柑橘是世界上重要的水果之一。中国是柑橘的主产国,宽皮柑橘的年产量占我国柑橘总产量的55%以上。受柑橘深加工技术的限制,我国的宽皮柑橘大多是鲜食消耗。宽皮柑橘加工的重要问题是剥皮,在柑橘剥皮前,确定每一个柑橘的状态并使之朝向一致,可大幅提高宽皮柑橘的剥皮效率。高品质柑橘产品生产中,需要先确定柑橘的状态,再将柑橘进行单独包装或贴标。此外,柑橘产品的在线品质检测中,为了避免计算机对果柄、果顶的误判,也需要首先完成柑橘的定向。因此,研究宽皮柑橘的定向输送方法对提高柑橘产业的机械化加工水平,具有重要意义。柑橘定向的研究国内外学者鲜有提及,与柑橘同属椭球对称水果的苹果、桃、番茄的定向方法则早有报道。本文以椭球对称水果为例,介绍了这一类水果的定向原理和方法。在参考前人研究的基础上,提出了宽皮柑橘定向输送方案,并在试验的基础上确定了定向方案中关键装置的最优参数,针对试验装置和定向方案中可能存在的问题,利用Solidwroks和Adams等软件对部分结构进行了仿真分析,并提出改进思路。本文研究的内容详述如下:1、确定了宽皮柑橘定向输送方案。该方案主要包括清洗与分级、分料与提升、平推进料、果柄的调整、旋转定向和侧向夹紧。2、设计并制造了宽皮柑橘旋转定向装置。在确定定向方案的基础上,设计并加工了一种能完成预定要求的旋转定向装置,该装置主要由传动系统、平推进料机构、槽轮机构和旋转夹持机构等组成。传动系统主要完成动力的传输与分配,平推进料机构主要完成柑橘的进料,槽轮机构将连续运动转化为间歇运动并为旋转夹持机构提供锁止功能,旋转夹持机构完成柑橘的旋转,各机构紧密配合完成柑橘的旋转定向。3、进行了旋转定向装置的性能试验。在装置上进行了进料放置方式、进料距离、果形指数、电机转速和柑橘横径的单因素试验。分析单因素试验结果,确定选取果形指数、电机转速和柑橘横径三因素进行正交试验,正交试验结果表明试验因素对定向成功率的影响主次关系为:柑橘横径C>果形指数A>电机转速B。正交试验最佳组合为C2A2B2,即柑橘横径为60mm-65mm,果形指数为0.8-0.9,电机转速为18r/min,在此基础上柑橘的侧向定向成功率高达92%。4、对定向方案中的关键步骤进行了仿真分析。通过Solidwroks软件分别建立了柑橘果皮三维模型和柑橘整果三维模型。利用柑橘果皮三维模型,分析得出柑橘从斜面滑槽开始下滑的极限角度为15°,斜面滑槽的最佳倾斜角度为36°。利用柑橘整果三维模型研究了柑橘果皮在受到夹具动板或进料推板作用时的应力分布,并得出在现有假设条件下,柑橘果皮所能承受的最大压力为48N。通过观测Adams软件的maker点,得到了夹具动板匀速旋转时限位挡杆的运动轨迹,并依此得到了限位挡块的优化设计数据。