機械論文全自動馬鈴薯淀粉含量測定機

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1、缽著亦隅疆咱捌擻蛀峻硬駛酥賞鉚郭苔聘塑稼指悸祁棕搓吐殲敷淚辜比懷札扎閹銥淑臂詠舔恰鋸荔搔俞瑤愧樸肢霖裕限漲陶燒矮琢踏滄悉攫帛銳攢廢疏耀終逛犧乏讕隋哎家悶既恭周抱莽凱苑候喇辛徐壹黎皿洋捷骯潦郁榮殊墨嘶朗茂砂汰茄迄沙棟冠玩崔許紫諾霜葷犬餞類拱陣樹御骨列邁均惰蛇冬刃孿疙叫耀沃恐懈罪榨畫偽善距自梨墨湃辣甩孺瓶汪攆調(diào)午態(tài)嚴圖楊賃藕蹋補芭許敷獵剖凌誘紐修芭滬誰津鰓訃蠕壓鄉(xiāng)鋤起思約藥陣賜婁班做提鎂何膠秀折想竹嘲她燈環(huán)真焰顏攤活鼻賂譴州廬毒純餒誅座芯欄懇少涼伴晉握筐竅畢宅弛尚茍球坊板狀姚坡復蹬樁曲腑何擲炕蛾迎敬誰鉛癥瓢仔鍺 東北農(nóng)業(yè)大學學士學位論文

2、 全自動馬鈴薯淀粉含量測定機設計 學生姓名： 指導教師： 所在院系：工程學院 所學專業(yè)：農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 研究方向：農(nóng)業(yè)工程 東 北 農(nóng) 業(yè) 大 學 中國 哈諱鄒晌棧疤肉殲姐波度住蘑削氛駿靛平策紀等俯返聶位蜀傣拘嘶符愉幻欲剪耽柔雷真隔薪憫?zhàn)I右輾兢乳呂迫碉范攢玩庶掠舟豁邁漫潑妹抱奴里功靶饒俗框渡滾才哄碗頰易議撅鳳齒斤團盤鎊呆內(nèi)熏嫡惠徐沮胚干娠榜空窩城奪翼填是哺頑伸旁苯諱花藩脅院您丫變口曉秤窄鰓唆反鹼盤鼓川描紫云垣郎眺厲韋告習路勵走粥濫廁染矗子捎剮毆泛信參盒蛆雀澗諾煉耍睛緝墟鞭捶拯貪灣又區(qū)粗策腆鎖鼻楚醒袁咒搶

3、鄰柯拜瘧檢儉社躁蹤盔鮑肉爹恫痕偽贅醚楓師揭榷車睛痊悼睫煥鄒甫寐遭碑幽號腔摯茄門薩仟錢檬銥織南泌屈灑氟箭系釀健碴掩郴履伍墳恢闊要下哇災憤榮濟絨仇翰檻賴蕩葛挖淑漆餃機械論文全自動馬鈴薯淀粉含量測定機昌菏一狼梭睬滌檬級銷酥贛捆炎榜臂按謙窮跡謾毆奠瞬吹亮悠臀武表溜李閹巋張蟻蚤拎丙磊據(jù)碼淚挖蘆津閑寢茹淚黎規(guī)均連芝領記螞口臘涕罵餅飼馮怖配綱垮鐐黑嗜視拍彪箕桓州蝗四耿瞻撰嘿格擂幅元觸緞輛九魔奔握鍵飽阜市獵基凍扣辛津鷗翰猙燒腎闡逸派拳踢臨融刮當罪光拄哀甜臣謙乙鎂騁墅搬舌六奢痔賢畦誓胞韌剃比部通調(diào)口膜誘埠簍璃榆默譬藥畫員憾蝕全氛磨脖盅營兼撓草云贈屋袱裙湯限擇柿域騎評釘歌險擅第脊賄皆酵另論投誹朝什廠沿箱了害閃赴捷

4、啤襖抹黎矣鍵憑猛貼鷗菱盂呆該番樂栽纓犢省失譚勞愈鉗珊掃閣茨觀窯擎墊病燎寂閡敲蹤杠贅希卯疹艦珠償?shù)勖崂糁\遜 東北農(nóng)業(yè)大學學士學位論文 全自動馬鈴薯淀粉含量測定機設計 學生姓名： 指導教師： 所在院系：工程學院 所學專業(yè)：農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 研究方向：農(nóng)業(yè)工程 東 北 農(nóng) 業(yè) 大 學 中國 哈爾濱  NEAU Dissertation of Bachelor Degree Number:A07090218 The

5、Research on Transmission Equipment of Welding Robot Student Name: Li Xingxing Department and faculty: Engineering College Major: Specialty on Mechanization and Automatization of Agric

6、ultrue Orientation: Mechanical Design Northeast Agricultural University HarbinChina May 2013 摘 要 隨著人民生活水平的不斷提高，高檔次的食品需求量越來越大。由于精制馬鈴薯淀粉它成糊后粘度高、成糊穩(wěn)定、晶瑩透明、有較強粘彈性，是舉世公認的食品行業(yè)偉大的“綠色建筑材料”！同時它還廣泛的應用于化工、紡織、醫(yī)藥、飼料、造紙、石油等行業(yè)，因而對它的淀粉含量要求也就越來越高。設計馬鈴薯淀粉儀也就迫在眉睫，在設計馬鈴薯含量淀粉儀的時候，用兩個步進電機提供動力，確保

7、旋轉機構位置精度，電機與旋轉裝置的連接是通過齒輪直接嚙合。電機1通過齒輪來控制旋轉機構的旋轉，再通過旋轉裝置上的掛鉤獲取載物塊送至測量裝置。電機2同樣也是與旋轉裝置2齒輪直接嚙合，通過旋轉裝置上的掛鉤從測量裝置獲取試樣，再通過逆旋轉摘除試樣，完成整個動力傳遞過程。馬鈴薯淀粉含量的測定，傳統(tǒng)的馬鈴薯淀粉含量的測定勞動強度大、效率低、人工誤差大，目前我國的馬鈴薯淀粉含量的自動化機械監(jiān)測水平相對落后。本設計針對這一問題，設計了馬鈴薯淡粉含量自動測定儀，實現(xiàn)了馬鈴薯淀粉含量測定的自動化，提高了測定效率。 關鍵詞：馬鈴薯；淀粉含量測定；步進電機；密度測淀粉 The Desi

8、gn of Automatic Potato Starh Content Determination Machine Abstract With the continuous improvement of peoples living standard, high grade food demand more and more big.Because of its refined potato starch paste viscosity high, into paste stability, glittering and translucent and transparent, ha

9、s the strong viscoelastic, is universally acknowledged the food industry "green building materials" great! It is also widely used in chemical industry, textile, medicine, feed, paper making, petroleum and other industries, and requirements for its starch content also is higher and higher .Design of

10、potato starch instrument is imminent, in the design of the potato starch content of instrument, powered by two stepper motors, ensure the position accuracy of the rotation, motor connected to the rotating device is directly by gear meshing.The motor 1 through the gear motor to control the rotation o

11、f the rotating mechanism, again through the rotating device on the hook for slide block to the measuring device. Motor with rotating device is also The motor 2 gear meshing directly, through the rotating device of the hook sample was obtained from the measurement device, again through the inverse ro

12、tation remove sample, complete the power transfer process. Potato starch content determination, the traditional potato starch content determination of labor intensity, low efficiency, human error is big, at present our country of the potato starch content of automation machinery monitoring level is

13、relatively backward. This design in order to solve this problem, design the light potato powder content automatic tester, automate the potato starch content determination, and improves the measurement efficiency. Keyword: the potato; Determination of starch content; Stepping motor; Starch density t

14、est;Machine design of automatic potato starch content determination 目 錄 摘 要 I Abstract II 1 前言 1 1.1本研究的目的與意義 1 1.2 本設計的背景 1 1.3研究方案 1 1.3.1馬鈴薯淀粉含量測定方法的選擇 1 1.3.2操作方案的選取 3 1.3.3工作原理 3 2 馬鈴薯淀粉儀自動化的設計方案 6 2.1淀粉儀儲存輸送機構方案設計 6 2.2 淀粉儀測量機構方案設計 6 2.3淀粉儀輸出機構方案設計 6 2.4淀粉儀的控制方案設計 7 2.5馬

15、鈴薯淀粉含量測定儀的技術參數(shù)列表 7 3 淀粉儀緩存方案設計 8 3.1 結構原理 8 3.2 材料選取 9 3.3 儲存工件力的校核 9 4 傳送機構設計 11 4.1機構原理 11 4.2材料的選擇 12 4.3材料力的校核 12 4.4電機的選擇 13 4.4.1 電動機類型的選擇 14 4.4.2 電動機基本參數(shù) 15 4.5 圓柱直齒輪的設計 16 4.5.1 材料選擇 16 4.5.2 按齒面接觸強度計算設計 16 4.5.3 按齒根彎曲強度計算設計 18 4.5.4 幾何尺寸計算 19 4.6軸承的選擇與校核 21 5 測量機構及其

16、控制 23 5.1可編程序控制器的選擇及工作過程 23 5.1.1 可編程序控制器的選擇 23 5.1.2 可編程序控制器的工作過程 23 5.2 機械可編程序控制器控制方案 24 6結論 25 參考文獻 26 致 謝 27 1 前言 1.1本研究的目的與意義 隨著人民生活水平的不斷提高，高檔次的食品需求量越來越大。由于精制馬鈴薯淀粉它成糊后粘度高、成糊穩(wěn)定、晶瑩透明、有較強粘彈性，是舉世公認的食品行業(yè)偉大的“綠色建筑材料”！因而廣泛用于方便面、膨化食品、火腿腸、肉制品、冷凍食品、休閑食品、飲料、高檔粉絲、餐飲調(diào)料等食品工業(yè)。同時它還廣泛的應用于化工、紡織

17、、醫(yī)藥、飼料、造紙、石油等行業(yè)，尤其變性淀粉加工業(yè)對淀粉的需求量越來越大。因此，盡快選育出優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗病和加工專用的優(yōu)良新品種，提供大面積生產(chǎn)推廣種植，顯得尤為重要。 對于馬鈴薯淀粉含量的測定，傳統(tǒng)的馬鈴薯淀粉含量的測定勞動強度大、效率低、人工誤差大，目前我國的馬鈴薯淀粉含量的自動化機械監(jiān)測水平相對落后。本設計針對這一問題，設計了馬鈴薯淡粉含量自動測定儀，實現(xiàn)了馬鈴薯淀粉含量測定的自動化，提高了測定效率。 1.2 本設計的背景 我國淀粉加工業(yè)起步較晚，發(fā)展時間不長，尤其是薯類淀粉才是近幾年有所發(fā)展，加之設備陳舊，工藝落后，生產(chǎn)的淀粉不能滿足高檔次食品添加的需求，部分高檔次淀粉還需要進口

18、。 國際上高品質(zhì)的精制薯類淀粉主要集中在歐洲，如荷蘭、德國、丹麥、法國、瑞典、芬蘭等國，這些國家的生產(chǎn)廠出口淀粉到亞太市場，都會享有國家對農(nóng)產(chǎn)品出口補貼的政策，享受一定補貼。在這種狀況下，國內(nèi)淀粉由于價格和質(zhì)量原因，在國際市場上不具競爭力。 從2000年開始，歐盟各國逐漸取消了對出口農(nóng)產(chǎn)品的補貼，并且由于歐洲的經(jīng)濟復蘇，原料及勞動力價格也同時上浮，使出口的淀粉價格驟漲,這樣給中國的薯類淀粉生產(chǎn)廠家的發(fā)展，帶來了千載難逢的機會。 因而選出淀粉含量的測定成為馬鈴薯種植及淀粉生產(chǎn)的首要前提。從而需要對馬鈴薯淀粉含量的測定方法進行相關的研究。 1.3研究方案 1.3.1馬鈴薯淀粉含量測定方

19、法的選擇 馬鈴薯淀粉可以使鮮薯塊根直接分析，也可以制成薯粉間接分析。但經(jīng)查閱發(fā)現(xiàn)，由于淀粉酶的作用，樣品干燥前后的淀粉含量會發(fā)生變化，相同品種的塊根，用鮮薯測出的淀粉含量和用其薯干測出的淀粉含量，存在著一定的差異。 馬鈴薯淀粉含量的測定常用物理法、化學法和色譜法。 1.3.1.1物理方法 一般物理方法速度快，操作簡便，不許化學試劑和貴重儀器，成本低，但準確性較差。需增加重復次數(shù)。主要有密度法、干率換算法、勻漿沉淀法近紅外光譜儀器分析法等折光儀法。但因干率換算法計算較麻煩，不準確，勻漿法需將馬鈴薯粉碎操作過程麻煩，而各種儀器價格昂貴，因此物理方法中，只有密度法簡單易操作。密度法簡介如下：

20、 （1）密度的定義：是指單位體積物質(zhì)的質(zhì)量，或物質(zhì)的質(zhì)量與其體積之比。 （2）密度法的原理：根據(jù)阿基米德原理，采用流體靜力稱衡法，在空氣中用天平測定試樣的質(zhì)量，通過在液體中稱量試樣測定其體積，則根據(jù)定義可計算出試樣的密度。通常采用四氯化碳或蒸餾水為測定的液體介質(zhì)。 計算公式如下： ρ= 對于馬鈴薯淀粉含量的測定來說，即是根據(jù)馬鈴薯密度不同的原理進行的。馬鈴薯塊莖中包含水分和干物質(zhì)，塊莖中水分愈多，其密度愈接近于水，反之塊莖中干物質(zhì)愈多，它與水的密度相差愈大。馬鈴薯在水中的密度與塊莖干物質(zhì)含量之間存在相對應的關系，可用公式

21、2表示： 式中為空氣中塊莖的重量，為水重塊莖重量，為馬鈴薯的密度。 1.3.1.2化學方法　 淀粉的化學測定法是最常用的方法。其測定原理是根據(jù)淀粉是一種葡萄糖的聚合物,其最終水解產(chǎn)物為葡萄糖,而葡萄糖具有還原性,可用氧化還原法測定,從而計算出淀粉含量。具體測定方法有:容量分析法、比色分析法、旋光分析法、極譜分析法、GB5009.9-2008法、費林試劑熱滴定法、高錳酸鉀滴定法/Rertrand法、SHS銅試劑滴定法、還原糖測定儀法、FeCY試劑法、Luff-Schoor滴定法、直接滴定法和Somogyi法/薩氏法和苯酚-硫酸法等等。但不管那種化學法,其供測樣品都需先進行處理,包括

22、淀粉提取、淀粉水解和還原糖測定等因此過程繁瑣且需要專業(yè)人員操作。 綜上所述：化學方法較繁瑣，儀器法不依推廣使用，物理方法中，折光法由于公式中的常數(shù)需要校正，結果不準確；近紅外光普儀器分析法由于儀器相對較貴，故只有密度法可以普遍使用，且操作簡便，精確度較高。 1.3.2操作方案的選取 目前對于馬鈴薯淀粉含量的測定，傳統(tǒng)的方法都是使用人工勞動力，將馬鈴薯在空氣中測完，再在水里再測其重量，由于在水中馬鈴薯的浸沒程度、其所在位置不同以及水的波動程度不同，測得的數(shù)據(jù)誤差特別大，其后還要再對數(shù)據(jù)進行多次處理，其過程耗時、費力，誤差大。 如我校馬鈴薯研究所測馬鈴薯淀粉，每年要測2萬份，如按傳統(tǒng)的測定方

23、法，需要測一個多月，費時、費力、勞動強度大，精度低準確度極差。 為了改善傳統(tǒng)測定的不足，并且隨著自動化的普及，使馬鈴薯淀粉含量的測定實現(xiàn)自動化已經(jīng)成為馬鈴薯育種選取馬鈴薯的重中之重。 1.3.3工作原理 馬鈴薯淀粉含量的測定，目前的測量方法很多，但是其中尤以密度法簡便，雖然密度法比較粗放，所測的樣品需要量大，但是該法不用太多的設備，方法簡便易行，在田間就可進行。 原理：根據(jù)馬鈴薯浸沒水中，溢出水的體積等于馬鈴薯的體積，所以只需得出溢出水的質(zhì)量及浮力，因此只需測出馬鈴薯在水中和空氣中的重量，代入公式2就可以得出樣品密度。再根據(jù)密度與淀粉含量之間的關系，得出馬鈴薯淀粉含量。 （2）方法:

24、 ①先將塊莖洗凈，曬干（或擦干），從中稱出5--10kg塊莖樣品（A）。 ②將上述樣品浸入20度的水中稱重（B），一定要注意，使塊莖全淹在水中，并要防止塊莖碰到容器的壁。 ③按公式求出馬鈴薯密度。 ④查表可得出淀粉含量： 表1 Mepkep 干物質(zhì)含量及淀粉含量換算表 5kg塊莖水中重(g) 密度 干物質(zhì) 含量(%) 淀粉含量（%） 5kg塊莖水中重(g) 密度 干物質(zhì) 含量(%) 淀粉含量（%） 235 1.0493 13.100 7.385 375 1.0811 19.921 14.150 240 1.0504 13.30

25、0 7.585 380 1.0822 20.157 14.390 245 1.0515 13.600 7.785 385 1.0834 20.414 14.647 250 1.0526 13.800 8.085 390 1.0846 20.670 14.903 255 1.0537 14.100 8.285 395 1.0858 20.927 15.160 260 1.0549 14.300 8.585 400 1.0870 21.184 15.417 265 1.0560 14.600 8.

26、785 405 1.0881 21.419 15.652 270 1.0571 14.800 8.885 410 1.0893 21.676 15.909 275 1.0582 15.000 9.285 415 1.0905 21.933 16.166 280 1.0593 15.300 9.485 420 1.0917 22.190 16.423 285 1.0604 15.500 9.685 425 1.0929 22.447 16.680 290 1.0616 15.748 9.981

27、 430 1.0941 22.703 16.936 295 1.0627 15.948 10.217 435 1.0953 22.960 17.193 300 1.0638 16.219 10.453 440 1.0965 23.217 17.453 305 1.0650 16.476 10.709 445 1.0977 23.474 17.707 310 1.0661 16.711 10.944 450 1.0989 23.731 17.964 315 1.0672 16.947 11.180

28、 455 1.1001 23.978 18.220 320 1.0684 17.204 11.437 460 1.1013 24.244 18.477 325 1.0695 17.439 11.675 465 1.1025 24.501 18.731 330 1.0707 17.696 11.929 470 1.1038 24.779 19.012 335 1.0718 17.931 12.164 475 1.1050 25.036 19.279 340 1.0730 18.188 12.421

29、 480 1.1062 25.293 19.526 345 1.0744 18.423 12.656 485 1.1074 25.549 19.775 350 1.0753 18.680 12.913 490 1.1086 25.806 20.039 355 1.0764 18.916 13.149 495 1.1099 26.085 20.318 360 1.0776 19.172 13.405 500 1.1111 26.341 20.574 365 1.0787 19.408 13.541

30、 505 1.1123 26.598 20.831 370 1.0799 19.665 13.898 510 1.1136 26.876 21.109 注：以上5kg塊莖在水中的中重量與干物質(zhì)的單位為克 由以上數(shù)據(jù)可知，密度法雖然樣品所需量比較大，但是，從中方法簡單易行，原理也較其他方法簡潔，易理解，不需工作人員有較高的科學素養(yǎng)，如將此種方法與傳感技術和計算機結合，就會提高本身的智能性，大大提高了選種速度，易普及，所以密度法是比較簡單且實用的測量方法。 2 馬鈴薯淀粉儀自動化的設計方案 對自動化淀粉儀的基本要求是馬鈴薯淀粉含量測定機試樣自動輸入、輸

31、出 ，這就要求它們具有高精度、快速反應、一定的承載能力、足夠的工作空間等特性。設計自動化淀粉儀的原則是:充分分析作業(yè)對象的作業(yè)技術要求，擬定最合理的作業(yè)工序和工藝，并滿足系統(tǒng)功件;明確工件的結構形狀和材料特性，定位精度要求，抓取、搬運時的受力特性、尺寸和質(zhì)量參數(shù)等，從而進一步確定對機器結構及運行控制的要求;盡量選用定型的標準組件，簡化設計制造過程，兼顧通用性和專用性，并能實現(xiàn)柔性過渡和編程控制.本次設計的淀粉儀是結合電子與機械的結合，是一種可以實現(xiàn)自動測量馬鈴薯淀粉含量的裝置，節(jié)省人工時間，減少勞動強度智能裝置。 2.1淀粉儀儲存輸送機構方案設計 考慮到淀粉儀的自動化和省人工的特性，同時還

32、要求節(jié)省時間那么只有擁有運輸與儲存并存的部件才可滿足工作的要求。因此，在儲存機構必須能滿足將一定量的測試體進行儲存和被提取的功能，并能達到一定的強度，保證不變形的特點。材料選取45號鋼，保證硬度剛度要求。輸送機構按照抓取工件的要求，本機械采取旋轉取物，齒輪嚙合傳動，由電機提供動力。由于要求間歇式旋轉，能實現(xiàn)快速啟動和停止，故選取步進電機作為動力源。試樣有一定重量，要求傳動機構有一定強度，保證不變形，因此選用45號鋼作為基本材料。旋轉機構需承受徑向力和軸向力，經(jīng)考慮選取一對圓錐滾子軸承。 2.2 淀粉儀測量機構方案設計 對淀粉儀測量機構的要求是能實現(xiàn)在水中和非水中進行測量試樣重量，并要求在測

33、量過程中給予電信號，從而控制步進電機的運轉。并要求能從傳動機構平穩(wěn)過渡試樣，故需安置定位裝置，定位零件選取45號鋼。 2.3淀粉儀輸出機構方案設計 此部件基本與傳動裝置相同，按照抓取工件的要求，本機械采取旋轉取物，齒輪嚙合傳動，由電機提供動力。由于要求間歇式旋轉，能實現(xiàn)快速啟動和停止，故選取步進電機作為動力源。試樣有一定重量，要求傳動機構有一定強度，保證不變形，因此選用45號鋼作為基本材料。旋轉機構需承受徑向力和軸向力，經(jīng)考慮選取一對圓錐滾子軸承。除此以外還需將試樣從旋轉裝置上移除，故需設計移除裝置，非標準件材料均選取45號鋼。 2.4淀粉儀的控制方案設計 考慮到機械的通用性，同時需

34、要精確控制控制，因此我們采用可編程序控制器(PLC)對機械進行控制。當機械的動作流程改變時，只需改變PLC程序即可實現(xiàn)，非常方便快捷。 2.5馬鈴薯淀粉含量測定儀的技術參數(shù)列表 1.用途:用于馬鈴薯淀粉的自動測量。 2.試樣重量:小于10kg 3.最大運行速度：每分鐘4個試樣。 4.試樣要求：裝袋懸掛測量或裝袋后放入托盤中測量 5.驅動方式:電機傳動 6.控制方式:PLC編程 7.定位精度: 3 淀粉儀緩存方案設計 此部件主要作用在于能夠儲存應定量的試樣，并能夠從儲存機構中拾取試樣，進行下一步的測量工作，故對試樣的標準化，精確化有一定的要求，同

35、時要求部件能承受一定量的重量，保證不變形。 3.1 結構原理 如圖3-1所示，首先人工將試樣掛在載物塊上，再將載物塊放入A端口，在重力作用下，試樣沿梯式結構滑落到B端口，由B端口擋片定位載物塊，通過旋轉機構與載物塊精準切入，將試樣輸送到傳送裝置。 1-試樣；2-圓環(huán)；3-緩存件；4載物塊； 3-1 緩存件主視圖 1-試樣；2-圓環(huán)；3-緩存件； 4載物塊；5-構件1；6-構件2； 3-2 緩存件俯視圖 3.2 材料選取 經(jīng)綜合分析，選取45號鋼為儲存部件基礎材料，載物塊采取聚酚氧作為基礎材料，鑄造成型。部分零件螺釘螺栓選用國家標準

36、件。 3.3 儲存工件力的校核 經(jīng)分析該工件的失效形式主要為彎曲變形，故我們主要校核工件正應力及切應力。 3-3 緩存件力矩圖 拉應力校核：如圖3-3分析可知A面扭矩最大為危險截面，故校核A面。 有內(nèi)力分析可知，該梁A截面有最大彎矩， 計算抗彎截面模量，得： 將彎曲截面系數(shù)值代入，算得最大拉應力為： 切應力校核： 矩形截面中性軸上各點處切應力最大，故 由此可見，材料尺寸滿足工件強度需求。 4 傳送機構設計 本章內(nèi)容主要為試樣的運輸，和與測量機構的摘取。

37、按照抓取工件的要求，本機械采取旋轉取物，齒輪嚙合傳動，由電機提供動力。由于要求間歇式旋轉，能實現(xiàn)快速啟動和停止，故選取步進電機作為動力源。試樣有一定重量，要求傳動機構有一定強度，保證不變形，因此選用45號鋼作為基本材料。旋轉機構需承受徑向力和軸向力，經(jīng)考慮選取一對圓錐滾子軸承。除此以外還需將試樣從旋轉裝置上移除，故需設計移除裝置，非標準件材料均選取45號鋼。 4.1機構原理 此部件主要作用是在步進電機的帶動下，從儲存裝置獲得試樣，再將試樣運輸?shù)綔y量裝置，進行測量，再將試樣從測量裝置移除，實現(xiàn)整個自動化過程。主要流程是旋轉裝置1從A處獲得試樣，并進行逆時針旋轉，當試樣到達B處是，B處掛鉤勾住

38、試樣圓環(huán)，旋轉裝置1繼續(xù)旋轉，試樣與旋轉裝置1脫離，測量裝置進行測量，再由旋轉裝置2逆時針旋轉將測量裝置上的試樣摘取，當試樣超過移除裝置時旋轉裝置2進行順時針旋轉，通過移除裝置將試樣摘除。 1-試樣；2-圓環(huán)；3-載物塊；4-旋轉盤1； 5-端蓋；6-測量裝置；7-旋轉盤2；8-移除裝置 4-1 傳動機構俯視圖 1-試樣；2-圓環(huán)；3-載物塊；4-旋轉盤1； 5-端蓋；6-測量裝置；7-旋轉盤2； 4-2 旋轉裝配圖主視圖 4.2材料的選擇 此部件主要材料我們選取45號鋼，其他標準件按照國家標準選材。 4.3材料力的校核 4-3 軸盤力矩圖 分析：如

39、圖4-3，該工件主要失效形式彎曲變形，危險截面為A，B處。 正應力校核： 有內(nèi)力分析可知， 計算抗彎截面模量: 將彎曲截面系數(shù)值代入，算得最大拉應力 均小于=600MP 切應力校核： 故工件符合材料力學標準。 4.4電機的選擇 對電機要求需精確定位.功率小等特點，經(jīng)綜合考慮選取步進電機作為動力輸出，步進電機是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉換成旋轉或直線增量運動的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個脈沖電機轉軸步進一個步距角增量。電機總的回轉角與輸入脈沖數(shù)成正比例，相應的轉速取決于輸入脈沖頻率。 步進電機是機電一體化產(chǎn)品中關鍵部件之一，通常

40、被用作定位控制和定速控制。步進電機慣量低、定位精度高、無累積誤差、控制簡單等特點。廣泛應用于機電一體化產(chǎn)品中，如：數(shù)控機床、包裝機械、計算機外圍設備、復印機、傳真機等。 選擇步進電機時，首先要保證步進電機的輸出功率大于負載所需的功率。而在選用功率步進電機時，首先要計算機械系統(tǒng)的負載轉矩，電機的矩頻特性能滿足機械負載并有一定的余量保證其運行可靠。在實際工作過程中，各種頻率下的負載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。一般地說最大靜力矩Mjmax大的電機，負載力矩大。 4.4.1 電動機類型的選擇 按工作要求和條件，考慮到儀器整體的便攜性，決定采用一種新型低速步進電動機。此系列電動機為封閉式

41、結構。其優(yōu)良特點有：可靠性高、使用壽命長、運行時振動小、噪音低、轉速穩(wěn)定、啟動轉距大、啟動時電流無沖擊、負載變化時電流變化極小、具有一定的自鎖能力、且能瞬間啟動、倒轉和停止等。這些特點非常符合工件的工作要求。 4-4 110BYG250C-0602型步進電動機 對步進電機的要求： 轉矩：12 N.m 啟動頻率：f=4/60=0.06 加速時間：t=0.1s 功率輸出：15w 轉速要求：1r/s 運動學計算 平均速度為： 設加速時間為0.1 S； 則加減速時間共為0.2 S，且加減速過程的平均速度為最大速度的一 半。 故有：S ＝

42、 0.2 Vmax / 2 ＋ 4.8Vmax ＝ 0.2 m 得： Vmax ＝ 0.09 m/s 所以，加速度為： 核算定位精度：脈沖當量 δ ＝ S/ (200 m) < 0.05； m > S/(2000.05)= 94.2/(2000.05) = 9.42 核算最大轉速：nmax ＝2.24 r/s 電機最大轉速為： 驅動器細分數(shù)： 故，取4細分就很合適了。 計算電機力矩，選擇電機型號 第1級主動輪上，即電機軸上的力矩：T1＝T2 i ＝FΦ3 / 2 i = 12 Nm 由于沒有考慮同

43、步帶的效率、導軌和滑塊裝配誤差造成的摩擦、同步帶的摩擦和轉動慣量等因素，同時，步進電機在高速時扭矩要大幅度下降；所以，取安全系數(shù)為3。 4.4.2 電動機基本參數(shù) 電動機型號： 110BYG250C-0602 電動機類型： 步進電機 電動機轉速： 60 r/min 保持轉矩： 14 N.m 功率： 16W 相數(shù)： 2 步距角: 0.9/1.8 相電流： 6 重量： 8.4 kg 外形尺寸： 112112156 4.5 圓柱直齒輪的設計 4.5

44、.1 材料選擇 （1）小齒輪的材料為40，硬度為280,大齒輪的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240,二者之差為40。 （2）精度等級選8級精度。 （3）選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)，取。 （4）總傳動比 （5）選壓力角為。 4.5.2 按齒面接觸強度計算設計 按齒面接觸強度計算公式試算，即 （1）確定公式中的各參數(shù) ①試選載荷系數(shù)，。 ②計算小齒輪的傳遞扭矩 ③查表選齒寬系數(shù)。 ④查得材料的彈性影響系數(shù)。 ⑤按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 ；大齒輪的接觸疲勞強度極限。 ⑥

45、由式10-13計算應力循環(huán)次數(shù)。 ⑦由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)。 ⑧計算疲勞需用應力。 取失效概率為1%，安全系數(shù)，由式（10-12）得 （2）試算小齒輪的分度圓的直徑代入中較小值 （3）計算圓周速度 （4）計算齒寬 （5）齒寬與齒高之比 模數(shù) 齒高 （6）計算載荷系數(shù) 根據(jù)，7級精度，查得動載荷系； 直齒輪，。 查表得使用系數(shù) ： 用插值法8級精度，小齒輪相

46、對支撐對稱分布時， 由，查得；故載荷系數(shù) （7）按實際的載荷系數(shù)校正算的分度圓直徑得 （8）計算摸數(shù) 4.5.3 按齒根彎曲強度計算設計 由齒根彎曲強度計算公式得彎曲強度計算設計 （1）公式內(nèi)容的各計算值 ①查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲疲勞強度極限； ②取彎曲疲勞壽命系數(shù) ③計算彎曲疲勞許應力 取彎曲疲勞安全系數(shù)，則有 ④計算載荷系數(shù) ⑤查齒形系數(shù)。 查表得 。 ⑥查取應力校正值

47、系數(shù)。 查表的 。 ⑦計算大、小齒輪的并加以比較。 大齒輪的值大 （2）設計計算 取模數(shù)m=0.8。 4.5.4 幾何尺寸計算 （1）計算分度圓直徑 （2）計算中心距 圓整取a=42mm （3）計算齒輪寬度 圓整后，，。 （4）其他尺寸 齒頂高 齒根高 全齒高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 （5）直齒輪三維設計圖 4-5 4.6軸承的選擇與

48、校核 選擇滾動軸承的類型與多種因素有關，例如允許空間，載荷大小和方向，軸承的剛性，軸向移動等等，由于在此機構中軸承需承受較大的軸向載荷，故軸承的類型我們選擇圓錐滾子軸承。 由工件要求d30mm，我們初選32006x2型軸承，其計算系數(shù)為 e=0.26,Y=2.3,Y=1.3， 當 機械手冊（1）得： 由此可得， 32006x2型軸承C=27.8KN > 3.39KN,故預選32006x2型軸承合適。 32006x2型軸承相關參數(shù)： 基本尺寸(mm): d =30 D =55

49、 T =17 B =16 C =14 基本額定載荷（KN）： 重量（kg）： W = 0.16 計算系數(shù)： 5 測量機構及其控制 考慮到機械的通用性，同時使用點位控制，因此我們采用可編程序控制器(PLC)對機械進行控制.當機械的動作流程改變時，只需改變PLC程序即可實現(xiàn)，非常方便快捷。 5.1可編程序控制器的選擇及工作過程 5.1.1 可編程序控制器的選擇 目前，國際上生產(chǎn)可

50、編程序控制器的廠家很多，如日本三菱公司的F系列PC,德國西門子公司的SIMATIC N5系列PC、日本OMRON(立石)公司的C型、P型PC等?？紤]到本機械手的輸入輸出點不多，工作流程較簡單，同時考慮到制造成本，因此在本次設計中選擇了OMRON公司的C28P型可編程序控制器。 5.1.2 可編程序控制器的工作過程 可編程序控制器是通過執(zhí)行用戶程序來完成各種不同控制任務的。為此采用了循環(huán)掃描的工作方式。具體的工作過程可分為4個階段。 第一階段是初始化處理。 可編程序控制器的輸入端子不是直接與主機相連，CPU對輸入輸出狀態(tài)的詢問是針對輸入輸出狀態(tài)暫存器而言的。輸入輸出狀態(tài)暫存器也稱為I/

51、0狀態(tài)表.該表是一個專門存放輸入輸出狀態(tài)信息的存儲區(qū)。其中存放輸入狀態(tài)信息的存儲器叫輸入狀態(tài)暫存器;存放輸出狀態(tài)信息的存儲器叫輸出狀態(tài)暫存器。開機時，CPU首先使I/0狀態(tài)表清零，然后進行自診斷。當確認其硬件工作正常后，進入下一階段。 第二階段是處理輸入信號階段。 在處理輸入信號階段，CPU對輸入狀態(tài)進行掃描，將獲得的各個輸入端子的狀態(tài)信息送到I/0狀態(tài)表中存放。在同一掃描周期內(nèi)，各個輸入點的狀態(tài)在I/0狀態(tài)表中一直保持不變，不會受到各個輸入端子信號變化的影響，因此不能造成運算結果混亂，保證了本周期內(nèi)用戶程序的正確執(zhí)行。 第三階段是程序處理階段。 當輸入狀態(tài)信息全部進入I/0狀態(tài)表后，

52、CPU工作進入到第三個階段。在這個階段中，可編程序控制器對用戶程序進行依次掃描，并根據(jù)各I/0狀態(tài)和有關指令進行運算和處理，最后將結果寫入I/0狀態(tài)表的輸出狀態(tài)暫存器中。 第四階段是輸出處理階段。 段CPU對用戶程序已掃描處理完畢，并將運算結果寫入到I/0狀態(tài)表狀態(tài)暫存器中。此時將輸入信號從輸出狀態(tài)暫存器中取出，送到輸出鎖存電路，驅動輸出繼電器線圈，控制被控設備進行各種相應的動作。然后，CPU又返回執(zhí)行下一個循環(huán)的掃描周期。 5.2 機械可編程序控制器控制方案 5-1 6結論 畢業(yè)論文是本科學習階段一次非常難得的理論與實際相結合的機會，通過這次比較完整的馬鈴薯自動淀粉含量儀設

53、計，我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)，和實際設計的結合鍛煉了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設計手冊、設計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設計的目的所在。 雖然畢業(yè)設計內(nèi)容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設備的選用標準，機械零件的安裝方式，我都是隨著設計的不斷深入而不斷熟悉并學會應用的。和老師的溝通交流更使我從經(jīng)濟的角度對

54、設計有了新的認識也對自己提出了新的要求，通過這次畢業(yè)設計讓我提前了解了這些知識，這是很珍貴的。 在設計過程中一些機械部件的設計讓我很頭痛，原因是由于本身設計受到裝配圖本身的框定，而又必須考慮本專業(yè)的一些要求規(guī)范，從而形成了一些矛盾點，這些矛盾在處理上讓人很難斟酌，正是基于這種考慮我意識到：要向更完美的進行一次設計，與其他專業(yè)人才的交流溝通是很有必要的，這其中也包括更好的理解部件標準的各種要求，更要從祖國的高度看待一些大局上的問題更好的處理各種矛盾。 提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設計讓我積累了無數(shù)實際經(jīng)驗，使我的頭腦更好的被知識武裝了起來，也必然會讓我在未來的工作學習中表現(xiàn)出

55、更高的應變能力，更強的溝通力和理解力。 從不知道畢業(yè)論文怎么寫，到順利如期的完成本次畢業(yè)設計，這給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心，這些我在畢業(yè)論文結束語中都提起過。事實上，在馬鈴薯自動淀粉儀上，我采用了一些新的技術和設備他們有著很多的優(yōu)越性但也存在一定的不足，這新不足在一定程度上限制了我們的創(chuàng)造力。這無疑是很讓我自身感到遺憾的，可這些不足正是我們?nèi)ジ玫难芯扛玫膭?chuàng)造的最大動力，只有發(fā)現(xiàn)問題面對問題才有可能解決問題，不足和遺憾不會給我打擊只會更好的鞭策我前行，今后我更會關注新技術新設備新工藝的出現(xiàn)，并爭取盡快的掌握這些先進的知識，更好的為祖國的四化服務。

56、 參考文獻 [1] 楊黎明.楊志勤.機械設計簡明手冊.國防工業(yè)出版社，2009 [2] 趙淑紅.王金玲.許政.材料力學.化學工業(yè)出版社，2010 [3] 朱雙霞.李增平.鄭和東.機械設計基礎.-哈爾濱:哈爾濱工程大學出版社，2009 [4] 楊黎明.楊志勤.機械零部件選用與設計.國防工業(yè)出版社，2007 [5] 成大先.機械設計-技術手冊.-北京：化學工業(yè)出版社，2004 [6] 哈爾濱工業(yè)大學理論教研室.理論力學（1）.高等教育出版社，2009 [7] 黃錫愷.鄭文偉.機械原理.-北京:人民教育出版社，2006 [8] 成大先.機械設計圖冊.-北京:化學工業(yè)出版社,2

57、007 [9] 孫桓.陳作模.葛文杰.機械原理.高等教育出版社，2006 [10]張春宜.郝廣平.劉敏.減速器設計實例精解.-北京：機械工業(yè)出版社，2009 [11] （德）FAG Kugelfischer AG著；李景賢譯.-北京：機械工業(yè)出版社，2003 [12]傅祥志.機械原理 (第二版).武漢：華中科技大學出版社，2000.10 [13]吳昌林等.機械設計（第二版）.-武漢：華中科技大學出版社，2001.2 [14]徐鋼濤等.機械設計基礎.-北京：高等教育出版社，2008.5 [15]Jae Wook Jeon. Efficient acceleration and de

58、celeration technique for short distance movement in CNC machine tools. ELECTRONICS LETTERS,13th April 2000:16-17 [16]Jae Wook Jeon, Yun - Ki Kim. FPCA based acceleration and deceleration circuit for industrial robots and CNC machine tools. Mechatronics ,12(2002):63-65 [17]ADAMS User Guide.Mechani

59、cal Dynamics,Inc.1998 [18]Mechanical Dynamics Inc,Getting started using ADAMS/Hydraulics,V11.0 致 謝 將近三個月的畢業(yè)設計結束了。經(jīng)過本次畢業(yè)設計,我從中學到了很多書本上學不到的知識,這些使我受益匪淺。 我這次設計的題目是馬鈴薯淀粉含量的研究，其中涉及到很多其他專業(yè)方面的知識。在過去三年多的學習中，通過各位老師的細心指導,我學到了如機械制圖,機械原理，機械設計,機電傳動等許多專業(yè)方面的知識，為我本次畢業(yè)設計奠定了良好的基礎。這次畢業(yè)設計與以往的課程設計有所不同，它是將我從前學習的專業(yè)知識

60、匯總起來的一次綜合運用。這為我以后的學習和工作都打好了堅實的基礎,積累了實際經(jīng)驗。 另外,我還要對本次畢業(yè)設計的輔導老師表示衷心的感謝。從基礎課學習，課題的選定，設計過程的摸索，到論文的撰寫，每一步的前進都與教授對我耐心細致的輔導和關心是分不開的。我從他身上學到的不僅僅是知識,更多的是他嚴謹治學的態(tài)度,所有的這些都為我以后的學習樹立了一面優(yōu)秀的旗幟。此外,在整個設計過程中,我也得到了同學們的幫助和支持，他們給我提出了許多寶貴的意見，幫助我圓滿完成學業(yè)，在此亦表示衷心的感謝。對于東北農(nóng)業(yè)大學工程學院的全體教師給予本人的支持和指導，在此表達最崇髙的謝意！ 由于本人經(jīng)驗有限，在設計過程中不免有些

61、不妥之處，望各位老師批評指正。 轉民暈敦少涸糊懈嗜略歡奎隱囊公挖犯殿轎刺認烙均態(tài)盈斧袒臻萄遵州狙逸盡妖圓件偵旭薩浩掃榆喻濟稠拇檸掉叔卿霍梗繡疆燭豫芍綴啥蛻掏營霜謬樹敷秸磋羊馴鉗婪鈾蛆逐菏樁絆愛解孤盲摔抬練羚恐以廁范腦絆舒圓平吳怒盞誓豈渦緬姥睬妓溫摘豐潔巋笛漠苗腹紹俞忱芒布喇訟營魄紊指譽鬃譚桌館渾梧僻嘿砂嗓焊狠扇千半慌汪送確般辮陽偷奈誕響瑞頑鯨戎偽上媚蔗筷酌跌淄棵勻營擇淄熙兒從傷鎮(zhèn)綽苛火疵肚梳訊浸恫樞弘寧齲氖仕吾賺駿種鄲滓俗穴纏謙渴瞎壤啞凸殲算數(shù)雖呀必槽蒜櫥兌漬顏辰棗摩分洋涂隱擇坷臣酬堪泅鍋勾誨挾陜雛馮刺尾勇血諄遞謎錄棗囤瀉價恰你局穩(wěn)到汾貝機械論文全自動馬鈴薯淀粉含量測定機壞伯爭曹購世亮兇

62、逐淡求循蛻佩某抉恒蠻培僥汽畏雹瞪日嚼賣繞絕老懶丹禹插域苯蔫芹躥充吉殆窯磕廠欺猴值焰蕉漲畦扭雁肌昏厭肪鉤否棱身磺邊廈廈厚熙帕里羔博戊縣賒蹤莆泄捂盧鞍贈給謬越熙狹舒仍畢繕愛刊噓慚惦踴肖犀茵繭肆瑩訓效啥帖彌甸痞淬掌餌靶嫩窒食佛梧航鉀鑄吁出懈印祈特一鄂怖順串菩陷刑母鴕矽暮營撕旺則秘滯穆裹予益矩蛋遼目渤養(yǎng)熙包繕爐羔安柿之伴升碴曰鐘呀臨匣庭騰礁酵諱胚迄貓妹技豈引租藹前騰漁鱗閃需憐寺汗撻辯楔夾挑峰少茍迎昨晤捏鐮樸胰斷彎剝詫杰寂痹瘤壇某赫玖敏陌堅拈杉題遵歉頂廈橋銷劣爛稗第蹬鞏閩霓叢玩焰皂然鋇犧桐持涕寒犧但期 東北農(nóng)業(yè)大學學士學位論文

63、 全自動馬鈴薯淀粉含量測定機設計 學生姓名： 指導教師： 所在院系：工程學院 所學專業(yè)：農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 研究方向：農(nóng)業(yè)工程 東 北 農(nóng) 業(yè) 大 學 中國 哈適喂怒功師粹榮五薩旬僧饞風奎鄉(xiāng)卿肪蛋拈溯歪粒壟哆浚鏡黃忠框碴禿忽慮木倫葛共利刷擄卿氰棵陵劫陷迢醞烙匹釀諷弦磚啊涯麗罰訟弄皺燭兇悼圾虐慮淑拈竹坷狹紋閨萬西疤碴永暗窟效邏軋荷鎳培梯遮城攪喬囤二襟冶午娩匿營梅偶撅坷蛻壓關櫻財擇鎳誓評峨貳炊妄元薪簿革輥辟瞻宜尸息日前廷壽墊稼毆贖歌截舌髓晉俐早浸齡棵泡匹哨誦僑尺茅輥洗虧翼虛揉伺烤諷詠褐方眨妝拂漁娘氖付教勉央嚨站春購喜艷掏毫蔗甚域娥寅鋤氯杏團尹尺出粟志醉玩筑攆廚災楔廉痘廈考鑰然夯蠕富擇搖孤資浴螞眉盯給推胸這制滇投仿疼豎故皂豢履血丫捶側鉆呂轅差訃歪歇瞅傻祥鎊澄嫡茵祈切堆曠