一種小型水果自動分級機機械部分的設計-小金橘金桔分選機【11張CAD圖紙、說明書文檔齊全】
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塔里木大學 畢業(yè)論文(設計)開題報告課題名稱 一種小型水果自動分級機機械部分的設計學生姓名 康 鵬 程 學 號 8031209104 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 農(nóng)機13-1 指導教師 肖 愛 玲 起止時間 2012.10.15-2013.5.27 機械電氣化工程學院教務辦制填 表 說 明一、學生撰寫開題報告應包含的內(nèi)容:1、本課題來源及研究的目的和意義;2、本課題所涉及的問題在國內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀及分析;3、對課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析;4、本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路;5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法;6、完成本課題的工作方案及進度計劃;7、主要參考文獻(不少于7篇)。二、本報告必須由承擔畢業(yè)論文(設計)課題任務的學生在接到“畢業(yè)論文(設計)任務書”的兩周內(nèi)獨立撰寫完成,并交指導教師審閱。三、開題報告要求手寫體,字數(shù)在3000字以上,由學生在本報告冊內(nèi)填寫,頁面不夠可自行添加A4紙張。四、每個畢業(yè)論文(設計)課題須提交開題報告一式三份,一份學生本人留存,一份指導教師存閱,一份學生所在學院存檔,備檢備查。一 本題來源及研究的目的和意義1.1 課題的來源:自選題1.2 課題研究的目的和意義水果中富含多種維生素和礦物質(zhì),而且適于生食的特點又避免了烹調(diào)過程對維生素等營養(yǎng)物質(zhì)的破壞作用,使這些營養(yǎng)素保持較高的利用率。水果亦含有豐富的膳食纖維素,能促進腸道蠕動,有利于糞便排出;并能加速某些有毒物質(zhì)的代謝過程,減輕毒物對人體的損害作用。基于水果的營養(yǎng)特點,營養(yǎng)學家已把水果作為食物結構中的一個重要組成部分,并指出了為維持人體健康,每人每年需要食用80kg左右水果的指標。隨著社會生活水平的提高,對健康意識的增強。人們不僅對水果的需求量越來越大而且對水果品質(zhì)的要求也越來越高,水果的分選變得越來越重要;不僅如此隨著農(nóng)業(yè)勞動者文化水平的提高,他們將農(nóng)業(yè)經(jīng)營管理的理論實踐于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。不再用原始的粗狂式經(jīng)營方法,而是懂得將水果進行分級處理。不同等級的價格不同,從而獲得更大的利潤,實現(xiàn)利益最大化。可見水果分級不僅是廣大消費者的要求,更是農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)者自主性的生產(chǎn)勞動。而水果有著分選工作時效性強、標準高的特點。如果靠人工實現(xiàn)分選工作,將增加生產(chǎn)勞動者的勞動負擔。而且人工勞動不僅效率低且成本較高。因此實現(xiàn)機械化、自動化作業(yè)勢在必行。中國果品流通協(xié)會常務副會長傅秀泉曾說道:目前發(fā)達國家人均水果年消費量為83.3公斤,發(fā)展中國家為55.4公斤,而我國人均年消費水果量僅為45.6公斤,較發(fā)達國家低45%,較發(fā)展中國家也低18%。按現(xiàn)在的總人口計算,我國人均消費水果要達到全世界人均年消費61.4公斤的水平,需要增加2000多萬噸的供給量。預計今后一個時期,我國居民水果消費將會有較快增長,并成為帶動水果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的動力。水果加工機械的發(fā)展將為水果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展打下堅實的基礎。二、國內(nèi)外水果分選分級設備的發(fā)展特點與趨勢2.1國外發(fā)展現(xiàn)狀國外早期的水果自動分級方法主要通過CCD相機,采用無損檢測、計算機分析處理等手段對水果逐一進行分析判別后得出綜合結論。利用機器視覺技術實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)部品質(zhì)無損檢測是目前國際上正在研究的熱點課題。除了使用高效的信息處理技術,水果的質(zhì)量無損檢測手段包括近紅外線、紅外線檢驗等光學檢驗方法和高光譜、多光譜技術等。其發(fā)展趨勢有以下幾點:1、由于水果一般都比較嬌嫩,容易擦傷或碰傷,采用傳統(tǒng)的機械式分選分級機具難免會出現(xiàn)損傷,從而造成“降級”損失。隨著科技水平的不斷提高,各學科互相滲透日益普遍,光學、電子技術廣泛應用到分選分級設備中。運用光、電技術,不僅效率高,檢驗精度也高,還可以測定果實的成熟度、含糖量、有否病蟲害、空心等,對這些項目,傳統(tǒng)機械式是無能為力的。運用光、電技術,還可以去掉很多繁雜的結構,機具緊湊、靈巧,可靠性高,甚至造價還低。2、為適應生產(chǎn)要求,機具的處理能力日漸提高自動化水平也不斷提高,所需操作人員越來越少,因而成本不斷下降。設備廣泛實現(xiàn)了儀表化和數(shù)顯化。3、注意改善勞動條件,在可能條件下,為操作者提供比較舒適的工作環(huán)境。4、逐步由單項檢驗發(fā)展為多項復合檢驗,聯(lián)機群檢成一線,可以對形狀、成熟度、內(nèi)部質(zhì)量等方面按要求同時依次連續(xù)進行,這樣可避免由于被檢項目較多、多次裝機幾經(jīng)周折而損傷果實,從而進一步提高了商品競爭能力。5、大力發(fā)展多品種通用分選機,可用于幾種果實的分選。實現(xiàn)一機多用,只需更換部分部件及分選標準的指令,就可進行另一種水果或果菜的分選。機具可充分利用,節(jié)約了機具設備的投資、存放場地和保養(yǎng)費用。6、新技術為市場需要服務,但要善于了解消費者的心理。目前,探測果實是否空心或內(nèi)在質(zhì)量時,廣泛采用測透光率的方法,也有應用X射來測量。7、分選分級只是收獲后包裝前的一個環(huán)節(jié)而已,目前不少廠家已將分選、清洗、初加工、包裝等幾道工序連成一線(不包括待貯藏的),視生產(chǎn)的需要及果品的實際情況統(tǒng)一考慮,而不必將分選分級另外劃為一個獨立部分。2.1國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀由于國內(nèi)對水果品質(zhì)檢測及自動分級研究時間不長,有一些成功的研究,但遠談不上大規(guī)模推廣應用。還存在許多需要繼續(xù)解決的問題。如國內(nèi)研究的對象大多在靜態(tài)的狀態(tài)下進行,另外以前對水果研究主要的是單渠道單指標的分級,對水果的多個品質(zhì)指標進行檢測時,處理速度較慢。對水果品質(zhì)進行快速、全量檢測,多渠道同時并行,國內(nèi)學者需要繼續(xù)研究與攻克的難題之一。同時,理論和實際還有很大的距離。目前我國水果所用的分級設備還僅限于機械分級法,即利用重量和大小分級設備進行分級;機器自動分級設備主要依靠于進口,應用并不廣泛。三、對課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析3.1、水果分級的方法1、以水果的外部特征為分選標準一般來說,水果的外部特征比較容易測量,基于水果的外部特征的分選設備種類繁多、技術成熟、經(jīng)濟實用。(l)按質(zhì)量分選。根據(jù)水果的質(zhì)量進行分選的分選機,是最早開發(fā)的機種,現(xiàn)在被廣泛地應用于蘋果、梨等水果的分選作業(yè)。目前主要是機械式質(zhì)量分選機,有固定衡量秤和運動衡量秤兩種形式。(2)按尺寸大小分選。按水果的體積大小進行分選的分選機,最常見的是篩孔滾動筒式、圓孔膠帶式以及輥式。(3)按色澤分選。按色澤分選的原理是不同顏色對不同波長的光的反射強度不同。(4)按硬度分選。按硬度分選的方法應用比較少,是一種力學成熟度的分析方法。(5)應用計算機視覺技術的分選。由攝像機采集水果的圖像,由計算機對水果的顏色、大小、形狀和表面損傷情況等信息進行很精確的分析。 本課題采用按尺寸大小分選,課題的關鍵是保證水果不破損的前提下完成水果分級。采用柵格的間距大小分選出水果的大小,可以加快分選效率。采用緩沖裝置是水果下落的速度減小,從而保證水果不會摔壞損傷。四、本課題需要重點研究的關鍵的問題及解決的思路4.1、本課題需要研究的難點問題解決的思路。4.1.1主要出現(xiàn)的問題1、從查閱的資料來看,所查到的現(xiàn)有的水果分級機械主要集中于大水果,如蘋果、橘子等較為規(guī)則且不易破損的,小型水果主要是紅棗、荔枝等表皮較為堅硬的。而對于草莓、杏子、李子這類小而且較易破損的分級機械較少。2、現(xiàn)有的水果分級裝置在分離時利用水果重力通過分級的機械部分。對于表皮較脆、較軟的水果,碰撞力將使水果產(chǎn)生傷害,不能保證水果的質(zhì)量。3、現(xiàn)有的水果分級設備還存在運轉(zhuǎn)時震動較大,震動產(chǎn)生的力也會損傷水果。4.1.2、需要解決的難題設計提出一種全新的研究方案,主要解決問題的思路:本設計的主要矛盾是:對于表皮脆而軟的水果比表皮堅硬的水果分離起來比較困難,因為要考慮水果的損傷。本題是小型水果,小型水果主要有紅棗、杏子、草莓、李子、桂圓等。滿足杏子、草莓、李子這些易破損水果的分級要求,即可完成設計要求。主要難題有:1、對水果通過分級機械部分的方式進行改進或添加緩沖裝置,減小碰撞力。2、對動力傳動的方式加以改進或通過其他方式減小機器自身的震動,從而避免在運轉(zhuǎn)過程中機械振動對水果造成的傷害。3、完成水果通過分級的機械部分前的傳輸方式,使得水果以正確的姿態(tài)進入分級部分。4、實現(xiàn)水果分級的效能,完成機械傳動部分的設計。五、 完成本課題需要的工作條件及解決的辦法1、完成本課題所必須做的工作有利用學校圖書館及互聯(lián)網(wǎng)查閱大量資料。2、了解各類小型水果的基本性質(zhì)。水果分級機械的結構、原理等。3、了解各種類型的水果分級機械特點。4、關鍵問題可請求老師指導或通過同學討論,選擇適合水果分級機械的類型。5、對擬定的水果分級機械的分級部分進行設計、計算,利用Solidworks等繪圖軟件繪制出分級機械部分的零件圖,裝配圖,反復對設計內(nèi)容進行檢驗、校核。六、 完成本課題的工作方案及進度計劃工作方案:1、設計并繪制出水果分級機械分級部分主要機體,確定機體的大概尺寸。2、了解并調(diào)查水果的不同等級要求的果實大小。確定分級柵格的尺寸。3、完成曲柄滑塊機構的設計,選擇適當?shù)姆胖眯问?。確定各部件的尺寸。4、繪制出水果分級機械分級部分柵格分布,曲柄滑塊機構的布置位置。5、設計出傳動機構和變速箱。對其進行計算,選出適當?shù)膫鲃颖取?、繪制出傳動機構的分布空間。7、組裝裝配圖并生成三維立體模型,觀察效果并加以改進。8、反復休整與調(diào)試,達到最佳效果。擬定工作進度(以周為單位):第1周第2周 通過查找文獻資料,了解小型水果的品種及特性。水果自動分級機械發(fā)展的國內(nèi)外現(xiàn)狀。第3周第5周 設計小型水果自動分級機機械部分的總體方案。第6周第9周 針對小型水果設計出自動分級機械部分:水果分級機構、動力傳輸機構、水果輸送機構進行具體設計。第10周第12周 撰寫設計說明書,對部分問題修改、調(diào)整。第13周第14周 整理資料準備答辯。七、 主要參考文獻【1】白 菲,孟超英 水果自動分級技術的現(xiàn)狀與發(fā)展 食品科學 J 2005, Vol. 26, 增 刊 145頁【2】吳德光 國外水果分級技術云南農(nóng)業(yè)大學學報 J1992年6月 第7卷 第2期 110-114頁【3】張志恒,胡文蘭 我國居民水果消費的現(xiàn)狀、前景及其對策 中國果品研究 J 1996 No.4【4】1張復宏. 中國水果的出口結構分析及對策 農(nóng)業(yè)科技管理, J 2009,(8).【5】張方明, 應義斌。 水果分級機器人關鍵技術的研究和發(fā)展 J. 機器人技術與應用,2004,(1):34-37.【6】Miller B K, et al. 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