开题报告-水果筛选机结构设计

毕业设计（论文）开题报告毕业设计开题报告第页1.2国内外研究现状1.2.1国内研究现状我国的目前市场上已经有很多水果分选的设备。经过实际的市场调研来看，我国的大部分的水果分选设备均为纯机械式的结构，例如辊带式、辊筒式的基于水果大小的分选设备。这类机械式的设备总体上最然结构简单、速度快、效率高，设计和制造的成本都比较低。但是这类的结构经常会出现分选的误差，尤其是对于苹果这类的形状不规则的水果，很难实现完全的分选作业。其次当待分选的水果较多，输送速度较快的时候，也很难实现分选的效率。在计算机技术飞速发展的时代，我国的水果分选设备和国外先进水平的主要差距就体现在和先进技术的结合层面上。我国的分选设备的主要都停留在机械的层面上，而比较先进的思路已经将苹果和图像识别技术、自动控制技术、传感器技术、PLC技术等先进的技术相结合[6]，实现更高端和更高效率的果实分选。针对于这点来说，我国在该方面还有非常大的进步空间。现对几个重点的研究成果进行分析。武汉轻工大学机械工程学院的贺战文完成了一项苹果分选型机机械系统的设计。该研究主要对苹果分选型机的机械系统进行了设计,通过对结构的选择和工艺进行分析,确定了苹果分选型机工作过程中的机械结构和传送机构,并由此选择了脱模机构和传动机构。通过对卸载力、电机传动比和轴的强度进行效核计算确定了分选型机的整体结构。根据苹果的大小,对传送带的尺寸进行了计算,最后借助UG软件构建了苹果分选机的三维建模。该系统成本低,利于推广使用,可为苹果分选型机市场提供良好方案。西安工业大学机电工程学院的万宏强完成了一项基于SolidWorks的苹果大小分选机三维设计。为实现水果分选机械化,研制出一款苹果大小分选机,利用滚筒结构完成苹果大小的分选。采用SolidWorks软件,对苹果大小分选机的传送系统、分选系统、驱动系统、辅助系统及机身等部件进行三维实体建模及虚拟样机装配,并应用有限元软件ANSYS对关键零部件进行了强度校核。结果表明:关键零部件满足强度要求,整机结构简单,操作方便,能实现苹果大小的机械化分选,对减轻果农劳动强度具有重要意义。水果筛选机的三维模型如图1.2所示：图1.2水果筛选机的三维模型漯河职业技术学院完成了一项基于计算机视觉技术的苹果分选检测研究。苹果的大小和缺陷是苹果分级的重要指标,文章简要介绍了国内外利用计算机视觉技术进行苹果分选的研究状况,设计了基于计算机视觉的对苹果分选的检测系统,提出了一种在运动状态下检测苹果大小和缺陷的R通道方法,并对检测系统进行了试验,结果显示,该算法可达到实际应用的要求。1.2.2国外研究现状国外的水果筛选技术起步比较早，并且具有一定的历史底蕴，目前国外的水果筛选已经基本上实现了自动化，包括采后处理也均采用比较先进的自动化流水线设备。早在1995年，美国人就开始寻求计算机视觉算法，从而研发出现了相关系统，也应用到了苹果的筛选技术中。随着科学的发展，先进企业开始利用电子测量的技术开始分别测量重量大小不同的水平，从而实现基于重量的分选[13]。美国俄勒冈州的AlleElectronics公司的和Autoline公司的Model6型机器是一种基于图像识别技术的先进设备，可以根据设备拍摄的图像，从而判断水果的大小、重量、颜色等参数，最后再进行针对性的分选。日本人比较善于利用传感器技术，利用红外测定技术，来进一步的获得苹果的成熟度参数，从而实现基于成熟度的苹果分选，更高效率的提高了苹果的分选技术[14]。综上所述，国外的苹果分选设备实质上已经非常先进化，可以实现各种参数的分选，自动化程度也是比较高的。

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2.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段及途径2.1重点问题以及解决方案本次设计的苹果筛选机重点解决两个问题，分别是苹果的大小筛选问题和苹果筛选机的上料问题。其中大小筛选拟采用滚筒式的筛选方法，即利用滚筒中小不同的镂空圆槽来实现水果的筛选和收集，本次设计拟采用四级分类。上料方面，拟采用间隔皮带自动从底部爬坡上料，有效的降低了上料的难度，降低了劳动强度。2.2研究思路在苹果筛选器的设计中整体框架主要由分选箱、电机、传送带、滚筒间距带以及重量传感器等零件组成。可以通过传统的机械结构对苹果的大小、均匀度以及重量等进行苹果的筛选。对于苹果筛选器的设计，设计并优化好滚筒间距带还有提高苹果的筛选效率尤为重要。因此，间距距离的计算要根据市场苹果取样进行调整，还有电动机的工作效率也要设计完善。各个部件加工精度也要得到保证。在苹果筛选器中，滚筒间距带作为苹果筛选器的重要零部件，滚筒的加工质量对苹果筛选器的性能有着非常重要的影响。在调研阶段，我学习了苹果筛选器是如何运转工作的，知道了哪些工序阶段是苹果筛选的关键工序，还有哪些是需要优化完善的，并且认识了苹果筛选器所用的零部件以及各种设备还有一些核心技术。也掌握了苹果筛选器设计的基本方法与操作流程，以方便日后设计完善。了解了滚筒间距带的加工工艺路线，知道了哪些工序是控制滚筒间距带加工精度的关键工序，并且认识了加工和测量滚筒间距带精度的各种设备。掌握了滚筒间距带设计的基本方法：先确定间距，设定零件工艺规范，确保加工过程中顺利完成。2.3研究初步分析以下是几个关键部件的设计要点分析：进料装置主要由机架和“Y”型进料口组成。功能实现方法：由于进料装置与水平方向成倾斜状态，所以当苹果倒入进料装置后,苹果会靠自身重力滚入传送装置，并且进料装置可以起到储存苹果的作用。传送装置采用皮带流水线作为载体，主要由皮带动力装置马达、传动装置同步轮、同步带以及动力传输装置皮带、主动轮、从动轮等组成。本次设计选在裙带式爬坡的皮带输送机，根据裙带的宽度实现定量输送的效果，其爬坡的效果可以使多余苹果掉下去，起到辅助输送的效果。筛选装置选用滚筒式筛选机，初步设计三个滚筒，每个滚筒上开有大小不同的圆形槽，可以将不同大小的苹果筛漏下去。三个滚筒保持转动，并有一定的角度。最后被滚筒筛选的苹果应配有不同的收获装置进行分类收获，这里可以用小型皮带输送机来进行输送。2.4工艺流程分析与设计本课题所设计的课题主题为苹果筛选器的设计。在进行具体的结构设计之前需要对实际苹果的收获和筛选的工艺进行分析，从而理论才可以针对性的指导后续的具体设计。本次所针对的苹果主要为已经收获的大小形状混装的情况，符合一般苹果收获的实际情况。经过综合考虑，本次设计的苹果筛选器具有以下几点要求：①苹果经过收获之后，一般都用筐或者袋子承载，所以再进行筛选之前，最后设计定制的收料架子便于上料。②单台收获装置需要不断的人工添料，这显然不符合现代对于设备自动化的需求，所以需要设计定量输送的设备作为过渡设备。③筛选滚筒的位置，至少要设计三级筛选，另外最后要有回收装置，主要考虑用来回收超大型的苹果。④整套苹果筛选设备需要尽可能的做到自动化，减少人力的参与。⑤无论是在上料还是在输送或者筛选的过程中，尽量考虑对苹果的保护，否则可能会影响到苹果的品质。基于以上观点的分析，本次设计的苹果筛选器至少要包括上料装置、输送皮带、筛料滚筒、收获滚筒等四个最为核心的部件，同时需要电力控制系统、传感器检测系统以及与配合。2.5工艺流程分析与设计上节中，基于苹果收获的要求提出了本次设计的苹果筛选设备的基本功能。经过进一步的分析和考虑，本次设计的苹果筛选器的总体布置图如下图2.1所示。图2.1总体方案设计上图中可以清楚的看到本次设计的基本工艺流程。首先，苹果通过人力或者承载车辆将一定数量的苹果倾倒入进料装置中。进料装置和输送皮带呈“U”状，所以可以提供一定的苹果储存的能力。同时，输送皮带机具有定量输送的功能，即在成堆状的苹果中选择一定量的苹果进行定量输送。利用爬坡的效果，可以将苹果输送至筛选设备中。筛选设备分为三级，每级的滚筒上面开的圆形槽由小至大的排列。体积较小的苹果可以率先的落入到第一级的收获装置中，其他的苹果同理。最后超大型的苹果会落入到回收框力，作为第四级的收获装置。其中需要注意的是皮带机的皮带输送速度需要和筛选滚筒的转速实现匹配，否则可能会发生筛选不充分或者设备功率浪费的现象。以上即为本次设计的总体设计方案和工作原理，后续即基于此方案进行设计。毕业设计开题报告

指导教师意见：该同