机械原理课程设计大作业.docx

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机械原理课程设计大作业

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菠萝削皮机

专业：

机械设计制造及其自动化

摘要

本设计产品提供一种手摇立式菠萝削皮机，主要包括托盘、刀架、顶针架、V型刀片、手柄或小型发动机、以及机械系统，包括传动系统、装夹系统、切削系统。

其中传动系统由直齿圆锥齿轮（14）与进给螺纹套管（13）固连，通过摇动手柄（18）和变速齿轮机构（17）将动力经直齿圆锥齿轮（15）与进给螺纹管道（13）组成的传递机构将动力传给的刀具夹紧法兰盘（12）从而带动刀具旋转；装夹系统由上顶钉及对顶螺母（3），下顶钉（5）组成；切削系统由刀架和V型刀具（6、7）以及刀片（16）组成。

该削皮机使用方便，安全可靠，切削菠萝和皮根效率高。

一、题目复述

二、设计方案及结构图

三、机械系统

四、主要结构件参数

五、设计总结和补充

六、参考书目

一、题目复述

菠萝是人们普遍喜爱的一种热带水果。

菠萝虽好吃，但皮难削。

由于菠萝的皮为花苞片状的硬皮，并呈现螺旋状的排列，而且每个花苞片上面都有一个较深的“果眼”或“黑芯”。

通常，人们手工削菠萝皮的做法：

一种是用锋利的水果刀先削去菠萝上的全部花苞片硬皮，然后再逐个挖去菠萝上残留的全部“果眼”；另一种是利用特制的U型刀沿着菠萝花苞片和“果眼”排列的螺旋方向挖出一条深“沟”，连皮带“眼”一块去掉，需逐条螺旋线方向挖“沟”才能完成。

所以手工削皮不仅费时费力，不安全，不卫生，而且对菠萝果肉的浪费也较大。

虽目前市面上有一些水果削皮机的产品，但都不适合于菠萝水果削皮的需要。

因此，为了满足家庭、酒店、水果店或果贩使用，现需设计一种手动式或电动菠萝削皮装置。

图8.1

菠萝表面的花苞片及“果眼”的分布形状如图1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，每条螺旋线上的果眼数为7-12个，每个菠萝的螺旋线数为8条，而菠萝的高度与其直径之比为1.5左右，其高度一般在170mm——280mm范围之内。

我们根据市场商场见菠萝的大小以及其表面特性将其归类：

菠萝大小

每条螺旋线上的果眼数

菠萝高度

直径

皮厚

果眼深度

大

11个

245-280mm

190mm

2.5mm

11mm

中

9个

205-245mm

150mm

2.5mm

11mm

小

7个

170-205mm

125mm

2.5mm

11mm

二、设计方案及结构图

我们经讨论及实验以后采用“V”型刀具剔除果眼及外表皮，对于未长果眼的部分则采取普通刀片（双向）切削方法去除。

削菠萝的手动机械，它由上顶钉及对顶螺母（3），下顶钉（5）构成菠萝的夹持机构：

直齿圆锥齿轮（14）与进给螺纹套管（13）固连，通过摇动手柄（18）和变速齿轮机构（17）将动力经直齿圆锥齿轮（15）与进给螺纹管道（13）组成的传递机构将动力传给的刀具夹紧法兰盘（12）从而带动刀具旋转，实现刀具的旋转运动与直线进给运动，进而完成对菠萝的去皮与“挖黒芯”的工作。

机械部分及其功能特点：

1、外壳：

机械的外壳。

2、基座：

支撑机械稳定。

3、上顶针及对顶螺母：

上顶钉用来固定菠萝，对顶螺母用来固定上顶钉，两螺母对顶拧紧后使旋合螺纹始受收到附加的压力和摩擦力作用，当菠萝再被切削有轴向跳动时，该摩擦力仍然存在其特点，结构简单,放松效果好。

4、下顶盖：

用来拖住菠萝，与上下顶钉共同固定菠萝。

5、下顶针：

用来固定菠萝，与上顶钉共同固定菠萝

6、V型刀具1：

V型刀具为固定刀具，随着动力传到刀具法兰（12）带动V型刀“挖果眼”，V型刀具两面均为刀刃，可正反切削。

7、V型道具2:

V型刀具2为沿刀杆可上下移动刀具，用来确定菠萝两层“果眼”之间的距离进而确定转速当刀具1定位于第一层“果眼”时,松开蝴蝶夹紧卡子（8）,沿开口槽1（9）移动V型刀具2使其对准第二层“果眼”，读出开口槽1（9）上的档次，进而调整摇动手柄，选取合适转速，切削菠萝。

8、蝴蝶夹紧卡子：

用于配合V型刀具2选取正确位置。

9、开口槽1：

V型刀具2沿开口槽1上下移动，上面的刻度用来选择转速。

10、夹紧滑动梯形槽：

当下顶盖上放上待切削菠萝时，转动夹紧T型销（11）使刀具夹紧法兰盘体（12）上的刀架沿夹紧滑动梯形槽向中心夹紧，实施对菠萝的夹紧。

11、夹紧T型销:

转动夹紧T型销，使刀具夹紧法兰盘体（12）向内夹紧实现定位。

12、刀具夹紧法兰盘体：

刀具夹紧法兰盘体上由三把可移动的刀杆，上面有两把“V”槽刀，V型刀具1（6）和V型刀具2（7）还有一把与菠萝表面平行的刀片，其V型刀具1（6）与刀片（16），在同一水平面上。

其外型类似于车床上的法兰盘体。

13、进给螺纹套管：

上面选用传动螺纹，用于传递功，实现回转运动与直线运动换。

传动螺纹的牙型由梯形，矩形等。

在这里我们选用矩形螺纹传递其中大径D=14MM，螺距P=2mm，中径D2=11.835mm进给螺纹套管与刀具夹紧法兰盘体（12）底部齿合传递动力给刀架。

14、直齿圆锥齿轮1：

直齿圆锥齿轮1：

与进给螺纹套管固连

15、直齿圆锥齿轮2：

直齿圆锥齿轮2与直齿圆锥齿轮1啮合传递动力。

16、刀片：

用来切削菠萝表面的毛刺和菠萝表面的皮。

17、齿轮变速机构：

对于不同大小的菠萝提供三种变速，有一个三联滑移齿轮合同轴上的三个齿轮构成。

18、摇动手柄：

用来提供动力，可向外壳

（1）内伸入拉出，控制某个齿轮和三联滑移齿轮。

三、机械系统

1.传动与切削系统

2.装夹菠萝及对刀方案

将菠萝放在两顶针中间，根据菠萝的大小再开口槽上选择不同的槽口用下顶针卡死。

后旋动上顶针及对顶螺帽使上下顶针插入菠萝，同下顶针一起将菠萝固定，同开口槽与对顶螺母起到钉死的作用。

由于被加工后的菠萝切去两端后近似看成一圆柱体，此时通过旋转，道具加紧法兰盘体使V型刀具1对准最上面一层的果眼，再松开蝴蝶加紧卡子沿开口槽一上下移动V型刀具Z，使其对准另一行果眼，此时根据蝴蝶卡子在开口槽1上所示位置，调整转速。

最后在完成以上步骤的前提下上紧夹夹紧T型稍使刀具向中心移动。

其中V型刀具1、2及片刀向中心深入12mm左右后再次调整夹紧装置。

之后先缓慢转动手柄，后逐渐加速进行切削。

若转完一圈后任然有未挖净的果眼果皮，松开夹紧T型销，转动进给螺纹套管或菠萝使刀具对准未挖净的果眼，再夹紧T型稍，转动手柄，反向切削，一次进行直到切削完全为止，估计削完一菠萝在两分钟左右。

四、主要结构件参数

1、外壳：

建议采用金属材料，有很高的稳定度，按所切削最大菠萝计算其高度应为400mm，长300mm，宽300mm。

2、对顶螺母及直齿圆锥齿轮进给螺纹套管均采用标准件，直齿圆柱齿轮，压力角20度齿顶高等效ha*=1.0顶隙系数c*=0.2，进给螺纹套管D=14mm、P=2mm、D2=12.7mm、d1=11.8mm、L=300mm。

3、齿轮变速机构：

一般使用这摇动的速度为30rad/min。

4、V型刀具与刀片均采用淬火薄钢片，V型刀具长30mm，张角40度，接触的面均须开刃，片刀长均15mm宽5mm倾斜角为30°

五、设计总结和补充

通过一个月的调查，我们设计出了菠萝切削机，在设计过程中我考察了许多种市场上的一经有了机型，并在网上查找了一些资料看一些意见。

其中菠萝无论大小都只有8条螺旋线和题目所给有些不同，最后我们按照8条螺旋线计算和设计。

在考虑到菠萝上“果眼”的几何分布及皮厚后，我们提出了自己的想法，通过组内讨论和同学的建议我们最终敲定了外形及切削形式和主要传动方式。

最后我们分工开始具体细节的设计，其中程博同学设计了切削和装夹部分，戴承勇同学设计了刀具及走到方案，并在刀具设计及市场调查方面做出了贡献，何强同学完成了传动件及外形设计。

在设计过程中我们团结一致共同努力，终于完成了作品。

在实物观察中，我们注意到菠萝的皮厚对刀具刚度的影响，经过多次试验，对于皮较厚，较硬，“果眼”较深的菠萝用该机构切削较费力，但由于市场上卖的菠萝皮厚均为2.5mm，所以我们以2.5mm为标准进行设计。

螺纹管道由于在标准件库中未找到，所以螺纹是按标准取的，而套管内尺寸则按我们的设计要求自己设计的。

六参考书目

《机械原理》高等教育出版社。

《机械设计》高等教育出版社。

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