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1、 本科毕业设计开题报告题目题目：食用菌棒自动注水装置学学 院院: :专专 业业: :学学 号号: :学生姓名学生姓名: :指导教师指导教师: :日日 期期: :毕业设计开题报告毕业设计开题报告食用菌棒自动注水装置食用菌棒自动注水装置一、一、毕业设计的目的及意义毕业设计的目的及意义1.1.课题背景课题背景食用菌（图 1）又称蘑菇，是指可以供人们食用的蕈菌。在中国的食材中，常见的种类主要有：平菇、草菇、香菇、蘑菇、银耳、木耳、金针菇、猴头菇等。食用菌营养价值极高，含有丰富的蛋白质、脂质、糖类和人体所需要的微量元素，从中国古代就被老百姓视为养生保健的上等品，随着生物和医学科学的进步与发展，科学家发现
2、食用菌对人体具有大量的生理活性功能。每千克食用菌中蛋白质、脂质、热量的含量分别为：200250 克、2030 克、350400卡路里，可见食用菌的蛋白含量高，热量低，是一种营养健康的食材。除此之外，食用菌中还含有几丁质、糖原、海藻糖及 -葡聚糖等有机物；钾及磷矿物质；氨基酸和生物胺等。食用菌对于人们养生也有很大的帮助，可以改善糖尿病，调节人们的血脂、血压，其富含的葡聚糖有调节免疫功能的作用，食用菌含有大量的膳食纤维，可以改善便秘，猴头菇可以抵抗类淀粉蛋白对大脑产生的毒性，具有预防老年痴呆症的作用。联合国粮农组织倡导的“（一荤）+（一素）+（一菇） ” , 是最科学的营养搭配。总之，食用菌对于人
3、们保健具有巨大的作用。图 1，食用菌2.2.我国食用菌生产概况我国食用菌生产概况改革开放后，我国食用菌产业发展迅速，已经成为新兴的特色产业，在促进农业结构调整、农民增收和生态农业的发展等方面发挥了重要的作用。近年来，随着人们消费水平的提高，食用菌产量也不断增长，从 1978 年的 5.8 万吨到 2002 年的 865 万吨，再到 2013 年的 3169.7 万吨，我国食用菌产量增长迅猛。当前，我国食用菌产量已居世界第一，呈现出栽培面积大、总产量高的特点。在全国栽培的食用菌种类中，年产量超过 100 万吨的有平菇、香菇、黑木耳、双孢蘑菇、金针菇和毛木耳 6 种。2016 年 3 月 31 日
4、， “一带一路”沿线国家食用菌圆桌会议在连云港举办，进一步说明了食用菌在我国经济发展中的重要地位。但当下我国食用菌单产的效率仍然较低，以双孢蘑菇的生产为例，目前我国产量大多在 9 kg/左右，而发达国家的单产量是我国的三倍，如法国、美国等平均产量约为 2530 kg/，与国外相比，仍有较大差距。在生产形式上，我国食用菌大多是分散各地的栽培户生产的，属于小规模副业生产，生产设施简陋、受季节影响较大，产量和质量稳定性都较差，设备投入少，机械化力度不够，大都需要大量人力参与劳作（图 2 为生产食用菌棒的机器） ，劳动强度大，效率较低，这些因素都严重制约了我国食用菌产业的发展。图 2，左为菌棒装袋机，
5、右为菌棒打孔机，均为半自动机器3.3.食用菌棒注水要求及现状食用菌棒注水要求及现状食用菌的栽培方法可分为瓶栽、菌袋栽培、床栽、层架式栽培、墙式栽培等。在我国，产量居第二位的香菇是用菌袋栽培的，将木屑、麦麸、石膏、糖先按一定比例混在一起制成菌棒，再将菌种接种在菌袋上，就形成了食用菌棒。袋栽食用菌是我国食用菌生产的主要方式，因此优化食用菌棒的生产对我国食用菌产业具有重要的意义。菌棒出菇前要求湿度达到 90%以上，就需要给菌棒注水，对于 150X550mm 的菌棒，标注注水量为 0.5kg，注水过多会导致菌棒出菇少，不能达到预期的产量；而注水过少会使部分菌棒爆发性出菇，生长畸形，影响食用菌的质量。市
6、场上已经有人做出了食用菌棒装袋机、菌棒打孔机（图2）和注水机（图 3） ，市场上的注水机需要两个人参与生产，效率较低，工人劳动强度较大，不利于生产的有序化和高效化。本文对食用菌棒的注水装置进行研究，在市场上已有的菌棒注水机的基础上，对其进行改进，将半自动的菌棒注水机改进为自动注水机，减少人力劳动，提高注水效率和注水质量。图 3，上为食用菌棒，下为菌棒注水机二、文献综述二、文献综述1.1.食用菌产业现状食用菌产业现状1.11.1 国外食用菌产业发展国外食用菌产业发展国外的食用菌产业兴起较我国晚，1600 年法国人第一次实现了双孢蘑菇的人工栽培，但这种方式不能完全达到预期的生产效果。食用菌只有使用
7、完全培养的菌种，实现人工接种，才达到了严格意义上的近代科学栽培。在 1905 年，Duggar 发明了双孢蘑菇的菌种完全培养方法；1932 年，Sinden 发明出了用于双孢蘑菇谷粒种的菌种制作技术。以纯菌种和谷粒种为基础，到了 20 世纪 30年代末，标准化菇房在美国出现，纯菌种、谷粒种和标准化菇房在很大程度上提高了双孢蘑菇的产量，加快了欧美国家食用菌生产工业化的进程。60 年代中后期，欧美对菌种和栽培实现了明确专业分工，实现了真正意义上的工业化栽培。70 年代初，日本研发了瓶栽木腐菌工厂化栽培技术并顺利投产。在 19802010 年的 30 年间，工厂化生产技术，给食用菌产业的发展增添了新
8、的动力，推动了该产业的稳定发展，也解决了消费市场食用菌供应不足的问题。2007 年日本的起源生物技术株式会社研发了还原型液体菌种技术，并进行了商业推广。1.21.2 国内食用菌产业发展国内食用菌产业发展中国食用菌栽培历史悠久，最早可以追溯到公元前 4000 年。20 世纪 70 年代以来，世界食用菌产量的增长主要来自我国。1978 年我国的产量为 5.8 万吨，仅占全球总产的 5.5%；1990 年为 108.3 万吨，占 28.8%；到了 2013 年我国食用菌产量为 3169.7 万吨（图 4） 。上世纪 60 年代，我国菌种加工制备技术基本成熟，70 年代初我国开始推广人工接种技术。19
9、72 年棉籽壳栽培糙皮侧耳技术被刘纯业发明，这一技术大力推动了我国食用菌栽培技术的发展。80 年代初，彭兆旺提出了人造菇木栽培香菇技术，使栽培设施利用率大幅提高。2000 年以后，我国进入了工厂化发展的新阶段，据统计，2014 年我国食用菌工厂化的企业有 729 家，平均日产达到 6133.96 吨，年产约 2200 万吨。食用菌的栽培方法可分为瓶栽、菌袋栽培、床栽、层架式栽培、墙式栽培等。在我国，产量居第二位的香菇是用菌袋栽培的，菌种在菌袋中发酵、定形就行成了菌棒，国内已经有人做出了食用菌自动装袋机、自动接种机和自动打孔机，也有相关人士做出了食用菌注水机，但注水效率较低，不能与打孔机等组成流
10、水生产线，也不能满足生产自动化的要求。图 4，我国食用菌产量增长情况2.2.我国食用菌生产发展趋势我国食用菌生产发展趋势随着科技的进步和人们生活水平的提高，人们对食用菌产品的需求会越来越高，而食用菌产业也要实现转型升级，必须由千家万户的“手工作坊”式的种植栽培，转换为大规模的集约的机械式自动化生产，提高中国食用菌产业深、精加工技术，从而适应国际市场对食用菌产量和质量的要求。我国的食用菌产业正处于由数量效益型向质量效益型转变的关键时期，迫切需要在栽培技术上创新，在栽培生产方式上规范，以求进一步降低生产成本，提高生产的综合效益。三、设计任务书三、设计任务书1.1.设计内容设计内容（1）课题名称：食
11、用菌棒自动注水装置（2）设计内容：食用菌棒自动注水装置主要包括四个部分：送料机构、定位装置、注射装置和动力装置。送料机构：主要由具有急回特性的曲柄滑块机构和料斗构成，菌棒从料斗进入送料槽，然后由曲柄推动滑块将菌棒送入定位装置进行注射。定位装置：由卷筒、蜗轮蜗杆和槽轮机构组成，动力由电机输入，通过蜗轮蜗杆的减速将运动传递给槽轮机构，最后由槽轮带动卷筒做间歇式运动，卷筒旋转时，送料机构不断送料，卷筒停止时注射装置开始向菌棒里注水，如此往复循环实现菌棒的自动注水。注射装置：由注射针、注射针的固定板和注射针的紧固装置构成，整个注射装置由气缸作为动力，当定位装置的卷筒停止时，气缸即推动注射装置往前运动，
12、当注射针完全进入菌棒后，液压泵即加压，将水注入菌棒中，注射完成后，气缸反向运动，将注射针从菌棒中拔出，完成一次注射。动力装置：由气泵、液压泵和电机作为动力源输入动力2.2.设计方法设计方法（1）初步拟定方案先通过网络搜集市场上的食用菌袋的尺寸(图 5)，注射针的尺寸（图 6） ，及现有的食用菌生产机器的生产效率，然后根据这些数据来计算设计定位装置中卷筒的尺寸、料斗的尺寸、注射装置固定板的尺寸以及注水装置的注射效率。图 5，菌袋尺寸图 6，注射针尺寸（2）对装置进行具体的结构设计用 SolidWorks 软件对送料机构、定位装置、注射装置和动力装置进行结构设计、建模和仿真运动（图 7） ，然后对
13、重要的零件进行静力学分析和强度校核，再对主要的执行机构进行动力学分析，确定具体的运动参数。a主视图b.俯视图c.三维模型图 7，初步方案图（3）结构优化及确定最终方案通过分析的结果比较对整个机构进行优化改进，从而达到预期的效果。整个工作完成后再绘制出整个注水装置的装配图和重要零件的图纸，完成装置的工程图绘制，并撰写出详细的设计说明书。3.3.预期目的预期目的通过对食用菌自动注水装置的设计，运用所学的专业知识和专业软件，加强分析、解决问题的能力，并进一步巩固所学的理论知识，提高解决实际问题的能力；深化对食用菌生产的现状和未来发展趋势的认识，对食用菌注水生产提出切实可行的解决方案。在设计中全面的运
14、用机械原理、机械设计、机械制造工艺学、液压与气压传动、材料力学、理论力学等专业知识，增强设计能力，为以后读研打下一定的基础。设计中我会综合考虑整个注水装置的加工工艺性、成本及效率，设计出符合市场要求的食用菌自动注水装置。四、课题进度安排四、课题进度安排第二周第三周（3.43.16）：开始毕业实习，绘制测绘模具的三维模型，撰写实习报告；第四周第五周（3.174.2）：撰写开题报告，文献翻译；第六周第七周（4.64.14）：学习 SolidWorks 软件并建立三维模型，初步拟定整个装置的设计方案第九周第十周（4.225.4）：确定方案，并进行力学分析和强度计算，进行结构分析，结构优化第十一周（5
15、.7-5.15）：绘制二维工程图第十二周第十三周（5.185.31）：完成设计说明书的攥写，并检查所有设计文档（毕业设计手册、实习报告、翻译、设计说明书、全套设计图） ，填写“设计文档清单” ，确认无误后打印、折叠，装入档案袋。第十四周：提交设计并完成答辩参考文献参考文献1张金霞,陈强,黄晨阳,高巍,曲积彬. 食用菌产业发展历史、现状与趋势J.菌物学报,2015,34(4):524540.2石焕茂.试论我国食用菌产业的现状及发展趋势J.福建热作科技,2013,38(4):70-72.3张金霞.中国食用菌产业科学与发展M.北京:中国农业出版社,2009.4李玉.中国食用菌产业的发展态势J.食药用
16、菌,2011,19(1):1-5.5Weijn A,BastiaanNet S, Wichers HJ, Mes JJ.Melaninbiosynthesis pathway in Agaricus bisporus mushroomsJ.Fungal Genetics and Biology,2013,55:4253.6Zhang JX. The science and development of the ediblemushrooms industry in ChinaJAgriculture Press,2009,9(10):4950.7兰良程.中国食用茵产业现状与发展J.中国农学通,2009,25(5):205-208.8姚洪田.自动连续增压注水系统研究J. 价值工程,2013,27(5):45-46.9 Xiangjun Zhang ,Xiaohao Zhang ,Shizhu Wen .Fin
