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凤梨
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菠萝削皮机设计[凤梨]【说明书+CAD】,凤梨,说明书+CAD,菠萝,削皮,设计,说明书,CAD
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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3.说明书的部分书写1.技术参数的计算及校核2.CAD图纸的绘制3.说明书的完善、修改指导教师意见 签 名： 20 年 月 日 检查小组意见 组长签名： 20 年 月 日 注：1.此表可用黑色签字笔填写，也可打印，但意见栏必须相应责任人亲笔填写。2.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）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13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1.查阅文献、进行总体方案的设计2.进行零部件的设计与计算3.设计计算说明书一份（格式规范）约10000字。4.装配图及零件图，不少于三张零号图纸。保留并提交电子文档5.参考文献及设计手则。约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 Schoorl D，ttolt J EBn se resistance meaSlllOlll(：llts in applesJommal oflexture StudiesJ：，19801 1(4 ：3893942 ttolt J E， ,-1 DPackage protectioi1_dI1(1 energy dissilation inapple packsJ Seientia Horticultttiw 1984243 Tem1es B RAppie handling ill1P c daca a( sitiol1 anddIa1v is ch an inscnu1lenced sphereJ：199047，2692764 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)：l681715冯能莲莩乐在静 下 援伤 障J：蛋戢戋韭大学掌报，1996，(1)：55586 冯能莲芋果静至扳傍冀泛研；三J：东业 岐学报1996(3)：7l一757孙孺，吴竞真、仇农学，替 J军兰呆 动扳 鸶7 5 擘R其 价Jj西北农业大学学报 I994，(I)：78838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，I996(3)：85899李小昱，王为芊果运输东动损 等纫探西北农业大掌学报J I998，(4)：202310李小昱，王为，孙疆、 马国华芊呆流夏挣-睦 研究(I 焉夏特性的试验与研究)J： 西北工业大学学报，1991，(3)：707411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)：10310612 D Sehoor1Holt Impact Bnfising in 3 AppleJUTangenlentsJ A c Engng Iies，1982，27：50751213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)：727914 孙桓陈作模机械匣理M北京：高等教育出版社200115沈再春农产品加工机械与设备M北京：农业出版社199316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87.1克，蛋白质0.5克，脂肪0.1克，纤维1.2克，尼克酸0.1毫克，钾126毫克，钠1.2毫克，锌0.08毫克，碳水化合物8.5克，钙20毫克，磷6毫克，铁0.2毫克，胡萝卜素0.08毫克，硫胺素0.03毫克，核黄素0.02毫克，维生素c18毫克，灰分0.3克，另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PLC控制，机器由削皮刀、削眼刀、机械手、定果叉、PLC等组成。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PLC控制等，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 Schoorl D，ttolt J EBn se resistance meaSlllOlll(：llts in applesJommal oflexture StudiesJ：，19801 1(4 ：3893942 ttolt J E， ,-1 DPackage protectioi1_dI1(1 energy dissilation inapple packsJ Seientia Horticultttiw 1984243 Tem1es B RAppie handling ill1P c daca a( sitiol1 anddIa1v is ch an inscnu1lenced sphereJ：199047，2692764 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)：l681715冯能莲莩乐在静 下 援伤 障J：蛋戢戋韭大学掌报，1996，(1)：55586 冯能莲芋果静至扳傍冀泛研；三J：东业 岐学报1996(3)：7l一757孙孺，吴竞真、仇农学，替 J军兰呆 动扳 鸶7 5 擘R其 价Jj西北农业大学学报 I994，(I)：78838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，I996(3)：85899李小昱，王为芊果运输东动损 等纫探西北农业大掌学报J I998，(4)：202310李小昱，王为，孙疆、 马国华芊呆流夏挣-睦 研究(I 焉夏特性的试验与研究)J： 西北工业大学学报，1991，(3)：707411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)：10310612 D Sehoor1Holt Impact Bnfising in 3 AppleJUTangenlentsJ A c Engng Iies，1982，27：50751213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)：727914 孙桓陈作模机械匣理M北京：高等教育出版社200115沈再春农产品加工机械与设备M北京：农业出版社199316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: 1.菠萝在切削力和惯性力的作用下不会出现位置偏差 2.现有的机械加工工艺安全可以保证产品的加工精度进程计划（各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等）2012.11.062012.12.02 选题2012.12.032012.12.05 接受任务书2012.12.062013.01.13 开题报告、开题论证记录2013.03.302013.04.01 中期检查表2013.05.012013.05.06 提交毕业设计初稿和所有书、表2013.05.072013.05.13 修改完成正稿和书、表以及交学院预审2013.05.142013.05.26 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：1.此表可用黑色签字笔填写，也可打印，但意见栏必须相应责任人亲笔填写。2. 此表可从教务处网站下载中心下载。3.此表如不够填写，可另加页。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DESIGN OF PINEAPPLE PEELING MACHINE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 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 日目 录摘要1关键词11前言22菠萝削皮机的研究现状23菠萝削皮机的性能要求24菠萝削皮机的设计方案34.1主要结构介绍34.2刀具结构34.3夹具的设计44.4整机结构55菠萝去皮机的总体及部件结构设计与校核.65.1菠萝去皮机的总体结构设计.65.1.1运动的合成.65.2执行结构设计.75.2.1刀具的选择.75.2.2刀具的结构设计.75.2.3刀具大弹簧的设计.85.2.4刀具小弹簧的设计及计算.95.3传动机构的设计.115.3.1螺杆的设计计算.115.3.2传动装置设计.135.3.4螺杆端轴承的选择与校核.136电机的选择.147菠萝夹具的设计.167.1夹具的设计.167.2轴承选择与校核计算.167.3链条的设计.177.3.1螺杆间的链传动计算.177.3.2键的校核.198菠萝去皮机的电气控制.198.1电气控制设计.198.2电气控制原理图.209 总结.20参考文献.21致谢.2223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Design Of Pineapple Pelling Machine Student:Liu Yue Tutor:Zhang Lan(College Of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)Abstract:Faced with the rapid development of modern society,peoples increasing pressure.Urban pollution is becoming increasingly serious. The immune system of the human face of great challenge,various diseases threatening human health. Studies have shouwn that fruits rich in vitamin,scientists can greatly improve the bodys resistance, which makes it more popular to eat a variety of fruits. The invention of the fefrigerator has solved the problem of food preservation. The rest need to progress more quickly and easily solve some of the more difficult cutting fruit. The design relies on the motor,screw,special tools, chain drive on the different sizes of pineapple cutting to nail. Convenient and safe, suitable for a variety of factory and home use. Keywords：Peeler；Screw；Chain drive；Tool1 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12-16克、有机酸0.6克、蛋白质0.4-0.5克、粗纤维0.3-0.5克，并含多种维生素，其中维生素C含量高达42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。（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。 4.1 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。 4.2 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。1.销 2.小弹簧3.大弹簧 4.削皮丝 5.去钉刀 图1 刀具整体结构图1 pin 2.small spring 3.big spring 4.peeling silk 5.nail-off knifeFig.1 The overall structure drawing of cutter4.3 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。图2 夹具图Fig.2 Fixture4.4 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 motor 2. coupling 3. Drive screw 4. Support screw 5. Fixture on 6. Transmission chain 7 Cutting tool 8 Next fixture Fig3. Pineapple skin-peeling-off machine schemes5 菠萝去皮机的总体及部件结构设计与校核5.1 菠萝去皮机的总体结构设计5.1.1 运动的合成 图4 菠萝几何形状示意图Fig.4 The sketch map of pineapples geomatrical shape根据菠萝的结构，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1.5左右，其高度一般在160mm280mm范围之内。 故水平方向转动7/12圈则竖直方向上升1.5D 设定每个菠萝去皮时间为20s，则：5.2 执行结构设计5.2.1 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2-3mm表皮的效果，去钉采用三角形去钉刀进行去钉。5.2.2 刀具的结构设计下图中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1.5左右，菠萝直径在85-134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 nail the sword 2 Peeling silkFig.5 The front end structure of cutter形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。5.2.3 刀具大弹簧的设计1.根据工作条件选择材料并确定起许用应力：根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，设定弹簧中径D=20mm，外径.当弹簧压缩变形量时，压力;当弹簧压缩变形量时，压力.因为弹簧在一般载荷条件下工作，可以按照第III类弹簧来考虑。现选用碳素弹簧钢丝C级。并根据，估取弹簧钢丝2.0mm。由机械设计第八版表16-3暂选20。则根据表16-2可知 （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(16-4)得 （2）根据式（16-10）得 （3）因此估算值符合要求，取弹簧钢丝标准直径。此时，为标准值，则有 （4）所得尺寸与题中条件相符，合适。 3.根据刚度条件计算弹簧圈数由式（16-9）得弹力刚度为 （5）由表16-2取G=82000Mpa，则弹簧圈数n为 （6）则取n=11圈。此时弹簧刚度为 （7）4.验算弹簧初始压力为0；初应力即为0极限工作应力 （8）则极限工作载荷为 （9）5弹簧长度的计算根据菠萝的之境范围因此弹簧的压缩量为：所以弹簧的总长度：取弹簧长度为50mm。5.2.4 刀具小弹簧的选择1.根据工作条件选择材料并确定起许应力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。当弹簧压缩变形量时，压力；当弹簧压缩变形量时，压力，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。估取弹簧钢丝1.0mm。由机械设计第八版表16-3暂选19，根据公式（1）可知。2.根据强度条件继续按弹簧钢丝直径现选用旋绕比C=10，则由式公式（2）得 (10)根据式（3）得 (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 (12)所的尺寸与题中条件相符，合适。3.根据刚度条件计算弹簧圈数n由式（5）得弹力刚度为 (13)由表16-2取G=82000Mpa，则弹簧圈数n由公式（6）得 (14)则取n=5圈。此时弹簧刚度为 (15)4.验算弹簧初始压力为0；初应力即为0由公式（7）得极限工作应力由公式（8）得极限工作载荷为 (16)5.弹簧长度的计算弹簧的长度：取小弹簧长度为20mm5.3 传动机构的设计5.3.1 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。螺母材料选用ZCuA19Mn2,查表确定需用压强.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 (18)但对中小尺寸的螺杆，可认为，所以上式可简化为 (19)式中，A为螺杆螺纹段的危险截面面积，；S为螺杆稳定性安全系数，对于传力螺旋，S=3.5-5.0;对于传到螺旋，S=2.5-4.0;对于精密螺杆或水平螺杆，S4.本题取为5.故有螺杆螺纹小径 (20)5.综合考虑，确定螺杆直径。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GB/T5796-1986选定螺杆尺寸参数，螺纹外径d=30mm，螺纹内经，螺纹中径，螺纹线数n=1，螺距P=6mm.6.校核螺旋自锁能力。对传力螺旋传动来说，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=0.09（查机械设计手册）19。因梯形螺纹牙型教，所以 (21) (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。7.计算螺母高度H.因，因选，H=24mm，螺纹圈数计算：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=24mm，螺纹圈数z=4，满足要求。8.螺纹牙的强度计算。由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5-13，对于青铜螺母，这里取，由教材式（5-50）得螺纹牙危险截面的剪切应力为 (23)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。9.螺杆的稳定性计算。当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=220mm螺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=2.0螺杆的柔度：其失稳时的临界载荷按欧拉公式计算得 (24) (25)所以满足稳定性要求。 10.螺杆上两段的部件连接选择用键联接，根据轴的直径，则选择键宽键高=bh=6mm6mm。长度l=10mm。5.3.2 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 线速度为 （26）根据条件切削完一个菠萝螺杆螺母上升了1.5d，则螺母的上升速度为 所以螺杆的转速设定为定值。 所以选螺杆转速为100r/min传动比为 （27）取i=57减速器的选择根据传动比i查表18-1选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。5.3.4 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=101.25r/min，轴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，所以在轴的两端用的两个角接触球轴承，工作中有中等冲击，最大转速n=101r/min,根据菠萝切削用力设定两轴承的径向载荷分别为,外加轴承向载荷，作用方向指向轴承1.查滚动轴承样本可知角接触球轴承7002AC的基本额定动载荷C=5950N，基本额定静载荷。1. 初步计算派生轴向力根据教材表13-7得 (28) (29)2. 计算各轴承轴向力 (30) (31)3. 确定X,Y的值。根据教材表13-5因为，所以,4. 计算当量动载荷取载荷系数,则 (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：-工作机所需工作功率，是指工作机主动端运输带所需功率，kw：-由电动机至工作机主动端运输带的总效率。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/min (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；最小转速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60KTYZ系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表1 电动机主要性能参数 Table 1 The Main performance parameters motors型号额定频率（Hz）转速（r/min）工作电流（mA）输入功率（W）噪音（dB）绝缘等级输出力矩旋转方向60KTYZ-A50/601.75451435E31双向可调60KTYZ-III50/60100451435E307 菠萝夹具的设计7.1 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=18mm,根据机械设计表6-1选择键宽键高h=6mm6mm。7.2 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=1.75(r/min),轴承径向力主要由图6.菠萝夹具图Fig.6 Pineapple fixture drawing刀具切削时产生。主要受轴向力，装轴乘处得轴颈直径为 所以在轴两端选用的两个角接触球轴承，如图所示13.2（b）正装。工作中有中等冲击，转速n=1.75(r/min)，根据菠萝切削用力设定两轴承的径向载荷分别为，外加轴向载荷作用方向指向轴承1. 查滚动轴承样本可知要接触球轴承7003AC的基本额定载荷C=6300N，基本额定静载荷。1初步计算派生轴向力，由公式（19）(20)可见 (35) (36)2计算各轴承轴向力 (37) 3.确定X,Y的值。根据教材表13-5因为，所以，。4.计算当量动载荷取载荷系数,则 (38)5.计算轴承寿命. (39)轴承寿命满足使用期限。故所选轴承满足要求。7.3 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。7.3.1 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/min。两螺杆的传动用链传动。主动轮转速与从动轮转速相同。中心距水平传动，链速，静强度安全系数S=6,电机驱动，取工况系数。1.选择链节距p。链的工作拉力 (40)初步选定用10A型滚子链，其链节距p=15.875mm，每米质量q=1kg/m，极限拉伸载荷（单排） (41)由于是水平传动，所以倾斜角初选链条垂直度f与中心距a的壁纸f/a=2%，由教材图9-9得，则得悬垂拉力 (42)紧边总拉力 (43)所以得到所需的极限载荷 (44) 所以选10A型链是合适的。2.求链轮的齿数。根据教材表9-8取验算链速 (45)符合题目要求3.校核安全系数，由公式（40）（41）（43）可得计算安全系数 (46)所以选用的10A型滚子链是合理的。4.求大小链轮的分度圆直径 (47)5.计算链节数 取=80 (48)取=80 6.齿顶圆直径da (49) (50)取=927.齿根圆直径 (51)8.齿高 (52) 取=59.最大轴凸缘直径 (53)取=707.3.2 键的校核由于要求等速传递一次两螺杆上的带轮尺寸相同，大带轮参数参照小带轮参数键的校核。假设压力在键长度内均匀分布，则根据挤压强度或耐磨性的条件计算，求得联接所能传递的转矩： (54) 能完全满足需要。8 菠萝去皮机的电气控制8.1 电气控制设计本设计决定采用继电器控制方式，具体操作过程如下：电源开关Q，断路开关SB1，电机控制开关SB2，SB3.切削菠萝时电机正转，首先合上电源开关Q，然后按下起动按钮SB2，接触器KM1的吸引线圈通电，其主接触点KM1闭合，两个电动机起动同时启动，因为接触点的辅助接触点KM1并联于起动按钮，所以当松开手断开起动按钮后，接触器线圈KM通过其辅助常开接触点自保，电机继续正常运行。和起动按钮并联的辅助常开触点称为自锁触点。按停止按钮SB1，接触器KM1的吸引线圈失电释放，所有KM1常开触点断开，KM主触点断开，电动机失电停转：KM辅助触点断开，消除自锁。同样当退回刀具时按下启动按钮SB3接触器KM2的吸引线圈通电，其主接触点KM2闭合，M1电动机反转运行。由于接触点的辅助接触点KM2并联于起动按钮，当松开手断开起动按钮后，接触器线圈KM通过其辅助常开接触点可以继续保持通电，维持其吸合状态，故电动机不会停止。当需要停机时按下总开关SB1即可实现。8.2 电气控制原理图图7.菠萝电气控制原理图Fig.7 The electrical control principle diagram9 总结紧张忙碌而又充满意义的毕业设计就这样结束了，在设计初期我想的是用振动式的方式进行削皮，做好后发现出了很大的问题，我忘记考虑菠萝钉的问题。菠萝不同一般的水果，它的结构相对比较复杂，单纯的振动式不能去掉菠萝表面的菠萝钉。我没有气馁，调整思路从新开始新的设计。在这次设计中我有一些想法，并最终落实在了这篇毕业论文上。时间虽然非常紧但我觉得过得非常的充实。在最忙碌那几天桌子上摆满了各种教材，手册。计算一个弹簧就用了我将近一个下午的时间。那时候觉得压力非常的大，应了老师的一句话“设计没有巧，除了翻书就是查表”。在设计过程中也出现了几次比较大的问题，但在自己的一番努力下，最后还是得到了解决。原来就听说大四做毕业设计的时候是最巩固知识的，在做这份毕业设计时我深刻体会到了这一点。因为设计中涵盖了液压，电气控制，电机，机械设计，机械原理等等知识。有些书已经在这次毕业设计中出现了掉页现象。辛苦总是会得到回报的，我把以前一直没搞懂的东西都从新吸收起来，使自己的
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