摘要:主流果蔬采收末端執(zhí)行器根據(jù)采收的果蔬品種和果梗木制纖維材質(zhì)的不同,,結(jié)構(gòu)差異較大,,均存在占據(jù)空間大、結(jié)構(gòu)笨重,、易碰撞果實(shí)和易造成損傷等問(wèn)題,,不利于果梗切割,,因此研究一種結(jié)構(gòu)靈活、占據(jù)空間小,、切割省力的適用于不同果梗木制纖維的超聲切割刀應(yīng)用于果蔬采收末端執(zhí)行器非常重要,。本研究采用理論-有限元-試驗(yàn)相結(jié)合的方式對(duì)超聲切割刀切割果梗的機(jī)理進(jìn)行分析。首先建立了超聲刀具切割果梗的物理場(chǎng)模型,,通過(guò)對(duì)切割過(guò)程進(jìn)行時(shí)空分析,,建立了其位移、速度,、加速度等數(shù)學(xué)模型,,分析了切割過(guò)程的時(shí)空不連續(xù)性,基于斷裂力學(xué)對(duì)果梗切割機(jī)理進(jìn)行研究并繪制Matlab響應(yīng)面圖,,可以發(fā)現(xiàn)超聲切割所需要的力小于常規(guī)切割,。利用有限元分析軟件,對(duì)超聲刀具進(jìn)行了模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析,,得到了刀具在不同頻率下的振動(dòng)模態(tài)和利于切割的最佳頻率,。最后,利用自制試驗(yàn)臺(tái)采用不同切割速度分別對(duì)不同直徑的橘子和橙子果梗進(jìn)行了超聲切割試驗(yàn),。試驗(yàn)結(jié)果表明:切割速度和激振頻率與采收切斷力有關(guān),,在高頻和低頻振動(dòng)下,隨著果梗直徑增加,,切割時(shí)間變化在0.4s內(nèi),,切割效率穩(wěn)定;試驗(yàn)中超聲切割的最大切斷力遠(yuǎn)小于常規(guī)切割,,且小于1N,,超聲切割可以很有效地降低切斷力,減小切割時(shí)的沖擊作用,,相對(duì)于常規(guī)切割切斷能力更強(qiáng),,適合將其應(yīng)用到采收末端執(zhí)行器,從而獲得更高的采收效率,。