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关键词. (1)1 前言 (1)2 菠萝削皮机的研究现状 (1)3 菠萝削皮机的性能要求 (2)4 菠萝削皮机的方案的设计 (2)4.1 主要结构介绍 (2)4.2 工作原理 (2)5 菠萝削皮机的总体及部件结构设计与校核 (3)5.1 菠萝削皮机的总体结构设计 (3)5.1.1 运动的合成 (3)5.1.2 总体结构设计 (4)5.2 执行结构设计 (5)5.2.1 刀具的选择 (5)5.2.2 刀具的结构设计 (5)5.2.3 刀具大弹簧的设计 (6)5.2.4 刀具小弹簧的选择 (8)5.3 传动机构的设计 (9)5.3.1 螺杆的设计计算 (9)5.3.2 传动装置设计 (11)5.3.3 螺杆端轴承的选择与校核 (12)5.4 电机的选择 (13)6 菠萝夹具的设计 (14)6.1 夹具的设计 (14)6.2 轴承选择与校核计算 (14)6.3 链条的设计 (15)6.3.1 螺杆间的链传动计算 (15)6.3.2 键的校核 (18)7 菠萝削皮机的电气控制 (18)7.1 电气控制设计 (18)7.2 电气控制原理图 (18)结论 (19)致谢 (20)参考文献 (20)英文摘要.... . . . (21)小型菠萝削皮机设计作者：康指导老师：姚摘要：菠萝削皮是菠萝制品加工工艺过程的重要的部分，目前存在的各种去皮方法都各自有其一定的局限性。

设计一种既安全卫生又方便的菠萝削皮工具,已经越来越成为人们的迫切需要。

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菠萝去皮机的设计要点、工作原理和设备组成情况。

这种机器代替了目前的人工削皮，操作方便，使用简单，大大的提高了生活效率。

关键词：削皮机；传动；设计；菠萝1 前言菠萝又叫凤梨、黄梨。

16世纪中期由葡萄牙的传教士带到澳门，然后引到广东各地，后在广西、福建、台湾等省市种植，经过长期的选育，陆续产生了许多的品种。

菠萝果实品质优良，营养很丰富。

科学研究表明癌症与人体缺少维生素有很大关系，如果能多食水果补充大量的维生素，我们完全可以抵御很多的疾病。

菠萝作为大家非常喜爱的水果之一，它完全可以胜任补充维生素的重任。

它不仅富含大量的维生素，而且口感非常的好。

但唯一的缺点就是削皮工作非常困难，一般的家庭在购买菠萝的时候都是让卖水果的人削好后拿回家再吃，现今社会空气污染比较严重，大量有害颗粒会附着在菠萝上，食用后对人体造成伤害。

所以设计一种快速、安全、方便、卫生的菠萝去皮机，应用前景十分广阔。

2 菠萝削皮机的研究现状原本我国初级农产品质量比较差，加工增值程度比较低，缺乏一定的国际竞争力。

最近几年我国的水果加工业取得了质的飞跃，冷冻水果方面更是占据了我国农产品贸易的重要位置。

就现在情况来看，我国的水果加工工业已经具备了相当不错的技术水平和生产规模。

随着工业的进步，产品加工质量明显大幅度提高。

加工增值程度比以前高了许多，对我国农产品出口起到了拖波助澜的作用。

所以加大农产品加工机械的研发是提高出口水平的先决条件。

3 菠萝削皮机的性能要求为了安全应尽量应用自动化技术，并保证一定的削皮去钉成功率。

整个系统结构稳定，不仅节省时间更要有非常高的安全性。

考虑到家用的问题，应尽量考虑它的制造成本。

综上所述，这个设计应该满足并具备的性能有以下几点：（1）设计中要注意系统的稳定性和运动的平衡性。

（2）保证它的制造成本能让大部分家庭接受，并在这个基础上保证它的使用寿命。

（3）保证削皮去钉的成功率，并尽可能的减少材料的浪费。

（4）考虑家用的问题，应尽量减小系统运行中的噪音。

（5）设计时考虑它的体积大小，不能太过庞大占用家庭空间。

（6）整机设计出来后要有一定的改进空间，以防出现问题后整机报废。

4 菠萝削皮机的方案的设计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：4.1 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。

4.2 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. Support screw 5. Fixture on 6. Transmission chain 7 Cutting tool8 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，可以适当减少以及不装去钉刀，就能实现不同水果的削皮去钉工作。

5 菠萝削皮机的总体及部件结构设计与校核5.1 菠萝削皮机的总体结构设计5.1.1 运动的合成根据菠萝的结构，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160mm——280mm范围之内。

故水平方向转动7/12圈则竖直方向上升1.5D设定每个菠萝去皮时间为20s ，则：min /472012/7r s r r ==ω min /9205.1菠萝r sD e ==υ 5.1.2 总体结构设计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，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。

5.2 执行结构设计5.2.1 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。

5.2.2 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，而菠萝的高度与直径比值在1.5左右，菠萝直径在Φ85-Φ134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 sword2 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：5.2.3 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mm d 151=，设定弹簧中径D=20mm ，外径mm D 222=.当弹簧压缩变形量mm 5.21=λ时，压力N F 51=;当弹簧压缩变形量mm 302=λ时，压力N F 601=.因为弹簧在一般载荷条件下工作，可以按照第III 类弹簧来考虑。

现选用碳素弹簧钢丝C 级。

并根据mm mm mm D D 220222=-≤-，估取弹簧钢丝2.0mm 。

由《机械设计》第八版表16-3暂选MPa B 1710=σ[20]。

则根据表16-2可知[]MPa B 6845.08.0=⨯⨯=στ （1） 2．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14.110615.0410********.04414≈+-⨯-⨯=+--=C C C K （2） 根据式（16-10）得[]mm mm KCF d 13.16841014.1306.16.1'2=⨯⨯⨯=≥τ （3） 因此估算值符合要求，取弹簧钢丝标准直径mm d 2=。

此时mm D 20=，为标准值，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 刀具整体结构图Fig.13 The overall structure drawing of cuttermm mm mm d D D 222202=+=+= （4） 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 mm N mm N F FK f /2/1520501212=-=--=λλ（5） 由表16-2取G=82000Mpa ，则弹簧圈数n 为25.10220828200083434=⨯⨯⨯==fk D Gd n（6）则取n=11圈。

此时弹簧刚度为mm N mm N K f /864.1/1125.102=⨯= （7） 4.验算弹簧初始压力为0；初应力即为0极限工作应力Mpa Mpa 6.957171056.0lim =⨯=τ （8）则极限工作载荷为 N N DK d F 88.1318lim 3lim ==τπ （9） 5．弹簧长度的计算根据菠萝的之境范围13485φφ-因此弹簧的压缩量为：mm d 5.242/=∆ 所以弹簧的总长度：mm h L 5.442115.24=⨯+≥+取弹簧长度为50mm 。