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畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告（理工類）
設(shè)計(jì)題目
葫蘆科植物嫁接機(jī)的設(shè)計(jì)—嫁接平臺(tái)、苗木的傳輸系統(tǒng)及總裝配圖
學(xué)生姓名
吳培龍
學(xué)號(hào)
0412104512
專業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
一、 課題的目的意義：
嫁接就是把兩種幼苗安插、結(jié)合到一起的作業(yè)。利用抗性強(qiáng)的砧木進(jìn)行嫁接育苗， 可大大增強(qiáng)抗病性(嫁接西瓜、黃瓜可防止枯萎病， 嫁接茄子可防止黃萎病、根結(jié)線蟲病， 嫁
接番茄可防止青枯病、枯萎病，一般嫁接苗防止土傳病害的效果達(dá)89.6%～100%)； 同時(shí)， 通過(guò)嫁接換根，還可使植株的抗寒性及耐熱、耐濕、耐旱、吸肥能力大大提高，還可克服連作障礙，因而可顯著增產(chǎn)，瓜類、茄果類嫁接后一般可增產(chǎn)20%以上，重病區(qū)可成倍增產(chǎn)。
嫁接機(jī)是一種集機(jī)械、自動(dòng)控制與園藝技術(shù)于一體的機(jī)器。它根據(jù)不同嫁接方法，把蔬菜苗莖稈直徑為幾毫米的砧木、穗木的嫁接為一體，使嫁接速度大幅度提高； 同時(shí)由于砧、穗木接合迅速，避免了切口長(zhǎng)時(shí)間氧化和苗內(nèi)液體的流失， 從而又可大大提高嫁接成活率。因此，嫁接機(jī)被稱為嫁接育苗的一場(chǎng)革命。葫蘆科植物是重要的蔬菜和水果植物，例如黃瓜、西瓜等，其嫁接機(jī)系統(tǒng)的研究，將會(huì)大幅度的提高生產(chǎn)率，減輕農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度。
二、 近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀：
(1)國(guó)外蔬菜嫁接機(jī)研究現(xiàn)狀。在日本， 西瓜、黃瓜、茄子靠嫁接栽培的分別達(dá)到l00%、90%、96%，每年大約嫁接10多億棵。從1986年起，日本開(kāi)始了對(duì)嫁接機(jī)器人的研究，以日本“生物系特定產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究推進(jìn)機(jī)構(gòu)”為主，一些大的農(nóng)業(yè)機(jī)械制造商參加了研究開(kāi)發(fā)， 其成果已開(kāi)始在一些農(nóng)協(xié)的育苗中心使用。由于看到了蔬菜嫁接自動(dòng)化及嫁接機(jī)器人技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的廣闊前景，日本一些實(shí)力雄厚的廠家如YANM A、M 1TSUBISHI等也競(jìng)相研究開(kāi)發(fā)自己的嫁接機(jī)器人，嫁接對(duì)象涉及西瓜、黃瓜、西紅柿等。日本研制開(kāi)發(fā)的嫁接機(jī)有較高的自動(dòng)化水平，但機(jī)器體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。20世紀(jì)90年代初，韓國(guó)也開(kāi)始了對(duì)自動(dòng)化嫁接技術(shù)的研究，但其研究開(kāi)發(fā)的技術(shù)，只是完成部分嫁接作業(yè)的機(jī)械操作，自動(dòng)化水平較低，速度慢，而且對(duì)砧、穗木苗的粗細(xì)程度有較嚴(yán)格的要求，不適于工廠化的大規(guī)模嫁接生產(chǎn)。在歐洲的意大利、法國(guó)、荷蘭等農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，蔬菜的嫁接育苗相當(dāng)普遍，大規(guī)模的工廠化育苗中心每年向用戶提供嫁接苗。但這些國(guó)家尚無(wú)自己的嫁接機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品，嫁接作業(yè)大部分停留在手工嫁接的水平上，極少地方使用日本的嫁接機(jī)器。
(2)我國(guó)蔬菜嫁接機(jī)研究現(xiàn)狀。嫁接栽培技術(shù)已在我國(guó)日光溫室、大棚等設(shè)施瓜類蔬菜生產(chǎn)中得到推廣應(yīng)用。但到目前為止，我國(guó)蔬菜嫁接都是采用人工方法，瓜類蔬菜的手工嫁接， 有靠接、插接等方法。蔬菜嫁接是一項(xiàng)時(shí)間緊迫、作業(yè)量浩大的工作。例如，栽培1畝地黃瓜需要3500～4000株苗，而幼苗適于嫁接的時(shí)間只有3～5天，一個(gè)熟練的操作者平均每分鐘只能嫁接l～2株。為爭(zhēng)取速度，加快進(jìn)度，人們需要長(zhǎng)時(shí)間地連續(xù)嫁接，甚至通宵達(dá)旦地工作。嫁接苗的砧木苗直徑在3～4 毫米左右，穗木苗直徑只有l(wèi)～2毫米，加之幼苗脆嫩細(xì)弱，所以嫁接起來(lái)很耗費(fèi)精力。而且，每個(gè)人所掌握的嫁接技術(shù)要領(lǐng)、手法及熟練程度不同，難以保證高的嫁接質(zhì)量和高的成活率。由于費(fèi)工費(fèi)時(shí)，在有些地區(qū)，又出現(xiàn)了放棄嫁接栽培的現(xiàn)象，取而代之的是大量施用農(nóng)藥、殺蟲劑、殺菌劑。這樣不但造成了浪費(fèi)， 更嚴(yán)重的是污染了蔬菜，破壞了環(huán)境，對(duì)人類健康構(gòu)成威脅。蔬菜的手工嫁接效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、嫁接苗成活率低，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求。因此，在我國(guó)發(fā)展機(jī)械化、自動(dòng)化的嫁接技術(shù)勢(shì)在必行。目前，我國(guó)主要有兩種蔬菜嫁接機(jī)。一種是由長(zhǎng)春裕豐自動(dòng)化技術(shù)責(zé)任有限公司與中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)合作，利用日本、韓國(guó)專利技術(shù)研制了“ 蔬菜半自動(dòng)嫁接機(jī)”，主要用于黃瓜苗、西葫蘆苗和西瓜苗嫁接，也可用于番茄苗、茄子苗嫁接。它采用的是靠接法。先取出砧木苗，置于嫁接機(jī)左側(cè)的壓苗片中。然后從育苗穴盤中取出接穗苗，置于嫁接機(jī)右側(cè)的壓苗片中。機(jī)器啟動(dòng)后，自動(dòng)進(jìn)行夾苗、切口、結(jié)合等動(dòng)作，并用嫁接夾從右側(cè)夾住已嫁接的苗子。最后取出嫁接苗，栽植在預(yù)備好的苗床中。如果有3～4人配合，嫁接速度可大大提高，最快每小時(shí)可嫁接540株，比手工嫁接效率提高數(shù)倍，成活率達(dá)90%。另一種是由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械化系張鐵中副教授研制的一種智能全自動(dòng)蔬菜嫁接機(jī)。該機(jī)由計(jì)算機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)了砧木和接穗取苗(用穴盤育苗)、切割、結(jié)合、固定和擺放等嫁接全過(guò)程的自動(dòng)化操作，在體積、重量、嫁接速度和性能等方面的指標(biāo)，均達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，獲得了國(guó)家專利。它每小時(shí)可嫁接1000株苗，克服了手工嫁接速度慢、費(fèi)工費(fèi)時(shí)和嫁接成活率低的缺點(diǎn)，可用于保護(hù)地黃瓜嫁接，也可用于茄子等其他蔬菜嫁接。但是這個(gè)機(jī)構(gòu)使用穴盤育苗苗木成活率不高，本次設(shè)計(jì)采用營(yíng)養(yǎng)缽育苗成活率也高于穴盤育苗。
三、設(shè)計(jì)方案的可行性分析和預(yù)期目標(biāo)：
1 可行性分析
原有嫁接機(jī)采用人工放置砧木，要求放苗的速度快且放置位置精確，因此勞動(dòng)強(qiáng)度大。而采用砧木自動(dòng)供苗系統(tǒng)則可以保證在高效率嫁接的前提下提高蔬菜嫁接的自動(dòng)化程度。
由于輸送砧木苗時(shí)不要求精確的傳動(dòng)比和較高的傳動(dòng)效率，因此輸送系統(tǒng)可以采用普通的平帶運(yùn)輸機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以選用伺服電機(jī)。
該工作機(jī)有輕微振動(dòng)，由于V帶有緩沖吸振能力，采用V帶傳動(dòng)能減小振動(dòng)帶來(lái)的影響，并且該工作機(jī)屬于小功率、載荷變化不大，可以采用V帶這種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，并且價(jià)格便宜，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，大幅降低了成本。減速器部分兩級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速，這是兩級(jí)減速器中應(yīng)用最廣泛的一種。齒輪相對(duì)于軸承不對(duì)稱，要求軸具有較大的剛度。高速級(jí)齒輪常布置在遠(yuǎn)離扭矩輸入端的一邊，以減小因彎曲變形所引起的載荷沿齒寬分布不均現(xiàn)象。
原動(dòng)機(jī)部分為Y系列三相交流異步電機(jī)。
總體來(lái)講，該傳動(dòng)方案滿足工作機(jī)的性能要求，適應(yīng)工作條件、工作可靠，此外還結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、成本低傳動(dòng)效率高。
2 預(yù)期目標(biāo)
該裝置的工作過(guò)程：帶營(yíng)養(yǎng)缽的砧木苗和接穗被放置在皮帶上，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，營(yíng)養(yǎng)缽隨皮帶前進(jìn)，檢測(cè)傳感器同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)：當(dāng)傳感器檢測(cè)到營(yíng)養(yǎng)缽時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)營(yíng)養(yǎng)缽恰好位于指定位置，等待機(jī)械手取營(yíng)養(yǎng)缽；營(yíng)養(yǎng)缽被取走后，電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，輸送下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)缽到指定位置。保證6棵/分鐘的工作效率。
在整個(gè)砧木輸送裝置的設(shè)計(jì)與安裝時(shí)還應(yīng)考慮：放置砧木苗的皮帶上端面應(yīng)稍高于砧木生長(zhǎng)點(diǎn)識(shí)別系統(tǒng)中托盤的頂端面，保證營(yíng)養(yǎng)缽能從連續(xù)供苗系統(tǒng)中被平穩(wěn)放置于砧木生長(zhǎng)點(diǎn)識(shí)別系統(tǒng)中。
四、所需要的儀器設(shè)備、材料：
畫圖工具，圖紙，圖板，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)
五、課題分階段進(jìn)度計(jì)劃：
1
第1周
布置任務(wù)，翻譯外文資料，查閱有關(guān)文獻(xiàn)，討論方案。
完成翻譯
2
第2周
實(shí)習(xí)參觀，確定整體方案。
完成確定方案
3
第3—10周
根據(jù)確定方案進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制草圖。
完成繪制草圖
4
第11—13周
完成總裝圖、部件裝配圖及零件圖等機(jī)械部分設(shè)計(jì)。
完成機(jī)械部分設(shè)計(jì)
5
第14周
檢查與修改
完成檢查修改
6
第15—16周
編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書，整理全部文件，準(zhǔn)備答辯。
完成說(shuō)明書，整理好文件
7
第17周
根據(jù)答辯意見(jiàn)修改。
通過(guò)答辯
指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
簽字：
200 年 月 日