海带结是人们喜爱的食品,外观美观方便食用,在所有海带产品中价格较高。但目前海带结的生产几乎全部由手工完成,生产效率低下,生产环境差,人力成本高。为了实现海带的自动化打结,提高海带结的生产效率,本课题对海带的力学特性进行试验研究,并基于D型打结器打结原理,设计了一种海带打结机构。期望达到的目标有:揭示海带生物力学的特性,包括拉伸和摩擦特性;研究D型打结器的打结原理,设计海带打结机构。针对以上目标,本课题所做的工作和研究成果如下:本课题通过拉伸和摩擦试验,研究了不同试验条件下海带的生物力学特性和摩擦特性。试验结果表明,大部分海带拉伸断裂的断口齐整,可见明显局部变形,少部分断裂是由一侧撕裂而成。拉伸速率和样品厚度对海带的拉伸性能有着不同程度的影响,其中弹性模量受拉伸速率的影响较为显著。海带的应力-应变曲线可由四次多项式拟合。应力松弛和蠕变试验表明海带具有明显的粘弹性。海带与试验材料之间的摩擦系数,受到正压力、试样厚度、加载速率、相对位移和试验材料等多种因素的影响。在摩擦试验中,硅胶对海带的表面的损伤最小而摩擦系数较大,可用于海带抓取装置的设计。本课题不仅有利于理解海带的生物力学和摩擦特性,还为海带自动化加工机械的设计提供参考。研究了D型打结器的工作原理,并在此基础上,设计了由凸轮盘、不完全齿轮以及多连杆组成的海带打结机构。海带打结机构可以完成打结动作依靠的是时序性,在于各主要部件之间精确的配合。本课题完成了包括整体方案设计、时序性设计、传动方案设计以及关键零部件设计。建立打结机的三维模型,并利用ADAMS建立刚体动力学仿真模型,分析验证打结嘴和空间连杆的运行轨迹,各部件时序性配合,以验证海带打结机构设计方案的合理性。利用ANSYS Workbench,对驱动齿轮盘上的不完全齿轮与打结嘴锥齿轮的啮合进行非线性动态接触仿真,对首齿啮合的接触应力进行仿真分析验证,仿真结果表明满足强度要求;还对驱动齿轮盘、压紧凸轮盘进行模态分析,验证两驱动盘在运行过程中的稳定性。