機械畢業(yè)設計優(yōu)秀開(kāi)題報告范文

　　課題名稱(chēng)：翻轉式哈密瓜分級裝置設計

　　一、本課題研究現狀、研究目及意義

　　1 研究現狀：

　　目前，國內對水果分級裝備的研究起步較晚，商品化的水果品質(zhì)檢測分級設備比較少；但是，隨著(zhù)機器視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展，有越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始對蘋(píng)果、柑橘、黃桃等水果的品質(zhì)特征進(jìn)行研究，并研制了部分水果檢測分級裝備。由于國內相關(guān)技術(shù)的不成熟，現有的檢測分級裝置檢測研究對象多為蘋(píng)果、芒果、獼猴桃、柑橘等小型水果，而目前針對哈密瓜的分級研究基本上處在理論層面，還沒(méi)有應用到實(shí)際生產(chǎn)中，仍需要進(jìn)行繼續深入的研究。目前，哈密瓜的市場(chǎng)需求量在逐年增加，因此迫切需要一種針對哈密瓜大小分級的設備及技術(shù)解決當前的問(wèn)題。

　　2 研究目的與意義：

　　哈密瓜是新疆地區的名優(yōu)特產(chǎn)，素有“瓜中之王”的美稱(chēng)，含糖量高，奇香襲人，不僅香甜可口，而且營(yíng)養成分十分豐富，被譽(yù)為“水果皇后”.然而，目前哈密瓜采摘后的檢測方式主要采用人工分揀方法，效率低下，隨意性大，往往帶有人的主觀(guān)因素，造成分選不規范，分選精度低；同時(shí)分揀時(shí)間長(cháng)，水果腐爛變質(zhì)及客戶(hù)等待時(shí)間較長(cháng)等問(wèn)題突出，造成資源和時(shí)間的雙重浪費，致使經(jīng)濟效益下降，最終影響了哈密瓜在市場(chǎng)上的競爭力。因此，對哈密瓜進(jìn)行自動(dòng)化分級顯得尤為重要。

　　本研究針對目前新疆哈密瓜主要依靠人工在田間地頭進(jìn)行分級的現狀，設計了一種翻轉式哈密瓜分級裝置。

　　二、本課題研究?jì)热?/strong>

　　1 總體設計

　　1.1 總體結構

　　本裝置包括機架、進(jìn)料口、卸料口、傳送系統、承載水果裝置、控制系統和分級執行裝置。傳送系統包含電動(dòng)機、同步皮帶、主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪和鏈條輸送帶；控制系統包含對射式激光傳感器、傳感器支撐架、三菱 PLC 和 PLC 支撐架；分級執行裝置包含分級執行裝置支撐架、支撐軸、調速電機、凸輪和棘輪。

　　1.2 工作原理

　　工作時(shí)，電動(dòng)機帶動(dòng)傳送系統工作，傳送系統帶動(dòng)承載水果裝置工作，哈密瓜由進(jìn)料口進(jìn)入承載水果裝置。當承載水果裝置通過(guò)對射式激光傳感器區域時(shí)，哈密瓜觸發(fā)對射式激光傳感器，按照所觸發(fā)的對射式激光傳感器的對數將哈密瓜分為大、中、小3 個(gè)等級；對射式激光傳感器將信號傳給三菱 PLC,通過(guò)預先設置好的程序使三菱 PLC 控制相應的調速電機轉動(dòng)，調速電機控制凸輪轉動(dòng)；凸輪通過(guò)轉動(dòng)使相應的水果托盤(pán)翻轉，進(jìn)而使哈密瓜進(jìn)入相應的卸料口，實(shí)現哈密瓜的分級；拉伸彈簧拉動(dòng)水果托盤(pán)回到初始位置，凸輪繼續轉動(dòng)至初始位置后通過(guò)與棘輪作用停止轉動(dòng)，等待下一次轉動(dòng)。

　　2 哈密瓜承載裝置設計

　　2.1 材料與方法

　　本次試驗材料選 用品 種 為“金 皇 后 （欣 源 蜜6號）”的成熟哈密瓜樣本，樣本個(gè)數為 100個(gè)，產(chǎn)地為新疆兵團農六師103 團哈密瓜種植基地。根據當地瓜農的經(jīng)驗和哈密瓜的全生育期（85 ~ 110天左右），在哈密瓜成熟期對此種哈密瓜進(jìn)行兩批次采收，每次均采收 50 個(gè)，且采收時(shí)間間隔不能超過(guò) 3天，共得到 100 組有效試驗數據。

　　2.2 水果托盤(pán)曲線(xiàn)確定

　　通過(guò)對哈密瓜球度的計算，可以看出“金皇后（欣源蜜 6 號）”品種哈密瓜形狀規則，接近于球形，因此需要設計一種類(lèi)球形的水果托盤(pán)。選取哈密瓜理論平均縱徑做為橢圓的長(cháng)軸 r1,哈密瓜理論平均橫徑做為橢圓的短軸 r2,并選定用于設計水果托盤(pán)的曲線(xiàn)。

　　2.3承載水果裝置設計

　　承載水果裝置由轉動(dòng)軸、減震彈簧、水果托盤(pán)支撐座、水果托盤(pán)緩沖墊、裝置支撐座、拉伸彈簧和水果托盤(pán)組成。其中，裝置支撐座與鏈條長(cháng)銷(xiāo)軸相聯(lián)，減震彈簧固定在水果托盤(pán)支撐座和裝置支撐座之間；水果托盤(pán)通過(guò)轉動(dòng)軸與水果托盤(pán)支撐座聯(lián)接，其緩沖墊固定在水果托盤(pán)支撐座上，拉伸彈簧用于聯(lián)接水果托盤(pán)和水果托盤(pán)支撐座。承載水果裝置是哈密瓜分級裝置中的關(guān)鍵部件，該裝置中水果托盤(pán)的主要作用是實(shí)現哈密瓜承載傳送和翻轉；減震彈簧和水果托盤(pán)緩沖墊主要作用是當哈密瓜由進(jìn)料口傳送至水果托盤(pán)時(shí)實(shí)現減震和緩沖，避免哈密瓜出現損傷；拉伸彈簧的主要作用是當水果托盤(pán)翻轉后將水果托盤(pán)拉回原位置。

　　3 分級系統設計

　　3.1 分級執行裝置設計

　　分級執行裝置由凸輪、棘輪、支撐軸和調速電機組成。其中，支撐軸固定在分級執行裝置支撐架上，棘輪固定在支撐軸上，凸輪繞支撐軸轉動(dòng)。通過(guò)固定在分級執行裝置支撐架上的調速電機

　　帶動(dòng)凸輪繞支撐軸轉動(dòng)，凸輪在轉動(dòng)過(guò)程中通過(guò)與水果托盤(pán)作用，驅動(dòng)水果托盤(pán)翻轉，進(jìn)而使哈密瓜翻轉并實(shí)現哈密瓜的分級；凸輪每次工作后都回到初始位置，通過(guò)與棘輪的作用實(shí)現凸輪靜止。

　　3.2分級控制系統工作原理

　　分級控制系統由多對對射式光電傳感器、三菱PLC 和調速電機組成。首先，通過(guò)試驗獲取哈密瓜相關(guān)數據建立哈密瓜質(zhì)量 - 縱徑數學(xué)模型，根據所建立的數學(xué)模型確定對射式光電傳感器的安裝位置，并確定哈密瓜經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)觸發(fā)傳感器個(gè)數與哈密瓜質(zhì)

　　量的關(guān)系；然后，PLC 通過(guò)獲取傳感器被觸發(fā)個(gè)數的信息間接獲取哈密瓜的等級信息，并根據間接獲取的哈密瓜等級信息控制相應的調速電機轉動(dòng)；調速電機控制凸輪旋轉并驅動(dòng)水果托盤(pán)翻轉，最后完成哈密瓜的分級。

　　三、實(shí)施方案：

　　1 哈密瓜表面清理及編號。對所采收的哈密瓜使用干毛巾進(jìn)行表面清洗，用小刀切除果梗，并對哈密瓜進(jìn)行編號，將編號為1 ~ 100 的記號紙貼在哈密瓜果梗處。

　　2 哈密瓜外形尺寸測量。對已經(jīng)編號的哈密瓜樣本，使用高度劃線(xiàn)游標卡尺測量哈密瓜樣本縱向長(cháng)軸的長(cháng)度 a、橫向短軸的兩個(gè)長(cháng)度 b 和 c.其中，短軸的兩個(gè)長(cháng)度 b、c 測量方式是短軸處相互垂直的兩個(gè)位置進(jìn)行測量，通過(guò)公式（1） 求出哈密瓜的球度 .在測量哈密瓜縱徑時(shí)需要人工將哈密瓜豎立，由于豎立過(guò)程人工參與，可能存在一定的偏差，故此處均采取多次測量取平均值的方法。每個(gè)哈密瓜樣本的尺寸數據測量 3次并詳細記錄每次所測量的數據，將每個(gè)哈密瓜樣本的 3組試驗數據取平均值作為哈密瓜的尺寸數據，并最終以 100 個(gè)哈密瓜的平均橫縱經(jīng)值做為哈密瓜的理論橫縱經(jīng)值。

　　四、進(jìn)度安排：

　　第1-4周 實(shí)習調研、收集資料；

　　第5周 完成開(kāi)題報告；

　　第6-7周 完成總體方案設計；

　　第8-11周 完成機械結構、驅動(dòng)系統、控制系統設計計算；

　　第12-15周 繪制裝配機總裝配圖、零件圖；并繪制驅動(dòng)系統原理圖、控制系統原理圖；

　　第16周 整理文檔圖紙完成畢業(yè)設計說(shuō)明書(shū)；

　　第17周 校對所有設計內容參加畢業(yè)設計論文答辯

　　五、已查閱主要參考文獻

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