本文以清洁设备的研制和开发为基础，针对清洗机的工作机理、结构特点和类型，参考有关的技术规范，确定并选用了清洗机的技术原理、动态特性、减速电机、链轮系统等设计，并进行了整体的优化。本机整体工作平稳,可用于体积及重量小的橙子、桃、苹果、萝卜、土豆等的水果和蔬菜的加工处理前的清洗工作。
电机加摆线针轮减速器整体作为本机主要的动力源，其他部件均参照标准件进行综合设计。清洗系统作为本机的重点研究内容，首先介绍了本机所选用的喷淋冲洗加网链输送果蔬的清洗工作原理，计算出工作系统的转速、功率和转矩,并对其进行了系统的结构优化；在此基础上，经过对实际机器进行比较准确的测量和计算之后，利用Solid-works软件进行了计算机辅助设计，完成对果蔬清洗机的整体建模并对关键零件主轴进行有限元分析。
Abstract
This paper is based on the research and development of cleaning equipment, aiming at the working mechanism, structural characteristics and types of cleaning machine, referring to the relevant technical specifications, determine and choose the technical principle of cleaning machine, dynamic characteristics, reducer motor, sprocket system design, and carried out the overall optimization. The machine works smoothly and can be used for cleaning oranges, peaches, apples, radishes, potatoes and other fruits and vegetables of small size and weight before processing.
Motor plus cycloid gear reducer as a whole the main power source of the machine, other parts are integrated design with reference to standard parts. The cleaning system is the key research content of the machine. Firstly, the cleaning principle of the fruit and vegetable transported by spraying, washing and net chain is introduced, and calculate the speed, power and torque of the working system, and the structure of the system is optimized. On this basis, after more accurate measurement and calculation of the actual machine, complete the overall modeling of fruit and vegetable cleaning machine and the key parts of the spindle finite element analysis.
Keywords: net chain conveyor；fruit and vegetable washing machine；3D assembly model；finite element analysis
目录
引言 1
1 清洗机的概况及现状分析 2
1.1 概况 2
1.2 现状分析 2
1.3 对清洗设备的要求 3
2 果蔬清洗机总体结构设计 5
2.1 论述 5
2.1.1 清洗机方案选择 5
2.1.2 结构 6
2.2 机械结构的设计 7
2.2.1 传动方案的分析拟定 7
2.2.2 设计方案的选择 8
2.2.3 初步估算功率 9
2.3 电动机的选择 9
2.3.1 电动机功率的选择 9
2.3.2 确定电动机的转速 10
2.3.3 电动机的型号的确定 10
2.4 减速机的选择 11
3 传动机构的设计计算 13
3.1 小链轮的选择计算 13
3.2 小链轮几何尺寸计算 15
3.3 主动链轮设计计算 16
3.4 主要失效形式 17
3.5链传动的张紧 18
4 辅助设备的选择 19
4.1 输送带的选择 19
4.2 张紧机构的设计 19
4.3 调整机构的设计 19
4.4 整体槽体的设计 19
4.5 泵的选择 20
4.6 喷水管的设计 20
4.7 输送水管设计 20
5 主要部分零件的设计计算及校核 21
5.1 轴的设计计算 21
5.1.1 初算轴的直径 21
5.1.2 轴的结构设计 22
5.2 轴的受力分析及强度校核 23
5.2.1 果蔬清洗机的轴用键受力分析 23
5.2.2 按弯扭合成应力校核轴的强度 23
5.2.3 轴的扭转刚度校核计算 25
5.3 键的选择及其校核 26
5.3.1 减速机轴上键的选择 26
5.3.2 果蔬清洗机的轴用键校核 27
6 轴有限元分析 31
6.1 概述 31
6.2 主轴的静态应力有限元分析 31
7 技术经济分析 36
7.1 技术分析 36
7.2 经济性分析 36
7.3 未来发展趋势 37
致谢 38
参考文献 39
引言
“民以食为天”,人们每天都要吃大量的果蔬，其中含有丰富的各种身体所需要的营养元素。随着人民的物质生产和消费需求的增加，人们对日常饮食尤其是每日必须摄入的果蔬要求更加严格,如果酱、防腐剂、沙拉的质量及用量的要求也颇为严格,这极大地促进了农业机械的研发进程。对新鲜果蔬的加工工程中,迅速将大量果蔬初步清洗干净,以便快速进行下一步加工,是至关重要的一步。本设计针对这一工序设计了可大批量清洗果蔬的设备,初步清洗果蔬,以提高加工效率,让果蔬尽快进入到下一步工序。
为使我国农产品发展的需求得到满足,农业清洗设备发展的脚步正在加快,许多农作物的表面难免会附着泥土以及农药。因此,对农作物表面的初步清洗是一个重要环节。为了降低人工劳动强度，防止人工无用，降低生产费用，生产绿色果蔬清洗设备对农产品的加工效率有着至关重要的作用。伴随我国果蔬加工业技术的提高,越来越多的工厂需要应用到果蔬清洗机,该设备是产品供应商实现果蔬自动清洗加工的重要机械设备。
1 清洗机的概况及现状分析
1.1 概况
果蔬作为农产品，在生长过程中难以避免暴露于空气中或生长于泥土中，表面常常会附着泥土、毛发、农药、虫卵、等物质，若不能有效清洗其表面，会对其外观、售价、加工、储存、运输等方面造成影响，从而造成浪费，影响经济效益。
中国作为农业大国，但我国对采摘后的果蔬的处理技术相对落后，需尽快改善；而且，由于果蔬加工设备的不足，难以更高体现果蔬的价值。我国经济的繁荣发展，造成劳动力费用升高，且人工清洗效率极低，难以实现大量果蔬的快速清洗，所以，人工清洗的方法缺点明显，不符合经济发展需求。因此，机械自动化清洗将是我国农业的发展趋势。农业产品的处理主要包括清洗、灭菌、分级、烘干、打蜡与包装等步骤。由此可见，果蔬的清洗作为第一道工序十分重要。果蔬清洗的质量将直接影响产品的品质、外观，进而影响售价、销量；利用清洗装置可高效处理果蔬表面的泥土农药等物质、改善果蔬产品的外观、进而提高果蔬的价值，进而增加经济效益。由此可见，该设备的前景十分广阔[1]。
如今，我国农产品机械化发展迅速，但对圆形或柱形的果蔬产品的清洗器械研究存在不足[2]。因此，生产出高效率、低成本的清洗设备对我国农业机械的发展意义十分重要。
1.2 现状分析
农业机械设备在西方发达国家具有很长的发展历史，且存在大量从事相关研究的企业，已形成完善的果蔬加工设备体系，已拥有很多种类的果蔬清洗设备，应用广泛，在结构、工艺、材料很多方面遥遥领先[3]。而我国的农业机械设备研究历史较短，基础欠缺，且多处于仿制阶段，设备加工单位也主要集中于北京、上海、广州、深圳、西安、南京等发达城市，与一些西方国家如德国、日本、美国、法国、荷兰等相比，技术存在明显不足[4]。
西方发达国家农业机械设备具有较强针对性，对于特定种类蔬菜都具有其特定设备[5],例如 Ftnon 公司，其研制的筐式生菜清洗设备，可专门应用于生菜的生产加工，具有很强的针对性，且性能效果理想，几乎不会损害蔬菜表面[6]。而我国的果蔬清洗设备针对性较差，不能实现一套设备只针对一类果蔬进行清洗。
如今，随着我国科技的进步，农业机械技术日益提高，机械设备大量应用于农业领域，虽然农业机械技术正在发展。但比起西方农业机械技术发达的国家相比，我国在此方面的技术仍存在明显不足，还存在较大的发展空间。
目前，主流的果蔬清洗机有超声波清洗机，滚筒式清洗机以及浸泡式清洗机。
超声波果蔬清洗技术，也被称为“无刷清洗”，其清洗原理主要是通过表面和附近的空化进行果蔬的清洗[7]。水果和蔬菜表面污染物的性质决定了其具体的净化效果。泥土、肥料、腐生植物和农药残留等物质，是影响水果和蔬菜的表面清洁的重要因素。若其表面污染物是不溶性的，稳定的气泡和微流体可以为果蔬的表面污染物提供溶解机制。水果和蔬菜表面与污染物层间的稳定气泡会导致腐生植物等污染物脱离果蔬表面。而灰尘和肥料等不溶性物质会被空化能量破坏，实现对其清洁。
滚筒式果蔬清洗机的主要构成装置有传动、注水装置及滚筒等组成[8]。其工作原理为将果蔬放置滚筒中，其中的果蔬随着滚筒的旋转而翻转，果蔬与果蔬间、滚筒与果蔬间相互摩擦，将果蔬表面的赃物清洗掉，最后经过水浸泡或喷淋冲出。GL-I型清洗机，是我国最早的滚筒果蔬清洗机，主要清洗根茎类作物。姜珍研制的滚筒式清洗机可同时进行浸泡、清洗、喷淋、刷洗，虽清洗效果好，但对果蔬损伤过大[9]。与此形成对比的是，李东采用的过滤式清洗机，大大提升了清洗器的清洁效果，传动机构与原料接触部分经过特别处理采用了橡胶材料，可有效地防止了在清洗时对蔬菜和水果产生损伤，从而产生无谓的损耗，整体运转稳定且噪音低。但是缺少水循环及过滤系统,水资源浪费较大但无水循环及过滤系统，水资源浪费较大[10]。
浸泡式果蔬清洗机分为上射水式及下喷水式两种。浸泡式果蔬清洗机的主要组成由水管，水泵，水槽，传送装置等组成，喷水管冲击管口周围的果蔬，使其在水中旋转，并对其表面进行冲击，且蔬菜间存在相互摩擦，使果蔬表面杂质在摩擦作用下脱落，从而进行对果蔬表面的清洗。浸泡式清洗工作量大，效率高，可实现水的循环利用，到达了经济环保的要求。
1.3 对清洗设备的要求
果蔬在其生长及加工阶段，难以避免的会受到泥土、尘埃、虫卵、毛发等物质的污染。所以对果蔬清洗设备的要求十分严格。
在果蔬清洗工艺和清洗设备的选择中，最重要的就是清洗程度是否符合要求。对于不同类别果蔬的清洗应采用不同的清洗方案及设备。清洗程度和清洗效率决定了清洗成本的高低，所以，在设计过程中应选择与要求最相符的清洗方案及清洗设备，保证质量的同时也要同时考虑成本。
在设计过程中，应主要考虑的性能如下：
1.对果蔬损害小——在清洗过程中应保证果蔬表面质量的完好，不能因清洗程度过大，损害作物表面，造成重大损失。
2.方案可靠——所设计的方案与设备必须达到所要求的清洗程度，且工作质量稳定。
3.符合绿色发展——所设计的设备及方案必须尽最大程度减少因可能出现的化学物质泄露、产生噪声、废气排放等对环境造成污染。
4.高效——所设计设备及方案必须具有高效、节能、节约劳动力的特点。
5.保证工作环境——该设备需要有良好稳定的工作环境，方便工人参与作业。
6.经济性——在满足其他要求的前提下，减少成本，达到最大的经济效益。
2 果蔬清洗机总体结构设计
2.1 论述
首先根据清洗对象蔬菜和水果的形态特征，提出了一种采用全浸式浸渍——喷射式冲洗——网链式传输——抬升式送出的方法。在浸渍和洗涤时，将蔬菜和水果进行浸渍，将附着在水果和蔬菜上的污垢进行初步的洗涤，使不易分离及固结的泥土杂质浸入水中，使得其在水中溶解，便于后续的冲洗。紧接着在下一步进行喷洒清洁，这个过程是用一个不锈钢网链输送果蔬，然后用三列共15个喷水嘴将水果和蔬菜全部冲洗干净，这样可使果蔬得到充分的清洗[11]。其中水槽中的水将被沉降，过滤，再循环使用。
2.1.1 清洗机方案选择
针对清洗水果和蔬菜任务要求，目前有两种较为成熟的清洗方案：超声波清洗和浸泡清洗。
1、超声波清洗方案：采用电子方法制造出超声波配合强氧化剂共同作用，首先利用超声波生成40kHz的振动可以使水槽中强氧化剂的溶解能力大幅度提高，此外，超声波还为果蔬清洗的物质反应提供了必要的能量输入，同时，强氧化剂除了能将蔬菜和水果上可能残留的农药进行降解外，还能对有毒物质进行分解和杀菌。经过超声波处理后，果蔬原质的完整性得到了很好地保持，营养成分不会流失[12]。
2、浸泡式清洗方案：待清洗果蔬在水槽中的高压水流冲洗压力下，发生翻滚碰撞，在冲刷掉表面的泥土杂质的同时进行充分搅拌。从果蔬表层洗刷掉的泥沙受重力作用缓慢沉入底部隔离仓内，不会再受到水压作用被裹挟着对果蔬造成二次污染，考虑到不可避免会出现漂浮于水中的残渣和虫子等，设计采用机器筛网对杂质进行过滤处理，经过清洗的果蔬由输送机传输出水后再经喷淋清洗表面，最后缓慢抬升过沥水分并输送到出料口。
经过对比发现，超声波清洗机大多小型化，通常适用于家庭，无法满足本次的设计要求——可以适用于工业进行大批量清洗作业，因此必须选择后者。目前普遍的浸泡清洗机如下图2-1所示：
图2-1浸泡清洗机
Fig.2-1 soaking a cleaning machine
2.1.2 结构
由于选定的果蔬清洗方案为水压冲洗，网链输送加喷头喷刷等工序，因此，在机械功能实现上也要从以上方面入手。由于受限于清洗的工作条件，整个清洁工艺基本上都是在封闭的条件下进行的，所以，设计在确保不影响工作人员的操作和观测的前提下，将全部的设备安装在一个方型的水槽内，这个水槽是整个装置的底座和功能实现的基础。对于运输设备，根据水果及蔬菜的易损伤特性，本设备采取了一种网链式的结构，由钢丝编成，具有较高的韧性，而且在水里泡久了也不会生锈。而水为了重复利用，设计成循环水路系统，卧式水泵水平安装在机体框架上，入口与水槽相连，而排水系统的一头和输水管相连，另一头与3条喷水管相连，方便利用水循环反复冲洗水果和蔬菜。由与摆线针轮减速机直连的三相异步电动机组成减速器，为本机提供动力，由于链条的高效性和简单性等特点，减速器与主传动系统之间使用短节距精密滚子链连接。综上所述，本机总体结构由三部分构成：网链输送果蔬，水槽作为基体，水泵和喷水管作为清洗机构。本机整体的三维结构图如图2-2所示：
图2-2果蔬清洗机的三维结构图
Fig.2-2 3d structure of a fruit and vegeTab cleaning machine
本次设计的新型网链果蔬清洗机也可以分为以下四部分：“L”型的网链输送机构成输送系统、减速器—小链轮构成的传动装置、三个连接的喷头管构成的喷淋装置、水槽池—水泵组成的清洗系统。其中设计重点是清洗系统和输送系统。本机器占地面积小，其清洗效果比其他方法更好，除了可以有效清洗水果和蔬菜最后还可以将初步清洗好果蔬提升到一定高度方便进行下步操作，而且清洗工序和提升工序连续进行，从而大大提高了生产的效率。本设备适用于各类小型的水果及蔬菜的预清洗处理。然而，该装置的使用也必然会有一定不尽如人意的瑕疵，例如，由于被动链轮主轴下部是浸泡在水里的，仅能使用滑动轴承，而这种轴承寿命很短，必须经常更换。但随着与主轴配合轴承的材质和构造上不断改进，该机器的使用前景将更加广泛[13]。
2.2 机械结构的设计
2.2.1 传动方案的分析拟定
通常来说，一个合理可靠的传动系统，除了必须满足不同传动机构所要求的转速和功率范围外，还要适当参考以下几个方面，最终确定合适的传动系统设计方案。
1、例如连杆机构、凸轮机构等能够变化移动方式的机构以及一些控制装置，应设置在传动链的远端或低转速处提供，以便防止出现大的累积偏移，从而会对变速器的总体精确性造成不利影响。
2、传动装置整体布置原则要尽可能紧凑匀称，具有良好的强度和刚性。应符合实际需要，整体尺寸结构设计应适用于工厂的布局和作业人员的作业，方便机器装置的拆卸和维护。
3、带传动常与链传动进行比较，带传动平稳转动,可减振避免过载保护电机,应尽可能与电机相连。但是带传动可能会发生滑动，导致所能传递的转矩稍小,且能承受力也较低。
4、在传动机构整体的设计中，应特别关注避免由于超负荷或操作失误引起的机械损伤和人身受到伤害，根据实际需要在传动系统的某个部分相应增加安全保护环节。
5、带滚轮的链条由于其结构特性在传动中运转是不均匀的，没有确定的传动比，此外还有冲击碰撞，转速越大情况越明显，因此应置于低速级。
6、如果一部机床的工作部件之间不需要协同工作，可以使用多部原动机，也可以使用一部原动机，通过并联的传输链来控制单个工作部件。
因此，综合考虑以上原则，最终确定本次设计的传动方案，采用电动机、摆线针轮减速器和链传动的结合方式[14]，传动方案简图如图2-3所示。
图2-3传动方案的机构简图
Fig.2-3 mechanism diagram of transmission scheme
2.2.2 设计方案的选择
方案一:由电动机连接V带轮,通过皮带驱动轴驱动被驱动链轮，驱动链轮与被动链轮共同带动链条及其上安装的网链。
方案二:由电动机经齿轮传动主轴使被动链运转,主动链轮和被动链轮一起工作带动链条及其上安装的网链。
方案三:由电动机经链传动主轴使被动链轮高速旋转,主动链轮和被动链轮一起工作带动链条及其上安装的网链。
在当今的市场消费大环境下，高效率、性价比是赢得用户青睐愈发不可忽视的要素，它是每个工程师都应该首先考虑的并追求的。因此，在本次设计整个流程中应充分考量各种因素对产品的成本产生的影响。综合考虑以上三种方案后，第三种具有结构紧凑、布置合理、驱动方式简便、可靠、可保证使用周期、生产费用低廉、工艺简便等优点。方案一和方案二的效率相对较差，生产费用也比较高。通过三种方案的对比，故选择了第三种方案。
2.2.3 初步估算功率
如果要求假定设计生产效率为1~2吨/小时，再根据所设计的输送网链的传输长度为3米，工作开始时待清洗的果蔬从进口放入，经过一系列清洗过程到清洗结束需要100秒，则初始输送速率为0.03m/s。
输送网链的功率：
（2-1）
——空载运行功率系数，取；
——输送网链水平投影长度，取；
——输送网链速度，v=0.03m/s；
——输送网链上材料的输送功率系数，取；
——输送量(t/h)，取；
——输送高度，取0.7m;
——附加功率系数，取；
代入公式求得；
电动机功率计算:；
取，。
2.3 电动机的选择
2.3.1 电动机功率的选择
实际生产中电动机因为其独特的结构及控制简单、工作运行可靠、维修方便等特点,所以在大部分的生产设备中都是由电动机来提供动力的。电动机作为一种系列化的产品,一般是以一种规格的批量或大批量的方式,通过专业的厂家来制造。在机械结构的设计中,必须全面考良到电动机的工作负载的特性、大小及其变化范围，选用电机的种类和结构、容量(功率)和转速,以确定具体的电机型号应用到设计中。
目前在国内工业普遍使用的是三相交流电动机，其中Y型三相异步交流电机通常作为首选。若要求电机的起动转矩和转动惯量很低时的场合，则可选择Y型三相异步交流电机，而在需要频繁停起、频繁正反转或经常短时间运行等工况下，电机的转惯量和超负荷容量均需满足，故采用YZ、YZR型三相异步交流电机。
综上所述，本次选择Y型全封闭式三相异步交流电机。
电机功率选用的准则：当电机额定功率选择大于实际工作所需功率，不光提高了设计成本，而且会导致经常不在满负荷下工作，功率因子非常小，导致了资源的浪费；相反如果电机额定功率选得过低，将无法为整个系统提供足够的动力，或由于电机始终处于超负荷状态而导致电机提前报废。
当工况要求电机长时间持续工作且所受载荷比较平稳时，可以优先以所需要的额定功率为标准，选用的电机的额定输出功率比系统工作要求的功率略高。从上述对电机的运算可知，需要的功率是：，因此，本次选择的电机功率是。
2.3.2 确定电动机的转速
在同一动力工况下，异步电机存在四种不同的同步速度可供选择，相对应分别为750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min。总体来说，当电机的外形尺寸越大、磁极对数越多、转速越高时，其价格越高；相反，旋转速度越慢、外形尺寸越小、磁极对数越小时，其售价越低。针对本次设计而言，链轮带动的网链履带不宜采用速度较快的电机，所以拟采用的同步电机的转速不超过1000r/min。
2.3.3 电动机的型号的确定
按上述内容确定所需的速度及功率，经标准数据查询，最终确定选取Y型三相异步交流电机的型号为Y100L-6型，通过查资料可知该型号电机的转速和功率分别为n=940r/min、p=1.5kw。由于本次设计所处工作场合与水接触的原因，若无保护措施，会造成电动机由于进水导致短路烧毁，后果严重，故在电机的保护级别应选用IP44。下面的表格2-4中列出了此电机型号的资料[15]。
表2-4 电动机型号
Tab.2-4 motor model
| 电动机型号 | 额定功率/kW | 最大转矩 | 堵转转矩 | 满载转速r/min | 额定转矩 | 质量/kg |
| Y100L-6 | 1.5 | 2.0 | 2.0 | 940 | 2.0 | 33 |
2.4 减速机的选择
减速器是一种作用是在原动机与执行机构之间进行减速的独立驱动部件。其根据不同的驱动体系的等效级数，可以分为单级减速和多级减速。根据齿轮的结构，可以分为圆柱齿轮、锥形齿轮和锥形-圆柱齿轮减速器。
在此方案中，应从整体结构的需求出发，从效率、外廓尺寸或质量、制造和运行成本等方面，全面地进行分析和对比，从而达到最合理、最优的效果。由于本次设计的果蔬清洗机采用了中心轴式驱动方式，舍去使用皮带轮等传动而采用两级链传动，在清洗机中，由链轮带动的传动网链运转线速度较小，此外考虑到果蔬的较脆弱易磕碰的特点，对比后决定选用传动比较大的摆线针轮减速。通过上一小节的叙述，确定选择1.5kW的额定功率，然后经过计算输入和输出转速的比值，最终确定了传动比为23的型号是最合理的。
摆线针轮减速机广泛适用于煤矿、钢铁、建材、化学、纺织、轻工业等工业领域。其根据不同的驱动体系的等效级数，可以分为单级和两级。其又有卧式和立式两种不同的安装形式。
摆线针轮减速机单级的输入功率范围是0.6~75kw，传动比范围是9~87；两级的输入功率范围是0.052~13.41kw，而传动比范围是121~5133;减速机可随电机的转向发生改变可实现随时正转或反转，但是输入转速一般不大于1500r/min。
按照前文的设计要求，由于输送网链的运转线速度为0.03米/秒，所以选择了型号为XWD8-23-1.5型的水平摆线针齿轮减速器，此为两级卧式摆线针轮减速器，从减速器型号可以看出,额定功率为1.5kw，传动比为23,则根据输入转速为940r/min,不难计算出输出转速为40.87r/min。
图2-4 摆线针轮减速机
Fig.2-4 cycloid reducer
3 传动机构的设计计算
在国内工业中最常用的传动方式是带传动和链传动,而此次选择链条传动主要是由于链条传动相对于皮带传动而言，其明显优势在于：
(1)没有滑动和打滑现象;
(2)传输同样扭矩时，与皮带传动相比，传动路线更紧密;
(3)自始至终不需要施加很大的张紧力,避免施加在轴上的载荷过大;
(4)传动平稳且效率较高;
(5)能使用在温度较高以及湿度较大的场合[16]。
3.1 小链轮的选择计算
由前文论述可知，减速器的轴输出转速、功率、输出轴径分别为n=40.87r/min、P=1.5kw、d=35mm,因为待清洗的水果和蔬菜全都位于输送网链上且同种类重量相差不大,所以载荷稳定小链轮则可直接与减速机轴连接。
（1）小链轮齿数：
与减速器轴直接相接的小链轮齿数和与之相配合的从动小链轮的齿数相同均为19,则可知这级小链轮传动比i=Z1/Z2=1。
（2）转速：
由于两个链轮齿数相同，所以主动与从动小链轮具有相同的转速n=40.87r/min。
（3）设计功率：
（3-1）
其中：——工作条件系数，取1.0；
——多排链条系数，取1.0；
——小链条齿轮的齿轮系数，取1.11；
（4）链条节距P：
根据前文所述的小链轮的转速和设计功率数值分别为Pd=1.35kw、n1=40.87r/min,可以在资料中查得链条的标准节距P=12A,即取19.05mm。
（5）初定中心距a：暂取a=20P=381mm。
注意：该计算方法可以保证不同大小的链轮在正常情况下不会发生碰撞，并且避免小链轮上的包角小于120°，以保证链轮和链条之间有充分的接触面，从而达到更加平稳的目的。
（6）链节数：
（3-2）
注意:链节数必须取诸如2,4,6,8……这样的偶数整数,所以本次设计取偶数整数为80。
（7）链实际中心距：
（3-3）
取a=416mm。
（8）链速：
（3-4）
与估算相符。
（9）验算小链轮内轴孔直径
（3-5）
由所在轴段直径决定，链轮轮毂孔的最大许用直径由链轮所安装轴的轴径尺寸所决定的,通过查表最终取作40mm。
（10）有效拉力：
（3-6）
（11）轴上载荷：
，取=1 （3-7）
（12）润滑方式选定：
根据链节距和线速度分别为P=19.05、v=0.25m/s，采取定期拿毛刷进行手动涂刷润滑的方式。
（13）链条标记：
按结构由前面内容最终确定选用了12A型的单列链条，节距19.05mm，链条节数是80节。
（14）链轮材料及热处理：
链轮作为主要的传动件，要求其齿面不光要具有足够的耐磨性还要有良好的接触强度，一般选用中碳钢切制，在一般的工况条件下材料使用Q235A或Q275A即可满足使用要求，而如果在高速、重载的情况下则必须要使用合金钢，在低速时选用铸铁也可满足使用要求，由于小齿轮的尺寸要比大齿轮小，所以在同样的情况下，齿轮的啮合频率更高，所以一般情况下，小链齿轮的材质要优于大齿轮，并进行合适的热处理。根据实际情况，本次的结构选择：45号钢经过热处理、回火和淬火，使得其表面的硬度可达HRC40-52。
表3-1 滚子链的基本尺寸
Tab.3-1 basic dimensions of roller chain
| 链号 | 节距P(mm) | 滚子直径(mm) | 排距(mm) |
| 12A | 19.05 | 11.91 | 22.78 |
3.2 小链轮几何尺寸计算
小链轮的简图如下图3-1所示，然后通过查找相关数据资料进行小链轮外形尺寸的计算。
图3-1小链轮的简图
Fig.3-1 schematic of a small sprocket
其具体尺寸为：Z=19，P=19.05
（1）小链轮孔径：
（3-8）
（2）分度圆直径：
（3-9）
（3）齿顶圆直径：
（3-10）
（4）齿根圆直径：
（3-11）
其中dr——滚子直径（mm），值为11.91mm。
（5）最大齿根距离：
（3-12）
（6）齿轮凸缘直径：
（3-13）
查《机械设计手册》表得：h=15.0
取。
3.3 主动链轮设计计算
选取主动链轮节距P=76.20mm,滚子直径dr=40mm。
1）材料选择：
采用45#调质处理表面硬度40-50HRC
2）分度圆直径：
（3-14）
3）齿顶圆直径：
（3-15）
4）齿根圆直径：
（3-16）
其中dr——滚子直径（mm），值为40mm。
图3-2主动链轮
Fig.3-2 driving sprocket
3.4 主要失效形式
与链条比较,链轮具有更高的接触强度和更长的使用年限，所以，链传动如果发生失效的一定是链条先出现失效，而最常见的失效形式是：
(1)链条疲劳破坏
在运转过程中，链的各个部件都会承受着各种循环负荷，在循环负荷下，链板片由于疲劳容易发生断裂，而滚子和套筒两者则都会由于疲劳而出现开裂。在常规工况下,链条传动是否满足要求或者能承受多大载荷,基本上就取决于链板的疲劳强度的大小。
(2)链节的磨损
由于链节持续的使用，尤其是在未加足够润滑油的情况下，链节会持续地磨损，链节在被磨蚀后，链节的空隙增大，从而导致链传动很可能发生链齿与链条分离。
(3)链条胶合
如果链条润滑不当或链轮长时间处于转动速度过高状态,会使链铰链的销轴与套管的工作面的润滑油膜遭到破坏,然后处于高温和高压下销轴与套管直接接触导致两表面发生粘结,再受到不同的转矩使已经粘连在一起的部位被撕裂,给表面造成极其严重的损伤,这种现象称为胶合。因此必须对链条的最大旋转速度进行限制。
为了保证链条传动的工作性能，在机器中的布局排列位置也需要注意，其排列应遵循以下两个原则：
1)两个链轮的旋转面必须在一个相同的竖直面上，不然极容易造成链子的滑脱和异常的磨损。
2)两个链轮轴的中央连接线优选为横向或低于水平面倾斜，并尽可能地防止与下面的链齿轮没有完全啮合或过度啮合。
3.5链传动的张紧
如果链传动中链轮没有张紧使链条自然下垂，则会导致链传动的啮合失效并可能会引发振动，由于链传动与皮带传动的张紧作用是不一样的，跟皮带过松打滑不同，链条如果没有张紧则会影响链的工作性能[17]。
4 辅助设备的选择
4.1 输送带的选择
本文的果蔬清洁机的输送网链作为传送设备中的牵引部件和传送部件，用来输送果蔬，由直径1.5mm的不锈钢丝编织而成，不锈钢丝中间用连接轴连接，整个输送网链的长度为6.8米，而网眼的尺寸是10毫米*10毫米。
4.2 张紧机构的设计
输送网链张紧设计：此次设计选用调整托辊来调节整个输送网链的张紧，使其有纵向移动的自由度，以方便控制整个网链输送带的张紧。此外给输送网链施加足够的张紧力，并限制整个网链的垂直度过高。
链轮张紧设计：链轮张紧是防止链传动中链轮没有张紧使链条自然下垂，则会导致链传动的啮合失效并可能会引发振动，需要通过设置张紧轮，由外向里把链条压紧,实现链条与链轮的整体张紧的目的,加大了链轮与链条的接触面积。
4.3 调整机构的设计
对于输送网链来说除了用调整托辊来调节纵向宽度，必须要有调整机构来调节其横向松紧程度，此方案使用UCK轴承装配在底部的滑道槽内，通过用调节螺钉来调节输送网链。
4.4 整体槽体的设计
槽体由钢板和框架焊接而成，密闭无缝，主要功能是作为容器容纳水、输送网链、果蔬等，同时也是完成清洗作业的主要区域。果蔬清洗机在实现清洗果蔬任务的同时，对产量也有一定的要求，因此对槽也有一些设计上的需求，要视具体的生产条件而定。通过对其进行理论分析和计算，为了确保槽体有平稳的底部，最终得出了该槽体的内壁钢板尺寸为长2300毫米，宽1500毫米，厚度4毫米。外壁通过焊接固定在槽钢框架上，并进行了防水测试，确保不会漏水。
在本次网链式果蔬清洗机设计中的槽体制作可以说是整个设计过程中比较关键的一环，对其整体的焊接技术有很高的技术要求。其应选用适当的焊接工艺，对焊接工艺进行适当的控制，总之，务必要最大限度地保持果蔬清洗机的外观和使用年限。至于选用的材料为Q235,原因是通过查找相关资料后，Q235材料是主要用于制造相对比较重要的零部件。而从材料和经济性等各个方面来说,对槽体壁厚的要求是4mm。
槽体中的水经过过滤后，由排水口经水管流入泵体，然后流向喷头实现水的循环使用，在槽体的底端设有排水口，可以将淤泥等无法过滤的物质水槽中排出。
4.5 泵的选择
11/2BL-6A型泵作为一种广泛应用于工业水泵，是一种单级悬臂式的直连离心泵,转速和功率分别为n=2900r/min, p=1.5kw。
结合工况使用条件及作业要求，通过查询标准水泵型号，选择了扬程可达16米、流速为每小时5立方米的离心泵11/2BL-6AY9OS-16。该泵是一种悬臂式、单级、单吸直联离心泵，转速和功率分别为n=2900r/min，p=1.5kw。
轴封有两种类型：填塞式和机械式密封件，由钳形弹簧耦合器与电动机耦合。根据抗磨性、防锈性、工作环境、水泵主体材质等因素，选用不同型号的水泵。针对多种类型蔬菜和水果的清洗，采用对水泵电动机进行无级变速调节来实现压力调节。
4.6 喷水管的设计
喷水管安装在槽体上方。将三组喷水管均匀分布，每两组间距650mm，每组排水管上安装分别5个直径为25mm的出水口，出水口由中间向两侧排开，间距分别为300mm，200mm。并在出水口上安装与出水口直径相匹配的高压雾化喷水头，与水平方向夹角45°，在不破坏果蔬表面的情况下，扩大清洗面积，增加清洗强度。高压雾化喷水头可根据所清洗果蔬的种类灵活更换。
4.7 输送水管设计
输送水管整体呈悬臂式结构，形如一根整体长2100mm、直径50mm的水管,首尾及中部各有一个直径160mm的法兰盘,每个法兰盘上有4个直径18mm的定位安装孔，分别用来与槽体、水泵、喷水管连接，是构成水循环系统的重要组成部分。
5 主要部分零件的设计计算及校核
5.1 轴的设计计算
5.1.1 初算轴的直径
（1）由所学知识可知，在进行轴的结构设计时，通常先确定最短轴径段并对其最短的轴径进行初步估计，然后根据最短轴径来确定轴的整体尺寸,此外还关系到与轴段相配合的滚动轴承型号和链轮的选取计算。
首先，用扭转强度法来进行轴径的初步计算，也就是：
（5-1）
式中：
P——轴传递的功率，kw；
n——轴的转速，r/min；
c——根据轴的材质而决定的系数。
表5-1 各种材料系数c的取值范围
Tab.5-1 various materials coefficient of c scope
| 轴的常用材料 | 35 | 45 | Q235 | 40Cr,35siMn |
| 材料系数c | 135~118 | 118~107 | 160~135 | 107~98 |
大多数情况下优先选择优质碳素钢作为轴的材料。根据上表5-1所示c的取值仅与弯矩对轴的影响强度有关，当轴主要受弯矩时，c取大值；在所受弯矩不明显时，C只能取小值。因为本次设计主轴主要受转矩儿弯矩不明显，所以c取小值100。
所以：
（5-2）
在轴上铣键槽会降低轴的强度，这点我们在初算轴径时不能忽略，应该引起重视。具体的影响是：当存在一个键槽时应该在所算出轴径的基础上增加百分之五，同理存在两个则应该增加百分之十。针对本轴的设计中,轴上就存在一个键槽。
所以：
（5-3）
圆整取轴的直径为35mm。
（2）轴的材料
根据所学知识，如果一个轴既传递扭矩还要承受弯矩，则它属于转轴。本文所选用的轴就属于这种转轴，此外还是阶梯轴，材料就选择价格相对便宜的经过调质或正火热处理45号钢。
5.1.2 轴的结构设计
1)轴整体设计成阶梯轴,其外形如设计图纸所示。此外,加工时要在轴的两端切出45度的倒角，目的是为了方便装配与轴配合的轴上零件,然后所有的键槽都应在同一轴体母线上铣出，并尽可能选择相同的截面大小的键槽。
2)轴上零件的定位
轴肩具有结构简便、定位准确、能经受大轴向压力的优点，一般选择使用轴肩来进行轴向定位。分别使用键、紧定螺钉来进行周向定位和共有定位。
3）减速器轴轴段直径和长度的确定
每个轴段所需要的直径设计直接取决于承受载荷的大小。通过上文公式5-3，已经初步计算出轴段的最小直径并按标准圆整取为35mm,然后再从dmin处起按照装配要求和尺寸设计依次计算并确定各段轴的直径。
（5-4）
P—功率，A—材料系数，n—转速。
经过查手册后确定这个与链轮相配合的轴径尺寸取标准直径d1=35mm，此外阶梯轴的相邻轴径不能相差得太大，一般取5~10mm,再由轴肩的高度规则高度h为(0.07~0.1)倍的轴直径d,选用直径为40mm,长度为50mm的过渡轴;再按照轴上零件的定位尺寸和装配限制,与轴承进行下一段的配合,设计为轴径45mm,长度为70mm的轴段;最后根据槽体整体宽度及装配要求设计中间轴段为标准轴径50mm,长度为1220mm。各轴段直径及长度见下图5-1。
由于工艺、组装等原因，使用了相同的轮毂直径的链轮，也就是说明链轮轮毂中心孔的直径同样选为35mm。
图5-1主轴的简图
Fig.5-1 Schematic diagram of the main axis
5.2 轴的受力分析及强度校核
5.2.1 果蔬清洗机的轴用键受力分析
果蔬清洗机上主要传递扭矩处为：两链轮与主轴连接处即键所在轴端，该处轴径为d=45mm，从机械设计书本中的表可以查出在此处所用键为b×h=14×9，下面对此处轴段的强度进行分析和校核。
1.带入轴的扭矩强度条件公式如下：
（5-5）
式中：—扭转切应力，单位为MPa；
T——轴所受的扭矩，单位为；
WT——轴的抗扭强度参数，单位为mm；
n——轴的转速，单位为r/min；
P——轴传递的功率，单位为kw；
d—计算截面处轴的直径，单位为mm；
—许用扭转切应力，单位为MPa；
此轴选用45号钢，值为25~50MPa之间，而通过对轴的计算，＝30.35MPa。
,故轴的扭转条件符合要求。
5.2.2 按弯扭合成应力校核轴的强度
首先，估算网链重量及工作载荷共100kg,做出轴的扭矩简图如下图5-2所示：
图5-2轴扭矩图
Fig.5-2 shaft torque diagram
1)链轮的所受分力：
链轮的轴向力，链轮的径向力，链轮的圆周力
。
（a） （b）
图5-3水平面和垂直面的支反力
Fig. 5-3 supporting forces in horizontal and vertical planes
（5-6）
（5-7）
2）计算截面C处的弯矩
（5-8）
（5-9）
图5-4水平面和垂直面的弯矩
Fig.5-4 bending moments in horizontal and vertical planes
3）合成弯矩并画出其弯矩图
图5-5合成弯矩图
Fig.5-5 composite bending moment diagram
（5-10）
此主轴进行校核时,一般仅对轴上最大的弯矩和转矩进行校核,也就是最大的风险段,从5-1的主轴简化图中可以看出,在该轴整个轴段中，支撑链轮处轴段的截面应该是最危险截面，应该对此截面进行分析,采用第三强度理论对主轴进行校核,并求出了该轴的计算应力如公式5-11所示：
（5-11）
W——轴的抗弯截面系数（mm3）。
由于选择的主轴材质为经过调质热处理的45#钢。查标准表可知＝60Mpa，所以强度要求符合，是安全的。
5.2.3 轴的扭转刚度校核计算
轴的扭转变形用每米长的扭转角来表示
（5-12）
式中：L——受扭转作用的长度，单位为m；
G——剪切弹性模量，取；
——截面惯性矩，；
——分别代表第段轴上所受的扭矩、长度和惯性矩，单位同上；
Z——受扭转作用的轴段数；
综合上式计算出。
为所述轴长所能容许的扭矩角度取决于所述轴杆的应用情况。精确的传动轴宜为0.25~0.5度/米。如果轴的精度不高，则可以达到1度/米以上，显然像本次方案所包含的轴是普通的传动轴，可取=0.5~1(°)/m，满足要求的扭矩强度。
综上所述,可以认为设计的轴是足够满足工作要求的。
5.3 键的选择及其校核
通常情况下在选择键时，一般已经确定了需要进行连接的轴和装配件的材质及结构尺寸，并也已知连接的负载。这样，所选键的种类可以依据连接的构造特征、用途和操作情况来进行选定，并按轴径从基准中选取断面，并将其纳入到相应的检验计算中。
键宽度和深度的确定只由所处轴径的大小决定，至于长度则需要根据轮毂长度按照标准选取。依据本次的工作要求，在连接轴与联轴器时，以转矩为主，没有轴向窜动，因此，这里只需选用半圆型键进行连接即可达到使用要求。一般的平键进行扭矩的传递通常靠的是运转时两侧面的挤压，平键适用于高速高精度或承受循环冲击载荷的应用场合。此外平键独特优点是适合在高速度、高精确度和可经受周期性冲击的情况下使用。另外，由于其对中性性能优良、安装简便、适用范围最广等特点，在国内的应用领域占据了很大的比重。
平键按照外型结构一般分为三类：圆形头A型、平头B型、单圆形C型。通常使用一种单圆形C型来联接轴及轴上毂类零件。键的材质一般是选择用钢材，其抗拉强度不得低于600Mpa,材料45钢是使用最多的。如果要判断一个键选择的是否正确可用，便要检验其强度能否达到使用的要求。由于键在传递时受到的主要是剪切力的影响，因此，只要剪切应力强度能满足使用要求则选择的键正确可用。至于键槽两侧面的粗糙度Ra一般选择为1.6~3.2um。
5.3.1 减速机轴上键的选择
以下表格5-2和图5-6显示了按标准根据减速器的轴径和轮毂的长短来确定键的形状尺寸。
表5-2 键的各参数
Tab.5-2 parameters of the key
| 轴 | 键 | 键槽 | ||||
| 直径d/mm | 公称尺寸b×h/mm | 宽度b | 深度 | 半径r | ||
| 极限偏差 | 轴t/mm | 毂t1/mm | 最小/mm | 最大/mm | ||
| 35 | 10×8 | -0.015
-0.051 |
5.0 | 3.3 | 0.16 | 0.4 |
图5-6键的结构图
Fig.5-6 structure of the bond
若要求键连接所能传递的转矩，前提先要假设在键连接的接触各表面上每一处的受挤压应力是相同的,然后再考虑键的耐磨性和挤压强度由公式5-13得到：
（5-13）
故能满足电动机在满载荷时所需转矩。
5.3.2 果蔬清洗机的轴用键校核
1)轴与主动链轮上键的选择及校核
在该输入轴上设有两处传递转矩的键，分别是：轴与主动链轮连接处、轴与小链轮连接处。输入轴的外伸轴径最小段与小链轮的连接也需要用键来传递转矩。在此基础上，通过该轴系周向的位置，可以采用A型平键连接，并在标准键手册上找到该键的尺寸：宽度b*深度h*长度l=14×9×60，为了确保该输入轴和链轮之间具有良好的对中性能，取链轮与输入轴的配合为。
当常规的平键在轴向上传输扭矩T时，键的工作表面首先会受压应力N的影响，从而使工作表面受压，键会被剪断失效。键用45#钢件的断裂破坏是其主要的破坏方式，因此一般仅对其进行了挤压强度的估算。前提先要假设在键连接的接触各表面上每一处的受挤压应力是相同的,则这种情况下键的挤压强度条件由公式5-14计算为：
（5-14）
键的受力简图如下图所示：
图5-7轴键设计参数示意图
Fig.5-7 schematic diagram of axis key design parameters
其中k是键与轮毂（或轴槽）的接触高度，mm，k=h/2,为键的工作长度，b为键的宽度。查标定45号钢在冲击加载下的静力连接处键的允许挤压应力为60～100。
此时联结链轮和输入轴的键的挤压强度为
（5-15）
由上述结果可以看出，在该结构中，输入轴的键可以达到一定的强度，足够安全满足使用要求。
2）轴与小链轮连接处键的选择与校核
键材料用#45钢，其为60～100。
此处所指的输入轴也就是小链轮轴上的转矩,A型普通平键实现链轮与轴的周向定位,按d=45mm进而从设计资料上中查得平键的尺寸为:b×h×l=14×9×60。
键的选择计算,与上面的一样，普通平键在轴上传递转矩T时,键的工作面受到压力N的作用,工作面受挤压,键受剪切,失效形式是键、轴槽和轮毂槽三者中最弱的工作面被压溃和平键被剪坏。链轮与轴的连接的键可采用＃45钢，所以它的主要失效形式为压溃，所以通常只进行挤压强度计算。假定挤压应力在键的接触面上是均匀分布的，此时挤压强度条件是：
（5-16）
将已知数据代入挤压强度公式得
（5-17）
从上面计算可得出链轮处轴上键的强度能够满足强度要求。
查机械设计书可知，选用A型普通平键，其尺寸为：b×h×l=14×9×60,为避免链轮与轴没能拥有足够的对中性能,所以需要取链轮与轴的配合公差为。
3）链轮轴键的选择及校核
链轮轴上总共有两处需要布键：链轮与轴采用轴向固定。
轴上的扭矩：T＝15240N·mm
键材料用#45钢，其为60～100。与链轮配合的轴直径d＝35mm，查相关手册，键联结的强度计算公式如下：
（5-18）
式中T——转矩（N·m）；
——各齿间载荷不均匀系数，通常＝0.7～0.8；
Z——齿数；
——齿的工作高度（mm）,，c为倒角尺寸；
——齿的工作长度（mm）；
——平均直径（mm）,矩形花键；
——键联结许用挤压应力（MPa）。
将通过查资料得到的相关数值回带到上述按键的挤压强度计算式5-18中，获得：
（5-19）
通过查阅力学设计书，发现在静力连接状态下，受加工和应用的影响，链轮表面经过热处理后，其在40～70之间，因此，所选用的键符合强度的需求。
与减速机配合的轴直径d＝35mm。查相关设计标准，选用A型普通平键，其尺寸为：b×h×l=10×8×30。
为了防止链轮与轴没能具有足够的对中性能,所以需要取齿轮与轴的公差配合为H7/r6。
将所得的相关数据代入挤压强度公式,可得到公式5-20：
（5-20）
由上述结果可知，在齿环位置，轴上的键的强度足够，完全可以安全使用。
6 轴有限元分析
这章介绍了用有限元数值计算技术对机器主轴的力学特性进行了研究，但是由于不同的力学模型，其模型的计算精度和计算方法都不一样，必须采取适当的计算手段，以保证模型的收敛和可靠。在此基础上，采用有限元模拟技术进行了轴类构件的力学性能研究。
6.1 概述
本次设计的果蔬清洗机,在实际工作中,对传动杆的刚度、强度会有比较高的要求。对于结构材料的一些指标需要明确,强度、刚度等指标是工业上对零件材料进行量化的指标。强度是一种能够承受塑性变形、弹性变形和抗破裂的性能。刚性是反映材料的弹性变形困难的一个重要指标，其与其弹性系数有很大的关系，一般成正相关。(弹性模量是在变形允许的范围内,应力值比上应力对应的形变值)。因此刚度对于传递动力的轴来说至关重要。在有限元仿真结果分析时,用轴所受最大应力与材料屈服强度比较来判断轴是否满足强度要求;通过轴最大形变量来判断是否满足刚度要求。
6.2 主轴的静态应力有限元分析
在结构设计时,对于非关键部位的尺寸及结构我们可以根据经验确定,但是，为了确保结构的合理，对本次设计的主轴进行严格的检验是极其有必要的。本文介绍了用有限元方法对该轴进行静应力分析。由上一章知，最小轴径为35mm,材料为45#钢，根据本次设计内容，忽略主轴的重力和摩擦力的影响，而主要考虑其所受转矩，转矩为15240N·mm。
(1)创建算例
选择Simulation创建”新算例”,右击”算例1″,选择”静应力分析”(操作如图6-1所示)。
图6-1创建新算例
fig.6-1 creating a new example
(2)指定材料属性
该软件为使用者在Simulation材料库中设置了许多种不同的可能用到的材料，使用者可以直接在SolidWorks的材料库中选择合适的材料。本次轴材料选择45号钢,材料属性窗口见图6-2。
图6-2轴材料属性
fig.6-2 shaft material properties
(3)定义虚拟固定件
在“夹具顾问”中选择“固定几何体”,选取与轴承配合的两个轴端固定,完成了固定处理。
图6-3固定夹具
fig.6-3 fixing fixture
(4)添加载荷
由上面可知，主轴直径最小端所受转矩15240N·mm,方向逆时针。
图6-4添加载荷
fig.6-4 adding loads
(5)网格划分
对主轴整体以高质量进行网格划分,取消”自动过度”选项,结果如图6-5所示。
图6-5网格划分
fig.6-5 grid division
(6)运行分析
开始执行运行，并点击”运行”开始解析，等待一段时间后，如果出现关于大位移的提示，点”否”。
(7)图解显示
结果的分析是非常重要的，如下面三幅图所示，可以进行不同的显示程度和选项进行；如下图是显示应力变形结果的；
图6-6应力图
fig.6-6 strain diagram
如下图所示是显示位移的；
图6-7合位移图
fig.6-7 combined displacement diagram
如下图是显示应变的；
图6-8应变图
fig.6-8 strain diagram
由应力分析图可知连接杆所受最大应力为216.9MPa<530Mpa，则足够满足强度要求。
7 技术经济分析
7.1 技术分析
总之，该果蔬清洗机的出现将极大提高果蔬清洗业的现代化程度，可以极大地方便有关生产的工作，使工作效率大大提高，充分合理地利用资源，并尽量使效益最大化。
截止目前，本文所提出的果蔬清洗机器设计虽已取得阶段性成果，但还需要进一步研究和改进。接下来主要的研究方向包括以下两个大方面：
（1）本文优化了输送网链和水循环喷淋结构，为了优化整体结构并实现最佳性能，有必要继续进一步建立果蔬清洗机的整体虚拟样机。
（2）目前机器设计阶段已完成，在完成虚拟样机之后，下一步需创建果蔬清洗机的实体样机，以控制整体系统进行调试和实验测试以满足实际需要。
本文设计的果蔬清洗机不仅提高了水果和蔬菜的清洁度，还提高了生产加工效率，并且具有工艺简单，投资少，能高效的完成水果和蔬菜生产前的预处理工作，大量节省人力、物力，广泛用于种植产地、加工厂等，为广大用户创造较高的经济效益和社会效益。
7.2 经济性分析
近年来随着越来越多的水果蔬菜被农药污染事件的发生，果蔬清洗机开始受到不少中国家庭和消费者的关注。我国是农业生产大国，在蔬菜清洗、加工等方面投入的人力、物力不足，此外果蔬生产全程机械化程度低，装备体系不健全，所需劳动量大，其中收获和采后加工环节的用工量占到了果蔬生产总用工量的60%以上，导致果蔬生产效率低，成本高，可持续生产受到限制。因此，政府及相关部门应加大政策扶持力度，发展壮大果蔬清洗技术研究方面人才队伍，加大果蔬清洗关键技术、清洗设备新产品的研发，提高产品研发水平与科技创新能力，加快实现我国果蔬清洗的优质、高效、安全生产，带动果蔬清洗产业化水平全面提高。清洗机生产企业较少，竞争压力小，不仅技术上难以有重大突破，机器价格上也一直居高不下。一台臭氧气泡清洗机售价在20万元以上，这让很多有意发展果蔬深加工的企业望而却步，一定程度上阻碍了果蔬深加工产业的快速发展。
根据调查近段时间收购价和加工后的销售价，推算出经济效益，以工厂产业为例，估计本台机器成本约1万元，受季节影响，按每台清洗机器每年加工果蔬5个月，每天加工8t来计算，10台机械共加工12000t，增值0.4元/kg，共增加毛利润4800万元。
该机器在加工过程中，只用清洁水进行果蔬表面清洗，废弃物为泥土，对环境不会造成污染，对人体无危害。该设备的引进推广，使部分人员从事了果蔬加工生产，增加了收入，同时，也带动了果蔬种植业的扩大生产。综上所述，果蔬清洗机适合在所有果蔬种植地或者果蔬加工厂引进与推广，可实现果蔬清洗作业，延长保鲜期，带动种植户、果库等对清洗机的使用，促进种植业经济社会健康发展，加快产业扶贫开发力度，走出一条别具特色的扶农、助农、富农的道路。
7.3 未来发展趋势
（1）提高清洗过程的电气化、机械化、自动化水平。
目前，国内研制的果蔬清洗设备多采用机械方式实现对果蔬的清洗，而电气化、自动化程度应用很少，尚未使用智能化、计算机技术，科技含量亦不高，且传统清洗方式难以满足农产品生产加工机械化、智能化、信息化需求。因此，今后应重视果蔬清洗设备高新技术的转化与应用，将电气化、自动化、信息化等技术融入果蔬清洗技术研究，提高果蔬清洗设备科技含量。
（2）加大果蔬清洗机在节水节电方面的研究力度。
在保证果蔬清洗质量的同时，研究清洗时间和清洗方式对节水节电的影响，提高清洗效率，降低能耗。
致谢
本次毕业设计是大学最后一次也是最重要的一次设计，所以在此对那些帮助过、指导过我的老师、同学致以最诚挚的感谢。
大学四年，所收获的不仅仅是愈加丰厚的知识，更重要的是在阅读、实践中所培养的思维方式、表达能力和广阔视野。很庆幸这些年来我遇到了许多恩师益友，无论在学习上、生活上还是工作上都给予了我无私的帮助和热心的照顾，让我在诸多方面都有所成长。感恩之情难以用语言量度，谨以最朴实的话语致以最崇高的敬意。
毕业设计对我来说是一个较大的挑战，在设计过程中碰到很多问题。特别是刚开始不知道怎么下手，有点不知失措。幸亏老师及时督促做设计，指导老师给了我极大的支持和帮助。感谢我的指导老师——老师的悉心指导，如果不是老师耐心的教导，我也完不成我的设计。当我的设计出现问题时，当我的知识薄弱时，老师总会及时的帮助我，我想我的设计其实也凝聚着老师的一份心血。老师严谨治学的精神给留下了深刻的印象。设计的顺利完成，得益于老师的精心指导，使我明白了做设计要一丝不苟，保持严谨的作风。在这里我向康老师表示衷心地谢意，同时我还要衷心感谢在大学期间给我帮助和鼓励的各位老师，同学，让我在机械这个领域学习到了很多理论知识，并体会到了怎样将理论转化为实践，以及深入思考问题的方式。
还要感谢四年里与我一起生活的舍友们，感谢你们对我的包容与帮助，让我体会到一个小家的温暖与团结，尽管有时也会有些许摩擦，但那将是多年后美好的回忆。还有许多人，也许他们只是我生命中匆匆的过客，但他们对我的支持和帮助依然在我记忆中留底了深刻的印象。在此无法一一罗列，但我对他们，我始终心怀感激。
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