称重式水果分级机的设计及有限元分析

  指导教师姓名,***副教授东北林业大学永纯高级工程师哈尔滨复合材料设备开发有限公司申请学位级别,工程硕士学科专业,轻工技术与工程论文提交日期,2022年3月论文答辩日期,2022年5月23日授予学位单位,东北林业大学授予学位日期,2022年6月

  随着社会的发展,人民生活水平的提高,水果作为一种富含大量维生素和微量元素的食物,慢慢的变成了了人们生存所必须。我国作为传统的农业生产大国,水果种植规模逐年递增,而随着水果产量的不断递增,给传统的人工水果分拣也带来了严峻的挑战。传统的水果分拣方式比较单一,面对巨量的水果库存,分拣效率低下、速度慢,不适合大批量的处理。为缓解人工分拣的负担,国内外进行了相应的研究,开发了很多的分级设备,本文主要根据现有的一些分级原理及分级设备,设计一种适合小型农户操作的水果称重分级机,其结构相对比较简单,成本较低,分拣效率高,准确率也高。主要研究内容如下,

  (1)从分级水果的特性出发,确定生产线的结构要求和要实现的质量划分等级目标,通过安装不同的配重块以达成分级要求,设计了基于杠杆原理的水果称重装置,完成总体方案的设计。

  (2)在参考有关产品结构的基础上,对称重分级设备做了结构设计,根据功能要求划分为上料机、疏离装置、机架、称重装置、水果收集盒以及回转输送装置等几部分,对其中的关键结构可以进行了设计计算及选型。

  (3)根据设计的基本要求,运用三维建模软件Solidworks2016对每一个结构可以进行实体建模,确定彼此间的装配关系进行,同时检查其干涉情况,并根据不同工况确定各个部件间的相对位置关系,得到了较为合理的水果分级机械系统。

  (4)用Ansysworkbench对工作主轴以及称重杆等核心部件进行了静力学有限元分析,根据结果得出,轴和称重杆的强度、刚度满足设计的基本要求。为防止主轴和链轮发生共振降低分级精度,对轴、链轮以及称重装置进行动力学分析,得到前六阶固有频率和振型,将称重装置的低阶固有频率与激励频率对比,以确定称重装置不可能会发生共振现象。

  本文基于对国内外水果分级机的发展现状,并参考了一些已有的分级设备完成了对称重式水果分级机的理论计算与分析,完成了该称重式水果分级设备的总体结构设计,在三维建模的基础上,对关键零部件进行有限元静力学分析与动力学分析,得到其仿真模型,为今后的试制与继续研发提供了理论基础。