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機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)優(yōu)秀開題報(bào)告范文
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一、本課題研究現(xiàn)狀、研究目及意義
1、研究現(xiàn)狀：
目前，國(guó)內(nèi)對(duì)水果分級(jí)裝備的研究起步較晚，商品化的水果品質(zhì)檢測(cè)分級(jí)設(shè)備比較少；但是，隨著機(jī)器視覺技術(shù)的發(fā)展，有越來越多的學(xué)者開始對(duì)蘋果、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(cè)分級(jí)裝備。由于國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)的不成熟，現(xiàn)有的檢測(cè)分級(jí)裝置檢測(cè)研究對(duì)象多為蘋果、芒果、獼猴桃、柑橘等小型水果，而目前針對(duì)哈密瓜的分級(jí)研究基本上處在理論層面，還沒有應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，仍需要進(jìn)行繼續(xù)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(duì)哈密瓜大小分級(jí)的設(shè)備及技術(shù)解決當(dāng)前的問題。
2、研究目的與意義：
哈密瓜是新疆地區(qū)的名優(yōu)特產(chǎn)，素有“瓜中之王”的美稱，含糖量高，奇香襲人，不僅香甜可口，而且營(yíng)養(yǎng)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(cè)方式主要采用人工分揀方法，效率低下，隨意性大，往往帶有人的主觀因素，造成分選不規(guī)范，分選精度低；同時(shí)分揀時(shí)間長(zhǎng)，水果腐爛變質(zhì)及客戶等待時(shí)間較長(zhǎng)等問題突出，造成資源和時(shí)間的雙重浪費(fèi)，致使經(jīng)濟(jì)效益下降，最終影響了哈密瓜在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。因此，對(duì)哈密瓜進(jìn)行自動(dòng)化分級(jí)顯得尤為重要。
本研究針對(duì)目前新疆哈密瓜主要依靠人工在田間地頭進(jìn)行分級(jí)的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一種翻轉(zhuǎn)式哈密瓜分級(jí)裝置。
二、本課題研究?jī)?nèi)容
1、總體設(shè)計(jì)
1.1總體結(jié)構(gòu)
本裝置包括機(jī)架、進(jìn)料口、卸料口、傳送系統(tǒng)、承載水果裝置、控制系統(tǒng)和分級(jí)執(zhí)行裝置。傳送系統(tǒng)包含電動(dòng)機(jī)、同步皮帶、主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪和鏈條輸送帶；控制系統(tǒng)包含對(duì)射式激光傳感器、傳感器支撐架、三菱PLC和PLC支撐架；分級(jí)執(zhí)行裝置包含分級(jí)執(zhí)行裝置支撐架、支撐軸、調(diào)速電機(jī)、凸輪和棘輪。
1.2工作原理
工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳送系統(tǒng)工作，傳送系統(tǒng)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(dāng)承載水果裝置通過對(duì)射式激光傳感器區(qū)域時(shí)，哈密瓜觸發(fā)對(duì)射式激光傳感器，按照所觸發(fā)的對(duì)射式激光傳感器的對(duì)數(shù)將哈密瓜分為大、中、小3個(gè)等級(jí)；對(duì)射式激光傳感器將信號(hào)傳給三菱PLC，通過預(yù)先設(shè)置好的程序使三菱PLC控制相應(yīng)的調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)速電機(jī)控制凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)；凸輪通過轉(zhuǎn)動(dòng)使相應(yīng)的水果托盤翻轉(zhuǎn)，進(jìn)而使哈密瓜進(jìn)入相應(yīng)的卸料口，實(shí)現(xiàn)哈密瓜的分級(jí)；拉伸彈簧拉動(dòng)水果托盤回到初始位置，凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)至初始位置后通過與棘輪作用停止轉(zhuǎn)動(dòng)，等待下一次轉(zhuǎn)動(dòng)。
2、哈密瓜承載裝置設(shè)計(jì)
2.1材料與方法
本次試驗(yàn)材料選用品種為“金皇后（欣源蜜6號(hào)）”的成熟哈密瓜樣本，樣本個(gè)數(shù)為100個(gè)，產(chǎn)地為新疆兵團(tuán)農(nóng)六師103團(tuán)哈密瓜種植基地。根據(jù)當(dāng)?shù)毓限r(nóng)的經(jīng)驗(yàn)和哈密瓜的全生育期（85~110天左右），在哈密瓜成熟期對(duì)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3天，共得到100組有效試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
2.2水果托盤曲線確定
通過對(duì)哈密瓜球度的計(jì)算，可以看出“金皇后（欣源蜜6號(hào)）”品種哈密瓜形狀規(guī)則，接近于球形，因此需要設(shè)計(jì)一種類球形的水果托盤。選取哈密瓜理論平均縱徑做為橢圓的長(zhǎng)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(shè)計(jì)水果托盤的曲線。
2.3承載水果裝置設(shè)計(jì)
承載水果裝置由轉(zhuǎn)動(dòng)軸、減震彈簧、水果托盤支撐座、水果托盤緩沖墊、裝置支撐座、拉伸彈簧和水果托盤組成。其中，裝置支撐座與鏈條長(zhǎng)銷軸相聯(lián)，減震彈簧固定在水果托盤支撐座和裝置支撐座之間；水果托盤通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸與水果托盤支撐座聯(lián)接，其緩沖墊固定在水果托盤支撐座上，拉伸彈簧用于聯(lián)接水果托盤和水果托盤支撐座。承載水果裝置是哈密瓜分級(jí)裝置中的關(guān)鍵部件，該裝置中水果托盤的主要作用是實(shí)現(xiàn)哈密瓜承載傳送和翻轉(zhuǎn)；減震彈簧和水果托盤緩沖墊主要作用是當(dāng)哈密瓜由進(jìn)料口傳送至水果托盤時(shí)實(shí)現(xiàn)減震和緩沖，避免哈密瓜出現(xiàn)損傷；拉伸彈簧的主要作用是當(dāng)水果托盤翻轉(zhuǎn)后將水果托盤拉回原位置。
3、分級(jí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1分級(jí)執(zhí)行裝置設(shè)計(jì)
分級(jí)執(zhí)行裝置由凸輪、棘輪、支撐軸和調(diào)速電機(jī)組成。其中，支撐軸固定在分級(jí)執(zhí)行裝置支撐架上，棘輪固定在支撐軸上，凸輪繞支撐軸轉(zhuǎn)動(dòng)。通過固定在分級(jí)執(zhí)行裝置支撐架上的調(diào)速電機(jī)
帶動(dòng)凸輪繞支撐軸轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中通過與水果托盤作用，驅(qū)動(dòng)水果托盤翻轉(zhuǎn)，進(jìn)而使哈密瓜翻轉(zhuǎn)并實(shí)現(xiàn)哈密瓜的分級(jí)；凸輪每次工作后都回到初始位置，通過與棘輪的作用實(shí)現(xiàn)凸輪靜止。
3.2分級(jí)控制系統(tǒng)工作原理
分級(jí)控制系統(tǒng)由多對(duì)對(duì)射式光電傳感器、三菱PLC和調(diào)速電機(jī)組成。首先，通過試驗(yàn)獲取哈密瓜相關(guān)數(shù)據(jù)建立哈密瓜質(zhì)量-縱徑數(shù)學(xué)模型，根據(jù)所建立的數(shù)學(xué)模型確定對(duì)射式光電傳感器的安裝位置，并確定哈密瓜經(jīng)過傳感器時(shí)觸發(fā)傳感器個(gè)數(shù)與哈密瓜質(zhì)
量的關(guān)系；然后，PLC通過獲取傳感器被觸發(fā)個(gè)數(shù)的信息間接獲取哈密瓜的等級(jí)信息，并根據(jù)間接獲取的哈密瓜等級(jí)信息控制相應(yīng)的調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；調(diào)速電機(jī)控制凸輪旋轉(zhuǎn)并驅(qū)動(dòng)水果托盤翻轉(zhuǎn)，最后完成哈密瓜的分級(jí)。
三、實(shí)施方案：
1哈密瓜表面清理及編號(hào)。對(duì)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(duì)哈密瓜進(jìn)行編號(hào)，將編號(hào)為1~100的記號(hào)紙貼在哈密瓜果梗處。
2哈密瓜外形尺寸測(cè)量。對(duì)已經(jīng)編號(hào)的哈密瓜樣本，使用高度劃線游標(biāo)卡尺測(cè)量哈密瓜樣本縱向長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度a、橫向短軸的兩個(gè)長(zhǎng)度b和c.其中，短軸的兩個(gè)長(zhǎng)度b、c測(cè)量方式是短軸處相互垂直的兩個(gè)位置進(jìn)行測(cè)量，通過公式（1）求出哈密瓜的球度.在測(cè)量哈密瓜縱徑時(shí)需要人工將哈密瓜豎立，由于豎立過程人工參與，可能存在一定的偏差，故此處均采取多次測(cè)量取平均值的方法。每個(gè)哈密瓜樣本的尺寸數(shù)據(jù)測(cè)量3次并詳細(xì)記錄每次所測(cè)量的數(shù)據(jù)，將每個(gè)哈密瓜樣本的3組試驗(yàn)數(shù)據(jù)取平均值作為哈密瓜的尺寸數(shù)據(jù)，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(xí)調(diào)研、收集資料；
第5周完成開題報(bào)告；
第6-7周完成總體方案設(shè)計(jì)；
第8-11周完成機(jī)械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算；
第12-15周繪制裝配機(jī)總裝配圖、零件圖；并繪制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理圖、控制系統(tǒng)原理圖；
第16周整理文檔圖紙完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書；
第17周校對(duì)所有設(shè)計(jì)內(nèi)容參加畢業(yè)設(shè)計(jì)論文答辯
五、已查閱主要參考文獻(xiàn)
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