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1、 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)
說(shuō)明書(shū)
設(shè)計(jì)題目 菠蘿削皮機(jī)
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 號(hào)
設(shè) 計(jì) 者
學(xué) 號(hào) MDA14060
完成時(shí)間 2016年
目 錄
2、1.1、設(shè)計(jì)題目
1.2、機(jī)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(gòu)件及其運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)
1.2.3、原動(dòng)機(jī)的選擇
1.2.4、執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性(運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖)設(shè)計(jì)
1.2.5、機(jī)構(gòu)選型及組合
1.2.6、方案評(píng)價(jià)及優(yōu)選
1.3、相關(guān)機(jī)構(gòu)的尺度綜合
1.4、課程設(shè)計(jì)體會(huì)及建議
1.5、主要參考文獻(xiàn)
一.題目
菠蘿是人們普遍喜愛(ài)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(gè)花苞片上面都有一
3、個(gè)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(gè)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(fèi)時(shí)費(fèi)力,不安全,不衛(wèi)生,而且對(duì)菠蘿果肉的浪費(fèi)也較大。雖目前市面上有一些水果削皮機(jī)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?zhǔn)褂茫F(xiàn)需設(shè)計(jì)一種手動(dòng)式或電動(dòng)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(duì)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(gè),每個(gè)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(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(guò)專門刀具按一定角度一次一條的削。經(jīng)過(guò)我的研究,發(fā)現(xiàn)可以給菠蘿水平方向一個(gè)角速度,給刀具一個(gè)豎直方向的速度就可以實(shí)現(xiàn)這種手法。另外,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)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(shè)計(jì)刀具的夾緊帶來(lái)了一定的便利,下面是我網(wǎng)絡(luò)查詢的資料:
菠蘿大小
每條螺旋線上的果眼數(shù)
/個(gè)
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(dòng)機(jī)的動(dòng)力帶動(dòng)主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),并利用絲桿將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榈毒叩闹本€運(yùn)動(dòng),配合主軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)的菠蘿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)對(duì)菠蘿進(jìn)行去釘,削皮,去“果眼”。
2. 執(zhí)行構(gòu)
6、件及其運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)
①削皮刀具:根據(jù)設(shè)計(jì)要求,菠蘿削皮機(jī)要對(duì)菠蘿進(jìn)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(jìn)行去釘。
②V型去“果眼”刀具:V型刀具為固定刀具,隨著動(dòng)力傳到去“果眼”刀具帶動(dòng)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(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力帶動(dòng)主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)絲桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),并在導(dǎo)槽的幫助下將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榈毒叩闹本€運(yùn)動(dòng)。
④傳動(dòng)裝置:將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)變?yōu)辇X輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),進(jìn)而帶動(dòng)絲桿、刀具的運(yùn)動(dòng)。
3.原動(dòng)機(jī)的選擇
最初,我準(zhǔn)備使用手動(dòng)
7、搖桿來(lái)作為原動(dòng)力,但考慮到我的設(shè)計(jì)是為水果店或水果攤、酒店服務(wù)的,并且菠蘿的皮厚且硬,用手動(dòng)搖桿的話,不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力,而且還不能保證速度的穩(wěn)定,而使用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的話,既方便又省力,所以我最終采用電動(dòng)機(jī)來(lái)作為原動(dòng)力。
4.執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性(運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖)設(shè)計(jì)
5.機(jī)構(gòu)選型及組合
機(jī)械部分及其功能特點(diǎn):
1、外殼:機(jī)械的外殼。
2、絲桿:能將齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榈毒叩闹本€運(yùn)動(dòng)。
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(píng)價(jià)
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(guò)程中,沒(méi)有與工作人員進(jìn)行接觸,但仍需要在削皮后進(jìn)行清理。但相比以前的人工削皮等,基本實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng),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(yīng)菠蘿半徑大小切削的作用,對(duì)果肉浪費(fèi)較少。
三.相關(guān)機(jī)構(gòu)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(jì)算其高度應(yīng)為 400mm ,長(zhǎng)300mm ,寬300mm。
2、螺紋升角為40度,T=2π/w,一個(gè)周期上升距離為πdtan40,選用絲杠螺母?jìng)鲃?dòng),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(dòng)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(gè)絲杠齒輪為20mm,剩余齒輪取標(biāo)準(zhǔn)齒輪就可,電機(jī)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(zhǎng)30mm,張角40度,接觸的面均須開(kāi)刃,片刀長(zhǎng)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(shè)計(jì)為可自由調(diào)節(jié)距離,為與活動(dòng)體5的外圍環(huán)形固定體與活動(dòng)體之間通過(guò)關(guān)系活動(dòng)軸連接,環(huán)形固定體與活動(dòng)體之間設(shè)有大彈簧,活動(dòng)軸空心腔體內(nèi)設(shè)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(zhǎng)度50mm,繞11圈;小彈簧長(zhǎng)度20mm,繞5圈。
四 、課程設(shè)計(jì)體會(huì)及建議
首先必須要承認(rèn)的是,這次課程設(shè)計(jì)對(duì)于我來(lái)說(shuō)是一次巨大的考驗(yàn)。此前我對(duì)獨(dú)立自主設(shè)計(jì)課題的任務(wù)只是一知半解,甚至對(duì)于菠蘿削皮機(jī)的知識(shí)更是沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)。我從毫無(wú)思路到尋找出一些靈感,再?gòu)挠辛烁玫男孪敕ǖ綄⒎桨缸罱K確定并實(shí)施。此次的課程設(shè)計(jì)完全憑自己的努力和老師的幫助,思考實(shí)踐一點(diǎn)點(diǎn)完成任務(wù)。這個(gè)過(guò)程漫長(zhǎng),辛苦,并且充實(shí)。總結(jié)起來(lái),在本次課設(shè)過(guò)程中,提供了理論結(jié)合實(shí)踐的機(jī)會(huì),進(jìn)一步運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際專業(yè)問(wèn)題,提高我對(duì)知識(shí)靈活運(yùn)用能力和自主思考設(shè)計(jì)的能力。同時(shí)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?yàn)橐院蟾顚拥膶W(xué)習(xí)和工作起到很大幫助和更深遠(yuǎn)的影響。
五、參考書(shū)目
[ 1 ] 孫桓、陳作模、葛文杰.機(jī)械原理[M].8版.北京:高等教育出版社,2013.
[ 2 ] 黃靖遠(yuǎn)、高志、陳祝林.機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社, 2005.
[ 3 ] 黃平、劉建素、陳揚(yáng)枝、朱文堅(jiān) .常用機(jī)械零件及機(jī)構(gòu)圖冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1999.
[ 4 ] 濮良貴、紀(jì)名剛 .機(jī)械設(shè)計(jì)[M].9版. 北京:高等教育出版社,2013.
[ 5 ] 呂仲文.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.
[ 6 ] 強(qiáng)建國(guó)等.《機(jī)械原理創(chuàng)新設(shè)計(jì)》.華中科技大學(xué)出版社, 2008.