4406菠萝削皮机设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】
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4406菠萝削皮机设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】,菠萝,削皮,设计,机械,毕业设计,全套,资料,已经,通过,答辩
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湖南农业大学全日制普通本科生 毕业论文（设计） 中 期 检 查 表 学 院： 工学院 学生姓名 刘悦 学 号 200940614101 年级专业及班级 2009 级 机械设计制造及其自动化专业 （ 1 ）班 指导教师 姓名 张岚 指导教师 职称 副教授 论文（设计）题目 菠萝削皮机设计 毕业论文（设计）工作进度 已完成的主要内容 尚需解决的主要问题 1. 菠萝削皮机的基本结构 2. 工作机构的设计 算及 校核 纸的绘制 改 指导教师意见 签 名： 20 年 月 日 检查小组意见 组长签名： 20 年 月 日 注： 可打印，但 意见 栏必须相应责任人亲笔 填写 。 湖南农业大学全日制普通本科生 毕业论文（设计）任务书 学生姓名 刘悦 学 号 200940614101 年级专业及班级 2009 级机械设计制造及其自动化 (1)班 指导教师及职称 张岚 副教授 学 院 工学院 2012 年 12 月 3 日 填 写 说 明 一、毕业论文（设计）任务书是学校根据已经确定的毕业论文（设计）题目下达给学生的一种教学文件，是学生在指导教师指导下独立从事毕业论文（设计）工作的依据。此表由指导教师填写。 二、此任务书必需针对每一位学生，不能多人共用。 三、选题要恰当，任务要明确，难度要适中，份量要合理，使每个学生在规定的时限内，经过自己的努力，可以完成任务书规定的设计研究内容。 四、任务书一经下达，不得随意更改。 五、各栏填写基本要求。 （一）毕业论文（设计）选题来源、选题性质和完成形式： 请在合适的对应选项前的“”内打“”，科研课题请注明课题项目和名称，项目指“国家青年基金”等。 （二）主要内容和要求： 1工程设计类选题 明确设计具体任务，设计原始条件及主要技术指标；设计方案的形成（比较与论证）；该生的侧重点；应完成的工作量，如图纸、译文及计算机应用等要求。 2实验研究类选题 明确选题的来源，具体任务与目标，国内外相关的研究现状及其评述；该生的研究重点，研究的实验内容、实验原理及实验方案；计算机应用及工作量要求，如论文、文献综述报告、译文等。 3文法经管类论文 明确选题的任务、方向 、研究范围和目标；对相关的研究历史和研究现状简要介绍，明确该生的研究重点；要求完成的工作量，如论文、文献综述报告、译文等。 （三）主要中文参考资料与外文资料： 在确定了毕业论文（设计）题目和明确了要求后，指导教师应给学生提供一些相关资料和相关信息，或划定参考资料的范围，指导学生收集反映当前研究进展的近 1 3 年参考资料和文献。外文资料是指导老师根据选题情况明确学生需要阅读或翻译成中文的外文文献。 （四）毕业论文（设计）的进度安排： 1设计类、实验研究类课题 实习、调研、收集资料、方案制定约占总时间的 20%； 主体工作，包括设计、计算、绘制图纸、实验及结果分析等约占总时间的 50%；撰写初稿、修改、定稿约占总时间的 30%。 2文法经管类论文 实习、调研、资料收集、归档整理、形成提纲约占总时间的 60%；撰写论文初稿，修改、定稿约占总时间的 40%。 六、各栏填写完整、字迹清楚。应用黑色签字笔填写，也可使用打印稿，但签名栏必须相应责任人亲笔签名。 毕业论文 （设计）题目 菠萝削皮机设计 选题来源 结 合 科 研 课 题 课题名称： 生产实际或社会实际 其他 选题性质 基础研究 应用研究 其他 题目完成形式 毕业论文 毕业设计 提交作品，并撰写论文 主要内容和要求 行总体方案的设计 式规范）约 10000 字。 少于三张零号图纸。保留并提交电子文档 20 篇以上 主要技术参数 : 满足普通家用型 注：此表如不够填写，可另加附页。 主要中文参考资料与外文资料 1 ， E Bn se in ofl：， 1980 1 1(4 ： 389 394 2 E， , y 984 24 3 R c a( v is ch an ： 199047， 269 276 4 冯能莲莩果在静载作用下骘夏形 牟 J：安敏农业大学字报 1995， (2)： 171 5冯能莲莩乐在静 下 援伤 障 J：蛋戢戋韭大学掌报， 1996， (1)： 55 58 6 冯能莲芋果静至扳傍冀泛研；三 J：东业 岐学报 1996 (3)： 75 7孙孺，吴竞真、仇农学，替 呆 动扳 鸶 7 5 擘 价 北农业大学学报 I)： 78 83 8孙骊，仇农学，吴竞走运输中东功参敏对萼果撅传 影： 西北工业大学学报， (3)： 85 89 9李小昱，王为芊果运输东动损 等纫探西北农业大掌学报 J (4)： 20 23 10李小昱，王为，孙疆、 马国华芊呆流夏挣 研究 (I 焉夏特性的试验与研究 )J： 西北工业大学学报， 1991， (3)： 70 74 11李小昱，王为，孙骊，： -5国华 苹果流夏特性约研究 (1I杜驰特性的试验与研究 )J： 西北农业学报， 1991， (4)： 103 106 12 D A c 1982， 27：507 512 13单明彻，徐朗苹果 礼披特性和矾泼损伤 J 农业机玻学报 1988， (2)： 72 79 14 孙桓陈作模机械匣理 M北京 ：高等教育出版社 2001 15沈再春农产品加工机械与设备 M北京：农业出版社 1993 16程凌敏食品加工机械 M北京：中国食品出版社， 1998 工作进度安排 起止日期 主要工作内容 2013 年 1 月 07 日前 下达任务书、查阅文献、开题 2013 年 3 月 30 日前 总体设计、零部件设计、准备中期检查 2013 年 4 月 30 日前 完成绘图、编写设计说明书、提交正稿 2013 年 5 月 06 日前 修改、完善毕业设计、准备答辩 要 求 完 成 日 期 ： 20 年 月 日 指 导 教 师 签名： 审 查 日 期 ： 20 年 月 日 专 业 委 员 会 主 任 签名： 批准日期： 20 年 月 日 学院指导委员会签名（公章）： 接 受 任 务 日 期 ： 20 年 月 日 学 生 本 人 签名： 注：签名栏必须由相应责任人亲笔签名。此表可从教务处网站下载中心下载。 湖南农业大学全日制普通本科生 毕业论文（设计）开题报告 学生姓名 刘悦 学 号 200940614101 年级专业及班级 2009级机械设计制造及其自动化 (1)班 指导教师及职称 张岚 副教授 学 院 工学院 20 13 年 01 月 07 日 毕业论文（设计）题目 菠萝削皮机设计 文献综述（选题研究意义、国内外研究现状、主要参考文献等，不少于 1000字） 一、选题研究意义 菠萝原名凤梨，原产于南美洲， 16世纪 从巴西传入中国， 有 70多个品种，岭南四大名果之一。菠萝含用大量的果糖，葡萄糖，维生素 B， C,磷，柠檬酸和蛋白酶等物。性味甘平，具有解暑止渴 、消食止泻之功，为夏令 医食兼优的时令佳果。 1、 菠萝含有一种叫 “ 菠萝朊酶 ” 的物质，它能分解蛋白质，溶解阻塞于组织中的纤维蛋白和血凝块，改善局部的血液循环，消除炎症和水肿； 菠萝中所含糖、盐类和酶有利尿作用，适当食用对肾炎，高血压病患者有益；菠萝性味甘平，具有健胃消食、补脾止泻、清胃解渴等功用 。 每 100克菠萝含水分 白质 肪 维 克酸 126毫克，钠 水化合物 20毫克，磷 6毫克，铁 萝卜素 胺素 黄素 生素 分 含多种有机酸及菠萝酶等 。不仅如此，就连菠萝皮中也富含菠萝酶，有丰富的药用价值，据国外专家 20多年试验，长期食用菠萝皮，心脑血管，糖尿病的发病率显著降低，并有一定的抗癌效果。无论人们为了口感而吃菠萝还是为了保健作用吃菠萝皮，菠萝削皮都是人们无法避免的事情 。菠萝皮不仅硬而且上面还有菠萝钉，这给削皮带来了一定 的困难，所以研究发明菠萝削皮机将给工厂加工食品以及家庭食用带来方便。 二、国内外研究的现状及发展趋势 国内与国外在研究菠萝削皮机上没有太多的区别，主要包括两种，一种是手动式，另外一种是自动式 。 手动式一般适用于家用，而自动式主要应用于工厂 、 酒店 、零售商等。最为先进的一种自动式是应用 制，机器由削皮刀、削眼刀、机械手、定果叉、 组成。动作电脑程序控制。由于削刀能自动跟踪菠萝外形变化，因而去皮和去果眼带肉少，菠萝利用率高。机器去果眼能大幅降低成本。开机前先测量果皮厚度和果眼深度，更换削刀，在屏幕上设定 程序和参数，把菠萝放进料斗，机器就能同时将外皮、果眼削下并且分离开来。此类产品由于适用大量的传感器及 制等，造价比较贵，最便宜的也要 1 万余元，对于投资者来说，投入太大 ，所以在一般大型食品加工厂才使用，对于一般零售商非常不划算。 三、参考文献 1 ， E Bn se in ofl：， 1980 1 1(4 ： 389 394 2 E， , y 984 24 3 R c a( v is ch an ： 199047， 269 276 4 冯能莲莩果在静载作用下骘夏形 牟 J：安敏农业大学字报 1995， (2)：171 5冯能莲莩乐在静 下 援伤 障 J：蛋戢戋韭大学掌报， 1996， (1)： 55 58 6 冯能莲芋果静至扳傍冀泛研；三 J：东业 岐学报 1996 (3)： 75 7孙孺，吴竞真、仇农学，替 呆 动扳 鸶 7 5 擘 价 北农业大学学报 (I)： 78 83 8孙骊，仇农学，吴竞走运输中东功参敏对萼果撅传 影： 西北工业大学学报，(3)： 85 89 9李小昱，王为芊果运输东动损 等纫探西北农业大掌学报 J (4)： 20 23 10李小昱，王为，孙疆、 马国华芊呆流夏挣 研究 (I 焉夏特性的试验与研究 )J： 西北工业大学学报， 1991， (3)： 70 74 11李小昱，王为，孙骊，： -5国华 苹果流夏特性约研究 (1I杜驰特性的试验与研究 )J： 西北农业学报， 1991， (4)： 103 106 12 D A c 1982， 27： 507 512 13单明彻，徐朗苹果 礼披特性和矾泼损伤 J 农业机玻学报 1988， (2)： 7279 14 孙桓陈作模机械匣理 M北京：高等教育出版社 2001 15沈再春农产品加工机械与设备 M北京：农业出版社 1993 16程凌敏食品加工机械 M北京：中国食品出版社， 1998 研究方案 （ 研究目的、内容、方法、预期成果、条件保障等） 研究目的 :随着人们生活水平的不断提高，使得菠萝的需求越来越大 。 手工去皮的方式已经不能满足工厂、酒店、 零售商、家庭快速去菠萝皮需求，因此设计了一种快速、安全、方便、卫生的菠萝削皮机，应用前景非常广阔。 设计内容 :快速完成削皮工作，最大限度的减少削皮去钉对菠萝果肉的浪费，而且可以适用于不同大小的菠萝，经济适用性强 。 设计 方法 :根据所学的机械设计、机械原理、理论力学等知识设计一种可行的菠萝削皮机 。 预计成果 : 可以快速准确的进行菠萝削皮工作并且非常具有很高的安全性 。 条件保障 : 进程计划（各 研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等） 选题 接受任务书 开题报告、开题论证记录 中期检查表 提交毕业设计初稿和所有书、表 修改完成正稿和书、表以及交学院预审 答辩、成绩评定册 论证小组意见 组长签名： 20 年 月 日 专业委员会意见 专业委员会主任签名： 20 年 月 日 注： 可打印，但意见栏必须相应责任人亲笔填写。 另加页。 湖 南 农 业 大 学 全日制普通本科生毕业 设计 菠萝削皮机设计 F 生姓名 ： 刘悦 学 号： 200940614101 年级专业 及班级 ： 2009级机械设计制造及其自动化（ 1）班 指导老师 及职称： 张岚 副教授 学 院： 工学院 湖南 长沙 提交日期： 2013 年 05 月 2 湖南农业大学全日制普通本科生毕业设计 诚 信 声 明 本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计 是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的 成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计 作者签名： 年 月 日 3 目 录 摘要 1 关键词 1 1 前言 2 2 菠萝削皮机的研究现状 2 3 菠萝削皮机的性能要求 2 4 菠萝削皮机的设计方案 3 要结构介绍 3 具结构 3 具 的设计 4 机结构 5 5 菠萝去皮机的总体及部件结构设计与校核 .萝去皮机的总体结构设计 . 运动的合成 .行结构设 计 . 刀具的选择 . 刀具的结构设计 . 刀具大弹簧的设计 . 刀 具小弹簧的设计及计算 .动机构的设计 . 螺杆的设计计算 . 传动装置设计 . 螺杆端轴 承的选择与校核 . 电机的选择 . 菠萝夹具的设计 .具的设计 .承选择与校 核计算 .条的设计 .4 杆间的链传动计算 . 键的校核 . 菠萝去皮机的电气控制 .气控制设计 .气控制原理图 . 总结 .考文献 .谢 .1 菠萝削皮机的设计 学 生：刘 悦 指导老师：张 岚 (湖南农业大学 工学院 ，长沙 410128) 摘 要 : 面对飞速发展的现今社会，人们的压力越来越大。城市污染日益严重。人类的免疫力面对极大的挑战，各种疾病威胁着人类的身体健康。科学家通过研究证明水果 中富含的维生素可以大大提高人体的抵抗力，这使得人们更加喜爱食用各种水果。冰箱的发明已经解决了食物保鲜的问题。剩下需要进步的就是如果更加快速方便的解决一些比较难切削的水果 。本设计 依靠 电动机 、螺杆 、 特殊刀具 、链条传动等方式对不同尺寸菠萝进行切削去钉 。 既方便又安全，适合各种工厂及家庭的使用 。 关键词 ： 削皮机；螺杆；链传动；刀具 f f 10128, of s is of of in s it to a of of of to of on on of to a of 2 1 前言 菠萝别名凤梨、黄梨。 16 世纪中期由葡萄牙的传教士带到澳门，然后引进到广东各地，后在广西、福建、台湾等省栽种，经过长期的选育，陆续产生了许多品种，被称为岭南四大名果之一。菠萝果实品质优良，营养丰富，据分析每 100 克 果肉中含全糖 12、有机酸 、蛋白质 、粗纤维 ，并含多种维生素，其中维生素 2毫克。此外，钙、铁、磷等含量丰富。 可以说菠萝是最好的水果之一。 科学研究表明癌症与人体缺失维生 素有很大关系，人类是非常特殊的物种，我们自身无法产生所需的维生素。当我们年龄开始增长，抵抗力开始下降，各种疾病都会找上门来。如果能多食水果补充大量的维生素，我们完全可以抵御很多的疾病。菠萝作为大家非常喜爱的水果之一，它完全可以胜任补充维生素的重任。它不仅富含大量的维生素，而且口感非常的好。但唯一的缺点就是削皮工作比较困难，一般的家庭在购买菠萝的时候都是让卖水果的人削好后拿回家再吃，现今社会空气污染比较严重，大量 有害颗粒会附着在菠萝上，食用后对人体造成伤害。所以有了设计 菠萝削皮机的想法。 2 菠萝削皮机的研 究现状 原本我国初级农产品质量比较差，加工增值程度比较低，缺乏一定的国际竞争力。最近几年我国的水果加工业取得了质的飞跃，冷冻水果方面更是占据了我国农产品贸易的重要位置。就现在情况来看，我国的水果加工工业已经具备了相当不错的技术水平和生产规模。随着工业的进步，产品加工质量明显大幅度提高。加工增值程度比以前高了许多，对我国农产品出口起到了拖波助澜的作用。所以加大农产品加工机械的研发是提高出口水平的先决条件。 3 菠萝削皮机的性能要求 为了安全应尽量应用自动化技术，并保证一定的削皮去钉成功率。整个系统结 构稳定，不仅节省时间更要有非常高的安全性。考虑到家用的问题，应尽量考虑它的制造成本。综上所述，这个设计应该满足并具备的性能有以下几点： （ 1）设计中要注意系统的稳定性和运动的平衡性。 （ 2）保证它的制造成本能让大部分家庭接受，并在这个基础上保证它的使用寿命。 （ 3）保证削皮去钉的成功率，并尽可能的减少材料的浪费。 （ 4）考虑家用的问题，应尽量减小系统运行中的噪音。 （ 5）设计时考虑它的体积大小，不能太过庞大占用家庭空间。 3 （ 6）整机设计出来后要有一定的改进空间，以防出现问题后整机报废 。 4 菠萝削 皮机 的设 计方案 设计的总体方案是要设计出一种既可以削去菠萝外皮，又可以同时去掉菠萝表面的菠萝钉。这个方案可以达到同时削皮去钉的目的。操作非常的方便，结构比较简单，简易操作的同时又提高了生产效率，并且具有非常高的安全性，不会对操作人员造成任何伤害。拥有比较高的削皮去钉成功率，相比以往的削皮机，在减少浪费上有一定提高，比较大的程度上减少削皮去钉过程中菠萝的浪费，由于特殊的设计结构，它可以应对不同的尺寸的菠萝，不会因为个体差别而降低削皮去钉的效率。考虑到这个设计可能会应用于家庭，所以在选择零部件时考虑到了成本问题，有不错 的性价比 。 主要结构介绍 这个菠萝削皮机 包括 电动机 、 联轴器 、 传动螺杆 、 支承螺杆 、 上夹具 、 传动链条切削刀具体 和 下夹具 八个主要部分组成。其中切削刀具体是包括了 环形固定体、管形活动轴、活动体、削皮丝、去钉刀、小弹簧和大弹簧等多个活动体组成漏斗形开口装置， 下夹具 用于放置菠萝， 上夹具负责将菠萝夹紧。上下夹具保证了菠萝在切削过程中的稳定性。两个电动机一个负责给链传动提供动力，另外一个负责给菠萝提供旋转所需的动力。 刀具结构 这个设计的 最重要的部分就是刀具 ，它设计是否合理决定了削皮去钉工作的成功率，由于菠萝的菠萝的特殊结构，使用单个刀头明显不足以完成削去去钉的工作。设计初期设计出来的刀具是叉状的，刀具内部具有小弹簧以确保刀头时刻紧贴菠萝表面，两个弹簧刀头水平呈一定的角度，这样做的目的是为了在切削过程中两个刀头能负责两个螺旋线，增加去钉的成功率。但设计出来发现稳定性可能会比较差，高速旋转的菠萝会引起这种叉状刀口剧烈震动。根据这种情况，我 最终决定还是采用弹簧刀头的设计，但不采用这种呈一定角度的叉状刀头。为了提高刀头的稳定性，我设计了这个环形的刀具，间隔 20 度角平均分布了 13 个去钉刀、 活动体、 环形固定体 、削皮丝 。每个小刀具均由螺帽进行固定。活动体通过管型的活动轴与环形固定体连接 ，它的活动轴是空心的腔体，在环形固定体与活动体的之间的活动轴外面设置了大弹簧，内部设置有小弹簧。环形固定体尾端外面有螺纹并由螺母进行固定。保证了管型活动轴不会脱离环形固定体。 这个刀 具的优点还在于它可以通过减少去钉刀来实现对不同水果的削皮工作。例如可以只使用一个去钉刀来对苹果进行削皮工作，非常的有实用性。可以随意变化切削对象。拆装简单方便。 刀具如图 1所示。 4 图 1 刀具整体结构图 1 he of 夹具的设计 在给菠萝削皮去钉工作中，菠萝位置如果不固定不仅无法进行削皮去钉的工作，还会给造作人员带来危险。所以设计上下夹具是非常重要的。 为了操作人员的安全和操作的舒适度。再 根据菠萝的外形，设计了这个夹具。三个抓钉可以完全将菠萝固定。在 电机旋转过程中菠萝不会出现晃动的现象， 可以移动的上夹具可以保证对不同长度的菠萝进行夹紧。既方便又安全。 再联合环形的刀具，完全能够保证机构在运行中的稳定性， 如果 2所示。 5 图 2 夹具图 整机结构 通过初期设计及修改，最终确定了整机的结构，机构包括上夹具和下夹具，其中下夹具是固定的，而上夹具是活动的。先把菠萝固定在下夹具上，然后使用上夹具将菠萝整体固定 。 在方案三中已经初步描述菠萝去皮机的结构，其中机器中去钉器包括环形固定体、管形活动轴、活动体、削皮丝、 去钉刀、小弹簧、大弹簧，用于放置菠萝的活动体是由多个活动轴机构组成漏斗形开口装置，所述活动体由上大下小的半锥形体与一支离的圆弧体连接成一体，半锥形体向漏斗形开口倾斜，半锥形体与圆弧之间的角度大于 90，环形固定体位于活动体的外围，与活动体 通过跟管形活动轴连接，活动轴为空心腔体，位于环形固定体与活动体之间的活动轴外周设置大弹簧，活动体可向后挤压大弹簧，从而扩大由多个活动体组成的用于放置 菠萝漏斗形开口装置的直径。活动轴空心腔体内设有小弹簧，小弹簧一 端 通过活动轴内内壁台阶固定，另一端与环绕活动体内各管形活动轴空心 腔体的削皮丝链接，各活动轴前端设有三角形去钉刀，从活动体圆周内侧伸入中心。活动轴穿过环形固定体，其外端设有螺纹，与螺母链接，放置管形活动轴脱离环形固定体，便于小弹簧的装入。大弹簧位于管形活动轴外周，可以控制管形活动轴的运动，使管形活动轴的折面紧靠菠萝表面。小弹簧位于管形活动轴空腔内，可以控制削皮丝的张 紧 度，以利于削皮丝对菠萝表皮的切割。三角形去钉刀是根据菠萝表皮的花器有序排列成，根据每个花器中间有一个黑色的菠萝钉的规律进行挖去菠萝钉，该装置去钉刀为 13 个，活动轴与活动体制造成一体式结构 ，活动轴与活动体也可以 焊接成 一体或者其他方式固定连接。各活动轴前端也可以去除 6 三角形去钉刀，由平面或者弧面封闭，菠萝削皮去钉器只削皮不去钉，削皮丝是细小的钢丝穿过在各个管形活动轴里面的小弹簧离心端，在小弹簧的作用下绑紧，以利对菠萝削皮。 在使用本菠萝去皮机时，先用水果刀却去菠萝头尾部，固定在抓盘上，再放入活动体组组成的漏斗形入口，使菠萝表皮的花器对准三角形去钉刀，机械力旋转菠萝的同时菠萝刀具沿着菠萝钉的螺旋纹旋转向上移动，菠萝削皮去钉器各活动体在菠萝转动，刀具上升的作用下，活动体向外扩张，挤压大弹簧，同时又在大弹簧的作用下自然调整 ，以利于菠萝削皮 去钉，并确保削皮的厚度保持一致，然后出来的将是削皮去钉后完全是果肉的 菠萝 ，且保证最大限度地减少削皮去钉时对菠萝果肉的浪费。如果用于某些只削皮不去钉的场合，不用装去钉装置，使用时只要将菠萝放入菠萝削皮去钉器入口。 1 电动机 2 联轴器 3 传动螺杆 4 支承螺杆 5 上夹具 6 传动链条 7 切削刀具体 8 下夹具 图 3 菠萝削皮 机示意图 1 2. 3. 4. 5. 6. 7 8 7 5 菠萝去皮机的总体及部件结构设计与校核 菠萝去皮机的总体结构设计 运动的合成 图 4 菠萝几何形状示意图 he of s 据菠萝的结构， 菠 萝表面的花苞片及“果眼”的分布形状如图 4 所示。菠萝通常呈现未对称性的左右螺旋线排列，左右螺旋线的螺旋线的螺旋升角均约为 40，每条螺旋线绕菠萝均为 7/12 圈，每个菠萝的螺旋线数为 13 条左右，而菠萝的高度与其直径之比为 右，其高度一般在 160 280围之内。 故水平方向转动 7/12 圈则竖直方向上升 定每个菠萝去皮时间为 20s，则： m 72012/7 rs m 萝 执行结构设计 刀具的选择 根据设计 要求，菠萝削皮机要对菠萝进行削皮和去钉，削皮考虑用削皮丝完成指定削去 2钉采用三角形去钉刀进行去钉。 刀具的结构设计 8 下图中 5为去钉刀，对菠萝进行去钉动作， 3为削皮丝，用于切削菠萝表皮。根据菠萝的特点：每个菠萝螺旋线数位 13左右，而菠萝的高度与直径比值在 萝直径在 8534之间。我设计菠萝去钉刀为 13个平均分拨在菠萝的周围，故只需对其中的一把刀进行具体分析。 由于菠萝大小不一致所以刀具设计 必须 可自由调节距离， 在 位于活动体的外围 的 环 1 去钉刀 2 削皮丝 图 5 刀具前端结构图 1 To 2 he of 固定体与活动体之间通过关系活动轴连接，环形固定体与活动体之间设有大弹簧，活动轴空 心腔体内设有小弹簧，一端位于活动轴台阶上，另一端设有一圆环，为使 各活动体内侧组成的圆周并进入各管形活动轴空心腔体的削皮丝穿过所述圆环，各活动轴前端 设有三角形去钉刀，如上图所示。 刀具大弹簧的设计 据要求选用普通圆柱螺旋弹簧根据刀具活动轴 2，根据活动螺旋轴 2 的外径 51 ，设定弹簧中径 D=20径22 时，压力 1 ;当弹簧压缩变形量 时，压力 01 以按照第 选用碳素弹簧钢丝 C 级。并根据 20222 ，估取弹簧钢丝 机械设计第八版表 16选 710 20。则根据表 16 M P 8 （ 1） 2根据强度条件计算弹簧钢丝直径 现选用螺旋比 C=10，则由式 (16 9 4 2） 根据式（ 16 2 （ 3） 因此估算值符合要求，取弹簧钢丝标准直径 。此时 0 ，为标准值，则有 22202 （ 4） 所得尺寸与题中条件相符，合适。 弹簧圈数 由式（ 16弹力刚度为 2/1520501212 （ 5） 由表 16=82000弹簧圈数 8 20 0 08 3 43 4 （ 6） 则取 n=11圈。此时弹簧刚度为 f /1 （ 7） 弹簧初始压力为 0；初应力即为 0 极限工作应力 M 71 7 1 i m （ 8） 则极限工作载荷为 18 （ 9） 5弹簧长度的计算 根据菠萝的之境范围 13485 因此弹簧的压缩量为： 所以弹簧的总长度： 4 取弹簧长度为 50 10 刀具小弹簧的选择 根据要求选用 普通圆柱螺旋弹簧根据刀具活动轴 2 和空腔大小设定小弹簧中径 ，外径 2 。当弹簧压缩变形量 时，压力 01 ；当弹簧压缩变形量 时，压力 22 ，因为弹簧在一般在和条件下工作，可以按照第类弹簧来考虑。现选用碳素弹簧钢丝 C 级。并根据 892 。估取弹簧钢丝 机械设计第八版表 16选 710 19，根据公式（ 1）可知 M P 8 。 现选用旋绕比 C=10，则由式公式（ 2）得 4 0) 根据式（ 3）得 2 (11) 因此估算值符合要求，去掉弹簧钢丝标准直径 。此时 ，为标准值，则由式（ 4）得 182 (12) 所的尺寸与题中条件相符，合适。 n 由式（ 5）得弹力刚度为 4/8321212 (13) 由表 16=82000弹簧圈数 6）得 434 (14) 则取 n=5圈。此时弹簧刚度为 4(15) 弹簧初始压力为 0；初应力即为 0 11 由公式（ 7）得极限工作应力 M 71 7 1 i m 由公式（ 8）得极限工作载荷为 (16) 弹簧的长度： 515101 取小弹簧长度为 20传动机构的设计 螺杆的设计计算 削皮机进行工作是道具沿螺杆向上以一定的速度做上升运动， 1 选作材料，螺栓材料等选用 45 号钢 00。螺母材料选用 表确定需用压强 5 . 2 确定螺纹牙型。梯形螺纹的工艺性好，牙根强度高，对中性好，本题采用梯形螺纹 。 3 按耐磨性计算初选螺纹的中径。因选用梯形螺纹切螺母兼作支撑，根据教材式得 (17) 按螺杆抗压强度初选螺纹的内径。根据第四强度理论，其强度条件为 2222 33 (18) 但对中小尺寸的螺杆，可认为 ，所以上式可简化为 12 (19) 式中， ； 于传力螺旋， S=于传到螺旋， S=于精密螺杆或水平螺杆， S (20) 定螺杆直径。比较耐磨性计算和抗压强度计算结果，可知本题螺 12 杆直径的选定应以抗压强度计算的结果为准，按照国家标准 5796定螺杆尺寸参数，螺纹外径 d=30纹内经 51 ，螺纹中径 82 ，螺纹线数n=1，螺距 P=6传力螺旋传动来说，一般应确保自锁性要求，以避免事故。本题螺杆的材料为钢，螺母材料为青铜，钢对青铜的摩擦系数 f=机械设计手册） 19。因梯形螺纹牙型教 30 ， 152/ ，所以 ar ct ct (21) o s r c t a nc o sa r c t a na r c t a n ff (22) 所以可以满足自锁要求。 若自锁性不足，可增大螺杆直径或减沾上螺距进行调整。 ，因选 ， H=24纹圈数计算： 4/ 螺纹圈数最好不要超过 10圈，因此可以满足要求。 当 条件不满足的时候，一般手段是在不影响自锁性要求的前提 下，可适当增大螺距，而本题螺杆直径的选定以抗压强度计算的结果为准，耐磨性已相当富裕，所以可适当减低螺母高度。 现取螺母高度 H=24纹圈数 z=4，满足要求。 于螺杆材料强度一般远远大于螺母材料强度，因此只需校核螺母螺纹的牙根强度。根据教材表 5于青铜螺母，这里取 ，由教材式（ 5螺纹牙危险截面的剪切应力为 00Db 3) 满足要求 螺母螺纹根部一 般不会弯曲折断，通常可以不进行弯曲强度校核。 轴向压力大于某一临界值时，螺杆会发生侧向弯曲，丧失稳定性。根据菠萝高度暂选螺杆的工作长度为 l=220杆危险面的惯性半径 螺杆的长度：按一端自由，一端固定考虑，取 v=杆的柔度： 其失稳时的临界载荷按欧拉公式计算得 13 4/45222 (24) 64/ C (25) 所以满足稳定性要求。 据轴 的直径 0 ，则选择键宽键高 =b h=66度 l=10 传动装置设计 根据菠萝 的机构特点，它 呈现为对称性的左右螺旋线的排列，左右旋线升角为40，每条螺旋线绕菠萝越为 7/12 圈，每个菠萝旋线输为 13 条左右，而菠萝转动的角速度为 m 7m 线速度为 r 11 （ 26） 根据条件切削完一个菠萝螺杆螺母上升了 螺母的上升速度为 r / m (萝r所以螺杆的转速设定为定值。 r/ m 菠萝所以选螺杆转速为 100r/动比 为 1012 （ 27） 取 i=57 减速器的选择根据传动比 i 查表 18择两级圆柱齿轮减速器，考虑成本问题 及家用情况，加入此传动比的减速器使性价比降低 ， 本设计 采用双电机分控运动部件 。 螺杆端轴承的选择与校核 1轴承的选用 根据螺杆传动一次在螺杆两段设有轴承使其转动顺畅，轴承的转速n=承径向载荷可忽略不计。 主要受轴向力，装轴承处轴颈直径为 53 ， 14 所以在轴的两端用 25 的两个角接触球轴承 ， 工作中有中等冲击，最大转速n=101r/据菠萝切削用力设定两轴承的径向载荷分别为 01 , 02 ,外加轴承向载荷 502 ，作用方向指向轴承 1. 查滚动轴承样本可知角 接触球轴承 7002基本额定动载荷 C=5950N，基本额定静载荷 2500 。 1. 初步计算派生轴向力31 (28) 2 (29) 2. 计算各轴承轴向力 0),m a x ( 211 (30) (31) 3. 确定 X,Y 的值。根据教材表 13为 1 F， 2 F，所以11 X , 01 Y 4. 计算当量动载荷f ,则 35)0901( 11111 (32) 5. 计算轴承寿命 . (33) 轴承寿命满足使用期限。故所选轴承满足要求。 6 电机的选择 电动机是标准部件，设计时要选出具体型号以便 直观了解各参数 ， 选择时要考虑包括类型，结构，容量（功率）和转速 等方面 ，并在产品目录中查出其型号和尺寸。参考各项参数。 1. 选择电动机类型和结构形式：电动机的选用，首先要了解电动机的机械负载特性，根据机械负载的类型和特性来选择电动机的额定容量，额定转速，额定电压以及型式。 2. 要为某一生产机械选配一台电动机，首先要合理选择电动机的功率，通常根据生产机 械负载的需要来选择电动机的功率，同时，还要考虑负载的工作制问题，也就是说，所选的电动机应适应机械负载的连续，短时或间断周期工作性质，功率选用时 15 要保证它的合理性 ，选小了，保证不了电动机和生产机械的正常工作；选大了，虽然能保证正常运行，但是不经济，电动机容量不能被充分利用，而且电动机经常不能满载运行，使得效率和功率因数不高。 3. 其次，根据电源电压条件，要求所选用的电动机的额定电压与频率同供电电源电压与频率相符合。电动机的转速一定要按生产机械铭牌上的要求选择，否则可能改变生产机械的性能，此外，电动机的结构，防护，冷 却和安装形式，应适应使用环境条件的要求，并且要力求安装，调试，检修方便，以保证电机能安全可靠的运行。 4. 选择电动机的容量 :电动机的容量（功率）选得合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。容量小于工作要求，就不能保证工作机的正常工作，或使电动机能勾起过载和功率因数都较低，增加电能消耗，造成很大浪费。 电动机容量主要根据电动机运行时的发热条件来决定。电动机的发热与其运行状态有关。运行状态有三类，即长期连续运行。短时运行和重复短时运行。变载下长期运行的电动机，短时运行的电动机（工作时间短，停歇时间长）和重复短时 运行的电动机（工作时间和停歇时间都不长）的容量要按等效功率法计算并校验过载能力和起动转矩，其计算方法可参考看有关电力拖动的书籍。 5. 电动机的功率为 (34) 式中：指工作机主动端运输带所需功率，kw：a 6. 确定电动机转速 :容量相同的同类型电动机，有几种不同的转速系列供使用者选择，如三相异步电动机常用的有四种同步转速，即 3000， 1500,1000,750r/相应的电动机定子绕组的极对数为 2,4,6,8)，同步转速为由电源频率与极对数而定的磁场转速，电动机空载时才可能达到同步转速，负载时的转速都低于同步转速。在设计中所需要的最大转速 10m a x ；最小转速 in 因此选用三相异步电动机需要配备大减速比减速器，三相异步电机产生的功率远大于削皮机所需 功率，因此也会造成很大的浪费，分析比较电动机及传动装置的性能，尺寸，重量和价格等因素，最终选用微型电动机。 所以综合以上我们查表选电动机型号为 60列齿轮减速可控永磁同步电机来提供动力。其主要性能如表 119 16 表 1 电动机主要性能参数 型号 额定频率（ 转速（ r/ 工作电流（ 输入功率（ W） 噪音（ 绝缘等级 输出力矩 旋转方向 600/60 45 14 35 E 31 双向可调 600/60 100 45 14 35 E 30 7 菠萝夹具的设计 夹具的设计 菠萝削皮过程中，果体主要做圆周运动，根据计算转速恒定为 V=7/4（ r/m）根据要求，水果特点，菠萝高度不一致等特点因此设计由上下两个抓盘固定菠萝，下抓盘固定位置，上抓可上下移动，有利于菠萝的放入与固定。结果如图所示： 夹具下端连接键的选择：根据轴直径 d=18据机械设计表 6h=66 轴承选择与校核计算 根据菠萝转动为恒定转速特点，轴承的转速 n=r/轴承径向力主要由 图 具切削时产生。主要受轴向力，装轴乘处得轴颈直径为 73 所以在轴两端选用 25 的两个角接触球轴承，如图所示 b）正装。工作中有中等 冲击，转速 n=r/根据菠萝切削用力设定两轴承的径向载荷分别为001 ，外加轴向载荷 002 作用方向指向轴承 1. 查滚动轴承样本可知要接触球轴承 7003基本额定载荷 C=6300N，基本额定静载荷 6800 。 1初步计算派生轴向力，由公式（ 19） (20)可见 1 (35) 17 2 (36) 2计算各轴承轴向力 1 8),m a x ( 211 (37) 182 ,Y 的值。根据教材表 13为 1 F， 2 F，所以11 X ， 01 Y 。 f ,则 35)0901( 11111 (38) (39) 轴承寿命满足使用期限。故所选轴承满足要求。 链条的设计 在设计过程中有 1 个地方要用链传动， 链条保障两个螺杆之间 的动力传动。 螺杆间的链传动计算 有上述可知，电动机额定功率 P=14W，螺杆转速为 100r/ 螺杆的传动用链传动。主动轮转速与从动轮转速相同。中心距 0 水平传动，链速
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