[发明专利]一种西兰花切块去芯机构的参数优化设计方法

说明书

本发明公开了一种西兰花切块去芯机构的参数优化设计方法，包括如下步骤：确定设计变量；根据具体设计要求确定取值范围；建立西兰花切块去芯机构的运动学模型、建立目标函数、约束函数；根据设计变量、约束函数、切块去芯机构的运动学模型及目标函数编制优化设计的计算机程序并输入计算机进行运行，采用有约束的优化设计算法对各设计变量进行优化计算，直至达到期望的优化值；输出优化设计计算结果及其运动仿真图形。本发明能够得到西兰花切块去芯机构的最佳参数,满足西兰花切块的理想轨迹要求并且使得切块过程中刀具的同步性得到提高，提高整机性能的稳定性。

技术领域

本发明涉及一种西兰花切块去芯机构，尤其涉及一种西兰花切块去芯机构的参数优化设计方法。

背景技术

鲜切西兰花又称切割西兰花，是以新鲜西兰花为原料，经挑选、整理、去皮、去芯、切分、杀菌、包装等一系列的处理，使产品仍然保持新鲜状态，供消费者、餐饮业直接烹饪。根据产业信息网发布的《2016-2022年中国其他鲜或冷藏的西兰花行业进出口态势分析及对外贸易前景展望报告(07049020)》其中对西兰花出口量统计显示2009～2015年期间我国其他鲜或冷藏的西兰花出口量由5.5万吨逐渐上升至12.95万吨，并且仍处上升趋势。对于出口的西兰花小块要求为长度为3～5cm，大小均匀，切口面积小。欧洲、美国以及日本等国家已经实现机械化切块，但大多为单独切块、没有去芯，切块机构运动轨迹为直上直下，导致切好的小花与剩余的大茎混合一起，需要人工分拣。美国Charlie公司研发一款气动西兰花切块机，刀具为半球形，工作时绕固定轴旋转对西兰花进行切块，轨迹为半球，而西兰花的花苞形状大多不是规则的半球状，易导致西兰花切块不均，有大有小，需要人工二次切块，效率不高。国内对西兰花的切块装置研究较少，西兰花切块一直由人工完成。综上所述，现阶段西兰花切块设备存在着切块不均、需二次加工或需人工分拣的问题，影响切块的加工效率，需要对此作出改进。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的西兰花切块设备存在着切块不均、需二次加工或需人工分拣、刀具运动不同步等缺陷，提供了一种新的西兰花切块去芯机构的参数优化设计方法。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：

一种西兰花切块去芯机构的参数优化设计方法，所述西兰花切块去芯机构包括曲柄AB、连杆BC、摇杆CD、气缸EF、摆臂DI、三角杆FGH、拉杆HJ、拉杆HK、刀柄IJ、刀柄IK、刀具M、刀具N，点A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K为铰链点，所述曲柄AB绕点A转动时，所述连杆BC做平面运动并带动所述摇杆CD与所述摆臂DI做平面内绕点D的摆动，所述摆臂DI与所述摇杆CD摆动至切块位置时，所述气缸EF开始动作并推动所述三角杆FGH做平面运动，所述三角杆FGH推动所述拉杆HJ和所述拉杆HK向下运动，所述拉杆HJ、拉杆HK推动所述刀柄IJ和刀柄IK做切块运动，所述刀柄IJ上焊接有刀具M，所述刀柄IK上焊接刀具N，进行切块运动，所述摆臂DI的摆动与所述刀具M、刀具N的切块运动的合成，形成了所述刀具M、刀具N的西兰花切块轨迹，所述摇杆CD摆动至另一极限位置时，所述气缸EF往回动作，所述刀具M、刀具N张开，所述刀具M、刀具N内的西兰花芯由于惯性会做抛体运动，抛掷至回收装置，所述的参数优化设计方法包括如下步骤：

(a)确定设计变量：

取摆臂上一点G＇，点I与点G＇的连线IG＇的长度为设计变量X1(单位：mm)，取点G与点G＇的连线GG＇的长度为设计变量X2(单位：mm)，取杆HG的长度为设计变量X3(单位：mm)，取拉杆HJ的长度为设计变量X4(单位：mm)，取拉杆HK的长度为设计变量X5(单位：mm)；

(b)确定步骤(a)中X1、X2、X3、X4、X5的取值范围；

(c)建立西兰花切块去芯机构的运动学模型，以点A为坐标原点的直角坐标系，将各杆表示为杆矢，并将各杆矢用指数形式的复数表示，

由封闭图形ABCDA可写出机构第一个封闭矢量方程：