环保型水果(菠萝)削皮机设计说明书

环保型水果（菠萝）削皮机设计说明书
作品内容简介
结合本届机械设计大赛主题和实际的现实需求，利用车床原理设计了环保型水果（菠萝）削皮机，本作品主要包括托盘、刀架、顶针架、可单向回转刀片和传动系统，螺杆通过电机带动传动系统，螺杆外侧套筒设有刀架转换盘，通过单向回转选择所需刀片，刀架通过螺母与螺杆连接，随着螺杆转动，刀架上下移动，传动系统带动托盘进行回转运动，传动系统采用齿轮传动并与刀架同步运动，从而可以实现菠萝外表皮的切削以及毛根的螺旋切削。

该削皮机使用方便，安全可靠，切削菠萝皮和毛根效率高。

本作品主要由铝和铁材料制作，采用铝合金支架，方便而牢固
1研制背景及意义
现代社会生活节奏越来越快，都市的工作压力越来越大，紧张繁重的工作令许多城市白领与家庭不堪重负。

一天的工作过后，他们宁愿去泡吧上网放松身心，也不愿在枯燥的家务及刻板的日常生活中浪费时间。

对于许多城市家庭而言，也希望摆脱传统家居生活中繁重的劳动，让每天一丝不变的生活多一点乐趣。

时尚﹑便捷﹑健康的生活方式越来越成为每个人享受生活的趋势。

在我们日常生活中，水果是必不可少的一部分，菠萝就是其中的一种。

根据联合国粮农组织目前公布一份研究报告显示，全世界销售量的热带水果中菠萝排名第二，销售量为1500万吨（其中中国大陆为40万吨）。

如此庞大的数据，无论是国内市场还是国外市场，它的前景都是相当广阔的。

菠萝除了当水果鲜食外，还可以作美味的菜肴，所以菠萝去眼器的目标销售对象包括：家庭、水果店等，而现在市场上菠萝的削皮挖刺工具就是一把刀，绝大多数人都不能熟练操作，即使操作起来也不安全，不卫生，不方便，费时费力。

设计一种使用简单、操作方便、安全卫生的削皮、去刺工具，提高生活效率，已越来越成为人们的迫切需求。

2主要功能和性能指标
用于家庭或者水果经销商，切削水果（菠萝），人性化设计，小孩及老人安全操作，不用担心用水果刀削皮而削伤手指的危险，考虑到缩短切削工作时间，采用自动化操作，并运用单片机原理控制刀架上下移动，结合菠萝大小通过调节进给量实现切削。

在性能方面合理控制切削速度及菠萝旋转速度，使切削过程能有效的完成，本产品大多使用铝材料，轻捷搬运，外观呈银白色，对于不同年龄段的朋友们都可以安全使用，不会造成菠萝的浪费以及能源的过多消耗。

3设计方案
1电机控制
菠萝以及丝杆旋转由两个电机控制，本来是考虑到用手动控制，但是考虑到切削效率，我们经过讨论最终选择了用电机控制，实现了现代化的操作，节省了不少的时间。

菠萝，丝杆和电机通过齿轮连接
2单片机控制
在刀架切削过程中需要实现刀架的上下移动，通过单片机语言控制，只要左右拨动开关就可以很好的实现刀架上下移动，在设计过程中主要是要提高工作效率，一开始我们是想通过两个独立的开关来分别控制上下移动，最后去请教自动化的同学应用单片机原理通过一个
开关就可以实现上下移动功能。

根据菠萝大小的不同,通过进给量调节切削深度,巧妙地解决了切削的方便和人为的控
制难度，此进给量控制也是按照丝杆原理，通过转动丝杆从而来调整切削深度。

控制方便，人们可以很快掌握。

4理论设计计算
电机功率P = 15W,转速n = 100 r/min
由扭转公式T = 9549 * P/n = 9549 * 0.015/100 = 1.432N*m
主轴（菠萝）传动比 i= W1/W2 = 5/1 （此传动比实现减速功能）
小齿轮模数m1 = 10，分度圆直径d1 = 15mm ，压力角x = 20度
由齿顶高公式Ha1 = h*am = 1 * 10 = 10mm
由齿根高公式Hf1 = （h*a + c*）m = 12.5mm
由齿全高公式H1 = （2h*a + c*）m = 22.5mm
由齿顶直径公式da1 = (z1 + 2h*a) m = 35mm
由齿根圆直径公式 df1 = (z1 - 2h*a -2c*) m = 30 mm
由基圆直径公式 db1 = mzcosx = 14.1mm
由齿距公式 P = 3.14*m = 31.4mm
由基圆齿距公式 Pb = pcosx = 29.51 mm
由分度圆齿厚公式 S = 3.14*m/2 = 15.7 mm
由分度圆齿槽公式 e = 3.14*m/2 = 15.7 mm
大齿轮模数m2 = 50，分度圆直径d2 = 32mm ，压力角x = 20度同理可求去大齿轮的以上尺寸.
由标准中心距公式 a = m(z1 + z2) / 2 = 234.6mm
丝杆传动比 i= W1/W2 = 3/2 （此传动比也实现较少减速功能）
小齿轮模数m1 = 10，分度圆直径d1 = 15mm ，压力角x = 20度
大齿轮模数m2 = 15，分度圆直径d2 = 20mm ，压力角x = 20度
同理由以上公式可求出相关数值.
5工作原理及性能分析
把菠萝头尾削平，用上下两个三爪盘顶紧菠萝；转动换刀盘，选择菠萝削皮刀，插上电源，打开电源开关，主轴电机和丝杆电机通电主轴电机通过皮带传动带动主轴三叉顶盘旋转，
从而带动菠萝旋转；丝杆电机通过皮带传动带动丝杆旋转，刀架通过滑动底座装在丝杆上，实现刀架上下移动，菠萝削皮刀切削菠萝表皮，根据削皮情况，可随时调整进刀深度调整旋钮调整削皮刀的削皮深度，同时，可调整丝杆调速器调整丝杆的转速，从而调整削皮刀的削皮速度；转动正反转旋钮，丝杆电机反转，刀架快速回到上端；转动换刀盘，选择菠萝去刺刀，调节丝杆调速器螺旋削去菠萝刺，根据去刺情况，可随时调整进刀深度调整旋钮，调整去刺刀的去刺深度，同时，可调整丝杆调速器调整丝杆的转速，从而调整去刺刀的去刺速度和位置；重复前两个步骤数次，依次去除每条菠萝刺；菠萝削皮、去刺完毕，向上拔起辅助顶针转动转换盘，
同理，苹果等其他水果削皮，只需使用苹果削皮刀，通过类似步骤进行。

苹果刀柄上装有弹簧，直接自动调节削皮深度
本削皮机性能良好，在合理运用原理的同时能做到结构比较简单，实现功能良好，而且稳定性良好，能很好的应用于切削领域，本机器在有限的时间内完成，可能在性能方面有所缺陷，但从整体考虑还是另人满意的，外观灵巧而且使人看起来舒服。

完成制作后，作品实物外形如图所示
6创新点及应用
本削皮机主要的创新点主要有两点，一是刀架的合理转换，利用巧妙的方面实现单向旋转从而来转换所需刀片，制作这样一个转换刀架盘主要是考虑到在切削过程中要受到切削阻力，通过单向旋转很好的解决了切削阻力问题，使切削过程能顺利的进行，直至切削完毕。

二是螺旋挖刺，利用车床上的丝杆原理，通过菠萝和丝杆的同时旋转形成一条螺旋切削线，配合实际菠萝刺的分布情况来达成目标，
1)于切削菠萝，其他水果，比如苹果也可适用于此削皮机，本产品适用范围广泛，特别对于家庭及水果经销商更是带来无比的方便。

2)作简单容易掌握，而且方便卫生，对于小孩及老人也同样可以方便使用，解决了容易弄伤手的难题。

3)统计，菠萝是销量排名全世界第二的水果，考虑到这点我们可以很肯定本削皮机的市
场前景绝对是值得肯定的，能很好促进经济与环境的和谐发展。

参考文献
[1] 申永胜. 械原理教程. 北京: 清华大学出版社, 1999.
[2] 黄锡恺,郑文纬. 机械原理(第六版). 北京: 高等教育出版社, 1989.
[3] 机械设计手册编委会编著. 机械设计手册(新版). 北京: 机械工业出版社. 2004.
[4] 邓昭铭,杜志忠. 机械设计基础. 北京: 高等教育出版社, 1996.。