浅谈简易的可伸缩式水果采摘机构的设计

    一、简介

    随着人们生活条件逐渐提高，水果已经成为生活中的必需品，因此水果的种植面积也有了大幅度的提高，然而随着水果数量的增加，水果的采摘俨然成为一个重要的问题，特别是对于高级水果的采摘，采摘过程中需要注意诸多问题，然而通过对实际生活中运用的水果采摘装置进行了调查，发现市面上的水果采摘装置有很多缺点，并不能满足实际生活中果农采摘水果的需要，因此，我们设计了简易的可伸缩式水果采摘机构，该水果采摘器质量轻便，通过人手捏合手柄推动伸缩杆向上进给运动展开采摘手采集水果并能实现回收方便的功能。该水果采摘器与市面上的不同类型的采摘机构最大的不同点在于其手柄的设计能最大限度的满足伸缩杆的进给运动从而采摘到水果，也是设计的创新点之一。

    二、可伸缩式水果采摘器建模过程

    1. 可伸缩式水果采摘器的设计原理

    该水果采摘器的设计伸缩前长度是1.5m，最长伸缩长度是3.5m。水果采摘器的前端是剪切装置，由一个支架和三个杆组成，最顶端的内侧安装有长度为15mm 左右的刀片，将完成水果从枝头剪断这一工作过程。考虑到装置的牢固性、是否便携和经济等问题，选用合金钢为剪切装置的制造材料，合金钢的优点是有很高的耐磨性、抗腐蚀性、耐低温和高磁性等良好的性能。

    剪切装置的下端连接的是伸缩杆。伸缩杆的功能是在长度范围为1.5m-3.5m 内任意伸缩到需要的长度，该杆用到的运动副是螺旋副。当需要伸长或缩短时，拧开螺旋紧固件，两个杆不受到压力，两个杆之间不受摩擦力，然后可以伸长或缩短，当达到要求长度时，拧紧螺旋紧固件，两个杆受到压力，产生摩擦力，不能相对滑动，就可以达到要求。我们选用的制造材料是合金钢，理由同剪切装置。

    伸缩杆的下端铰接的是把手装置，该装置包括六个杆、一个滑轮和钢丝线。杆与杆之间都是铰接在一起，滑轮固定在最下面的杆上，钢丝线缠绕在滑轮上。当杆伸缩时，强迫滑轮转动，收紧钢丝线，在滑轮上插上插销，钢丝线和滑轮不能相对滑动，钢丝线的长度确定。功能是通过捏合张开的把手，使固定滑轮的轴后移，同时滑轮上的钢丝线会收缩30mm 左右的距离，这一过程会带动剪切装置完成剪切运动。捏合过程预计所使用的力的范围30N 到60N。杆的制造材料也是合金钢。

    把手上的弹簧的功能是：未捏合时，弹簧处在原长，捏合后，弹簧处于压缩状态。剪切装置处的两个弹簧对称分布，当把手未捏合时，弹簧处于原长，捏合后，弹簧处于压缩状态，这样就保证钢丝线始终处于受拉状态。预测把手处的弹簧劲度系数在6-8N/mm 之间，剪切装置处的弹簧劲度系数在0.5N/mm 左右。