手摇式苹果去皮机 开题报告.docx

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手摇式苹果去皮机开题报告

池州学院本科毕业论文（设计）开题报告

学生姓名

学号

专业班级

题目

手摇式苹果去皮机

题目性质

□理论研究

■应用研究

□综合研究

□其它

一、选题依据和目标

1研究目的和意义

我们知道苹果中含有较多的维生素和矿物质，但是现代科学技术生产的化肥农药激素等在蔬菜表面都有残留。

有的人可能会说，苹果洗了数次，并用开水和洗涤剂消毒消毒后，果皮上的农药不就去掉了吗？

回答是否定的，因为这些农药经过单纯的洗涤是不能完全洗掉的，果农在管理果树时，从花落到结果，一直使用农药，时间一长，一些农药就会残留在果皮里，像六六六、敌敌畏、乐果、敌百虫等毒素，这些农药对人体有一点的毒性，即使少量的对儿童也极为不利。

苹果外皮部分有各种各样的微生物、寄生虫卵，有的是运输者或采摘人的手上污染的。

有的是销售者用污水浇洗污染的。

据调查，有的地区苹果外皮上大肠杆菌达68%~96%，苹果外皮上可能被各种虫类的排泄物污染。

吃苹果时，若不削皮，就会连留在苹果上的农药也一起吃进去。

轻者呕吐腹泻，重者危及生命。

那我们怎样消除苹果表面的残留物呢？

一般而言，可以有以下方法清除：

第一是清水浸泡法，将苹果用清水浸泡20到30分钟，然后反复冲洗两到三次，这样可以除去部分残留农药。

还可以添加果蔬洗剂之类的清洗剂，增加农药的溶出。

第二是碱水浸泡法：

先用5%碱水浸泡2到5分钟，然后用清水洗涤1至2遍。

第三是开水浸泡法：

将洗好的苹果放到开水中泡2到5分钟，然后用清水洗涤1至2遍。

第四是去皮法：

对于带皮的苹果，如苹果、梨子、猕猴桃等，我们先清洗一遍，再去点表皮，这种方法就可以去除表面的农药残留。

第五是储藏保管法：

有条件的话可以将苹果买回后储藏10~15天左右，也能降低农药残留的毒性。

以上方法对于苹果残留农药清除具有良好的效果，既可以保证苹果的营养成分，也让我们食用起来更放心。

但清水浸泡法、碱水浸泡法、储存保管法周期太长，使用不方便。

开水浸泡法会烫伤果肉，使苹果变味，营养成分损伤。

总之去皮法比较方便，即食即用，还不会损坏苹果的营养成分，这样一来苹果去皮机的研制就十分必要。

朋友来或自己需要品尝苹果时，它可以给你带来方便卫生的感受。

有了它，你的家居生活将更加干净清爽；有了它，苹果的滋味更加清甜美味。

他能把免去你削皮的麻烦，轻轻摇一摇，果皮不见了！

人性化设计让老人小孩都能安全操作。

不再担心用苹果刀而削伤手指的危险。

苹果削皮机外形雅致。

是你居家理想的装饰品。

无论是苹果还是梨，为你节省时间，减少亲朋聚会和独自休闲的费时劳动。

轻轻松松，闲情逸致。

削皮机削的果皮薄、不断线。

不同于苹果刀削皮时多削去果肉、果皮满地，事后扫地及手掌贴果肉不卫生的情况，不浪费，卫生，省事。

无论是个人使用还是招待亲朋；家居还是酒店餐饮及会议；整果还是果肉拼盘，苹果削皮机都是你必备的利器。

2研究现状

为了深入了解苹果削皮机的发展现状，透彻分析现有苹果削皮机各自的优缺点，进而设计出一种实用性强，操作简便的苹果削皮机，调研了相关苹果削皮机生市场，对调研所得的资料与信息进行分析归纳，将当前市场上的苹果削皮机分为3类，即手摇式单果削皮机和多果半自动削皮机以及全自动智能苹果削皮机。

2.1苹果去皮机的发展现状

据调查，当前苹果去皮机大体可以分为以下几种【2】：

2.1.1手工去皮

手工去皮的优点是细致，去皮彻底，损耗小。

缺点是速度慢、功效低、成本高。

对于生产量较大的情况下，手工去皮是无法适应的【2】。

2.1.2半机械去皮

半机械去皮是借助于机具将果品固定在一个位置上，并使其转动，然后用刀将皮削去。

常见的机具有两种：

（1）手摇去皮机该机主要应用于苹果、梨子、柿子的去皮。

其工作原里是：

将果实插在不锈钢制的三叉上，插时花蒂对准中心线。

摇动手柄使主齿轮传动，并传动三叉齿轮而使果实一起动。

主动轮另一端的伞齿轮传动去皮伞齿轮而使果实去皮。

去皮结束后，手动将苹果拔掉。

该机的生产效率随操作者的熟练程度而定。

（2）手动去皮机上面介绍的手摇去皮机其动力是靠人。

手动去皮机其动力是电机，将果品的花芯对准中心线并插在不锈钢的三叉上，叉由电机来传动，在果品的另一端加顶针，然后手持去皮刀随果品弧度去皮，削皮结束后放开顶针，用手拔掉果品。

该机的生产效率、去皮厚度及均匀程度随操作者的熟练程度而定。

2.2苹果去皮机应用展望

目前，还有很大部分企业在苹果加工方面均采用手摇式苹果去皮机。

该机械结构小巧，方便实用，并且容易制造加工。

但随着人们生活水平的提高，很多人不愿意直接动手操作机械，希望能有一些电动控制工具，以节省人力。

传统的苹果去皮机，不论是生产效率还是生产质量，根本不能满足使用要求，急切需要能够实现自动化控制的苹果去皮机。

所以本系统设计将针对传统苹果去皮机的一些缺陷，提出优化的改进，在动力源方面采用电动机和齿轮传动，实现利用机电技术控制的苹果去皮机设计，以满足各企业对苹果生产制作的要求，增强苹果类食品开发国内外市场的潜力和实力【3】。

2.3去皮机整体工艺

一般苹果罐头的生产工艺为【4】：

苹果挑选->洗涤->去皮、清洗->切半、控芯->真空浸渍->沥水->烘烤->装罐->排气、密封->杀菌、冷却->贴标贮藏。

本论文主要讨论去皮工艺自动化过程，整个去皮经过的装置为：

储料仓->倾斜式输送带->行星拨轮机构->机械手上料装置->去皮机构。

苹果在向上倾斜式输送带上输送：

苹果的形状特征（畸形苹果除外）决定苹果只有上下两面可以在倾斜输送带上停留，苹果由储料仓进去输送带的时候，若苹果侧面垂直于输送带则苹果滚落。

输送带的倾角可根据简单实验测试得到，决定倾角的条件为：

苹果上下面垂直于输送带时可顺利运输，其他情况则苹果滚落。

行星拨轮机构是典型的整理及输送装置，在这里主要用来将苹果按一定时间间隔送至机械手抓取苹果工位。

去皮机的设计

为提高生产效率并使成本增幅尽量减小，采用结构简单的机械手自动上料，双向转盘完成苹果上料、削皮工位转换。

根据加工品形状特征，苹果削皮采用苹果自转仿形道具径向移动的方式。

2.3.1去皮机机构及工作原理

其中供料机械手采用三爪气缸式可自动对心将苹果对中地插在插针6上。

各爪内侧采用三角形槽面可靠地夹取苹果防止脱落。

机械手结构如图1所示气缸推杆的运动决定手爪的运动规律，滑杆3与手爪4形成滑动幅当推杆做伸运动时，滑杆上滑，手爪张开苹果脱离；缩运动时，手爪闭合，抓取苹果。

去皮机主要由供料机械手、苹果工位转换转台、刀具驱动装置三个主要部分组成，如图2所示去皮机工作的前提是为其提供一供料装置，该供料装置应使苹果均以苹果梗向上或向下的状态停在固定位置，以供机械手夹取苹果。

去皮机工作流程图如图3所示机械臂、转台、插针以及摇臂的旋转均采用步进电动机驱动传动；系统采用齿轮传动；卸载托圈在导轨上的滑动采用步进电动机驱动，利用丝杠将电动机旋转动力转化为托圈的直线运动。

该机中各运动部件的极限及关键位置均设置限位开关，用以控制各运动部件在关键位置的启动与停止。

2.3.2去皮仿形道具设计

该刀具设计图如图4所示。

为便于观察，将其外部构件半剖并设为透明显示。

其刀刃采用锯齿状设计，使其容易切穿果皮；其外部构件保证其刀刃切入深度保持在一定限度内，防止过分削皮乃至浪费了果肉部分。

其刀具座上以及刀具上均有卡槽，可用卡环将刀片固定于刀座上。

而刀座插入外部构件的圆形孔内，并以螺丝固定，刀具的外部构件尾部设有方形孔此方形孔用以仿形刀电磁铁衔铁的插入并固定。

切削苹果时，以弹簧绷紧刀具贴于苹果表面达到仿形加工的目的；非切削时电磁铁通电将衔铁吸起，仿形刀具可参考家用水果削皮机的刀具，并在尺寸外部构件及刀具形状上有所改进。

该刀具结构简单巧妙，经济实用。

2.3.3系统的实用性分析

机械手拥有较大的操作空间和高度的运动冗余性，具有广阔的应用前景。

很多大型制造业使用的机械手产品多来自于日本和欧美的一些制造业大国。

这些企业生产的机械手价格高昂，国内的大多数中小型企业难以承担，目前我国的加工制造业还基本处于半自动化状态本设计研制的机械手经济实用，结构简单，对中精度较高，非常适合中小型加工企业，另外它的动作由气缸驱动，气缸又由相应的电磁阀控制，控制系统使用，可使整体体积小、可靠性高、故障率低、动作精度高，对于质量较小的水果，也可以直接采用手抓气缸进行抓取选用时应综合考虑成本及产品特征。

该设计只是针对苹果去皮工艺设计的工位结构，若考虑后续的切块过程，可在转台上增加2个工位转台每次旋转900第1工位:

苹果插针；第2工位:

方向加工去皮；第3工位:

切块；第4工位：

苹果核剥离。

其转动角度完全可以通过PLC控制步进电机来实现，该部分具有很大的灵活性。

3主要参考文献

[1]朱熙然主编.工程力学[M].上海：

上海交通大学出版社，2000

[2]孙恒，李继庆主编.机械原理教程[M].西安：

西北工业大学出版社，1997

[3]杨可帧，程光蕴主编.机械设计基础教程[M].北京：

高等教育出版社，1997

[4]史宇宏，陈玉蓉，史小虎.编著.AutoCAD2007中文版基础教程[M].北京：

人民邮电出版社，2009

[5]季明善主编.机械设计基础[M].北京：

高等教育出版社，2004

[6]张建中主编.机械设计基础[M].徐州：

中国矿业大学出版社，1999

[6]王槐德主编.机械制图新旧标准代换教程[M].北京：

中国标准出版社，2004

[7]何铭新，钱可强主编.机械制图[M].北京:

高等教育出版社，2004

[8]郭云岭，刘爱国；一种小型苹果削皮制瓣机[J].食品与机械，2017年01期

[9]王萍，欣存主编.多功能果蔬削皮机[J].国外科技动态，2018年06期

[10]王令主编.马铃薯削皮器[M].轻工机械；1999年02期

[11]李亦文主编.产品设计原理[M].化学工业出版社，2007

[12]易树平，郭伏主编.基础工业工程[M].机械工业出版社，2007

[13]郭伏，钱省三主编.人因工程[M].机械工业出版社，2007

[13]刘鸿文，林建新等主编.材料力学[M].高等教育出版社，2010

[13]谢龙汗，刘新让，刘文超等主编.ANSYA结构及动力学分析[M].机械工业出版社，2007

[14]唐进元，周炜，陈思雨.齿轮传动啮合接触冲击分析[J].机械工程学报，2011

[15]梁兆兰.6GPJ_90型苹果削皮挖心切瓣机的工作原理及工作部件的设计[J].西北农业大学学报，2017

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[17]Gillespie，Jeffrey;Lewis，DariusJournalofAgriculturalandAppliedEconomics2008-1ProQuest

[18]W.H.WanZuha;M.S.IntanShaidatulShima;H.NorHidayati;M.K.SitiMazlina;;A.R.NurAliaaAmericanJournalofFoodTechnology2010-6

二、研究方案

1研究内容

由于现代人生活越来越好，食用的肉类愈来愈多蔬菜越来越少，摄入的维生素变少了。

食用苹果是补充维生素的一种很好的方式，苹果中含有很多的营养物质物质，但随着现代化学技术的发展越来越多的农业生产离不开农药化肥等化工品，苹果等农业产品表面会有化学残留，果农在管理果树时，从花落到结果，一直使用农药，时间一长一些农药就会残留在果皮里，像六六六、敌敌畏、乐果、敌百虫等毒素，这些农药对人体有一点的毒性，即使少量的对儿童也极为不利。

而这些残留的毒素是无法用流水洗净的。

因此大部分苹果食用之前需要进行削皮。

然而老人和小孩在使用削皮刀是会有许多的不便，有时容易划伤手，因此设计一款简洁的削皮器会带来很多便利。

（1）查阅资料和调查分析，了解对人工苹果削皮的多方位需求；

（2）利用工业工程方法找出苹果削皮机功能创新的因素；（3）基于人机工程原理，给出创新设计原理、设计方案，并构建测评模型和评价体系，实现设计方案的选择；（4）完成削皮机结构装置、三维模型以及完整产品或模型制作。

2研究的基本思路和基本方法

（1）文献调查

查阅资料，了解苹果削皮机领域相关研究现状，查阅相关论文，对课题有一定了解。

（2）市场调研

通过问卷调查和利用电商网站两种方式进行研究分析，了解顾客对削皮机的功能需求和对已有削皮机的评价，对市场上已有削皮机的优缺点有充分认识，并进行统计:

表1市场调研统计表

功能

外观

效率

卫生

安全性

操作难易度

关注程度

对切削参数进行调查，并总结归纳：

1）刃宽对削皮质量的影响

2）切削角度对削皮质量的影响

3）削皮刀具最佳位置的测定

4）挖心刀几何参数的确定

（3）问题分析

运用建模及预测、优化、仿真、评价等技术对削皮机的各方面进行定性和定量相结合的分析，为选择最优或满意的实施方案提供决策依据。

图3问题分析示意图

（4）制定方案

根据（3）中的制约因素结合人机工程学相关知识，给出创新设计原理:

1）人体测量

2）作业空间测定

3）确定可行的进给方式

4）机构构建设计

完成三个及以上设计方案，建立系统的评价体系，执行最佳方案。

3研究进度

（1）2018年11月18日之前选定课题并查找有关参考资料，撰写开题报告并报指导老师审定。

（2）2019年11月18日——2019年3月10日进行系统分析与设计，及完成部分数据的计算，并撰写毕业设计和论文初稿撰写。

（3）2019年3月10日——2019年4月10日进行论文的修改，同时准备论文中期检查，将检查情况的汇总材料报系部，将毕业设计所有资料按要求装袋后，经指导教师审核后，送交评阅人评阅。

（4）2019年4月10日——2019年5月13日论文答辩准备材料的准备、制作及进行论文答辩。

二、写作提纲

1引言

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3本文设计的主要内容

2系统方案设计

2.1设计目的

2.2手摇式苹果去皮机性能要求

2.3手摇式苹果去皮机整体方案设计

2.4可行性对比分析

3手摇式苹果去皮机设计

3.1削皮机构设计

3.2挖心切片刀设计

3.3固定吸盘选择

3.4进给机构设计

4手摇式苹果去皮机设计较核

4.1弹簧校核

4.2真空吸盘选择

4.3刀具的选择

4.4上位机的软件设计

5总结与展望

四、指导教师意见

签名：

年月日

五、院（部）意见

毕业论文（设计）工作领导小组组长（签名）：

年月日