便携式剪夹一体草莓采摘器的设计研制

郭新宇，黄海斌，陈义杰，崔高楠，王 飞

（宁波工程学院，浙江 宁波 315211）

1 总体结构设计及工作原理

便携式剪夹一体草莓采摘器主要由齿轮齿条传动机构、剪夹机构、刀头旋转机构等几部分组成。完成草莓采摘装置需完成四个动作：手指按压手压杆，主动齿轮带动从动齿轮转动，完成一次动作；从动齿轮顺时针转动，齿条在换向杆上往后运动，当挤压弹簧到达某一极限值时，拉动换向杆运动；换向杆向后运动，压动连杆往两边张开，推动上下两刀片，完成一次剪切；最后松开手推杆，各构件回复到初始位置。装置模型如图1所示：

图1 装置制作实物

1.1 齿轮齿条传动机构

齿轮齿条传动机构主要由齿轮、手压杆卡扣、复位弹簧、手压杆、齿条等组成。其功能是提供剪切草莓机构的原动力并完成装置动力的传递。考虑到使用该装置时，四指用力更加省力，将手压杆设计成与刀片同一侧。手压杆卡扣作为一个辅助零件，主要作用是帮助该装置的复原，用来保证刀具在不工作时保持常闭状态，起安全保护作用。为了使手压杆在按压至极限状态时能够及时恢复至初始状态，在手压杆尾部设置了复位弹簧作为辅助恢复动力，方便装置的复原。

1.2 剪夹机构

剪夹机构主要由刀片、刀片支座、连杆等组成，其作用是实现刀片的剪切运动，并能够对草莓的根茎进行夹取。考虑草莓茎的直径大概在1-2mm之间，在设计刀片间凹槽的间隙时选取0.5mm，当剪下草莓时，利用设计凹槽夹住草莓的根茎，确保草莓不会掉落。

1.3 刀头旋转机构

刀头旋转机构主要由换向杆、连杆、换向卡扣、刀筒、弹簧等组成，主要实现刀片的旋转，以满足不同使用者的剪切习惯，同时方便剪切不同位置的草莓。使用者只需轻轻旋转换向卡扣，就会带动刀筒组件、连杆及换向杆旋转，实现刀头的360o旋转。

2 试验结果与工作成果

2018年4月 15日在杭州湾草莓种植园对该装置进行了现场采摘次试验，本次试验的结果理想，图2为草莓现场采摘实验。

图2 草莓现场采摘实验

2.1 草莓采摘器试验结果和成果

人工采摘草莓时，果农一般采用剪刀或手直接摘取，但是存在的问题就是草莓果肉易被破坏，并且长时间摘取后手易疲劳，该装置在采摘过程中可以夹住草莓茎部，达到保护果肉的效果。试验表明该方法效果非常好，完全满足草莓采摘的要求，并且该装置目前已获得浙江省大学生机械设计竞赛一等奖1项、并授权专利1项。

3 结语

本作品具有操作方便、结构简单、成本低廉、方便小巧、安全可靠等优点，此外还可随身携带，该装置的刀头设计可以360°旋转，实现了各种角度生长草莓的采摘工作，刀片处设计的凹槽，确保草莓在剪下时不会直接掉落，从而保证了草莓的成品质量，有效的解决了用剪刀和手直接采摘时出现的问题，非常适合广大的草莓种植户以及采摘草莓的游客使用。