全国大学生机械工程创新设计大赛获奖案例《高效环切式摘果器》.docxVIP

高效环切式摘果器 本案例荣获全国大学生机械工程创新设计大赛一等奖 设计目的 农业是中国的第一产业,在我国的社会经济发展中占有举足轻重的地位。水果种植在 农业中占有相当大的比重。然而，当前市面上几乎没有一款设备能够有效帮助果农提高果 实采摘效率。因此设计一款新型摘果器极其重要。 在果实采摘的实际生产过程中，主要存在以下问题： 果树生长环境恶劣，不便于果农采摘； 果树枝干错综复杂，难以釆摘果实； 果实生长位置过高，人工难以釆摘。 果农用双手釆摘的传统方法费时费力，若采摘高处果实，还存在安全隐患。通过市场走 访，我们发现现有的摘果器主要存在下述问题： 现有摘果器大多采摘一次就需要人手工取下果实，效率不高； 部分产品未设计伸缩杆，短杆不便于树远端高处果实的采摘,长杆则不便于收纳； 釆摘到的果品损伤率较高。 于是我们萌生了设计新型高效摘果器的想法，通过简单的操作、巧妙的结构将果实采摘 和果实收纳集为一体，尽可能减少果农摘果所用时间，提高经济效益。 工作原理 该设备通过固定刀片与旋转刀片的相对运动来切断果实果柄达到采摘目的。 在果农使用过程中，整套设备的主动力施加于伸缩杆底部,果农通过拉动在伸缩杆握柄 处的绳子来产生主动力。整个伸缩杆内部中空，绳子经伸缩杆内部穿过伸缩杆接头部分的 小孔(见图1)与导轮接触。导轮在此处起到改变力的方向的作用，绳子的另一端与杠杆(见 图2)相连。拉动绳子，杠杆向下运动，而杠杆与旋转刀片的梯形槽相接触，杠杆转动的同时 推动旋转刀片绕轴旋转。为了防止旋转刀片在运动过程中发生轴向跳动，本设计在旋转刀 片下层部分通过三个轨道来消除旋转刀片在轴向上的自由度，如图3所示。 在一次切割运动完成后，果农松手，即主动力消失，此时杠杆将在扭簧的作用下自行恢 复初始状态，扭簧安装在其销轴部分。果实被切下之后沿着网袋直接送入收纳箱中。收纳箱（见图4）设计成双肩收纳箱，可由果农一人独自携带,在使用过程中不会对果农采摘果实 产生负面影响。收纳箱顶部为水果进入口，底部圆孔则是为了方便将水果倾倒出来进行 整理。 3 .设计方案 结合市面上已有的设备和实际生产中遇到的问题，经过讨论列出图5和图6所示的两种方案。本套设备主要研究的内容为刀具运动轨迹设计和力的转向设计。以上两种方案均可将 果实切下，但是方案一有以下几个缺点： （1） 只有一个刀口，难以对准果柄; （2） 力的方向难以传递至剪刀。 因此我们决定采用方案二。 主要创新点 （1） 该摘果器采用旋转刀片进行环切，运动较小的距离即可达到摘取果实的目的。 （2） 改变传统采摘一次或几次就需要人工将果实放入果篮中的方式，使用网袋直接将果 实送入收纳箱中，在相同的时间内，果农可摘取更多的水果，有助于提高经济效益。 作品展示 本设计作品釆摘部分的外形如图7所示。