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1、农业大学毕 业 论 文（设计）题 目： 胡萝卜自动分级机的设计 姓 名：学 院：机电工程学院 专 业：农业机械化与其自动化 班 级：2010.01 学 号：20105624指导教师： 杜宏伟 2014年06月16日 / 目 录摘要.Abstract.1 绪 论11.1本课题研究的目的和意义11.2胡萝卜基本物理特性与分级指标11.3果蔬分级机国外研究现状21.4 存在的主要问题91.5研究的容和具体要求101.6技术路线112 总体方案的确定122.1胡萝卜自动分级机总体方案的确定122.2总体传动方案的确定122.3匀果上料装置的工作原理132.4分级装箱装置的工作原理143相关参数的确定1
2、63.1匀果上料装置相关参数的确定163.2分级装箱装置相关参数的确定203.3电机的选择234传动系统的设计254.1总体传动机构的设计计算254.2匀果输送装置输送带传动的设计计算284.3分级装箱装置输送链传动的设计计算285 匀果上料装置关键零部件的设计计算315.1滚筒主动轴的设计315.2轴承的校核335.3滚筒从动轴的设计345.4进料斗的设计345.5出料斗的设计355.6调节防护装置的设计376分级装箱装置关键零部件的设计计算396.1输送装置的设计396.2分级基准矫正装置的设计436.3分级装箱部分的设计457机架的设计478结论与展望498.1结论498.2存在的问题4
3、9参考文献50致52胡萝卜自动分级机的设计摘 要本文分析了国外果蔬分级机的研究现状，对现有机构进行了分析对比，设计了一种新型的胡萝卜自动分级机。该分级机由匀果上料装置和分级装箱装置两部分组成。匀果上料装置采用隔板输送带倾斜上料，通过对胡萝卜在输送带上的受力分析、隔板尺寸参数围的理论分析以与胡萝卜出口运动状态的分析，合理优化了匀果上料装置的结构尺寸和动力参数，保证了胡萝卜单果上料。分级装箱装置利用分级槽的长度由短到长依次布置的方式，通过筛选的原理将胡萝卜按照长度进行分级装箱。通过对匀果上料装置输出胡萝卜的运动状态的分析，合理确定了分级装置的输送链速，实现了两级装置的相互配合。该机器原理可行，能高
4、效的进行胡萝卜分级，解放了大量的劳动力，结构简单且操作方便，实现了胡萝卜收获后商品化的进程，填补了长杆状果蔬分级机的空白。关键词：胡萝卜；匀果上料；自动分级Design of Automatic Carrot Grading MachineAbstractThis paper analyses the recent research situation of vegetables and fruits grading machine around the world. By analyzing and comparing of the existing mechanism, a carrot
5、intelligent grading machine is been designed. This grading machine is composed of a feeding device and a grading device. By making the analysis of the carrots stress and the state of motion , reasonable partition parameters need to be estimated to ensure the carrot fruit feeding separated . Utilizin
6、g the principle of screening, this machine use the sorting slot of which length vary from small to large , realizing the grading of carrot in accordance with the length. In order to ensure good convergence of two parts, the speed of the conveyor device classification should be reasonably determined
7、after analyzing the carrots state of motion when it output from the feeding device.The principle of this machine is feasible and can grading carrots efficiently .With simple structure and convenient operation,this machine will liberate of a large labor force, promote the prosses of commercialization
8、 for carrot , fill the gaps in the long rod-shaped fruit grader.Key words: carrot; grader; feeding device1 绪论1.1本课题研究的目的和意义我国胡萝卜的种植面积和产量均居世界领先地位，并始终保持增长的状态。同时，胡萝卜作为我国传统的出口产品，是国际贸易中主要创汇蔬菜品种之一，出口市场集中于亚洲，特别是日等周边国家，规格多以大中型胡萝卜为主。在国市场，胡萝卜作为健康果蔬品种之一，被人们直接食用或加工成菜肴，规格多以中小型胡萝卜为主。另外，以胡萝卜为原料，开发的保健品，药物以与食品添加剂等产品
9、也具有巨大的市场潜力。国外市场对胡萝卜的需求，为该产业的发展提供了机遇，也提高了对胡萝卜产业机械化、标准化生产的迫切要求。对胡萝卜进行分级包装，以统一的高品质规格进入市场，适应不同层次市场的需求，不仅方便储运，还能够大大提高市场竞争力，创造良好的效益1-3。目前，我国进行机械化果蔬分级的企业较少，装备也落后于发达国家，分级工作基本上依靠机械与人工相配合的方式实现。现在国普遍采用的果蔬分级装置有活动果托式、筛选式、滚筒式、回转带式、辊轴式等等4-5，然而这些分级装置主要针对类球形、易于滚动的果蔬，如苹果、橘子等。对于胡萝卜这种长杆状且粗细不均的果蔬并不适用。在查阅了国外相关文献资料后，发现目前胡
10、萝卜自动分级机尚未出现。我国胡萝卜分级普遍采用手工和半自动两种方式。手工分选，劳动强度高，效率低，劳动力消耗大，耗时多，主观性强，难以保证质量。半自动分级是采用自动输送、人工分级的方式。该方式效率有所提高、劳动力消耗有所下降，但分级主观性依然存在，分级质量不高。在高效率生产和劳动成本不断提高的今天，胡萝卜分级作业的机械化俨然已是必然趋势。为了提高胡萝卜采摘后处理的机械化水平，我们提出了运行可靠、成本低廉的胡萝卜自动分级包装机。该装置可以大大提高胡萝卜的分级效率，伤果率低，分级精度高，标准统一，且释放了大量的劳动力，创造良好的经济效益。同时，该装置也适用黄瓜，茄子等长杆状果蔬，弥补了该类果蔬分级
11、装置的空白。1.2胡萝卜基本物理特性与分级指标胡萝卜是伞形科植物，其根部被人们直接食用，并被用于药品、保健以与美容等领域3。按照农业物料学的研究方法，胡萝卜根部为截头正圆锥体，呈一头粗，一头小的不规则细长杆状，其基本物料特性与机械装备尺寸的合理确定息息相关，为机械设计提供了可靠合理的设计依据以与检验指标，具体参数如表1-1所示6。另外，胡萝卜的分级标准按照国家标准7制定,将胡萝卜按照长度分为大(L)、中(M)、小(S)三种规格，规格要求如表1-2所示。表1-1 胡萝卜基本物料特性参数表1-2 胡萝卜国家分级标准规格大（L）中（M）小（S）长度20152015同一包装中允许误差3211.3果蔬分
12、级机国外研究现状1.3.1国外果蔬分级机研究现状目前，国外果蔬分级机的研究主要集中于无损检测等高新技术，比如果蔬的电学特性、光学特性、声波振动特性、核磁共振技术、撞击技术、电子鼻技术以与机械视觉技术等都已得到应用。其中机械视觉技术在无损检测中运用最广且理论日趋成熟，也是目前国外研究的热点课题8-9。机械视觉技术在无损检测中主要用于检测果蔬的外观品质。通过高速相机进行拍照，将图片数字化后，与前期所采集的图像数据进行对比分析，由计算机做出相应的决策并控制分级执行件动作，完成果蔬分级。其外观品质检测指标主要有颜色、大小、表面缺陷、形状和纹理等6。现在，国外也已经实现了水果颜色的自动分级，并且已有多家
13、大型果蔬设备制造厂商进行相关设备的开发推广，例如荷兰的GREEFA水果分级线，代表型号有GeoSort和SmartSort；美国Merling高频计算机水果分级系统，OSCARTM型和NERLIN型高速水果分级生产线，以与法国的MafRoda、意大利的Unitec、新西兰的Compas，西班牙的Fomesa等都是全球化的果蔬分级包装设备公司9。该类生产线上的检测分拣装置的机械形式也是多种多样。比如Aaron J. Warkentin所设计的基于机械视觉的果蔬分级线10。如图1-1所示为整体分级线，图1-2为果杯式杠杆翻转机构结构图。图1-1 基于机械视觉的果蔬分级线图1-2 果杯式杠杆翻转机构
14、结构图分级线前端为辊轴输送装置，果蔬安放于两辊轴间形成凹槽往前输送，在此输送线上进行果蔬外表的检测，并判断相应等级。分级线后端为果杯式杠杆翻转机构，在判别好等级信号后，通过控制元件，使得电磁铁通电，拉动杠杆一端的果杯向上并翻转，实现分级。该分级线效率高，但由于前端的双锥式辊轴输送装置无法拍摄到果品的整个外观信息，常用于分级精度要求不高的场所。为了解决采集整个果品信息图像这一问题，George A. Mills对辊轴输送装置进行了改进，设计了一种活动转辊式输送装置11。辊轴受到下方反向转动摩擦带的作用，使得位于辊轴间的果蔬能够在上方转动，以采集到各个表面的图像。图1-3 活动转辊式输送装置工作示
15、意图Luciano Gentili设计了一种全新的输送卸料装置双锥式滚子输送翻转装置12，如图1-4所示。该装置的果托由两根靠两侧摩擦板带动转动的辊轴组成，果蔬位于其凹槽能实现转动，以采集到整个表面的信息。卸料时，通过增高果盘的一侧活动端，使果盘倾斜，果蔬从倾斜的托盘中滚落，完成分级卸料。图1-4 双锥式滚子输送翻转装置结构图基于机械视觉的果蔬分级线的生产效率和分级精度相较于传统机械式分级要高的多，适用围广，且属于无接触式检测，对果蔬损伤小。但整机造价高且安装维护较困难，故常用于大型果蔬加工厂和大型农场，对于国的小作坊式果蔬加工厂而言成本较高，故在国应用较少。1.3.2.国果蔬分级机研究现状按照果品的尺寸大小进行机械分级仍然是我国果蔬分级产业的主流。普遍采用的尺寸分级方式有滚筒式、
