毕业设计（论文）-苹果分级系统--进出料机构设计.doc

南京林业大学南京林业大学 本科毕业设计说明书本科毕业设计说明书 题题 目：目：苹果分级系统进出料机构设计 学学 院：院： 机械电子工程学院 专专 业：业： 机械设计制造及自动化 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： 职职 称：称： 副教授 二二 o 一一一一 年年 五月三十日五月三十日 南京林业大学本科毕业设计 ii 摘摘 要要 近年来，随着农业科技的发展和人民生活水平的提高，国内外水果品种越来越多， 人们对水果的品质也有了更高的要求。为了提高水果的加工质量和出品等级，需要对水 果进行严格的质量分级和大小分级。传统的水果品质检测、分级方法存在着分级结果受 人主观因素的影响，精度低、视觉易疲劳、速度缓慢并且不能对大小、重量、形状、尺 寸、成熟度、表面缺陷、表面色泽等指标综合评判等问题。新鲜水果进行分级处理，使 同类档次的产品规格一致，便于实现独立或集合包装，使包装产品以统一的高品质的外 观进入超市，吸引消费者的注意，提升消费者的购买欲望。在市场商品经济高度发达的 今天，异地销售大宗农产品交易和农产品国际贸易等均离不开标准化，而今水果分级就 是实现水果商品标准化的最基础的一步。因此，水果分级尤为重要。 本次毕业设计与另一个同学共同完成，从而完成一套苹果分选机构。苹果通过进出 料机构能够实现自动进料，根据检测结果能够实现自动出料，从而达到分级目的。 关键词关键词： 质量分级; 大小分级; 标准化; 自动进料; 自动出料 南京林业大学本科毕业设计 iiii abstractabstract with the development of agricultural science and technology and the improvement of peoples living standard in recent years, the varieties of fruits at home and abroad are increasingly more and peoples requirement of the quality of fruits is higher. to improve the processing quality and product grade of fruits, we need to classify fruits into different grades strictly according to quality and size. traditional methods of quality test and classification have such defects as the results of classification being affected by individual subjective factors, low precision, eyes being prone to get tired and low speed. moreover, judges cannot be made comprehensively based on such standards as size, weight, shape, measurement, degrees of ripeness, surface defects, surface color and so on. classification of fresh fruits and making products at the rank uniform in specifications are convenient for the realization of complete package or container package, making packaging products enter supermarkets with uniform and high-quality appearance to attract consumers attention and strengthen their desire of purchase. in the present days with high developed commodity economy, sales of primary agricultural products in different regions and the international trade of agricultural products can not go without standardization, and classification of fruits is the most basic step for the realization of standardization of fruit commodities. this graduation design is finished together with another student, the result of which is a set of apple sorter. through feeding and discharging mechanism, automatic feeding of apples can be realized. according to measured results, automatic discharging can be realized and thus classification is achieved. keykey worksworks: classification; standardization; self-acting feed; discharge 南京林业大学本科毕业设计 iiiiii 目录 摘摘 要要.i abstractabstract.ii 目录目录iii 1 前言前言 1 1.1 研究的目的及意义1 1.2 国内外研究概况.3 121 国内研究概况3 122 国外研究概况3 13 研究特色与创新.5 2 概述.6 21 工作原理.6 22 基本组成.6 23 设计任务和要求.7 231 设计任务7 232 设计要求7 3 进出料机构设计.7 31 进出料机架的设计.7 311 加工工艺的选择.7 312 材料的选择.8 313 进出料机架结构.9 32 进出料槽的设计.11 321 加工工艺的选择11 322 材料的选择11 323 进出料槽的结构11 33 进料筛选机构设计.13 331 方案的确定13 332 筛选机构示意图.14 333 振动电机的选择14 34 支撑结构的设计.16 341 进料支撑结构16 342 出料支撑结构17 35 气压缸.18 3.5.1 气压传动的原理18 3.5.2 气压传动的特点18 353 气压缸简介19 354 气压缸示意图20 355 气压缸的安装20 南京林业大学本科毕业设计 iviv 36 振动机架.21 361 加工方法和材料21 362 振动机架示意图22 4 4 装配装配 23 41 装配要求.23 42 装配图.24 5 5 结论结论 .29 致谢致谢 30 参考文献参考文献 31 南京林业大学本科毕业设计 11 1 前言前言 1.1 研究的目的及意义研究的目的及意义 我国是苹果生产大国，苹果总量跃居世界第一位，而且品种丰富。但目前我国的苹 果产后商品化处理的水平仍很低，在国际市场上竞争力很弱。目前国内外研究比较多的 是农产品的品质检测。在苹果品质检测方面，国外除了进行外部品质（如大小、形状、 颜色、表面缺陷等）检测外，还进行其内部品质的无损检测，有些检测项目已经商品化， 且能达到实时速度。在国内，苹果的品质检测研究从 90 年代才开始，仅停留在外部的品 质检测上，且远没达到实时检测分级的水平，我国苹果的生产在整个农产品的生产中占 有很大的比例，是重要的外贸出口产品。但由于生产后处理不够，使得外销苹果的品质 难以保证，在国际市场上缺乏竞争力。其原因首先是检测与分选的手段落后。在我国， 苹果分级基本上仍由人工完成。人工分级的缺点主要有：劳动量大，生产率低，分级标 准难以实现，分级精度不稳定。因为在苹果分级标准中，着色面积和缺陷面积的度量， 仅凭人的视觉难以精确区分，且人长时间用眼，会造成疲劳及情绪的不稳定，从面造成 分级误差的波动，其次，苹果的内部品质缺乏检测手段，使苹果的内外品质无法保证。 因此，研究和开发苹果自动实时分级系统，选出高质量的苹果，为国家创取外汇，在我 国具有重要的经济价值和广阔的应用前景。 随着果品贮藏加工业的发展和人们生活水平的提高，对水果质量的要求越来越高， 水果采后处理工作显得日益重要，而采后处理工作时效性强，作业质量标准高，因此， 实现机械化、自动化作业势在必行。水果采后商品化处理的主要技术环节包括挑选、清 洗、打蜡、分级和包装。挑选是水果采后处理的第一个环节。目的是剔除有机械伤、病 虫危害、着色度不够、外观畸形等不符合商品要求的产品，以利于下一步的分级、包装 和贮运。挑选由于涉及到病虫、伤、残、色、畸形等多项指标，综合判断较复杂，目前 还难做到机械化操作，所以无论是技术先进的国家还是发展中国家，基本靠手工完成， 但必须根据不同水果的特点制定相应的标准清洗是商品化处理中的重要环节，是采用浸 泡、冲洗、喷淋等方式水洗或用干（湿）毛巾、毛刷等清除果品表面污物，减少病菌和 农药残留，使之清洁、卫生，符合商品要求和卫生标准，提高商品价值。打蜡（涂膜） 是在果品表面涂上一层薄而均匀的透明薄膜，也称涂膜。涂膜多用于苹果、柑桔、油桃、 李子等。经涂膜处理后，不仅可抑制水果的呼吸、减少水分蒸发和营养物质消耗，还可 南京林业大学本科毕业设计 22 抑制病原菌侵染、减少腐烂，而且还可以增进果品表面光泽，使外皮洁净、美观、漂亮， 提高商品价值。分级的目的是要实现农业产品的工业化，使果品成为标准化的商品。不 同果品的分级，各个国家和地区都有各自的分法和标准，我国现有 16 个果品分级标准， 其中苹果、梨、香蕉、龙眼、核桃、板栗、红枣已制定了国家标准。此外还制定了一些 行业标准。随着生产的发展、品种的更新以及市场的要求，标准还应不断修订和完善。 良好的包装，可以保证产品安全运输和贮藏、减少产品间的磨擦、碰撞和挤压造成的机 械伤，减少病虫害的蔓延和水分蒸发，使水果在流通中保持良好的稳定性。设计精美的 包装也是商品的重要组成部分，是贸易的辅助手段，为市场交易提供标准规格单位，并 有利于充分利用仓储空间和合理堆放。 水果分级是水果进入流通的第一个环节，并直接关系到水果的包装、运输、贮藏和销售 的效果和效益。果树果实有优劣之分，形状、大小、着色程度等也不完全一致，甚至还 有风蚀、病虫害等， 采后如混在一起既不便于贮藏运输，也不便以质论价销售。在市场 商品经济高度发达的今天，异地销售大宗农产品交易和农产品国际贸易等均离不开标准 化，而今水果分级就是实现水果商品标准化的最基础的一步。 在作物生产和科研中，大量的工作而借助于对形态、色泽、纹理等外部特征的判断， 如作物生长状况监测、形态识别与分类、病虫草害诊断等。对这些特征信息的获取目前 主要靠人工记数、测量和目测。存在着速度馒、强度大、主观性强、误差大、适时性差 等缺陷且一些特征还难以定量描述，制约了作物科学研究和生产上因苗分类管理及先 进生产技术的推广，是实现农业信息化迫切需要研究和解决的问题。近年，随着信息技 术的飞跃发展和计算机普及图像技术及机器(计算机)视觉技术已被广泛应用于多个学 科，在作物领域也已取得许多进展并展示了广阔的应用前景。 分级的目的是要实现农业产品的工业化，使果品成为标准化的商品。不同果品的分级， 各个国家和地区都有各自的分法和标准，我国现有 16 个果品分级标准，其中苹果、梨、 香蕉、龙眼、核桃、板栗、红枣已制定了国家标准。此外还制定了一些行业标准。随着 生产的发展、品种的更新以及市场的要求，标准还应不断修订和完善。因此，水果分级 有着很强的重要性。 该系统依据规定的质量品质分类标准，自动完成苹果的等级分类。该分组系统具有以 下意义： （1） 降低劳动者的劳动强度； （2） 提高劳动生产率； （3） 提高产品分类质量； 南京林业大学本科毕业设计 33 （4） 降低生产成本； 1.21.2 国内外研究概况国内外研究概况 1 12 21 1 国内研究概况国内研究概况 相对于国外的分级水平，国内水果分级市场比较落后。国内水果分级大部分还采用 人工分级方法，只有少数企业采用半自动及自动化水果分级。 虽然我国水果分级现状不容乐观，但也有一些企业的研究得到成功，浙江大学果蔬 智能化分级技术与装备课题组经过近 10 年的研究积累，在国家“863”计划 国家自然科 学基金和浙江省科技计划的支持下，与杭州杭挂机电有限公司合作于 2004 年研制成功国 内第一条完全拥有自主知识产权的基于计算机视觉的水果品质智能化实时检测与分级生 产线。项目至今已获国家发明专利 2 项、授权计算机软件著作登记 2 项、授权国家实用 新型专利 8 项，另有国家发明专利 10 项待批。2004 年 6 月 16 日，顺利通过国家 863 计 划机器人技术主题专家组的验收。2004 年 12 月 28 日，销往广东梅县的第一条生产线在 当地正式调试成功，并投入正常生产用于当地特色水果脐橙的品质检测和分级，其工作 性能得到用户的高度评价。 2005 年 4 月 29 日，由中国工程院汪懋华院士、蒋亦元院士 等 8 位本领域的权威专家组成的鉴定委员会，对本生产线进行了鉴定，专家们对这一成 果给予了高度评价：总体技术水平达到国际同类产品的先进水平，多项技术处于国际领 先水平。 日前，江苏省自主研制生产的电脑控制全自动水果分级流水生产线在陕西成功运行， 并通过国家一级科技查新，填补了国内果品加工生产机械的空白。 该生产线由江苏牧羊 集团研制，采用水果品质视觉系统测与分级，每条生产线每小时能检测分级 25 吨及 3 吨水果，适用于柑橘、胡柚、苹果、西红柿、土豆等多种水果及农产品的快速分级，部 分指标达到世界先进水平。为配套新生产线，该集团同时研发出压榨机、榨汁机等饮料 机械，以及去核机、打浆机等果汁生产线前处理设备与后道包装设备，具有良好的应用 前景。 南京林业大学本科毕业设计 44 1 12 22 2 国外研究概况国外研究概况 国外 50%以上的水果实现了分级的完全自动化。近年，随着信息技术的飞跃发展和计 算机普及图像技术及机器(计算机)视觉技术已被广泛应用于多个学科，在作物领域也 已取得许多进展并展示了广阔的应用前景。 目前较先进的微机控制的重量分级机，采用最新电子仪器测定重量，可按需选择准 确的分级基准，分级精度高，使用特别的滑槽，落差小，水果不受冲击、不损伤。分级、 装箱所需时间为传统的 1/2。 日本消费者对水果的消费是非常挑剔的，其水果上市前都要经过分级包装。有些价 值较高的水果，如冬季上市的西瓜要在标签上标出糖度数值。目前，在日本许多高新技 术在水果检测领域得到应用。计算机技术、无损伤检测技术以及自动化控制技术的发展 为现代分级检测技术提供了广阔的空间，使分级检测技术正在由半自动化向全自动化、 外部品质检测向内部品质检测、复杂化向简单化和方便化、规格标准的文字化向数字化、 机械设备结构的复杂化向简单化、数据的人工管理向计算机管理方向转化。 在意大利的果品贮藏加工业生产中，使用颜色分级机较早，主要是对苹果进行颜色 分级，其原理是按照绿色苹果比红色苹果的反射光强的道理进行的。工作时，果实在松 软的传送带上跳跃移动，光线可照射到水果的大多部位，这样就避免了水果单面被照射。 反射光传递给电脑，由电脑按照反射率的不同来将果实分开，一般分为全绿果、半绿 （半红）果、全红果等级别。 美国 penwalt 公司 decco 型分级机是一种新型果实分级机，具有速度快、性能好、 通用性强的特点。它根据“体积”分级的原理进行工作，综合了大小和重量分级机最突 出的优点，同时消除了二者的缺点，使分级作业真正得以柔和平缓地进行。decco 分级机 工作原理是：提升机辊子将待分级的果实送入四星装料斗，星轮与提升机以链条驱动的 各对定距辊子同步，辊子承载水果通过分级全程，这样的装置，星轮可以很柔和地将水 果从提升机传送到由一对滚子形成的凹槽中，根据选用分级机规格的不同，分级部分包 括 6-9 行高度可调的“摩擦指” ，滚子从摩擦指下通过，缓缓地作反时针回转，水果则作 顺时针转动，当水果遇到摩擦指（最大的水果首先接触摩擦指） ，由于转动与摩擦的组合， 水果极柔和地从滚子上移动并落入弹性的摆动活动门上，水果自重足够使其滑出并滚到 输送皮带上，然后由皮带送入包装槽中。由于水果没有摔落，也没有其他任何典型的引 南京林业大学本科毕业设计 55 起损伤的动作，分级柔和。水果分级只有综合形状、大小、色泽、果面缺陷等各种因素， 甚至是内部品质，才能排除其他因素，使分级质量得到保证。 法国的 maf france 公司的水果分级包装设备，不仅能对果蔬进行分级包装，还可以 利用电子、光学原理对果蔬表皮的瑕疵进行分选，全电脑监控，自动化程度相当高。在 意大利的果品贮藏加工业生产中，使用颜色分级机较早，主要是对苹果进行颜色分级， 其原理是按照绿色苹果比红色苹果的反射光强的道理进行的。工作时，果实在松软的传 送带上跳跃移动，光线可照射到水果的大多部位，这样就避免了水果单面被照射。反射 光传递给电脑，由电脑按照反射率的不同来将果实分开，一般分为全绿果、半绿（半红） 果、全红果等级别。 1 13 3 研究特色与创新研究特色与创新 传统的水果品质检测、分级方法存在着分级结果受人主观因素的影响、精度低、视 觉易疲劳、效率低;存在着不能对大小、重量、形状、尺寸、成熟度、表面缺陷、表面色 泽等指标综合评判等问题。 输送系统在输送水果的同时，使水果的中心轴始终保持垂直。同时保持水果围绕其 中心轴转动，以便拍摄到水果的不同位置，识别出花萼和梗，从而区别出缺损与花萼。 计算机视觉技术是随着计算机技术的发展不断发展的一门技术。随着计算机硬件成本的 下降和运行速度的大幅度提高，机器视觉技术在农业中也得到了空前的发展。通过建立 计算机视觉系统采集水果外观图像，从分割的图像中提取特征，包括形状特征、颜色特 征、大小特征参数等。在此基础上基于人工神经网络、分形理论和模糊分类等算法完成 程序的编写，以提高计算机运行速，满足实时性的要求。完成水果的自动识别，从而发 出控制信号。 水果分级在国内尚属新兴产业，有关这方面的研究本身就是一种创新。对去其内容的研究，一般而 言，苹果分拣是把苹果输送到双锥棍子上，不需知道苹果花萼/茎的位置。随着数字成像技术用于缺陷 识别，鉴别花萼/茎位置的图像处理被测试以确保在图像分割之后，花萼/茎部被当作缺陷。本课题的 创新是用一个倾斜的输送装置，用一个带有轮子的模块定向和输送苹果，把苹果输送到位于倾斜装置 顶端的检测用的摄像机前进行颜色分拣，使苹果倾斜的同时旋转，以保证其各个表面都被拍到。进出 料机构能够使水果自动完成进料，并可以根据检测结果自动分级。 南京林业大学本科毕业设计 66 2 2 概述概述 2 21 1 工作原理工作原理 苹果通过进料机构逐个滚至输送装置的 pvc 塑料模块上，由链条实现传动。在前进 过程中，pvc 塑料模块中间的小轮与机架上焊接的托条摩擦，小轮随之向前滚动，且此小 轮上部露出平面 1.3mm，正好与苹果接触，使苹果在摩擦力的作用下翻转。当苹果的花萼 /茎旋转到小轮处时，小轮与苹果停止接触，此时小轮空转，苹果轴线处于垂直位置，苹 果完成定位。苹果在接下来的前进过程中，pvc 塑料板的底部有一个带有小轮的轴，通过 与机架上挡板的摩擦作用，二者共同作用相当与一个凸轮，实现苹果的倾斜 45 度。同时， pvc 塑料板底部两边有两根相同的轴，轴上的小轮也与此挡板接触，带动其顶端的两个棍 子转动，从而使倾斜的苹果绕轴旋转。这时苹果正好移动到摄像机前，这样便能保证摄 像机拍照时能拍到苹果的各个表面。由计算机对图象进行处理，将信号发送给出料机构， 实现五个等级的分级，并且能够自动从对应的等级口出料。 2 22 2 基本组成基本组成 一套完整的苹果分选机从整体上来看包括五个大的部分，其框架图如下： 南京林业大学本科毕业设计 77 图 2-1 框架图 2 23 3 设计任务和要求设计任务和要求 2 23 31 1 设计任务设计任务 由于这一整套机构我与另一同学共同完成，我负责进出料机构的设计，完成苹果的 自动进出料。进料装置要使苹果按一定的节拍输送到另一同学的自动定向小车上.苹果在 自动定向输送装置上完成定向后,并经计算机自动分极,使每个苹果得到一个对应的等级, 且在出料装置上进行自动出料,苹果有 5 个等级，让一定等级的苹果在对应等级的出料口 出料。 2 23 32 2 设计要求设计要求 该装置能完成苹果的自动进料和在自动出料，即苹果能够逐个进料，且能够从对应 的等级出口出料，同时与苹果分选机输送机构进行装配，共同调试及分析输送机构速度 对苹果定向的影响。 南京林业大学本科毕业设计 88 3 3 进出料机构设计进出料机构设计 3 31 1 进出料机架的设计进出料机架的设计 3 31 11 1 加工工艺的选择加工工艺的选择 铸造是将液态金属或合金浇注到与零件的形状、尺寸相适应的铸型内，待其冷却凝 固后，获得毛坯或零件的方法。在机械制造业中，铸造已成为制造零件和毛坯的主要方 法，尤其适合于制造内腔和外形复杂的毛坯或零件；而且铸件的大小、重量、批量、及 材质几乎都不限制，与其它加工方法比较，铸造具有适应性广、生产成本低的优点，但 是铸造工序多，工艺复杂，铸件易出现组织疏松、晶粒粗大、缩孔、缩松和气孔等缺馅 这些缺陷会导致铸件的冲击韧性降低。此外铸造的劳动环境差。 焊接是通过加热或加压（或两者并用）、并且用（或不用）填充材料，使工件形成 原子间结合的连接方法。 焊接实现的连接是不可拆卸的永久性连接。它具有节约金属材 料、产品密封性好、以小拼大、化复杂为简单 ，便于制造双金属结构，生产率高、连接 质量优良、劳动条件好、易于实现自动化等优点。 在机械制造工业中，焊接广泛用于制 造各种金属结构件。 基于铸造与焊接的特点比较，进出料机架采用焊接。 3 31 12 2 材料的选择材料的选择 要进行焊接，则要求所用的材料具有焊接性。其焊接性是指金属材料在一定的焊接 工艺条件下，获得优质焊接头的难易程度。它包括两个方面：一是工艺焊接性，主要指 焊接接头产生工艺缺陷的倾向，尤其是出现各种裂缝的可能性；二是使用焊接性，主要 指焊接接头在使用过程中的可靠性，包括焊接接头的力学性能及其他特殊性能。 南京林业大学本科毕业设计 99 金属材料的焊接性不是一成不变的，同一种金属材料，采用不同的焊接方法、焊接 材料和焊接工艺，其焊接性能有很大差别。焊接结构所用的金属材料绝大部分是钢材， 影响钢材焊接性的主要因素是化学成分。其中碳的影响最明显其他元素的影响可折合成 碳的影响，因此可用碳当量方法来估算被焊钢材的焊接性。硫、磷对钢材焊接性能影响 也很大，在各种合格钢材中都受到严格控制。 碳钢及低合金结构钢的碳当量（w）经验公式为 wce=wc+wmn/6+（wcr+wmo+wv）/5+（wni+wcu）/15 式中 wc、wmn、wcr、wmo、wv、wni、wcu为钢中该元素的质量分数。 根据经验： wce0.6%时，钢材塑性较低，淬硬倾向很强，焊接性不好。焊前工件必须预热到较高 温度，焊接时要采用减少焊接应力和防止开裂的工艺措施，焊后要进行适当的热处理， 才能保证焊接接头的质量。 铸铁含碳量高，组织不均匀，属于焊接性很差的材料，所以不应该采用铸铁设计， 制造焊接构件。其焊接特点如下： （1） 熔合区易产生白口组织； （2） 易产生裂纹； （3） 易产生气孔。 所以根据设计的要求及其焊接要求，工作台和底座采用 30 号钢，支撑及其加强筋采 用 8#热扎槽钢。 3 31 13 3 进出料机架结构进出料机架结构 （1）出料机架结构示意图 南京林业大学本科毕业设计 1010 图 3-1 出料机架(a) 图 3-2 出料机架(b) 出料机架由四部分组成：底座、支撑、加强筋、支撑板。底座留有 6 个地脚孔，安装 时底座与地面用 m18 螺栓进行连接，底座和支撑板之间采用 6 根 8#热扎槽钢进行焊接， 其中每纵向的两个支撑赋有加强筋，加强筋材料也为 8#热扎槽钢，从而使整个机架更加 稳定，在支撑板上留有 4 个 21 的通孔，用来安装 4 根支撑杆，同时留有 16 个 9 通 孔和 m10 的螺纹孔，分别用来安装 4 个气压缸的支撑架和 5 个卸料槽 （2）进料机架示意图 图 3-3 进料机架(a) 南京林业大学本科毕业设计 1111 图 3-4 进料机架(b) 进料机架有四大部分组成：底座、支撑、加强筋、支撑板。底座留有 6 个地脚孔， 安装时底座与地面用 m28 螺栓进行连接，底座和支撑板之间采用 8 根 8#热扎槽钢进行焊 接，因为整个进料机构装有振动电机，所以为了确保整个机架的稳定性，其中每纵向的 两个支撑赋有 2 个加强筋，每横向的两个支撑赋有一个加强筋，加强筋材料也为 8#热扎 槽钢。在支撑板上留有 6 个 21 的通孔，用来安装 6 根支撑杆。 3 32 2 进出料槽的设计进出料槽的设计 3 32 21 1 加工工艺的选择加工工艺的选择 弯曲是将板料弯成一定形状和角度的零件的成形方法，是板料冲压中常见的加工工 序之一。在生产中，弯曲件的种类繁多，结构形状各异。弯曲成形主要问题是回弹和弯 南京林业大学本科毕业设计 1212 曲半径。回弹是在弯曲过程中，由于材料存在着弯曲变形，当外加弯矩卸去以后，板料 产生弹性恢复的现象，直接影响弯曲件的形状准确度；弯曲半径是表示板料弯曲变形的 程序，如果取得过小，有可能使弯曲件产生开裂。因此，在满足使用要求的前提下，应 充分考虑弯曲成形的工艺特点，使零件具有尽可能好的工艺性。这样不仅可以简化弯曲 成形工艺和模具设计，而且可以提高零件的成行质量。 进料槽由于下方装有振动电机，将会承受载荷，所以槽的厚度不宜薄，要确保槽的 刚度，由于此时的厚度不宜采用弯曲的方法达到要求，所以选择焊接；而出料槽只用来 苹果的出料，几乎不承受载荷，所以选择薄的钢板进行弯曲即可。 3 32 22 2 材料的选择材料的选择 根据焊接对材料的要求，进料槽选择 20 号钢板，板厚 20mm 进行焊接得到出料槽； 根据弯曲对材料的要求，也选择 20 号钢板，板厚 5mm 进行弯曲得到进料槽。 3 32 23 3 进出料槽的结构进出料槽的结构 （1）进料槽结构示意图 图 3-5 进料槽 进料槽两侧挡板与底板采用焊接，右端为一个大圆盘，直径为 720mm,便于上料，挡 板两侧分别有 3 个 m10 的螺纹孔，用来安装调节螺栓。 （2）出料槽结构示意图 南京林业大学本科毕业设计 1313 图 3-6 出料槽(a) 图 3-7 出料槽(b) 出料槽采用弯曲成形，槽的底部有 4 个出料口，在每个出料口处安装 1 个门，与槽 采用铰链连接，门的开启通过气压缸来控制，出料共分为五个等级，除 4 个出料口的 4 个等级外，出料槽自身出料算一个等级。 南京林业大学本科毕业设计 1414 3 33 3 进料筛选机构设计进料筛选机构设计 3 33 31 1 方案的确定方案的确定 苹果从输送带运过来到进行检测分级需要实现从多个一起到一个个检测，所以要设 计一装置实现苹果一个个进入检测模块。由于苹果是易受损物品，所以放弃低落选择方 式，代替的是斜坡滚入式。从批量进入筛选机构到一个个出，中间设置一排序装置，用 三扇开的角度不同的门实现此功能，门的张开角度靠铰链和调节螺杆完成。其间防止苹 果卡住，所以加一振动电机，加以适当振动。 3 33 32 2 筛选机构示意图筛选机构示意图 图 3-8 筛选机构 六块挡板与槽用铰链连接，每对挡板之间的距离通过调节螺杆进行调节，挡板之间 的距离和槽的倾斜角度通过实验得到，主槽倾斜 15，第一对挡板开口之间的距离为 140cm 左右,第二对挡板开口之间的距离为 100cm 左右,第三对挡板开口之间的距离为 85cm 左右，在槽的下方安装一个振动电机，防止苹果在挡板开口处卡住，使其逐个滚至 输送装置的 pvc 塑料模块上。 南京林业大学本科毕业设计 1515 3 33 33 3 振动电机的选择振动电机的选择 由于这里不需要太大震动，所以选择一小型电机。电机采用专用振动电机，由河南 威猛振动设备股份有限公司生产。 （1）特点：1、 机体重量轻，体积小，结构简单，安装、维修方便； 2、 振频稳定，平稳回转产生低噪音振动，启动迅速，停车平稳； 3、 全封闭结构，适用于任何无防爆要求的工作环境； 4、 激振力可无级调整； 5、 多方位安装，多机单机使用均可。 （2）基本参数： 使用条件： 环境温度 不超过 400c 海 拔： 不超过 1000 米 电 压： 380v 频 率： 50hz 接 法： y 绝缘等级： b 级 工作方式： 连续 安装方式： 任意方向 技术参数表（卧式）： 表 3-3 主要结构尺寸(mm) 重 量序 号 型号 激振 力 (kn) 功率 (kw) 电流 (a) lhabcdef h 1 hm (k g) 1yzo-1.5-21.50.150.38 30 0 20 3 1 5 0 21 0 1 2 4 1 8 0 1 0 0 7 0 8 2 98301019 （3）结构示意图： 南京林业大学本科毕业设计 1616 图 3-9 振动电机 3 34 4 支撑结构的设计支撑结构的设计 3 34 41 1 进料支撑结构进料支撑结构 为了使筛选机构的倾斜角度便于调节，它与机架之间用一端带有螺纹的支撑杆进行 连接，支撑杆用直径为 20mm，材料为 45 的圆柱钢，一端与筛选机构焊接，另一端机架 螺纹连接，且用两个螺母进行锁紧。由于筛选机构上装有振动电机，所以要承受一定载 荷，所以采用 6 根支撑杆，且赋有加强筋，确保支撑结构的稳定性。 结构示意图如下： 南京林业大学本科毕业设计 1717 图 3-10 进料支撑架(a) 图 3-11 进料支撑架(b) 3 34 42 2 出料支撑结构出料支撑结构 南京林业大学本科毕业设计 1818 同样，为了出料槽的倾斜角度便于调节，它与机架之间同样用一端带有螺纹的支撑 杆进行连接，支撑杆用直径为 20mm，材料为 45 的圆柱钢，一端与出料槽焊接，另一端机 架螺纹连接，且用两个螺母进行锁紧。由于出料槽承受的载荷非常小，且距离机架的高 度不高，所以只需用 4 根支撑杆，不加加强筋即可。 结构示意图如下： 图 3-12 出料支撑架 3 35 5 气压缸气压缸 3.5.13.5.1 气压传动的原理气压传动的原理 气压传动是以压缩气体为工作介质，靠气体的压力传递动力。传递动力的系统是将压 缩气体经由管道和控制阀输送给气动执行元件，把压缩气体的压力能转为机械能而进行 作功。 3.5.23.5.2 气压传动的特点气压传动的特点 （1）气压传动系统的介质是空气，它取之不尽用之不竭，用后的空气可以排到大气 南京林业大学本科毕业设计 1919 中去，不会污染环境。即气源的获取比较容易，在当今的工厂里，压缩空气输送管路像 电气配线一样比比皆是。这是气压传动系统成本低的一个主要因素。 （2）气压传动的工作介质粘度很小，仅为油液的百分之一，所以流动阻力很小，压 力损失小，便于集中供气和远距离输送。不像液压传动那样在每台机器附近要设置一个 动力源，因此使用方便。 （3）气压传动工作环境适应性好。在易燃、易爆、多尘埃、强辐射、振动等恶劣工 作环境下，仍能可靠地工作。 （4）气压传动有较好的自保持能力。即使气源停止工作，或气阀关闭，气压传动系 统仍可维持一个稳定压力。而液压传动要维持一定的压力，需要有能源工作或加蓄能器。 （5）气压传动在一定的超负载工况下运行也能保证系统安全工作，并不易发生过热 现象。 （6）气压传动动作速度和反应快。液压油在管道中流动速度为 15m/s，而气体流 速可以大于 10m/s，甚至接近声速。因此在 0.020.03s 内即可以达到所要求的工作压力 和速度。 （7）气压传动系统的工作压力低，因此气压传动装置的推力一般不宜大于 1040kn，仅适用于小功率场合，在相同输出力的情况下，气压传动装置比液压传动装 置尺寸大。 3 35 53 3 气压缸简介气压缸简介 本体使用精心挑选的铝合金素材，经过硬质阳极处理；更具耐磨耐蚀性，配合精密 的组装技术；并且藉由严格地全数检查，达到可绝对信赖的品质要求。此系列产品之安 装，全部使用沉头孔牙设计的安装方式，不需任何固定脚架，达到节省配置空间的要求。 於缸体挤制时，於外围预留装配槽；使感应开关在安装固定及位置调整时，均极其简单。 采用含油合金，特殊轴承衬套，使活塞杆无需给油。 南京林业大学本科毕业设计 2020 3 35 54 4 气压缸示意图气压缸示意图 图 3-13 气压缸 3 35 55 5 气压缸的安装气压缸的安装 总装配图如下： 南京林业大学本科毕业设计 2121 图 3-14 装配图 气压缸安装在 4 个门的正下方，用 4 个 m6 的螺栓安装在支撑架上，支撑架用螺栓固 定在支撑板上，支撑架均焊接而成，根据高度的不同，支撑架加有加强筋（如图所示） 3 36 6 振动机架振动机架 3 36 61 1 加工方法和材料加工方法和材料 由于机架结构比较简单，通过比较，采用弯曲直接可以成形，材料选择 20mm 厚的 10#钢板进行弯曲。 南京林业大学本科毕业设计 2222 3 36 62 2 振动机架示意图振动机架示意图 图 3-15 机架 南京林业大学本科毕业设计 2323 4 4 装配装配 4 41 1 装配要求装配要求 通过三个月的努力，我与我的合作伙伴共同完成了一套水果分级系统。现将机构并 到一起，形成一套整的装配图。所有机构装配时，需满足以下要求： 基本要求： （1） 必须按照设计、工艺要求及本规定和有关标准进行装配。 （2）装配环境必须清洁。高精度产品的装配环境温度、湿度、防尘量、照明防 震等必须符合有关规定。 （3） 所有零部件（包括外购、外协件）必须具有检验合格证方能进行装配。 （4） 零件在装配前必须清理和清洗干净，不得有毛刺、飞边、氧化皮、锈蚀、 切屑、砂粒、灰尘和油污等，并应符合相应清洁度要求。 （5） 装配过程中零件不得磕碰、划伤和锈蚀。 （6） 油漆未干的零件不得进行装配。 （7）相对运动的零件，装配时接触面间应加润滑油（脂）。 （8）各零、部件装配后相对位置应准确。 （9）装配时原则上不允许踩机操作，特殊部位必须上机操作时应采取特殊措施， 应用防护罩盖住被踩部位，操作者须穿平底步鞋以防止破坏漆膜，电瓶及非金属等 强度较低部位严禁踩踏。 联接方法的要求： 1螺钉、螺栓联结 （1）螺钉、螺栓和螺母紧固时严禁打击或使用不合适的旋具与板手，紧固后螺 钉槽、螺母、螺钉及螺栓头部不得损伤。 （2）有规定拧紧力矩要求的紧固件，应采用力矩扳手按规定拧紧力矩紧固。未 规定拧紧力矩的螺栓，其拧紧力矩可参考附录一的规定 。 南京林业大学本科毕业设计 2424 （3） 同一零件用多个螺钉或螺栓紧固时，各螺钉（螺栓）需顺时针、交错、对 称逐步拧紧，如有定位销，应从靠近定位销的螺钉或螺栓开始。 （4）用双螺母时，应先装薄螺母后装厚螺母。 （5） 螺钉、螺栓和螺母拧紧后，螺钉、螺栓一般应露出螺母 1-2 个螺距。 （6）螺钉、螺栓和螺母拧紧后，其支承面应与被紧固零件贴合。 2键连接 （1） 平键与固定键的键槽两侧面应均匀接触，其配合面间不得有间隙。 （2）间隙配合的键（或花键）装配后，相对运动的零件沿着轴向移动时，不得 有松紧不均现象。 （3） 钩头键、锲键装配后其接触面积应不小于工作面积的 70%，且不接触部分 不得集中于一处；外露部分的长度应为斜面长度的 10%15%。 4 42 2 装配图装配图 总装配图如下： 南京林业大学本科毕业设计 2525 图 4-1 装配图（1） 南京林业大学本科毕业设计 2626 图 4-2 装配图（2） 南京林业大学本科毕业设计 2727 图 4-3 装配图（3） 南京林业大学本科毕业设计 2828 图 4-4 装配图（4） 南京林业大学本科毕业设计 2929 5 5 结论结论 本次毕业设计主要的内容是水果分级系统，和另外一个同学共同完成。我所负责的 主要是进出料机构设计部分。 2008 年的 3 月，我开始了我的毕业设计工作，时至今日，毕业设计基本完成。从最 初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个过程难以用语言来表达。 遇到困难，我会觉得无从下手，不知怎样去做；当困难解决了，我会觉得豁然开朗，思 路打开了；当设计图经过一次次的修改后，基本成形的时候，我觉得很有成就感。 毕业设计对我来说，是对我大学四年所学知识的考核与巩固，同时也是一种挑战。 整个设计过程涉及到方方面面的知识，我紧扣老师的课题，在图书馆和网上查阅了大量 的资料，并且认真的对资料进行分类，然后与老师、同学进行讨论、交流。这些资料使 我受到了不少的启发，在我的毕业设计过程中起到了很大的作用。 我所设计的内容是完成苹果在不损伤的情况下完好的、逐个的滚至到装置的 pvc 塑 料模块上，由链轮进行传送，在传送过程中进行检测，将检测结果反馈给气压系统，保 证苹果在出料时能够从对应的等级口出料，从而达到分级的目的。虽然在国外这类装置 早有人研究，但作为本科生毕业设计来做这个还是挺有意义的。 在设计的过程中，特别是一开始，真的很茫然，也许是第一次去设计东西，无从下 手。通过与老师、同学、六栋管理员叔叔的交流，让我一下子感觉到有了不少进展。此 后不久，我便确定了出料机构的方案，并且得到了黄老师的认可。方案确定后，便进行 制图，制图过程中也遇到了不少麻烦，特别是在空间想象上，在此过程中，我的合作伙 伴何世家同学给了我很大帮助。 三个月一晃就过来了，毕业设计也接近了尾声，在自己的努力和老师、同学的帮助 下我如期的完成了毕业设计任务。由于一些原因的存在，次设计中也存在了一些不足之 处，主要体现在以下几个方面： 1进料机构使用了振动电机，工作时可能会对整个系统产生影响，但是不会很大， 因为进料机构是一个单独的机构，与其它机构没有连接； 2出料机构的五个出料槽有个 90的拐弯，苹果滚至此时，可能会有损伤，所以在 在拐弯处要增大缓冲。 3整个分级系统占用空间太大，进料机构偏高，对上料带来不便。 南京林业大学本科毕业设计 3030 致谢致谢 此次毕业设计是在老师、同学、朋友的帮助下和自己的努力下完成的。由于本课题 研究的内容属国内外新兴产