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1、13 届毕业设计小金橘自动分级机机械设计说明书学生姓名 学 号 8031209104 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化 班 级 13-1 指导老师 日 期 2013.05 前 言我国是一个水果生产大国，水果产量高，品种繁多，种类较为齐全。这是我国水果产业的优势，但这其中也存在一些问题。我国水果产业中有一部分是小规模型，由小户的果农种植。这些果农由于规模小，对于水果产后的商品化处理较为简单，甚至不进行处理，直接进入市场销售，造成了一定的经济损失。随着果农经营理念的进步，也意识到要改变生产经营方式，对水果进行分级等处理，以实现利润的最大化。这是市场的需求，本设计的目的就是
2、为了给市场提供一种小型水果的分级方案，供用户选择。本文介绍了水果分级技术对与我国水果产业的作用及意义。同时针对水果分级技术，对国内外的发展现状进行概述。在充分了解了国内外现有的技术，以国内外水果分级技术发展的现状作为技术依据，设计了小型水果自动分级机械。本设计以小金橘为例进行设计创新。对采摘后的“小金橘”一类的小型水果，对体积的大小进行分级处理，主要完成上料机构部分、分级结构部分的设计及计算，包括方案的论证、传动结构、分级部分链条、链轮轴及其他主要零部件的设计及计算。关键词：金桔、水果分级 、 分级机构 、上料机构全套图纸，完整版设计，加153893706目 录1 绪论11.1 概述11.2
3、国外发展现状11.3 国内发展现状11.4 课题研究的意义22 总体设计22.1 设计的内容22.2 设计的依据32.3 设计的要求33 总体结构的布置与设计33.1 分级机械的整体布局33.2 主要的结构分析与设计44 上料部分的设计54.1 上料机的尺寸设计54.2 上料链条的设计74.3 上料动力轴的设计和计算105 分级部分的设计125.1 分级部分的布局设计设计125.2 分级部分链条的设计135.3 螺杆的设计155.4 限距螺杆动力轴的设计和计算155.5 分级链轮轴的设计15总 结15致 谢15参考文献15塔里木大学毕业设计1 绪论1.1 概述果品分级是果品经营行业早已实施多年
4、的经营方式。严格分级却是市场经济下果品销售的重要一环。在坚持严格分级这一点上,体现得非常明显,分级越严,效益就越好,分级不严,就会不利于产品的销售。在国际高级市场上,进口水果分级很严,色彩亮丽。打开每箱,所有果子都象一个模子铸出来似的,价格也高得离谱,有时500克苹果能卖出国内1箱或几箱水果价,但如果分级不严格,价格低得出奇,而且少有人问津1。国内水果从整体上看,质量没有提高上去,果面不净、色不亮、外观质量差是造成卖难的根本原因。另一个原因是,好坏档次没拉开,即使有好水果也无法卖好价钱。国际市场尚且如此，国内市场的情况更是不容乐观。从思想根源看,多年来,果农的小农思想意识尚未改变,市场竞争意识
5、和产品质量意识淡薄,总习惯于“混装统卖”、 “一口价买断果园”的初级交易方法,而对果品在收购环节分级等既不了解,又嫌麻烦,或者不以为然。靠上层装大果好果、下层装小果、次果等手法弄虚作假。这种只顾眼前利益、目光短浅的做法,不利于水果产业的发展。许多果农嫌麻烦是因为没有分级的机械，造成没有分级机械的原因有两点，一是低端的分级机械精度较低不能满足要求，果农不愿意购买；二是精度较高的分级机械，价格相对较高，增加了生产成本而不购买。既要满足精度的要求，又要降低成本，这势必要在方法上进行创新。国外水果分级技术起步较早，发展的较为成熟熟，有很多地方值得借鉴。1.2 国外发展现状国外早期的水果自动分级方法主要
6、通过CCD相机，采用无损检测、计算机分析处理等手段对水果逐一进行分析判别后得出综合结论。利用机器视觉技术实现农产品内部品质无损检测是目前国际上正在研究的热点课题。除了使用信息处理技术，水果的质量无损检测手段包括近红外线、红外线检验等光学检验方法和高光谱、多光谱技术等。其发展趋势有以下几点：（1）由于水果一般都比较娇嫩，容易擦伤或碰伤，采用传统的机械式分选分级机具难免会出现损伤，从而造成“降级”损失。随着科技水平的不断提高，各学科互相渗透日益普遍，光学、电子技术广泛应用到分选分级设备中。运用光、电技术，不仅效率高，检验精度也高，还可以测定果实的成熟度、含糖量、有否病虫害、空心等，对这些项目，传统
7、机械式是无能为力的。运用光、电技术，还可以去掉很多繁杂的结构，机具紧凑、灵巧，可靠性高，甚至造价还低。（2）为适应生产要求，机具的处理能力日渐提高自动化水平也不断提高，所需操作人员越来越少，因而成本不断下降。设备广泛实现了仪表化和数显化。（3）注意改善劳动条件，在可能条件下，为操作者提供比较舒适的工作环境。（4）逐步由单项检验发展为多项复合检验，联机群检成一线，可以对形状、成熟度、内部质量等方面按要求同时依次连续进行，这样可避免由于被检项目较多、多次装机几经周折而损伤果实，从而进一步提高了商品竞争能力。（5）大力发展多品种通用分选机，可用于几种果实的分选。使用机械分选的一般是大、中型综合果树场
8、或大型果品公司、蔬菜公司，由于果实品种较多，实现一机多用，只需更换部分部件及分选标准的指令，就可进行另一种水果或果菜的分选。这样，在分期收获的大忙时节，机具可充分利用，节约了机具设备的投资、存放场地和保养费用。（6）新技术为市场需要服务，但要善于了解消费者的心理。目前，探测果实是否空心或内在质量时，广泛采用测透光率的方法，也有应用X射来测量。（7）分选分级只是收获后包装前的一个环节而已，目前不少厂家已将分选、清洗、初加工、包装等几道工序连成一线，视生产的需要及果品的实际情况统一考虑，而不必将分选分级另外划为一个独立部分2。1.3 国内发展现状如国内研究的对象大多在静态的状态下进行，另外以前对水
9、果研究主要的是单渠道单指标的分级，对水果的多个品质指标进行检测时，处理速度较慢。对水果品质进行快速、全量检测，多渠道同时并行，国内学者需要继续研究与攻克的难题之一。同时，理论和实际还有很大的距离。目前我国水果所用的分级设备还仅限于机械分级法，即利用重量和大小分级设备进行分级；机器自动分级设备主要依靠于进口，应用并不广泛，主要用于一些大的生产厂商3。导致这一结果的不仅仅因起步晚。还有我国的国情所决定。在我国有小农经济的存在，许多果农自产自销没有规模。在水果采摘后他们会进行自行处理，进行简单的分级，为降低成本的情况下会选择小型的水果分级机械。对于一些小规模的水果加工厂，因其产品主要是在当地销售，品
10、牌的知名度较低。以实现利益最大化的原则，也会选择机械式的分选机械来降低其生产成本。在国内市场需求这一大背景下，我们要在努力研发先进的分级设备的同时要兼顾低端产品的改造与创新。1.4 课题研究的意义水果的生产在我国整个农产品的生产中占有很大的比例。除满足国人的需求外,也大量出口国外,随着水果产量的增加,以及人们生活水平的提高,水果销售市场竞争日趋激烈,人们对水果的表和品质提出越来越高的要求。尤其是外销水果,为了提高水果品质与保鲜期限,出口前,必须进行分选、清洗、打蜡及分级等产后商品化处理。如果采用人工分选、分级,由于人工操作劳动量大、生产率低，势必造成成本提高且不利于水果产业的发展。因此,研究和
11、开发水果产后自动化处理系列设备十分有必要。水果产后商品化处理,主要包括水果外部品质检测,果品表面保鲜与美化处理以及商标打印与包装处理等三方面的内容。水果的外部品质检测的项目有颜色、形状、大小、病斑和表面缺陷等。果品表面保鲜与美观处理主要指清洗表皮、表皮上保鲜剂及表皮打蜡增加光泽等内容4。基于水果的营养特点,营养学家已把水果作为食物结构中的一个重要组成部分,并指出了为维持人体健康,每人每年需要食用80kg左右水果的指标。随着社会生活水平的提高，对健康意识的增强。人们不仅对水果的需求量越来越大而且对水果品质的要求也越来越高，水果的分选变得越来越重要5；不仅如此随着劳动者文化水平的提高，他们将农业经
12、营管理的理论实践于农业生产中。不再用原始的粗狂式经营方法，而是懂得将水果进行分级处理。不同等级的价格不同，从而获得更大的利润，实现利益最大化。可见水果分级不仅是广大消费者的要求，更是农业劳动生产者自主性的生产劳动。而水果有着分选工作时效性强、标准高的特点。如果靠人工实现分选工作，将增加生产劳动者的劳动负担。而且人工劳动不仅效率低且成本较高。因此实现机械化、自动化作业势在必行。随着需求的增长我国的水果产业面临着机遇和挑战。如此大的需求量必定带来巨大的市场，但随着水果量的增加必定面临诸多的问题。最关键的问题就是产品商品处理化的问题，以过去人工的方式必然满足不了市场的需求。机械化智能化的处理势在必行
13、，解决好这个问题必然带来水果业的快速发。因此水果加工机械的发展将为水果产业的发展打下坚实的基础。2 总体设计2.1 设计的内容本设计的定位是机械式的适用于小型果农的低端产品，不使用光电检测技术，纯机械式分选，降低成本。减小整机的体积，使得机械设备方便运输。加工难度降低，使得小型农业设备生产厂可以加工。设计的水果分选机分级针对“小金橘”一类的小型水果，果皮较厚，不易破损，形状较为规则的水果。不仅要较为精确的分出果品的大小，还要减小果品的二次损伤，保证果品的质量。（1）总体设计：使用现有的较为成熟的滚杠式的分级方案，改变滚杠的间隙大小，实现水果大小的分级。不采用阶梯式的固定间隙式分级滚杠，经过合理
14、的设计，实现滚杠在同一平面间隙的动态变化。减少水果掉落的次数，从而达到减小水果二次损伤的目的。绘制总装图、绘制soildworks 1. 入料槽 2.铺平刷 3.限距螺杆 4.分级机架 5.一级出料口 6.二级出料口7.三级出料口 8.四级出料口 9.上料机机架图2-1 整机布局图入料槽为储料部件，上料滚杠是上料的核心部件，运输物料向分级部件运动。铺平刷是调整物料在进入分级部件前，物料姿态的装置。限距丝杆是分级部分的核心部件，控制分级的过程。一、二、三等出料口是物料的回收部件，保证物料分级回收。（2）零部件设计：分级机械的机架 传动轴、链轮、链条 变距限距丝杠的设计 滚杠与变距限距丝杆接合零部
15、件的设计 有关传动轴、链轮等部件的有关计算和校核。2.2 设计的依据（1）小金橘物理特性：果实矩圆形或卵形，厚2535毫米，1112月果熟时金黄色，果皮肉质而厚，平滑，有许多腺点，一般单果重1215克，最大果重20克。（2）分级指标：依据一、“小金橘”厚度在2535毫米参数 依据二、市场上“小金橘”产品的种类：果脯类（进行脱水后的水果即果干）茶饮类（金橘制作的茶品，饮料）直接作为新鲜水果在市面上销售。（3）水果分级标准：初级设定分为四级，一级标准厚度为35毫米及以上；二级标准厚度3035毫米之间；三级标准厚度2530毫米之间；四级标准厚度25毫米以下（注释：由于没有查到金橘分级标准指标，分级标准等级由以上依据设定）（4）实地调研：由于实际环境限制，把阿拉尔市区内的果品加工企业“大漠枣业”作为调研对象。该水果加工企业现用的水果分级机械为滚杠式分
