苗木嫁接机毕业设计
接机平台苗木输送系统的设计
摘要目前在蔬菜种植中，由于营养钵育苗在移栽时对幼苗无损伤，所以有取代传统穴盘育苗的趋势。
为了满足营养钵育苗日益普遍的现状，研制新型嫁接机成为现在的一个热门课题。
本次设计的自动嫁接机针对的是采用营养钵育苗的葫芦科植物，实现了砧木苗在营养钵内无需拔苗即可直接的操作，有助于嫁接以后苗的恢复，在生产中具有较高的使用价值。
本次毕业设计是葫芦科植物自动嫁接机的苗木传输系统及平台。
通过分析原有各种嫁接机，我们决定选取传感器配合带式运输机作为苗木传输系统。
首先对嫁接机及其苗木传输系统和胶带输送机作了简单的概述；接着分析了带式输送机的选型原则及计算方法；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的输送机各主要零部件进行了校核。
普通型带式输送机由六个主要部件组成：传动装置，机尾和导回装置，中部机架，拉紧装置以及胶带。
简单的说明了输送机的安装与维护。
最后说明了传感器的选择，平台的设计。
关键词：嫁接机；苗木传输系统；平台；带式输送机；选型设计；主要部件AbstractBecause the bowl seeding has no harm to the stock when transplanted, therefore it is used widely and tends to replace the hole seeding. In order to apply to the current increasing numbers for nutritional bowl seeding of vegetables, the development of new Grafting automatic machine now become a hot topic. The Grafting automatic machine is the cucurbitaceous vegetables which seedling in nutritional bowl.. It solves a difficult problem in vegetables’ grafting., therefore, has high value for use in vegetable production.The graduation project is the transmission system of grafting automatic machine and platform design. After all of the original graft machine, we decided to select the sensor with a belt conveyor as seedlings transmission system. At first, it is introduction about the grafting automatic machine, seedlings transmission system and the belt conveyor. After that the belt conveyor abase on the principle is designed. Then, it is checking computations about main component parts. The ordinary belt conveyor consists of six main parts: Drive Unit, Jib or Delivery End, Tail Ender Return End, Intermediate Structure, Loop Take-Up and Belt. At last, it is explanation about fix and safeguard of the belt conveyor.Keyword: Grafting automatic machine, seedlings transmission system , belt conveyor; Lectotype Design, main parts目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第一章引言 (1)1.1 课题目的意义 (1)1.2 葫芦科嫁接机的发展现状 (1)1.3 苗木传输系统的研究现状 (3)1.4 带式输送机的概述 (3)1.4.1 带式输送机的应用 (3)1.4.2 带式输送机的分类 (4)1.4.3 各式输送机的特点 (4)1.4.4 带式运输机的发展现状 (5)1.4.5 带式运输机的工作原理 (6)1.4.6 带式运输机的机构和布置形式 (8)1.5 传感器简介 (10)第二章带式输送机设计 (11)2.1带式输送机的设计计算 (11)2.1.1 已知原始数据及工作条件 (11)2.1.2 计算步骤 (12)2.1.2.1 带宽的确定: (12)2.1.2.2输送带宽度的核算 (15)2.1.3 圆周驱动力 (15)2.1.3.1 计算公式 (15)2.1.3.2 主要阻力计算 (16)2.1.3.3 主要特种阻力计算 (18)2.1.3.4 附加特种阻力计算 (18)2.1.3.5 倾斜阻力计算 (18)2.1.4传动功率计算 (18)P）计算 (18)2.1.4.1 传动轴功率（A2.1.4.2 电动机功率计算 (19)2.1.5 输送带张力计算 (20)2.1.5.1 输送带不打滑条件校核 (20)2.1.5.2 输送带下垂度校核 (21)2.1.6传动滚筒最大扭矩计算 (22)2.1.7 拉紧力计算 (23)2.1.8绳芯输送带强度校核计算 (23)2.2 驱动装置的选用与设计 (23)2.2.1 电机的选用 (24)2.2.2 联轴器 (25)2.3 带式输送机部件的选用 (26)2.3.1 输送带 (26)2.3.2 传动滚筒 (26)2.3.3 托辊 (27)2.3.4 制动装置 (28)2.3.5 拉紧装置 (28)2.4其他部件的选用 (29)2.4.1 机架与中间架 (29)2.4.2 电气及安全保护装置 (31)第三章传感器的选择 (33)3.1 传感器的概述 (33)3.1.1定义 (33)3.1.2 分类 (33)3.2 传感器的选择 (34)3.2.1 传感器的类型 (34)3.2.2 传感器水平间距 (34)3.2.3 传感器垂直间距 (34)3.2.4 传感器电源 (34)第四章平台设计 (35)4.1材料选取 (35)4.2 结构示意图 (35)4.3 联接方式 (35)第五章结论和建议 (36)5.1结论 (36)5.2 建议 (36)参考文献 (37)致谢 (39)第一章引言1.1 课题目的意义嫁接就是把两种幼苗安插、结合到一起的作业。
苗木嫁接教学设计方案
一、教学目标1. 知识目标：- 学生了解苗木嫁接的基本原理和重要性。
- 学生掌握常用的嫁接方法，如劈接、切接、皮接等。
- 学生了解嫁接工具的使用方法和嫁接材料的准备。
2. 技能目标：- 学生能够熟练操作嫁接工具，进行劈接、切接、皮接等操作。
- 学生能够根据不同苗木的特点选择合适的嫁接方法。
- 学生能够观察嫁接后的苗木生长情况，进行后期管理。
3. 情感目标：- 学生培养对园艺技术的兴趣和热爱。
- 增强学生的环保意识和责任感，认识到苗木嫁接对生态环境的保护作用。
二、教学内容1. 苗木嫁接的基本原理2. 常用的嫁接方法：劈接、切接、皮接3. 嫁接工具的使用方法4. 嫁接材料的准备5. 嫁接后的管理与观察三、教学过程1. 导入新课- 通过图片、视频等形式展示苗木嫁接的成果，激发学生的学习兴趣。
- 提出问题：什么是苗木嫁接？为什么要进行苗木嫁接？2. 讲解基本原理- 解释苗木嫁接的定义、作用和意义。
- 讲解苗木嫁接的生理基础，如愈合过程、生长激素等。
3. 学习嫁接方法- 详细讲解劈接、切接、皮接等嫁接方法的具体步骤。
- 通过实物展示或模拟操作，让学生直观了解嫁接过程。
4. 嫁接工具的使用- 介绍常用嫁接工具，如嫁接刀、劈接刀、锯等。
- 讲解工具的正确使用方法和注意事项。
5. 嫁接材料的准备- 讲解嫁接材料的种类、选择和准备方法。
- 强调嫁接材料的新鲜度和适宜性。
6. 嫁接后的管理与观察- 讲解嫁接后的浇水、施肥、修剪等管理措施。
- 强调观察嫁接成活情况的重要性。
7. 实践操作- 学生分组进行嫁接实践，教师巡回指导。
- 学生互相交流嫁接心得，分享经验。
8. 总结与评价- 学生总结所学知识，教师进行点评和总结。
- 对学生的实践操作进行评价，提出改进建议。
四、教学评价1. 课堂表现：学生的出勤率、参与度、提问积极性等。
2. 知识掌握：学生对苗木嫁接基本原理、嫁接方法、工具使用等方面的掌握程度。
3. 技能操作：学生对嫁接工具的使用、嫁接操作步骤的掌握程度。
219377016_苗木嫁接并联破砧装置设计与运动控制研究
第45卷第6期2022年11月河北农业大学学报JOURNAL OF HEBEI AGRICULTURAL UNIVERSITY Vol.45 No.6Nov. 2022文章编号：1000-1573(2022)06-0115-07DOI ：10.13320/ki.jauh.2022.0102收稿日期：2021-04-12基金项目： 国家重点研发计划项目（2018YFD0700600）.第一作者：于 博（1994—），男，河北承德人，硕士研究生，从事农业机器人设计及运动控制研究.E-mail：*****************通信作者： 李 娜（1981—），女，河北保定人，副教授，从事多体系统动力学与农业机器人设计及运动控制研究.E-mail：****************本刊网址：苗木嫁接并联破砧装置设计与运动控制研究于 博，李 娜，刘 磊，高松岩（河北农业大学 机电工程学院，河北 保定 071001）摘要：本文针对果树苗木田间机械化嫁接中工作空间受限、需多轨迹变换且切削力大等问题，设计1种苗木嫁接并联破砧装置。
首先，结合改进型“劈接法”破砧作业所需自由度，基于螺旋理论建立破砧装置基础运动螺旋系，并推导约束螺旋系，从而确定装置的基本构型。
采用振动式锯切机作为切刀实现振动减阻。
其次，基于矢量法建立运动学逆解方程，结合破砧农艺过程进行运动轨迹规划，并利用ADAMS 虚拟样机仿真验证装置运动学逆解的正确性。
最后，对不同生长情况的苗木进行样机试验，其中苗木高度不同时破砧成功率为96%，直径不同时破砧成功率为94%，生长方向不同时破砧成功率为92%，经计算样机平均破砧成功率为94%。
试验表明该装置可完成受限空间内多轨迹破砧作业，可为田间机械化嫁接装置的研发提供参考。
关 键 词：苗木嫁接；破砧装置；并联机构；运动控制中图分类号：S 223.1 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：文献标志码：ADesign and motion control research on parallel rootstock cutting devicefor seedlings graftingYU Bo, LI Na, LIU Lei, GAO Songyan(College of Mechanical and Electrical Engineering, Hebei Agricultural University, Baoding 071001, China)Abstract: This paper presents a parallel rootstock cutting device for the mechanized grafting of fruit tree seedlings in the field, which has the issues of limited working space, multi-track transformation and large cutting force. Firstly, combined with the freedom required by rootstock cutting operation of the improved “split grafting method”, the basic motion screw system of rootstock cutting device was established based on the screw theory, and the constraint screw system was deduced to determine the basic configuration of the device. Vibration sawing machine was used as cutting tool to reduce cutting force. Secondly, the inverse kinematics equation is established based on the vector method. Combined with the rootstock cutting agronomic process, the motion trajectory planning was carried out, and the correctness of the inverse kinematics solution of the device was verified by ADAMS virtual prototype. Finally, the prototype experiment was carried out on the seedlings with different growth conditions, among which the success rate of root stockcutting is 96% at different height, 94% at different diameter, 92% at different growth direction, and the average success rate of rootstock cutting is 94%.The experimental results showed that the device can complete multi-track rootstockcutting operation in limited space, which provides a reference for the research and development of mechanized grafting device in the field.Keywords ：grafting of seedlings ；rootstock cutting device ；parallel mechanism ；motion control116第45卷河北农业大学学报嫁接是苗木育苗中的重要环节。
苗木嫁接机器人切削机构的设计
苗木嫁接机器人切削机构的设计一、本课题来源及研究的目的和意义：1.本课题来源老师拟定课题2.研究目的和意义嫁接技术有着古老的历史渊源，它已成为农、林、园艺业改变植物本性，创造优质高产的一项关键技术措施。
近年来绿色植物倍受人们的青睐，绿色瓜果蔬菜的需求量较往年有了大幅度的提高，因此与之适应的工厂化育苗得以蓬勃发展。
同时，人们注意到农药给人体所带来的巨大危害，所以尽可能的降低农药用量是对现在绿色植物生产的又一大要求。
在这种情况下，嫁接技术以其特有的优势得到本领域研究和生产人员的普遍重视。
1997年，我国的设施栽培面积达120hm²，成为世界上最大的设施栽培国家，特别是以日光温室代表的具有中国特色的保护地植物栽培发展尤为迅速，它不但缓解了绿色瓜果蔬菜淡季的供需矛盾，也是农民致富的一条重要途径。
但由于植物的生物特性和生长环境特性，连茬病和低温障碍一直是严重影响设施生产的主要问题。
对这些病害的防治，无论从选育抗病品种，还是施用农药，效果都不够理想。
例如，就拿蔬菜来说，20世纪80年代初，出现了把黄瓜、西瓜嫁接到云南黑籽南瓜上的栽培方法，结果发现其抗病性和抗低温性都比原来有了很大的提高。
大量实验证明，嫁接是目前克服连茬病害和低温障碍的最有效的方法。
除了上述，还有其他的苗木也有类似的特性。
嫁接苗根系发达，具有抗逆、状根、增强植株长势、改变生长周期与减轻病害的优点，并可实现增产增收。
因此，大力推广嫁接栽培技术对我国日光温室、大棚等设施园艺栽培具有十分重要的意义。
在生产实践中人们从逐渐积累的作业经验中总结出嫁接的极大突出优势：（1）提高土地利用率；（2）防止病害的发生；（3）提高产量（4）促进果菜品质优化；（5）增强耐寒性；（6）节约肥料施用量我国是一个农业大国，虽然农业人口众多，但随着工业化生产的不断加速，可以预计农业劳动力将向社会其他产业转移。
实际上，进入21世纪后，我国面临着比世界上任何国家都严重的人口老龄化问题，农业劳动力不足将会变成现实。
劈接法油茶苗木嫁接机的设计
劈接法油茶苗木嫁接机的设计徐克生1,2,罗菊英1,2,李全罡1,3,李芝茹1,2,吴晓峰1,3,曹曦明1,2(1.国家林业局哈尔滨林业机械研究所,黑龙江哈尔滨150086;2.国家林业局林业机电工程实验室,黑龙江哈尔滨150086;3.中国林业科学研究院林业新技术研究所,北京100091)摘要:研制了劈接法油茶苗木嫁接机,对其嫁接方法和各项影响因素进行了分析,重点阐述了劈接法油茶苗木嫁接机的结构设计和工作原理。
关键词:劈接法;油茶;嫁接机;设计中图分类号:S 723.2文献标识码:Ａ文章编号:2095-2953(2013)09-0022-04Design of Cleft Grafting-based Camellia OleiferaSeedling Grafting EquipmentXU Ke-sheng 1,2,LUO Ju-ying 1,2,LI Quan-gang 1,3,LI Zhi-ru 1,2,WU Xiao-feng 1,3,CAO Xi-ming 1,2(1.Harbin Research Institute of Forestry Machinery,State Forestry Administration,Harbin Heilongjiang 150086,China;2.Forestry Mechanical and Electrical Engineering Laboratory,State Forestry Administration,Harbin Heilongjiang 150086,China;3.Forestry New Technology Research Institute,Chinese Academy of Forestry,Beijing 100091,China)A b sr ac t :Grafting equipm ent for cam ellia oleiferaseedlingbased on “Cleft Grafting ”is designed ,with the grafting m ethodsand influencing factors analyzed,with focus placed on the description and analysis of the structural design and working principleof such equipm ent.K e y w or d s:cleft grafting;cam elliaoleiferaseedling;graftingm achine;design油茶(Cam elliaoleiferaAbel )是一种重要的木本食用油料植物,富含维生素E 、脂肪酸和山茶苷,不饱和脂肪酸含量达85%以上,居各种植物油之冠。
适用不同直径配比的自动化硬枝嫁接装置设计
适用不同直径配比的自动化硬枝嫁接装置设计李㊀娜,寇㊀雷,于㊀博,姜海勇,徐鹏云(河北农业大学机电工程学院,河北保定㊀071000)摘㊀要:嫁接是硬枝苗木育苗中的重要环节,然而由于硬枝嫁接存在不同品种切削力差异大且需要保证其形成层对齐等问题,导致硬枝嫁接自动化程度低㊂为此,结合自动化硬枝嫁接装置现状,针对穗㊁砧枝条直径相差较大时难以保证形成层对齐而导致成活率低的问题,提出了保证不同直径配比的穗㊁砧形成层对齐原理,设计了适用不同直径配比的自动化硬枝嫁接机㊂装置由穗木直径测量㊁削穗㊁破砧㊁送进对接4部分组成㊂工作时,通过手指气缸闭合夹紧穗木同时带动齿条移动,齿条与角度传感器输出轴上的齿轮啮合传动完成穗木直径测量;滑台模组电机根据测量直径带动破砧气缸移动到相应位置完成破砧,送进气缸将削楔完成的穗木送进至砧木切口处完成嫁接,从而保证不同直径配比的穗㊁砧形成层对齐㊂对影响形成层对齐的关键结构进行了有限元仿真分析和优化,并在此基础上完成了不同直径配比的样机实验㊂关键词:硬枝嫁接装置;不同直径配比;自动化中图分类号:S223.1㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A文章编号:1003-188X(2021)06-0052-060㊀引言2018年,我国果园种植面积达11874.93khm2,比2017年增长6.64%[1]㊂为了使果树保持优良的遗传性,实现早期丰产,更新品种,提高果树适应性,需要对果树进行嫁接[2]㊂在田间作业中发现,目前,嫁接主要是依靠人工来实现的,由于嫁接任务强度高且嫁接作业本身对于嫁接工人的技术要求较高,导致人工成本增加,且存在诸多不稳定因素,导致嫁接成功率低㊂嫁接属于高度重复的体力劳动,适合机械化作业㊂目前,拖拉机㊁收割机等粗放型农业机械已经可以达到解放劳动力的目的[3-5]㊂经过多年的发展,日本㊁韩国等一些农业发达国家研制出了作业精度相对较高的蔬菜嫁接机[6-9]㊂在硬枝苗木嫁接领域,国外对硬枝苗木自动化嫁接研究较少,尤其相关文献报道较少㊂由于硬枝苗木种类繁多,不同品种切削力差异大,且一些品种穗㊁砧直径相差较大,因此保证嫁接形成层对齐成为影响成活率的关键因素㊂目前,国内对苗木自动化嫁接装置研究取得了一定进展[10-12],但对穗㊁砧直径相差较大时如何精确保证嫁接形成层对齐方面并没有相关研究㊂综合国内文献,硬枝苗木嫁接收稿日期:2020-03-31基金项目:国家重点研发计划项目(2018YFD0700600)作者简介:李㊀娜(1981-),女,河北保定人,副教授,硕士生导师,博士,(E-mail)res_lina@㊂装置的研制包括如下几种:可用于苗木嫁接的多功能嫁接剪刀,该嫁接剪的工作原理为通过人力将砧㊁穗剪切成吻合的嫁接口完成嫁接[13];中国农业大学以杨树苗为研究对象研制了1台毛白杨树苗自动嫁接机样机[14-16];哈尔滨林业机械研究所研制出油茶苗木自动嫁接机,并在后续将苗木对中后的固定方案进行了改进[17-19];湖南农业大学以毛桃苗为对象研制出苗木半旋转切削机构,并针对葡萄苗研制了基于Plug-in 的苗木嫁接切削机构[20-22]㊂嫁接作业对象属不同科属类型植物,存在嫁接农艺过程差异大等问题,所以嫁接装置的适用对象不具备互换性,且在穗㊁砧对接时如何保证不同直径枝条形成层对齐问题尚未进行研究㊂为此,针对硬枝苗木穗㊁砧直径相差较大时如何精确保证嫁接形成层对齐的问题,基于嫁接农艺中的 劈接法 ,提出适用于机械化的嫁接方法,推导了砧木㊁穗木嫁接楔面尺寸与穗木直径的函数关系;同时,设计了适用不同直径配比的自动化硬枝嫁接装置,并对关键部件进行优化设计,以保证嫁接精度㊂在此基础上,以苹果苗木嫁接为例,结合控制系统,进行砧穗不同直径配比的样机嫁接实验㊂1㊀直径配比原理1.1㊀适合机械化嫁接的方法根据农艺中的 劈接法 ,嫁接工人利用嫁接剪将穗木剪成如图1(b)所示楔形形状,其削剪完成的穗2021年6月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第6期木的两侧削楔面与穗木轴心的夹角α㊁β不同,形成长㊁短削楔面;令α>β,则α侧为短削楔面,点E为短削楔面顶点,削楔面尖端有平台㊂图1(c)所示为田间嫁接工人破砧形式的实物图,由砧木侧面斜向砧木轴心方向将砧木劈剪出一道嫁接口㊂将剪切完成的穗木对接插入到砧木的嫁接口处,最终使E㊁E2两点距离在一定范围内保证留白[23]㊂由于此种嫁接口在对接插入过程中所需的力较大,不适用于机械化嫁接,所以对砧木嫁接口进行改进,如图1(a)所示㊂将砧木切口切削成V形,γ为破砧开口的角度,δ为其短削楔面与右侧面夹角,E1点一侧的削楔面为砧木短削楔面,且E1点为削楔面顶点;对接插入后,令穗木短削楔面与砧木短削楔面配合,使E点与E1点距离在一定范围内保证留白㊂通过实验可知:当0<EE1ɤ2mm时,可满足要求㊂图1中,α+β=γ=40ʎ,α=22. 5ʎ,β=17.5ʎ,δ=30ʎ㊂图1㊀穗木㊁砧木切口示意图Fig.1㊀Schematic of the incisions of the scions and stocks1.2㊀配比函数关系可保证形成层对齐的对接示意图如图2所示㊂图2㊀对接示意图Fig.2㊀Schematic of butt joint设d为穗木直径,D为砧木直径,L为穗木短削楔面尺寸,L1为砧木短削楔面尺寸,b为平台宽度,e为留白尺寸,b㊁e为定值,则穗木短削楔面尺寸为L=d-b2sinα(1)砧木短削楔面尺寸为L1=d2sinα-e(2)因此,只要将穗木㊁砧木切削成为满足上述函数关系的形式,嫁接时即可保证嫁接形成层对齐㊂2㊀嫁接装置2.1㊀机械结构工作过程中,旋转风管的运动过程可看作是旋转风管绕其中心轴线的旋转运动和沿着工作方向水平运动的合成㊂对旋转风管建立直角坐标系,且其中1个气流喷嘴出口转动到坐标原点作为初始位置,如图3所示㊂装置机械结构如图3㊁图4所示㊂其中,削穗气缸1㊁2非对称地分布在穗木两侧,其切削方向与穗木轴线夹角分别为17.5ʎ㊁22.5ʎ,目的是获得穗木长㊁短削楔面㊂手指气缸的手指与齿条固定板连接,齿条与角度传感器输出轴上的齿轮啮合,从而实现穗木直径测量㊂手指气缸闭合时,外接手指夹紧穗木将其侧面定位,穗木底㊁端面定位架将其底㊁侧面定位,定位刀片保证穗木装夹位置居中㊂为使穗木切屑掉落,且保证定位精度,选用尼龙块与穗木端面接触㊂砧木固定气缸伸出推动手爪将砧木定位,破砧气缸1㊁2安装于气缸固定板上,两气缸的切削夹角为40ʎ,滚珠丝杠电机可带动两气缸移动㊂穗木底面定位架与砧木底面定位架提供的定位面处于同一水平面,保证对接后底面平齐,切削完成后,送进气缸推动支架将穗木送至砧木切口处完成嫁接㊂2.2㊀控制系统及工作原理控制系统硬件采用工控板控制器,支持GX Works2软件编程及RS232/RS485通信方式,晶体管输出,支持模拟量采集㊂启动按钮占用1个输入触点,由于2个送进气缸同时动作,所以样机的9个气缸只需要占用8个输出触点,滑台模组步进电机占用脉冲量与脉冲方向两个输出触点,角度传感器占用1个电压模拟量采集触点㊂角度传感器测量范围为0ʎ~355ʎ,给其接入10V电压,工控板内部对应数字量为0ʎ~4095,两者为正比例关系㊂装置工作流程图如图5所示㊂工作时,人工装夹穗木㊁砧木后按下启动按钮,手指气缸㊁砧木固定气缸分别夹紧穗木㊁砧木,两个削穗气缸按顺序带动刀片完成穗木切削;同时,根据角度传感器测得的穗木直2021年6月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第6期径,工控板控制滚珠丝杠电机将破砧气缸1㊁2移动到相应位置,并完成破砧;破砧完成后,步进电机返回原位;返回过程中,端面定位气缸带动穗木端面定位架下移,待滚珠丝杠电机返回原位后,送进气缸将穗木送进至砧木切口处完成嫁接对接;对接完成后,手指气缸张开,送进气缸返回原位,且砧木固定气缸收回,完成单次嫁接,总时长为14s㊂1.支架㊀2.削穗气缸1㊀3.手指气缸㊀4.齿条安装板㊀5.角度传感器㊀6.削穗刀架㊀7.削穗气缸2㊀8.送进气缸㊀9.直线滑块10.导杆㊀11.端面定位气缸㊀12.气缸连接板㊀13.穗木底面定位架㊀14.外接手指㊀15.穗木㊀16.定位刀片㊀17.尼龙块㊀18.穗木端面定位架19.破砧气缸2㊀20.破砧刀架㊀21.砧木底面定位架㊀22.砧木㊀23.手爪㊀24.砧木固定气缸㊀25.滚珠丝杠电机㊀26.破砧气缸1㊀27.气缸固定板图3㊀嫁接装置总装图Fig.3㊀The structure of hard -twig graft device1.齿轮㊀2.齿条㊀3.手指气缸固定架图4㊀测量部分图Fig.4㊀Structure of measurement part3㊀关键结构设计及优化3.1㊀穗㊁砧定位切削机构设计测量穗木直径时,要避免手指气缸由张开到夹紧过程中齿轮旋转超过1圈㊂设手指气缸开时外接手指内间距为a ,齿条㊁齿轮的模数为m ,齿轮齿数为z ㊂假设穗木直径为d ,此时对应的角度传感器圆心角弧度数为θ㊂其中,θ可通过工控板测得,为已知量,则d =a -θmz(3)如图6所示,定位刀片与穗木轴线重合保证居中㊂为保证切屑切除,h 为削穗气缸伸出最大距离时刀刃切入尼龙块的深度,h =1mm;c 为此时刀刃与穗木中轴线的距离,c =0.25mm;b 为此结构下平台宽度㊂b =2(c +h tan α)(4)穗木短削楔面尺寸L 为L =a -[θmz +2(c +h tan α)]2sin α(5)图5㊀工作流程图Fig.5㊀Work flow chart图6㊀穗木定位及削楔示意图Fig.6㊀Location of scions and wedge cutting schematic 如图7所示,S为破砧气缸1伸出到最远端时刀刃与砧木右侧面距离,S=450mm;S1为滚珠丝杠电机带动气缸移动的距离,从而获得匹配短削楔面㊂为保证切屑切除,破砧气缸2伸出时刀刃末端略超过破砧气缸1刀刃末端㊂通过工控板采集角度传感器测得的数值,则S1计算公式为S1=S-a-θmz2sinα-e()sinδ(6)其中,a为外接手指开时间距,a=10mm;齿轮模数m=0.5,齿数z=17,留白e=1mm㊂手指气缸开闭行程为4mm,即该装置可完成直径6~10mm枝条测量与切削㊂为了防止对接完成后切口处松动,送进气缸送进对接实际到达的位置略大于留白1mm位置,满足留白㊂图7㊀砧木削楔示意图Fig.7㊀Cutting wedge schematic of stocks3.2㊀穗木定位切削结构优化3.2.1㊀变形与穗木短削楔面尺寸误差分析嫁接成功的关键是穗木短削楔面尺寸与砧木短削楔面尺寸相匹配,从而保证形成层对㊂切削时,穗木端面定位架因受穗木轴向力大而产生变形,从而影响短削楔面尺寸,因此需要对穗木定位切削结构进行变形分析,如图8所示㊂图8㊀变形示意图Fig.8㊀Deformation schematic理想情况下,设穗木端面定位架不变形,切削时穗木短削楔面进刀点为F点,切削终点为F1点,短削楔面尺寸为L㊂实际切削时,其穗木短削楔面刀片进刀点不变,仍为F点㊂假设穗木端面定位架沿穗木轴线变形为y,则切削终点为F2点,短削楔面尺寸变长为Lᶄ㊂当y>1mm时,切屑不能掉落;当穗木端面定位架产生变形量y后,其短削楔面尺寸Lᶄ为Lᶄ=a-θmz-2[c+(h-y)tanα]2sinα(7)结合式(5),令ΔL=Lᶄ-L=y cosα(8)其中,ΔL为零件变形时穗木短削楔面尺寸的误差㊂3.2.2㊀变形与穗木短削楔面尺寸误差分析将穗木定位切削结构导入ABAQUS对装置进行有限元分析㊂结构中,手指气缸材料为铝合金,定位刀片为合金钢,穗木底面和端面定位架㊁外接手指为304不锈钢㊂改变图8中穗木端面定位架厚度k,并保持k1㊁k2尺寸不变,对穗木定位切削结构进行优化㊂表1为穗木端面定位架尺寸参数及材料参数㊂表1㊀尺寸及材料参数表Table1㊀Size and material parameters tablek1 /mm k2/mm密度/t㊃mm-3杨氏模量/MPa泊松比12207.98ˑ10-9 1.9ˑ1050.3㊀㊀在实验室中,测得直径6~10mm苹果枝条的最大切削力约120N㊂为保证结构可靠,对结构中穗木施加最大200N的切削力,并分析穗木端面定位架的变形情况㊂对穗木定位切削结构添加约束㊁接触,并施加切削力后,所得的变形云图如图9所示㊂对穗木由小到大施加切削力时,k=2㊁3㊁4㊁5㊁6mm厚度的穗木端面定位架沿穗木轴线方向变形量y如图10所示㊂其中,4mm厚的穗木端面定位架在受到200N的最大切削力时变形量比0.6mm略小,满足yɤ1mm,5mm㊁6mm与4mm变形相比变化不大㊂考虑到轻质且受到最大切削力时切屑仍然可以被切除,最终选用4mm 厚不锈钢板制作端面定位架㊂由式(8)可知:当y取最大值时,ΔL最大㊂以200N时变形量计算,ΔL=0.6494mm,外加原留白1mm,共1.6494mm,满足0<EE1ɤ2mm要求,且Lᶄ>L,对接时可以满足 上露白,下蹬空 的要求㊂所以,4mm厚端面定位零件可以满足嫁接农艺要求㊂图9㊀定位结构变形云图Fig.9㊀Nephogram of positioning structure deformation图10㊀受力变形曲线图Fig.10㊀Force deformation graph4㊀实验河北地区是国内苹果种植大省之一,以苹果枝条为例对枝条进行嫁接实验,证明该样机可以完成硬枝嫁接任务㊂图11中(a)㊁(b)㊁(c)㊁(d)为4个嫁接过程:(a)为削穗过程,(b)为破砧过程,(c)为对接过程,(d)为对接过程㊂对接完成后,定位底面平齐,且短削楔面满足留白,如图12所示㊂图12中(a)㊁(b)㊁(c)㊁(d)为随机选取的4组不同直径配比的穗木与砧木嫁接完成的枝条,直径配比分别为6:9.2㊁7.1:9.8㊁8:10.2㊁10:12㊂2021年6月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第6期图11㊀装置试验Fig.11㊀Hard-twig graft device Trial图12㊀不同直径配比嫁接枝条Fig.12㊀Grafting branches with different diameter ratios5㊀结论结合适用于机械化嫁接的切口方法,并基于保证成活率的农艺要求,提出了不同穗㊁砧直径配比的嫁接形成层对齐原理,并设计了适用不同直径配比的自动化硬枝嫁接装置㊂该装置可完成穗木直径6~10mm硬枝嫁接,单次嫁接时长为14s㊂通过推导穗木端面定位架变形与穗木短削楔面尺寸误差的关系,基于仿真分析对影响形成层对齐的关键结构进行了优化设计㊂在此基础上进行了不同直径配比苹果枝条嫁接实验,结果表明:装置可完成砧㊁穗直径比值最大约为1.5时的嫁接作业,需要注意的是选取的砧木直径应大于穗木直径㊂本研究解决了直径配比相差较大时嫁接困难的问题,提高了装置的普适性㊂参考文献:[1]㊀2018年中国果园面积走势及水果产量分品种和区域格局分析[N/OL].中国产业信息网,/industry/201911/806517.html[2]㊀韩立志,吴晓峰,李芝茹,等.适应苹果苗木机械化嫁接的工艺研究[J].森林机械与木工设备,2018,46(12):69-71.[3]㊀葛东风.略论我国农业机械化的现状及发展趋势[N].农家参谋,2019-05-28(11).[4]㊀秀艳.我国农业机械自动化发展现状研究[J].农机化研究,2019,41(9):66.[5]㊀邵海波.农业机械自动化的现状发展趋势探讨[J].农机化研究,2019,41(8):68.[6]㊀柏宗春,吕晓兰,陶建平.国内外蔬菜嫁接机的研究现状[J].农业开发与装备,2017(3):76-79.[7]㊀XU DONGLEI,TIAN SUBO.Current status of grafting robotfor vegetable[J].International conference on eectronic andmechanicalengineering and information technology,2011(4):1954-1957.[8]㊀JUNG MYUNG LEE,C KUBOTA,S J TSAO,et al.Currentstatus of vegetable grafting:Diffusion,grafting techniques, automation[J].Scientia horticulturae,2010,127(2):93-105.[9]㊀尹权,张铁中,李军,等.基于PLC的一种茄科整排自动嫁接机控制系统设计[J].农机化研究,2017,39(6):75-83.[10]㊀李明,汤楚宙,谢方平,等.毛桃苗力学特性试验研究[J].农业工程学报,2005,21(3):29-31. [11]㊀赵燕平,张铁中,杨丽.条接条嫁接砧木苗切削阻力试验研究[J].农机化研究,2008(7):146-148. [12]㊀李明,汤楚宙,吴明亮,等.苗木切削试验台的研制[J].湖南农业大学学报(自然科学版),2004,30(6):572-575.[13]㊀万林农业果树苗木基地.果树嫁接:果树嫁接工具,嫁接剪使用方便快捷[N/OL].腾讯视频,2019-12-19[2020-01-03].https:///x/page/m3038601jxa.html?ptag=qqbrowser.[14]㊀王锋锋,刘明刚,吴晓峰,等.国内外苗木嫁接机器人研究现状及发展趋势[J].森林机械与木工设备,2011,39(1):16-18.[15]㊀孙群,赵冬杰,赵颖.国内外树苗自动嫁接机的研究现状[J].农机化研究,2010,36(8):217-220. [16]㊀赵燕平,张铁中,王红英.树苗自动嫁接机砧木切削机构研究[J].农业工程学报,2008,24(9):79-83. [17]㊀李全罡,吴晓峰,李芝茹,等.国内外油茶苗木自动嫁接技术装备研究现状[J].林业机械与木工设备,2018,46(3):4-6.(下转第65页)2021年6月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第6期ward speed of the machine,the rotating speed of the rotary tiller and the turning radius of the rotary tillage blade.The ro-tary tillage depth of the rear rotary tiller group,the installation height of the top of the retaining plate relative to the center of the rear tillage axis,and the overall dimension height of the retaining plate were further determined when the sowing depth of wheat was40mm.The above research provided a theoretical basis for the actual prototype design.Five-point sampling method was used to test the actual prototype in the field.The average sowing depth was37.04mm,and the qualified rate of sowing depth was92%.The relative error between actual soil cover thickness and theoretical design thickness was about7.4%.Further tracking the sowing depth after wheat emergence,the average characteristic length of root and stem of wheat seedling was measured.The value was33.76mm and the qualified rate of sowing depth was 90%.The experimental results showed that the design of the sowing depth control device based on doulbe-axis rotary tillage can better ensure the same depth of wheat seeds and meet the requirements of wheat sowing agronomy. Key words:wheat;sowing depth control;double-axis rotary tillage;analysis of throwing soil theory(上接第57页)Abstract ID:1003-188X(2021)06-0052-EA[18]㊀徐克生,罗菊英,李全罡.劈接法油茶苗木嫁接机的设计[J].林业机械与木工设备,2013,41(9):22-25. [19]㊀王锋锋,刘明刚,吴晓峰,等.油茶嫁接机器人的研究设计[J].林业机械与木工设备,2011,39(4):36-38. [20]㊀李明,戴思慧,汤楚宙,等.苗木嫁接机器人切削机构模拟实验[J].农业工程学报,2008(6):129-132.[21]㊀罗军.基于Plug-in的苗木嫁接机切削机构的研究[D].长沙:湖南农业大学,2011:47-49.[22]㊀羿宏雷,陈玉伟,马玲,等.油茶苗木嫁接机控制系统研制[J].林业机械与木工设备,2014,24(2):29-31.[23]㊀焦世德.果树嫁接方法及愈伤组织问题讨论(2)[N].河北农民报,2019-10-29(5).Design of Automatic Hard-twig Graft Device WithDifferent Diameter RatiosLi Na,Kou Lei,Yu Bo,Jiang Haiyong,Xu Pengyun(School of Mechanical and Electrical Engineering,Hebei Agricultural University,Baoding071000,China) Abstract:Grafting is an important link in the nursery of hard-branched seedlings,due to the large difference of cutting force of different varieties of hard branch grafting,and the need to ensure the alignment of its formation layer,the degree of automation of hard-twig graft is low.In this paper,combined with the current situation of automatic hard-twig graft device,for the scion,stock diameter difference is large,it is difficult to ensure the formation of layer alignment and lead to low survival rate,put forward to ensure that different diameter ratio of the scion,stock formation layer alignment prin-ciple,designed the applicable diameter ratio of the automatic hard-twig graft device.The device consists of the diameter measurement part of the scion,the cutting wedge part of the scion,the cutting part of the stock,and the feed-to-doc-king part.The diameter measurement part of the scion is to close the clamping scion by the finger cylinder,while driving the tooth to move,the gear meshing drive on the output shaft of the angle sensor completes the measurement of the diame-ter of the scion,and the slide module motor moves the cutting wedge cylinder of the stock to the corresponding position according to the measuring diameter to complete the cutting wedge of the stock.The sprocket sprocket is sent into the cut -wedge-completed wood into the cut-out to complete the graft,thus ensuring that the scion and the wood formation layer alignment of different diameter ratios are aligned.Through the simulation analysis of the key structures affecting the for-mation of layer alignment,the structure is optimized,and on this basis,a prototype experiment of different diameter ratios is carried out.Key words:hard-twig graft device;different diameter ratio;automatic2021年6月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第6期。
树苗劈接嫁接机器人机械系统设计与试验
树苗劈接嫁接机器人机械系统设计与试验孙群;赵栋杰;赵颖【摘要】Seedlings grafting could accelerate fine species breeding, improve fruit quality, and enhance thernabilities to adapt to the environment. Currently seedlings are still grafted by the traditional manual way.rnTherefore, according to the sapling grafting operations by hand, a sapling grafting robot was developed to realizernsapling automatic grafting based on cleft method. The developed grafting robot can clip, move, position, cut, andrngraft sapling, which is a fundamental work for developing new products. Experiments showed that the "developedrnsapling graft robot for the stock cutting efficiency is 94% , scion cutting efficiency is 93% and graftingrnefficiency is 86% .%树苗嫁接可加快优良树种繁育、改善果实品质、增强抗病和环境适应能力.但迄今为止,树苗嫁接仍然延续传统的手工方式.为此,本文根据树苗劈接嫁接工作流程,设计了一种树苗嫁接机器人机械系统.研制的树苗嫁接机器人能够实现砧木与穗木的夹持、搬运、定位、切苗、接合作业,为产品的应用奠定了基础.试验结果表明:该树苗嫁接机器人砧木切削成功率为94％,穗木切削成功率为93％,嫁接成功率为86％,可代替手工嫁接作业.【期刊名称】《河南科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(034)001【总页数】3页(P69-71)【关键词】树苗嫁接;嫁接机器人;劈接法;机械系统【作者】孙群;赵栋杰;赵颖【作者单位】聊城大学汽车与交通工程学院,山东聊城252059;聊城大学汽车与交通工程学院,山东聊城252059;聊城大学汽车与交通工程学院,山东聊城252059【正文语种】中文【中图分类】TP242.60 引言树苗嫁接可加快优良树种繁育、增强抗病能力、改善果实品质、提高其环境适应能力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
苗木嫁接机毕业设计
在现代农业中，苗木嫁接是一项常见的技术。
它通过将不同品种的植物结合在
一起，实现了新品种的培育和繁殖。
苗木嫁接技术的应用范围广泛，涉及果树、花卉、蔬菜等各个领域。
为了更好地掌握这项技术，我决定以苗木嫁接机为毕
业设计的主题。
首先，我需要了解苗木嫁接的基本原理和技术要点。
苗木嫁接是将两个植物的
组织结合在一起，使它们能够共享养分和生长环境。
在嫁接的过程中，我们需
要选择合适的嫁接位置和嫁接方式，以确保嫁接的成功率。
此外，还需要注意
嫁接后的养护和管理，以促进新植株的生长和发展。
为了更好地实现苗木嫁接的自动化和提高工作效率，我计划设计一台苗木嫁接机。
这台机器将具备以下功能：自动识别嫁接位置、自动完成嫁接过程、自动
喷洒养护液等。
通过引入先进的传感器和控制系统，我希望能够实现机器的智
能化和精确度的提高。
同时，我还将考虑机器的可靠性和安全性，确保操作人
员的安全。
在设计过程中，我将充分考虑机器的结构和材料的选择。
机器的结构应该简单
稳定，易于维护和操作。
材料的选择应该考虑到机器的使用环境和寿命要求。
此外，我还将考虑机器的外观设计，使其更加美观和符合人体工程学原理。
为了验证苗木嫁接机的性能和效果，我将进行一系列的实验和测试。
首先，我
将使用不同品种的植物进行嫁接，以验证机器的嫁接成功率和嫁接质量。
然后，我将对嫁接后的植株进行生长观察和数据分析，以评估机器对植株生长的影响。
最后，我还将进行机器的可靠性和安全性测试，确保机器在长时间使用中的稳
定性和安全性。
通过这次毕业设计，我希望能够深入了解苗木嫁接技术，并将其应用到实际生
产中。
同时，我也希望通过设计一台苗木嫁接机，提高嫁接的效率和质量，为
农业生产做出贡献。
我相信，只有不断创新和改进，我们才能推动农业的发展，实现农业的可持续发展。
在整个毕业设计过程中，我将充分发挥自己的专业知识和创新能力。
我将积极
与导师和同学们进行交流和讨论，吸取他们的意见和建议。
我还将利用图书馆
和互联网资源，不断学习和研究相关领域的最新进展。
通过不断努力和实践，
我相信我能够顺利完成这个毕业设计，并取得令人满意的成果。
在结束这篇文章之前，我想再次强调苗木嫁接技术的重要性和应用前景。
苗木
嫁接不仅可以培育新品种，还可以改良现有品种的性状和性能。
它在果树、花卉、蔬菜等领域都有广泛的应用。
因此，我相信苗木嫁接机的设计和研发将对
农业的发展起到积极的推动作用。
让我们共同努力，为农业的未来贡献自己的
力量。