小型冬棗生熟自動分離裝置設(shè)計

1、<p>　　小型冬棗生熟自動分離裝置設(shè)計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　該裝置由振動盤、冬棗鑒定生熟模塊和冬棗分揀大小模塊組成。冬棗輸送機構(gòu)通過振動盤自動輸送冬棗；由電動機和槽輪機構(gòu)提供輸送帶的傳動力。本設(shè)計由可分辨青紅的顏色傳感器和其他電氣設(shè)備共同配合作用實現(xiàn)由單片機控制的自動化控制以獲得更好的經(jīng)濟效益。</p>

2、;<p>　　關(guān)鍵詞：振動盤；自動分離；傳感器；槽輪機構(gòu)</p><p>　　A device design of jujube automatic separation </p><p>　　based on Vibration plate </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p

3、>　　This article describes a device which can separate jujube automaticly of different size,green or red based on Vibration plate and it is composed of two modules of jujube identification and sorting of raw and ripe.

4、In the design of the jujube transport mechanism ,jujube is transported by the vibration plate automaticly; The transmission belt organizations are powered through the motorand geneva mechanism . This design based on SCM

5、 can be controled automaticly with the working together of sensors</p><p>　　Keywords: Vibration plate; automatic separation; sensor; geneva mechanism</p><p><b>　　目 錄</b></p>

6、<p>　　摘要錯誤!未定義書簽。</p><p>　　ABSTRACT錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　1前言</b></p><p>　　1.1振動盤上料的冬棗生熟大小自動分離裝置的特點及研究意義1</p><p>　　1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　

7、　1.2.1發(fā)展背景1</p><p>　　1.2.2發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3 本文完成的主要工作3</p><p><b>　　2.總體方案設(shè)計</b></p><p>　　2.1機械系統(tǒng)設(shè)計5</p><p>　　2.2控制系統(tǒng)設(shè)計5</p><p&

8、gt;　　2.3軟件系統(tǒng)設(shè)計5</p><p><b>　　2.4小結(jié)5</b></p><p><b>　　3.機械系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p><b>　　3.1設(shè)計要求7</b></p><p><b>　　3.2機構(gòu)選型7</b><

9、;/p><p>　　3.2.1振動盤的選擇7</p><p>　　3.2.2傳感器的選擇7</p><p>　　3.2.3電動機的選擇8</p><p>　　3.2.3.1工作電動機的選擇8</p><p>　　3.2.3.2夾持器電動機的選擇11</p><p>　　3.2.4繼電器的選

10、擇11</p><p>　　3.3機構(gòu)設(shè)計11</p><p>　　3.3.1傳動機構(gòu)的設(shè)計11</p><p>　　3.3.1.1整體傳動機構(gòu)設(shè)計11</p><p>　　3.2.1.2夾持器傳動機構(gòu)選擇12</p><p>　　3.3.2冬棗鑒定生熟模塊設(shè)計13</p><p>

11、　　3.3.3冬棗分揀大小模塊設(shè)計14</p><p>　　3.3.4信號放大電路設(shè)計14</p><p>　　3.3.5旋轉(zhuǎn)盤軸的設(shè)計與校核15</p><p>　　3.3.6夾持器結(jié)構(gòu)設(shè)計18</p><p><b>　　3.4小結(jié)18</b></p><p><b>　　

12、4.控制系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p>　　4.1控制系統(tǒng)框圖19</p><p>　　4.2控制系統(tǒng)電路原理圖19</p><p>　　4.2.1TCS230顏色識別接口電路原理圖19</p><p>　　4.2.2放大電路原理圖21</p><p>　　4.2.3繼電器驅(qū)動電路原理圖22&l

13、t;/p><p>　　4.2.4工作電動機控制電路原理圖22</p><p>　　4.2.5整體控制原理圖23</p><p>　　4.3程序框圖23</p><p><b>　　4.4小結(jié)24</b></p><p><b>　　5.總結(jié)26</b></p>

14、;<p>　　致謝錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　參考文獻27</b></p><p><b>　　1前言</b></p><p>　　1.1振動盤上料的冬棗生熟大小自動分離裝置的特點及研究意義</p><p>　　冬棗產(chǎn)于魯北，晚熟口感鮮美。如若嫁接冬棗，嫁接當年

15、就可以吃到鮮美的冬棗。10月上中旬便可成熟，它的果實呈圓形，和蘋果相差無幾。冬棗樹的果實內(nèi)含有較多的維生素和微量元素。具有軟化血管、防止血管壁脆性增加的功能，對于高血壓、動脈粥樣硬化患者有。營養(yǎng)價值為百果之特別高的價值，稱之為“百果王”。 目前，冬棗近幾年市場供不應(yīng)求，一般售受廣大消費者的歡迎，約售價60元/公斤，貨物緊缺時可售價高達360元/公斤。經(jīng)濟價值特別高。成熟的冬棗外形圓潤，色澤紅艷，口感鮮美，營養(yǎng)豐富，然而未成熟的冬棗呈現(xiàn)青

16、色并且口感較差營養(yǎng)較低，因此現(xiàn)在市場上對成熟的冬棗需求量較大。然而在采摘成熟冬棗過程中不可避免的夾雜些許不成熟的呈現(xiàn)青色的冬棗。當前完全依靠人工進行分揀區(qū)分，勞動強度極大且效率不高，嚴重影響冬棗的上市和勞動人民的生產(chǎn)生活質(zhì)量。因此現(xiàn)在迫切需要一種裝置自動完成上述工作以解放勞動力提高工作效率減輕勞動人民的負擔。振動盤上料的冬棗生熟大小自動分離裝置是由振動盤、振動盤基礎(chǔ)、固定盤、旋轉(zhuǎn)盤、夾持器、漏管、電動機基板、間歇運動上嚙合輪、間歇運動下

17、嚙合輪、棗箱支架、棗箱組成的。振動盤上料的冬棗生熟大小自動分離裝置是由</p><p>　　1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p><b>　　1.2.1發(fā)展背景</b></p><p>　　冬棗主要產(chǎn)于我國北方的河北和山東等地區(qū)，定植后可在2到3年內(nèi)便可以結(jié)果，而且產(chǎn)量很高，生育期為125到130天。冬棗的形狀接近圓形，果實比較大，此外，冬棗含

18、有很高的營養(yǎng)物質(zhì)，普遍稱其為 “活維生素丸”，包含大于有19種氨基酸，也有較高的含糖量，酸量以及維生素。不僅如此，冬棗有著很大的醫(yī)療功效。冬棗可以使毛細血管暢通，降低血管壁脆性；也可以有助于高血壓等癥狀，也有防止癌癥的功效。近幾年來，在我國市場上的銷量很好，往往出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象，價格在60到360元不等，具有很大的經(jīng)濟價值。</p><p>　　成熟的冬棗外形圓潤，色澤紅艷，口感鮮美，營養(yǎng)豐富，然而未成熟的冬棗

19、呈現(xiàn)青色并且口感較差營養(yǎng)較低，因此現(xiàn)在市場上對成熟的冬棗需求量較大。然而在采摘成熟冬棗過程中不可避免的夾雜些許不成熟的呈現(xiàn)青色的冬棗。當前完全依靠人工進行分揀區(qū)分，勞動強度極大且效率不高，嚴重影響冬棗的上市和勞動人民的生產(chǎn)生活質(zhì)量。</p><p><b>　　1.2.2發(fā)展現(xiàn)狀</b></p><p>　　在最近這幾年來，雖然在水果產(chǎn)量方面，我國的產(chǎn)量達到了第一，然

20、而卻沒有先進的對其質(zhì)量檢查的技術(shù)，以至于嚴重的限制了我國的水果產(chǎn)業(yè)。考慮到水果分揀的生產(chǎn)線較貴，勞動力成本低以及很容易受到季節(jié)的影響，在國內(nèi)的水果分揀領(lǐng)域投入的資金很少。目前，國內(nèi)水果分揀主要采取“半機械化+人工分揀”或“全人工分揀”的模式進行。綜觀市場和流通環(huán)節(jié)，國內(nèi)水果分揀的應(yīng)用目前還處于初級階段。</p><p>　　在國內(nèi)，主要是一些半機械化得傳送機構(gòu)，這些機構(gòu)只能是進行一些簡單的分揀且水平很低，并不能夠

21、對水果的品質(zhì)進行智能識別。</p><p>　　圖1.1 國產(chǎn)選果機</p><p>　　圖1.2 國產(chǎn)單面分揀機</p><p>　　上面的分揀機不在電子測重的條件下進行的分揀，即使用的是杠桿原理。</p><p>　　1.3本文完成的主要工作</p><p>　　本文主要有機械系統(tǒng)的設(shè)計和控制系統(tǒng)的設(shè)計。機械系統(tǒng)設(shè)

22、計包括機構(gòu)選型和機構(gòu)設(shè)計。其中機構(gòu)選型包括振動盤的選擇，傳感器的選擇，工作電動機和夾持器電動機的選擇、繼電器的選擇等；而機構(gòu)設(shè)計包括整體傳動機構(gòu)設(shè)計和夾持器傳動機構(gòu)設(shè)計、冬棗鑒定生熟模塊設(shè)計、冬棗分揀大小模塊設(shè)計、信號放大電路設(shè)計、旋轉(zhuǎn)盤軸的設(shè)計與校核、夾持器結(jié)構(gòu)設(shè)計等?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計包括控制系統(tǒng)框圖設(shè)計，控制系統(tǒng)電路原理圖設(shè)計和程序框圖設(shè)計。其中控制系統(tǒng)電路原理圖設(shè)計，不僅要包括TCS230顏色識別接口電路原理圖、放大電路原理圖，而且還

23、包括繼電器驅(qū)動電路原理圖、工作電動機控制電路原理圖。</p><p><b>　　2.總體方案設(shè)計</b></p><p>　　本設(shè)計的總體裝配圖。</p><p>　　1.棗箱 2.棗箱支架 3.漏管 4.螺釘M10X15 5.固定盤 6.旋轉(zhuǎn)盤 7.夾持器 8.螺釘M5X6 9.角接觸軸承7010 10.電動機基板 11.間歇運動下嚙合輪

24、 12.電動機 13.鍵6X26 14.間歇運動上嚙合輪</p><p>　　15.角接觸軸承7008 16.鍵8X12 17.螺栓M14X45 18.螺母M14 19.螺栓M20X30 20.螺母M20 </p><p>　　21.振動盤 22.振動盤基礎(chǔ)</p><p><b>　　圖2.1總體設(shè)計圖</b></p><

25、;p>　　內(nèi)夾板 2.螺釘M1.6X3.5 3.彈簧 4.傳感器基板 5.右側(cè)外夾板 6.左側(cè)外夾板 7.聯(lián)板 8.拉桿</p><p>　　底板 10.螺釘M2X4.5 11.蓋板 12.凸輪 13.微型電機 14.螺釘M2X4 15.傳感器</p><p>　　圖2.2 夾持器裝配圖</p><p><b>　　2.1機械系統(tǒng)設(shè)計</b&g

26、t;</p><p>　　機械系統(tǒng)通常包括原動機系統(tǒng)、傳動裝置系統(tǒng)、工作系統(tǒng)、固定裝置和行走裝置組成。原動機是的種類很多，包括有電動機和內(nèi)燃機等，主要是機械系統(tǒng)動力的主要來源。但考慮到本設(shè)計的各方面的要求，原動機應(yīng)該以選擇電動機為最佳。傳動裝置是一種中間裝置，可以實現(xiàn)傳遞原動機的動力和運動到工作機。本設(shè)計對重量和傳動精度要求較高，而且要求傳動過程中有一定時間的間歇，所以選擇了槽輪機構(gòu)傳動。工作系統(tǒng)是實現(xiàn)最終工作目

27、的的裝置，本設(shè)計目的是實現(xiàn)冬棗生熟大小的自動分離。本設(shè)計可通過夾持器的夾持和松開、傳感器檢測冬棗生熟并控制電動機帶動旋轉(zhuǎn)盤的正反方向的旋轉(zhuǎn)及停歇以及漏管上打出不同寬度的孔實現(xiàn)冬棗生熟大小的自動分離。本設(shè)計夾持器的夾持和松開由凸輪機構(gòu)實現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)盤的正反方向的旋轉(zhuǎn)及停歇由槽輪機構(gòu)實現(xiàn)。固定裝置實現(xiàn)傳動系統(tǒng)和工作系統(tǒng)的安置。</p><p><b>　　2.2控制系統(tǒng)設(shè)計</b></p>

28、;<p>　　本設(shè)計的控制部分包括傳感器對于電動機轉(zhuǎn)動控制、旋轉(zhuǎn)盤的正反方向的旋轉(zhuǎn)及停歇控制以及夾持器的夾持和松開控制設(shè)計?？刂葡到y(tǒng)包括TCS230傳感器、開關(guān)的安置以及傳感器、開關(guān)和總控制器之間的連接。本設(shè)計中有兩個TCS230檢測傳感器，TCS230傳感器可以實現(xiàn)位于夾持器中間的冬棗生熟的檢測，從而順利將成熟和未成熟的冬棗分離開（對于成熟的冬棗和未成熟的冬棗，旋轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)方向正好相反）；行程開關(guān)可實現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)角度的

29、精確控制等。</p><p><b>　　2.3軟件系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p>　　軟件系統(tǒng)可實現(xiàn)控制部分的自動實現(xiàn)。本設(shè)計的軟件系統(tǒng)主要實現(xiàn)對電動機正反轉(zhuǎn)的控制，以及對各傳感器和行程開關(guān)的控制。本設(shè)計是采用單片機控制和PLC控制。</p><p><b>　　2.4小結(jié)</b></p><p&g

30、t;　　本設(shè)計是主要是用來分離冬棗生熟大小的裝置。本設(shè)計運用了全自動化的控制系</p><p>　　統(tǒng)，用戶可通過點擊在控制面板上的按鈕實現(xiàn)所要求的動作。本設(shè)計對空間和重量要求較高，所以機械系統(tǒng)中對機構(gòu)、原動機、傳動系統(tǒng)的選擇尤為重要。為了實現(xiàn)控制的自動化，本設(shè)計對控制系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計要求也極高。</p><p><b>　　3.機械系統(tǒng)設(shè)計</b></p&

31、gt;<p><b>　　3.1設(shè)計要求</b></p><p>　　該課題主要擬采用振動盤對傾倒的冬棗進行生熟、大小自動分類，設(shè)計的主要技術(shù)指標、要求為：</p><p>　　1.應(yīng)用振動盤對采摘的冬棗進行自動上料；</p><p>　　2.冬棗的分離量為1t/h；</p><p>　　3.對于冬棗上面有

32、紅色的部分即判為成熟；</p><p>　　4.允許有一定的誤判；</p><p>　　5.220V交流電源。</p><p><b>　　3.2機構(gòu)選型</b></p><p>　　3.2.1振動盤的選擇</p><p>　　振動盤，就是指可以把產(chǎn)品按照順序依次地排列出來，并且和自動組裝設(shè)備配合

33、，組成一個完整的產(chǎn)品，即一種可以自動加工的輔助送料設(shè)備。在振動盤的料斗下面分別有脈沖電磁鐵和一個傾斜的彈簧片，前者可以使料斗做垂直方向的運動，后者可以做扭擺運動。當把冬棗放在料斗內(nèi)，因為其受到振動而進行螺旋軌道的上升運動。在運動過程中，由于經(jīng)過了軌道篩選和姿態(tài)變化，就可以實現(xiàn)冬棗根據(jù)工作要求進入加工位置。</p><p>　　自動送料振動盤一般有如下幾部分組成：底盤，送料器和料斗以及控制器，是一種可以實現(xiàn)定向排序

34、的送料機構(gòu)。在上料裝置中，送料盤可以實現(xiàn)上料流暢且穩(wěn)定，而且其結(jié)構(gòu)簡單，使用也并不難，共做電壓為220v的交流電壓即可。隨著近幾年來，我國自動化水平的提升，其在五金，醫(yī)藥等各個領(lǐng)域得到了普遍的應(yīng)用。</p><p>　　本次設(shè)計振動盤可以根據(jù)使用要求（分離量至少為為1t/h，即每分鐘1000個）向河北信恒振動盤公司進行訂購。河北永年信恒所生產(chǎn)的振動盤廣泛用于電子、電容、制藥業(yè)、塑料按插件以及五金產(chǎn)品、輕工機械、日

35、用化工等一些可以進行專業(yè)生產(chǎn)加工的公司，不僅該公司擁有科學(xué)的質(zhì)量管理體系，而且可為降低客戶成本得同時可以提供優(yōu)質(zhì)低價保證。</p><p>　　3.2.2傳感器的選擇</p><p>　　TCS230是一種轉(zhuǎn)換器，該產(chǎn)品由TAOS公司推出，是一種可編程彩色光到頻率的轉(zhuǎn)換器。它在業(yè)界是第一個可以有彩色傳感器，實現(xiàn)了把硅光電二極管和電流頻率轉(zhuǎn)換器在集成的CMOS電路中，而且還可以使一種紅綠藍(

36、RGB)三種濾光器。TCS230可以與邏輯電路相連，主要是不僅其以數(shù)字量的形式輸出，主要是其可以以TTL或CMOS邏輯的形式輸入。由于該傳感器以數(shù)字量的形式輸出，并不需要A/D轉(zhuǎn)換電路，因此，可以把電路結(jié)構(gòu)變得非常的簡單TCS230的引腳圖如下： </p><p>　　圖3.1 TCS230的引腳圖</p><p>　　TCS230的主要特點如下：</p><p>

37、　　●能夠?qū)崿F(xiàn)分辨率較高的光照度；</p><p>　　●色彩的輸出頻率以及滿度的輸出頻率都可以進行編程調(diào)整；</p><p>　　●可直接與微處理器通訊；</p><p>　　●工作電源可以是單電源，其工作電壓范圍大約為：2.7Ｖ～5.5Ｖ；</p><p>　　●具備掉電恢復(fù)功能；</p><p>　　●當頻率為5

38、0ｋＨｚ時，其非線性誤差大約為0.2％；</p><p>　　●穩(wěn)定的200ppm／℃的溫度系數(shù)。</p><p>　　3.2.3電動機的選擇</p><p>　　3.2.3.1工作電動機的選擇</p><p>　　1.首先需要確定電動機的結(jié)構(gòu)和類型。根據(jù)電動機的具體工作條件和實際需要， Y系列的三相異步電動機一般被用來考慮，并且選用立式的安

39、裝結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2.確定電動機的轉(zhuǎn)速</p><p>　　本設(shè)計要求分離量為1t/h，平均一個冬棗重17.5g</p><p>　　每分鐘需要檢測分離的冬棗個數(shù)至少為：</p><p>　　旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)一周可以檢測分離4個冬棗，則旋轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速為：</p><p>　　由于本設(shè)計要求需要一定時間的間歇，并且在

40、槽輪機構(gòu)工作過程中電機的運動有一定時間傳輸不到旋轉(zhuǎn)盤上，所以電機轉(zhuǎn)速要比旋轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速高。電動機的額定轉(zhuǎn)速選定為300r/min。</p><p>　　3.選擇電動機的容量。工作機伸入伸出所需要的功率P為</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　式中，代入上式得</b></p>

41、<p>　　電動機的額定功率可以選取為，具體通過查訓(xùn)設(shè)計手冊取</p><p>　　根據(jù)上述情況綜合分析，本設(shè)計選用的電動機為YCT112—4A（0.55KW）型電機，該電動機為江蘇新大力電機制造有限公司所制造。YCT系列電磁調(diào)速異步電動機主要由如下幾部分組成：三相異步電動機和測速發(fā)電機、電磁轉(zhuǎn)差離合器以及電器控制裝置，這種電動機不僅在恒轉(zhuǎn)矩無級調(diào)速的機器設(shè)備上的運用都很普遍，而且其更適用于變轉(zhuǎn)矩的

42、離心式水泵上，通過閥門的開關(guān)開替換轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，這樣可以來控制壓力和流量，以便于能夠達到有效的節(jié)能。</p><p><b>　　該電機的特點有：</b></p><p>　?、倏梢詫崿F(xiàn)無級調(diào)速并且為交流，有自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)所具有的速度反饋功能。</p><p>　?、谠撾姍C的結(jié)構(gòu)一點兒也不復(fù)雜而且維護也相當?shù)姆奖恪?lt;/p><p&

43、gt;　?、壅{(diào)速范圍非常的廣，幾乎是沒有失控區(qū)。</p><p>　　表3.1 電機規(guī)格 </p><p>　　圖3.2 YCT112-4A電動機</p><p>　　3.2.3.2夾持器電動機的選擇</p><p>　　1.首先考慮電動機的類型和結(jié)構(gòu)。根據(jù)電動機的實際工作條件，可以優(yōu)先使用直流電動機。</p><p>

44、;　　2.其次選擇電動機的容量大小。夾持器電動機的實際功率Pw為</p><p><b>　　（3-2）</b></p><p><b>　　式中，代入上式得</b></p><p>　　由表可知的額定功率應(yīng)該為，通過查取設(shè)計手冊可令</p><p>　　3. 確定電動機的轉(zhuǎn)速</p>

45、<p>　　旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)1/4轉(zhuǎn)，夾持器電動機需要轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，則夾持器電動機的轉(zhuǎn)速為：</p><p>　　考慮到功率損失，夾持器電動機的額定轉(zhuǎn)速選為1000r/min</p><p>　　由于本設(shè)計的空間比較小，標準電動機的外形較大，所以專門訂做外形直徑較小的電動機。</p><p>　　3.2.4繼電器的選擇</p><p>　　本設(shè)

46、計需要利用TCS230檢測出來的輸出信號控制工作電動機，所以繼電器是不可或缺的。本設(shè)計中繼電器選擇松下公司的DS1E－M－DC 3V單穩(wěn)態(tài)型繼電器。這種繼電器應(yīng)該在吸合電壓為額定電壓的75%以下工作，而且釋放電壓大約在額定電壓的10%以上，，線圈電阻22.5Ω，額定動作電流為133.3mA。此外，AT90LS8535端口輸出電流能達到40mA，。通過加驅(qū)動器，可以驅(qū)動繼電器，其電路如下：</p><p>　　圖3

47、.3 繼電器驅(qū)動電路</p><p><b>　　3.3機構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　3.3.1傳動機構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　關(guān)于傳動方案的選擇，我們不僅要考慮工作機的性能要求而且的使其與工作條件相適應(yīng)。此外，還的考慮機構(gòu)的工作可靠性，傳動效率以及加工工藝性和機構(gòu)的經(jīng)濟性也是相當重要的。</p><p>　

48、　3.3.1.1整體傳動機構(gòu)設(shè)計</p><p>　　在本設(shè)計中，用來傳遞動力的槽輪機構(gòu)一般由槽輪和圓柱銷構(gòu)成。槽輪機構(gòu)的具體分類有各種各樣的形式，包括內(nèi)嚙合，外嚙合等，這種機構(gòu)一般用來將具有連續(xù)性轉(zhuǎn)動的主動件的工作狀態(tài)來轉(zhuǎn)化為間隙性的轉(zhuǎn)動，</p><p>　　槽輪機構(gòu)一般來講其結(jié)構(gòu)簡單，加工性好，而且有很高的機械效率。內(nèi)嚙合的槽輪機構(gòu)與其轉(zhuǎn)臂的方向相同，而外嚙合槽輪機構(gòu)則相反。槽輪機構(gòu)

49、可以運用在要求相隔的轉(zhuǎn)過一定的角度，轉(zhuǎn)速較低的場合。比如說，在轉(zhuǎn)塔車床上的轉(zhuǎn)位機構(gòu)。當要求機構(gòu)連續(xù)工作時，一般采用多臂的槽輪機構(gòu)。</p><p>　　考慮到本設(shè)計的間停時間不長，因此可以考慮采用有4條徑向槽的槽輪，轉(zhuǎn)臂為兩個圓柱銷，而且為外嚙合的槽輪機構(gòu)。</p><p><b>　　圖3.4槽輪傳動</b></p><p>　　3.2.1.

50、2夾持器傳動機構(gòu)選擇</p><p>　　在本設(shè)計中夾持器的動力是由凸輪機構(gòu)來傳遞的。凸輪機構(gòu)是一種高副機構(gòu)，主要由從動件，機架以及凸輪組成。其中凸輪一般為主動件，可以做回轉(zhuǎn)或者是直線運動，是一個具有曲線輪廓的構(gòu)件。</p><p>　　凸輪機構(gòu)在各種機械中獲得了廣泛的運用，主要是因為其可以使從動件具有比較復(fù)雜的運動規(guī)律，而且其裝置的結(jié)構(gòu)也比較緊湊和簡單。在本設(shè)計中，由于夾持器在大部分的時

51、候都要求保持夾持，很少有松開的狀態(tài)。因此，凸輪的形狀見下圖：</p><p><b>　　圖3.5凸輪</b></p><p>　　3.3.2冬棗鑒定生熟模塊設(shè)計</p><p>　　1——TCS230傳感器 2——旋轉(zhuǎn)盤 3——漏斗 4——夾持器 </p><p>　　圖3.6 冬棗鑒定生熟模塊設(shè)計<

52、;/p><p>　　冬棗鑒定生熟模塊要盡可能準確的判定經(jīng)過冬棗鑒定生熟模塊的冬棗的生熟，以便對下一步的分流打好良好的基礎(chǔ)。對于冬棗生熟的判定，這是一個非常棘手而又充滿爭議的問題，在此我們可以這樣：對于冬棗上面有紅色的部分即判為成熟。</p><p>　　冬棗由振動盤自動上料后進入夾持器中，在經(jīng)過冬棗鑒定生熟模塊時，位于夾持器兩側(cè)的TCS230傳感器開始工作鑒定冬棗是否成熟，當傳感器檢測到冬棗沒

53、有成熟時，夾持器兩側(cè)夾板加緊冬棗，然后電動機帶動旋轉(zhuǎn)盤順時針旋轉(zhuǎn)，由于夾持器固定在旋轉(zhuǎn)盤上，所以夾持器也會隨之順時針旋轉(zhuǎn)，當夾持器旋轉(zhuǎn)90o時，電動機停轉(zhuǎn)，夾持器也會停下，然后夾持器兩側(cè)板遠離冬棗，冬棗就會落在旋轉(zhuǎn)盤下方的漏斗之中；</p><p>　　當傳感器檢測到冬棗已經(jīng)成熟時，夾持器兩側(cè)夾板加緊冬棗，然后電動機帶動旋轉(zhuǎn)盤逆時針旋轉(zhuǎn)，由于夾持器固定在旋轉(zhuǎn)盤上，所以夾持器也會隨之順時針旋轉(zhuǎn)，當夾持器旋轉(zhuǎn)90o時

54、，電動機停轉(zhuǎn)，夾持器也會停下，然后夾持器兩側(cè)板遠離冬棗，冬棗就會落在旋轉(zhuǎn)盤下方的漏斗之中。然后進行下一個冬棗的檢測，這樣就完成了對冬棗生熟的檢測和分離。</p><p>　　3.3.3冬棗分揀大小模塊設(shè)計</p><p>　　冬棗分揀大小模塊是本設(shè)計中最終要的結(jié)構(gòu)之一，但是是比較簡單的。本設(shè)計要求冬棗分揀大小模塊要盡可能準確的判定經(jīng)過冬棗分揀大小模塊的冬棗的大小，并進行自動篩選。</

55、p><p>　　本設(shè)計中冬棗分揀大小模塊的設(shè)計方案是：在圓管上挖出不同寬度的孔，讓流經(jīng)該圓管的冬棗在相應(yīng)寬度的孔處漏下，從而實現(xiàn)大小不同冬棗的分離。 </p><p>　　圖3.7 漏管結(jié)構(gòu)設(shè)計圖</p><p>　　本設(shè)計通過采用漏管來分離，利用振動盤的裝置將其送到管中，從而可以使冬棗按大小的落到棗箱里面去，這樣的話就可以實現(xiàn)冬棗的自

56、動分離。 </p><p>　　3.3.4信號放大電路設(shè)計</p><p>　　在鑒定冬棗生熟的模塊中，首先將兩個TCS230傳感器的檢測結(jié)果通過89C51的P1.0引腳來輸出信號，而這個信號可以來控制電機的正反轉(zhuǎn)情況，但是電機的控制電壓一般比較大，而89C51的管腳輸出電壓卻要求不能超過4.7V，根本就不能夠滿足設(shè)備得真正的需要，因此，必須的要加設(shè)放大電路，以及對電壓信號進行適當?shù)姆糯蟆?/p>

57、</p><p>　　放大電路的主要結(jié)構(gòu)為放大器。一般選用的放大器TI的LM324，由于擁有4路放大器通道，單信號電壓范圍可以達到3-32V，允許直接接地。放大電路如下：</p><p>　　圖3.8 放大電路</p><p>　　3.3.5旋轉(zhuǎn)盤軸的設(shè)計與校核</p><p>　　1.分別計算輸出軸上的功率P和轉(zhuǎn)速n以及其軸的轉(zhuǎn)矩T，則&

58、lt;/p><p>　?。?-3） </p><p>　　2.將45鋼作為軸的材料，先將其進行調(diào)質(zhì)處理，然后使用軸。</p><p>　　根據(jù)表的數(shù)據(jù)可知：硬度：HBS217～255；抗拉強度極限σb=650 MPa；彎曲疲勞強度極限σ1=300 MPa；屈服強度極限： σs=360MPa；。</p><p>　　由表

59、查得[σ-1]b=55 MPa。</p><p><b>　　初步確定軸的直徑：</b></p><p>　　軸輸出端的直徑可以根據(jù)扭轉(zhuǎn)強度來計算：</p><p>　　由公式 d= A0 得d=116.76 =25.5675mm，</p><p>　　直徑d≤100mm的軸的設(shè)計，有一個鍵槽時，可以將軸徑增

60、大5%～7%，所以，軸的直徑d0 ≥1.05d=26.85mm</p><p>　　除此之外，為了使軸的直徑跟軸承孔的間隙相互配合，選軸的最小直徑可以為30mm。</p><p>　　軸的裝配設(shè)計如下圖3.9所示：</p><p>　　圖3.9軸的結(jié)構(gòu)與裝配</p><p>　　3.對于滾動軸承的初步的選擇，不僅要考慮軸承受到較大的軸向載荷，

61、而且還的分析軸受到較小的徑向載荷，所以，可以選擇角接觸球軸承。根據(jù)工作要求和軸的最小直徑選擇軸承為7008和7010.所以軸承處軸的直徑為40mm和50mm。間歇運動上嚙合輪處的直徑為30mm，長度為28mm；最大直徑處直徑為55mm，軸長為10mm；設(shè)計光軸處軸的直徑初步確定為45mm，軸長為499mm。</p><p><b>　　4.零件的周向定位</b></p><

62、;p>　　對于間歇運動的嚙合輪通常用平鍵連接。根據(jù)設(shè)計手冊查得，平鍵截面bxh=8mmx7mm,鍵長為12mm，同時，為了保證其與軸配合對中性較好，可以選擇兩者的配合為；同樣間歇運動下嚙合輪和電機軸的連接，選用平鍵6mmx5mmx26mm，配合為。因此，滾動軸承與其相配合的軸的配合應(yīng)該是過渡配合。</p><p><b>　　(2)軸的強度校核</b></p><p

63、><b>　　按照扭轉(zhuǎn)強度校核：</b></p><p>　　在這次的設(shè)計中，軸的全長560mm，其最小的軸頸30mm， 45號鋼，但是必須先經(jīng)調(diào)質(zhì)后使用。 軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　式中：</b></p>&

64、lt;p>　　——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa；</p><p>　　T——軸所受的扭矩，N.mm；</p><p>　　——軸的抗扭截面系數(shù)，；</p><p>　　N——軸的轉(zhuǎn)速；r/min；</p><p>　　P——軸的傳遞功率，kw；</p><p>　　D——計算界面處軸的直徑，mm；</p>&

65、lt;p>　　——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa。</p><p><b>　　由上式得：</b></p><p><b>　　（3-5）</b></p><p>　　查表得的范圍為25MPa～45MPa；的范圍為103～126。</p><p>　　本次設(shè)計取30MPa.則A0=</p>

66、<p>　　d>116.76=25.5675mm </p><p>　　直徑為d≤100mm的軸，當其有一個鍵槽時，軸徑可以增大5%～7%，所以，直徑d0 ≥1.05d=26.85mm </p><p>　　本次設(shè)計最小軸徑為30mm>26.85mm，故滿足強度要求。</p><p>　　按彎扭合成強度條件

67、校核</p><p>　　彎扭組合強度條件公式為</p><p>　　σca=≤[α-1] (3-6）</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　σca——軸的計算應(yīng)力，MPa；</p><p>　　M——軸所受的彎矩，N.mm；<

68、/p><p>　　T——軸所受的扭矩，N.mm；</p><p>　　W——軸的抗彎截面系數(shù)，。</p><p>　　代入數(shù)值計算σca==22.697MPa≤60 MPa</p><p><b>　　經(jīng)校核合適。</b></p><p>　　3.3.6夾持器結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p

69、>　　本設(shè)計要求冬棗到達夾持器中間后，經(jīng)TCS230傳感器檢測冬棗的生熟后夾持器再將冬棗夾持住，工作電動機旋轉(zhuǎn)90o以后，工作電動機停止轉(zhuǎn)動，然后夾持器再將冬棗松開，讓冬棗進入分揀大小的模塊中去。</p><p>　　本設(shè)計中采用的夾持器方案為：夾持器電動機帶動凸輪機構(gòu)轉(zhuǎn)動，部分處于凸輪溝槽中的拉桿隨之左右移動，拉桿再帶動與之相聯(lián)的聯(lián)板運動，聯(lián)板再帶動左右側(cè)外夾板轉(zhuǎn)動，左右側(cè)外夾板壓迫彈簧壓縮，彈簧再壓迫內(nèi)

70、夾板繞軸轉(zhuǎn)動，由于彈簧的作用使作用在冬棗表面的力不至于太大而把冬棗壓迫。結(jié)構(gòu)如下圖所示：</p><p>　　9.底板 10.螺釘M2X4.5 11.蓋板 12.凸輪 13.微型電機 14.螺釘M2X4 15.傳感器</p><p>　　圖3.10夾持器總裝圖</p><p><b>　　3.4小結(jié)</b></p><p&g

71、t;　　本設(shè)計模塊，對振動盤上料的冬棗生熟大小自動分離裝置的機械系統(tǒng)進行了系統(tǒng)化的設(shè)計及計算。根據(jù)設(shè)計要求，首先對選擇機構(gòu)的類型，其次進行機構(gòu)設(shè)計（包括整</p><p>　　體傳動機構(gòu)設(shè)計和夾持器傳動機構(gòu)設(shè)計、冬棗分揀大小模塊設(shè)計、信號放大電路設(shè)計、夾持器結(jié)構(gòu)設(shè)計等）。機械系統(tǒng)在振動盤上料的冬棗生熟大小自動分離裝置占據(jù)著重要的地位。在下節(jié)中，本問將重點詳細的闡述本設(shè)計的控制系統(tǒng)。</p><

72、p><b>　　4.控制系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p><b>　　4.1控制系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　本設(shè)計要實現(xiàn)冬棗生熟大小自動分離過程。要實現(xiàn)冬棗生熟大小的自動分離過程，需要TCS230傳感器、89C51單片機、放大電路、繼電器、工作電動機、夾持器電動機旋轉(zhuǎn)盤、夾持器等的共同作用。</p><p>

73、;　　圖4.1控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　本設(shè)計通過放大電路放大TCS230的檢測信號控制工作電動機的正反轉(zhuǎn)和夾持器電動機的轉(zhuǎn)動，工作電動機的正反轉(zhuǎn)控制旋轉(zhuǎn)盤的順、逆時針旋轉(zhuǎn)，夾持器電動機控制夾持器的夾持和松開，在旋轉(zhuǎn)盤和夾持器的共同作用下實現(xiàn)冬棗生熟的分離。</p><p>　　4.2控制系統(tǒng)電路原理圖</p><p>　　4.2.1TCS230顏色識別接口

74、電路原理圖</p><p>　　本設(shè)計采用89C51和TCS230設(shè)計一個冬棗顏色識別裝置。為了方便控制，我們可以在TCS230傳感器檢測冬棗有紅色時，將單片機的P2.6端口置高，將P2.1端口置低；在TCS230傳感器檢測冬棗無紅色時，將單片機的P2.6端口置低，將P2.1端口置高。</p><p>　　圖4.2   TCS230接口電路 </p>&l

75、t;p>　　4.2.2放大電路原理圖</p><p>　　放大電路一般是由放大器等部件組成。TI的LM324的模塊一般安裝在放大器上，其具有4路放大器通道，3-32V的單信號電壓，電壓輸入方式為共模，放大器的形式為開環(huán)差分電壓，其可以直接去接地。放大電路如圖所示：</p><p>　　圖4.3 放大電路原理圖</p><p>　　4.2.3繼電器驅(qū)動電路原理

76、圖</p><p>　　本設(shè)計需要用經(jīng)過放大電路放大的P2.6和P2.1端口的輸出信號來控制繼電器開關(guān)，為了能驅(qū)動繼電器，在繼電器前加設(shè)驅(qū)動電路，電路如下：</p><p>　　圖4.4 繼電器驅(qū)動電路</p><p>　　4.2.4工作電動機控制電路原理圖</p><p>　　本設(shè)計的電動機的功能要求可以實現(xiàn)其正反轉(zhuǎn)，其原理圖如下：<

77、;/p><p>　　圖4.5 電機控制電路</p><p>　　4.2.5整體控制原理圖</p><p>　　圖4.6 整體控制原理圖</p><p>　　4.3程序框圖 </p><p><b>　　主程序框圖 ：</b></p><p>　　圖4.7 主程序框圖<

78、/p><p><b>　　4.4小結(jié)</b></p><p>　　控制系統(tǒng)是本設(shè)計的大腦與靈魂，控制著冬棗生熟大小的自動分離，是本設(shè)計系統(tǒng)不可或缺的一部分，本節(jié)針對該設(shè)計提出了一種控制系統(tǒng)方案，從控制系統(tǒng)框圖，控制系統(tǒng)電路原理圖到程序框圖都做了闡述，在設(shè)計過程中充分考慮了機械系統(tǒng)中各部分的運動方向，當然該控制系統(tǒng)還很不完善，對一些突發(fā)狀況還不能很好的應(yīng)對，自我診斷能力不強

79、，還有待于提高。</p><p><b>　　5.總結(jié)</b></p><p>　　在大約兩個多月的設(shè)計工作過程中，本次設(shè)計完成了如下幾項任務(wù)：</p><p>　?。?）完成了本裝置的總體方案的設(shè)計和計算；</p><p>　?。?）設(shè)計和繪制了本裝置的圖；</p><p>　?。?）完成了控制

80、部分的設(shè)計與原理圖的繪制；</p><p>　　（4）撰寫了設(shè)計說明書；</p><p>　　現(xiàn)在，振動盤上料的冬棗生熟大小自動分離裝置的發(fā)展十分的迅速，能夠有效的降低冬棗分揀的工作效率及工作量。在本次設(shè)計中，提出了該裝置的的具體的設(shè)想與詳細的方案，目的是可以實現(xiàn)冬棗生熟大小分離的自動化。在設(shè)計中完成了機械系統(tǒng)的設(shè)計與校核，控制系統(tǒng)的設(shè)計等一系列的設(shè)計與可行性分析。</p>

81、<p><b>　　致 謝</b></p><p>　　四年的大學(xué)生活轉(zhuǎn)眼間就將要結(jié)束了，在歷時幾個月年，本科論文作為我大學(xué)的最后一個考驗，終于在今年的五月完成了論文的定稿。本文從選題到最后的定稿，得到于許多人的支持和幫助，在此特地至上我最誠摯的謝意。</p><p>　　再次，我最先要感謝陳雪艷老師。要是沒有陳老師在這一段時間給予我的支持幫助與幫助，我根

82、本不可能完成我的本科畢業(yè)論文。在此，我由衷的向陳老師以及四年來一直幫組我的學(xué)長們表示感謝</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]鄭江,許瑛.機械設(shè)計[M].北京：中國林業(yè)出版社；北京大學(xué)出版社.2006:62—350;</p><p>　　[2]任德官.過程控制系統(tǒng)及微機接口技術(shù)[M].南京:東南大學(xué)出版社,1

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