手搖式蘋果去皮機(jī)開題報(bào)告

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1、池州學(xué)業(yè)論文（跚）極報(bào)告 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 專業(yè)班級(jí) 題 目 手搖式蘋果去皮機(jī) 題目性質(zhì) □理論研究 ■應(yīng)用研究 □綜合研究 □其它 一、 選題依據(jù)和目標(biāo) 1研究目的和意義 我們知道蘋果中含有較多的維生素和礦物質(zhì)，但是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)生產(chǎn)的化肥農(nóng)藥 激素等在蔬菜表面都有殘留。有的人可能會(huì)說，蘋果洗了數(shù)次，并用開水和洗滌劑消 毒消毒后，果皮上的農(nóng)藥不就去掉了嗎？回答是否定的，因?yàn)檫@些農(nóng)藥經(jīng)過單純的洗 滌是不能完全洗掉的，果農(nóng)在管理果樹時(shí)，從花落到結(jié)果，一直使用農(nóng)藥，時(shí)間一長, 一些農(nóng)藥就會(huì)殘留在果皮里，像六六六、敵敵畏、樂果、敵百蟲等毒素，這些農(nóng)藥對(duì) 人體有一點(diǎn)的

2、毒性，即使少量的對(duì)兒童也極為不利。 蘋果外皮部分有各種各樣的微生物、寄生蟲卵，有的是運(yùn)輸者或釆摘人的手上污 染的。有的是銷售者用污水澆洗污染的。據(jù)調(diào)查，有的地區(qū)蘋果外皮上大腸桿菌達(dá) 68%、96%,蘋果外皮上可能被各種蟲類的排泄物污染。吃蘋果時(shí)，若不削皮，就會(huì)連留 在蘋果上的農(nóng)藥也一起吃進(jìn)去。輕者嘔吐腹瀉，重者危及生命。那我們?cè)鯓酉O果 表面的殘留物呢？ 一般而言，可以有以下方法清除： 第一是清水浸泡法，將蘋果用清水浸泡20到30分鐘，然后反復(fù)沖洗兩到三次， 這樣可以除去部分殘留農(nóng)藥。還可以添加果蔬洗劑之類的清洗劑，增加農(nóng)藥的洛出。 第二是堿水浸泡法：先用5%堿水浸泡2到5分鐘，然后用

3、清水洗滌1至2遍。 第三是開水浸泡法：將洗好的蘋果放到開水中泡2到5分鐘，然后用清水洗滌1 至2遍。 第四是去皮法：對(duì)于帶皮的蘋果，如蘋果、梨子、獗猴桃等，我們先清洗一遍， 再去點(diǎn)表皮，這種方法就可以去除表面的農(nóng)藥殘留。 第五是儲(chǔ)藏保管法：有條件的話可以將蘋果買回后儲(chǔ)藏10^15天左右，也能降低 農(nóng)藥殘留的毒性。 以上方法對(duì)于蘋果殘留農(nóng)藥清除具有良好的效果，既可以保證蘋果的營養(yǎng)成分， 也讓我們食用起來更放心。但清水浸泡法、堿水浸泡法、儲(chǔ)存保管法周期太長，使用 不方便。開水浸泡法會(huì)燙傷果肉，使蘋果變味，營養(yǎng)成分損傷?？傊テしū容^方便, 即食即用，還不會(huì)損壞蘋果的營養(yǎng)成分，這樣一來蘋果去

4、皮機(jī)的研制就十分必要。朋 友來或自己需要品嘗蘋果時(shí)，它可以給你帶來方便衛(wèi)生的感受。有了它，你的家居生 活將更加干凈清爽；有了它，蘋果的滋味更加清甜美味。 他能把免去你削皮的麻煩，輕輕搖一搖，果皮不見了！人性化設(shè)計(jì)讓老人小孩都 能安全操作。不再擔(dān)心用蘋果刀而削傷手指的危險(xiǎn)。蘋果削皮機(jī)外形雅致。是你居家 理想的裝飾品。無論是蘋果還是梨，為你節(jié)省時(shí)間，減少親朋聚會(huì)和獨(dú)自休閑的費(fèi)時(shí) 勞動(dòng)。輕輕松松，閑情逸致。 削皮機(jī)削的果皮薄、不斷線。不同于蘋果刀削皮時(shí)多削去果肉、果皮滿地，事后 掃地及手掌貼果肉不衛(wèi)生的情況，不浪費(fèi)，衛(wèi)生，省事。無論是個(gè)人使用還是招待親 朋：家居還是酒店餐飲及會(huì)議：整果還是果肉拼

5、盤，蘋果削皮機(jī)都是你必備的利器。 2研究現(xiàn)狀 為了深入了解蘋果削皮機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀，透徹分析現(xiàn)有蘋果削皮機(jī)各自的優(yōu)缺點(diǎn)， 進(jìn)而設(shè)計(jì)出一種實(shí)用性強(qiáng)，操作簡便的蘋果削皮機(jī)，調(diào)研了相關(guān)蘋果削皮機(jī)生市場， 對(duì)調(diào)研所得的資料與信息進(jìn)行分析歸納，將當(dāng)前市場上的蘋果削皮機(jī)分為3類，即手 搖式單果削皮機(jī)和多果半自動(dòng)削皮機(jī)以及全自動(dòng)智能蘋果削皮機(jī)。 2. 1蘋果去皮機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 據(jù)調(diào)查，當(dāng)前蘋果去皮機(jī)大體可以分為以下兒種 2.1.1手工去皮 手工去皮的優(yōu)點(diǎn)是細(xì)致，去皮徹底，損耗小。缺點(diǎn)是速度慢、功效低、成本高。對(duì) 于生產(chǎn)量較大的情況下，手工去皮是無法適應(yīng)的⑵。 2.1. 2半機(jī)械去皮 半機(jī)械去皮是借助

6、于機(jī)具將果品固定在一個(gè)位置上，并使其轉(zhuǎn)動(dòng)，然后用刀將皮削 去。常見的機(jī)具有兩種： （1）手搖去皮機(jī) 該機(jī)主要應(yīng)用于蘋果、梨子、柿子的去皮。其工作原里是：將 果實(shí)插在不銹鋼制的三義上，插時(shí)花蒂對(duì)準(zhǔn)中心線。搖動(dòng)手柄使主齒輪傳動(dòng)，并傳動(dòng) 三叉齒輪而使果實(shí)一起動(dòng)。主動(dòng)輪另一端的傘齒輪傳動(dòng)去皮傘齒輪而使果實(shí)去皮。去 皮結(jié)束后，手動(dòng)將蘋果拔掉。該機(jī)的生產(chǎn)效率隨操作者的熟練程度而定。 （2）手動(dòng)去皮機(jī)上面介紹的手搖去皮機(jī)其動(dòng)力是靠人。手動(dòng)去皮機(jī)其動(dòng)力是電 機(jī)，將果品的花芯對(duì)準(zhǔn)中心線并插在不銹鋼的三義上，義由電機(jī)來傳動(dòng)，在果品的另 一端加頂針，然后手持去皮刀隨果品弧度去皮，削皮結(jié)束后放開頂針，用手拔掉果品

7、。 該機(jī)的生產(chǎn)效率、去皮厚度及均勻程度隨操作者的熟練程度而定。 2. 2蘋果去皮機(jī)應(yīng)用展望 訂前，還有很大部分企業(yè)在蘋果加工方面均釆用手搖式蘋果去皮機(jī)。該機(jī)械結(jié)構(gòu) 小巧，方便實(shí)用，并且容易制造加工。但隨著人們生活水平的提高，很多人不愿意直 接動(dòng)手操作機(jī)械，希望能有一些電動(dòng)控制工具，以節(jié)省人力。傳統(tǒng)的蘋果去皮機(jī)，不 論是生產(chǎn)效率還是生產(chǎn)質(zhì)量，根本不能滿足使用要求，急切需要能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控 制的蘋果去皮機(jī)。所以本系統(tǒng)設(shè)計(jì)將針對(duì)傳統(tǒng)蘋果去皮機(jī)的一些缺陷，扌是出優(yōu)化的改 進(jìn)，在動(dòng)力源方面采用電動(dòng)機(jī)和齒輪傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)利用機(jī)電技術(shù)控制的蘋果去皮機(jī)設(shè)計(jì), 以滿足各企業(yè)對(duì)蘋果生產(chǎn)制作的要求，增強(qiáng)蘋果類

8、食品開發(fā)國內(nèi)外市場的潛力和實(shí) 力⑶。 2. 3去皮機(jī)整體工藝 一般蘋果罐頭的生產(chǎn)工藝為⑷:蘋果挑選-〉洗滌-〉去皮、清洗-〉切半、控芯 -〉真空浸漬-〉瀝水-＞烘烤-＞裝罐-〉排氣、密封-〉殺菌、冷卻-〉貼標(biāo)貯藏。 本論文主要討論去皮工藝自動(dòng)化過程，整個(gè)去皮經(jīng)過的裝置為：儲(chǔ)料倉-〉傾 斜式輸送帶-〉行星撥輪機(jī)構(gòu)-〉機(jī)械手上料裝置-〉去皮機(jī)構(gòu)。 蘋果在向上傾斜式輸送帶上輸送：蘋果的形狀特征（畸形蘋果除外）決定蘋果 只有上下兩面可以在傾斜輸送帶上停留，蘋果山儲(chǔ)料倉進(jìn)去輸送帶的時(shí)候，若蘋果 側(cè)面垂直于輸送帶則蘋果滾落。輸送帶的傾角可根據(jù)簡單實(shí)驗(yàn)測試得到，決定傾角 的條件為：蘋果上下面垂直于輸

9、送帶時(shí)可順利運(yùn)輸，其他情況則蘋果滾落。 行星撥輪機(jī)構(gòu)是典型的整理及輸送裝置，在這里主要用來將蘋果按一定時(shí)間間 隔送至機(jī)械手抓取蘋果工位。 去皮機(jī)的設(shè)計(jì) 為提高生產(chǎn)效率并使成本增幅盡量減小，采用結(jié)構(gòu)簡單的機(jī)械手自動(dòng)上料，雙向 轉(zhuǎn)盤完成蘋果上料、削皮工位轉(zhuǎn)換。根據(jù)加工品形狀特征，蘋果削皮采用蘋果自轉(zhuǎn)仿 形道具徑向移動(dòng)的方式。 2. 3. 1去皮機(jī)機(jī)構(gòu)及工作原理 其中供料機(jī)械手釆用三爪氣缸式 可自動(dòng)對(duì)心將蘋果對(duì)中地插在插針6上。各爪內(nèi) 側(cè)采用三角形槽面可靠地夾取蘋果防止脫落。 機(jī)械手爪結(jié)構(gòu)團(tuán) I—%缸 2—異桿 3—附桿 4—吳爪 機(jī)械手結(jié)構(gòu)如圖1所示氣缸推桿的運(yùn)

10、動(dòng)決定手爪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，滑桿3與手爪4形 成滑動(dòng)幅當(dāng)推桿做伸運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑桿上滑，手爪張開蘋果脫離；縮運(yùn)動(dòng)時(shí)，手爪閉合， 抓取蘋果。 圖2 整機(jī)示意圖 1—機(jī)械忖 2—?dú)飧?3—刑動(dòng)導(dǎo)軌 4—電磁鐵 5—?dú)庾? 6—蘋果插釘 7—卸載托罔 8—揺特 9——仿形刀兵 去皮機(jī)主要由供料機(jī)械手、蘋果工位轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)臺(tái)、刀具驅(qū)動(dòng)裝置三個(gè)主要部分組成, 如圖2所示去皮機(jī)匸作的前提是為其提供一供料裝置，該供料裝置應(yīng)使蘋果均以蘋果 梗向上或向下的狀態(tài)停在固定位置，以供機(jī)械手夾取蘋果。去皮機(jī)工作流程圖如圖3所示 機(jī)械臂、轉(zhuǎn)臺(tái)、插針以及搖臂的旋轉(zhuǎn)均采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)；系統(tǒng)采用齒輪 傳動(dòng)；卸載托圈在導(dǎo)軌上

11、的滑動(dòng)采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，利用絲杠將電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力轉(zhuǎn) 化為托圈的直線運(yùn)動(dòng)。該機(jī)中各運(yùn)動(dòng)部件的極限及關(guān)鍵位置均設(shè)置限位開關(guān)，用以控 制各運(yùn)動(dòng)部件在關(guān)鍵位置的啟動(dòng)與停止。 圖3去皮機(jī)工作流程圖 2. 3. 2去皮仿形道具設(shè)計(jì) QB 4 仿形刀具結(jié)構(gòu)00 I —2—外舒構(gòu)件 K帳 4■—刀* 3—方/L 該刀具設(shè)計(jì)圖如圖4所示。為便于觀察，將其外部構(gòu)件半剖并設(shè)為透明顯示。其 刀刃采用鋸齒狀設(shè)計(jì)，使其容易切穿果皮；其外部構(gòu)件保證其刀刃切入深度保持在一 定限度內(nèi)，防止過分削皮乃至浪費(fèi)了果肉部分。其刀具座上以及刀具上均有卡槽，可 用卡環(huán)將刀片固定于刀座上。而刀座插入外部構(gòu)件的圓形

12、孔內(nèi)，并以螺絲固定，刀具 的外部構(gòu)件尾部設(shè)有方形孔此方形孔用以仿形刀電磁鐵銜鐵的插入并固定。切削蘋果 時(shí)，以彈簧繃緊刀具貼于蘋果表面達(dá)到仿形加工的LI的；非切削時(shí)電磁鐵通電將銜鐵 吸起，仿形刀具可參考家用水果削皮機(jī)的刀具，并在尺寸外部構(gòu)件及刀具形狀上有所 改進(jìn)。該刀具結(jié)構(gòu)簡單巧妙，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。 2. 3. 3系統(tǒng)的實(shí)用性分析 機(jī)械手擁有較大的操作空間和高度的運(yùn)動(dòng)冗余性，具有廣闊的應(yīng)用前景。很多大 型制造業(yè)使用的機(jī)械手產(chǎn)品多來自于日本和歐美的一些制造業(yè)大國。這些企業(yè)生產(chǎn)的 機(jī)械手價(jià)格高昂，國內(nèi)的大多數(shù)中小型企業(yè)難以承擔(dān)，U前我國的加工制造業(yè)還基本 處于半自動(dòng)化狀態(tài)本設(shè)計(jì)研制的機(jī)械手經(jīng)濟(jì)實(shí)用，結(jié)

13、構(gòu)簡單，對(duì)中精度較高，非常適 合中小型加工企業(yè)，另外它的動(dòng)作曲氣缸驅(qū)動(dòng)，氣缸乂曲相應(yīng)的電磁閥控制，控制系 統(tǒng)使用，可使整體體積小、可靠性高、故障率低、動(dòng)作精度高，對(duì)于質(zhì)量較小的水果, 也可以直接采用手抓氣缸進(jìn)行抓取選用時(shí)應(yīng)綜合考慮成本及產(chǎn)品特征。 該設(shè)計(jì)只是針對(duì)蘋果去皮工藝設(shè)計(jì)的工位結(jié)構(gòu)，若考慮后續(xù)的切塊過程，可在轉(zhuǎn) 臺(tái)上增加2個(gè)工位轉(zhuǎn)臺(tái)每次旋轉(zhuǎn)90第1工位:蘋果插針；第2工位:方向加工去皮； 第3工位:切塊；第4工位：蘋果核剝離。其轉(zhuǎn)動(dòng)角度完全可以通過PLC控制步進(jìn)電機(jī) 來實(shí)現(xiàn)，該部分具有很大的靈活性。 3主要參考文獻(xiàn) [1] 朱熙然主編?工程力學(xué)[M].上海：上海交通大學(xué)岀版社，20

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17、onomics 2008-1 ProQuest [18JW.H. Wan ZuhaiM.S. Intan Shaidatul Shima;H. Nor HidayatijM.K. Siti Mazlina;;A.R. Nur Aliaa American Journal of Food Technology 2010-6 二、研究方案 1研究內(nèi)容 山于現(xiàn)代人生活越來越好，食用的肉類愈來愈多蔬菜越來越少，攝入的維生素變 少了。食用蘋果是補(bǔ)充維生素的一種很好的方式，蘋果中含有很多的營養(yǎng)物質(zhì)物質(zhì)， 但隨著現(xiàn)代化學(xué)技術(shù)的發(fā)展越來越多的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)離不開農(nóng)藥化肥等化工品，蘋果等農(nóng) 業(yè)產(chǎn)品表面會(huì)有化學(xué)殘

18、留，果農(nóng)在管理果樹時(shí)，從花落到結(jié)果，一直使用農(nóng)藥，時(shí)間 一長一些農(nóng)藥就會(huì)殘留在果皮里，像六六六、敵敵畏、樂果、敵口蟲等毒素，這些農(nóng) 藥對(duì)人體有一點(diǎn)的毒性，即使少量的對(duì)兒童也極為不利。而這些殘留的毒素是無法用 流水洗凈的。因此大部分蘋果食用之前需要進(jìn)行削皮。然而老人和小孩在使用削皮刀 是會(huì)有許多的不便，有時(shí)容易劃傷手，因此設(shè)訃一款簡潔的削皮器會(huì)帶來很多便利。 (1)查閱資料和調(diào)查分析，了解對(duì)人工蘋果削皮的多方位需求：(2)利用工業(yè)工 程方法找出蘋果削皮機(jī)功能創(chuàng)新的因素；(3)基于人機(jī)工程原理，給出創(chuàng)新設(shè)計(jì)原 理、設(shè)計(jì)方案，并構(gòu)建測評(píng)模型和評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的選擇；(4)完成削皮機(jī) 結(jié)構(gòu)裝置

19、、三維模型以及完整產(chǎn)品或模型制作。 2研究的基本思路和基本方法 (1) 文獻(xiàn)調(diào)查 查閱資料，了解蘋果削皮機(jī)領(lǐng)域相關(guān)研究現(xiàn)狀，查閱相關(guān)論文，對(duì)課題有一定了 解。 (2) 市場調(diào)研 通過問卷調(diào)查和利用電商網(wǎng)站兩種方式進(jìn)行研究分析，了解顧客對(duì)削皮機(jī)的功能 需求和對(duì)已有削皮機(jī)的評(píng)價(jià)，對(duì)市場上已有削皮機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)有充分認(rèn)識(shí)，并進(jìn)行統(tǒng)訃: 表1市場調(diào)研統(tǒng)計(jì)表 功能 外觀 效率 衛(wèi)生 安全性 操作難易度 ?9- 關(guān)注程度 對(duì)切削參數(shù)進(jìn)行調(diào)查，并總結(jié)歸納： 1） 刃寬對(duì)削皮質(zhì)量的影響 2） 切削角度對(duì)削皮質(zhì)量的影響 3） 削皮刀具最佳位

20、置的測定 4） 挖心刀兒何參數(shù)的確定 （3）問題分析 運(yùn)用建模及預(yù)測、優(yōu)化、仿真、評(píng)價(jià)等技術(shù)對(duì)削皮機(jī)的各方面進(jìn)行定性和定量相 圖3問題分析示意圖 （4）制定方案 根據(jù)（3）中的制約因素結(jié)合人機(jī)工程學(xué)相關(guān)知識(shí)，給出創(chuàng)新設(shè)計(jì)原理： 1） 人體測量 2） 作業(yè)空間測定 3） 確定可行的進(jìn)給方式 4） 機(jī)構(gòu)構(gòu)建設(shè)計(jì) 完成三個(gè)及以上設(shè)計(jì)方案，建立系統(tǒng)的評(píng)價(jià)體系，執(zhí)行最佳方案。 3研究進(jìn)度 （1） 2018年11月18日之前選定課題并查找有關(guān)參考資料，撰寫開題報(bào)告并報(bào)指導(dǎo)老 師審定。 （2） 2019年11月18 0——2019年3月10日進(jìn)行系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)，及完成部分

21、數(shù)據(jù) 的訃算，并撰寫畢業(yè)設(shè)訃和論文初稿撰寫。 （3） 2019年3月10日——2019年4月10日進(jìn)行論文的修改，同時(shí)準(zhǔn)備論文中期檢 查，將檢查情況的匯總材料報(bào)系部，將畢業(yè)設(shè)計(jì)所有資料按要求裝袋后，經(jīng)指導(dǎo)教師 審核后，送交評(píng)閱人評(píng)閱。 （4） 2019年4月10 B——2019年5月13日論文答辯準(zhǔn)備材料的準(zhǔn)備、制作及進(jìn)行 論文答辯。 二、寫作提綱 1引言 1.1研究背景和意義 1?2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1?3本文設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 2.1設(shè)計(jì)目的 2. 2手搖式蘋果去皮機(jī)性能要求 2. 3手搖式蘋果去皮機(jī)整體方案設(shè)計(jì) 2?4可行性對(duì)比分析 3手搖式蘋果去皮機(jī)設(shè)計(jì) 3. 1削皮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3?2挖心切片刀設(shè)計(jì) 3. 3固定吸盤選擇 3. 4進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4手搖式蘋果去皮機(jī)設(shè)計(jì)較核 4. 1彈簧校核 4?2真空吸盤選擇 4?3刀具的選擇 4. 4上位機(jī)的軟件設(shè)計(jì) 5總結(jié)與展望 ? 11-