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1、#*全全日日制制普普通通本本科科生生毕毕业业设设计计 电动菠萝削皮机的设计电动菠萝削皮机的设计THE DESIGN OF ELECTRIC PINEAPPLE PARING MACHINE学生姓名学生姓名： 学学 号：号： 年级专业及班级：年级专业及班级： 20082008 级机械设计制造及其自动级机械设计制造及其自动指导老师及职称：指导老师及职称：学学 部：部： 理工学部理工学部湖南长沙提交日期：2012 年 06 月#*湖南农业大学东方科技学院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
2、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#*目目 录录摘要 .1关键词 .11 概述 .11.1 菠萝削皮机研究意义及应用前景.11.2 现在菠萝削皮方式及所用工具.21.2.1 手动菠萝削皮方式 .21.2.2 机械菠萝削皮方式 .42 机械菠萝削皮机的方案的设计与确定 .52.1 机械菠萝削皮机-方案一.52.1.1 工作原理 .62.2 机
3、械菠萝削皮机-方案二.72.2.1 基本结构介绍.72.2.2 工作原理 .102.3 机械菠萝削皮机-方案三.102.3.1 主要结构介绍 .102.3.2 工作原理 .102.4 方案的确定.113 菠萝削皮机的总体及部件结构设计与校核 .123.1 菠萝削皮机的总体结构设计.123.1.1 运动的合成 .123.1.2 总体结构设计 .123.2 执行结构设计.133.2.1 刀具的选择 .133.2.2 刀具的结构设计 .133.2.3 刀具大弹簧的设计 .14#*3.2.4 刀具小弹簧的选择 .163.3 传动机构的设计.173.3.1 螺杆的设计计算 .173.3.2 传动装置设计
4、 .193.3.3 螺杆端轴承的选择与校核 .203.4 电机的选择.214 菠萝夹具的设计 .224.1 夹具的设计.224.2 轴承选择与校核计算.224.3 链条的设计.244.3.1 螺杆间的链传动计算 .244.3.2 键的校核 .265 菠萝削皮机的电气控制 .265.1 电气控制设计.265.2 电气控制原理图.266 总结 .27参考文献 .28致谢 .29#*电动菠萝削皮机的设计电动菠萝削皮机的设计摘 要:菠萝去皮是所有菠萝制品加工工艺过程的重要环节，目前存在的各种去皮方法都各自有其一定的局限性。随着菠萝产业的发展和我国社会经济的进步，如何寻找一种优质、高效、节能几环保的菠萝
5、剥皮方法己成为菠萝加工工艺过程中迫切需要解决的问题。本文主要介绍了以切削原理为基础的、适合食品加工工厂等场所使用的大型菠萝去皮机的设计要点、工作原理和设备组成。关键词：去皮机；切削；设计；菠萝THE DESIGN OF ELECTRIC PINEAPPLE PARING MACHINEAbstract : skinning pineapple is the most important link in the production chain of pineapple products processing, The existing various skinning methods have
6、 their respective limitations. With the development of pineapple industry and the progress of chinas social economy, how to search for a high quality, highly effective method of skinning pineapple which is energy-saving and enviromental has become the problem requires to be solved immdiately. This p
7、aper mainly introduces the design features, operating principles and equipments composition of large-scale pineapple paring machine which is appropriate for food processing factories and on the basis of cutting theoryKeywords：paring machine；cutting；design；pineapple#*1 概述1.1 菠萝去皮机研究意义及应用前景菠萝原名凤梨，原产巴西
8、, 16 世纪时传入中国, 有 70 多个品种, 岭南四大名果之一。菠萝含用大量的果糖，葡萄糖，维生素 A、B、C，磷，柠檬酸和蛋白酶等物1。味甘性温，具有解暑止渴、消食止泻之功，为夏令医食兼优的时令佳果。根据联合国粮农组织目前公布一份研究报告显示，全世界销售量的热带水果中菠萝排名第二，销售量为 1500 万吨（其中中国大陆为 40 万吨）5。菠萝除了当水果鲜食外，还可以作美味的菜肴。菠萝外观如下图：图 1 原材料-菠萝Fig.1Raw material-pineapple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”
9、。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。而随着人民生活水平的提高，使得菠萝的的需求量越来越大，上述手工去皮的方式已经不能满足如工厂、大酒店、零售商人的大批量快速去菠萝皮的需要，因此，如设计一种快速、安全、方便、卫生的菠萝去皮机，应用前景十分广阔。#*1.2 现在菠萝去皮方式及所用工具1.2.1 手动菠萝去皮
10、方式手动菠萝去皮方式为目前比较常用的一种菠萝去皮方式，也是传统的菠萝去皮方式，首先通过削刀或者刮刀去除外皮，然后再用深 V 字形刀去除钉扣。常用的手动去除菠萝外皮的刀具如下：图 2 菠萝刀 Fig.2 Pineapple knife 刮除外皮以后，再用去钉刀把果眼内清除干净，就是我们常吃的菠萝啦。图 3 菠萝去钉刀Fig.3 Pineapple nail-off knife近年来也出现一种从菠萝内部取肉的便捷快速去皮刀。其原理是通过一把螺#*旋刀具旋紧菠萝内部，把菠萝肉切削成螺旋状一起提出来，但是此种方法浪费较大，一般在出售菠萝饭的饭店才采取此种做法，因为剩下的果壳可以用来做菠萝饭。其切削过程
11、如下：此种刀具款式新颖，效率较快，比传统方式速度要快 3-5 倍，但是缺点也较多，图 4 菠萝快速去皮刀Fig.4 Pineapple paring knife一是浪费的果肉太多，二是还是要采取人工操作，卫生难以控制，所以此类刀具在市面上，一般以卖菠萝饭的饭店内使用较多。1.2.2 机械菠萝去皮方式由于手动去皮存在耗时、费工、卫生难以控制等缺点，针对工厂、商家等需求快速卫生去皮的要求，现在市面上已经生产出了快速菠萝去皮机。下图为广州达桥食品设备有限公司生产的全自动菠萝快速去皮机机去皮效果图：此种产品采用 PLC 控制，机器由削皮刀、削眼刀、机械手、定果叉、PLC 等组成。动作电脑程序控制。由于
12、削刀能自动跟踪菠萝外形变化，因而去皮和去果眼带肉少，菠萝利用率高。机器去果眼能大幅降低成本。开机前先测量果皮厚度和果眼深度，更换削刀，在触摸屏上设定程序和参数，把菠萝放进料斗，机器就能同时将外皮、果眼削下并且分离开来。#*处理能力：400-600 个/时 效果：同时除外皮和毛眼，削皮厚度：2-6 毫米可调 削毛眼层厚度：5-7 毫米可调菠萝外形：粗、细、高、矮、弯、直均可功率：1.5 千瓦 电压：220/380 伏重量：150 公斤 外形尺寸：12007001900图 5 全自动菠萝快速去皮机Fig.5 Full-automatic pineapple peeling paring machi
13、ne经过了解，此类产品因为使用许多传感器及需要 PLC 控制等，造价较贵，最便宜的需要 1 万余元，对于投资者来说，投入太大，所以一般在大型食品工厂才使用，对于一般售卖点，不是很划算，因此，我们将研究开发一种成本较低的菠萝削皮机。 2 机械菠萝去皮机的方案的设计与确定本章主要内容是确定机械式菠萝去皮机的几种设计方案，然后通过论证选取一种最优的方案。2.1 机械菠萝去皮机-方案一本方案采用摩擦原理用于菠萝去皮，简图如下：该机采用立式机型，主要包括工作圆筒，工作转盘，机架和传动部分。1.工作圆筒：工作圆筒部分包括圆柱形工作筒和倒梯形集皮槽。它由不锈钢薄钢板卷焊而成（采用不锈钢是因为它具有良好的耐腐
14、蚀性能承受一定的冲击载荷，具有较高的硬度和耐摩性，特别是对于此类食品加工设备，食品安全卫生状况最佳）。筒内壁为粗糙表面，以棕刚玉掺环氧树脂浇注、烘干而成。圆筒的侧#*壁开有带活门的出料口，物料块茎在离心力的作用下甩出来，碰在出料门的内壁上并改变方向，以便于物料的收集。出料口和排渣口的方位可根据接收容器的放置位置和方便操作来确定。2.工作转盘：工作转盘是物料去皮过程中产生机械作用的主要部件。根据菠萝的生物学特性及物理特性，吸收手工去皮的基本原理，确定转盘的基本形状为圆盘形，转盘表面为中心向四周辐射的凸起波纹状。为增大物料和转盘的摩擦，用棕刚1 菠萝入口 2 简盖 3 插板 4 圆筒 5 出料口
15、6 底座 7 机槊 8 联轴器 9 电机 10 变速机构11 橡胶挡板 12 磨盘1 pineapple entrance 2 simple lid 3 spile 4 cylinder 5 outlet 6 pedestal7 machine spear 8 coupler 9 electrical machine 10 speed shifting machanism 11 rubber baffle 12 millstone图 6 摩擦式菠萝去皮机Fig.6 Friction-type pineapple paring machine#*玉掺环氧树脂通过模型浇注在盘的顶面上，大概 20m
16、m 厚，经烘干制成。亦具有一定的去皮作用。转盘下方设有随盘一起转动的挡水环，以防止清洗水进入轴承。3.传动系统：该传动系统采用 V 带一级传动。电机安装在机架上水，整机结构简单、紧凑。工作圆筒下部设有排渣口，清洗水连同物料皮渣一起从这里排出。2.1.1 工作原理 以电机为动力，通过齿轮带动圆筒底部的磨盘旋转。磨盘上表面中间低、边缘高， 呈波浪形。块茎加入圆筒内，因离心力和相互碰撞作用，在圆筒内上、下、左、 右翻动，并不断地滚动；而圆筒上的弹板，将块茎弹回，在磨盘和弹板共同作用 下菠萝被均匀地磨去外皮，实现菠萝去皮的目的。去皮结束时加入清水，再打开 侧门，1 磨盘 2 橡胶挡板 3 轴 4 齿轮
17、1 millstone 2 rubber baffle 3 axis 4 gear图 7 轴上零件的装配分析Fig.7 Axis part assembly analysis 块茎从侧门排出，皮屑随水流从磨盘的周围间隙排出。该机为间歇生产。当去皮机工作时，工作转盘旋转，物料由斗形进料口加入，物料落到旋转圆盘表面上的波纹凸起上时，受离心力的作用由工作圆盘的中心向外运动，同时被抛起向筒壁的粗糙表面并产生摩擦。物料不断的沿工作圆筒壁运动，上升到顶盖，又被顶盖#*挡回落入工作盘表面。物料在这样的往复运动过程中，被猛烈翻滚搅动，从而形成了与盘、筒壁及颗粒之间的以翻转、揉搓摩擦为主，撞击为辅的综合机械作用
18、效果，从而达到去皮的目的。在摩擦去皮的同时，从进水孔注入清水，及时将擦下的皮通过转盘与筒壁的缝隙冲至排渣口排出机体。在不停机的情况下，打开出料口的活门，物料利用离心力从出料口卸出。卸料前应停止注水，以防止活门打开后从出料口溅出。本方案采用切削表皮的方式达到去皮的目的，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切削方法去除。简图如下：2.2 机械菠萝去皮机-方案二2.2.1 基本结构介绍1 外壳 2 基座 3 上顶盖 4 上顶盖及对顶螺母 5 下顶盖 6 下顶钉 7 V 型刀具 1 8 V 型刀具 2 9 蝴蝶夹紧卡子 10 开口槽 1 11 夹紧滑动梯形槽 12 夹紧 T
19、型销 13 刀具夹紧法兰盘体 14 刀片 1 15 刀片 2 16 进给螺纹套管 17 直齿圆锥齿轮 1 18 直齿圆锥齿轮 21 Case 2 Base 3 upper head cover 4 upper head cover and nuts 5 under headcover 6 The top was 7 V-type cutter1 8 V-type cutter2 9 The butterfly clamping clip 10 Open-slot 1 11 Clamping sliding trapezoid slot 12 Clamping T-type pin 13 cut
20、ter clamping flange constructed body 14 The blade1 15 The blade2 16 The thread casing 17 straight tooth cone gear1 18 straight tooth cone gear2图 8“V”型刀具去钉示意图#*Fig.8 V-type nail-off cutter sketch map1.外壳：该机械的外壳2.基座：是该机械稳定3.上顶盖：用来遮挡切削渣飞溅4.上顶盖及对顶螺母：上顶钉用来固定菠萝度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
21、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。5.下顶盖: 与下顶钉固连来支撑菠萝6.下顶钉：用来固定菠萝，与上顶钉共同固定菠萝7.V 型刀具 1：V 型刀具为固定刀具，随着动力传到刀具法兰（13）带动 V型刀“挖果眼”，V 型刀具两面均为刀刃，8.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(9),沿开口槽 1（10）移动 V 型刀具 2 使其对准第二层“果眼”，读出开口槽 1（10）上的档次，进而调整摇动手柄，选取合适转速，切削菠萝。9.蝴蝶夹紧卡子：用于配合
22、 V 型刀具 2 选取正确位置。10. 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。11. 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(12)使刀具夹紧法兰盘体（13）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。12. 夹紧 T 型销: 转动夹紧 T 型销，使刀具夹紧法兰盘体（13）向内夹紧实现定位。13. 刀具夹紧法兰盘体：刀具夹紧法兰盘体上由四把可移动的刀杆，上面有两把“V”槽刀，V 型刀具 1（7）和 V 型刀具 2（8）还有两把与菠萝表面平行的刀，片刀 1（14）与片刀 2（15）,其 V 型刀具 1（7）与刀片 1（14）
23、，片刀 2（15）在同一水平面上。其外型类似于车床上的法兰盘体。#*图 9 刀具夹紧法兰盘体Fig.9 Cutter clamping flange constructed body14. 片刀 1：用来切削菠萝表面的毛刺和菠萝表面的皮。15. 片刀 2：与片刀 1 作用相同16. 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（13）底部齿合传递动力给刀架。17. 直齿圆锥齿轮 1：直齿圆锥齿轮 1：与进给螺纹套管
24、固连18. 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 19. 开口槽 2：该开口槽 2 在外壳 1 上，当下顶针插入菠萝后另一端卡在外壳1 已尽开好的槽上与上顶针（4）一起起固定菠萝的作用。20. 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。21. 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。2.2.2 工作原理由上顶盖、上顶钉及对顶螺母、下顶盖、和下顶钉、构成菠萝的夹持机构，直齿圆锥齿轮与进给螺纹套管固连，通过摇动手柄和变速齿轮机构将动力经直齿圆锥齿轮与进给螺纹管道组成的传递机构，将动
25、力传给的刀具夹紧法兰盘，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。2.3 机械菠萝去皮机-方案三本方案提供一种菠萝削皮去钉机器，该机器可以在一个工作程序中同时完成削皮和去钉两种工作，提高了工作效率，最大限度的减少了削皮去钉时对菠萝果肉的浪费，而且可以适用于不同大小的菠萝，经济适用性强.简图如下：2.3.1 主要结构介绍#*本方案设计的菠萝去皮机，包括环形固定体、管形活动轴、活动体、削皮丝、去钉刀、小弹簧和大弹簧等多个活动体组成漏斗形开口装置，用于放置菠萝，环形固定体位于各活动体外网，各活动体通过管形活动轴与环形固定体链接，活动轴为空心腔体，空心
26、腔体有小弹簧，小弹簧一段位于活动轴台阶上，另一端设有一圆环，围绕各活动体内侧组成的圆周并进入各管形活动轴空心腔的削皮丝穿过圆环，各活动轴前端设有三角形去钉刀，可以从活动体圆周内侧深入圆周中心。2.3.2 工作原理本方案菠萝削皮去钉器各活动体在菠萝向下移动过程汇总推动管形活动轴向外张开，又在大弹簧反作用力的对抗下，使菠萝削皮去钉器的活动体内侧紧靠菠萝表皮，同事，削皮丝的长度和张紧度也会随活动体组成的入口大小在小弹簧的作用1 电动机 2 联轴器 3 传动螺杆 4 支承螺杆 5 上夹具 6 传动链条 7 切削刀具体 8 下夹具1 motor 2. coupling 3. Drive screw 4.
27、 Support screw 5. Fixture on 6. Transmission chain 7 Cutting tool 8 Next fixture 图 10 菠萝去皮机示意图Fig.10 Pineapple skin-peeling-off machine schemes下自动调节，利于菠萝削皮和去钉，并确保削皮的厚度保持一致，削皮去钉非常干净，且保证最大限度地减少去钉时对菠萝果肉的浪费。本设备中的多根管形活动轴，是根据大多菠萝表面花器组成的螺旋纹数决定的，选用 13 根，也可以#*具体选择，使用的时候，还可以适当减少以及不装去钉刀，就能实现对不同水果的削皮去钉工作，或者只削皮不
28、去钉的工作，使用简单方便，用途广泛。2.4 方案的确定在以上的三种方案中，方案一是采用摩擦式去皮，去皮效果一般，且表面不美观，且需要除去的钉刺不能去掉，浪费较多，此方案不予选用。方案二和方案三是基于切削原理的削皮机，其中方案二结构简单，操作方便，缺点在于去钉不方便，不能自动调整切削半径，使得操作复杂性和难度加大，操作人员的劳动强度也比较大，第三种方案的话只需操作人员上料和下料，劳动强度降低，且具有自适应菠萝半径大小切削的作用，对果肉浪费较小，制造成本较方案二要稍贵，但是由于都是比较容易加工的零件，成本/价格还在合理的范围以内。综上所述，基于实用性、操作人员劳动强度和成本三个方面考虑，本次设计采
29、用第三种方案。 3 菠萝去皮机的总体及部件结构设计与校核3.1 菠萝去皮机的总体结构设计3.1.1 运动的合成图 11 菠萝几何形状示意图Fig.11 The sketch map of pineapples geomatrical shape根据菠萝的结构，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，每条螺旋线绕菠萝均为 7/12 圈，每个菠萝的螺旋线数为 13 条左右，而菠萝的高度与其直径之比为 1.5 左右，其高度一般在 160mm280mm 范围之内。故水平方向转动 7/12 圈则竖直方向上升 1.5
30、D设定每个菠萝去皮时间为 20s，则：#*min/47 2012/7rsrrmin/9205 . 1菠萝rsDe3.1.2 总体结构设计在方案三中已经初步描述菠萝去皮机的结构，其中机器中去钉器包括环形固定体、管形活动轴、活动体、削皮丝、去钉刀、小弹簧、大弹簧，用于放置菠萝的活动体是由多个活动轴机构组成漏斗形开口装置，所述活动体由上大下小的半锥形体与一支离的圆弧体连接成一体，半锥形体向漏斗形开口倾斜，半锥形体与圆弧之间的角度大于 90，环形固定体位于活动体的外围，与活动体或自荐通过跟管形活动轴连接，活动轴为空心腔体，位于环形固定体与活动体之间的活动轴外周设置大弹簧，活动体可向后挤压大弹簧，从而扩
31、大由多个活动体组成的用于放置菠萝漏斗形开口装置的直径。活动轴空心腔体内设有小弹簧，小弹簧一段通过活动轴内内壁台阶固定，另一端与环绕活动体内侧圆周并进入各管形活动轴空心腔体的削皮丝链接，各活动轴前端设有三角形去钉刀，从活动体圆周内侧伸入中心。活动轴穿过环形固定体，其外端设有螺纹，与螺母链接，放置管形活动轴脱离环形固定体，便于小弹簧的装入。大弹簧位于管形活动轴外周，可以控制管形活动轴的运动，使管形活动轴的折面紧靠菠萝表面。小弹簧位于管形活动轴空腔内，可以控制削皮丝的紧张度，以利于削皮丝对菠萝表皮的切割。三角形去钉刀是根据菠萝表皮的花器有序排列成螺旋形二设计去钉刀 6 的个数，根据每个花器中间有一个
32、黑色的菠萝钉的规律进行挖去菠萝钉，该装置去钉刀为 13 个，活动轴与活动体制造成一体式结构，活动轴与活动体也可以焊接处一体或者其他方式固定连接。各活动轴前端也可以去除三角形去钉刀，由平面或者弧面封闭，菠萝削皮去钉器只削皮不去钉，削皮丝是由兼容细小的钢丝穿过在各个管形活动轴里面的小弹簧离心端，在小弹簧的作用下绑紧，以利对菠萝削皮。在使用本菠萝去皮机时，先用水果刀却去菠萝头尾部，固定在抓盘上，再放入活动体组组成的漏斗形入口，使菠萝表皮的花器对准三角形去钉刀，机械力旋转菠萝的同时菠萝刀具沿着菠萝钉的螺旋纹旋转向上移动，菠萝削皮去钉器各活动体在菠萝转动，刀具上升的作用下，活动体向外扩张，挤压大弹簧 4
33、，同时又在大弹簧的作用下自然调整，以利于菠萝削皮去钉，并确保削皮的厚度保持一致，然后出来的将是削皮去钉后非常感激的菠萝果肉，且保证最大限度地减少削皮去钉时对菠萝果肉的浪费。如果用于某些只削皮不去钉的场合，不用装去钉装置，#*使用时只要将菠萝放入菠萝削皮去钉器入口。3.2 执行结构设计3.2.1 刀具的选择根据设计要求，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成指定削去 2-3mm 表皮的效果，去钉采用三角形去钉刀进行去钉。3.2.2 刀具的结构设计下图中 5 为去钉刀，对菠萝进行去钉动作，3 为削皮丝，用于切削菠萝表皮。根据菠萝的特点：每个菠萝螺旋线数位 13 左右，而菠萝的高度与
34、直径比值在 1.5左右，菠萝直径在 85-134 之间。我设计菠萝去钉刀为 13 个平均分拨在菠萝的周围，故只需对其中的一把刀进行具体分析。由于菠萝大小不一致所以刀具设计为可自由调节距离，位于活动体 5 的外围环 1 去钉刀 2 削皮丝 1 To nail the sword 2 Peeling silk图 12 刀具前端结构图Fig.12 The front end structure of cutter形固定体与活动体之间通过关系活动轴连接，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，一端位于活动轴台阶上，另一端设有一圆环，为要各活动体内侧组成的圆周并进入各管形活动轴空心
35、腔体的削皮丝穿过所述圆环，各活动轴前端设有三角形去钉刀，如上图所示。刀具图如下图所示：3.2.3 刀具大弹簧的设计1.根据工作条件选择材料并确定起许用应力：根据要求选用普通圆柱螺旋弹簧根据刀具活动轴 2，根据活动螺旋轴 2 的外径，设定弹簧中径mmd151D=20mm，外径.当弹簧压缩变形量时，压力;当弹簧mmD222mm5 . 21NF51压缩变形量时，压力.因为弹簧在一般载荷条件下工作，可以mm302NF601#*按照第 III 类弹簧来考虑。现选用碳素弹簧钢丝 C 级。并根据，估取弹簧钢丝 2.0mm。由机械设计第八版表mmmmmmDD22022216-3 暂选20。则根据表 16-2
36、可知MPaB1710（1） MPaB6845 . 08 . 02根据强度条件计算弹簧钢丝直径 现选用螺旋比 C=10，则由式(16-4)得（2）14. 110615. 041041104615. 04414CCCK根据式（16-10）得（3） mmmmKCFd13. 16841014. 1306 . 16 . 12因此估算值符合要求，取弹簧钢丝标准直径。此时，为标mmd2mmD20 准值，则有#*1.销 2.小弹簧 3.大弹簧 4.削皮丝 5.去钉刀 1 pin 2.small spring 3.big spring 4.peeling silk 5.nail-off knife图 13 刀具
37、整体结构图Fig.13 The overall structure drawing of cutter（4）mmmmmmdDD222202所得尺寸与题中条件相符，合适。3.根据刚度条件计算弹簧圈数由式（16-9）得弹力刚度为（5）mmNmmNFFKf/2/1520501212由表 16-2 取 G=82000Mpa，则弹簧圈数 n 为（6）25.102208282000 83434 fkDGdn则取 n=11 圈。此时弹簧刚度为（7）mmNmmNKf/864.1/1125.1024.验算弹簧初始压力为 0；初应力即为 0极限工作应力（8）MpaMpa6 .957171056. 0lim则极限工
38、作载荷为（9）NNDKdF88.1318lim3lim5弹簧长度的计算根据菠萝的之境范围因此弹簧的压缩量为：13485mmd5 .242/所以弹簧的总长度：mmhL5 .442115 .24取弹簧长度为 50mm。3.2.4 刀具小弹簧的选择1.根据工作条件选择材料并确定起许应力根据要求选用普通圆柱螺旋弹簧根据刀具活动轴 2 和空腔大小设定小弹簧中#*径，外径。当弹簧压缩变形量时，压力；mmD8mmD92mm5 . 21NF101当弹簧压缩变形量时，压力，因为弹簧在一般在和条件下工作，mm82NF322可以按照第类弹簧来考虑。现选用碳素弹簧钢丝 C 级。并根据。估取弹簧钢丝 1.0mm。由机械
39、设计第八版表 16-mmmmmmDD18923 暂选19，根据公式（1）可知。MPaB1710 MPaB6845 . 08 . 02.根据强度条件继续按弹簧钢丝直径现选用旋绕比 C=10，则由式公式（2）得(10)184. 110615. 0 484184615. 0 4414CCCK根据式（3）得(11) mmmmKCFd06. 16848184. 1326 . 16 . 12因此估算值符合要求，去掉弹簧钢丝标准直径。此时，为标mmd1mmD8准值，则由式（4）得(12)mmmmmmdDD9182所的尺寸与题中条件相符，合适。3.根据刚度条件计算弹簧圈数 n由式（5）得弹力刚度为(13)mm
40、NmmNFFKf/4/8321212由表 16-2 取 G=82000Mpa，则弹簧圈数 n 由公式（6）得(14)0 . 5488182000 83434 fkDGdn则取 n=5 圈。此时弹簧刚度为(15)mmNKf/44.验算弹簧初始压力为 0；初应力即为 0由公式（7）得极限工作应力MpaMpa6 .957171056. 0lim由公式（8）得极限工作载荷为#*(16)NNDKdF69.398lim3lim5.弹簧长度的计算弹簧的长度：mmLh1515101取小弹簧长度为 20mm3.3 传动机构的设计3.3.1 螺杆的设计计算削皮机进行工作是道具沿螺杆向上以一定的速度做上升运动，1
41、选作材料，螺栓材料等选用 45 号钢。螺母材料选用Mpas300ZCuA19Mn2,查表确定需用压强. MpaP152 确定螺纹牙型。梯形螺纹的工艺性好，牙根强度高，对中性好，本题采用梯形螺纹。3 按耐磨性计算初选螺纹的中径。因选用梯形螺纹切螺母兼作支撑，根据教材式（5-43）得(17) mmpFd85. 1155 . 22008 . 08 . 02按螺杆抗压强度初选螺纹的内径。根据第四强度理论，其强度条件为(18) 22 2233TcaWT AF但对中小尺寸的螺杆，可认为，所以上式可简化为 5 . 0(19) SAQ dTFS ca 3 . 13 . 143212式中，A 为螺杆螺纹段的危险截面面积，；S 为螺杆稳定性安全系mmdA42 1数，对于传力螺旋，S=3.5-5.0;对于传到螺旋，S=2.5-4.0;对于精密螺杆或水平 螺杆，S4.本题取为 5.故有螺杆螺纹小径(20)mmsSQd35. 230014. 320053 . 143 . 141