菠萝削皮机设计Word文档格式.docx
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学号
4113010533
学生姓名
薛帅
指导教师
孟华
提交日期
2017年5月10日
诚信承诺书
本人郑重承诺和声明:
我承诺在毕业论文撰写过程中遵守学校有关规定,恪守学术规范,此毕业设计中均系本人在指导教师指导下独立完成,没有剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果,没有篡改研究数据,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,如有违规行为发生,我愿承担一切责任,接受学校的处理,并承担相应的法律责任。
毕业设计作者签名：
年月日
摘要
本设计一种小型菠萝削皮机，由电动机为动力源，采用正-停-反控制电路以实现菠萝削皮。
本机器使用齿轮减速机构，丝杠和刀具等切削部件，同时设计了一个方便上料的卡盘作为菠萝夹具，而且该卡盘可以有一定的退让效果，能使刀具绕过难以切削的部分。
本设计计算、校核了轴的各项数据，计算了齿轮的各项参数，设计了控制电路，绘制出了整机的装配图。
本设计目的为：
在“一果一上料”间歇工作前提下，实现菠萝削皮的机械化，代替小批量加工者手动劳动，操作简便，实用性强，可以很好的提高生产效率。
关键词：
菠萝削皮;
齿轮传动;
丝杠;
电气控制;
间歇工作
Abstract
Thisisthedesignofasmallpineapplepeelingmachine,themainsourceofpowercomesfromthemotor.Itusesarunandstoprelaycircuittoefficientlypeelpineapples.Themachineworksbyusingcuttingtoolsthatarepoweredbythegearstoswiftlypeelpineapples.Themachineisalsodesignedtohaveamechanismthatfeedsinchunksofpineappletomaketheprocessworkadequately.Thecuttingtoolcanalsoprovidemoreadvancedmaneuversthatcouldmakehardercutseasilyaccessible.Thepineapplepeelingmachineworksbycalculatingthedataofpineapple.Itusessmartcameratechnologytocalculatethepineapple’ssize,shape,andtheaxisofhowthepineapplesarebeingplacedin.That’snotallaboutthismachine,thismachinecanbeusedonmanytypesoffruits.Thedesignofthismachineistohelpbygreatlyloweringtheneedofmanuallabor.Thismachineiseasytooperate,itwouldalsobeverycostefficient,andwouldgreatlyimproveproductionefficiency.
Keywords:
Pineapplepeeling;
geardrive;
screw;
electricalcontrol;
intermittentwork
目录
1引言 1
2.菠萝削皮机的研究现状 2
2.1手动去皮 2
2.2机械加工去皮 3
3.菠萝去皮机的设计与校核 6
3.1菠萝的各项数据 6
3.2菠萝削皮机的方案确定 6
3.3刀具设计 7
3.4计算与校核 7
3.4.1螺旋副 7
3.4.2传动系统 12
3.4.3电动机功率计算和电机选择 14
3.4.4齿轮设计校核 14
3.4.5联轴器的选用 21
3.4.6轴的设计计算 22
3.4.7轴承的校核 28
4.电气控制原理阐述和电气原理图 30
结论 31
心得体会 错误!
未定义书签。
致谢 33
参考资料 34
III
商丘工学院本科毕业设计
1引言
菠萝在生活中为人们所喜爱，不仅因为它外形独特味道甜美，更因为它富含A、B、C等多种维生素，还有钙、磷、菠萝酶等多种对人体有益的成分。
中医认为，菠萝可以健胃、去热、解暑、加快酒精代谢。
而现代医学也证明了适量食用菠萝对高血压、肾炎患者有益。
菠萝有这么多的优点，却需要削皮食用或加工，而菠萝的外皮构成比较复杂，除了硬质表皮包裹，在表面还均匀分布有深深的果眼，在日常生活中，人们已经习惯手动削皮，一般在削皮过程中，需要用特制的V型刀具沿着果眼的分布螺旋线来运动以去除果眼，或者先用削皮刀削去果皮，再用特制刀具去除果眼，而随着人们生活水平的提高，这种低效率的加工方式已经逐渐不被接纳。
大型加工厂如罐头厂果脯厂有专用的菠萝加工流水线，占地面积大设备造价高昂，不适合小批量加工者使用，但手动去皮也很难满足饭店、酒店、零售商快速去皮的加工需要。
因此，设计一台能快速安全削皮且方便搬运的小型菠萝削皮机，对市场而言，意义重大。
2.菠萝削皮机的研究现状
近年来，我国菠萝种植和加工业都取
得显著成果，物流运输的发展，也为菠萝的运输销售保驾护航，更有优良产品早已远销海外，然而菠萝加工过程中使用的机器研究进展却无法与连年增长的菠萝产量与加工量相匹配，以下将列举日常生活中经常采用的菠萝加工方式。
2.1手动去皮
手工去皮主要是利用各种去皮刀来进行加工，图2.1中的V型刀使用时是沿着菠萝果眼分布的螺旋线走刀，挖出一道沟槽，将果眼和连带的果肉一起挖掉，可以一次性去除果皮和毛眼但是加工用时长、效率低，稍不注意就会划伤手，安全性很差。
图2.2中的刀具是用来去除果眼的，使用时，使用者只需将刀具尖端插入菠萝果眼位置，捏紧向外拉即可将果眼去除，缺点是需要逐个动作，每次只能去除一个果眼。
图2.3中为水果削皮刀，不仅仅用于菠萝削皮，还可以用于其他薄皮水果的削皮，该刀具无法单一使用，一般都要配合2.1和2.2中的V型刀或者去果眼刀。
图2.4中快速去皮刀使用时只需将菠萝顶端削平，再将削皮刀按照逆时针方向旋入菠萝，待切削到恰当的时候向外拉就能将切削好的果肉带出，这种加工方式对菠萝果肉的切削并不充分，浪费很大。
除此之外，还有很多手动加工单个菠萝的方式和工具，都摆脱不了安全性不高、原料利用率不高、效率低、卫生条件差的缺陷。
图2.1V型去皮刀及去皮后菠萝
图2.2菠萝去钉刀图2.3水果削皮刀
图2.4旋转快速去皮刀及去皮后菠萝
2.2机械加工去皮
由于手工加工方式耗时长、浪费人力、卫生条件差，现有市场又发展快速，对加工的效率和可靠性要求都越来越高，而且在城市生活中，年轻的父母们都很想从繁重的家务中解脱出来，所以各种去皮机应运而生，以下将列举市场上已有的机械设备，并阐述加工方式。
图2.5中电动菠萝去皮机，一果一上料，人工上料取料，加工速度在15s/个，加工时，工人手动将待加工产品横向放置在机器中部的空间中，开动机器后，机器自动夹紧原料，刀具贴近原料进行切削，该机器还兼具通芯功能，然而设备较大，不宜安放，不适合小型加工者采用，并且小型加工场景中常用的加工速度要求为100个/小时，如果采用本机器，那么多余的生产力将浪费，不符合改善生产力、提高生产效率的设计目标。
图2.6中全自动菠萝去皮通芯生产线，只需管理者在上料口上料，机器会有传送带自动运输原料至加工位置，加工位置有4或5个旋转工位，可以实现不间断加工，处理能力为80个/分钟，加工效率极高，除了去皮通芯，还兼具碎皮、清洗等功能，这种全自动菠萝生产线，机器庞大，占地面积大，耗能高，适合大加工厂使用，对小批量加工者来说造价昂贵且不利于安放，故不采用此方案。
图2.7中小型立式菠萝削皮机，加工者只需将原料立式放置在加工的爪盘上，开动机器后机器自动压紧原料，刀具运动至原料附近进行切削，切削完毕需要人工下料，该设备便于搬运，耗能小，加工效率基本满足小批量加工的要求，但是可改进空间也很大，可以使机器更小更方便，本设计课题也从这方面着手，设计一台方便加工、挪运的小型菠萝削皮机。
图2.5电动菠萝去皮机
图2.6全自动菠萝去皮通芯产线
图2.7立式电动菠萝去皮机
3.菠萝去皮机的设计与校核
3.1菠萝的各项数据
图3.1菠萝果眼分布
如图3.1所示，菠萝果眼为螺旋线分布，分布螺旋与水平面夹角范围为40°
-60°
分布条数为7-13条，每条螺旋线所占圆周的比例为3/5，而菠萝的高度H与直径D的比例关系一般为H/D=1.5，菠萝高度范围在160毫米至280毫米之间。
3.2菠萝削皮机的方案确定
本方案设计的小型菠萝去皮机，以电动机作为动力源，链转动或皮带传动、齿轮传动结合作为传动系统，仿行刀具作为切削工具，丝杠和菠萝装夹部分通过齿轮传动作为刀具运动的动力，用多用夹具来固定原料，需要手工上下料。
其中仿行刀具后端与丝杠螺母部分相连，以这种方式来实现加工时刀具的上下运动，切削刀具的仿行运动来源于刀具的刀杆，刀杆采用弹性材料，这样在加工原料时，刀具就会根据原料的外形自动调整，减少加工时原材料的浪费。
切削时因为螺纹丝杠副上丝杠螺母的运动带动刀具，只要切削时的速度选用得当，去皮刀就会沿着菠萝上果眼分布的螺旋线来切削，最大限度的利用原料，在两者运动到上限或下限时，需要按动按钮使电机往初始旋转方向的相反方向旋转，以便完整的为菠萝削皮、去毛眼。
原料的装夹部分，可以设计一个多用夹具，初步方案是使用一个有插齿的圆形转盘来作为原料加工时的放置位置，且该装置由两部分组成，上下部分都带有插齿，上半部分为可以上下活动的弹性机构，以达到自动夹紧的目的，并且两部分都需要在加工时可以旋转。
使用本机器时，上料过程，需要人工将菠萝两端削平，提起菠萝夹具的上半部分，再插在插齿上，上半部分会在松开时自动压紧菠萝，削皮刀具的位置应处于最上端或最下端，切削时放置菠萝的转盘旋转运动，带动与其相连的螺纹丝杠，丝杠转动又带动（推动）丝杠螺母上下运动，连带的刀具也会运动，在菠萝旋转的同时刀具上下运动在菠萝上留下的轨迹即为一条螺旋线，这种加工方式可以最大程度的减少果肉的浪费。
3.3刀具设计
首先确定菠萝削皮机所用削皮刀具的样式：
刀具后端和螺纹丝杠螺母相连，以便于让螺母运动带动刀具运动，切削部分与丝杠螺母连接可以使用弹性金属材料，这样在进行切削时，X轴方向上的作用力推动刀具左右摇摆，而中段连接部分的弹性材料使刀杆形变维持在一定范围内，这也是刀具等仿行能力的来源。
如下图所示
图3.2切削刀具
3.4计算与校核
3.4.1螺旋副
削皮机工作时，丝杠螺母在丝杠上运动带动刀具上下
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