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1、 机械原理课程设计说明书 设计题目 菠萝削皮机 专 业 机械设计制造及其自动化 班 号 设 计 者 学 号 MDA14060 完毕时间 2023年 目 录 1.1、设计题目 1.2、机械系统的方案拟定 1.2.1、工作原理拟定 1.2.2、执行构件及其运动设计 1.2.3、原动机的选择 1.2.4、执行构件的运动协调性（运动循环图）设计 1.2.5、机构选型及组合 1.2.6、方案评价及优选 1.3、相关机构的尺度综合 1.4、课程设计体会及建议 1.5、重要参考文献一题目 菠萝是人们普遍爱慕的一种热带水果。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，并且每个花苞片
2、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所有花苞片硬皮，然后再逐个挖去菠萝上残留的所有“果眼”；另一种是运用特制的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”才干完毕。所以手工削皮不仅费时费力，不安全，不卫生，并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。 菠萝表面的花苞片及“果眼”的分布形状如图所示。菠萝通常呈现对称性的左右螺旋线排列，左
3、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170mm280mm范围之内。二机械系统的设计方案及拟定 根据我们的观测，发现在平常生活中，人工削菠萝的“果眼”都是通过专门刀具按一定角度一次一条的削。通过我的研究，发现可以给菠萝水平方向一个角速度，给刀具一个竖直方向的速度就可以实现这种手法。此外，通过网络查询，我发现菠萝的皮厚和“果眼”深度几乎都是同样的，这给我设计刀具的夹紧带来了一定的便利，下面是我网络查询的资料：菠萝大小每条螺旋线上的果眼数/个菠萝高度/mm直径/mm皮厚/mm果眼深度/mm
4、大11245-2801902.511中9205-2451502.511小7170-2051252.5111. 工作原理的拟定 运用电动机的动力带动主轴的旋转运动，并运用丝杆将旋转运动转变为刀具的直线运动，配合主轴旋转带动的菠萝的旋转运动对菠萝进行去钉，削皮，去“果眼”。2. 执行构件及其运动设计削皮刀具：根据设计规定，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毕指定削去的2.5mm表皮的效果，去钉采用三角形去钉刀进行去钉。V型去“果眼”刀具：V型刀具为固定刀具，随着动力传到去“果眼”刀具带动V型刀“挖果眼”，V型刀具两面均为刀刃，可正反切削。丝杆：能将旋转运动转变为直线运动或将直线运
5、动转变为旋转运动。通过电动机的动力带动主轴的旋转运动，带动丝杆的旋转运动，并在导槽的帮助下将旋转运动转变为刀具的直线运动。传动装置：将电动机的动力转变为齿轮的旋转运动，进而带动丝杆、刀具的运动。3.原动机的选择最初，我准备使用手动摇杆来作为原动力，但考虑到我的设计是为水果店或水果摊、酒店服务的，并且菠萝的皮厚且硬，用手动摇杆的话，不仅费时费力，并且还不能保证速度的稳定，而使用电动驱动的话，既方便又省力，所以我最终采用电动机来作为原动力。4.执行构件的运动协调性（运动循环图）设计5.机构选型及组合机械部分及其功能特点： 1、外壳：机械的外壳。 2、丝杆：能将齿轮的旋转运动转变为刀具的直线运动。
6、3、固紧螺纹螺母 4、可前后调节的削果眼刀具 5、可前后调节的削皮刀具 6、可上下调节的螺纹 7、菠萝夹具 8、皮带轮 9、齿轮6.方案评价 该方案只合用于水果店、水果摊或酒店等，并不合用于工厂的大批量生产，这是该方案的局限性。此外，在卫生方面，虽然在削皮和挖“果眼”的过程中，没有与工作人员进行接触，但仍需要在削皮后进行清理。但相比以前的人工削皮等，基本实现了半自动，工作方式更加卫生，在削皮、去“果眼”等操作上，更加省力、方便，且具有自适应菠萝半径大小切削的作用，对果肉浪费较少。三相关机构的尺寸综合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30
7、0mm ，宽300mm。 2、螺纹升角为40度，T=2/w，一个周期上升距离为dtan40，选用丝杠螺母传动，这里采用3线螺纹中径12mm，螺距ph=4mm,从而用dtan40/3ph,算出主轴与丝杠之间的角速度传动比约为1:3，因此我们选用主轴齿轮直径为60mm，与主轴相连的两个丝杠齿轮为20mm，剩余齿轮取标准齿轮就可，电机功率我们选择30rad/min.3、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304、由于菠萝大小不一致所以去皮刀具设计为可自由调节距离，为与活动体5的外围环形固定体与活动体之间通过关系活动轴连接，
8、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。大小弹簧都选用普通圆柱螺旋弹簧，其中，大弹簧长度50mm，绕11圈；小弹簧长度20mm，绕5圈。四 、课程设计体会及建议 一方面必须要认可的是，这次课程设计对于我来说是一次巨大的考验。此前我对独立自主设计课题的任务只是一知半解，甚至对于菠萝削皮机的知识更是没有经验。我从毫无思绪到寻找出一些灵感，再从有了更好的新想法到将方案最终拟定并实行。本次的课程设计完全凭自己的努力和老师的帮助，思考实践一点点完毕任务。这个过程漫长，辛劳，并且充实。总结起来，在本次课设过程中，提供了理论结合实践的机会，进一步运用所学知识分析和解决实际专业问题，提高
9、我对知识灵活运用能力和自主思考设计的能力。同时这段交流合作的经历中也提高了自己的内心世界。相信这次经历可认为以后更深层的学习和工作起到很大帮助和更深远的影响。五、参考书目 1 孙桓、陈作模、葛文杰.机械原理M.8版.北京：高等教育出版社，2023. 2 黄靖远、高志、陈祝林.机械设计学M. 机械工业出版社， 2023. 3 黄平、刘建素、陈扬枝、朱文坚 .常用机械零件及机构图册M.北京：化学工业出版社，1999. 4 濮良贵、纪名刚 .机械设计M.9版. 北京：高等教育出版社，2023. 5 吕仲文.机械创新设计M.北京：机械工业出版社，2023. 6 强建国等.机械原理创新设计.华中科技大学出版社， 2023.
