苹果自动上料卸料输送装置设计【原创】（全套含CAD图纸）
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外文翻译资料 1 机电一体化技术及其应用研究 1 机电一体化技术发展 机电一体化是机械、微、控制、机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。 字化 微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。 数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。 能化 即要求机电产品有一定的智能 ,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在 控机床上增加人机对话功能，设置智能 I/O 接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而 有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。 络化 由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化 方向发展。 性化 机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在外文翻译资料 2 色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。 型化 微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(称 指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制 电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自 1986 年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针， 1988 年美国加州大学 校研制出第一个微电机以来，国内外在艺、材料以及微观机理方面取得了很大进展，开发出各种 件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。 成化 集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程 中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。 源化 是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。 色化 技术的发展给人们的生活 带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。 2 机电一体化技术在钢铁中应用 在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数外文翻译资料 3 据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面： 能化控制技术 (由于钢铁具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经等，智能控制技术广泛于钢铁的产品设计、生产、控制、设备与产品质量 诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢 连铸 轧钢综合调度系统、冷连轧等。 布式控制系统 ( 分布式控制系统采用一台中央机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。 有特 点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。 监视集中控制分散，故障面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性。是当前大型机电一体化系统的主要潮流。 放式控制系统 (开放控制系统 (计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家 产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。 算机集成制造系统 (钢铁企业的 将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控外文翻译资料 4 制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应钢铁生产的要求。 未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的效益，提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在 20 世纪 80 年代已广泛实现 。 场总线技术 ( 现场总线技术 ( 连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术 (如 4 20 C 直 流传输 )就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去 66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化 现场就地控制站等的发展。 流传动技术 传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于 交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。 外文资料翻译 1 n is on of of of a of a of of as NC of as of a of it is to in NC / O of as of up a As of of a is a If is to of 文资料翻译 2 as in we As of of is of to AN a to a as of so in be of of be no 1.5 of is to of is in to it so on of or a to as is of 1.6 is a in to to be by is of or 986 1988 at at of as . 外文资料翻译 3 a of of of in at In to of a be to of at be to 1.8 to as As on be to a of of in s in at of of in of is of In of be in of is to of is at of of 2 in of in In of at of as by of a 文资料翻译 4 in in in As a of it is to in as a of a be or to on of be of be as a of be is of is to a of Is of 外文资料翻译 5 is of by a of in be of so to to to is be to of to of of of of of is of of of In to of is to to of of in 980s is in of in to 0 C 外文资料翻译 6 it in in on be 6% or to of CS of as C in a of C C to of in C C of to AC C or be to or AC in of as a to 毕业论文（设计）任务书 学院 机械电气化工程学院 班级 学生姓名 学号 课题名称 苹果自动上料卸料输送装置设计 起止时间 2012 年 10 月 15 日 2013 年 5 月 19 日（共 14 周） 指导教师 职称 副教授 课题内容 课题内容主要是 苹果自动上料卸料输送装置设计 ，首先对 分选机 总体进行设计， 主要对现有机械 进行改进， 进而 用实体软件 进行实体绘制。 能够实现苹果的自动上料卸料完成分级。 拟定工作进度（以周为单位） 第 1 查阅相关文献，撰写开题报告。 第 3 整理思路， 根据现有 的输送机械构思自己的设计方案 。 第 5 根据工作要求，查阅相关手册，对 机器 总体设计， 布局。 第 7 运用 、 软件，设计零件图 ， 装配图，进行数据 处理 。 第 11 撰写设计说明书，交给导师进行点评初审，进行修改 。 第 13 完成设计说明书 ，打印资料准备答辩 。 主 要参考文献 1徐惠荣 ,应义斌 ,盖玲 J2003,(第 6 期 ). 2魏新华 ,周杏鹏 ,李法德 ,尹克荣 J2007,(第 10 期 ). 3成大先 化学工业出版社， 1997 4曾志新 ,吕明 武汉理工大学出版社， 2004 5李庆中 ,汪懋华 农业机械学报 , 2000, 31( 2) : 56 59 6应义斌 ,徐惠荣 ,叶昱程 中国专利 , 02266030. 5. 2002. 7籍保平 ,孟超英 ,李琼 飞 ,庆兆 珅 ,李永华 ,杨冬平 P任务下达人（签字） 年 月 日 任务接受人意见 任务接受人签名 年 月 日 1 苹果自动上料卸料输送装置 设计 摘 要：目前我国的主要水果产量稳居世界第一，品种繁多，品质优良，在国家扶农政策的大力支持下，水果的发展前景广阔，但是水果产后商品化手段仍然很落后，最近几年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，由于我国水果种类和品质的差异性和我国水果产业的分散化经营模式，因而这些生产线的应用具有局限性，因而面向全国特色水果研究和开发适合的水果在线无损检测分级技术和设备，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。 关键词： 关苹果 ；自动上料 ；水果成列；称重模块 0 引言 根据 2010 年国家统计局统计数据，我国的苹果（ 吨）、梨（ 吨）、柑桔（ 吨）的产量均稳居世界第一，水果总产量达到 吨，果园面积也达到了 公顷，二者连续 8 年居世界第一，并且我国水果品种繁多，品质优良，因此我国可以称之为是一个水果超级大国，水果的发展前景广阔。在国家扶农政策的大力支持下，我们的水果产业经历了近 20 年的快速发展，但是由于我国水果产业化发展较晚，水果产后商品化 手段仍然很落后，近年来的发展速度变得非常缓慢。究其原因，水果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%，很大部分水果没有经过任何分等分级而直接上市，混等混级，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。 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，国内外水果种类和品种愈来愈多，人们对水果的品质和食品安全性的要求也愈来愈高，因此能否对水果品质的无损检测和分 级，不但关系到广大消费者的食用安全和水果食用品质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，降低我国水果的市场竞争力，将很大程度上阻碍我国水果产业的发展和农民收入的增加 。 1 设计原理及机构 设计原理 苹果自动上料卸料输送装置包括：上料机构、成列机构传、送分级机构、称重机构、工业相机检测机构、卸料控制机构和出料口；所述上料机构的出口端接在成列机构的进口端，传送分级机构包括机架，电机传动机构，传送链条和链条支架，其中传送链条用于装载单个苹果的承托器按传送方向排列而成。承托器设置在传送链条上，电机传动机构通过传送链条牵引承托器运动。称重机构和卸料控制机构按传送方向依次设置在于传送分级机构传送带对应的位置处。称重机构通过传输线与微电脑处理器对应的的输入端口连接。卸料控制机构和出料口相互对应，卸料控制机构通过传输线与微电脑对应的输出端口连接。 总体设计 苹果自动上料卸料输送装置结构图， 如 下 图所示。 (1) 上料机构 上料机构包括首尾相接的提升输送带前低后高的倾斜装置，其出口端收成窄口，接在成列机构的进口端 。 (2) 成列机构 成列机构为平输送带 ，在平输送带上按上 V 型挡板，正好形成单列，是苹果在输送带的运动下按传送方向运动。 (3) 分级机构 承托器在前进的过程中通过称重器，微电脑进行处理并给电磁阀一个指令，当承托器通过对应的电磁阀时电磁阀拨叉弹起卸出苹果。 (4) 称重机构 称重台尺寸保证托盘机构经过时只有一个托盘机构与称重台接触，也保证了称重模块有足够的刚度来承载载荷，而且在传感器的额定称重范围内提高水果的称重量程。称重台的结构设计确保在与称重传感器接触时，水果托盘机构不会与传感器受力面以外的部分接触 。 (5) 工业相机检 测机构 工业相机拍摄苹果表面，根据苹果表面进行分级。 2 图 1 总装配主视图 （ 1）上料机构、（ 2）成列机构传、（ 3） 分级机构、（ 4）称重机构、（ 5）工业相机检测机构、 （ 6）卸料控制机构、（ 7）出料口、（ 8）承托器、（ 9）分级链条 图 2 总装配俯视图 2 关键部件设计 托器机构设计 水果分选机生产线选用输送链条来带动水果托盘机构的运动，输送链条选用带有 K 型附件的双节距大滚子输送链条，多组水果托盘机构等间距地安装在输送链条 K 型附件上，随着输送链条的运动而运动；倘若链条传动振动较大，会影响生产线测量结果的精确性，为了减少链条振动对水果重量精度的影响和保证托盘在同一高度，在输送链条张紧边的下方安装有支撑板和支撑板支架，因而水果分选机在工作过程中，输送链条张紧边的链条滚子可以沿支撑板滚动，保证托盘在同一水平面上运动。水果托盘机构由水果托盘、水果托盘支架、限位铁条和钢球组成。水果托盘支架可以通过铆钉或者螺栓与输送链条 K 型附件紧固联接，水果托盘安装方向与输送链条运动方向垂直，水果托盘与限位铁条紧固联接，水果托盘可与限位铁条绕水果托盘支架 翻转一定角度 。 1 水果托盘 2 链条附件 3 链条 4 合页 图 3 承托器 料控制机构设计 水果分级卸料装置水果分选机的基础部件，也是不可缺少的部件。主要的功能是对已经称重或者其它水果等级判别系统确定等级后的水果实施自动卸料，使不同等级的水果在对应的分级口卸料，最终完成水果的分选。目前有许多形式而本论文选用的是电磁式控制机构示意图如下图 。 3 图 4 未通电的电磁阀 电磁阀 图 5 通电的电磁阀 动上料成列装置 设计 为了更快速方便的让水果单个进入到承托器中自动上料卸料机构也是关键的一部分，上 料机构包括首尾相接的提升输送带前低后高的倾斜装置，其出口端收成窄口，接在成列机构的进口端。提升输送 带 为 滚 子 式 输 送 带 ， 成 列 机 构 为 平 输 送 带 。1.“ V”字挡板 图 6 上料成列机构 3 结论 本次毕业设计对四年的学习成果进行了一次大检验，让理论和时间进行了一次紧密联系。这次的设计根据国内外水果分选机的研究现状和实际应用，参考了国内外的大量文献资料。完成了苹果自动上料卸料输送装置的设计，其中有自动上料机构、成行机构与自动分级卸料机构，以及其中重要零部件的设计。 (1) 根 据 苹 果 分 级 机 功 能 要 求 ， 利 用成分级机零件的设计，分选机整体机械主要包括传动部分，生产线支架、称重台、托盘和其他零部件，满足了称重式水果分选机的功能要求，并可作为基于机器视觉的水果分选机的实验平台，通过实际试验可以表明，机械系统运动正常，满足预定目标要求； (2)根据生产线结构要求设计苹果上料部分，完成苹果自动上料与成列的功能。 (3)根据生产线结构要求和称重并承载水果的功能要求，设计并加工了水果托盘装置，水果托盘装置跟称重模块配合可以完成对水果重量信息的采集，与卸料装置配合共同完成实现水果卸料功能； (4)根据生产线结构和卸料功能要求，设计了卸料装置机械本体部分，对卸料装置影响卸料结果的各个参数进行分析，得到了比较合理的卸料装置参数； 参考文献 1 刘燕德 D江大学 ,2000. 2 魏新华 D南大学 ,2008. 3 韩东海 ,周志恩日本的水果分级检测高新技术 J2000,12(3)： 274 沈林生 M1988:45. 5 高海生 ,孙慧先 ,李润丰 J2005,9:(2)366 李光梅 D山东农业大学 ,2008. 2002. 7 韩江 水 ,徐钧利 M2007:52. 一种球形水果自动上料卸料输送装置设计 我国是水果生产大国，特别是 90 年代以来发展更为迅速。水果产业已经成为我国南方主产区农村经济的一大支柱产业，为促进农民增收、扩大城乡居民就业和改善生态环境作出了积极贡献。苹果作为一种重要的农产品，在整个农业生产中占有很大的比例，产量居世界第一，是重要的外贸出口产品，但由于产后处理不够，使得外销苹果的品质难以保证，在国际市场上缺乏竟争力，其出口量只占总产量很小的比例。制约我国苹果出口的一个重要因素是产后商品化处理工作做的不够，检测与分选 的手段落后，分选检测能力弱，效率低，分选质量达不到国际市场的要求，致使商品化程度低。实现机械化、自动化作业势在必行。生产优质、美观、新鲜的苹果及利用先进的分选技术显得尤为重要。为了提高分选的标准和统一性，降低苹果的生产的成本和改善劳动条件，同时在激烈的世界市场竞争中取得立足之地。研究和开发苹果采后自动化处理系列设备，选出高质量的苹果并进行其他一系列采后处理，已成为当前我国农业机械化重要的研究课题。然而水果自动上料卸料输送装置的设计正好为水果分级提供更加方便、快捷的工作条件。在实际生产中将有利于减轻农民的劳动 强度，提高劳动生产率和农产品商品价值，并增加农业效益和农民收入，具有巨大的经济效益和社会效益，市场前景极为广阔。 2、本课题所涉及的问题及国内（外）研究现状及分析 水果上料卸料装置是 果自动分选机的核心部件 , 它必须能在分选机主控系统的指令下自动的完成水果的上料卸料 , 且在上料卸料过程中不能对水果产生机械损伤。 如今在国内有以下几种方式； 该设计的水果单列输送装置是一种能实现水果自动形成单列的装置。将两个筒式滚子通过形成 水果输送进来到输送出去的方向），滚 筒利用电机带动，当电机运转时，带动主动滚筒。主动滚筒通过皮带的转动带动从动滚筒转动。前后两对滚筒的运转速率不同，水果则可能原地不动或者运动离开。形成旋涡状分开，所以在滚子两边设有坡型板，在坡型板的辅助下，类球形水果能自动形成单列进入下一级机器中。在电机的驱动下。滚子可以平稳的运转。能够确保正确及可靠的供给水果 ,从而满足特定工序的需求。 双锥式滚子水果输送翻转机构 采用两排双锥式滚子组合来输送和翻转水果。水果一方面能以一定的速度进给计算机视觉系统 , 另一方面水果能自由 翻转 , 从而保证计算机视觉系统能检测到水果整个表面。双锥式滚子以一定的间隔均匀地装在链条上 , 链条由链轮来带动。当链条以一定速度前进时 , 通过水平轴带动双锥式滚子向前运动。在双锥式滚子的下面装有摩擦带 , 摩擦带由另一电动机来控制 , 可以无级调速。摩擦带与双锥式滚子紧密接触 , 当摩擦带与双锥式滚子之间存在速度差 时 , 由速度差产生的摩擦力使双锥式滚子在向前运动的同时绕水平轴转动 , 带动水果翻转 。 该装置可直接安装在水果自动分选机的滚子式水果输送装置上 ,输送过程中不影响水果的输送和翻 转 ,可在自动分选机主控系统指令下自动实时完成水果的高速分级卸料。对分选杠杆和分选凸轮进行了优化设计 ,保证整个卸料过程对水果都没有明显的碰撞和冲击。实际运行表明 ,该装置能对大小相差近一倍的苹果实施高速平稳卸料 ,且卸料后的苹果没有明显损伤。 3、 对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析 设计球形水果自动上料卸料输送装置的几点要求： 达到经济。 4、 本课题需要重点研究的、关键的问题及 解决的思路 解决的思路如下： 运用 件 ； 轮及连杆进行受力分析 5、完成本课题所必须的工作条件及解决办法 塔里木大学 机械电气化工程学院有实习工厂，为课题提供了材料， 校内拥有优良的硬件环境和雄厚的师资力量，这些都为课题的实施提供了保障 。 6、 完成本课题的工作方案及进度计划 第 1 3 周 查阅文献，撰写开题报告。 第 4 6 周 根据现有的输送机械构思自己的设计方 案。 第 7 8 周 据工作要求 ,计算并查阅相关手册 ,选择和设计各零部件。 第 9 10 周 运用 件 ,绘制二维零件图和装配图。 第 10 12 周 运用 成整体零件的三维建模。 第 12 13 周 从工艺性能 ,经济性能 ,实用性能等方面对产品进行综合评价 . 校核修正 第 14 周 整理毕业设计说明书和图纸等资料，准备答辩。 7、 主要参考文献 应义斌 ,盖玲 J2003,(第 6期 ). 周杏鹏 ,李法德 ,尹克荣 J2007,(第 10期 ). 机械设计图册零部件的结构与组合 . 化学工业出版社， 1997 明 . 机械制造技术基础 . 武汉理工大学出版社， 2004 汪懋华 . 基于计算机视觉的苹果自动分级系统硬件开发 . 农业机械学报 , 2000, 31( 2) : 56 59 徐惠荣 , 叶昱程 . 分级机用双锥式滚子水果输送翻转装置 . 中国专利 , 02266030. 5. 2002. 孟超英 ,李琼飞 ,庆兆珅 ,李永华 ,杨冬平 . 中国专利 : Pr o / w . 0 零件设计基础篇 M . 北京 : 清华大学出版社 , 2005. 9. 沈守范 , 张纪元 , 万金保 . 机构学的数学工具 M . 上海 : 上海交通大学出版社 , 1999. 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 13届毕业生毕业设计 苹果 自动上料卸料输送装置 设计说明书 学生姓名 学 号 所属学院 专 业 班 级 指导老师 日 期 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 前 言 目前我国的主要水果产量稳居世界第一，品种繁多，品质优良，在国家扶农政策的大力支持下，水果的发展前景广阔，但是水果产后商品化手段仍然很落后，最近几年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，由于我国水果种类和品质的差异性和我国水果产业的分散化经营模式，因而这些生产线的应用 具有局限性，因而面向全国特色水果研究和开发适合的水果在线无损检测分级技术和设备，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。 本文针对我国水果产业的分散化布局和国内外水果分选机的研究现状和实际应用，对小型电子称重式水果分选机进行了研究，本设计包括进料 成列 机构、传送分 级机构、称重机构、微电脑处理机构、卸料控制机构和出料口：进料成列 机构的出口端接在传送分级机构的进口端；传送分级机构的传送带由用于装载单个水果的承托器按传送方向排列而成，并通过支撑链条由电机牵引运动；称重机构和卸料控制 机构按传送方向依次设置在与传送分级机构传送带对应的位置处，卸料控制机构通过传输线与微电脑处理器对应输出端口连接。 本设计通过重量检测对苹果进行分级装置 。 关键词 ： 苹果； 自动上料 ； 水果成列 ； 称重模块 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 目 录 1 绪论 . 1 果分 级的意义 . 1 果分级的方法介绍 . 1 果分选机的国内外研究现状 . 2 论文的研究目的和主要内容 . 2 2 苹果分选机工作原理及机械设计 . 3 果分选机总体结构和工作原理 . 3 托器机构设计 . 3 料控制机构的设计 . 4 动上料机构与成列机构的设计 . 5 动系统设计 . 6 定传动方案 . 6 动机的选择 . 6 速器的选择 . 7 传动设计 . 7 速器输出轴与动力轴之间的链传动设计 . 7 产线输送链轮之间链传动设计与计算 . 9 重模块机械部分的设计 . 11 3苹果分级机关键零件设计与分析 . 13 轮轴的受力分析 . 13 业相机的选择 . 14 架的设计 . 14 总 结 . 16 致 谢 . 17 参考文献 . 18 1 1 绪论 果分级的意义 根据 2010 年国家统计局统计数据，我国的苹果（ 吨）、梨（ 吨）、柑桔（ 吨）的产量均稳居世界第一，水果总产量达到 吨，果园面积也达到了 公顷，二者连续 8 年居世界第一，并且我国水果品种繁多，品质优良，因此我 国可以称之为是一个水果超级大国，水果的发展前景广阔。在国家扶农政策的大力支持下，我们的水果产业经历了近 20 年的快速发展，但是由于我国水果产业化发展较晚，水果产后商品化手段仍然很落后，近年来的发展速度变得非常缓慢。究其原因，水果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%，很大部分水果没有经过任何分等分级而直接上市，混等混级，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 1。 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，国内外水果种类和品种愈来愈多，人们对水果的品质和食品安全性的要求也愈来愈高，因此能否对水果品质的无损检测和分级，不但关系到广大消费者的食用安全和水果食用品质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，降低我国水果的市场竞争力，将很大程度上阻碍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，因此在中国应用和推广这些生产线有一定的局限性 2，因而面向全国特色水果研究和开发适合的水果在线无损检测分级技术和设备，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，主要的表现为： （ 1） 提高水果整体品质。倘若在采摘后与销售前水果不经过任何分级分等，就会产生混级混等，水果整体品质较差，难以吸引消费者，更难以 具有国际市场竞争力，倘若水果采后都经过严格的检测和分级，就能够提高商品果的等级，促进整体批次的质量和品质的提高，促进消费和增加市场竞争力。 （ 2）促进水果产业化快速发展。水果分级不但能剔除掉病虫害果和机械损伤果，很大程度上减少贮藏和运输过程中的损失，而且能将剔除的次等级水果及时处理加工，提高水果的商品化率，降低成本和浪费，最终实现水果的标准化，从而从根本上改善与提高水果品质。 （ 3）保护水果消费者的合法权益，减少消费者采购过程中的麻烦。水果在根据国家标准进行归类分级后，提供给消费者整体划一的水果，以质论价， 节省了消费者的采购时间，减少消费者上当受骗。 （ 4）增加水果分附加价值，提高水果经济效益。水果分级能够减少水果的损失率，增加水果的商品附加价值，提高我国水果出口竞争力，最终促进农民收入的增加和农村经济的发展。 果分级的方法介绍 水果采后加工的主要步骤包括上料、清洗、干燥、打蜡、分级、包装等，而水果分级是水果采后加工中的关键环节与核心技术 3。水果分级的核心技术是水果品质检测。目前，水果品质检测包括内部品质检测和外部品质检测，外部品质检测的分选标准一般为色泽、大小、 重量、形状和表面缺陷等，内部品质检 测的分选标准一般为糖度、酸度、维生素等。经过国内外学者几十年的研究，得到很多种水果分级方法，目前比较常用的分级方法有人工 2 分选法、机械式分选法、介电式分级法、机器视觉分选法、冲击共振法、激光分选法、基于 X 射线成像分选法、基于近红外光谱分选法、基于高光谱分选法和基于太赫兹波分选法等。人工分选法适合各种品种的水果，也是目前国内水果分级应用最广泛的一种分级方法。主要有两种分级方式，一种是根据人的主观视觉判断水果的大小、形状、颜色等进行分级；另外一种是利用选果板进行分级，选果板根据分选水果种类不同有直径不同的孔， 利用水果的横径和着色面积与选果板上孔的直径进行比对，得到水果的不同等级。人工分选法能最大限度的减少在分级过程中对水果的机械损伤，但是由于个人的主观判断受到个人视力、对颜色的识别能力、个人情绪、外在光线和其它因素的影响，准确率不高，很难严格的按照分级标准进行分级，并且分级速度较慢，劳动强度较大，需要大量的劳动力，因此随着劳动力成本的日益增加，人工分级法的已经受到越来越多的限制。目前按大小分选主要包括筛子分选法、回转带分选法和滚筒式分选法等按重量分选是通过杠杆比较机构或者其他比较方法来判定重量从而得到水果等级 4。机械式分选设备结构比较简单，成本较低，分选效率较高，满足快速大量分级的功能要求，但是机械式分选设备也有较多缺点，主要表现为 : （ 1） 分级过程中，分选设备和水果连续接触碰撞，容易产生较多的机械损伤； （ 2） 水果分级精度较低，并且等级差别不能设置过小，否则容易产生误操作； （ 3） 机械误差影响分级结果，很容易出现混等混级现象 ； 果分选机的国内外研究现状 我国从上个世纪 80 年代开始研究水果分级技术，在过去的 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 6、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。 论文的研究目的和主要内容 根据现有技术的不足，提供一种通过重量进行高速动态在线测量及选别的苹果智能分级装置，以避 免出现伤果和大小混乱串级的现象，提高分级精度。本论文研究重点为 苹果自动上料机构的设计，自动成列机构的设计， 电子称重式水果分级 5生产线的机械系统设计 ，苹果托盘的机构设计。 主要内容如下： （ 1） 苹果自动上料机构的设计。此机构为滚子式输送带，输送带前低后高，并与水平面成一定角度，水果直接堆放在输送带上面能自动整理成单层， 出口位置为窄口倒在成行输送带上。 （ 2） 成行机构的设计。一条平输送带在“ V”字形的槽底，使苹果排列成行。 （ 3） 电子称重式水果分级生产线的机械系统设计。链条带动苹果 托盘通过称重装置，称重装置 将测得 的数据传给微电脑，微电脑处理器对此进行分析，确定属于哪一个等级。 （ 4） 托盘机构的设计与优化。设计托盘机构与称重模块配合完成水果重量的采 。 集，并与卸料装置配合，在卸料控制系统控制下完成卸料；与输送链条配合的用于支撑托盘机构的支撑结构设计 ，使其能固定在双节距的输送链条上，而与生产线不发生干涉 。 （ 5） 卸料装置的设计与优化。根据生产线结构要求和称重并承载水果的功能要求，设计并加工了水果托盘装置，水果托盘装置跟称重模块配合可以完成对水果重量信息的采集，与卸料装置配合，可以完成卸料功能 。 （ 6） 称重模块的设 计。称重台模块的设计包括称重传感器的选择、称重底板和称重底板的设计，以及螺栓和螺钉的选择 。 3 2 苹果分选机工作原理及机械设计 果 分选机总体结构和工作原理 苹果自动上料卸料输送装置，包括上料机构，成列机构，分级机构三大部分如下图所示为分选机总体机构 。 图 2（ 1）上料机构、（ 2）成列机构传、（ 3）送分级机构、（ 4）称重机构、（ 5）工业相机检测机构、（ 6）卸料控制机构、 （ 7）出料口 、（ 8）承托器、（ 9）分级链条 图 2苹果自动上料卸料输送装置包括：上料 机构、成列机构传 、 送分级机构、称重机构 、工业相机检测机构、 卸料 控制 机构 和出料口；所述上料机构的出口端接在成列机构的进口端，传送分级机构包括机架，电机传动 机构，传送链条和链条支架，其中传送链条用于装载单个苹果的承托器 按传送方向排列而成。承托器设置在传送链条上，电机传动机构通过传送链条牵引承托器运动。称重机构和卸料控制机构 11按传送方向依次设置在于传送分级机构 传送带对应的位置处。称重机构 通过传输线与微电脑处理器对应的的输入端口连接。卸料控制机构和出料口相互对应，卸料控制机构通过传输线与微电脑对应的输出端口连 接。 托器机构设计 水果托盘机构是本文设计的称重式水果分级生产线的核心基础部件，具有承载水果将其输送到称重工位、图像采集工位和卸料工位，配合图像采集装置完成图像采集，配合称重系统完成水果重量信息采集和配合卸料装置完成卸料，从而使水果分选机循环工作。 承托器应具有以下几个功能： (1)实现水果逐个排列 ； (2)承载水果并匀速平稳的输送到各个工位； (3)配合图像采集系统完成水果的图像信息采集； (4)配合称重系统完成水果重量信息的采集； 4 (5)尽量减少水果的机械损伤，实现无冲击或轻微冲击卸料； 如 下图所示为 承托器的二维设计图 1水果托盘 2链条附件 3链条 4合页 图 2水果分选机生产线选用输送链条来带动水果托盘机构的运动 10，输送链条选用带有 组水果托盘机构等间距地安装在输送链条 着输送链条的运动而运动；倘若链条传动振动较大，会影响生产线测量结果的精确性，为了减少链条振动对水果重量精度的影响和保证托盘在同一高度，在输送链条张紧边的下方安装有支撑板和支撑板支架，因而水果分选机在工作过程中，输送链条张紧边的链条滚子可以沿支撑板滚动，保证托盘在 同一水平面上运动。水果托盘机构由水果托盘、水果托盘支架、限位铁条和钢球组成。水果托盘支架可以通过铆钉或者螺栓与输送链条 果托盘安装方向与输送链条运动方向垂直，水果托盘与限位铁条紧固联接，水果托盘可与限位铁条绕水果托盘支架翻转一定角度，限位铁条可以限制其翻转角度，钢球在称重位置与称重台接触，钢球自身的耐磨性，可以保证生产线的长时间运行。 料控制机构的设计 水果分级卸料装置水果分选机的基础部件，也是不可缺少的部件。主要的功能是对已经称重或者其它水果等级判别系统确定等级后的水果实施自 动卸料，使不同等级的水果在对应的分级口卸料，最终完成水果的分选。 目前有许多形式而本论文选用的是电磁式控制机构示意图如下图 图 2 5 1电磁阀 2磁芯 3拨叉 4固定铰接点 图 2图 5为卸料控制机构 在没有通电的情况下，图 6为通电情况下工作状态 根据生产线结构要求和称重并承载水果的功能要求，设计并加工了水果托盘装置，水果托盘装置跟称重模块配合可以完成对水果重量信息的采集 13，与卸料装置配合共同完成实现水果卸料功能；根据生产线结构和卸料功能要求，设计了卸料装置机械本体部分，对卸料 装置影响卸料结果的各个参数进行分析，得到了比较合理的卸料装置参数。 动上料机构与成列机构的设计 为了 更快速方便的让水果单个进入到承托器中自动上料卸料机构也是关键的一部分，上料机构包括首尾相接的提升输送带前低后高的倾斜装置，其出口端收成窄口，接在成列机构的进口端。提升输送带为滚子式输送带，成列机构为平输送带。 1.“ V”字挡板 图 2 6 由上计算可得出分级机构中链条运行速度 v=s，则成列中平带输送带的速度也定为 s，为了防 止苹果在 “ V” 中堆积 则 滚子 的速度应小于 平带 的速度，计算可得确定为 s。本装置的减速器选用 传动比范围广 ，噪声低，传动平稳。 下图为 成列装置的挡板。 2V”型挡板 动系统设计 机械传动系统是将若干种机械结构根据需要组合，组成一个机械传动系统，主要功能是实现减速、增速一起其它运动方式的改变，实现执行机构完成预定运动的 功能，并且实现原动机输出的功率和扭矩传递到执行机构，完成预期运动和传动动力。在本文机械传动系统中主要 有（ 1）实现上料机构中提升输送带循环运动提供动力。（ 2） 实现成列机构中平带循环动力。（ 3） 实现输送链条能实现循环运动，并且为安装于输送链条上的托盘机构循环运动提供动力。 定传动方案 与其它传动方式相比，链条传动有如下的优点：（ 1）不存在弹性滑动和打滑现象，传动比准确；（ 2）传动效率较高，效率能达到 3）机构尺寸比较紧凑；（ 4）由于不需要很大的张紧力，因而施加于链轮轴上的载荷较小；（ 5）可以再温度较高及灰尘较大的环境下工作；（ 6）安装精度比较低，成本较小，尤其在远距离传动中，有着齿轮传动无法具备的简单和轻便。称重式水果分选机的 设计定位是满足水果分级灰尘和噪声较大的现场工作条件，根据水果生产线长距离传输的功能要求和工作环境要求，以及结合链传动的优点，因而确定传动系统的传动方案为链传动。传动系统一般为三级传动： 1）电动机主轴与减速器输入轴之间； 2）减速器的输入轴和输出轴之间； 3）减速器的动力输出轴与工作主轴之间。在本设计中第一级电动机直接与减速器联接，第二级是齿轮减速器自身齿轮传动，第三级减速机的动力输出轴与输送主动链轮的链轮传动。 动机的选择 (1)计算生产线运行所需功率 传动装置的总效率： 1 1 2 2 3 （ 2 式中：1 链条的传动效率 取1=7 2 滚动轴承的效率，取2= 为齿轮减速器的效率，取3=此传动装置的总效率： 1 1 2 2 3 =动机所需要的功率： / （ 2 根据实际情况：链条工 作拉力 00N，取 F=600N；链条速度 s，取最大值 V=s； 故而电动机所需要的功率为： p = = 600 564W (2)根据生产线运行所需功率和生产线使用场所环境和成本考虑，选用 三相异步电动机，电动机功率为 速 1440r/ 速器的选择 齿轮减速器具有传动比大，传动效率高，结构比较紧凑，相对体积较小，重量轻，运转平稳，噪声低，价格便宜的优点，一般用于中、小功率，价格便 宜，具有广的应用范围。在本论文设计中，生产线应用于工业环境中，要求减速器结构紧凑、运转平稳和噪声低，因此本设计中选用齿轮减速器，电动机和减速器卧式安装 。 传动设计 链传动是利用链条为中间挠性元件的啮合传动，主要由主动轮、链条和从动轮组成，在两个或多个链轮之间用链条作为传动件，运动和动力依靠链轮轮齿和链节的啮合来传递。在本设计中包括减速器输出轴与动力轴之间和生产线输送链轮之间链条传动。 2速器输出轴与动力轴之间的链传动设计 已知传动功率 P 为 动轮的转速16r/动轮转速2r/动轮机械特性运转平稳，从动轮机械特性运转平稳，传动类型为倾斜传动。 (1)选择链条 根据国家标准 节距传动用精密滚子链和链轮，传动用短节距滚子链和链轮主要应用于动力传动。在本文所设计的水果分级生产线减速器与动力主轴之间的链传动选用滚子链 A 型，短节距滚子链用于传递动力和运动。链条和链轮齿各部分尺寸的大小由链节距的大小 所决定，链条、链轮齿各部分尺寸和链条与链轮的承载能力随着节距的增大而增大，但是传动速度的冲击、不均匀性、振动、噪声和多边形效应等缺点都会加剧，因而在设计时，在满足承载要求的情况下，应选择较小节距的单排链。根据查阅资料和计算，选 8 用 12 1243短节距传动用精密滚子链 。 表 2条结构参数 链号 节距 P(滚子直径 D1(内链板内节宽 B1(内链节外 宽 B2(外链节内宽 B3(销轴全宽 B4(销轴直径 D2(链板通过高度 H1(内链板高度 H2(抗拉 载荷 Q(12A 2)动力输出链轮和从动链轮齿数1力输出链轮的传动功率为 P=动机运动平稳，从动机运行平稳， 主动轮速度136r / 动轮转速2，动力输出链轮齿数123，从动链轮齿数25，中心距可以调节，可以定期张紧。 传动比 : 12i=12212523 （ 2 设计功率 : 12 1 1 1 1 . 5 1 . 5k f f p K W （ 2 其中：复排链排数系数，经查取 1； 1f 工况系数，经查取 1； 2f 主动链轮齿数系数，经查取 1； 根 据确定的链条型号得到链条节距 p=动比12动链轮齿数1距 p = 最小节距 ： 0 m i n 1 1 20 . 2 ( 1 ) 0 . 2 2 3 ( 1 . 0 8 7 1 ) 9 . 6a Z i p p p （ 2 0然结构紧凑，但是0动链条总长较短，每一 节链条单位时间内啮合次数较多，就会加剧链的磨损和疲劳；0然提高了承载能力，但是也会增加横向振动。一般0a=（ 30p，00p（张紧或托板），因此在选用0a=30p。 (3)链长节数0 9 22210 12002 5 2 3( ) ( )2 2 3 0 2 3 2 5222 2 9 6ZZ Z a p p =（ 2 经过圆整的04 链条长度 L = 1000 = 84 1 000 = （ 2 链速 11 2 3 3 6 1 9 . 0 5 0 . 2 6 3 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0Z n pv m s （ 2 理论中心距 2213 ( ) 842 X f （ 2 2213 ()2（ 2 经过计算的 a = 实际中心距 5 7 1 . 4 7 0 . 0 0 4 5 7 1 . 4 7 5 6 9 . 1 8a a a m m (4) 圆周力和作用于轴上的拉力计算 有效圆周力 1 0 0 0 1 0 0 0 1 . 5 57030 . 2 6 3 （ 2 作用在轴上的拉力 51 1 . 2 0 1 . 0 5 7 0 3 6 8 4 4QF f f F N （ 2 其中：5f 压轴力系数，水平传动5f=直传动5f=f 工况系数，经查为1f= 生产线输送链轮之间链传动设计与计算 (1)选择输送链条 根据国家标准 动及输送用双节距精密滚子链和链轮，双节距滚子链和链轮主要应用于载荷较小，速度较低，中心距较长的链出动和和链输送装置。在本文所设计的水果分级生产线中，链条主要是起传递运动的作用，而非传递力，链条受到的阻力主要是链条与支撑板之间的摩擦力和链条上发生速度变化的惯性力，因而链条的载荷较小，因 而水果分级生产线输送装置选用 A 系列双节距大滚子输送用链条，链条带有附件，在附件上安装水果托盘机构。根据查阅资料和计算，选用 双节距大滚子输送链条。 表 2条机构参数 链号 节距 P(滚子直径 D1(内链板内节宽 B1(内链节外宽 B2(外链节内宽 B3(销轴全宽 B4(销轴 直径 D1(链板通过高度h1(内链板高度 H2(抗拉 载荷 Q(10 水果分选机工作工程中，水果托盘机构承载水果随输送链条运动而运动，为了实现输送水果的同时完成水果重量的称量，因此要把水果托盘设计成铰接安装，可以绕与输送链条运动方向平行的水平轴自由转动，从而通过托盘机构的接触钢球与称重台接触，完成水果重量的称量，因而为了安装水果托盘机构，必须在输送链条上提供固定水果托盘的附件装置，如下如所示： 图 2送链条及其附件 (2)输送链轮齿数1Z，2送链轮的传动功率为 P = 动机运动平稳，从动机运行平稳，主动轴转速160r/动轴转速260r/动链轮齿数10，从动链轮齿数240，链条输送速度 s，有张紧装置，并且中心距可调。 传动比 i 计算： 122160 160 （ 22 1 1 1 0 . 7 5 0 . 7 5k f f p k w 其中：复排链排数系数，经查取 1； 1f 工况系数，经查取 1； 2f 主动链轮齿数系数，经查取 1； (3)中心距的确定 根据确定的链条型号得到链条节距 p=动比 i=1，主动链轮齿数转速1距 p= 最小中心距对的计算： 0 m i n 10 . 2 ( 1 ) 0 . 2 4 0 ( 1 1 ) 1 6a Z i p p p （ 2 11 一般0a=（ 30p ，0 0 张紧或托板 ） 而在本设计中有张紧装置和托盘，因而可取较大的中心距故 (4)链条节数 计 22210 12004 0 4 0( ) ( )2 2 9 6 4 0 4 022 2322 2 9 6Z a p p （ 2 链条长度 计算： L = 1000 = 232 000 = （ 2 链条 v 计算 ： 11 4 0 6 0 3 1 . 7 5 1 . 2 7 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0Z n pv m s （ 2 理论中心 a 距计算： 2213 ( ) 842 X f （ 1 2213 ()2 计算得 3048a (5) 圆周力和作用于轴上的拉力计算 有效圆周力 F 计算： 1 0 0 0 1 0 0 0 0 . 7 5 5 9 0 . 5 51 . 2 7 （ 2 作用在轴上的拉力 51 1 . 1 5 1 . 0 5 9 0 . 5 5 6 7 9 . 1 3QF f f F N （ 2 其中：5f 压轴力系数，水平传动5f=直传动5f=f 工况系数，经查为1f=重模块机械 部分的设计 称重模块机械部分 13主要由 1 称重顶板 ， 2称重 底板， 3调节螺栓 ， 4称重传感器 ， 5称重台组成。 称重台 5 通过紧固螺钉与两个称重传感器 4 联接，使得称重传感器一端固定，另外一段悬空，满足悬臂梁式称重传感器的工作要求；称重顶板 1 通过调节螺栓与称重底板 2 联接，称重顶板与称重台有一定的间隙，使称重传感器工作时发生弯曲而不与称重顶板接触，减少误差。 12 1称重底 板 2称重 顶板 3称重传感器 4称重台 5调节螺栓 图 2称重底板作用是固定称重传感器和称重顶板；称重顶板的作用是减少托 盘机构在到达称重模块时对称重台的冲击，为了保证耐用性和称重台的可拆卸性，称重底板和称重顶板选用 45钢，二者通过调节螺栓来保证称重顶板与称重台在同一水平面，另外两个调节螺栓可固定整个称重模块，称重顶板的螺纹孔在装配完成后用密封胶涂平。称重顶板的设计保证了两个称重传感器的位置和称重台与称重传感器的联接的准确性。而称重顶板的固定减少了在生产线工作过程中托盘机构对称重台的冲击，提高了测量精度。 为了保证称重台的可拆卸性和避免称重台生锈而影响称量精度，称重台选用 45 钢，利用沉头螺钉联接称重台和称重传感器；沉头螺 钉孔在装配完成后，用密封胶将沉孔涂平，保证水果托盘平稳经过称重台，从而保证当水果托盘机构经过称重台并与之接触时不出现较大冲击而影响数据测量精度。称重台尺寸保证托盘机构经过时只有一个托盘机构与称重台接触，也保证了称重模块有足够的刚度来承载载荷，而且在传感器的额定称重范围内提高水果的称重量程。称重台的结构设计确保在与称重传感器接触时，水果托盘机构不会与传感器受力面以外的部分接触 。 13 3 苹果分级机关键零件设计与分析 轮轴的受力分析 动力轴的定位是通过动力轴的轴承和轴承座来实现的，因为水果分选机工作过程 中只会产生径向力，而不会产生轴向力，因而对动力轴的轴向推力很小，链轮与链轮轴之间通过键连接来传递动力 17。 3扭矩最大而轴截面面积最小的截面，且离轴线最远处 17，在动力轴上最大剪应力与扭矩之间的关系： （ 3 其中： T 危险截面上的扭矩 抗扭截面系数 对于实心圆截面 ： 3/ / 1 6 R D（ 3 水果分选机链轮动力轴是实心轴，因此在忽略动力轴上键槽的影响，动力轴的最大剪应力为 ： 3m （ 3 公式中可以显示主轴的直径 和扭矩是影响动力轴最大剪应力的主要因素，因此为减 小动力轴的最大剪应力措施为减小动力轴的扭矩和增大动力轴的直径。链轮主轴选用 45 钢，密度为 337 . 8 5 1 0 /k g m ； 弹性模量为 2 0 0 2 2 0E=210泊松比为 = 静力学分析中对危险点的校核一般是根据第三和第四强度理论。第三强度理论认为最大切应力是引起屈服的主要因素，由此得到的强 度条件是： 12 （ 3 第四强度理论认为畸变能密度是引起屈服的主要因素，因此得到的强度条件是： 14 2 2 21 2 2 3 3 11 ( ) ( ) ( ) 2 （ 3 其中 ：1，2和3分别为 危险点的第一、第二和第三主应力 ， 为许用应力 。 链轮主轴扭转时，动力链轮处扭矩为： 3 0 0 0 . 3 8 4 1 1 5 . 2T F D N m （ 3 在横截面的边缘处切应力最大，其数值为： 33m a x 1/ 5 / 5 1 1 5 . 2
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