機械原理課程設計.doc

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1、 機械原理課程設計 說明書 設計題目 菠蘿削皮機 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 號 設 計 者 學 號 MDA14060 完成時間 2016年 目 錄

2、1.1、設計題目 1.2、機械系統(tǒng)的方案擬定 1.2.1、工作原理確定 1.2.2、執(zhí)行構件及其運動設計 1.2.3、原動機的選擇 1.2.4、執(zhí)行構件的運動協(xié)調(diào)性（運動循環(huán)圖）設計 1.2.5、機構選型及組合 1.2.6、方案評價及優(yōu)選 1.3、相關機構的尺度綜合 1.4、課程設計體會及建議 1.5、主要參考文獻 一．題目 菠蘿是人們普遍喜愛的一種熱帶水果。菠蘿雖好吃，但皮難削。由于菠蘿的皮為花苞片狀的硬皮，并呈現(xiàn)螺旋狀的排列，而且每個花苞片上面都有一

3、個較深的“果眼”或“黑芯”。通常，人們手工削菠蘿皮的做法：一種是用鋒利的水果刀先削去菠蘿上的全部花苞片硬皮，然后再逐個挖去菠蘿上殘留的全部“果眼”；另一種是利用特制的U型刀沿著菠蘿花苞片和“果眼”排列的螺旋方向挖出一條深“溝”，連皮帶“眼”一塊去掉，需逐條螺旋線方向挖“溝”才能完成。所以手工削皮不僅費時費力，不安全，不衛(wèi)生，而且對菠蘿果肉的浪費也較大。雖目前市面上有一些水果削皮機的產(chǎn)品，但都不適合于菠蘿水果削皮的需要。因此，為了滿足家庭、酒店、水果店或果販使用，現(xiàn)需設計一種手動式或電動菠蘿削皮裝置。

4、 菠蘿表面的花苞片及“果眼”的分布形狀如圖所示。菠蘿通常呈現(xiàn)對稱性的左右螺旋線排列，左右螺旋線的螺旋線的螺旋升角均約為40，每條螺旋線上的果眼數(shù)為7-12個，每個菠蘿的螺旋線數(shù)為8條，而菠蘿的高度與其直徑之比為1.5左右，其高度一般在170mm——280mm范圍之內(nèi)。 二．機械系統(tǒng)的設計方案及擬定 根據(jù)我們的觀察，發(fā)現(xiàn)在日常生活中，人工削菠蘿的“果眼”都是通過專門刀具按一定角度一次一條的削。經(jīng)過我的研究，發(fā)現(xiàn)可以給菠蘿水平方向一個角速度，給刀具一個豎直方向的速度就可以實現(xiàn)這種手法。另外，通過網(wǎng)絡查詢，

5、我發(fā)現(xiàn)菠蘿的皮厚和“果眼”深度幾乎都是一樣的，這給我設計刀具的夾緊帶來了一定的便利，下面是我網(wǎng)絡查詢的資料： 菠蘿大小 每條螺旋線上的果眼數(shù) /個 菠蘿高度 /mm 直徑 /mm 皮厚 /mm 果眼深度 /mm 大 11 245-280 190 2.5 11 中 9 205-245 150 2.5 11 小 7 170-205 125 2.5 11 1. 工作原理的確定 利用電動機的動力帶動主軸的旋轉(zhuǎn)運動，并利用絲桿將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榈毒叩闹本€運動，配合主軸旋轉(zhuǎn)帶動的菠蘿的旋轉(zhuǎn)運動對菠蘿進行去釘，削皮，去“果眼”。 2. 執(zhí)行構

6、件及其運動設計 ①削皮刀具：根據(jù)設計要求，菠蘿削皮機要對菠蘿進行削皮和去釘，削皮考慮用削皮絲完成指定削去的2.5mm表皮的效果，去釘采用三角形去釘?shù)哆M行去釘。 ②V型去“果眼”刀具：V型刀具為固定刀具，隨著動力傳到去“果眼”刀具帶動V型刀“挖果眼”，V型刀具兩面均為刀刃，可正反切削。 ③絲桿：能將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動。通過電動機的動力帶動主軸的旋轉(zhuǎn)運動，帶動絲桿的旋轉(zhuǎn)運動，并在導槽的幫助下將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榈毒叩闹本€運動。 ④傳動裝置：將電動機的動力轉(zhuǎn)變?yōu)辇X輪的旋轉(zhuǎn)運動，進而帶動絲桿、刀具的運動。 3.原動機的選擇 最初，我準備使用手動

7、搖桿來作為原動力，但考慮到我的設計是為水果店或水果攤、酒店服務的，并且菠蘿的皮厚且硬，用手動搖桿的話，不僅費時費力，而且還不能保證速度的穩(wěn)定，而使用電動驅(qū)動的話，既方便又省力，所以我最終采用電動機來作為原動力。 4.執(zhí)行構件的運動協(xié)調(diào)性（運動循環(huán)圖）設計 5.機構選型及組合 機械部分及其功能特點： 1、外殼：機械的外殼。 2、絲桿：能將齒輪的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榈毒叩闹本€運動。 3、固緊螺紋螺母 4、可前后調(diào)節(jié)的削果眼刀具 5、可前后調(diào)節(jié)的削皮刀具 6、可上下調(diào)節(jié)的螺紋 7、菠蘿夾具 8、皮帶輪 9、齒輪 6.方案評價 該

8、方案只適用于水果店、水果攤或酒店等，并不適用于工廠的大批量生產(chǎn)，這是該方案的局限性。另外，在衛(wèi)生方面，雖然在削皮和挖“果眼”的過程中，沒有與工作人員進行接觸，但仍需要在削皮后進行清理。但相比以前的人工削皮等，基本實現(xiàn)了半自動，工作方式更加衛(wèi)生，在削皮、去“果眼”等操作上，更加省力、方便，且具有自適應菠蘿半徑大小切削的作用，對果肉浪費較少。 三．相關機構的尺寸綜合 1、外殼：建議采用金屬材料，有很高的穩(wěn)定度，按所切削最大菠蘿計算其高度應為 400mm ，長300mm ，寬300mm。 2、螺紋升角為40度，T=2π/w，一個周期上升距離為πdtan40，選用絲杠螺母傳動，這里采

9、用3線螺紋中徑12mm，螺距ph=4mm,從而用πdtan40/3ph,算出主軸與絲杠之間的角速度傳動比約為1:3，因此我們選用主軸齒輪直徑為60mm，與主軸相連的兩個絲杠齒輪為20mm，剩余齒輪取標準齒輪就可，電機功率我們選擇30rad/min. 3、V型刀具與刀片均采用淬火薄鋼片，V型刀具長30mm，張角40度，接觸的面均須開刃，片刀長均15mm寬5mm傾斜角為30 4、由于菠蘿大小不一致所以去皮刀具設計為可自由調(diào)節(jié)距離，為與活動體5的外圍環(huán)形固定體與活動體之間通過關系活動軸連接，環(huán)形固定體與活動體之間設有大彈簧，活動軸空心腔體內(nèi)設有小彈簧。大小彈簧都選用普通圓柱螺旋彈簧，其中，大

10、彈簧長度50mm，繞11圈；小彈簧長度20mm，繞5圈。 四 、課程設計體會及建議 首先必須要承認的是，這次課程設計對于我來說是一次巨大的考驗。此前我對獨立自主設計課題的任務只是一知半解，甚至對于菠蘿削皮機的知識更是沒有經(jīng)驗。我從毫無思路到尋找出一些靈感，再從有了更好的新想法到將方案最終確定并實施。此次的課程設計完全憑自己的努力和老師的幫助，思考實踐一點點完成任務。這個過程漫長，辛苦，并且充實?？偨Y起來，在本次課設過程中，提供了理論結合實踐的機會，進一步運用所學知識分析和解決實際專業(yè)問題，提高我對知識靈活運用能力和自主思考設計的能力。同時這段交流合作的經(jīng)

11、歷中也提升了自己的內(nèi)心世界。相信這次經(jīng)歷能夠為以后更深層的學習和工作起到很大幫助和更深遠的影響。 五、參考書目 [ 1 ] 孫桓、陳作模、葛文杰.機械原理[M].8版.北京：高等教育出版社，2013. [ 2 ] 黃靖遠、高志、陳祝林.機械設計學[M]. 機械工業(yè)出版社， 2005. [ 3 ] 黃平、劉建素、陳揚枝、朱文堅 .常用機械零件及機構圖冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，1999. [ 4 ] 濮良貴、紀名剛 .機械設計[M].9版. 北京：高等教育出版社，2013. [ 5 ] 呂仲文.機械創(chuàng)新設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004. [ 6 ] 強建國等.《機械原理創(chuàng)新設計》.華中科技大學出版社， 2008.