3968 電動菠蘿削皮機的設計,電動,菠蘿,削皮,設計 湖南農業(yè)大學東方科技學院全 日 制 普 通 本 科 生 畢 業(yè) 設 計 電動菠蘿削皮機的設計DESIGN OF ELECTRIC PINEAPPLE PARING MACHINE學生姓名： 學 號： 41914515年級專業(yè)及班級： 級機械設計制造及其自動化 (5)班指導老師及職稱： 副教授學 部： 湖南·長沙提交日期：2012 年 06 月湖南農業(yè)大學東方科技學院全日制普通本科生畢業(yè)論文（設計）誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文是本人在指導老師的指導下，進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產權爭議。除文中已經注明引用的內容外，本論文不含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。同時，本論文的著作權由本人與湖南農業(yè)大學東方科技學院、指導教師共同擁有。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。畢業(yè)論文（設計）作者簽名：（作者手寫簽名）年 月 日目錄摘要 ....................................................................................................................................................IAbstract...........................................................................................................................................II1 概述 ................................................................................................................................................11.1 菠蘿去皮機研究意義及應用前景 .....................................................................................11.2 現(xiàn)在菠蘿去皮方式及所用工具 .........................................................................................21.2.1 手動菠蘿去皮方式 .................................................................................................21.2.2 機械菠蘿去皮方式 .................................................................................................42 機械菠蘿去皮機的方案的設計與確定 ........................................................................................52.1 機械菠蘿去皮機-方案一 ..................................................................................................52.2 機械菠蘿去皮機-方案二 ...................................................................................................72.3 機械菠蘿去皮機-方案三 .................................................................................................112.4 方案的確定 .......................................................................................................................123 菠蘿去皮機的總體及部件結構設計與校核 ............................................................................133.1 菠蘿去皮機的總體結構設計 ..........................................................................................133.2 執(zhí)行結構設計 ..................................................................................................................143.3 傳動結構設計 ...................................................................................................................193.4 電機選擇 ...........................................................................................................................214 菠蘿去皮機夾具的設計及鏈條的設計 234.1 夾具的設計 234.2 夾具端軸承的選擇與校核 234.3 鏈條的設計 245 菠蘿去皮機的電氣控制 ..............................................................................................................285.1 電氣控制設計 ...................................................................................................................285.2 電氣控制原理圖 ...............................................................................................................28總結 ..................................................................................................................................................29致謝 ..................................................................................................................................................30參考文獻 ..........................................................................................................................................31電動菠蘿削皮機的設計學 生：指導老師： (湖南農業(yè)大學東方科技學院，長沙 410128)摘要:菠蘿去皮是所有菠蘿制品加工工藝過程的重要環(huán)節(jié)，目前存在的各種去皮方法都各自有其一定的局限性。隨著菠蘿產業(yè)的發(fā)展和我國社會經濟的進步，如何尋找一種優(yōu)質、高效、節(jié)能幾環(huán)保的菠蘿剝皮方法己成為菠蘿加工工藝過程中迫切需要解決的問題。本文主要介紹了以切削原理為基礎的、適合食品加工工廠等場所使用的大型菠蘿去皮機的設計要點、工作原理和設備組成。關鍵詞：去皮機；切削；設計；菠蘿DESIGN OF ELECTRIC PINEAPPLE PARING MACHINEStudent: LI Zheng-wen Tutor: Zhang lan(Oriental Science ＆Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract: the pineapple to skin is all pineapple products processing the important link of the process, the existing various to skin methods have their respective some limitations. Along with the development of industry of pineapple and China's social and economic progress, how to search for a high quality, highly effective, the energy conservation environmental protection of the pineapple skinning several methods has become the pineapple processing technology process urgent need to address the problem. This paper mainly introduces the cutting theory based, suitable for food processing factory and other places of use of large pineapple skin-peeling-off machine the main points of design, working principle and composition of equipment. Keywords：Peeling machine; friction; design; pineapple1第一章 概述1.1 菠蘿去皮機研究意義及應用前景菠蘿原名鳳梨，原產巴西, 16 世紀時傳入中國, 有 70 多個品種, 嶺南四大名果之一。菠蘿含用大量的果糖，葡萄糖，維生素 A、B、C，磷，檸檬酸和蛋白酶等物。味甘性溫，具有解暑止渴、消食止瀉之功，為夏令醫(yī)食兼優(yōu)的時令佳果。根據(jù)聯(lián)合國糧農組織目前公布一份研究報告顯示，全世界銷售量的熱帶水果中菠蘿排名第二，銷售量為 1500 萬噸（其中中國大陸為 40 萬噸）。菠蘿除了當水果鮮食外，還可以作美味的菜肴。菠蘿外觀如下圖：圖 1 原材料-菠蘿????????????????????????????????????菠蘿雖好吃，但皮難削，由于菠蘿的皮為花苞片狀的硬皮，并呈現(xiàn)螺旋狀的排列，而且每個花苞片上面都有一個較深的“果眼”或“黑芯”。通常，人們手工削菠蘿皮的做法：一種是用鋒利的水果刀先削去菠蘿上的全部花苞片硬皮，然后再逐個挖去菠蘿上殘留的全部“果眼”；另一種是利用特制的 U 型刀沿著菠蘿花苞片和“果眼”排列的螺旋方向挖出一條深“溝”，連皮帶“眼”一塊去掉，需逐條螺旋線方向挖“溝”才能完成。所以手工削皮不僅費時費力，不安全，不衛(wèi)生，而且對菠蘿果肉的浪費也較大。而隨著人民生活水平的提高，使得菠蘿的的需求量越來越大，上述手工去皮的方式已經不能滿足如工廠、大酒店、零售商2人的大批量快速去菠蘿皮的需要，因此，如設計一種快速、安全、方便、衛(wèi)生的菠蘿去皮機，應用前景十分廣闊。1.2 現(xiàn)在菠蘿去皮方式及所用工具1.2.1 手動菠蘿去皮方式手動菠蘿去皮方式為目前比較常用的一種菠蘿去皮方式，也是傳統(tǒng)的菠蘿去皮方式，首先通過削刀或者刮刀去除外皮，然后再用深 V 字形刀去除釘扣。常用的手動去除菠蘿外皮的刀具如下：圖二：菠蘿刀????????????????????????刮除外皮以后，再用去釘?shù)栋压蹆惹宄蓛簦褪俏覀兂３缘牟ぬ}啦。3近年來也出現(xiàn)一種從菠蘿內部取肉的便捷快速去皮刀。其原理是通過一把螺旋刀具旋緊菠蘿內部，把菠蘿肉切削成螺旋狀一起提出來，但是此種方法浪費較大，一般在出售菠蘿飯的飯店才采取此種做法，因為剩下的果殼可以用來做菠蘿飯。其切削過程如下：此種刀具款式新穎，效率較快，比傳統(tǒng)方式速度要快 3-5 倍，但是缺點也較多，一是浪費的果肉太多，二是還是要采取人工操作，衛(wèi)生難以控制，所以此類刀具在市面上，一般以賣菠蘿飯的飯店內使用較多，下圖為宣傳效果圖：41.2.2 機械菠蘿去皮方式由于手動去皮存在耗時、費工、衛(wèi)生難以控制等缺點，針對工廠、商家等需求快速衛(wèi)生去皮的要求，現(xiàn)在市面上已經生產出了快速菠蘿去皮機。下圖為廣州達橋食品設備有限公司生產的全自動菠蘿快速去皮機機去皮效果圖：此種產品采用 PLC 控制，機器由削皮刀、削眼刀、機械手、定果叉、PLC等組成。動作電腦程序控制。由于削刀能自動跟蹤菠蘿外形變化，因而去皮和去果眼帶肉少，菠蘿利用率高。機器去果眼能大幅降低成本。開機前先測量果皮厚度和果眼深度，更換削刀，在觸摸屏上設定程序和參數(shù)，把菠蘿放進料斗，機器就能同時將外皮、果眼削下并且分離開來。處理能力：400-600 個/時 效果：同時除外皮和毛眼，削皮厚度：2-6 毫米可調 削毛眼層厚度：5-7 毫米可調菠蘿外形：粗、細、高、矮、彎、直均可功率：1.5 千瓦 電壓：220/380 伏重量：150 公斤 外形尺寸：1200×700×19005經過了解，此類產品因為使用許多傳感器及需要 PLC 控制等，造價較貴，最便宜的需要 1 萬余元，對于投資者來說，投入太大，所以一般在大型食品工廠才使用，對于一般售賣點，不是很劃算，因此，我們將研究開發(fā)一種成本較低的菠蘿削皮機。第二章.機械菠蘿去皮機的方案的設計與確定本章主要內容是確定機械式菠蘿去皮機的幾種設計方案，然后通過論證選取一種最優(yōu)的方案。2.1 機械菠蘿去皮機-方案一本方案采用摩擦原理用于菠蘿去皮，簡圖如下：1.菠蘿入口 2．簡蓋 3．插板 4．圓筒 5．出料口 6．底座 7．機槊 8．聯(lián)軸器 9．電機 10．變速機構 11．橡膠擋板 12．磨盤2.1.1 摩擦式菠蘿去皮機基本結構該機采用立式機型，主要包括工作圓筒，工作轉盤，機架和傳動部分工作圓筒工作圓筒部分包括圓柱形工作筒和倒梯形集皮槽。它由不銹鋼薄鋼板卷焊而成（采用不銹鋼是因為它具有良好的耐腐蝕性能承受一定的沖擊載荷，具有較高的硬度和耐摩性，特別是對于此類食品加工設備，食品安全衛(wèi)生狀況最佳） 。筒內壁為6粗糙表面，以棕剛玉摻環(huán)氧樹脂澆注、烘干而成。圓筒的側壁開有帶活門的出料口，物料塊莖在離心力的作用下甩出來，碰在出料門的內壁上并改變方向，以便于物料的收集。出料口和排渣口的方位可根據(jù)接收容器的放置位置和方便操作來確定。工作轉盤工作轉盤是物料去皮過程中產生機械作用的主要部件。根據(jù)菠蘿的生物學特性及物理特性，吸收手工去皮的基本原理，確定轉盤的基本形狀為圓盤形，轉盤表面為中心向四周輻射的凸起波紋狀。為增大物料和轉盤的摩擦，用棕剛玉摻環(huán)氧樹脂通過模型澆注在盤的頂面上，大概 20mm 厚，經烘干制成。亦具有一定的去皮作用。轉盤下方設有隨盤一起轉動的擋水環(huán)，以防止清洗水進入軸承。圖 2.4 軸上零件的裝配分析。1．磨盤 2．橡膠擋板 3．軸 4．齒輪圖 4.1 軸上零件的裝配分析傳動系統(tǒng)該傳動系統(tǒng)采用 V 帶一級傳動。電機安裝在機架上水，整機結構簡單、緊湊。工作圓筒下部設有排渣口，清洗水連同物料皮渣一起從這里排出。72.1.2 工作原理以電機為動力，通過齒輪帶動圓筒底部的磨盤旋轉。磨盤上表面中間低、邊緣高，呈波浪形。塊莖加入圓筒內，因離心力和相互碰撞作用，在圓筒內上、下、左、右翻動，并不斷地滾動；而圓筒上的彈板，將塊莖彈回，在磨盤和彈板共同作用下菠蘿被均勻地磨去外皮，實現(xiàn)菠蘿去皮的目的。去皮結束時加入清水，再打開側門，塊莖從側門排出，皮屑隨水流從磨盤的周圍間隙排出。該機為間歇生產。當去皮機工作時，工作轉盤旋轉，物料由斗形進料口加入，物料落到旋轉圓盤表面上的波紋凸起上時，受離心力的作用由工作圓盤的中心向外運動，同時被拋起向筒壁的粗糙表面并產生摩擦。物料不斷的沿工作圓筒壁運動，上升到頂蓋，又被頂蓋擋回落入工作盤表面。物料在這樣的往復運動過程中，被猛烈翻滾攪動，從而形成了與盤、筒壁及顆粒之間的以翻轉、揉搓摩擦為主，撞擊為輔的綜合機械作用效果，從而達到去皮的目的。在摩擦去皮的同時，從進水孔注入清水，及時將擦下的皮通過轉盤與筒壁的縫隙沖至排渣口排出機體。在不停機的情況下，打開出料口的活門，物料利用離心力從出料口卸出。卸料前應停止注水，以防止活門打開后從出料口濺出。2.2 機械菠蘿去皮機-方案二本方案采用切削表皮的方式達到去皮的目的，采用“V ”型刀具剔除果眼及外表皮，對于未長果眼的部分則采取普通切削方法去除。簡圖如下：81，外殼 2，基座 3，上頂蓋 4，上頂蓋及對頂螺母 5，下頂蓋 6，下頂釘7，V 型刀具 1 8，V 型道具 2 9，蝴蝶夾緊卡子 10，開口槽 111，夾緊滑動梯形槽 12，夾緊 T 型銷 13，刀具夾緊法蘭盤體14，刀片 1 15 刀片 2 16，進給螺紋套管 17，直齒圓錐齒輪 118，直齒圓錐齒輪 22.2.1 基本結構介紹1， 外殼：該機械的外殼2， 基座：是該機械穩(wěn)定3， 上頂蓋：用來遮擋切削渣飛濺4， 上頂蓋及對頂螺母：上頂釘用來固定菠蘿度》對頂螺母用來固定上頂釘》兩螺母對頂擰緊后使旋合螺紋始受收到附加的壓力和摩擦力作用，，當菠蘿再被切削有軸向跳動時，該摩擦力仍然存在其特點，結構簡單,放松效果好。5， 下頂蓋: 與下頂釘固連來支撐菠蘿6， 下頂釘：用來固定菠蘿，與上頂釘共同固定菠蘿7， V 型刀具 1：V 型刀具為固定刀具，隨著動力傳到刀具法蘭（13）帶動V 型刀“挖果眼” ，V 型刀具兩面均為刀刃，98， V 型道具 2: V 型刀具 2 為沿刀桿可上下移動刀具，用來確定菠蘿兩層“果眼”之間的距離進而確定轉速當?shù)毒?1 定位于第一層“果眼”時,松開蝴蝶夾緊卡子(9),沿開口槽 1（10）移動 V 型刀具 2 使其對準第二層“果眼” ，讀出開口槽 1（10）上的檔次，進而調整搖動手柄，選取合適轉速，切削菠蘿。9， 蝴蝶夾緊卡子：用于配合 V 型刀具 2 選取正確位置。10， 開口槽 1：V 型刀具 2 沿開口槽 1 上下移動，上面的刻度用來選擇轉速。11， 夾緊滑動梯形槽：當下頂蓋上放上待切削菠蘿時，轉動夾緊 T 型銷(12)使刀具夾緊法蘭盤體（13）上的刀架沿夾緊滑動梯形槽向中心夾緊，實施對菠蘿的夾緊。12， 夾緊 T 型銷: 轉動夾緊 T 型銷，使刀具夾緊法蘭盤體（13）向內夾緊實現(xiàn)定位。13， 刀具夾緊法蘭盤體：刀具夾緊法蘭盤體上由四把可移動的刀桿，上面有兩把“V”槽刀，V 型刀具 1（7）和 V 型刀具 2（8）還有兩把與菠蘿表面平行的刀，片刀 1（14）與片刀 2（15）,其 V 型刀具 1（7）與刀片 1（14） ，片刀 2（15）在同一水平面上。其外型類似于車床上的法蘭盤體。1014.片刀 1：用來切削菠蘿表面的毛刺和菠蘿表面的皮。15 片刀 2：與片刀 1 作用相同16 進給螺紋套管：上面選用傳動螺紋，用于傳遞功，實現(xiàn)回轉運動與直線運動換。傳動螺紋的牙型由梯形，矩形等。在這里我們選用矩形螺紋傳遞其中大徑D=14MM，螺距 P=2mm，中徑 D2=11.835mm 進給螺紋套管與刀具夾緊法蘭盤體（13）底部齒合傳遞動力給刀架。17 直齒圓錐齒輪 1：直齒圓錐齒輪 1：與進給螺紋套管固連18 直齒圓錐齒輪 2：直齒圓錐齒輪 2 與直齒圓錐齒輪 1 嚙合傳遞動力 19 開口槽 2：該開口槽 2 在外殼 1 上，當下頂針插入菠蘿后另一端卡在外殼 1已盡開好的槽上與上頂針（4）一起起固定菠蘿的作用。1120 齒輪變速機構：對于不同大小的菠蘿提供三種變速，有一個三聯(lián)滑移齒輪合同軸上的三個齒輪構成。21 搖動手柄：用來提供動力，可向外殼（1） 內伸入拉出，控制某個齒輪和三聯(lián)滑移齒輪。2.2.2 工作原理由上頂蓋、上頂釘及對頂螺母、下頂蓋、和下頂釘、構成菠蘿的夾持機構，直齒圓錐齒輪與進給螺紋套管固連，通過搖動手柄和變速齒輪機構將動力經直齒圓錐齒輪與進給螺紋管道組成的傳遞機構，將動力傳給的刀具夾緊法蘭盤，從而帶動刀具旋轉，實現(xiàn)刀具的旋轉運動與直線進給運動，進而完成對菠蘿的去皮與“挖黒芯”的工作。2.3 機械菠蘿去皮機-方案三本方案提供一種菠蘿削皮去釘機器，該機器可以在一個工作程序中同時完成削皮和去釘兩種工作，提高了工作效率，最大限度的減少了削皮去釘時對菠蘿果肉的浪費，而且可以適用于不同大小的菠蘿，經濟適用性強.簡圖如下：122.3.1 主要結構介紹本方案設計的菠蘿去皮機，包括環(huán)形固定體、管形活動軸、活動體、削皮絲、去釘?shù)?、小彈簧和大彈簧等多個活動體組成漏斗形開口裝置，用于放置菠蘿，環(huán)形固定體位于各活動體外網，各活動體通過管形活動軸與環(huán)形固定體鏈接，活動軸為空心腔體，空心腔體有小彈簧，小彈簧一段位于活動軸臺階上，另一端設有一圓環(huán)，圍繞各活動體內側組成的圓周并進入各管形活動軸空心腔的削皮絲穿過圓環(huán)，各活動軸前端設有三角形去釘?shù)?，可以從活動體圓周內側深入圓周中心。2.3.2 工作原理本方案菠蘿削皮去釘器各活動體在菠蘿向下移動過程匯總推動管形活動軸向外張開，又在大彈簧反作用力的對抗下，使菠蘿削皮去釘器的活動體內側緊靠菠蘿表皮，同事，削皮絲的長度和張緊度也會隨活動體組成的入口大小在小彈簧的作用下自動調節(jié)，利于菠蘿削皮和去釘，并確保削皮的厚度保持一致，削皮去釘非常干凈，且保證最大限度地減少去釘時對菠蘿果肉的浪費。本設備中的多根管形活動軸，是根據(jù)大多菠蘿表面花器組成的螺旋紋數(shù)決定的，選用 13 根，也可以具體選擇，使用的時候，還可以適當減少以及不裝去釘?shù)?，就能實現(xiàn)對不同水果的削皮去釘工作，或者只削皮不去釘?shù)墓ぷ?，使用簡單方便，用途廣泛。2.4 方案的確定在以上的三種方案中，方案一是采用摩擦式去皮，去皮效果一般，且表面不美觀，且需要除去的釘刺不能去掉，浪費較多，此方案不予選用。方案二和方案三是基于切削原理的削皮機，其中方案二結構簡單，操作方便，缺點在于去釘不方便，不能自動調整切削半徑，使得操作復雜性和難度加大，操作人員的勞動強度也比較大，第三種方案的話只需操作人員上料和下料，勞動強度降低，且具有自適應菠蘿半徑大小切削的作用，對果肉浪費較小，制造成本較方案二要稍貴，但是由于都是比較容易加工的零件，成本/價格還在合理的范圍以內。綜上所述，基于實用性、操作人員勞動強度和成本三個方面考慮，本次設計采用第三種方案。13第三章 菠蘿去皮機的總體及部件結構設計與校核3.1 菠蘿去皮機的總體結構設計3.1.1 運動的合成圖 1根據(jù)菠蘿的結構，菠蘿表面的花苞片及“果眼”的分布形狀如圖 1 所示。菠蘿通常呈現(xiàn)未對稱性的左右螺旋線排列，左右螺旋線的螺旋線的螺旋升角均約為40，每條螺旋線繞菠蘿均為 712 圈，每個菠蘿的螺旋線數(shù)為 13 條左右，而菠蘿的高度與其直徑之比為 1.5 左右，其高度一般在 160mm——280mm 范圍之內。故水平方向轉動 7/12 圈則豎直方向上升 1.5D設定每個菠蘿去皮時間為 20s，則：min/47201/rsr??95.菠 蘿De?3.1.2 總體結構設計在方案三中已經初步描述菠蘿去皮機的結構，其中機器中去釘器包括環(huán)形固定體、管形活動軸、活動體、削皮絲、去釘?shù)?、小彈簧、大彈簧，用于放置菠蘿的活動體是由多個活動軸機構組成漏斗形開口裝置，所述活動體由上大下小的半錐形體與一支離的圓弧體連接成一體，半錐形體向漏斗形開口傾斜，半錐形體與圓弧之間14的角度大于 90°，環(huán)形固定體位于活動體的外圍，與活動體或自薦通過跟管形活動軸連接，活動軸為空心腔體，位于環(huán)形固定體與活動體之間的活動軸外周設置大彈簧，活動體可向后擠壓大彈簧，從而擴大由多個活動體組成的用于放置菠蘿漏斗形開口裝置的直徑?；顒虞S空心腔體內設有小彈簧，小彈簧一段通過活動軸內內壁臺階固定，另一端與環(huán)繞活動體內側圓周并進入各管形活動軸空心腔體的削皮絲鏈接，各活動軸前端設有三角形去釘?shù)?，從活動體圓周內側伸入中心?；顒虞S穿過環(huán)形固定體，其外端設有螺紋，與螺母鏈接，放置管形活動軸脫離環(huán)形固定體，便于小彈簧的裝入。大彈簧位于管形活動軸外周，可以控制管形活動軸的運動，使管形活動軸的折面緊靠菠蘿表面。小彈簧位于管形活動軸空腔內，可以控制削皮絲的緊張度，以利于削皮絲對菠蘿表皮的切割。三角形去釘?shù)妒歉鶕?jù)菠蘿表皮的花器有序排列成螺旋形二設計去釘?shù)?6 的個數(shù)，根據(jù)每個花器中間有一個黑色的菠蘿釘?shù)囊?guī)律進行挖去菠蘿釘，該裝置去釘?shù)稙?13 個，活動軸與活動體制造成一體式結構，活動軸與活動體也可以焊接處一體或者其他方式固定連接。各活動軸前端也可以去除三角形去釘?shù)?，由平面或者弧面封閉，菠蘿削皮去釘器只削皮不去釘，削皮絲是由兼容細小的鋼絲穿過在各個管形活動軸里面的小彈簧離心端，在小彈簧的作用下綁緊，以利對菠蘿削皮。在使用本菠蘿去皮機時，先用水果刀卻去菠蘿頭尾部，固定在抓盤上，再放入活動體組組成的漏斗形入口，使菠蘿表皮的花器對準三角形去釘?shù)?，機械力旋轉菠蘿的同時菠蘿刀具沿著菠蘿釘?shù)穆菪y旋轉向上移動，菠蘿削皮去釘器各活動體在菠蘿轉動，刀具上升的作用下，活動體向外擴張，擠壓大彈簧 4，同時又在大彈簧的作用下自然調整，以利于菠蘿削皮去釘，并確保削皮的厚度保持一致，然后出來的將是削皮去釘后非常感激的菠蘿果肉，且保證最大限度地減少削皮去釘時對菠蘿果肉的浪費。如果用于某些只削皮不去釘?shù)膱龊?，不用裝去釘裝置，使用時只要將菠蘿放入菠蘿削皮去釘器入口。3.2 執(zhí)行結構設計3.2.1 刀具的選擇根據(jù)設計要求，菠蘿削皮機要對菠蘿進行削皮和去釘，削皮考慮用削皮絲完成指定削去 2-3mm 表皮的效果，去釘采用三角形去釘?shù)哆M行去釘。3.2.2 刀具的結構設計153.削皮絲 6 去釘?shù)? 5.活動體上圖中 6 為去釘?shù)叮瑢Σぬ}進行去釘動作，3 為削皮絲，用于切削菠蘿表皮。根據(jù)菠蘿的特點：每個菠蘿螺旋線數(shù)位 13 左右，而菠蘿的高度與直徑比值在 1.5左右，菠蘿直徑在 Φ85-Φ134 之間。我設計菠蘿去釘?shù)稙?13 個平均分撥在菠蘿的周圍，故只需對其中的一把刀進行具體分析。由于菠蘿大小不一致所以刀具設計為可自由調節(jié)距離，位于活動體 5 的外圍環(huán)形固定體與活動體之間通過關系活動軸連接，環(huán)形固定體與活動體之間設有大彈簧，活動軸空心腔體內設有小彈簧，一端位于活動軸臺階上，另一端設有一圓環(huán)，為要各活動體內側組成的圓周并進入各管形活動軸空心腔體的削皮絲穿過所述圓環(huán)，各活動軸前端設有三角形去釘?shù)?，如上圖所示。刀具圖如下圖所示：3.2.3 刀具大彈簧的設計1.根據(jù)工作條件選擇材料并確定起許用應力根據(jù)要求選用普通圓柱螺旋彈簧根據(jù)刀具活動軸 2，根據(jù)活動螺旋軸 2 的外徑，設定彈簧中徑 D=20mm，外徑 .當彈簧壓縮變形量md15? mD0?時，壓力 ;當彈簧壓縮變形量 時，壓力 .因.2?NF51?32?NF601?為彈簧在一般載荷條件下工作，可以按照第 III 類彈簧來考慮?，F(xiàn)選用碳素彈簧鋼16絲 C 級。并根據(jù) ，估取彈簧鋼絲 2.0mm。由《機械設mD2022???計》第八版表 16-3 暫選 ，則更具表 16-2 可知MPaB17?（1）??6845.80???2．根據(jù)強度條件計算彈簧鋼絲直徑現(xiàn)選用螺旋比 C=10，則由式(16-4)得（2）14.065.4165.041????????CK根據(jù)式（16-10）得（3）??mFd 13.684.30.6.1'2 ????因此估算值符合要求，取彈簧鋼絲標準直徑 。此時 ，為標d2mD20?準值，則有（4）mdD2202 ???所的尺寸與題中條件相符，合適。3.根據(jù)剛度條件計算彈簧圈數(shù)由式（16-9）得彈力剛度為（5）mNFKf /2/1502 ????由表 16-2 取 G=82000Mpa，則彈簧圈數(shù) n 為（6）2.083434???fkDGdn則取 n=11 圈。此時彈簧剛度為(7) mNmNKf /864.1/125.0??4.驗算彈簧初始壓力為 0；初應力即為 0極限工作應力（8）Mpa6.9571756.lim????則極限工作載荷為17（9）NDKdF8.138lim3li ???5．彈簧長度的計算根據(jù)菠蘿的之境范圍 因此彈簧的壓縮量為：45?? md5.24/??所以彈簧的總長度： hL5.421.????取彈簧長度為 50mm。3.2.4 刀具小彈簧的選擇1.根據(jù)工作條件選擇材料并確定起許應力、根據(jù)要求選用普通圓柱螺旋彈簧根據(jù)刀具活動軸 2 和空腔大小設定小彈簧中徑，外徑 。當彈簧壓縮變形量 時，壓力 ；當mD8?m92?m5.1??NF10?彈簧壓縮變形量 時，壓力 ，因為彈簧在一般在和條件下工作，8?NF32可以按照第Ⅲ類彈簧來考慮?，F(xiàn)選用碳素彈簧鋼絲 C 級。并根據(jù)。估取彈簧鋼絲 1.0mm。由《機械設計》第八版表 16-3192??暫選 ，根據(jù)公式（ 1）可知 。MPaB170????MPaB6845.08?????2 根據(jù)強度條件繼續(xù)按彈簧鋼絲直徑現(xiàn)選用旋繞比 C=10，則由式公式（2）得(10)184.065.48165.041????????CK根據(jù)式（3）得(11)??mKCFd 06.1684.132.6.1'2 ?????因此估算值符合要求，去掉彈簧鋼絲標準直徑 。此時 ，為標準值，dD8?則由式（4）得(12)mdD9182 ???所的尺寸與題中條件相符，合適。3.根據(jù)剛度條件計算彈簧圈數(shù) n由式（5）得彈力剛度為18(13)mNFKf /4/83212????由表 16-2 取 G=82000Mpa，則彈簧圈數(shù) n 由公式（6）得(14)0.5488334???fkDGdn則取 n=5 圈。此時彈簧剛度為(15)mNKf/44.驗算彈簧初始壓力為 0；初應力即為 0由公式（7）得極限工作應力 Mpa6.9571756.lim????由公式（8）得極限工作載荷為(16)NDKdF.38li3li?5 彈簧長度的計算彈簧的長度： mLh1501????取小彈簧長度為 20mm3.3 傳動機構的設計3.3.1 螺桿的設計計算削皮機進行工作是道具沿螺桿向上以一定的速度做上升運動，1．選作材料，螺栓材料等選用 45 號鋼 。螺母材料選用 ZCuA19Mn2,Mpas30??查表確定需用壓強 .??paP15?2．確定螺紋牙型。梯形螺紋的工藝性好，牙根強度高，對中性好，本題采用梯形螺紋。3．按耐磨性計算初選螺紋的中徑。因選用梯形螺紋切螺母兼作支撐，根據(jù)教材式（5-43）得(17) ??mpFd85.1.208.02 ?????按螺桿抗壓強度初選螺紋的內徑。根據(jù)第四強度理論，其強度條件為19(18)??????????????????22233Tca WAF但對中小尺寸的螺桿，可認為 ，所以上式可簡化為 ?5.0(19)??SQdTFca ???????????13.4212式中，A 為螺桿螺紋段的危險截面面積， ；S 為螺桿穩(wěn)定性安全系mdA421?數(shù)，對于傳力螺旋，S=3.5-5.0;對于傳到螺旋，S=2.5-4.0;對于精密螺桿或水平螺桿，S>4.本題取為 5.故有螺桿螺紋小徑（20）sSQd 35.2014.3.141 ???????5.綜合考慮，確定螺桿直徑。比較耐磨性計算和抗壓強度計算結果，可知本題螺桿直徑的選定應以抗壓強度計算的結果為準，按照國家標準 GB/T5796-1986 選定螺桿尺寸參數(shù)，螺紋外徑 d=30mm，螺紋內經 ，螺紋中徑md5.21?，螺紋線數(shù) n=1，螺距 P=6mm.md28?6.校核螺旋自鎖能力。對傳力螺旋傳動來說，一般應確保自鎖性要求，以避免事故。本題螺桿的材料為鋼，螺母材料為青銅，鋼對青銅的摩擦系數(shù)f=0.09（查《機械設計手冊》 ） 。因梯形螺紋牙型教 ， ， ，??30???152/?所以 （21）????06.418.3arctnarct2dP??（22）?3.5cos9.artnosrtrt??ffvv所以可以滿足自鎖要求。若自鎖性不足，可增大螺桿直徑或減沾上螺距進行調整。7.計算螺母高度 H.因 ，因選 ，H=24mm，螺紋圈數(shù)計算：2dH??5.2??4/?PH螺紋圈數(shù)最好不要超過 10 圈，因此可以滿足要求。當條件不滿足的時候，一般手段是在不影響自鎖性要求的前提下，可適當增大螺距，而本題螺桿直徑的選定以抗壓強度計算的結果為準，耐磨性已相當富裕，20所以可適當減低螺母高度?，F(xiàn)取螺母高度 H=24mm，螺紋圈數(shù) z=4，滿足要求。8.螺紋牙的強度計算。由于螺桿材料強度一般遠遠大于螺母材料強度，因此只需校核螺母螺紋的牙根強度。根據(jù)教材表 5-13，對于青銅螺母，這里取，由教材式（5-50）得螺紋牙危險截面的剪切應力為??Mpa30??（23）????????6.09214.3DbuQ滿足要求螺母螺紋根部一般不會彎曲折斷，通?？梢圆贿M行彎曲強度校核。9.螺桿的穩(wěn)定性計算。當軸向壓力大于某一臨界值時，螺桿會發(fā)生側向彎曲，喪失穩(wěn)定性。根據(jù)菠蘿高度暫選螺桿的工作長度為 l=220mm螺桿危險面的慣性半徑 mdi5.34/1?螺桿的長度：按一端自由，一端固定考慮，取 v=2.0螺桿的柔度： 其失穩(wěn)時的臨界載荷按歐拉公式計算得7.2?ils??(24)????KNlEIQC 53.8640/314.614.3252 ???(25)..750/8/ ????SS所以滿足穩(wěn)定性要求。10.螺桿上兩段的部件連接選擇用鍵聯(lián)接，根據(jù)州的直徑 ，則選擇鍵md20?寬×鍵高=b×h=6mm×6mm。長度 l=10mm。3.3.2 傳動裝置設計根據(jù)菠蘿呈現(xiàn)為對稱性的左右螺旋線的排列，左右旋線升角為 40°，每條螺旋線繞菠蘿越為 7/12 圈，每個菠蘿旋線輸為 13 條左右，而菠蘿轉動的角速度為min/47i/3127rr???線速度為（26）r?1??根據(jù)條件切削完一個菠蘿螺桿螺母上升了 1.5d，則螺母的上升速度為r/min9in)3/(5.2 菠 蘿??所以螺桿的轉速設定為定值。21r/min5.210r.2??菠 蘿?所以選螺桿轉速為 100r/min傳動比為 （27）07.54/12?i?取 i=57減速器的選擇根據(jù)傳動比 i 查表 18-1 選擇兩級圓柱齒輪減速器，考慮成本問題要是加入此傳動比的減速器則會大大提高成本，因此決定采用雙電機分控運動部件。3.3.3 螺桿端軸承的選擇與校核1．軸承的選用根據(jù)螺桿傳動一次在螺桿兩段設有軸承使其轉動順暢，軸承的轉速n=101.25r/min，軸承徑向載荷可忽略不計。主要受軸向力，裝軸承處軸頸直徑為 ，md153?所以在軸的兩端用 的兩個角接觸球軸承，如圖所示 13.2（b）正裝，工??25?作中有中等沖擊，最大轉速 n=101r/min,根據(jù)菠蘿切削用力設定兩軸承的徑向載荷分別為 , ,外加軸承向載荷 ，作用方向指向軸承 1.NFr901?r32 NFr1502?查滾動軸承樣本可知要接觸球軸承 7002AC 的基本額定動載荷 C=5950N，基本額定靜載荷 。C501．初步計算派生軸向力 根據(jù)教材表 13-7 得dF(28)Nrd 2.61908.6.011 ???(29)43222．計算各軸承軸向力（30）FFdaeda .170),mx(211 ???（31）N4.023．確定 X,Y 的值。根據(jù)教材表 13-5 因為 ， ，所68./1rd 68.0/2?rdF以 ， 1?X1Y4． 計算當量動載荷 取載荷系數(shù) ,則eP5.?Pf(32)NFfPrr 13)09(.)(111 ???5.計算軸承壽命.22（33)hPCnLh 1266611 04.1359020????????????????軸承壽命滿足使用期限。故所選軸承滿足要求。3.4 電機的選擇電動機是專門工廠批量生產的標準部件，設計時要選出具體型號以便購置，斷則電動機包括類型，結構，容量（功率）和轉速，并在產品目錄中查出其型號和尺寸。1) 選擇電動機類型和結構形式電動機的選用，首先要了解電動機的機械負載特性，根據(jù)機械負載的類型和特性來選擇電動機的額定容量，額定轉速，額定電壓以及型式。要為某一生產機械選配一臺電動機，首先要合理選擇電動機的功率，通常根據(jù)生產機械負載的需要來選擇電動機的功率，同時，還要考慮負載的工作制問題，也就是說，所選的電動機應適應機械負載的連續(xù)，短時或間斷周期工作性質，功率選用時不能太大，也不能太小，選小了，保證不了電動機和生產機械的正常工作；選大了，雖然能保證正常運行，但是不經濟，電動機容量不能被充分利用，而且電動機經常不能滿載運行，使得效率和功率因數(shù)不高。其次，根據(jù)電源電壓條件，要求所選用的電動機的額定電壓與頻率同供電電源電壓與頻率相符合。電動機的轉速一定要按生產機械銘牌上的要求選擇，否則可能改變生產機械的性能，此外，電動機的結構，防護，冷卻和安裝形式，應適應使用環(huán)境條件的要求，并且要力求安裝，調試，檢修方便，以保證電機能安全可靠的運行。2) 選擇電動機的容量電動機的容量（功率）選得合適與否，對電動機的工作和經濟性都有影響。容量小于工作要求，就不能保證工作機的正常工作，或使電動機能勾起過載和功率因數(shù)都較低，增加電能消耗，造成很大浪費。電動機容量主要根據(jù)電動機運行時的發(fā)熱條件來決定。電動機的發(fā)熱與其運行狀態(tài)有關。運行狀態(tài)有三類，即長期連續(xù)運行。短時運行和重復短時運行。變載下長期運行的電動機，短時運行的電動機（工作時間短，停歇時間長）和重復短時運行的電動機（工作時間和停歇時間都不長）的容量要按等效功率法計算并校驗過載能力和起動轉矩，其計算方法可參考看有關電力拖動的書籍。23電動機的功率為(34)KWPawd??式中： -----------工作機所需工作功率，是指工作機主動端運輸帶所需s功率，kw： --------由電動機至工作機主動端運輸帶的總效率。a?3) 確定電動機轉速容量相同的同類型電動機，有幾種不同的轉速系列供使用者選擇，如三相異步電動機常用的有四種同步轉速，即 3000，1500,1000,750r/min (相應的電動機定子繞組的極對數(shù)為 2,4,6,8)，同步轉速為由電源頻率與極對數(shù)而定的磁場轉速，電動機空載時才可能達到同步轉速，負載時的轉速都低于同步轉速。在設計中所需要的最大轉速 ；最小轉速 因此選用三min/10axrn?min/75.1inr?相異步電動機需要配備大減速比減速器，三相異步電機產生的功率遠大于削皮機所需功率，因此也會造成很大的浪費，分析比較電動機及傳動裝置的性能，尺寸，重量和價格等因素，最終選用微型電動機。所以綜合以上我們查表選電動機型號為 60KTYZ 系列齒輪減速可控永磁同步電機來提供動力。其主要性能如表 1表 1 電動機主要性能參數(shù)??????????????????????????????????????????????型號 額定頻率（Hz）轉速（r/min）工作電流（mA）輸入功率（W）噪音（dB）絕緣等級輸出力矩旋轉方向60KTYZ-A 50/60 1.75 <45 <14 35 E 3160KTYZ-III 50/60 100 <45 <14 35 E 30雙向可調第四章 菠蘿夾具的設計4.1 夾具的設計菠蘿削皮過程中，果體主要做圓周運動，根據(jù)計算轉速恒定為V=7/4（r/m）根據(jù)要求，水果特點，菠蘿高度不一致等特點因此設計由上下兩個抓盤固定菠蘿，下抓盤固定位置，上抓可上下移動，有利于菠蘿的放入與固24定。結果如圖所示：夾具下端連接鍵的選擇：根據(jù)軸直徑 d=18mm,根據(jù)《機械設計》表 6-1 選擇鍵寬 鍵高 h=6mm×6mm。xb4.2 軸承選擇與校核計算根據(jù)菠蘿轉動為恒定轉速特點，軸承的轉速 n=1.75(r/min),軸承徑向力主要由刀具切削時產生。主要受軸向力，裝軸乘處得軸頸直徑為 md173?所以在軸兩端選用 的兩個角接觸球軸承，如圖所示 13.2（b）正裝。?25??工作中有中等沖擊，轉速 n=1.75(r/min)，根據(jù)菠蘿切削用力設定兩軸承的徑向載荷分別為 ，外加軸向載荷 作用方向指向軸承 1.NFr10NFr102?查滾動軸承樣本可知要接觸球軸承 7003AC 的基本額定載荷 C=6300N，基本額定靜載荷 。C3680?1．初步計算派生軸向力，由公式（19）(20)可見 (35)NFrd 6810..11 ??(36)680222．計算各軸承軸向力(37)Fdaeda 1),mx(211 ???N83.確定 X,Y 的值。根據(jù)教材表 13-5 因為 ， ，所以68.0/1?rdF68.0/2?rdF， 。1?X01Y254.計算當量動載荷 取載荷系數(shù) ,則eP5.1?Pf(38)NFYXfrr 135)09()(11 ?????5.計算軸承壽命. (39)hPCnLh 1366611 8.1357.00?????????????軸承壽命滿足使用期限。故所選軸承滿足要求。4.3 鏈條的設計在設計過程中有 1 個地方要用鏈傳動，兩個螺桿直接的動力傳動。1. 螺桿間的鏈傳動計算有上述可知，電動機額定功率 P=14W，螺桿轉速為 100r/min。兩螺桿的傳動用鏈傳動。主動輪轉速與從動輪轉速相同。中心距 水平傳動，鏈速ma50?，靜強度安全系數(shù) S=6,電機驅動，取工況系數(shù) 。sm/5.0?? 2.1?aK（1） 選擇鏈節(jié)距 p。鏈的工作拉力 （40）NPFe285.0/14??初步選定用 10A 型滾子鏈，其鏈節(jié)距 p=15.875mm，每米質量 q=1kg/m，極限拉伸載荷（單排） K.lim(41)NqFC25012????由于是水平傳動，所以傾斜角 初選鏈條垂直度 f 與中心距 a 的壁紙 f/a=2%，?由教材圖 9-9 得 ，則得懸垂拉力.6f（42）qaKff 5.32105????緊邊總拉力（43）NFfce 7.6..281 ??所以得到所需的極限載荷 KnSKA 8.21.40175.61lim ????(44) 26所以選 10A 型鏈是合適的。（2） 求鏈輪的齒數(shù)。根據(jù)教材表 9-8 取 1721?z（3） 驗算鏈速（45）smpnz /5.0/4.106875.106 ??????符合題目要求（4） 校核安全系數(shù)，由公式（40） （41） （43）可得 NPFe 837.045./1???qC26..2?fce 54.308371 ??計算安全系數(shù) (46)6254.63101lim????FKnSAc所以選用的 10A 型滾子鏈是合理的。（5） 求大小鏈輪的分度圓直徑（47）mzpd 39.86)17/0sin(/875.)/0sin(/21 ?????（6） 計算鏈節(jié)數(shù) 取 =80 Lp（48）azzpa9.7211??????????取 =80 L（7） 齒頂圓直徑 da 58.9016.0)7/.1(7.366.min???????????dpda（49）63.9516.075.21max????dpd（50）取 =92ad27（8） 齒根圓直徑 fd23.761.039.861???f（51）（9） 齒高 ah（52）????857.216.0875..05.01min ?????dp（37）取 =5ah（10）最大軸凸緣直徑 gd（53 36.876.09.154.70cos51..82??????hzpg取 =70gd3.鍵的校核由于要求等速傳遞一次兩螺桿上的帶輪尺寸相同，大帶輪參數(shù)參照小帶輪參數(shù)。鍵的校核假設壓力在鍵長度內均勻分布，則根據(jù)擠壓強度或耐磨性的條件計算，求得聯(lián)接所能傳遞的轉矩：（54） ??mNdhlTp ???????201850.2461''1?28能完全滿足需要。第五章 菠蘿去皮機的電氣控制5.1 電氣控制設計考慮到制造成本與使用環(huán)境工況較好，本設計決定采用繼電器控制方式，控制思路如下：電源開關 Q，斷路開關 SB1，電機控制開關 SB2，SB3.切削菠蘿時電機正轉，首先合上電源開關 Q，之后按下起動按鈕 SB2，接觸器 KM1 的吸引線圈通電，其主接觸點 KM1 閉合，兩個電動機起動同時啟動，由于接觸點的輔助接觸點 KM1 并聯(lián)于起動按鈕，因此當松開手斷開起動按鈕后，接觸器線圈 KM通過其輔助常開接觸點可以繼續(xù)保持通電，維持其吸合狀態(tài)，故電動機不會停止。和起動按鈕并聯(lián)的輔助常開觸點成為自鎖觸點。按停止按鈕 SB1，接觸器 KM1 的吸引線圈失電釋放，所有 KM1 常開觸點斷開，KM 主觸點斷開，電動機失電停轉：KM 輔助觸點斷開，消除自鎖。同樣當退回刀具時按下啟動按鈕 SB3 接觸器 KM2 的吸引線圈通電，其主接觸點 KM2 閉合，只有 M1 電動機起動，反轉運行。由于接觸點的輔助接觸點KM2 并聯(lián)于起動按鈕，因此當松開手斷開起動按鈕后，接觸器線圈 KM 通過其輔助常開接觸點可以繼續(xù)保持通電，維持其吸合狀態(tài)，故電動機不會停止。當需要停機時同樣按下按鈕 SB1 即可。295.2 電氣控制原理圖設計總結通過此次畢業(yè)設計，我不進掌握知識，而且也豐富了大腦，而在信息搜索過程中，也學到了很多額外的知識，開拓了事業(yè)和對未來的發(fā)展方向的認識，使我專業(yè)知識和實踐能力有了質的飛躍。作為即將畢業(yè)的學生，此次畢業(yè)設計是我四年大學學習的最好證明，它是我對大學四年學習的全面總結和應用，并且為我今后的實際應用創(chuàng)造了一個良好的開端，畢業(yè)設計是我對所學知識的一次檢驗和總結，提高了我獨立分析和解決問題的能力，是我在校期間的最后一次作業(yè)。畢業(yè)的日子一天一天臨近，畢業(yè)也接近尾聲。在我的不斷努力下，終于完成了畢業(yè)設計任務。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的大概總結，但是真的面對畢業(yè)設計時發(fā)現(xiàn)自己的想法基本是錯誤的。畢業(yè)設計不只是對所學過知識的一次檢驗，也是一種來提高自身能力的機會。通過此次畢業(yè)設計使我認識到了自己知識太理論化不能很好結合實際來運用知識。學習