毕业设计（论文）开题报告-苹果分选机机械系统设计(9页).doc

-毕业设计（论文）开题报告-苹果分选机机械系统设计-第 6 页开题报告课题名称 _苹果分选机机械系统设计_ _学 院 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导教师 定稿日期： 2014 年 02月20日苹果分选机机械系统设计1 选题背景及其意义本课题主要设计一种称重式苹果分级生产线的机械系统设计，它克服了目前电子称重式水果分选机存在的问题和不足，提出以苹果重量作为分级标准，实现水果自动分级、卸料。按重量分级法来保证苹果托盘与苹果间不存在相对运动，避免对水果造成严重的机械损伤。由2010年统计的数据得出，我们国家的苹果、梨、桔子的产量均稳居世界第一，水果总产量达到21401万多吨，果园面积也达到了11543千余公顷，两者均连续8年稳居世界第一，并且我国水果的种类很多，成色也很好，因此我国被称之为是一个水果超级大国，水果的发展有很大的前景。从国家的扶农政策下来之后，我们的水果产业经历了大约20年的快速发展，但是由于我国水果产业化发展起步比较晚，水果产后商品化手段仍然还是大大的落后于发达国家，一直以来的发展速度并不是很快速，可以说是很缓慢。多年来通过研究各方面的原因，水果的产后商品化处理成为了水果产业发展的瓶颈，而美国，日本等水果产业强国的经验表明水果产业的主要收益是由水果采后处理和采后加工获取的，然而我国水果采后简单商品化处理率仍不足10%，大部分的水果都是没有经过任何的分级操作就进入市场供应，而水果发展强国的水果采后简单商品化处理率达到了95%以上，这里就形成的了很大的对比，也是我们务必需要改进和完善的地方。 最近几年随着人民生活水平的提高和食品安全意识的提高，国内外引进的水果品种愈来愈多，因此能否对水果无损分级和装箱，不但关系到广大消费者的食用安全和能否满足消费者对优质安全水果的需求，而且也将大大影响水果产业的出口贸易，提高我国水果的市场竞争力，将很大程度上促进我国水果产业的发展和农民收入的增加。 自从上个世纪90年代，水果强国就开始大量应用水果自动分级设备实现水果自动分级，提高水果的附加值，降低水果的人工成本，获得了相当可观的经济效益。最近几年国内迫于人力成本压力和市场压力，部分水果生产者和经营者从国外引进了一些国外比较先进的水果分级生产线，但是价格比较昂贵，而且由于我国水果的种类和品质的差异性比较大，因此在中国应用和推广这些生产线有一定的局限性，因而面向全国特色水果研究和开发适合的水果在线无损分级技术和设备，并在大型水果企业和水果合作组织中进行推广应用具有十分重要的现实和经济意义。2 文献综述（国内外研究现状与发展趋势）2.1国外水果分选机的研究与发展国外研究者20世纪80年代中期开始了水果品质自动检测和分级的研究, 并成功研制了一些水果自动化分级系统装置, 在20世纪90年代开始研究基于计算机视觉技术的水果分级系统, 到现在已有部分实用的产品, 如美国的OSCARTM 型和MERLIN型高速水果分级生产线就可用于各类水果的分级和品质检测操作。国外水果分选机的输送系统大多是采用辊子传动结构,苹果在一边移动的同时一边还在自身转动,同时安装在输送辊上方的摄像机需要采集苹果多个表面的图像,才能采集到苹果全图,而且在采集的过程中,容易重采或漏采;另外,苹果的果梗和花萼区与缺陷图像相似,图像处理时需要将其从真实缺陷中区分出来,这就会造成图像处理时间的增加和识别精度的降低，对图像处理装置的要求也会变的更高，成本就会更大。2.2国内水果分选机的研究与发展改革开放以来，经济和科技等都得到了快速的发展，于是我国从上个世纪80年代开始研究水果分级技术，在过去30多年中水果分级技术正在由半自动化向全自动化、水果外部品质检测向水果内部品质检测、水果分选设备结构的复杂化向简单化，水果单一参数检测向水果综合品质检测转化，基于此而研制出来的水果产品的自动化分级装备大大的减少了水果产品在分级、包装、储存、加工和运输过程中造成的损失。在大量的水果分级装备中，称重式水果分选机以其结构简单、工作可靠、制造容易和成本较低的优点成为目前国内外应用最为广泛的水果分选设备。目前称重式水果分选设备主要有机械称重式水果分选机和电子称重式水果分选机两种。 （1）机械称重式水果分选机机械称重式水果分选机在早期时候一般是基于杠杆原理进行分级卸料的。水果分选设备在运行过程中，杠杆两端分别为水果托盘和平衡砝码，水果托盘与杠杆铰接，平衡砝码下面有支撑，确保杠杆能处于水平位置，当水果托盘中的水果重量超过平衡砝码重量的时候就会导致杠杆倾斜，完成分级卸料。调节平衡砝码的大小和位置就能将水果按重量不同分为若干个等级，目前机械称重式水果分选机主要有固定衡量秤体运动输送托盘式和固定限位装置运动衡量秤体式两种机型得到了比较广泛的应用。（2）电子称重式水果分选机近年来计算机技术和称重传感技术的快速发展，以及相关技术的促进，电子式称重技术及应用有了长足的发展。称重传感器已经在各个行业得到了广泛应用，能够轻松实现对被测物准确、快速的测量，特别是单片机技术的快速发展，工业生产过程自动化程度的越来越高，称重传感器己经成为过程控制中的一种必需的装置，目前比较先进的单片机控制的电子称重式水果分选机采用最新的电子设备测量水果重量，可以根据需要选择准确的分级标准，分级精度较高，基于此电子称重式水果分选机已经得到比较广泛的应用。3 研究内容苹果分选机机械系统设计主要结构组成：苹果的输送装置，定节拍装置，分级装置，称重及卸料装置，收集装置等。本课题以苹果的质量不同分成不同的等级，实现苹果自动分级的装置。按重量分级的方法保证了苹果在运行时不与托盘之间碰撞，避免了对水果分级时造成的损伤，而且苹果形状对分级结果精度影响较，所以电子称重式苹果分选机的通用性比较好，可以应用于不同种类的水果。本论文研究重点为电子称重式苹果分选机的机械系统设计，输送装置的设计，定节拍装置的设计，分级传送装置的设计，卸料装置的设计，最终实现苹果分级卸料。主要研究内容如下： （1） 输送装置的设计。根据生产线结构要求，设计输送装置来完成苹果的大批量输送，与分级传送装置配合；（2）定节拍装置的设计。根据分级装置传送的要求，设计定节拍装置来完成苹果整齐有序的排列运动，来完成与分级装置的配合；（3）分级传送装置的设计。设计分级装置传动的方式，苹果托盘的类型，托盘与链的链接方式，称重模块的设计（称重传感器的选择、称重底板和称重底板的设计，以及螺栓和螺钉的选择）；（4）卸料装置的设计。根据生产线结构要求和称重要求，设计卸料的方式，来完成对不同等级的苹果进行正确的分级卸料操作，设计分级箱的结构来与分级卸料装置配合； （5）苹果分选机关键零部件的校核。对决定生产线可行性影响较大的输送带轮主轴，分级称重装置链轮、链以及链轮主轴进行强度校核等。 4 研究方案随着国内外水果种类和品种愈来愈多，对优质水果的需求量越来越大。所以在这次的设计中，采用的是以下的设计方案：（1） 输送装置的设计方案图1输送装置的三维结构示意图输送装置如图1所示主要采用的是带轮和带的传动来输送苹果前进，电机驱动皮带，皮带安装在左边的带轮上，在通过轴的传动来带动输送带。（2）定节拍装置的设计方案1底板, 2调节片, 3调节螺钉, 4苹果图2定节拍装置的结构示意图定节拍装置如图2 所示,苹果经皮带输送装置自动进料后, 必须按照一定的节拍输送到分级传送链上, 该过程由定节拍系统完成。当苹果进料后到达定节拍输送装置, 首先经过一级定量输送调节机构, 通过调节片2开合的角度来控制苹果输送, 目的是实现苹果整齐有序的排列成一列，使苹果按分级传送链的节拍输送到传送链上。（3）分级传送装置的设计方案1电动机 2皮带 3主动链轮 4链条 5苹果托盘机构 6称重模块7分级箱 8苹果 9卸料装置图3分级传送装置的结构示意图分级传送装置如图3所示，通过电动机来传递动力，实现整个机构链条的运转，当放着苹果的托盘经过称重传感器8来发送信号到托盘上的卸料装置，从而实现托盘到达分级箱6的时候按照给出的信号将苹果倒入相信等级的箱内。（4）称重模块和苹果托盘的设计方案1限位铁条 2支撑板支架 3支撑板 4输送链条 5水果托盘支架 6水果托盘 7称重台 8钢球图4苹果托盘和称重实现机构的结构示意图苹果托盘和称重实现机构如图4所示，其中水果托盘6安装方向与输送链条4运动方向垂直，水果托盘6与限位铁条1紧固联接，水果托盘6可与限位铁条1绕水果托盘支架翻转一定角度，钢球8在称重位置与称重台7接触，实现线上快速的称重与信号传输。（5）托盘卸料装置的设计方案1上升板 2上升板支架 3旋转拨片 4弹簧 5电动机图5（a）卸料装置的结构示意图 （b）苹果托盘在卸料状态下的结构示意图（c）苹果托盘在正常状态下的结构示意图苹果托盘在卸料状态下的结构示意图如图5(b)所示，当信号传输到卸料装置时，旋转拨片3会在电机5的控制下按照传输的节拍旋转与上升板1的侧面相齐，正好能使放着要被分级的苹果的托盘沿着上升板的路径运动，从而导致托盘的倾斜来实现苹果的卸料。当没有信号的时候，弹簧4的作用下，旋转拨片3会复原，使其他托盘顺利从上升架1的下面走过。5 进度计划2013.12.02-2013.12.06      按照任务书收集、研究资料2013.12.07-2014.01         拟订总体设计方案2014.02.01-2014.03.09      修改、完善开题报告；参加开题答辩2014.03.09-2014.03.31      系统有关设计计算，绘制总装配图2014.04.01-2014.04.15      修改完善总装配图,准备中期检查2014.04.16-2014.04.30      绘制主要零件的零件施工图2014.05.01-2014.05.05      修改完善主要零件的零件施工图2014.05.06-2014.05.20      撰写设计计算说明书2014.05.21-2014.05.25      修改及准备答辩 参考文献1 黄秀玲，郑加强，赵茂程，2007，水果分级支撑技术的研究进展，南京林业大学学报（自然科学版）2 李光梅，2008，水果机器视觉重量综合分选机机械系统及称重模块的设计，硕士学位论文，泰安：山东农业大学3 刘鸿文，2004，材料力学（第四版），北京：等教育出版社4 刘燕德，2007，无损智能检测技术与应用，武汉：华中科技大学出版社5 沈再春，1993，农产品加工机械与设备，北京：中国农业出版社6 吴德光，1992，国外水果分级技术，云南农业大学学报 7 张方明，应义斌，2004，水果分级机器人关键技术的研究和发展，机器人技术与应用8 张星政，1994-04-13，水果分级机，中国发明专利9 张祖来，程玉来，陶栋材，2004，机械设计基础，北京：中国农业大学出版社10 周开勤，2001，机械零件手册，北京：高等教育出版社11 高海生，孙慧先，李润丰，2002，果实采后处理的机械化、自动化技术，世界农业12 P·布朗,2000-7-26,适于按预定标准分选并输送特别是水果物品的装置：中国发明专利，95103294.113 Brosnan T，Sun Dawen，2004，Improving quality inspection of food products by computer vision-a review，Journal of food engineering 14 Taichi,1984-1-17,Method and apparatus for sorting fruit，vegetables or the like by weightUSPATENT 15 Kawano S，1992，Present condition of nondestructive quality evaluation of fruits and vegetables in JapanJ，JARQ，1992指导教师意见课题对苹果分选机的设计及研究中所涉及到的相关问题进行调研，深入分析了目前设计中存在的主要问题。并根据调查结果，提出了苹果分选机的机械设计方案。该学生态度端正,课题立意较为明确，对苹果分选机相关领域的国内外研究现状有一定的了解和认识，苹果分选机机械设计方案可行，能够紧扣苹果分选机设计中的主要内容展开分析，工作进度计划基本合理，做了不少为完成课题方面的前期基础工作，相信能够完成课题并撰写出达到学士学位论文要求的毕业论文。同意开题。 指导教师签名： 年 月 日开题答辩小组意见1、论文选题：有理论意义；有工程背景；有实用价值；意义不大。2、论文的难度：偏高；适当；偏低。3、论文的工作量：偏大；适当；偏小。4、设计或研究方案的可行性：好；较好；一般；不可行。5、学生对文献资料及课题的了解程度：好；较好；一般；较差。6、学生在论文选题报告中反映出的综合能力和表达能力：好；较好；一般；较差。7、学生在论文选题报告中反映出的创新能力：好；较好；一般；较差。8、对论文选题报告的总体评价：好；较好；一般；较差（在相应的方块内作记号“”）建议结论评议小组组长签名：评议小组组员签名： 年 月 日