1、 全日制普通本科生毕业设计小型菠萝削皮机的设计THE MINI PINEAPPLE PEELING MACHINE DESIGN由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，CAD图纸等，联系 153893706学生姓名：学 号：年级专业及班级：2008 级机械设计制造及其自 指导老师及职称：学 部：理工学部提交日期：2012 年 5 月全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文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
2、集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。同时，本论文的著作权由本人与湖南农业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。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21.1 菠萝削皮机的概述22 菠萝削皮机的研究现状2 3 论文的主要任务和内容内容24 菠萝削皮机的系统设计思路34.1 菠萝削皮机的性能要求35 菠萝削皮机的基本结构及工作原理35.1 整机机构35.2 液压控制系统45.3 电气控制系统45.4 传感器与检测系统55.5 传动机构56 工作机构的设计与计算66.1 运行阻力的计算66.2 电动机功率的计算67 传动机构的设计与计算6
3、7.1 丝杆的设计与计算67.1.1 设计选择丝杆传动的原因67.1.2 丝杆的运动形式及其载荷分析77.1.3 丝杆设计的基本尺寸等参数计算87.1.4 丝杆的材料与许用应力107.2 齿轮机构的设计与计算117.2.1 设计选择齿轮传动的原因117.2.2 齿轮的设计及其参数的计算117.2.3 主轴齿轮的设计12 7.3 皮带轮的设计与计算177.4 联轴器的选择197.4.1 联轴器的分类197.4.2 联轴器的选用207.4.3 确定联轴器的型号218 结论22参考文献23致谢24小型菠萝削皮机的设计摘 要：在我们日常生活中，水果是必不可少的一部分，菠萝就是其中的一种。所以无论是国内
4、市场还是国外市场，它的前景都是相当广阔的。菠萝除了水果鲜食外，还可以作为美味的菜肴，设计一种安全卫生的削皮去刺工具，已越来越成为人们的迫切需求。本文设计一种机器，由皮带轮传动、齿轮传动、三角爪和丝杆传动实现菠萝的削皮去刺，代替目前人工削皮，操作方便，使用简单，提高了生活效率。关键词:削皮去刺；皮带轮传动；齿轮传动；三角爪；丝杆传动The Mini Pineapple Peeling Machine DesignAbstract:In our daily life,the fruit is an essential part of the pineapple,is one of a kind.
5、So whether it is domestic or foreign market,its prospects are very broad.In addition to fresh pineapple fruit, can also be used as a tasty dish, design a safe and sanitary peeling deburring tools, has increasingly become the peoples urgent needs. This paper designed a machine,composed of a belt pull
6、ey drive, gear drive, the triangular claw and a screw rod drive to achieve the pineapple peel to the thorn, replace the artificial skin, convenient operation, simple to use, improve the efficiency of life. Key word: peeling deburring; pulley drive; gear drive; triangular claw; screw drive1 前言1.1 菠萝削
7、皮机的概述菠萝成为了人们在生活中很好的一种水果之一，菠萝的去皮不仅仅是必须的，更重要的是防止皮中残留的农药的等有害物质伤害人体的一种最有效办法。然而，传统的人工一刀一刀削皮的方式不仅浪费时间，费力伤神还不卫生。于是本课题设计的菠萝削皮机就应运而生了。本设计的菠萝削皮机是由人工控制刀头的夹持与松开，刀头的向上运动与向下运动，电动机的正反转，汽缸控制的上爪的上升与下降，从而来完成菠萝的削皮动作。在菠萝的削皮生产中，应用本设计生产的菠萝削皮机可以提高生产的质量和生产效率，从而可以实现减轻人工的工作强度，保证产品质量，实现快速生产，在各个方面的意义都很重大，因此本设计的菠萝削皮机可以在餐饮行业中广泛应
8、用。2 菠萝削皮机的研究现状近年来，我国的水果蔬菜的加工业取得了巨大的成就，水果蔬菜速冻食品在我国农产品贸易中占据了重要地位。目前，我国的果蔬加工业已具备了一定的技术水平和较大的生产规模，外向型果蔬加工产业布局已基本形成。先进的设计理念和全新的控制方式，是菠萝削皮的使用灵活性更高，性能更稳定，效率更高。对于食品加工等行业来讲，生产用的菠萝削皮机给行业的就是效率和效益，所以，人们对菠萝削皮机的各项功能要求越来越多，削皮机的发展完善速度也是比较快速的。随着食品加工工业的发展，食品深入加工已越来越受到各种餐饮行业的重视，特别是高级的餐饮行业酒店，这更要求原材料的深入加工。其中菠萝的原料的削皮加工就收
9、到了人们的高度重视。但是目前国内还没有这样的大型去皮设备，所以值得我们去研究，设计开发和生产。3 论文的主要任务和研究内容本课题研究主要是对菠萝的削皮机的整个装置设计和计算进行分析探讨，然后对液压控制系统，电气控制系统，传感器与检测系统，传动机构和工作机构等部分组成部分进行设计和计算。该课题设计要就的主要流程如下所示：设计背景分析 总体方案分析 结构与案例分析 系统适用性分析4 菠萝削皮机的系统设计思路目前菠萝的加工行业中还是广泛的使用人工削皮，费时费力，劳动强度大，为解决上述不足而提供一种降低劳动强度，提高劳动效率的半自动菠萝削皮机装置。4.1 菠萝削皮机的性能要求菠萝削皮机应满足半自动化程
10、度高，去皮效率高，系统稳定，安全性能高等为前提，做到技术先进，结构巧妙合理，经济合理等。本课题设计的菠萝削皮机应该具备以下性能：方便操作的使用性能（1）系统的稳定性及运动的平稳性准确，能保证规定的运动精度和运动位移等；（2）工作的可靠性即能根据功能要求完成既定的动作，而且各个动作必需稳定协调；（3）结构简单，制造容易，成本低；（4）生产效率高，能耗少；（5）减轻劳动强度，不污染环境，创造文明生产条件；（6）留有发展余地，需要改进时而不至于造成全机废弃。5 菠萝削皮机的基本结构及工作原理5.1 整机机构 菠萝削皮机由液压控制系统，电气控制系统，液压与检测系统，传动机构和工作机构组成。图 1 机构
11、示意图Fig1 Organization chart 如图 1所示，菠萝削皮机工作时，由工作人员将菠萝放在下爪上，踩下液压缸 1号脚踏板，上爪下降爪掐住菠萝，在将刀头手柄推进，是刀头贴在菠萝表面。按下启动按钮，菠萝在自身旋转运动和刀头在丝杆作用下的上下运动的配合中完成削皮动作。削皮完成后，踩下液压缸 2号脚踏板，上爪上升放开菠萝，再由工作人员取下菠萝，完成一个菠萝的削皮工作。5.2 液压控制系统液压控制系统的原理图：图 2 液压原理图Fig2 Hydraulic schematic diagram这里我选用的是一个单向减压回路，用以保证三角爪的上下抓紧活动可以顺利的进行。液压缸的主要尺寸的确定
12、此处已删除一 、皮带轮的材料 皮带轮的材料，采用铸铁，材料牌号为 HT200。二 、皮带轮的计算已知电动机的额定功率为 1.15KW,转速 n1=1500r/min,选取传动比为 i=3.9, 采用普通皮带传动.1) 确定计算功率 P ca由参考资料机械设计基础表 11-9 查得工作情况系数 KA=1.1,故P =KA P=1.1 1.15=1.265KW (28)ca2) 选取带型根据 P ，确定选用 Z 型。ca3) 确定皮带轮基准直径取主动轮基准直径 d =91mm1则从动轮基准直径 d =i d =3.9 91=354.9mm 21根据参考资料机械设计基础表 11-13 取 d =36
13、0mm2按参考资料机械设计基础验算带的速度V= = m/s=7.14120 (33)主轮上的包角合适6) 计算根数 Z由参考资料机械设计基础表 11-21 知(34)ldcaKPz)(0由 n1=1500r/min, dd1=71mm, i=3.9 得P =0.31kw, P =0.03kw00K =0.92K =1.14l则 =1.69714.920)3.10(65z取 z=2在上面的式子中，K 为包角系数，K 为长度系数， P 为单根皮带的基本额l 0定功率，P 为计入传动比的影响时 ,单根皮带额定功率的增量 17。07) 计算预紧力 F由参考资料机械设计原理知F = (35) 0 2)1
14、5.(qvKzvPca查参考资料机械设计基础表 11-25 得 q=0.06kg/m,故F = =79.687584N0 2735.0692.573.218) 计算作用在轴上的压轴力 F p由参考资料机械设计基础 19得F = = =310N (36)p2sin 10dz 274.15sin79.6三、皮带轮的结构设计皮带轮的结构设计，主要是根据带轮的基准直径选择结构形式，根据带的截型确定轮槽尺寸，带轮的其它结构尺寸可列公式计算，确定了带轮的各部分尺寸后，即可绘制出零件图，并按工艺要求注出相应的技术条件等 20。由以上的计算可知：主轴皮带轮选腹板式。7.4 联轴器的选择7.4.1 联轴器的选用
15、一般联轴器的选用依据是其工作条件和结构形式。在选型时，主要考虑以下几点：1) 选择联轴器的类型根据传递的转矩大小和转速高低，以及对缓冲和振动的要求，参考各类联轴器的特点，选择适用的联轴器类型 21。2) 计算联轴器的转矩传动轴上的公称转矩 T(N.m)可用下式进行计算：(37)950nPT式中 P-传递的功率，单位为 KW；n-轴的转速，单位为 r/min。实际计算时，应将公称转矩 T乘以工作情况系数 ，得到计算转矩 。AKTKAca工作情况系数 如下表 6所示。AK表 6 工作情况系数Table6 Work factor A工作机原动机类 类 类 类 类 类电动机、汽轮机 1.3 1.5 1
16、.7 1.9 2.3 3.1四缸及四缸以上内燃机 1.5 1.7 1.9 2.1 2.5 3.3双缸内燃机 1.8 2.0 2.2 2.4 2.8 3.6单缸内燃机 2.2 2.4 2.6 2.8 3.2 4.0注：工作机分类类 转矩变化很小的机械，如发电机、小型通风机、小型离心泵类 转矩变化小的机械，如透平压缩机、木工机床、运输机。类 转矩变化中等的机械，如搅拌机、增压泵、有飞轮发压缩机、冲床。类 转矩变化和冲击载荷中等的机械，如织布机、水泥搅拌机、拖拉机。类 转矩变化和冲击载荷大的机械，如造纸机、挖掘机、起重机、碎石机。类 转矩变化大并有极强冲击载荷的机械，如压延机、无飞轮发活塞泵、重型初
17、轧机。7.4.2 确定联轴器的型号1) 根据计算转矩 及所选的联轴器类型，在联轴器的标准中按照下式：caT(38)caT的条件确定联轴器的型号。式中，T为所选型号联轴器的许用转矩。2) 校核最高转速联轴器工作过程中的最高转速 n，不应超过其允许的最高转速 ,即；maxn(39)max3) 协调轴孔直径多数情况下，每一型号联轴器适用轴的直径均有一个范围，被联接两轴的直径应当在此范围之内。另外，还要根据所选联轴器允许的轴的相对位移偏差，规定部件相应的安装精度。使用有非金属弹性元件的联轴器时，还应注意联轴器所在部位的工作温度不要超过该材所允许的最高温度 22。8 结论一个机电一体化装置的质量好坏取决
18、于各个零件的设计和整体的设计，合理的设计和恰当的计算成就一个完美的产品。本课题设计全力打造一种新型菠萝削皮机，具有省工省时快速高效的特点，而且削皮均匀，柿果质量好等特点。本课题所设计的菠萝削皮机的可以达到如下的预期效果：机器外形收尺寸长为 1166mm，宽为 700mm，高为 2089mm ，并且该装置具备以下特点：特点一：采用旋转式去皮原理，脱皮时间 3-6个/分钟,特点二：时产 200公斤以上,产品重量 1.5千克左右，特点三：去皮率高，可达到 97%左右，特点四：本产品采用的是照明用 220V电压作为动力源，功率 1.15KW的电机。特点五：最大的削皮量度为 250mm 200mm该菠萝
19、削皮机用于菠萝快速去皮、效率高，采用气缸为动力、进行自动旋转削皮、设计独特，是和先进的简单一点一体化装置设备。毕业设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。通过本次的毕业设计，我学会了熟练运用所学课程（如机械制图，机械基础结构及设计，液压与启动，传感器与检测技术，AUTOCAD 等等一系列课程表）的理论知识，解决一个机电一体化装置设备从加工对象考察，设计思路，计算，绘图等很多方面的问题；也使我明白了自己的差距和不足之处，特别是对于知识的总体把握上有所欠缺，以及对于零件分析得不够透彻，编制出的工艺不是很符合工厂实际加工的情
20、况，零件的设计其结构也不是很合理，但是通过指导老师的帮助，已基本解决这些问题。在设计的过程当中，让自己体会到了设计的乐趣，体会到战胜困难的激动，体会到了成功所带来了喜悦，为以后更好地投入到工作中积累一定的经验最后，在设计的过程中我体会到设计人员一定要认真、仔细，做事要考虑周全，不能偷懒，更不照搬照抄，要脚踏实地才会有收获。毕业设计不是几天就可以完成的，而是通过努力和思考，给自己一个精彩的过程，我想我做到了，虽然不完美。年轻人是祖国的未来，如果连我们也惧怕困难，那民族便不会进步，更谈不上富强，所以让我们把握好时光，不断探索，不断前进。本次设计几乎融汇大学几年来我们学到各门专业知识，使我们有了一个
21、综合运用以往所学知识的机会。在设计过程中我发现自己以往所学的知识不够扎实，在设计过程中，遇到了许多的困难，但在攻克这些困难的同时，不仅加深了我对已所学知识的熟悉程度，提高了实际动手能力，更重要的是，培养了我们面对困难时用于取胜的精神，可以说，这极大地提高了我们的自信心和挑战困难的勇气，这对于我们今后进入工作岗位后的发展相会有极大的帮助。当然，由于设计者本人水平的限制，经验的欠缺，考虑不够周全等，本次设计一定还存在这样或那样的缺陷和漏洞， 设计尚有不足之处， 需要我们在今后的工作实践中不断改进和提高，恳请各位答辩的老师批评和指正。参考文献1焦永和.机械制图M.北京：北京理工大学出版社，2001:
22、 23-46.2李丽.现代工程制图M.北京：高等教育出版社，2005: 56-71.3张英.AutoCAD2006 基础教程与上级指导J.北京：中国农业大学出版社，2004: 32-65.4刘国庆.机械设计手册M.北京：高等教育出版社，2004: 34-52.5董怀武.画法几何及机械制图M.武汉：武汉理工大学出版社，2002: 25-36.6唐克中.画法几何及工程制图M.北京：高等教育出版社，2003: 12-16.7王成刚.工程图学简明教程M.武汉：武汉理工出版社，2003: 16-25.8王魏.机械制图M.北京：高等教育出版社，2003: 35-40.9侯洪生.机械工程图学M.北京：科学出
23、版社，2001: 16-32.10李永奎.计算机辅助绘图应用教程M.北京：中国农业大学出版社，2001: 15-32.11刘小年.机械制图M.北京：机械工业出版社，2004: 56-89.12李爱华.工程制图基础M.北京：高等教育出版社，2003: 51-62.13冯开平.画法几何与机械制图M.广州：华南理工大学出版社，2001: 23-59.14裘文言.机械制图M.北京：高等教育出版社，2003: 89-105.15赵凤琴.机械制图与计算机绘图M.北京：中国农业大学出版社，2005: 98-119.16张祖继.机械制图M.北京：高等教育出版社，2003: 56-97.17万勇.工程制图基础M
24、.北京：高等教育出版社，2003: 56-87.18刘力.计算机绘图M.北京：高等教育出版社，2006: 62-98.19刘传慧.画法几何及机械制图M.武汉：武汉理工大学出版社，2002: 55-67.20张佑林.工程图学简明教程M.武汉：武汉理工大学出版社，2003: 66-97.21Stout K J.The design of aerostatic bearings for application to namometer resolution manufacturing machine systemsM.TribIrter,2006: 803-80922Jung K S.Charact
25、eristics comparison of planar stages using repulsive and attractive type of surface actuator principleM.Precis Eng,2003: 173-182 致 谢 本论文是在高英武老师的悉心指导和热情关怀下完成的。在此，我由衷感谢我的指导老师和支持我，帮助我的恩师们，同学们，朋友们。为期几个月的毕业设计已接近尾声了，我的大学生涯也即将画上一个圆满的句号。此刻我的心中却难免有一丝怅然，因为那些熟悉的机械制造及其自动化设计系的恩师们和各位可爱的同学们，我们也即将挥手告别了。值此论文完成之际，心中充
26、满了一片感激之情，在整个论文完成的过程中得到了我的指导老师高英武老师的精心指导，在此要向她致以最崇敬的感谢。高老师总是在百忙之中抽出时间来为我们指导和解答论文设计过程中的疑惑，很幸运被分到了高老师作为我的指导老师，她严谨细致、一丝不苟，学术造诣高，为人和善的作风一直是我工作、学习中的榜样；她循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。再次向高老师献上诚挚的谢意。大学寒窗，所收获的不仅仅是愈加丰厚的知识，更重要的是在阅读、实践中所培养的思维方式、表达能力和广阔视野。很庆幸这些年来我遇到了许多恩师益友，无论在学习上、生活上还是工作上都给予了我无私的帮助和热心的照顾，让我在诸多方面都有所成长。感恩之情难以用语言量度，谨以最朴实的话语致以最崇高的敬意。感谢我的同学，师兄，在毕业设计完成的过程中是他们在生活上和学习上给予我很大的帮助和支持，在我进行毕业设计的过程中是他们不断给我自信，如今才能顺利完稿。大家在学习上互相交流，生活上相互帮助，再次衷心的向大家说一声谢谢。我也要感谢我的家人，他们给我创造了良好的生活学习环境，是他们无微不至的关怀、一贯的体谅与支持，使我能在工作和学习上不断前进，他们是我努力工作和积极生活的精神支柱。最后，本人向各位老师和同学们致以深深的谢意！
