发表时间：2018-05-25T16:21:15.983Z 来源：《知识-力量》2018年4月上作者：郑哲奋谢雯斌[导读] 本产品主要通过偏心圆机构带动叉式刀片对高处水果进行采摘，能有效的克服视觉误差。特别是当高处水果的梗位置不确定时，能利用本产品进行准确的采摘的同时保证采摘水果的质量。（延边大学，吉林省延边州延吉市 133000） 摘要：本产品主要通过偏心圆机构带动叉式刀片对高处水果进行采摘，能有效的克服视觉误差。特别是当高处水果的梗位置不确定时，能利用本产品进行准确的采摘的同时保证采摘水果的质量。并有可拆卸式便捷电源用于更换，保证续航能力，单人即可操作。产品体积小，轻便，传动平稳可靠。关键词：水果采摘；偏心圆；叉式；辅助人工前言 随着时代的发展，国民生产总值的增长，我国的经济总量正在持续增长，而农业在人们的生活中扮演着重要的角，它是人们生活的最基本保障，农业的发展也成了人们生活水平的一个重要标志。在黄土高原上和其他地方有很多果农，他们用自己朴实的劳动为现代大城市的人们培育了大量的优质水果，但是一直以来在很多地方，人们还用着原始的人工采摘方法，现代的大型采摘机器又太过昂贵，人们在考虑自己的经济利益的同时不得不放弃机械采摘的高效率方法。鉴于大多数农民不能承受大量的经济压力，从而设计的水果采摘机，方便农民采摘水果，也提高了农民的工作效率。现在市面上的水果采摘机品种
繁多，已申请专利的有二十个左右，每个产品有各自的特点，价格也大相径庭，人们有很多的选择余地；电动、手动、自动的，但是大多数体积都比较笨重，人本在采摘过程中有不适应感。本叉水果采摘机能够对类似苹果的果柄准确定位采摘，实现水果的摘取，同时在水果的收集装置中垫有海绵，可以防止苹果损伤，提高水果的采摘经济效益。经过实地调查，我们发现当今水果采摘现状具有以下几点问题：1)农村人口老龄化现象，劳动力流失，导致丰收季节时，大多为中老年人进行采摘。2)当人们上高处采摘水果时，不仅具有一定危险性，而且采摘的效率低。3)大多农民收入微薄，用不起大型的价格昂贵的智能采摘机械。4)虽然有部分采摘机械的出现，但普遍的采摘机效率比较低，而且存在损伤水果的现象，破坏比较严重。结论：出于以上几点的考虑，我们迫切需要一种价格低廉，体积小，轻便，采摘效率高的水果采摘机械。第一章总体方案设计 1.1叉式水果采摘机整体结构。叉式水果采摘机的组成机构如图1-11，图1—12所示，使用时先将果梗放入刀片中，打开开关，便可使得高处的水果无损伤的掉落在下方收集装置中，实现对高处水果的采摘，安全，轻便，效率高的采摘。第二章工作原理底盘下部分固定有电机，电机主轴连接偏心轮，从而带动偏心轮旋转。由于偏心距的存在，使得横向距离在不断变化偏心轮旋转一周，刀架与主轴的位置就从小变大再由大变小一次，这就使得刀架向由运动到极限位置后，再向左运动到极限位置。由于刀架上固定有下层刀片，与上层刀片构成相对运动并实现叉式刀片的切割，由于多个叉式刀片下层刀有七片刀片的存在，运动一个周期也就形成了14次切割，为果柄实现切割提供了保证，确保刀具的切割运动能准确作用在果柄，其次在水果被切断掉落时，底盘的下层就形成了一个半封闭的收集装置，该装置四壁放有海绵纸，防止水果掉落时被损伤。此外，在采摘机杆的下端，放有电池盒，可根据需要更换电池。 本机械主要分为五大机构分别为：1)驱动机构2)切割机构3)传动机构4)收集装置5)控制系统第三章主要零部件的设计及校核 3.1支撑固定件设计 3.11底盘。底盘在整个采摘机起的是支撑电机，刀具，支撑杆，以及各个零部件的作用。中央打的七个沉孔使得能够固定电机位置，又能保证偏心轮的正常工作。底盘上的两个小导轨，是为了保证偏心轮带动刀架传动时的平稳性。为确整个装置的结构，底盘必须具有足够的强度，考虑材料以及加工成本，现采用厚度为5mm的亚克力板加工成型。
3.12杆。为了让采摘机具有足够的采摘域能够支撑起整个装置采摘高处水果，我们使用了1.5米的空心白钢管，并在杆件上加工一定的孔数量，方便固定开关，收集装置，电池盒以及刀片。
3.13 U形铁。U形铁的目的是通过螺母连接用来固定杆件和底盘的位置，确保底盘的平面，实现精准切割。
3.14 L形铁。L形铁的作用是固定杆件和收集装置的位置，与U形铁配合保证与底盘的相对位置，实现对水果的收集。
3.15导槽铁。导槽铁是用与固定传动刀架，确定传动刀架运动的零件，通过螺栓连接来固定传动刀架和底盘。采用热处理后的硬化刚。
3.2切割机构设计 3.21定刀片。上层刀具是固定在地盘上与中层刀配合实现切割作用的固定构件，
刀具上的6个M3的孔通过垫片以及螺栓连接固定在底盘上，刀具材料采用高速钢，用以保证有足够的强度，能够切割断果柄。
3.22动刀片。下层刀为了保证有足够的连接强度，打了9个M3的孔，通过螺栓与刀架连接，固定在刀架上，同时材料也是采用高速钢。
3.3传动机构设计。传动原理如图4—3所示，偏心圆与传动刀架始终保持线面接触。由于偏心距的存在，将偏心圆的旋转运动转为传动刀架的平动。
3.31偏心圆。偏心圆通过一个偏心距为10mm的圆孔与电机配合传递扭矩到刀架，使得刀架能够实现左右平动，带动下层刀具运动与上层刀实现切割。
3.32传动刀架。刀架通过两根导轨与底盘连接，能够将偏心圆的旋转运动转为平动，实现固定在其九个沉孔的下层刀具的平动。考虑应力集中现象，对有可能出现应力集中的地方采用了圆弧连接处理。为了保证有足够的强度，降低摩擦，以及一定的轻便性，刀架采用铝合金材料。
第四章前景展望
1）解决了农民用剪刀采摘高处水果时的视觉误差，并保证了对水果的采摘。2）结构简单，轻便，价格低廉，利于推广。3）安装了可拆卸式充电电池，保证了续航能力，以及采摘机的工作性能。4）内层的
海绵纸有效发防止水果在采摘过程中出现损坏，大幅度提高农民的经济利益。
结论：
鉴于本产品的创新点，对于现在高处水果采摘难且危险，农民买不起大型采摘机械的现状。本产品能很好的符合农民需求，且价格低廉，使用方便，是农民使用机械采摘水果的一个较好的选择。
参考文献
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[5]刘鸿文.《材料力学第五版》[D]. 高等教育出版社.
[6] 孙恒.《机械原理第八版》[M]. 高等教育出版社.
作者简介：郑哲奋（1997年3月—），男，汉族，广东揭阳，延边大学工学院机械设计制造及其自动化在读。
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