便携式水果采摘升降平台.doc

毕业设计(论文)

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便携式水果采摘升降平台
PORTABLE LIFTING PLATFORM FRUIT PICKING

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摘要
现在，随着计算机技术和自动控制技术的日益发展，在农业方面使用自动化机械化的范围越来越广，推广速度越来越快。为了弥补人力资源的愈发不足以及满足人们对生活标准的提高，自动化技术已经进入了人类生活的各个方面，在农业方面，尤其是在果园种植采摘等方面，对机械化自动化的需求愈发明显，在现在以致将来而言，对机器进行更广泛的运用将给工作生活带来很多便利。
中国地大物博，果种丰富，是世界最大的供应商和销售地。 2008年，中国的水果行业的总产能已超过60000000吨，提供了世界总量的14.4%左右。果园和情报水果种植业机械化的快速发展作出了更严格的要求，同时也促进浩成扩大的市场需求。在水果采摘工作中需要的劳动力占33%-50%的整个生产过程中的劳动份额，中国的水果采摘人工收割更为复杂，有明显的季节变化，主要是由于人工采摘，不但效率低，劳动大，易损坏的水果，并可能导致因过早收获如此不必要的经济损失劳动力短缺。
此外，由于农村劳动力现在逐步转移到社会的其他部门，世界正面临人口老龄化问题，劳动力短缺将成为现实。不但抬高了机械效率，压低受损率，节约了许多的劳动成本，同时也抬高了果园的经济收入。于是钻研果园摘果机器格外的具备重要意义和强大巨大的经济收益和开阔的可预见的市场希望。
采摘果实的劳动是一种很强季节性劳动力密集型的工作，但现在大量的乡下人口向城镇转移和乡下老龄化严重的现象使得人们对辅助机械迫切需要，那些能在在单调，艰苦和危险的水果采摘工作的，实用的，低成本的辅助机械。

关键词：果园；机器采摘；劳动力；经济效益；机械化；智能化

abstract
窗体顶端
Now, with the development of computer technology and automatic control technology, the use of automatic mechanization in agriculture increasingly wide range of promotion faster. To compensate for the lack of human resources, as well as the more satisfied people to improve living standards, automation technology has entered every aspect of human life, in agriculture, especially in orchards picking, etc., the demand for mechanization and automation is becoming increasingly apparent, so that now the future is concerned, the machine will use a wider range of work and life bring a lot of convenience.
China's vast land, abundant fruit species, is the world's largest suppliers and sell land. In 2008, total production capacity of China's fruit industry has more than 60 million tons, providing about 14.4% of the world total. Information fruit orchards and farming mechanization rapid development made more stringent requirements, but also to promote ho expanding market demand. In fruit picking work needed in the labor force accounted for 33% -50% of the entire production process of labor share, China's fruit picking artificial harvest is more complex, there are significant seasonal variation, mostly due to manual picking, not only inefficient, labor large, easy to damage the fruit, and may lead to premature harvesting due to unnecessary economic losses such labor shortages.
In addition, since the rural labor force is now gradually transferred to other sectors of society, and the world is facing the problem of aging population, labor shortages will become a reality. Not only raised the mechanical efficiency, damage rate down, saving a lot of labor costs, but also raise the income orchards. So delve into the orchard picking machines have extra significance and powerful big economic gains and open the foreseeable market wants.
Picking the fruit of labor is a strong seasonal labor-intensive work, but now a lot of rural population to the towns and the countryside serious phenomenon of aging makes it an urgent need for auxiliary machinery, who can in the monotonous, arduous and dangerous the fruit picking work, practical, low-cost auxiliary machinery.

Keywords: orchard; mechanical harvesting; labor; economic benefit; mechanization; intelligent

目 录

1绪论 3
1.1课题研究的目的及意义 4
1.1.1果园水果采摘液压升降平台设计的目的 4
1.1.2果园水果采摘升降平台车设计的意义 4
1.2国内外研究概况及发展趋势 5
1.2.1国内研究现状及分析 5
1.2.3发展趋势 7
1.3本课题研究内容 8
2水果采摘升降平台的总体结构设计 8
2.1总体方案的分析比较和确定 8
2.2液压升降平台车的结构及运动原理 9
3升降平台尺寸的初步分析及计算 10
3.1升降台的高度计算 10
3.2相关角度的计算 10
3.3液压缸作用结构图分析 11
4 升降平台的受力情况分析及力矩分析 13
4.1整体受力分析图 13
4.2外铰架受力分析图 14
4.3内铰架受力分析图 15
4.4力和力矩的分析计算 16
4.4.1铰架上端铰支受力 16
4.4.2整体受力分析计算 16
4.4.3内、外铰架的单独受力分析 16
4.4.4力矩平衡分析 17
4.5对液压缸受力分析 17
4.5.1液压缸受力公式导出 17
4.5.2液压缸最大受力时数值及角度计算 18
5 液压系统的分析 20
5.1 受载分析 20
5.2 液压系统方案设计 20
5.2.1设计要求 20
5.2.2 液压系统原理图 20
6液压缸﹑液压泵具体选型 21
6.1 液压缸的基本尺寸计算 21
6.2液压缸的选择 23
6.3液压泵设计计算及选型 24
6.4油量的校核 24
7 脚轮 滚轮的选用 25
7.1选用标准 25
7.2 脚轮的实际选型 25
7.3 滚轮的选用 25
8 各构件参数设计 26
8.1内、外铰架材料及设计尺寸选择 26
8.2滚道材料及设计尺寸选择 26
8.3升降工作台材料及设计尺寸选择 27
8.4底座材料及设计尺寸选择 27
9 应力计算及强度校核 28
9.1 内、外铰架力的分解 28
9.2 外铰架轴力图、剪力图和弯矩图分析 28
9.3内铰架轴力图、剪力图和弯矩图分析 29
9.4 铰架应力强度校核 31
9.4.1铰架截面尺寸的确定 31
9.4.2铰架截面应力分析校核 31
9.5肋板连接轴强度校核 33
9.5.2肋板连接轴强度校核 33
10 升降平台车重量核算 34
10.1升降台总重计算核对 34

1绪论
升降平台的需求自古有之，建造房屋楼台宫殿，悬崖峭壁的矿石采集，等等许多方面都需要它。在工业革命之前，并没有蒸汽机之类强大的辅助机械，那是的人类为了满足需求大多采用较为原始的动力方式，诸如人力畜力，风力水力，升降平台也是这种动力源，然而它们效率极低，又极其耗费人力物力，因此在更好的动力源出现首，这些方式渐渐被取而代之
在希腊时期，著名的数学家阿基米德发现人们需要一种可以帮助人们升降货物或者重物的机器，否则很多事情都很困难。他结合自己发现的杠杆原理，通过改进的绳子和滑轮操作，发明了一种升降平台，很好的满足了人们的需求。
在公元80年，由于罗马大剧场中的竞技场地势较周围高出许多，勇敢的角斗士们和他们的对手-狮子老虎野猪等等都是通过原始的升降平台提升到竞技场的高度。而在中世纪的档案里，记载了许许多多立于悬崖峭壁等危险场所的升降平台，在其中最著名的坐落在希腊圣巴拉姆修道院。这个修道院仿佛空中楼阁，距离地面足有六十多米，着使得人员很难进出，物资也不容易运送。人们便设置了一个升降台，通过篮子运送货物和人。
1203年，法国的一座修道院也修建了一个升降机，这个升降机是毛驴驱动的，工人在升降机上安装了一个非常大的踏轮，毛驴在上面行动便提供了动力，同时设置了绕线柱，来提供负重。
18世纪，工业革命的驱动下，蒸汽机由于其高效便利的特点飞速的普及了全世界，升降平台也因此获益。升降平台逐渐向大型化发展，得到了更广阔的运用。在这段时期对升降平台的更多的开放研究，更好的为以后的发展修桥铺路。
在1833年，德国的哈尔茨山脉地区作为矿区，对升降台需求很大，学者们开创了一种使用往复杆作为中心的升降平台。
1835年，一家英国的工厂开发了“绞盘机”，它用皮带牵引，随后被广泛的采用在升降平台上。
1846年，世界上第一部用水压驱动的升降平台被发明了出来。举一反三之下，其他动力类型的升降平台也很快出现。
1854年，美国的一名技工，名为奥蒂斯，他发明了一个棘轮机械装置，借此设计了一种安全升降平台。在1889年，埃菲尔铁塔诞生了，而在当时人们使用的是一蒸汽作为动力的升降平台，在以后自然被高效环保的电梯代替。
1892年，位于智利阿斯蒂列的罗山的升降设备建成，并且知道现在那15台升降机还使用着古老的机械设备。
目前世界上最为人瞩目的升降平台还在修建中的圣哥达隧道得一个升降平台，它位于瑞士。它是一个为使人们方便进出地下铁路而设置的升降机，这条铁路隧道将阿尔卑斯山的滑雪胜地和欧洲各国连接起来，全程大概57km，工程可以在2016年完成。在距大地大概800米的“阿尔卑斯”高速列车站，将兴修一个800多米距离，直接抵达大地的起落平台。完工之后，它就是世界上最大型的，距离最远的平台。游客乘坐这个起落装置可以方便的上下，他们可以乘坐观光高山冰河快车，只需要两个小时就可以到达加德满都避暑山庄。

1.1课题研究的目的及意义
1.1.1水果采摘升降平台的设计目的
1、理论目标：使学生将在学校学习的各类专业知识联结运用，锻炼开发创新的能力，并使其与生产劳动串联，以便以后工作。
2、实践目的：在做毕业设计的过程中掌握上课时疏漏的部分，更好的了解机械设计方面诸如选材，驱动的选择，回路的设计等专业知识，使我们的不足得到体现，锻炼了分析数据解决问题的能力，为将来的工作打下良好的基础。
3、通过一次完整的独立的设计，使我们所学的各方面的只是融会贯通，各种不足也暴露了出来，给了自己完善个人能力的机会。

1.1.2果园型水果采摘升降平台的设计意义
因为各项科技的发展，人们对于农业方面的机械化和自动化有了更高的期许，希望通过使用高新科技的机器来改变现在以人力畜力为主的农耕现状，借此提高生产的效率，解放人力，这同时也是国家发展进程的关键性一步。那么在果园采摘方面，借用物力节省人力，提高果实采摘效率，然后一步快步步快越来越高，不仅能给消费者提供更优质更新鲜的水果，也在很大程度上给果农创造了更大的利润空间，可谓一举两得。同时考虑到我国国情，中小型果园很常见，因此，在发展农业机械化的道路上，开发一种具有结构紧凑，物美价廉，操作方便升降平稳这些优点的便携式水果采摘升降平台是很有意义的。果园的便携式采摘平台主要满足中小型果园的需求，价格实惠，使用方便，并且移动也很方便，在我设计的过程中，我会收集市场上各种在用的采摘平台的资料，集体分析他们的优缺点，在满足要求的情况下集他人所长完善自身。
每每到收获的季节，都是果农最幸福也是最忙碌最烦恼的日子，大丰收固然可喜，但采摘水果若不及时那也是枉然。众所周知，采摘水果需要大量的人力物力，而这足足可以占到所有劳动量的一半左右。并且采摘水果的过程比较复杂，而且很看重时间，水果作为时令吃食，美味多汁的同时极易腐坏，如果采摘不及时必定会造成浪费。如果使用采摘机械，虽然在引进初期需要投入些许成本，但在收获时可谓优势尽显，它可以极大的提高采摘的效率，节省了许多人力资源。如今，城市的灯红酒绿吸引着越来越多的年轻人，他们在那安家就业娶妻生子，农村的青壮劳动力愈发显得紧张，劳动力的不足很大程度上制约了以人力为主的运作形式，在这种情况下，高新技术走进农业有其必要性和必然性，机械化的模式也因此有着极为广阔的前景和巨大的经济效益。
1.2国内外研究的现状和未来的发展方向
液压升降机最关键的部分就是液压传动和提升方面的部件，所以国内外在设计满足不同需求的升降机时，都会先对液压系统的主要参数进行分析设计，确定液压缸的主要性能参数和主要尺寸。如液压缸的推力速率，作用时刻，各个杆和轴的内外径，液压升降机的工作行程，额定功率等。并且为了防止设计成品体积大，重量大，不方便拆装移动，制造价格太高等常见问题，我们一般采用34或者35号或者无缝钢管做成空心杆以降低重量。同时考虑到摩擦损耗，腐蚀损耗，国内一般采用表面镀硬铬，厚度一般是0.02到0.05mm左右即可满足要求。但由于镀铬不利与环保，国家对它的管理非常的严格。我们的便携式升降台需要的就只是最简单的油缸了。通过液压泵滑轮操控油压进而控制柱塞实现升降是其主要的工作原理。
1.2.1国内研究现状及分析
自改革开放三十年来，我国城市化建设得到突飞猛进的提高，强大而有力的带动各个有关的产业链的进步，升降设备因为其实用性被广泛的接纳和使用，我们的生活也因为它变得更加便捷。
在1978年，中国共产党在十一届三中全会上提出了实行改革开放的重大决策。大量升降机制造生产厂商如雨后春笋般出现，竞争与机遇并存，促使相关规章制度日益完善。保证的行业的绿色发展。
1987年，国家标准GB7588-87《生剪辑制造与安装安全规范》发布。这个标准对于规范升降机市场，保障产品的制造和安装的质量发挥了举足轻重的作于哦。
在改革开放的第一个十年的浪潮下，我国的升降机行业西区采纳了国外同行的优点，用他们的新技术进化自己，在全球化的步调下管理体制也得到了进步。再这样的前提下，我国的升降机行业在第二个十年里稳步发展，不断的创新完善自我，成绩斐然。
1991年3月，中国建研院机械化所召开了制定和修订升降级标准的协调会议。会议通过了许多现行的升降机行业的规章制度，并且制定了三个行业标准，进一步规范了市场。
随着中国经济的快速发展，城市建设的不断完善，电梯不只是存在于高端商务写字楼，还有大酒店，购物中心等地方了。它更多地被应用到高层住宅区中，不仅如此，升降机现在已经随处可见，被广泛的开发运用在人们生活的每个角落。
中国有着全世界最多的人口，然而升降机的人均占有量却不足世界平均水平的三分之一，与发达国家相比更是远远不如，这证明我国升降机的市场潜力还十分巨大。世界上的相关企业都十分眼馋这块大蛋糕。在2007年，我国政府颁布了与该行业相关的各项经济政策，在宏观上对市场经济进行控制，帮助升降机市场更快的稳定下来，逐步走向繁荣。在国家的帮助下，整个行业欣欣向荣，升降机产量一年比一年高，中国现在不仅是世界上最大的升降机生产地和消费地，更是世界上最多的使用的国家。如今我国的生产能力大幅度提高，质量和品质也被全世界认可，不仅满足了自己的需要，也正逐渐向外提供我们的优良产品。
1.2.2国外研究现状和分析
最近几十年，世界升降机行业发生了巨大的变化。RT（越野轮胎型升降机）和AT（全地面型升降机）等新型的高端产品慢慢出现，由于其更能满足需要，逐渐占据鳌头，猛烈的冲击着传统机械，两相竞争下，各个企业都认清方向，取他人之长，互相合作，使世界市场走向电梯工程一体化。如今，升降机市场的年销售额极其客观，达到了80亿美元。纵观世界，美法德意日等国是世界上最大的生产国。
美国是最大的升降机市场，同时他也是最主要的生产国家之一。20世纪60~70年代，美国曾一度统治了整个世界的升降机市场，但由于日本的崛起，德国电梯行业和 RT的迅猛发展和产品的生产，美国的地位大不如前。如今正是美日德三国鼎立之时。这几年美国的经济稳步发展，从危机中慢慢缓了过来，市场也从沉睡中苏醒。特雷克斯升降机公司就是在这种机遇下发展起来的，它趁着美国经济的复兴的东风，疯狂发展，煎饼了许多同行企业，已经逐渐成长为一个庞然大物。
从20世纪70年代起，日本工业方面发展迅猛，逐渐成长为工程升降机的生产大国，它的产品远销海外，制造的技术愈发成熟，产品的质量得到世界市场的认可。
在全世界来说，欧洲是个潜力巨大的地方，他的工业发达，城市化水平高，对升降机的需求量也很大。在这种情况下，欧洲不仅仅是工程升降机的生产地，也是非常重要的消费地。德国是其中最大的市场，接下来是英国法国意大利等国家。
和汽车行业很相似的是，升降机制造业也盛行联合之风，由于世界一体化进程很是迅猛，想要发展必须先联合，取他人所长补自己的短处，在这个成熟的行业，短期目标并不实际，企业主们更多的把眼光放在未来的市场占有率之上，唯有在世界市场占有一席之地才能长远的发展下去。而在某种意义上，北美，亚洲，欧洲三大市场很大程度上足以代表世界市场了。
在国内的情况下思考，建筑，汽车等传统行业的升降平台经过长时间高强度的发展已经非常成熟了，但是农业方面却并没有多好的发展，果园采摘方面更是如此。也因此农业的机械化智能化至今也还是进展缓慢。
今天，我们的果园采摘还在使用梯子等非常不方便的攀爬工具，效率非常的地下，而且一步慢步步慢，再加上水果成熟期较短，采摘效率低会给水果的品质以及贮存带来很多不必要的麻烦，进而损害了果农的经济效益。而这方面的问题我们完全可以靠便捷的机械来弥补。在现在的工厂里由许许多多现金的升降平台，比如固定式液压装卸平台，折避世升降平台。我们可以通过一定的改造，使其适应果园采摘的需求。在改造的同时必须兼顾成本，我国果农散户较多，这也就意味着他们不会为此购买太过昂贵的极其。这也是我们在设计过程中必须考虑的。
1.2.3发展趋势
随着全球科学技术的迅猛发展，整个世界的升降平台行业集体进行了革命创新，非常大的提高了生产效率和质量，同时减少了产品的能量损耗和热量损耗，在材料上也更为现金，导致世界液压技术工业的飞快的发展创新，就现下而言很大程度上满足了各式各样的要求。在最近的一些年里，世界液压工业的研究方向大多是在上世纪极大创新的技术的基础上展开的，诸如降低热耗能耗，调高自动化程度，扩大生产规模，如何废物循环利用，减少排放，同时在环保问题上大做文章，是产业转变为绿色可持续的产业，拥有更加广阔的前景。在这些新兴技术中，更多的考虑到了环境的优化。锁着人们生活水平的不断提高，人们对生活环境的要求重新提上台面。在这种情况下，液压的低噪，节能，效率高的特点得到了体现。国内外的许多科研人员都在针对这种情况不断改造完善升降平台车的结构性能，想要开发出稳定性强，升降安全，节省资源，占地范围小，安全可靠的液压升降平台。
1.3本课题研究内容
首先，对我们需求的果园进行调查，结合实际，同时对液压升降平台的技术参数计算分析，罗列合理的整体设计，在其中选出更为完善的计划。对载重量进行估计计算，确定液压缸的各项参数。在各个零部件选材时充分考虑它的作用及受力情况。尤其重视对叉杆的受力分析，这是升降运动的核心传动部件。最终完成升降平台的设计。
2水果采摘升降平台的总体方案
2.1总体方案的分析比较和确定
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结论
经过三个月的不懈努力，我终于完成了这次毕业设计。虽然过程磕磕绊绊，但终究顺利的完成了。在这个完成了大学最后一个任务的无比放松的时候，当我回顾自己这几个月来的经历，感慨颇多，独立的发现并解决问题也带给我很大的成就感。
在这次毕业设计中，我感觉自己受益匪浅，过去在课本上学到的知识大多空泛，就去实习时的经历而言，很多书本知识无法和实际联系起来，在这次设计中，独立的完成一个完整的设计，从最初的构想到大体的框架，再到一个个零部件的设计，最后的总装，经常遇到似曾相识却不懂不会的知识点，然后频繁的翻书查资料，弄懂它的工作原理，设计意图等，给了我丰富的设计体验，为未来的工作预热。

致谢

参考文献
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