蔬菜自动嫁接机夹持机构设计（全套完整有CAD）

图夹持机构方原理图.由于保持架滑槽可变，夹具杆采用铆钉连接也可变长短，在可变范围内都可采用，因此根据构成四杆机构杆长条件式中为最短杆长为最长杆长综上所述计算求得连杆长度为。

夹具杆长度计算和确定根据设计，嫁接机的宽度为，且两边是对称结构。

因此夹具杆有四个，并且要留有的加持苗的空间。

因此初步定夹具长度为夹具杆要构成机构运动，上面已经可以确定不能小于，留有伸缩空隙最后确定夹具杆长为。

.夹具运动结构完善和优化苗木夹具材料优化上述试验苗木茎杆的压力试验是在刚性较强铁质工作台和刚性较强铝合金板之间进行的。

由于弹性较差，几乎没有形变，对苗的损害大。

所以考虑采用编号为弹性较好的工业用橡胶材料制作夹持夹具。

该材料具有定的弹性，相对刚性材料极大地提高了苗的临界破坏压力值，且橡胶可以注塑成型，相对于机械加工而言大大降低了材料成本和加工成本。

但是本优化方案由于试验条件限制，没有相关数据，只能根据橡胶材料具有弹性的特性预计压力趋势。

但是为了尽可能了解弹性特性在嫁接中的作用，在前面两个试验的基础上采用加夹.的泡沫塑料实现缓冲。

具体试验数据如下图蔬菜苗茎杆压力承受试验三示意图.试验结论与分析通过试验可知在西瓜苗与黄瓜苗在适合嫁接期茎杆的抗压基本在以上，重力转化成压力为.。

而在增加.泡沫塑料做缓冲后其抗压能力达以上，增大了近倍，这对于机械嫁接有着重大的作用。

根据设计夹头厚度为。

而试验板宽为，所以夹具的最大夹持为表西瓜苗与黄瓜苗的抗压能力试验三对象苗茎高度直径生长状态承重量承重状态黄瓜苗.叶心根据试验目标及专家建议，预设嫁接苗被压变形成厚度为自身直径的时为承压极限。

黄瓜苗.叶心黄瓜苗为了提高嫁接的成活率，操作要求营养钵中的苗尽可能放在传送带的中心部分。

虽然我们希望苗最好在夹持机构的中心。

但是苗正好在夹持机构中心的可能性比较小，操作难度大。

因此考虑到苗的放置误差要求允许苗有定的偏离范围，设计夹持机构的捕捉范围为。

因为传送带宽为，所以即使苗偏离营养钵中心的方向与苗偏离夹持机构的方向距离叠加这种最坏的情况下也不会从传送带上掉下来。

夹具的高度的确定瓜类砧木的最适嫁接苗龄是以第片真叶出现时为最佳，过于幼嫩的苗，嫁接时不易操作过老的苗，不仅中心髓腔大，接口也不易愈合。

般苗的高度为至。

由于苗的高度所限，所以这个嫁接操作应该控制在营养钵以上高的范围内。

苗木特性分析由于苗木脆弱，特别容易折断，夹持苗木时夹持力不能太大，太大易导致苗木的损伤夹持力也不能太小，太小又不能满足夹持固定的要求。

因此针对上述矛盾设计如下实验。

试验名称黄瓜西瓜幼苗茎杆的压力承受试验试验目的为了研究蔬菜幼苗在不影响成活的情况下所能够承受的最大压力，从而确定在所设计嫁接机的嫁接过程中机械夹持力的大小范围。

试验要求根据试验目标及专家建议，预设嫁接苗被压变形成厚度为自身直径的时为承压极限。

主要设备器材天平，砝码，轻质铝合金板长，宽，重，在测量中忽略不计，尺子，放大镜试验条件本苗木茎杆的压力试验是在刚性较强铁质工作台和刚性较强铝合金板之间进行的。

试验步骤及原始数据记录试验方法由于预先不能确定苗所能够承受的最大压力，所以采用如图的试验方法。

图蔬菜苗茎杆压力承受试验意图.由于铝合金板的长度为，苗的直径约，所以形成的夹角相当小。

当重力分布在中心时，苗所承受的压力约为重力的。

在试验过程中我们逐渐加重作用在铝合金板中心的压力，我们发现苗的茎杆所能承受的压力远超乎我们的现象。

直到最后我们把的重力完全压在铝合金板中心也没有达到苗所能够承受的最大的压力。

试验方法二由于测量原理有误差，所以采用第二种试验方法。

图蔬菜苗茎杆压力承受试验二意图.根据前面试验的经验积累，我们通过向左右两边烧杯添加水，由于水的重量使其接近临界状态，最终达到平衡以观察苗茎杆的受压情况。

由于苗的茎杆受力物理特性具有般普遍性，所以只要对相关条件下部分苗进行试验就能发现它的般规律。

采用步进电机，灵敏精确，容易实现编程控制。

便携性好，可用于野外作业。

蔬菜自动嫁接机设计结构示意图图俯视图.图正面视图.设计思路本设计思路来源于高英武教授给我们展示的由春裕丰自动化技术有限公司中国农业大学采用日本和韩国专利技术研制开发的“蔬菜半自动嫁接机”。

如下图所示图蔬菜半自动嫁接机外观图.由于该机器自动化程度不高，只能起到切苗的作用，其它工作由人工完成，不能实现自动嫁接，效果不是很理想。

于是就决定自行设计个功能更强的，能够实现自动嫁接全过程的嫁接机。

本蔬菜自动嫁接机设计方案本作品设计在嫁接过程中砧木和接穗都采用营养钵培养。

蔬菜幼苗营养钵由皮带输入，直接在营养钵上嫁接，从而避免将幼苗从土壤基质中拔出。

这种嫁接方法即避免了嫁接损伤，又缩短了嫁接消耗的时间，节约了劳动成本。

蔬菜营养钵在皮带的传送下向前运动，当到达光电检测装置时，蔬菜苗隔断光线传播，光电检测装置得到信号送入单片机，单片机驱动气缸，使夹持机构工作，当夹持动作完成，单片机命令切削汽缸顶端的电机，电机轴段装有刀片，快速切断接穗，同理，砧木也采用相同机构夹持。

然后驱动转向电机旋转.度，由于切削机构与接穗夹同旋转，所以砧木也被快速切除。

通过电磁铁的吸合，使接穗与砧木重合。

完成对接后，通过包扎机构实现包扎，由于包扎机构采用特殊的魔术贴包扎，所以能够实现快速准确包扎的作用。

并且可以在魔术贴上添加愈合激素，实现提高成活率的目的。

包扎完毕，传送带将嫁接好的苗木继续向后传送。

嫁接机构开始下轮嫁接。

由于整个过程由程序控制，机械操作，个嫁接周期只需秒钟，即每小时可嫁接株。

本蔬菜嫁接机机械结构分为夹持机构旋转机构包扎夹切苗机构苗木传送机构底盘等六个部分．本文主要进行夹持机构设计．蔬菜嫁接机夹持机构设计.蔬菜嫁接机工作原理本蔬菜自动嫁接嫁接机嫁接原理嫁接过程中，蔬菜砧木苗和接穗苗分别置于蔬菜嫁接机的两个传动带上，传送带在步进电机的驱动下将蔬菜苗向嫁接夹内运送。

设嫁接夹闭合的夹口中心为三维坐标系的原点，设步进电机驱动的皮带运动方向为轴，激光发射方向垂直于皮带运动方向，相当于坐标系的轴。

当蔬菜苗到达光电感应装置区域后，苗的茎杆将激光的光线挡住，接收光的感应电路得到触发信号，传送给单片机，单片机控制步进电机停止转动，因此蔬菜苗的茎杆锁定在激光发出的这条直线上，相当于坐标系中的轴为。

而蔬菜苗夹进给方向与轴垂直，与激光束方向平行，即坐标系中的轴。

当蔬菜苗茎杆挡住激光，与此同时单片机控制夹紧气缸伸长，使嫁接夹开始左右同步向中心夹紧，即向，轴平面原点夹紧，落入夹紧嫁接成功率为。

另外日本村田种苗公司也根据自身育苗生产需要，开发研制出采用专用嫁接夹的半自动嫁接机，该机同井关公司嫁接机的工作原理类似见图，可进行黄瓜和番茄的嫁接作业，生产率为株•。

三菱公司根据日本全国农业协同组合联合会的嫁接苗生产模式开发型全自动嫁接机见图。

该嫁接机采用套管法，砧木和接穗以单列形式送入嫁接机，切削后的砧木和接穗压合在起后，使用专用弹性透明套管固定，嫁接苗成活后套管自动脱落。

该机适用于茄科蔬菜，生产率可达株•。

年日本研究所以大规模育苗生产系统为目标研制全自动嫁接机，年开发出商品化茄科用型嫁接机见图，年用于瓜科嫁接作业的嫁接机问世，目前小松公司负责经营销售。

该机采用平接法，生产率为株•，嫁接成功率达。

日本洋马公司同生研机构协作，年开始研制全自动式嫁接机，年末型全自动嫁接机开始上市销售见图。

嫁接成功率到达，但该机只适合于茄科蔬菜嫁接作业，生产率为株•。

为降低大型嫁接机的造价，洋马公司于年推出了体积较小，操作方便的型半自动化瓜科嫁接机见图。

该机生产率可达株•，嫁接成功率为。

图日本几种蔬菜嫁接机.上世纪年代末，日本大阪府立大学开发研究了“”嫁接装置。

年大阪府立农林技术中心开发出纯手工作业的简易嫁接器具，由日本公司经销，该器具采用劈接法，适用于茄子番茄等蔬菜的嫁接作业，由砧木切削器和接穗切削器两个独立部分构成见图，完成切削的砧木和接穗用嫁接夹固定在起。

图简易嫁接器.国外韩国嫁接机技术先进国家的发展现状上世纪年代初，韩国也开始研究嫁接机，开发出采用靠接法的小型半自动式嫁接机见图。

该机采用凸轮传递动力，分别完成砧木夹持接穗夹持砧木和接穗切削和对插个动作，最高生产率为株•，嫁接成功率为。

由于结构简单，操作方便，成本低廉，在韩国日本和我国有定销量，但是由于采用靠接法嫁接，推广使用受到限制。

图韩国半自动嫁接机.继半自动式嫁接机之后，韩国公司开发出针式全自动嫁接机，该机采用防回转五角形陶瓷针作为砧木和接穗的固定物，利用穴盘整盘上砧木和接穗苗，操作方便，作业速度快，生产韩国半自动嫁接机率可达株•，适合茄科蔬菜的嫁接作业。

国内嫁接机技术先进国家的发展现状型蔬菜自动嫁接机。

中国农业大学张铁中教授率先在国内开展蔬菜嫁接机的研究，年成功研究制出型蔬菜自动嫁接机见图键的部位夹持机构在嫁接生产过程中起着至关重要的作用，它的性能好坏直接影响苗木嫁接的工作效率和成功率，最重要的是蔬菜嫁接的成活率。

有时蔬菜嫁接机器在工作过程中，夹持机构不能成功的完成夹持切削工作，或是使苗木受损和推到，这就大大影响整个机器的工作效率。

我国是个农业大国，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。

另外，随着我国社会的进步，生活节奏的加快，饮食结构的变革和加入后参与国际竞争，必然对进入市场的农产品的质量提出更高的要求。

在世纪，提高农业工程的自动化生产水平将成为我国农业科技领域的研究热点，用于农产品生产的各类机器人作为高级自动化设备，在我国将得到推广应用。

在日本美国等发达国家，农业人口较少，随着农业生产的规模化多样化精确化，劳动力不足的现象越来越明显，许多作业项目，如蔬菜，水果的挑选与采摘，蔬菜的嫁接都是劳动密集型的工作，再加上时令的要求，劳动力问题更难解决，正是基于这种情况，农林业机器应运而生，以此来减轻劳动强度提高劳动生产率。

由于嫁接苗的砧木直径在左右，穗木只有，加之幼苗幼嫩脆弱，嫁接起来十分费力。

而且受人工所掌握的嫁接技术要领及熟练程度不同的影响，难以保证高质量的作业效果。

传统的手工嫁接存在定的局限性劳动强度大作业效率低成活率受到极大影响操作工长时间工作对身体健康有危害。

所以手工嫁接得不到普遍的应用，为了克服这类矛盾，机器嫁接已成为种趋势，况且我国蔬菜瓜果的生产和设施农业的发展，已经具备了大力发展自动嫁接机器人的基础和条件，因此，发展自动化嫁接技术，有利于高新技术迅速转化为生产力，推动我国农业的跨越式发展。

由此可见，在我国发展机械化自动化的嫁接技术势在必行。

本课题涉及的蔬菜嫁接机器夹持机构在定的程度上完善嫁接过程出现的不足。

其优点是完成砧木和穗木的次切削，提高了作业效率。

这样既减少了作业成本的投入节约能源，具有明显的综合经济效益。

蔬菜嫁接技术.蔬菜嫁接方法图蔬菜嫁接方法蔬菜嫁接栽培技术现状嫁接技术早就广泛应用于园艺植物的繁殖育种和栽培，而以果树和观赏树木等木本植物为主，在草本植物的蔬菜上则应用较少。

随着嫁接技术的发展和完善，其应用范围不断扩大，目前已发展成为番茄茄子黄瓜苦瓜西瓜等蔬菜抗病早熟丰产的项重要技术措施