介紹了油茶果采摘機的現狀，以及對一種振動式油茶果采摘機的執行機構進行運動仿真的整個過程。重點介紹了利用Pro/E 對各零部件的裝配連接及驅動器的添加來構建機構運動學仿真模型，創建并運行運動分析，確定了執行機構運動過程和工作范圍，得到了振動采摘頭末端一點的運動位置和速度的曲線圖，為后續振動式采摘機改進和完善的研制提供了理論依據。

　　油茶是植物油重要的優質原料，其收獲具有極強的季節性，長期以來，各油茶種植地絕大部分依靠人工采摘油茶果，消耗的人力、時間比較大，采摘效率低，并且某些油茶難以采摘或采摘不到，對人體安全具有一定的威脅。在我國，油茶采摘機的研制剛剛起步，現有技術一直未能解決這個問題，部分用于油茶的采摘機械在采摘過程中，采摘位置不能任意達到，往往會造成漏摘而同樣需要人工摘取，影響采摘效率。本振動式油茶果采摘機突出采用多自由度臂架結構，控制振動采摘頭夾緊樹干，振動以致使成熟的果實脫落，可實現持續的、高效率的、安全的作業。

　　現今的油茶果種植基地為了適應機械化和自動化管理的需要，果實的栽培已逐漸趨向規范化和標準化。本文取平地株行距3 m×3 m，冠幅直徑為3 m 的成熟油茶果樹作為研究對象，橫向和縱向兩棵樹之間容許設備通過的距離不超過1.5 m，這個距離過車剛剛好，如果在兩個樹之間停車采摘，則空間太小，采摘臂的轉動必定會撞到油茶樹，對樹造成損傷。于是我們選擇將采摘機停在四棵樹之間的空間進行采摘，采摘臂活動空間足夠大，減少對樹的損傷。本文運用Pro/E 軟件對整機執行機構的作業過程進行了運動仿真與分析。采摘機預期要在四棵樹中間位置將振動夾頭的位姿達到離采摘機2 100 mm 左右樹干的采摘距離，以及樹干離地500 mm 左右的高度完成振動采摘。

1、實體建模

　　本文考慮到執行機構結構復雜的特點，采用自下而上的方法進行裝配，即先將各部件單獨建模成零件再按照連接、約束關系和運動形式進行裝配。在制作模型時，零件之間的裝配關系必須正確，否則將不能產生相應的運動，這是能否使用Pro/E 仿真的前提和關鍵。若裝配件之間沒有相對運動，裝配時應該完全約束;不然，就應該根據裝配件之間的相對運動，通過連接設定限制運動自由度。在選取預定義的連接集之前，必須了解如何用約束和自由度來定義運動，然后選取相應的連接使機構按照所需的運動方式運動。預定義連接集提供了“剛性”、“銷釘”、“滑動桿”、“圓柱”、“平面”等多種連接方式。

　　旋轉支座與機架采用了“對齊”和“配對”約束類型，旋轉臂與支座、主臂與旋轉臂、從動滑塊與擺動座、擺動座與振動滑座、振動滑座與采摘頭則一律采用“圓柱”連接和“平面”連接，主臂滑座與從動滑塊之間采用兩個“平面”連接，液壓油缸的活塞與缸之間用“圓柱”連接，約束類型還包括“平移軸”定義活塞面與油缸底面的相對距離。一般情況下，采用的連接形式不同接下來所要定義的約束類型也不同。

　　完成執行機構所有部件的裝配后, 進行干涉檢查，確認無誤后，保存文件。完成裝配的執行機構的三維運動學模型如圖1 所示。

1- 機架;2- 旋轉臂支座;3- 旋轉臂;4- 主臂滑座;5- 從動滑塊;6- 水平擺動座;7- 振動滑座;8- 振動馬達;9- 振動采摘頭

圖1 采摘機執行機構

3、結 語

　　通過以上的采摘機執行機構運動仿真實例，可以看出Pro/E 軟件不僅實現了采摘機執行機構的三維實體建模和組裝，而且提供了完善的運動仿真和運動分析功能，借助仿真結果對采摘臂運動構件的運動狀態、運動規律和運動軌跡等問題進行分析，確定了執行機構的運動過程和工作范圍，為振動式油茶果采摘機的進一步研制提供了基礎。