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1、全日制普通本科生畢業(yè)設計 電動菠蘿削皮機的設計 THE DESIGN OF ELECTRIC PINEAPPLE PARING MACHINE 學生姓名： 學 號： 年級專業(yè)及班級： 2008級機械設計制造及其自動 指導老師及職稱： 學 部： 理工學部 湖南·長沙 提交日期：2012年06月 湖南農(nóng)業(yè)大學東方科技學院全日制普通本科生 畢業(yè)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(chǎn)權爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做

2、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(nóng)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)設計作者簽名： 年 月 日 目錄 摘要1 關鍵詞1 1 概述1 1.1 菠蘿削皮機研究意義及應用前景 1 1.2 現(xiàn)在菠蘿削皮方式及所用工具 2 1.2.1 手動菠蘿削皮方式 2 1.2.2 機械菠蘿削皮方式 4 2 機械菠蘿削皮機的方案的設計與確定 5 2.1 機械菠蘿削皮機-方案一 5 2.1.1 工作原理 6 2.2 機械菠蘿削皮機-方案二 7 2.

3、2.1基本結構介紹 7 2.2.2 工作原理 10 2.3 機械菠蘿削皮機-方案三 10 2.3.1 主要結構介紹 10 2.3.2 工作原理 10 2.4 方案的確定 11 3 菠蘿削皮機的總體及部件結構設計與校核 12 3.1 菠蘿削皮機的總體結構設計 12 3.1.1 運動的合成 12 3.1.2 總體結構設計 12 3.2 執(zhí)行結構設計 13 3.2.1 刀具的選擇 13 3.2.2 刀具的結構設計 13 3.2.3 刀具大彈簧的設計 14 3.2.4 刀具小彈簧的選擇 16 3.3 傳動機構的設計 17 3.3.1 螺桿

4、的設計計算 17 3.3.2 傳動裝置設計 19 3.3.3 螺桿端軸承的選擇與校核 20 3.4 電機的選擇 21 4 菠蘿夾具的設計 22 4.1 夾具的設計 22 4.2 軸承選擇與校核計算 22 4.3 鏈條的設計 24 4.3.1 螺桿間的鏈傳動計算 24 4.3.2 鍵的校核 26 5 菠蘿削皮機的電氣控制 26 5.1 電氣控制設計 26 5.2 電氣控制原理圖 26 6 總結 27 參考文獻 28 致謝 29 電動菠蘿削皮機的設計 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

5、有其一定的局限性。隨著菠蘿產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和我國社會經(jīng)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 THE DESIGN OF ELECTRIC PINEAPPLE PARING MACHINE Abstract :skinning pineapple is the most important link in the production chain of pineapple products

6、processing, The existing various skinning methods have their respective limitations. With the development of pineapple industry and the progress of china’s social economy, how to search for a high quality, highly effective method of skinning pineapple which is energy-saving and enviromental has beco

7、me the problem requires to be solved immdiately. This paper mainly introduces the design features, operating principles and equipments composition of large-scale pineapple paring machine which is appropriate for food processing factories and on the basis of cutting theory Keywords：paring machine；cu

8、tting；design；pineapple 1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(chǎn)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[1]。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(nóng)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）[5]。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 FiguFig.1Raw material-pineappl

9、e 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(jīng)不能滿足如工廠、大酒店、零售商人的大批量快速去菠蘿皮的需要，因此，如

10、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 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2 菠蘿刀 Fig.2 Pineapple knife 刮除外皮以后，再用去釘?shù)栋压蹆?nèi)清除干凈，就是我們常吃的菠蘿啦。 圖3 菠蘿去釘?shù)? Fig.3Pineapple nail-off knife 近年來也出現(xiàn)一種從菠蘿內(nèi)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(nèi)部

11、，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， 圖4 菠蘿快速去皮刀 Fig.4 Pineapple paring knife 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(nèi)使用較多。 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(jīng)生產(chǎn)出了快速菠蘿去皮機。下圖為廣州達橋食品設備生

12、產(chǎn)的全自動菠蘿快速去皮機機去皮效果圖： 此種產(chǎn)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(diào) 削毛眼層厚度：5-7毫米可調(diào) 菠蘿外形：粗、細、高、矮、彎、直均可 功率：1.5千瓦

13、 電壓：220/380伏 重量：150公斤 外形尺寸：1200×700×1900 圖5 全自動菠蘿快速去皮機 Fig.5 Full-automatic pineapple peeling paring machine 經(jīng)過了解，此類產(chǎn)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。 2機械菠蘿去皮機的方案的設計與確定 本章主要

14、內(nèi)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： 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。 1..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(nèi)壁為粗糙表面，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(nèi)壁上并改變方向，以便于物料的收

15、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。 2.工作轉盤：工作轉盤是物料去皮過程中產(chǎn)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 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 1pineapple entrance 2simple lid 3spile 4cylinder 5outlet 6pedestal 7machine spear 8coupler 9el

16、ectrical machine 10speed shifting machanism 11rubber baffle 12millstone 圖6 摩擦式菠蘿去皮機 Fig.6 Friction-type pineapple paring machine 玉摻環(huán)氧樹脂通過模型澆注在盤的頂面上，大概20mm厚，經(jīng)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。 3.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。 2.1.1 工作原理 以電機為動力，

17、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(nèi)，因離心力和相互碰撞作用，在圓筒內(nèi)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， 1 磨盤 2橡膠擋板 3軸 4齒輪 1millstone 2rubber baffle 3axis 4gear 圖7 軸上零件的裝配分析 Fig.7 Axis part assembly analysis 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(chǎn)。當去皮 機工作時，工作轉盤旋轉，物料由斗

18、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(chǎn)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。 本方案采用切削表皮的方式達到去皮的目的，采用“V”

19、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： 2.2機械菠蘿去皮機-方案二 基本結構介紹 1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 7V型刀具1 8V型刀具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2 1Case 2Base 3upper head cover 4upper head cover and nuts 5under headcover 6The top was 7V-type c

20、utter1 8 V-type cutter2 9The butterfly clamping clip 10Open-slot 1 11Clamping sliding trapezoid slot 12Clamping T-type pin 13cutter clamping flange constructed body 14The blade1 15The blade2 16The thread casing 17straight tooth cone gear1 18straight tooth cone gear2 圖8“V”型刀具去釘示意圖 Fig.8 V-type nai

21、l-off cutter sketch map 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， 8. V型道具2: V型刀具2為沿刀桿可上

22、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?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(diào)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）

23、向內(nèi)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。 圖9 刀具夾緊法蘭盤體 Fig.9 Cutter clamping flange constructed body 14. 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

24、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。 20. 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(nèi)伸入拉出

25、，控制某個齒輪和三聯(lián)滑移齒輪。 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(jīng)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(jīng)濟適用性強.簡圖如下： 主要結構介紹 本方

26、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(wǎng)，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(nèi)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)叮梢詮幕顒芋w圓周內(nèi)側深入圓周中心。 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(nèi)側緊靠菠蘿表皮，同事，削皮絲的長度和張緊度

27、也會隨活動體組成的入口大小在小彈簧的作用 1 電動機 2聯(lián)軸器 3傳動螺桿 4支承螺桿5上夾具 6傳動鏈條 7切削刀具體 8下夾具 1motor 2. coupling 3. Drive screw 4. Support screw 5. Fixture on 6. Transmission chain 7Cutting tool 8Next fixture 圖10 菠蘿去皮機示意圖 Fig.10 Pineapple skin-peeling-off machine schemes 下自動調(diào)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

28、，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)叮湍軐崿F(xiàn)對不同水果的削皮去釘工作，或者只削皮不去釘?shù)墓ぷ鳎褂煤唵畏奖?，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(diào)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

29、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(nèi)。 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。 3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 運動的合成 圖11 菠蘿幾何形狀示意圖 Fig.11 The sketch map of pineapple’s geomatrical shape 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

30、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7/12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(nèi)。 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： 總體結構設計 在方案三中已經(jīng)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的角度大于90°，

31、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(nèi)設有小彈簧，小彈簧一段通過活動軸內(nèi)內(nèi)壁臺階固定，另一端與環(huán)繞活動體內(nèi)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(nèi)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

32、動軸空腔內(nèi)，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)?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?3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

33、準三角形去釘?shù)叮瑱C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(diào)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 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。 刀具的結構設

34、計 下圖中5為去釘?shù)?，對菠蘿進行去釘動作，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?3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(diào)節(jié)距離，位于活動體5的外圍環(huán) 1 去釘?shù)? 削皮絲 1 To nail the sword 2 Peeling silk 圖12 刀具前端結構圖 Fig.12 The front end structure of cutter 形固定體與活動體之間通過關系活動軸連接，環(huán)形固定

35、體與活動體之間設有大彈簧，活動軸空心腔體內(nèi)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(nèi)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： 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.當彈簧壓縮變形量時，壓力;當彈簧壓縮變形量時，壓力.因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)選用碳素彈簧鋼絲C級。并根據(jù)，估取彈簧鋼絲2.0mm。由《機械設計》第八版表16-3暫選[

36、20]。則根據(jù)表16-2可知 （1） 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） 根據(jù)式（16-10）得 （3） 因此估算值符合要求，取彈簧鋼絲標準直徑。此時，為標準值，則有 1.銷 2.小彈簧3.大彈簧 4.削皮絲 5.去釘?shù)? 1pin 2.small spring 3.big spring 4.peeling silk 5.nail-off knife 圖13 刀具整體結構圖 Fig.13

37、The overall structure drawing of cutter （4） 所得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） 由表16-2取G=82000Mpa，則彈簧圈數(shù)n為 （6） 則取n=11圈。此時彈簧剛度為 （7） 4.驗算 彈簧初始壓力為0；初應力即為0 極限工作應力 （8） 則極限工作載

38、荷為 （9） 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： 所以彈簧的總長度： 取彈簧長度為50mm。 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；當彈簧壓縮變形量時，壓力，因為彈簧在一般在和條件下工作，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16-3暫選[19]，根據(jù)公式（1）可知。 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

39、 (10) 根據(jù)式（3）得 (11) 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，則由式（4）得 (12) 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 (13) 由表16-2取G=82000Mpa，則彈簧圈數(shù)n由公式（6）得 (14) 則取n=

40、5圈。此時彈簧剛度為 (15) 4.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 由公式（8）得極限工作載荷為 (16) 5.彈簧長度的計算 彈簧的長度： 取小彈簧長度為20mm 3.3傳動機構的設計 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,查表確定需用壓強. 2． 確定螺紋牙型。梯形螺

41、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) 按螺桿抗壓強度初選螺紋的內(nèi)徑。根據(jù)第四強度理論，其強度條件為 (18) 但對中小尺寸的螺桿，可認為，所以上式可簡化為 (19) 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

42、小徑 (20) 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(nèi)經(jīng)，螺紋中徑，螺紋線數(shù)n=1，螺距P=6mm. 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》）[19]。因梯形螺紋牙型教，，，所以 (21)

43、 (22) 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(diào)整。 7.計算螺母高度H.因，因選，H=24mm，螺紋圈數(shù)計算： 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，所以可適當減低螺母高度。 現(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

44、（5-50）得螺紋牙危險截面的剪切應力為 (23) 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 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 (24) (25) 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

45、，根據(jù)州的直徑，則選擇鍵寬×鍵高=b×h=6mm×6mm。長度l=10mm。 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 線速度為 （26） 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 所以螺桿的轉速設定為定值。 所以選螺桿轉速為100r/min 傳動比為 （27） 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

46、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。 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， 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. 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。 1. 初步計算

47、派生軸向力根據(jù)教材表13-7得 (28) (29) 2. 計算各軸承軸向力 (30)(31) 3. 確定X,Y的值。根據(jù)教材表13-5因為，，所以, 4. 計算當量動載荷取載荷系數(shù),則 (32) 5. 計算軸承壽命. (33) 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(chǎn)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(chǎn)品目錄中查出

48、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。 2. 要為某一生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)機械的正常工作；選大了，雖然能保證正常運行，但是不經(jīng)濟，電動機容量不能被充分利用，而且電動機經(jīng)常不能滿載運行，使得效率和功率因數(shù)不高。 3. 其次，根

49、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(chǎn)機械銘牌上的要求選擇，否則可能改變生產(chǎn)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(diào)試，檢修方便，以保證電機能安全可靠的運行。 4. 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(jīng)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

50、。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。 5. 電動機的功率為 (34) 式中：-----------工作機所需工作功率，是指工作機主動端運輸帶所需功率，kw：--------由電動機至工作機主動端運輸帶的總效率。 6. 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300

51、0，1500,1000,750r/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相異步電動機需要配備大減速比減速器，三相異步電機產(chǎn)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[19] 表1 電動機主要性能參數(shù) Table 1 The Main

52、 performance parameters motors 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 31 雙向可調(diào) 60KTYZ-III 50/60 100 <45 <14 35 E 30 4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

53、可上下移動，有利于菠蘿的放入與固定。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。 4.2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 圖14.菠蘿夾具圖 Fig.14 Pineapple fixture drawing 刀具切削時產(chǎn)生。主要受軸向力，裝軸乘處得軸頸直徑為 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。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

54、指向軸承1. 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。 1．初步計算派生軸向力，由公式（19）(20)可見 (35) (36) 2．計算各軸承軸向力 (37) 3.確定X,Y的值。根據(jù)教材表13-5因為，，所以，。 4.計算當量動載荷取載荷系數(shù),則 (38) 5.計算軸承壽命. (39) 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

55、中有1個地方要用鏈傳動，兩個螺桿直接的動力傳動。 4.3.1 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，靜強度安全系數(shù)S=6,電機驅動，取工況系數(shù)。 1.選擇鏈節(jié)距p。鏈的工作拉力 (40) 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） (41) 由于是水平傳動，所以傾斜角初選鏈條垂直度f與

56、中心距a的壁紙f/a=2%，由教材圖9-9得，則得懸垂拉力 (42) 緊邊總拉力 (43) 所以得到所需的極限載荷 (44) 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 驗算鏈速 (45) 符合題目要求 3.校核安全系數(shù)，由公式（40）（41）（43）可得 計算安全系數(shù) (46) 所以選用的10A型滾子鏈是合理的。 4.求大小鏈輪的分度圓直徑 (47) 5.計算鏈節(jié)數(shù) 取=80 (48) 取=8

57、0 6.齒頂圓直徑da (49) (50) 取=92 7.齒根圓直徑 (51) 8.齒高 (52) 取=5 9.最大軸凸緣直徑 (53) 取=70 4.3.2 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(nèi)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) 能完全滿足需要。 5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

58、，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

59、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。 5.2電氣控制原理圖 圖15.菠蘿電氣控制原理圖 Fig.15 The electrical control principle diagram 6 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)

60、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

61、合實際來運用知識。學習是一個長期積累的過程在今后的工作和生活，需要不斷地學習，努力提高自己的知識和綜合素質。 總之，在我設計過程中我發(fā)現(xiàn)了自己的不足，并且進行了彌補。使我明白在實際中能夠熟練應用所學到的知識，才算是掌握。 參考文獻 [1] Schoorl D.ttolt J E．Bn se resistance meaSlll'Olll：llts in apples．Jommal of l'exture Studies[J]，1980．1 .389?394． [2] ttolt J ED．Package protectioi dI energ'y dissil~ation inapp

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65、葛文杰. 機械原理.7版. 北京: 高等教育出版社, 2006.5 [19] 機械設計手冊編委會編著. 機械設計手冊.新版. 北京: 機械工業(yè)出版社. 2004. [20] 濮良貴等. 機械設計.8版. 北京: 高等教育出版社, 2006.5. 致謝 歷時將近兩個月的時間終于將這篇論文寫完，在論文的寫作過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙，都在同學和老師的幫助下度過了。尤其要強烈感謝我的論文指導老師張嵐老師，他對我進行了無私的指導和幫助，不厭其煩的幫助進行論文的修改和改進。另外，在校圖書館查找資料的時候，圖書館的老師也給我提供了很多方面的支持與幫助。在此向幫助和指導過

66、我的各位老師表示最中心的感謝！ 感謝這篇論文所涉及到的各位學者。本文引用了數(shù)位學者的研究文獻，如果沒有各位學者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。 感謝我的同學和朋友，在我寫論文的過程中給予我了很多你問素材，還在論文的撰寫和排版燈過程中提供熱情的幫助。 由于我的學術水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請各位老師和學友批評和指正！ 附錄 附錄1:菠蘿去皮機總裝配圖A0 附錄2:刀具裝配圖A1 附錄3:主傳動軸圖A3 附錄4:鏈輪軸圖A3 附錄5:傳動鏈輪圖A4 附錄6:菠蘿固定刀圖A4 附錄7:刀具圖A4 附錄8:刀具彈簧圖A4 附錄9:聯(lián)動軸圖A4