机械原理课程设计大作业

机械原理课程设计大作业

菠萝削皮机

专业：机械设计制造及其自动化

摘要

本设计产品提供一种手摇立式菠萝削皮机，主要包括托盘、刀架、顶针架、V 型刀片、手柄或小型发动机、以及机械系统，包括传动系统、装夹系统、切削系统。其中传动系统由直齿圆锥齿轮（14）与进给螺纹套管（13）固连，通过摇动手柄（18）和变速齿轮机构（17）将动力经直齿圆锥齿轮（15）与进给螺纹管道（13）组成的传递机构将动力传给的刀具夹紧法兰盘（12）从而带动刀具旋转；装夹系统由上顶钉及对顶螺母（3），下顶钉（5）组成；切削系统由刀架和V型刀具（6、7）以及刀片（16）组成。该削皮机使用方便，安全可靠，切削菠萝和皮根效率高。

目录

一、题目复述

二、设计方案及结构图

三、机械系统

四、主要结构件参数

五、设计总结和补充

六、参考书目

一、题目复述

菠萝是人们普遍喜爱的一种热带水果。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，而且每个花苞片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。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。

图8.1

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170mm

——280mm范围之内。

我们根据市场商场见菠萝的大小以及其表面特性将其归类：

二、设计方案及结构图

我们经讨论及实验以后采用“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刀片（双向）切削方法去除。削菠萝的手动机械，它由上顶钉及对顶螺母（3），下顶钉（5）构成菠萝的夹持机构：直齿圆锥齿轮（14）与进给螺纹套管（13）固连，通过摇动手柄（18）和变速齿轮机构（17）将动力经直齿圆锥齿轮（15）与进给螺纹管道（13）组成的传递机构将动力传给的刀具夹紧法兰盘（12）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。

机械部分及其功能特点：

1、外壳：机械的外壳。

2、基座：支撑机械稳定。

3、上顶针及对顶螺母：上顶钉用来固定菠萝，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。

4、下顶盖：用来拖住菠萝，与上下顶钉共同固定菠萝。

5、下顶针：用来固定菠萝，与上顶钉共同固定菠萝

6、V型刀具1：V型刀具为固定刀具，随着动力传到刀具法兰（12）带动V型刀“挖果眼”，V型刀具两面均为刀刃，可正反切削。

7、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(8),沿开口槽1（9）移动V型刀具2使其对准第二层“果眼”，读出开口槽1（9）上的档次，进而调整摇动手柄，选取合适转速，切削菠萝。

8、蝴蝶夹紧卡子：用于配合V型刀具2选取正确位置。

9、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。

10、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(11)使刀具夹紧法兰盘体（12）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。

11、夹紧T型销: 转动夹紧T型销，使刀具夹紧法兰盘体（12）向内夹紧实现定位。

12、刀具夹紧法兰盘体：刀具夹紧法兰盘体上由三把可移动的刀杆，上面有两把“V”槽刀，V型刀具1（6）和V型刀具2（7）还有一把与菠萝表面平行的刀片，其V型刀具1（6）与刀片（16），在同一水平面上。其外型类似于车床上的法兰盘体。

13、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（12）底部齿合传递动力给刀架。

14、直齿圆锥齿轮1：直齿圆锥齿轮1：与进给螺纹套管固连

15、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。

16、刀片：用来切削菠萝表面的毛刺和菠萝表面的皮。

17、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。

18、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。

三、机械系统

1. 传动与切削系统

2. 装夹菠萝及对刀方案

将菠萝放在两顶针中间，根据菠萝的大小再开口槽上选择不同的槽口用下顶针卡死。后旋动上顶针及对顶螺帽使上下顶针插入菠萝，同下顶针一起将菠萝固定，同开口槽与对顶螺母起到钉死的作用。由于被加工后的菠萝切去两端后近似看成一圆柱体，此时通过旋转，道具加紧法兰盘体使V型刀具1对准最上面一层的果眼，再松开蝴蝶加紧卡子沿开口槽一上下移动V型刀具Z，使其对准另一行果眼，此时根据蝴蝶卡子在开口槽1上所示位置，调整转速。最后在完成以上步骤的前提下上紧夹夹紧T型稍使刀具向中心移动。其中V型刀具1、2及片刀向中心深入12mm左右后再次调整夹紧装置。之后先缓慢转动手柄，后逐渐加速进行切削。若转完一圈后任然有未挖净的果眼果皮，松开夹紧T型销，转动进给螺纹套管或菠萝使刀具对准未挖净的果眼，再夹紧T型稍，转动手柄，反向切削，一次进行直到切削完全为止，估计削完一菠萝在两分钟左右。

四、主要结构件参数

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300mm ，宽300mm。

2、对顶螺母及直齿圆锥齿轮进给螺纹套管均采用标准件，直齿圆柱齿轮，压力角20度齿顶高等效ha*=1.0顶隙系数c*=0.2，进给螺纹套管D=14mm、P=2mm、D2=12.7mm、d1=11.8mm、L=300mm。