對蝦去頭柔順機械手的設(shè)計與研究.pdf

1、分類號：墅墜密級：公開學(xué)號：2Q13窆Q窆Q523對蝦去頭柔順機械手的設(shè)計與研究DesignandI；沁searchofCompliantManipulatorfbrDeheadingShrimp學(xué)位申請人：韓翠指導(dǎo)教師：張秀花副教授學(xué)科專業(yè)：機械工程學(xué)位類別：工程碩士授予單位：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)答辯日期：二。一五年五月三十日摘要南美白對蝦是一種營養(yǎng)豐富的水產(chǎn)品，其需求量的增加使對蝦加工設(shè)備落后的問題日益凸顯，尤其在對蝦去頭方面，勞動密集程度

2、高、勞動成本大的情況較為嚴重。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外均有對蝦去頭的相關(guān)設(shè)備專利，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，與人工成本相比不具有廣泛應(yīng)用的特點，所以使去頭設(shè)備的應(yīng)用受到了限制。通過研究柔順機構(gòu)的運動機理，利用柔順機構(gòu)可降低去頭裝置的復(fù)雜程度這一特點，本文研制了一種對蝦去頭柔順機械手裝置，以此來實現(xiàn)對蝦去頭的機械化加工。通過大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析，建立對蝦全長和頭長的數(shù)學(xué)模型，為完成對蝦去頭的精準定位提供了理論依據(jù)；通過試驗分析發(fā)現(xiàn)無頭蝦得率與去頭前

3、質(zhì)量的相關(guān)性系數(shù)為O710，呈顯著正相關(guān)，并在后續(xù)的試驗中對質(zhì)量范圍進行限定，排除去頭前質(zhì)量的差異對無頭蝦得率的影響。結(jié)合對蝦的生物性狀與試驗發(fā)現(xiàn)對蝦去頭時，背部、側(cè)面、腹部三種不同的施力點所對應(yīng)的無頭蝦得率分別為6518％、6361％、6411％，依據(jù)無頭蝦得率和去頭效果確定對蝦去頭最佳施力點為背部；通過有刃刀、無刃刀、齒形刀三種刀具形式與不同去頭速度的全面試驗，以推拉力計測得去頭過程中壓力的大小和切斷面的感官質(zhì)量為評定指標(biāo)，確定了對

4、蝦去頭的最佳刀具形式為有刃刀，最低去頭速度為30mm／s；為了盡可能提高無頭蝦的得率，通過解剖式去頭將對蝦的頭肉部分進行保留，發(fā)現(xiàn)對蝦的頭肉斷面末端輪廓軌跡線近似為圓弧狀，針對去頭軌跡進行圓弧優(yōu)化，通過試驗對比證明了優(yōu)化后的去頭軌跡可以提高無頭蝦的得率。利用柔順機構(gòu)的特點并結(jié)合上述去頭試驗，進行了對蝦去頭柔順機械手總體裝置的設(shè)計；通過對蝦的解剖式去頭試驗，利用“弓弦法”確定了對蝦頭肉圓弧斷面的平均半徑值為50mm、水平尺寸為2423mm

5、和豎直尺寸為l488IIull等幾何參數(shù)，繼而確定了柔順機械手的圓弧半徑和各段函數(shù)解析式；通過運動仿真驗證了柔順機械手的運動可以實現(xiàn)圓弧狀去頭軌跡，并利用有限元分析法對柔順機械手運動過程中的位移和應(yīng)力集中情況進行分析，發(fā)現(xiàn)該裝置的應(yīng)力集中情況不嚴重，最大應(yīng)力值為4012Mpa。通過對柔順機械手的試制和試驗，發(fā)現(xiàn)利用柔順機械手進行對蝦去頭，可使無頭蝦的得率提高到7078％，用實踐的方式證明了該裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可實現(xiàn)對蝦去頭的機械化