shù)募s束比如裝配切削刀具2和把手時(shí)就要使用重合與平行約束，裝配回收筒與螺母時(shí)要用螺旋約束。仿真就是要給回收筒添加一個(gè)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)讓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)來(lái)帶動(dòng)回收筒旋轉(zhuǎn)從而實(shí)現(xiàn)仿真，再將仿真視頻保存下來(lái)。
4.整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。
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致謝
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)在屈名老師的耐心指導(dǎo)下歷時(shí)兩個(gè)月終于完成。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中老師為我解決了許多的問(wèn)題，老師每天都要上一天的課本身都很疲勞了還要在課余時(shí)間來(lái)指導(dǎo)我完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。我在寫(xiě)論文遇到不會(huì)的東西在qq上問(wèn)老師，老師在自己休息的時(shí)間也會(huì)告訴我該怎么做，在此向屈名老師表示深深的感謝。
本次設(shè)計(jì)能夠順利完成也歸功于各位任課老師循循善誘的教導(dǎo)，使我能夠很好的掌握并運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，在此向徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，機(jī)電學(xué)院的全體老師表示由衷的謝意，感謝他們?nèi)陙?lái)的辛勤栽培。
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