桔子自动分选机_设计说明书

汕头大学工学院机械设计制造及其自动化有志有识有恒有为汕头大学工学院机械电子工程系EIP-CDIO一级项目研究报告（2006级）作品名称：桔子自动分选机项目单位：机械电子工程系06级一级项目第17组项目成员：杨波、唐慧琳、刘标、罗通强、苏钰鸿、朱巨发指导老师：包能胜、丘宏俊、谢荣生汕头大学工学院机械电子工程系二○○八年十月EIP-CDIOEthics-Integrity-Professionalism,Conceive-Design-Implement-Operate一、项目组成员情况汕头大学工学院机械设计制造及其自动化有志有识有恒有为序号姓名性别电话Email1杨波男[e-mail]序号姓名性别电话Email1刘标男[e-mail]2罗通强男[e-mail]3苏钰鸿男[e-mail]4杨波男[e-mail]5唐慧琳女[e-mail]6朱巨发男[e-mail]三、指导教师序号姓名性别电话Email1包能胜男[e-mail]2邱宏俊男[e-mail]3谢荣生男[e-mail]三、项目资金使用情况（单位：元）经费支出金额用途角钢、角铝、圆钢314下面的整体框架汕头大学工学院机械设计制造及其自动化有志有识有恒有为传感器94之前想用传感器来分选，后以失败而告终轴承、轴承座76用于带动拨叉圆筒电机260将电能转换成机械能，以带动分选机运动焊接75将角铁焊接成我们需要的框架皮带及皮带轮54连接电机和拨叉圆筒电线、插头、电子元件等37用于尝试传感器分拣电磁铁63用于尝试传感器分拣PVC板及管290用于漏斗、挡板、流道尼龙棒68封住拨叉圆筒的两边，连接轴承有机玻璃板134护栏，后拿去广州比赛破碎掉了喷漆75是分选机的整体外观好看圆筒97安装拨叉螺丝、锯片、AB胶、桔子、车费、打印等145连接整个分选机总计1782汕头大学工学院机械设计制造及其自动化有志有识有恒有为四、指导老师意见指导教师意见组长(签章)：年月日机电系意见系主任(签章)：年月日EIP-CDIOEthics-Integrity-Professionalism,Conceive-Design-Implement-Operate汕头大学工学院机械设计制造及其自动化有志有识有恒有为桔子自动分选机指导老师：汕头大学机械电子工程系：包能胜、丘宏俊作者：汕头大学机械电子工程系：刘标、苏钰鸿、罗通强、唐慧琳、杨波摘要：本作品是一种新型的纯机械原理的桔子自动分选机器。巧妙的采用了流线型的漏斗设计与圆筒拨杆结构进行桔子传送，再利用简单的倾斜流道式结构实现了简捷可靠的纯机械原理的桔子分选。圆筒拨杆式传送系统不仅成功地实现了桔子的排序和逐个传送，而且相对于普通的传送带传送也大大降低了机构的体积和成本。纯机械的分拣系统巧妙的利用了30度倾斜的流道分拣结构，更是解决了桔子不规则这一普通机械分拣方法存在的最大难题。整个机器结构紧凑、成本低、效率高，运行可靠。关键词：桔子分选、纯机械、圆筒拨杆、倾斜流道、1.主要内容1.1作品设计目的意义随着生活水平的提高，人们在买桔子时越来越注重桔子的品质了，大家都希望能买到大小差不多的美味桔子，这样不仅吃起来可口，而且摆出来也比较美观。对于销售者来说，如果能够实现不同桔子的轻松分选，就能针对不同大小的桔子进行分类销售，这样就可以满足不同消费者的需求，更有助于销售。汕头大学工学院机械设计制造及其自动化有志有识有恒有为对桔子的传统分选方法是手工分拣，它的分拣效率会很低，人工成本大。随着科技的发展，现在市场已经有了一些不同种类的分选机。但基本上都是结构复杂，价格昂贵。如右图所示的桔子分选机，它虽然能够实现分拣，但是它体积庞大、价格昂贵，只适用于大规模的分选。我们本作品是全创新的纯机械设计，节能高效环保，造价低，操作与维护简单。市场上没有相关产品，具有很大的社会及经济价值，市场前景广阔。1.2主要创新点巧妙的纯机械分拣原理：利用一般机械方法进行桔子分拣的最大难题就在于桔子的形状不规则，容易发生错误，准确率不高。而我们的这种纯机械分拣方法巧妙地利用了一个倾斜的分拣通道，使桔子在轨道中能够实现下滚运动，桔子在滚动的过程中就可以近似的看成一个规则的球体，再利用不同大小桔子的最大直径的差异，利用轨道之中先后排布的两个高度不同的挡板的作用，简单的实现了不同大小桔子的分拣工作。这样的设计不仅简单可靠，而且成本低廉。汕头大学工学院机械设计制造及其自动化有志有识有恒有为适应性强的分拣原理本作品不仅结构简单，成本低廉，而且具有极强的适应性能。只要根据需求更改两块分拣挡板的垂直高度，就能实现按特定要求大小等级的桔子分拣。另外，增加挡板的数量也能够很容易的实现更多等级的分拣，这样就大大扩展了其使用范围。不耗能的桔子分拣通道：30度倾斜的分拣通道的设计，使桔子在自重的作用下以一个适当的速度实现下滚运动。在下滚过程当中进行桔子的大小分拣，使得整个分拣过程不耗费能量，降低了分拣成本，使分选效率更高，也更可靠。简捷的圆筒式传送：采用直径为150mm的圆筒作为桔子传送的主体部件，通过电机运转、皮带传动使其转动，达到传送桔子的目的。相对于普通的传送带传送系统，不仅大大减小了部件的体积，而且提高了效率。巧妙的拨杆转移装置：首先利用均匀分布在圆筒上的拨杆带走送料系统上的桔子，通过圆筒的转动，带动桔子转动。然后通过拨杆与分拣系统轨道上的拨刷相配合，巧妙的将桔子逐个传送至分拣系统进行分拣。流线型漏斗的设计：漏斗地设计采用了流线型形状，使得桔子能顺畅并平缓的流出。桔子倒进漏斗之后，经过两级挡板将桔子成功地在流道上排成两排，减少对桔子的伤害。汕头大学工学院机械设计制造及其自动化有志有识有恒有为保证桔子不重叠的挡板设计：我们在漏斗出口的上方加了一块挡板，使得通道的高度介于一个标准桔子的高度与两倍标准桔子的高度之间，通过试验取得1.6倍标准桔子的高度。桔子通过挡板顺利地一个个排开排成两排。1.3设计内容：1.3.1基本设计思路：本桔子分选机主要由四大系统组成：进料系统、传送系统、分拣系统、出料系统。将桔子倒入进料系统的漏斗中，桔子由漏斗进入半圆轨道，沿轨道排成一列；接通电源，电机通过皮带传动，带动传送系统的圆筒转动，圆筒上三排长螺栓和三排短螺栓交叉分布，构成两列共六组拨杆，拨杆巧妙的将桔子逐个运输到分拣系统中；分拣系统用塑料管制成，其间有两个高度和角度不同的挡板，桔子先通过最低的挡板，将大桔子分选出来，稍小的桔子则继续沿管道滚动，至第二个挡板，分选出中等大小桔子，而最小的桔子则沿管道滚动至出口。由此，我们的桔子分选机将桔子按大小分成三个等级，完成桔子的分选。1.3.2具体设计内容：1）送料系统：桔子分选的关键之一就在于要将桔子逐个排成一排，以方便后面系统的分拣。送料系统的功能是在漏斗里倒进一堆桔子，漏斗的流线型流道限制了桔子的滚动。再通过出口上方挡板限制桔子重叠，使得桔子不会卡在漏斗里。汕头大学工学院机械设计制造及其自动化有志有识有恒有为①漏斗部分：漏斗由PVC板拼合而成，漏斗的形状的设计考虑到使得桔子能顺畅地从漏斗滚下来并且坡度不能太陡以免损伤桔子。在漏斗的中间有凸起的泡沫使得桔子能顺利地分成两个轨道滚下来。漏斗的进口处不能太小，保证在漏斗上面倒下桔子，桔子不会卡在那里。②流道及护拦的设计：流道是将PVC管锯成两半，PVC管半径的选择是考虑到标准桔子的直径。PVC管的直径要大于桔子的直径并且小于两个最小桔子的直径，不能允许有两个桔子并排在一起，这将给后面的传送系统造成麻烦。护拦的设计使排成一排的桔子能停在那里，每当拨杆带走一个桔子，前面的桔子就往前靠。护拦的设计要能限制桔子的滚动并且不能与拨杆干涉。图2送料系统汕头大学工学院机械设计制造及其自动化有志有识有恒有为2）传送系统：（两种方案：传送带传送与拨杆圆筒传送，最终采用拨杆圆筒传送）1、传送带传送：组成：传送带，链条，链轮特点：体积大、成本高，加工工艺复杂。故最终没选用此方案。图3传送带传送方案3D图2拨杆圆筒传送（最终采用方案）：特点：体积小，成本低，加工工艺简单，运行可靠。圆筒作为此方案最重要的部件，决定了桔子传送的效果及可行性,和高效性。我们创新性的大胆采用如下图所示机构，通过圆筒上的拨杆将桔子从送料系统带走，随着圆筒的转动，并通过与分拣系统轨道的配合，将桔子一个个安全的送入分拣系统进行分拣。这样的设计不仅大大减小了传送系统的体积，也提高了传送的效率。汕头大学工学院机械设计制造及其自动化有志有识有恒有为图4拨杆圆筒刨面示意图①圆筒的主体：圆筒的主体是外径为158毫米，内径为150毫米，长为480毫米的空心圆柱体，直接用圆形塑料水管做成。原因不但是为了节省加工费用，也减轻圆筒的自身重量，让作品机构更为轻巧，灵活。图5拨杆圆筒的实物图汕头大学工学院机械设计制造及其自动化有志有识有恒有为②拨杆的设计：拨杆实际上是安装在圆筒上的6组共24根螺栓，其中12根长度为105毫米的长拨杆，12根长度为40毫米的短拨杆。共分为两列，每列3组，每组两根长拨杆，两根短拨杆。长拨杆的主要作用是利用其与送料系统出口处护栏的相间排列，将桔子带走。短拨杆的主要作用是在将桔子送入分拣系统时，防止桔子因缺少防护而掉落。图6拨杆配合示意图③护板的设计：为了防止桔子在送料系统与传送系统、传送系统与分拣系统之间进行转移以及桔子在随圆筒转动时发生掉落，我们在每排拨杆外侧都加了两块蓝色的护板，这样就使得整个过程更加可靠。汕头大学工学院机械设计制造及其自动化有志有识有恒有为图7护板示意图3）分拣系统：（两种方案：压力传感器分拣与纯机械流道分拣，最终采用机械流道分拣）1、压力传感器分拣：组成：主要由压力传感器，传感器支撑，单片机，电磁铁。图8压力传感器示意图主要内容：本方案主要是利用应变片式压力传感器进行重量测定，将重量转化为电信号，然后将信号传送给单片机使其进行比较做出判断，再利用单片机控制电磁铁，将桔子推向不同的轨道实汕头大学工学院机械设计制造及其自动化有志有识有恒有为现分拣。缺点：经过试验发现不同大小桔子之间重量相差只有几十克，如果利用应变片式传感器，则产生的信号的差别比较小，另外本身桔子所能产生的信号就比较弱，经过一些列放大比较后就容易发生误差。如果选用其他较好的压力传感器，则成本昂贵且存在比较严重的温漂和零点漂移现象，再加上由于电动机的存在所产生的震动，就会对测量结果产生比较大的影响。故最终没有选用此方案。2、纯机械流道分拣（最终选用方案）：特点：简单、可靠、实用。组成：主要由紧贴在传送滚筒上的接收拨刷，分拣流道，分拣挡板三部分组成。汕头大学工学院机械设计制造及其自动化有志有识有恒有为图9机械流道分拣示意图①桔子接收拨刷桔子接收拨刷由铁线弯曲而成，参照电机中电刷的原理，接收拨刷紧贴在传送滚筒上，接收来自拨杆上的桔子，使桔子顺利地进入分拣通道。图10接收拨刷示意图②分拣流道分拣流道为长700毫米，倾斜放置且倾角约为30°的圆形流道（经过反复试验，我们发现30度左右的角度既能保证桔子能实现我们期望的下滚运动，又能让桔子不会因具有太大的速度而导致损伤）。倾斜的轨道有利于桔子的下滚运动，我们的桔子分拣系统利用桔子的重力势能所引起的下滚运动实现桔子下滚过程当中的大小分拣，桔子的翻滚下降运动能有效地使桔子完成分拣过程，进入分拣出口。倾斜的分拣通道使得整个桔子分拣过程不耗费电能，分拣成本更低，效率更高更加可靠。汕头大学工学院机械设计制造及其自动化有志有识有恒有为③分拣挡板桔子大小分拣系统根据所分拣桔子的大小的区别实行三级分拣。即将桔子分成三类：最大直径大于60mm，大于35mm而小于60mm，小于35mm。