畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-水果自動(dòng)分揀機(jī)設(shè)計(jì)

第一章緒論1.1研究的目的及意義我國(guó)地大物博，其中，蘋(píng)果的生產(chǎn)總量躍居世界前列。改革開(kāi)放之后，我國(guó)受?chē)?guó)際市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的影響，水果開(kāi)始走向國(guó)際化。但是，由于對(duì)蘋(píng)果產(chǎn)后處理的科技水平比較低，對(duì)于國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力還是有所欠缺。糧食是生命的本錢(qián)，目前，國(guó)外許多研究機(jī)構(gòu)還是將研究重點(diǎn)放在農(nóng)產(chǎn)品的檢測(cè)上。國(guó)內(nèi)在蘋(píng)果的檢測(cè)還僅僅局限于表面品質(zhì)的檢測(cè)，但是國(guó)外已經(jīng)開(kāi)始對(duì)蘋(píng)果內(nèi)部的無(wú)損品質(zhì)檢測(cè)的技術(shù)開(kāi)始研究并且投入使用。所以，由于科技力量的欠缺，盡管我國(guó)蘋(píng)果的生產(chǎn)總量很大，但是不能保證外銷(xiāo)的蘋(píng)果的質(zhì)量保證，在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力尚不足。在我國(guó)，由于人口眾多，科技力量匱乏，蘋(píng)果的分揀目前大部分還是由人工完成，生產(chǎn)率低，精度不夠，成本較高，不能保證內(nèi)外品質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。所以，根據(jù)這一情況，研究開(kāi)發(fā)出一款蘋(píng)果自動(dòng)分揀機(jī)是應(yīng)對(duì)國(guó)情的必要項(xiàng)目。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)地位要求了我們提供的產(chǎn)品質(zhì)量必須得到保證，只有這樣才能在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的大潮下有一個(gè)棲身之地，我國(guó)果農(nóng)的辛苦勞動(dòng)的成果才能得到最大化的利益。隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，人民日益提高的生活水平，對(duì)于水果的質(zhì)量要求也隨之愈高，水果售前的分揀處理顯得更加重要，而且，水果采摘后為了保持新鮮性，采后工作必須效率與質(zhì)量并行。因此，機(jī)械化作業(yè)在工作中不可或缺。高端商品和低端商品的區(qū)別最直接的體現(xiàn)就在于質(zhì)量的好壞，因此優(yōu)質(zhì)的蘋(píng)果一定是比一般的蘋(píng)果價(jià)格要高的，所以我們要對(duì)蘋(píng)果進(jìn)行采后處理。蘋(píng)果處理一共包含四個(gè)必要環(huán)節(jié)。第一環(huán)節(jié)就是區(qū)分開(kāi)優(yōu)質(zhì)蘋(píng)果與一般蘋(píng)果，俗稱(chēng)挑選，剔除品相不好，有缺陷的蘋(píng)果，保留優(yōu)質(zhì)的蘋(píng)果進(jìn)行下一步的包裝和運(yùn)輸。第一環(huán)節(jié)由于涉及到多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，情況判斷相對(duì)比較復(fù)雜，運(yùn)用機(jī)器很難實(shí)現(xiàn)完美的挑選，所以目前在大部分國(guó)家，這一環(huán)節(jié)還是依靠手工挑選。清洗環(huán)節(jié)必須嚴(yán)格按照蘋(píng)果清洗的標(biāo)準(zhǔn)，使用相應(yīng)的清洗工具進(jìn)行表面清洗，去除污漬及農(nóng)藥殘留，使蘋(píng)果達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，提高優(yōu)質(zhì)蘋(píng)果的價(jià)值。打蠟是指在蘋(píng)果表面涂抹一層均勻透明的薄膜，不僅可以有效抑制水分散失，保留蘋(píng)果內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還可以防止病菌蟲(chóng)害的侵蝕，不易腐爛，有效延長(zhǎng)保質(zhì)期。分級(jí)包裝是蘋(píng)果商品化的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，通過(guò)分級(jí)可以將優(yōu)劣的蘋(píng)果分開(kāi)包裝，使包裝出來(lái)的蘋(píng)果標(biāo)準(zhǔn)化，有利于運(yùn)輸以及不同價(jià)格的分開(kāi)出售，最大化經(jīng)濟(jì)效益。1．2研究特色與創(chuàng)新回顧一下水果分揀機(jī)的發(fā)展歷史，起初人們是利用手工分揀蘋(píng)果，這有很多的弊端，比如分揀過(guò)程中受人為主觀(guān)的限制，分揀的質(zhì)量得不到全面的保證，而且勞動(dòng)力需求比較大，勞動(dòng)成本高，勞動(dòng)的效率也很低。蘋(píng)果分揀機(jī)在輸送蘋(píng)果的同時(shí)，由于傳送帶是勻速運(yùn)動(dòng)，蘋(píng)果在上面是時(shí)刻處于相對(duì)靜止的狀態(tài)，這就便于攝像頭對(duì)每一個(gè)蘋(píng)果進(jìn)行全方位的檢測(cè)，沒(méi)有遺漏，而且機(jī)器檢測(cè)要比人工分揀效率高很多。這里不得不提到機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷成熟，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)開(kāi)始被廣泛運(yùn)用，其時(shí)效性與準(zhǔn)確性滿(mǎn)足了很多行業(yè)的工作需求。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)就是利用攝像頭對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)分析，并將檢測(cè)的圖像結(jié)果以信號(hào)的方式傳遞到控制部分，由控制部分做出分析反應(yīng)，并將分析的結(jié)果以信號(hào)的形式傳遞到下一部分，做出相應(yīng)的反應(yīng)。提到創(chuàng)新，我覺(jué)得當(dāng)前無(wú)論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，在這一領(lǐng)域投入的研究還不足，所以對(duì)這一方面進(jìn)行研究，能夠設(shè)計(jì)出獨(dú)有的一款機(jī)器，這就是一種創(chuàng)新。本設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新之處在于利用了當(dāng)前較為先進(jìn)的光電對(duì)射傳感器以及機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，可以實(shí)時(shí)對(duì)蘋(píng)果進(jìn)行檢測(cè)，效率比較高，滿(mǎn)足了生產(chǎn)需要。另外，我所涉及的機(jī)構(gòu)框架簡(jiǎn)單，而且可以實(shí)現(xiàn)脫離人工，進(jìn)行全自動(dòng)化工作，降低了生產(chǎn)成本。第二章概述2．1蘋(píng)果分揀氣動(dòng)裝置原理簡(jiǎn)介蘋(píng)果分揀氣動(dòng)裝置主要由以下幾個(gè)部分組成：機(jī)架、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及水果傳送機(jī)構(gòu)。水果傳送機(jī)構(gòu)又分為攝像頭采集圖像機(jī)構(gòu)和水果分級(jí)機(jī)構(gòu)，水果經(jīng)過(guò)攝像頭的識(shí)別，采集信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)控制部分將信號(hào)水果分級(jí)機(jī)構(gòu)，水果分級(jí)機(jī)構(gòu)裝在機(jī)架的一邊，水果分級(jí)機(jī)構(gòu)又裝有一個(gè)或多個(gè)氣動(dòng)件，氣動(dòng)件主要包括存儲(chǔ)氣罐和控制機(jī)構(gòu)，在存儲(chǔ)氣罐的端口裝有氣泵噴嘴，并且受控制機(jī)構(gòu)控制，攝像頭采集到水果的圖像信號(hào)之后，通過(guò)控制機(jī)構(gòu)輸入，控制機(jī)構(gòu)接收到信號(hào)，控制氣泵噴嘴噴氣，將對(duì)應(yīng)的水果吹送到相應(yīng)的位置完成動(dòng)作。該機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，且有效的提高了生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化分揀的目的，所以其便利性值得推廣以及應(yīng)用。2．2傳輸分級(jí)機(jī)構(gòu)工作原理此機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的初衷是對(duì)蘋(píng)果的大小進(jìn)行分揀，同樣是通過(guò)氣動(dòng)傳動(dòng)進(jìn)行。該機(jī)構(gòu)主要組成部分包含：進(jìn)料槽、機(jī)架、兩側(cè)的套筒傳送鏈、雙錐式滾子、雙側(cè)鏈輪、軸承、軸承套、同步帶和同步帶輪以及電動(dòng)機(jī)組成。該裝置放置在橫式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，第一步，蘋(píng)果通過(guò)進(jìn)料槽進(jìn)入滾子上，使蘋(píng)果在滾子上一個(gè)接一個(gè)按順序滾動(dòng)。鏈條的驅(qū)動(dòng)速度是恒定的。動(dòng)力系統(tǒng)通過(guò)同步帶傳動(dòng)鏈輪傳動(dòng)由傳動(dòng)軸套以固定速度驅(qū)動(dòng)，蘋(píng)果從滾子轉(zhuǎn)到第一個(gè)出口，空壓機(jī)和泵根據(jù)需要從滾輪上噴射出的蘋(píng)果來(lái)達(dá)到分類(lèi)要求。蘋(píng)果的下一個(gè)級(jí)別以同樣的方式傳輸?shù)匠隹诘牡诙?。剩下的第三階段是在機(jī)械裝置的末端直接進(jìn)入出口。整個(gè)過(guò)程有條不紊的進(jìn)行，將蘋(píng)果精確的分入到三個(gè)等級(jí)出口處。然后實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的最初目標(biāo)。圖1為總裝圖圖1總裝圖一套完整的蘋(píng)果分揀機(jī)構(gòu)包括五個(gè)部分，如圖2：圖2機(jī)構(gòu)框架圖2．3設(shè)計(jì)要求該機(jī)構(gòu)可以自動(dòng)進(jìn)行蘋(píng)果的進(jìn)料和出料，也就是說(shuō)，蘋(píng)果能夠在這一裝置一個(gè)一個(gè)進(jìn)料，在輸送機(jī)構(gòu)上進(jìn)行攝像頭檢測(cè)然后從相應(yīng)的出料槽出來(lái)。做這項(xiàng)設(shè)計(jì)之前，根據(jù)準(zhǔn)備的材料把我的設(shè)計(jì)的內(nèi)容分成了如下幾個(gè)部分。第一部分，設(shè)計(jì)初期。在這一期間，我需要明確此項(xiàng)設(shè)計(jì)的用途以及意義，通過(guò)翻閱文獻(xiàn)以及資料，確定好整體機(jī)構(gòu)的模型以及工作原理，勾畫(huà)出初期的思路，以便于下面工作的進(jìn)展。其次，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜索相應(yīng)的產(chǎn)品以及去本地的機(jī)械廠(chǎng)參觀(guān)，結(jié)合目前市面上的水果分揀機(jī)，設(shè)計(jì)出一款集簡(jiǎn)便和實(shí)用為一體的機(jī)構(gòu)。這一階段的最后還要研究一下蘋(píng)果的一些參數(shù)，以便我接下來(lái)的設(shè)計(jì)能夠順利進(jìn)行。第二部分，畫(huà)框架圖，通過(guò)第一階段的準(zhǔn)備，利用自己所學(xué)知識(shí)，畫(huà)出框架草圖，確定自己的最終方案。第三部分，進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算然后選擇合適的零部件，此階段時(shí)間最長(zhǎng)，工作內(nèi)容也比較多。通過(guò)計(jì)算，確定出機(jī)構(gòu)以及的零件的尺寸，再根據(jù)要求，選出哪些是標(biāo)準(zhǔn)件。第四部分，根據(jù)上一階段的計(jì)算，以及選材，畫(huà)出裝配圖和零件圖，由于我使用CAD畫(huà)的圖，所以并沒(méi)有將其轉(zhuǎn)換成三維模型。第五部分，就是根據(jù)前面所有的材料，編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)，并且不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)中不足的地方。第三章進(jìn)料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3．1進(jìn)料機(jī)架的設(shè)計(jì)3．1．1加工工藝的選擇我選擇鑄造，是因?yàn)殍T造在機(jī)械廠(chǎng)里用的多，技術(shù)成熟，做出來(lái)的東西效果好。鑄造技術(shù)可以讓你自行選擇鑄件的材料，不限制你鑄件的體積大小以及它的重量,生產(chǎn)成本低,但鑄造過(guò)程,過(guò)程復(fù)雜,鑄造一個(gè)組織疏松、縮孔、氣孔等，這些缺陷可以降低鑄件的韌性，此外，鑄造的工作環(huán)境與其他相比比較差。其次，對(duì)于零件之間的連接，我選擇了焊接，眾所周知，在制造機(jī)器的時(shí)候，或多或少的都會(huì)利用到焊接這項(xiàng)技術(shù)，焊接作為一項(xiàng)應(yīng)用性很高的技術(shù)，其自身的優(yōu)點(diǎn)也是我考慮的方面，就比如連接性強(qiáng)，穩(wěn)定，不容易出現(xiàn)問(wèn)題。3．1．2材料的選擇為了使焊接后，焊接處不易出現(xiàn)裂縫，氣泡等缺陷，且具有良好的力學(xué)性能，所選材料必須具備較好的焊接性。并且，目前市場(chǎng)中用的最多最普遍的就是鋼。所以，工作臺(tái)和底座采用30號(hào)鋼，支撐處和加強(qiáng)筋采用45號(hào)鋼。3．1．3進(jìn)料機(jī)架結(jié)構(gòu)進(jìn)料機(jī)架主要包括：底座、支撐和加強(qiáng)筋三大組成部分。底座留有六個(gè)螺孔，所以底座和機(jī)架之間通過(guò)地腳螺栓進(jìn)行安裝連接。由于整個(gè)機(jī)架裝備了振動(dòng)電機(jī)，所以機(jī)架的穩(wěn)定性尤其重要，兩個(gè)縱向的支撐擁有兩個(gè)加強(qiáng)筋，每個(gè)橫向的支撐擁有一個(gè)加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋依照上面的選擇采用45號(hào)鋼。3．2進(jìn)料槽的設(shè)計(jì)3．2．1加工工藝的選擇在選擇加工工藝的時(shí)候，我同時(shí)也考慮了彎曲這個(gè)工藝方法，但是結(jié)合了所學(xué)到的彎曲的優(yōu)缺點(diǎn)以及我的機(jī)構(gòu)制作中選擇的材料性能，我在一部分機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用了彎曲，具體下面會(huì)提到?？紤]到實(shí)際應(yīng)用，由于進(jìn)料槽的下面裝備了振動(dòng)電機(jī)，具備了負(fù)載，所以進(jìn)料槽壁的厚度不宜太薄，所以不適合采用彎曲成形，應(yīng)當(dāng)采用焊接；而出料槽沒(méi)有負(fù)載，槽壁偏薄，所以選擇彎曲的方法成形。3．2．2材料的選擇根據(jù)焊接的要求，進(jìn)料槽應(yīng)選取20號(hào)鋼，厚2cm的鋼板進(jìn)行焊接；而根據(jù)彎曲的特點(diǎn)，出料槽則選取20號(hào)鋼，厚0.5cm的鋼板進(jìn)行彎曲。3．2．3進(jìn)料槽的結(jié)構(gòu)進(jìn)料槽兩側(cè)的擋板與底板之間通過(guò)焊接連接，右邊為一個(gè)直徑為20cm的大圓盤(pán)，擋板的兩側(cè)分別打有三個(gè)M10的螺孔，用來(lái)安裝螺桿。結(jié)構(gòu)如圖3圖3進(jìn)料槽結(jié)構(gòu)圖3．3進(jìn)料篩選機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3．3．1方案的確定蘋(píng)果從傳送帶檢測(cè)和分級(jí)系統(tǒng)，需要實(shí)現(xiàn)從多個(gè)一起檢測(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)橹饌€(gè)檢測(cè)，因此，需要設(shè)計(jì)一個(gè)裝置能夠使蘋(píng)果一個(gè)一個(gè)進(jìn)入檢測(cè)系統(tǒng)。但是由于蘋(píng)果傳送過(guò)程中容易損壞，所以選擇用斜坡滾入的方式。從批量進(jìn)入篩選機(jī)制到一個(gè)接一個(gè)，用不同角度開(kāi)的三扇門(mén)實(shí)現(xiàn)這一功能。門(mén)的開(kāi)啟角度是可以調(diào)控的，因?yàn)樯厦嫜b了鉸鏈和螺桿。為了防止這期間蘋(píng)果有被卡住的情況發(fā)生，所以加了一個(gè)可以適當(dāng)振動(dòng)的振動(dòng)電機(jī)。3．3．2篩選機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)槽通過(guò)鉸鏈與擋板進(jìn)行連接，由于擋板都是成對(duì)的，所以，每一對(duì)擋板之間的距離調(diào)整可以通過(guò)調(diào)節(jié)螺桿，根據(jù)實(shí)驗(yàn)可以得出槽的傾斜角度和擋板之間的距離，槽傾斜15度，第一對(duì)擋板開(kāi)口之間的距離約為1.4m，第二對(duì)約為1m，第三對(duì)約為0.85m。由于擔(dān)心蘋(píng)果被卡住，槽的下方安裝了一個(gè)振動(dòng)電機(jī)，這樣就可以保證蘋(píng)果能夠一個(gè)一個(gè)的滾到聚乙烯滾筒上。其示意圖如圖4圖4進(jìn)料篩選機(jī)構(gòu)3．3．3振動(dòng)電機(jī)的選擇本設(shè)計(jì)中由于只要小幅度的振動(dòng)，所以我選擇了一款小型振動(dòng)電機(jī)，型號(hào)為YZO-1.5-2。特點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，質(zhì)量輕，體積很小，便于安裝以及維修；2、頻率穩(wěn)定，產(chǎn)生的噪音小，啟動(dòng)速度快；3、結(jié)構(gòu)封閉，適用多種工作環(huán)境；4、無(wú)級(jí)調(diào)整更方便。基本參數(shù)：1、環(huán)境溫度：小于等于400°；2、海拔：小于等于1km；3、電壓：380V；4、頻率：50HZ；5、接法：Y接法；6、絕緣等級(jí)：B級(jí)；7、工作方式：連續(xù)工作；8、安裝方式：任意方向。電機(jī)技術(shù)參數(shù)如下表1。3．4支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)料支撐結(jié)構(gòu)與機(jī)架之間用一端帶有螺紋的支撐桿（直徑為0.2cm，材料為45號(hào)圓柱鋼）進(jìn)行連接，一端與篩選機(jī)構(gòu)焊接，另一端與機(jī)架連接，并且用兩個(gè)螺母鎖緊，就是為了使篩選機(jī)構(gòu)的傾斜角度便于調(diào)節(jié)。因?yàn)闄C(jī)構(gòu)上裝有振動(dòng)電機(jī)，具備一定負(fù)載，所以為了其穩(wěn)定性，選用六根賦有加強(qiáng)筋的支撐桿。其結(jié)構(gòu)如圖5。表1技術(shù)參數(shù)表（臥式）Table1technicalparametertable(horizontal)序號(hào)型號(hào)激振力(KN)功率(KW)電流(A)主要結(jié)構(gòu)尺寸(mm)重量LHABCDEFH1ФhM(KG)1YZO-1.5-21.50.150.38300203150210124180100708298301019圖5進(jìn)料機(jī)架3．5振動(dòng)機(jī)架因?yàn)檎駝?dòng)機(jī)架的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，經(jīng)過(guò)對(duì)比，可以直接使用材料為2cm厚的10號(hào)鋼板直接進(jìn)行彎曲成形。第四章參數(shù)的計(jì)算以及電機(jī)選擇表2主要技術(shù)參數(shù)傳輸鏈輪傳輸速率v（m/s)0.25機(jī)架長(zhǎng)度L（mm)2210整體高度H（mm)1850鏈輪傳輸功率P(KW)0.5（1）電機(jī)選擇依據(jù)鏈輪的傳輸功率可知整個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速都很慢，并且參照以前水果分級(jí)機(jī)構(gòu)所選的電機(jī)，大概在20-60之間.所以盡量選擇轉(zhuǎn)速小的電機(jī)，避免使同步帶帶輪尺寸過(guò)大而不方便設(shè)計(jì)。下表是YCJ系列部分齒輪減速電動(dòng)機(jī)基本型譜。表3電機(jī)參數(shù)減速機(jī)中心高H/mm電動(dòng)機(jī)功率P/KW輸出轉(zhuǎn)速n/()輸出轉(zhuǎn)距電動(dòng)機(jī)輸出軸軸徑機(jī)座號(hào)端蓋序號(hào)極數(shù)1320.555786801F24529647.51044311536135所以在這選擇YCJ序列減速機(jī)中心高為13.2cm,輸出轉(zhuǎn)速為43的減速機(jī)。（2）蘋(píng)果參數(shù)設(shè)計(jì)之前可對(duì)蘋(píng)果分成三個(gè)等級(jí)，并分別選擇30個(gè)蘋(píng)果測(cè)量出它們的參數(shù)取其平均值。參數(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)如下表4。從表中可以看出，蘋(píng)果主要物理參數(shù)有兩種。我們需要選擇蘋(píng)果的長(zhǎng)徑或短徑來(lái)進(jìn)行分級(jí)。由數(shù)據(jù)可以得出各級(jí)的長(zhǎng)徑和短徑比都接近1.5，故選長(zhǎng)徑或短徑都可以，在這選擇蘋(píng)果的短徑作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)。分級(jí)如下：第一級(jí)：短徑小于4.7cm；第二級(jí)：短徑4.7cm到5.5cm之間；第三級(jí)：短徑在5.5cm到6.1cm之間。表4蘋(píng)果參數(shù)級(jí)別類(lèi)型測(cè)量樣本數(shù)(個(gè)）測(cè)量平均長(zhǎng)徑（mm）測(cè)量平均的短徑(mm)大3084.160.3中3070.554.4小3060.147.0第五章傳動(dòng)部分的計(jì)算和設(shè)計(jì)通過(guò)設(shè)計(jì)方案得知，傳動(dòng)部分包括主動(dòng)軸和從動(dòng)軸、軸承、鏈輪、聚乙烯滾子、軸承套、同步帶、傳動(dòng)鏈以及同步帶輪。5.1設(shè)計(jì)鏈條和鏈輪選擇傳動(dòng)方式的時(shí)候，我對(duì)帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)做了對(duì)比。但是通過(guò)仔細(xì)思考可以知道帶傳動(dòng)中帶的材料不完全具有彈性，所以在機(jī)器工作中，帶會(huì)發(fā)生塑性變化從而使張力變低，進(jìn)而導(dǎo)致帶傳動(dòng)不能以勻速進(jìn)行。但是在本設(shè)計(jì)中，為了保證蘋(píng)果分揀的質(zhì)量，傳動(dòng)過(guò)程必須時(shí)刻保持勻速，所以我們舍棄帶傳動(dòng)，選擇了傳動(dòng)效果更好的鏈傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)相對(duì)于帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)有很多，對(duì)軸的壓力很小，可以在多種惡劣環(huán)境下工作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求低，便于安裝，效率高（η=98%），因此被廣泛應(yīng)用于機(jī)械工業(yè)中。綜合以上，故我們選擇鏈傳動(dòng)。傳動(dòng)鏈主要包括齒形鏈，套筒滾子鏈和套筒鏈三部分。需要注意的是，這三個(gè)部分都是標(biāo)準(zhǔn)件。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，兩側(cè)的鏈條中間需裝有滾子，但是標(biāo)準(zhǔn)件的鏈條會(huì)使我設(shè)計(jì)出來(lái)的機(jī)構(gòu)尺寸太大，考慮到盡可能的節(jié)約耗材以及最小化機(jī)構(gòu)的體積。此次設(shè)計(jì)我決定放棄標(biāo)準(zhǔn)件，采用定制的鏈條，取前后鏈輪的中心距，鏈條的節(jié)距。5.1.1設(shè)計(jì)鏈輪鏈輪齒的齒形必須保證鏈節(jié)之間能夠完美的嚙合，并且為了方便加工，形狀最好盡可能的簡(jiǎn)易。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了鏈輪的最大和最小齒槽形狀。實(shí)際的齒槽形狀不小于最小形狀，不大于最大形狀即可，所以鏈輪齒廓曲線(xiàn)的幾何形狀沒(méi)有什么約束。我們?cè)诖舜卧O(shè)計(jì)中采用的齒廓為“一直線(xiàn)三圓弧”。下面是鏈輪的計(jì)算：經(jīng)計(jì)算得傳動(dòng)速率，速率很低，所以在齒數(shù)的選擇上范圍很大，我取。齒頂圓直徑（1）由（1）式可算出分度圓直徑（2）（2）式代入數(shù)據(jù)得齒根圓直徑滾子外徑）（3）根據(jù)（3）式得最大齒根距（4）由（4）式得齒側(cè)凸緣直徑（5）圖6為鏈輪的結(jié)構(gòu)圖：圖6鏈輪結(jié)構(gòu)圖5.1.2設(shè)計(jì)鏈條（1）.通過(guò)前面可知，，。鏈節(jié)數(shù)可算出：（6）由（6）得。即鏈條的節(jié)數(shù)為72節(jié)。（2）.鏈傳動(dòng)受力分析：取鏈傳動(dòng)效率。忽略傳動(dòng)中形成的動(dòng)載荷，，和為作用在鏈上的力，其中為工作拉力，為離心拉力，為懸垂拉力。通過(guò)計(jì)算（7）由（7）得.（8）代入數(shù)據(jù)得（8）式中，表示單位長(zhǎng)度鏈條的質(zhì)量。（9）由（9）得與水平線(xiàn)和中心線(xiàn)的夾角有關(guān)，表示垂度系數(shù)。水平分布時(shí),垂直分布時(shí).由于此處為水平分布。所以。所以，可以算出鏈的緊邊拉力以及松邊拉力，即鏈條的靜強(qiáng)度校核：原因：因?yàn)殒湕l傳動(dòng)速度為，而鏈傳動(dòng)速度低時(shí)，靜力拉斷為其主要失效形式。靜強(qiáng)度安全系數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足下式（10）式中取極限小值為，表示單排鏈的極限拉伸載荷.查表在載荷平穩(wěn)的情況下，表示工作情況系數(shù)，所以，,滿(mǎn)足（10）式，所以安全。圖7所示為鏈條的尺寸：5.2滾子設(shè)計(jì)由于滾子只是作負(fù)載作用，所以技術(shù)要求比較低。但是為了減小蘋(píng)果在上面的摩擦力，所以在材料選擇方面，我們還是選擇了摩擦系數(shù)比較小的工程塑料。通過(guò)對(duì)比，選聚四氟乙烯。查簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)表1-13該材料的動(dòng)摩擦因數(shù)。在與鏈條的配合中可以用過(guò)盈配合使其固定在雙側(cè)鏈條的中間[18]。如圖8：圖7鏈條的形狀和主要加工尺寸圖8滾子簡(jiǎn)圖5.3軸的設(shè)計(jì)及校核軸作為機(jī)器的關(guān)鍵性零件，設(shè)計(jì)軸時(shí)，一定要注意合理，要結(jié)合實(shí)際情況，它關(guān)系著機(jī)器能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果設(shè)計(jì)出現(xiàn)偏差，安裝的零件契合度就會(huì)不符合要求，進(jìn)而會(huì)影響機(jī)器的工作性能。在本次設(shè)計(jì)中，有前主軸和后軸。他們的結(jié)構(gòu)大小都不太一樣，前主軸要比后軸來(lái)的復(fù)雜一些，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力要大一點(diǎn)。碳鋼以及合金鋼是制造軸的主要材料，由于合金鋼相較于碳鋼，價(jià)格比較昂貴，而且結(jié)合二者的材料性能，最終軸材料選擇性?xún)r(jià)比較高的碳鋼。5.3.1設(shè)計(jì)主動(dòng)軸鏈輪，同步帶輪以及軸承都需要靠主動(dòng)軸連接，所以相對(duì)而言，主動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)尺寸必然要比其它的要復(fù)雜一點(diǎn)。材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。（11）由（11）得，其中表示最小許用軸徑，為電機(jī)功率,為帶傳動(dòng)效率,為軸材料的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的系數(shù)，查表得45號(hào)鋼的C值為,所以取。(3)主動(dòng)軸的彎曲扭轉(zhuǎn)合成校核1）計(jì)算軸承反力垂直面水平面（12）（13）由（12）得；由（13）得。2）計(jì)算鏈輪受力：鏈輪對(duì)軸上的壓軸力（14）其中為壓軸力系數(shù)，垂直傳動(dòng)；水平傳動(dòng)。這里是水平傳動(dòng)，所以；為有效圓周力。由（14）得，圖10（b）為鏈輪上作用力。由,鏈輪所受彎矩（15）由（15）得.3）畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖10（h）又根據(jù)得所以（16）由（16）得4)畫(huà)彎矩圖垂直彎矩圖8（f）。水平彎矩圖10（d）截面b：（17）（18）由（17）得由（18）得方向相反。合成彎矩圖10（g）（19）（20）由（19）得由（20）得畫(huà)當(dāng)量彎矩圖10（i）對(duì)于截面a、c（21）由得（21）得,對(duì)于截面b（22）由得（22）得,6）計(jì)算危險(xiǎn)截面b處的直徑（23）由（23）得，截面雖然有鍵槽的削弱，但是直徑超過(guò)了5cm，所以強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。在此次設(shè)計(jì)里，考慮到最簡(jiǎn)單有效的方法，是通過(guò)鍵和鍵槽來(lái)實(shí)現(xiàn)零件的徑向固定。圖9為主動(dòng)軸得尺寸結(jié)構(gòu)：圖9主動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)和尺寸5.3.2設(shè)計(jì)從動(dòng)軸下圖11為從動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)尺寸：圖11從動(dòng)軸結(jié)構(gòu)和尺寸圖10主動(dòng)軸受力圖及彎扭矩圖5.4同步帶和同步帶輪設(shè)計(jì)在本次設(shè)計(jì)中，由于要求勻速運(yùn)動(dòng)，意味著傳動(dòng)比要恒定不變，我們采用了表面帶有齒的同步帶以及表面帶有齒槽的帶輪，他們依靠嚙合傳動(dòng)。節(jié)距是同步帶傳動(dòng)的主要參數(shù)。同步帶的標(biāo)準(zhǔn)化型號(hào)參照（GB11362-89）。5.4.1選擇同步帶根據(jù)帶傳動(dòng)功率.查簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇H型同步帶。圖11為帶形狀和尺寸：圖11同步帶尺寸和形狀5.4.2設(shè)計(jì)帶輪由鏈輪線(xiàn)速率為.得主鏈輪角速度（24）由（24）求得大帶輪的轉(zhuǎn)速（25）由（25）得設(shè)計(jì)大帶輪小帶輪和大帶輪傳動(dòng)比（26）由（26）得，其中電機(jī)轉(zhuǎn)速,鏈輪轉(zhuǎn)速。所以大帶輪節(jié)圓直徑由式（27）大帶輪齒數(shù)為。2.設(shè)計(jì)小帶輪根據(jù)，可知機(jī)構(gòu)整體轉(zhuǎn)速很小。查簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)表7-26小帶輪齒數(shù)選擇為。查閱H型同步帶尺寸表：小帶輪節(jié)圓直徑，帶輪的節(jié)距。5.5設(shè)計(jì)軸承根據(jù)所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)，軸上裝有鏈輪和帶輪，所以軸承是必不可少的零件，且，所以我選擇了深溝球軸承，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)軸承型號(hào)為6008，尺寸為、、，故取右邊第一段與左邊第三段的直徑相等，即。該軸承的優(yōu)點(diǎn)有很多：摩擦系數(shù)小，噪音低：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于裝卸：價(jià)格低廉：密封性高潤(rùn)滑效果好。軸承和軸承座以及軸和軸承的連接形式如下圖12:圖12軸承和軸承座以及軸和軸承的連接形式5.6滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑與密封方式選擇潤(rùn)滑對(duì)于滾動(dòng)軸承具有重要意義，軸承中的潤(rùn)滑劑不僅可以降低摩擦阻力，還可以起著散熱，減小接觸應(yīng)力、吸收振動(dòng)、防止銹蝕等作用。這里根據(jù)實(shí)際工作條件選取脂潤(rùn)滑:通用鋰基潤(rùn)滑脂GB/T7324─1994。潤(rùn)滑脂形成的潤(rùn)滑膜強(qiáng)度高，能承受較大的載荷，不易流失，容易密封，一次加脂可以維持相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間。對(duì)于不允許潤(rùn)滑油流失而致污染產(chǎn)品的工業(yè)機(jī)械來(lái)說(shuō)，這種潤(rùn)滑方式十分適宜。對(duì)于密封，我選用了擋圈密封。第六章檢測(cè)控制部分的設(shè)計(jì)檢測(cè)控制部分每個(gè)模塊關(guān)系如圖所示：電源電源對(duì)射型光電傳感器CCD視覺(jué)檢測(cè)PLC控制模塊空壓機(jī)氣泵噴嘴1氣泵噴嘴2氣泵噴嘴26.1檢測(cè)器件的選擇6.1.1傳感器的選擇在目前的市場(chǎng)上，傳感器的種類(lèi)有很多，在本次設(shè)計(jì)中，根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)行的要求，我選擇了光電傳感器。由于我們要檢測(cè)的是蘋(píng)果的大小，所以在輸送帶上裝上對(duì)射型光電傳感器更直觀(guān)迅速。由于對(duì)射型光電傳感器的發(fā)光器和收光器之間的距離可以調(diào)控，所以對(duì)于被測(cè)物體的尺寸沒(méi)有很大的限制，同時(shí)因?yàn)樗捻憫?yīng)速度比較快，更有利于接下來(lái)圖像分析以及蘋(píng)果的分級(jí)。6.1.2視覺(jué)系統(tǒng)的選擇由于蘋(píng)果需要逐個(gè)檢測(cè)然后進(jìn)行分揀，那么捕捉的圖像信息量很大，靠人眼識(shí)別可能效率比較低，而且時(shí)間長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)主觀(guān)識(shí)別錯(cuò)誤，同時(shí)成本也會(huì)比較高。為了解決這一情況，同時(shí)提高設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)的自動(dòng)化程度，我采用了機(jī)器識(shí)別代替了人眼識(shí)別。目前市面上比較常用的就是CCD，該系統(tǒng)的組成包含了照明、攝像頭以及相應(yīng)的處理軟件。原理主要是通過(guò)攝像頭拍攝到物體的圖像，軟件將圖像分析過(guò)后，處理成數(shù)字信號(hào)傳遞到控制部分。6.2控制部分的設(shè)計(jì)由于本機(jī)構(gòu)中控制部分比較簡(jiǎn)單，PLC只需要根據(jù)CCD傳遞的信號(hào)數(shù)據(jù)控制空壓機(jī)的工作，以及氣泵噴嘴的開(kāi)關(guān)，所以只需要選擇小型PLC。而且一般I/O模塊是PLC價(jià)格比重最高的一個(gè)部分，結(jié)合實(shí)際情況，同時(shí)也為了節(jié)約成本，只需要選擇開(kāi)關(guān)量I/O模塊。綜合考慮，對(duì)比了每個(gè)品牌PLC的性?xún)r(jià)比，我選擇的PLC是三菱的FX2N-64MR-001型號(hào)。該型號(hào)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)足夠多，并且留了一定余量I/O點(diǎn)數(shù)以備以后技術(shù)的更新。PLC根據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)傳遞的數(shù)據(jù)做出反應(yīng)，如果檢測(cè)的蘋(píng)果符合第一等級(jí)出口的條件，PLC控制空壓機(jī)工作，同時(shí)打開(kāi)第一個(gè)氣泵噴嘴噴氣，將符合條件的蘋(píng)果吹離滾輪傳送帶，第二個(gè)等級(jí)出口依照同樣的原理控制，若沒(méi)有符合第一和第一等級(jí)出口的，PLC控制空壓機(jī)關(guān)閉，蘋(píng)果直接進(jìn)入到第三等級(jí)出口。第七章安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.1機(jī)架設(shè)計(jì)機(jī)架做為每個(gè)機(jī)器的基本部分，占總機(jī)器質(zhì)量的很大比重。機(jī)架作為機(jī)構(gòu)的載體，是機(jī)器能夠正常運(yùn)行的保證，因此整個(gè)機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性，工作精度，以及抗震性能，都和機(jī)架密不可分。而底座又是用來(lái)承載機(jī)架，所以，設(shè)計(jì)出合理化的機(jī)架和底座也是工作的重點(diǎn)。為了使制造出來(lái)的機(jī)器性?xún)r(jià)比更高，我們需要合理的設(shè)計(jì)機(jī)架和底座的尺寸結(jié)構(gòu)。此外，我們還需要考慮這幾個(gè)問(wèn)題：如何節(jié)約材料，減輕機(jī)器的整體質(zhì)量，如何提高機(jī)器的穩(wěn)定性。但是在本次設(shè)計(jì)中，由于設(shè)計(jì)的機(jī)器工作模式簡(jiǎn)單，所以對(duì)于的機(jī)架的表面粗糙度以及精度方面要求就顯得不是那么重要。7.1.1機(jī)架材料選擇常用的小型機(jī)器的機(jī)架制造，一般都選擇焊接或者鑄造。綜合多個(gè)方面考慮，我選擇鑄造機(jī)架。為了使機(jī)器外表的美觀(guān)，以及今后機(jī)器的拆解便利性，我選擇了鋁合金。如圖13為機(jī)架的橫斷面。7.1.2連接方式如下圖14。圖14圖13圖14圖13第八章結(jié)論四個(gè)月來(lái)，我查閱了大量資料，咨詢(xún)過(guò)許多前輩，再結(jié)合了書(shū)本的知識(shí)完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我來(lái)說(shuō)意義深遠(yuǎn)，它讓我明白了“學(xué)以致用”的重要性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，也遇到過(guò)許多問(wèn)題，在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及尺寸的計(jì)算的期間，一度很迷茫，但是通過(guò)自己的不懈努力，還是一一化解了這些難題，所以這次設(shè)計(jì)也讓我懂得了在面臨困難的時(shí)候如何堅(jiān)持下去。我發(fā)現(xiàn)沉下心去做一件事，最后可能會(huì)有意想不到的收獲，雖然設(shè)計(jì)過(guò)程中，因?yàn)樾判牟蛔?，時(shí)間不夠，導(dǎo)致我壓力很大，一度認(rèn)為以自己的能力完不成這份設(shè)計(jì)，但是最終我還是堅(jiān)持了下來(lái)。這段經(jīng)歷很難忘，第一次憑著自己完成了一份設(shè)計(jì)，從中真的學(xué)到了很多，掌握了很多省時(shí)省力的好方法。大學(xué)四年，所學(xué)的內(nèi)容如果不經(jīng)常用到的話(huà)，或多或少會(huì)有些遺忘，畢業(yè)設(shè)計(jì)就好像一根線(xiàn)，幫我把大學(xué)四年所學(xué)到的知識(shí)重新捋了一邊，并且串了起來(lái)。讓我在今后走向社會(huì)工作的時(shí)候，不會(huì)迷茫，不會(huì)手足無(wú)措。我設(shè)計(jì)的這款蘋(píng)果自動(dòng)分揀機(jī)，是在保證不損壞蘋(píng)果的情況下，讓蘋(píng)果滾到由鏈輪傳動(dòng)的滾子上，然后逐一進(jìn)行圖像采集檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果以信號(hào)傳遞的方式通過(guò)控制部分傳遞到氣動(dòng)部分，利用氣泵噴嘴將蘋(píng)果吹到對(duì)應(yīng)的出口，從而達(dá)到了分級(jí)的目的。雖然這款產(chǎn)品已有先例，但是做為一名還沒(méi)有參加工作的學(xué)生而言，能夠獨(dú)立自主的完成這項(xiàng)設(shè)計(jì)，我覺(jué)得還是很有意義?？偨Y(jié)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我覺(jué)得還是有很多不足的地方，比如裝了振動(dòng)電機(jī)，可能會(huì)對(duì)整體機(jī)構(gòu)的運(yùn)行產(chǎn)生影響：機(jī)構(gòu)的整體布局還不是很完善，分揀部分占了太大比重；由于進(jìn)料槽為了不損傷蘋(píng)果，我選擇的使斜坡滾入的方法，也就導(dǎo)致了進(jìn)料部分高度偏高，不利于進(jìn)料。致謝在做這項(xiàng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，說(shuō)到最想感謝的就是我的老師汪幫富老師，汪老師為人隨和，工作認(rèn)真，是一位難得的好老師，他經(jīng)常仔細(xì)查看我的工作進(jìn)度，并會(huì)在一些關(guān)鍵問(wèn)題上提出一些寶貴的建議供我參考，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，遇到的一些疑問(wèn)，汪老師也會(huì)跟我認(rèn)真耐心的講解。同時(shí)，在我設(shè)計(jì)初期比較迷茫無(wú)從下手的時(shí)候，汪老師給我推薦了一些文獻(xiàn)和資料供我參考，使得我的設(shè)計(jì)有了方向，大大節(jié)省了時(shí)間和精力。比如有一次，有一個(gè)問(wèn)題一直困擾著我，向汪老師請(qǐng)教，老師在深夜查資料及時(shí)的給我回復(fù)，并且還給我認(rèn)真的講解，我很慶幸有汪老師擔(dān)任我的畢業(yè)設(shè)計(jì)老師。在做設(shè)計(jì)的時(shí)候，汪老師一直給我加油打氣，讓我不要緊張，我在心里很感激他?？梢哉f(shuō)，汪老師就是我此次設(shè)計(jì)的引路人，因?yàn)橛辛送衾蠋煹南ば膸椭?，我的設(shè)計(jì)才能按質(zhì)按量的完成。參考文獻(xiàn)[1]葉昱程，應(yīng)義斌.水果品質(zhì)檢測(cè)與分級(jí)技術(shù)［J］.農(nóng)機(jī)化研究,2003:22-26[2]蔣煥煜,應(yīng)義斌,等.