畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告課題名稱 全自動(dòng)嫁接裝置設(shè)計(jì)學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)所屬學(xué)院專 業(yè)班 級(jí)指導(dǎo)教師起止時(shí)間機(jī)械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制1、課題名稱及來源名稱：全自動(dòng)嫁接裝置的設(shè)計(jì)來源：導(dǎo)師給定題目2、研究的目的及意義和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1、選題的目的及意義主要目的和意義是為了減少工作者勞動(dòng)強(qiáng)度和提高嫁接質(zhì)量，使嫁接技術(shù)為當(dāng)代農(nóng)業(yè)更好的服務(wù)。機(jī)械嫁接技術(shù)是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、微電子、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制等技術(shù)在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的集中體現(xiàn)，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化、智能化的重要標(biāo)志。果蔬嫁接技術(shù)是當(dāng)代農(nóng)業(yè)果蔬生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和作業(yè)質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)果蔬育苗機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化，與果蔬育苗生物學(xué)特性和栽培方式結(jié)合的嫁接機(jī)械得到發(fā)展。2、課題所涉及問題及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀嫁接技術(shù) 2000 多年前發(fā)源于我國(guó)，日本于 1925 年開始將其用于瓜類蔬菜栽培生產(chǎn)，80 年代，蔬菜嫁接栽培技術(shù)遍及日本、中國(guó)和歐美各國(guó)[1- 2]。蔬菜嫁接技術(shù)性非常強(qiáng)，手工嫁接育苗存在作業(yè)率低、嫁接苗成活率不高、出苗不均勻等問題，這種狀況制約了蔬菜嫁接育苗技術(shù)的推廣與應(yīng)用。采用嫁接機(jī)進(jìn)行機(jī)械化嫁接可提高生產(chǎn)率、降低嫁接作業(yè)難度、提高嫁接苗的成活率、保證嫁接苗生長(zhǎng)一致，有利于生產(chǎn)管理和規(guī)?；a(chǎn)。日本最早開展蔬菜嫁接機(jī)的研發(fā)，之后韓國(guó)也相繼開展了研究，其他國(guó)家還沒有研究成果報(bào)道。1986 年日本農(nóng)林水產(chǎn)省生物系特定產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究推進(jìn)機(jī)構(gòu)（生研機(jī)構(gòu)）組織多家公司參與，率先開始研制嫁接機(jī)。1987 年研制出半自動(dòng)形式 1 號(hào)試驗(yàn)樣機(jī) G871，上砧木和接穗苗由人工完成，其余由機(jī)械完成。該機(jī)采用貼接嫁接法，適用于瓜科蔬菜的嫁接作業(yè)，其嫁接成功率為 78%～ 85%。1989 年在 1 號(hào)機(jī)的基礎(chǔ)上又研制出半自動(dòng)形式 2 號(hào)試驗(yàn)樣機(jī) G892。為方便連續(xù)作業(yè)，該機(jī)采用圓盤輸送砧木、接穗，一次可上盤 20 套砧木苗、接穗苗和嫁接夾。在不計(jì)向圓盤輸送機(jī)構(gòu)上放置砧木苗、接穗苗和嫁接夾的時(shí)間條件下，3 s 完成一株苗的嫁接作業(yè)，其嫁接成功率達(dá)到了 90%～98%。上世紀(jì) 90 年代末，日本大阪府立大學(xué)開發(fā)研究了“plug- in”嫁接裝置，即用頻率為 0~40 kHz、振幅為 0.03 mm 的超聲波振動(dòng)切削裝置將接穗加工成角度為 14°、 長(zhǎng)為 10 mm 的錐形，另一方面用 4 500 r·min-1 的錐形鉆頭在砧木上鉆錐形孔，然后把接穗接到砧木上。1999 年大阪府立農(nóng)林技術(shù)中心開發(fā)出純手工作業(yè)的簡(jiǎn)易嫁接器具 TK- WH（TK- WD），由日本 MARK 公司經(jīng)銷，該器具采用劈接法，適用于茄子、番茄等蔬菜的嫁接作業(yè)，由砧木切削器和接穗切削器兩個(gè)獨(dú)立部分構(gòu)成，完成切削的砧 木和接穗用嫁接夾固定在一起。上世紀(jì) 90 年代初，韓國(guó)也開始研究嫁接機(jī)，開發(fā)出采用靠接法的小型半自動(dòng)式嫁接機(jī)。該機(jī)采用凸輪傳遞動(dòng)力，分別完成砧木夾持、接穗夾持、砧木和接穗切削和對(duì)插 4 個(gè)動(dòng)作，最高生產(chǎn)率為 310 株·h-1，嫁接成功率為 90%。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，成本低廉，在韓國(guó)、日本和我國(guó)有一定銷量，但是，由于采用靠接法嫁接，推廣使用受到限制。繼半自動(dòng)式嫁接機(jī)之后，韓國(guó) Idealsystem 公司開發(fā)出針式全自動(dòng)嫁接機(jī)，該機(jī)采用防回轉(zhuǎn)五角形陶瓷針作為砧木和接穗的固定物，利用穴盤率可達(dá) 1 200 株·h-1，適合茄科蔬菜的嫁接作業(yè)。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)張鐵中教授率先在國(guó)內(nèi)開展蔬菜嫁接機(jī)的研究，1998 年成功研究制出 2JSZ- 600 型蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī)（見圖 5）。該嫁接機(jī)采用單子葉貼接法，實(shí)現(xiàn)了砧木和接穗的取苗、切削、接合、嫁接夾固定、排苗作業(yè)的自動(dòng)化。該機(jī)嫁接作業(yè)時(shí)砧木可直接帶土團(tuán)進(jìn)行嫁接，生產(chǎn)率為 600 株·h- 1，嫁接成功率高達(dá) 95%，可進(jìn)行黃瓜、西瓜、甜瓜等瓜菜苗的自動(dòng)化嫁接作業(yè)。整盤上砧木和接穗苗，操作方便，作業(yè)速度快。2005 年?yáng)|北農(nóng)業(yè)大學(xué)研制出 2JC- 350 型插接式自動(dòng)嫁接機(jī)（見圖 6）。該嫁接機(jī)采用人工上砧木和接穗苗，通過機(jī)械式凸輪傳遞動(dòng)力，可完成砧木夾持、砧木生長(zhǎng)點(diǎn)切除、砧木打孔、接穗夾持、接穗切削以及接穗和砧木對(duì)接動(dòng)作。該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，操作方便，生產(chǎn)率為 350 株·h- 1。經(jīng)改進(jìn)目前生產(chǎn)率已達(dá) 500 株·h- 1。由于采用插接法進(jìn)行機(jī)械嫁接，不需嫁接夾等夾持物。適用黃瓜、甜瓜和西瓜的嫁接作業(yè)，嫁接成功率達(dá) 93%。3、任務(wù)要求、預(yù)期目標(biāo)、可行性分析3.1、任務(wù)要求 3.1.1、功能要求針對(duì)中國(guó)蔬菜生產(chǎn)集約化程度不高、勞動(dòng)力豐富、 操作人員技術(shù)水平低、蔬菜育苗沒有統(tǒng)一模式的狀況 , 迫切需要開發(fā)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、操作維護(hù)便捷、適用面廣的嫁接機(jī)。3.1.3 研究方法1、操作人員將砧、穗木幼苗分別放在相應(yīng)原供苗臺(tái)上，當(dāng)傳感器檢測(cè)到砧、穗木苗都送到位以后，苗臺(tái)上的定位爪夾將苗固定。2、砧、穗木手臂同時(shí)伸出，夾持住相應(yīng)的苗木，各供苗臺(tái)上的定位爪松開，砧，穗木手臂同時(shí)縮回并旋轉(zhuǎn)一定角度到達(dá)切削位置。3、切削機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)一定角度，同時(shí)完成砧穗木苗切削。4、砧、穗木手臂再次同時(shí)伸出，使砧、穗木苗的兩切削面剛好貼合在一起。5、送夾機(jī)構(gòu)送出嫁接夾，夾持住砧、穗木苗的結(jié)合部位。6、砧、穗木手臂同時(shí)松開苗株并縮回，嫁接苗經(jīng)工作臺(tái)面上的落苗口落下，由傳送帶送出，株苗嫁接完畢。7、砧、穗木手臂反射旋轉(zhuǎn)一定角度，回到初始預(yù)備取位置即完成一個(gè)嫁接循環(huán)。3.1.4 技術(shù)路線嫁接機(jī)主要由砧穗木供苗臺(tái)、手動(dòng)機(jī)構(gòu)、切削機(jī)構(gòu)以及送夾機(jī)構(gòu)、排苗機(jī)構(gòu)等組成。切削機(jī)構(gòu)在借鑒以往嫁接機(jī)旋轉(zhuǎn)切削刀架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，針對(duì)以往嫁接機(jī)切削機(jī)構(gòu)在實(shí)際生產(chǎn)中存在的切削效果不理想、嫁接苗成活率低等問題，在切削角度、切削半徑和切削位置上進(jìn)行了優(yōu)化，設(shè)計(jì)出全自動(dòng)的切削機(jī)構(gòu)。搬運(yùn)機(jī)構(gòu)是全自動(dòng)嫁接機(jī)實(shí)現(xiàn)雙工位調(diào)整作業(yè)的重要組成部分，采用對(duì)稱分布、安裝方向相反的兩組相同的機(jī)械手臂結(jié)構(gòu)。3.2、預(yù)期目標(biāo)完成理論及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并繪制 SolidWorks 三維實(shí)體圖和總裝圖，能力所及的范圍內(nèi)發(fā)表一篇關(guān)于本人設(shè)計(jì)內(nèi)容中有所創(chuàng)新相關(guān)設(shè)計(jì)的文章。3.3、可行性分析⑴ 本人設(shè)計(jì)能力及經(jīng)驗(yàn)的積累：依據(jù)所參考的文獻(xiàn)知有類似的機(jī)械，部分設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)成熟。通過查閱大量文獻(xiàn)對(duì)本設(shè)計(jì)題目有了深入了解，有機(jī)械類課程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，相信能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成設(shè)計(jì)。⑵ 資源保證：本次課題設(shè)計(jì)有指導(dǎo)老師指導(dǎo)，有相應(yīng)的團(tuán)隊(duì)支持，學(xué)院有相應(yīng)的平臺(tái)，學(xué)校有足夠的文獻(xiàn)資源，保證本次設(shè)計(jì)順利進(jìn)行。⑶ 調(diào)研協(xié)商通過對(duì)家庭周邊的調(diào)查得到的數(shù)據(jù)表明：小型粉碎機(jī)構(gòu)我國(guó)農(nóng)村有著較高的使用率，有較大市場(chǎng)，該功能的設(shè)備也比較多但是工作原理類似。3.4 研究計(jì)劃1、查閱文獻(xiàn)了解相關(guān)機(jī)械的設(shè)計(jì)，實(shí)際調(diào)查嫁接裝置的工作方式和原理2、針對(duì)制定的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行對(duì)全自動(dòng)輸送嫁接裝置進(jìn)一步學(xué)習(xí)了解3、確定全自動(dòng)嫁接裝置的設(shè)計(jì)和總體布局4、分別設(shè)計(jì)輸送裝置、切削裝置，機(jī)械手以及對(duì)關(guān)鍵零部件進(jìn)行強(qiáng)度校核等理論分析5、繪制三維實(shí)體圖形并制定說明書4、完成本課題的進(jìn)度計(jì)劃第一周：查閱文獻(xiàn)資料、熟悉課題內(nèi)容。第二周：撰寫開題報(bào)告，制定總體方案。第三、四周：查找先關(guān)的設(shè)計(jì)資料，了解粉碎機(jī)常用的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。第五、六周：設(shè)計(jì)粉碎機(jī)構(gòu)及其圖紙繪制，并且完成整布局。第七、八周：設(shè)計(jì)進(jìn)料機(jī)構(gòu)，并且完成圖紙繪制。第九、十周：設(shè)計(jì)出料機(jī)構(gòu)，并且完成圖紙繪制。第十一、十二周：整體設(shè)計(jì)檢查及其修改。第十三、十四周：撰寫完成設(shè)計(jì)說明書。五、參考文獻(xiàn)[1]楊麗 ,劉長(zhǎng)青 ,張鐵中.雙臂蔬菜嫁接機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2009,09:175-181.[2]李興 .針接式蔬菜嫁接機(jī)的研究[D].浙江大學(xué),2013.[3]樓建忠 ,李建平 ,朱盤安,呂谷來.斜插式蔬菜嫁接機(jī)砧木夾持機(jī)構(gòu)研制與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2013,07:30-35.[4]劉凱 ,初麒 ,辜松,李元強(qiáng),牟艷秋,楊艷麗.茄科蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī)的研究現(xiàn)狀[J].農(nóng)機(jī)化研究,2011,02:230-233.[5]辜松 .2JC-350 型蔬菜插接式自動(dòng)嫁接機(jī)的研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2006,12:103-106.[6]賈學(xué)武 .手持式嫁接機(jī)的研究[D].東北農(nóng)業(yè)大學(xué),2007.[7]譚妮克 .套管式蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī)的研究[D].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué),2005.[8]龍濤 .雙向式自動(dòng)嫁接機(jī)的研究[D].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué),2005.[9]趙金英 ,張鐵中 .PLC 在自動(dòng)嫁接機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,06:53-55+84.[10]羅軍 ,高英武 ,何幸保.自動(dòng)嫁接機(jī)的研究現(xiàn)狀與展望[J].湖南農(nóng)機(jī),2010,03:1-2.[11]項(xiàng)偉燦.直插式蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī)的研究[D].浙江理工大學(xué),2010.