手摇式苹果去皮机开题报告

池州学业论文（跚）極报告学生姓名学号专业班级题目手摇式苹果去皮机题目性质理论研究应用研究综合研究其它一、 选题依据和目标1研究目的和意义我们知道苹果中含有较多的维生素和矿物质，但是现代科学技术生产的化肥农药 激素等在蔬菜表面都有残留。有的人可能会说，苹果洗了数次，并用开水和洗涤剂消 毒消毒后，果皮上的农药不就去掉了吗？回答是否定的，因为这些农药经过单纯的洗 涤是不能完全洗掉的，果农在管理果树时，从花落到结果，一直使用农药，时间一长, 一些农药就会残留在果皮里，像六六六、敌敌畏、乐果、敌百虫等毒素，这些农药对 人体有一点的毒性，即使少量的对儿童也极为不利。苹果外皮部分有各种各样的微生物、寄生虫卵，有的是运输者或釆摘人的手上污 染的。有的是销售者用污水浇洗污染的。据调查，有的地区苹果外皮上大肠杆菌达 68%、96%,苹果外皮上可能被各种虫类的排泄物污染。吃苹果时，若不削皮，就会连留 在苹果上的农药也一起吃进去。轻者呕吐腹泻，重者危及生命。那我们怎样消除苹果 表面的残留物呢？ 一般而言，可以有以下方法清除：第一是清水浸泡法，将苹果用清水浸泡20到30分钟，然后反复冲洗两到三次， 这样可以除去部分残留农药。还可以添加果蔬洗剂之类的清洗剂，增加农药的洛出。第二是碱水浸泡法：先用5%碱水浸泡2到5分钟，然后用清水洗涤1至2遍。第三是开水浸泡法：将洗好的苹果放到开水中泡2到5分钟，然后用清水洗涤1 至2遍。第四是去皮法：对于带皮的苹果，如苹果、梨子、獗猴桃等，我们先清洗一遍， 再去点表皮，这种方法就可以去除表面的农药残留。第五是储藏保管法：有条件的话可以将苹果买回后储藏1015天左右，也能降低 农药残留的毒性。以上方法对于苹果残留农药清除具有良好的效果，既可以保证苹果的营养成分， 也让我们食用起来更放心。但清水浸泡法、碱水浸泡法、储存保管法周期太长，使用 不方便。开水浸泡法会烫伤果肉，使苹果变味，营养成分损伤。总之去皮法比较方便, 即食即用，还不会损坏苹果的营养成分，这样一来苹果去皮机的研制就十分必要。朋 友来或自己需要品尝苹果时，它可以给你带来方便卫生的感受。有了它，你的家居生 活将更加干净清爽；有了它，苹果的滋味更加清甜美味。他能把免去你削皮的麻烦，轻轻摇一摇，果皮不见了！人性化设计让老人小孩都 能安全操作。不再担心用苹果刀而削伤手指的危险。苹果削皮机外形雅致。是你居家 理想的装饰品。无论是苹果还是梨，为你节省时间，减少亲朋聚会和独自休闲的费时 劳动。轻轻松松，闲情逸致。削皮机削的果皮薄、不断线。不同于苹果刀削皮时多削去果肉、果皮满地，事后 扫地及手掌贴果肉不卫生的情况，不浪费，卫生，省事。无论是个人使用还是招待亲 朋：家居还是酒店餐饮及会议：整果还是果肉拼盘，苹果削皮机都是你必备的利器。 2研究现状为了深入了解苹果削皮机的发展现状，透彻分析现有苹果削皮机各自的优缺点， 进而设计出一种实用性强，操作简便的苹果削皮机，调研了相关苹果削皮机生市场， 对调研所得的资料与信息进行分析归纳，将当前市场上的苹果削皮机分为3类，即手 摇式单果削皮机和多果半自动削皮机以及全自动智能苹果削皮机。2. 1苹果去皮机的发展现状据调查，当前苹果去皮机大体可以分为以下儿种2.1.1手工去皮手工去皮的优点是细致，去皮彻底，损耗小。缺点是速度慢、功效低、成本高。对 于生产量较大的情况下，手工去皮是无法适应的。2.1. 2半机械去皮半机械去皮是借助于机具将果品固定在一个位置上，并使其转动，然后用刀将皮削 去。常见的机具有两种：（1）手摇去皮机 该机主要应用于苹果、梨子、柿子的去皮。其工作原里是：将 果实插在不锈钢制的三义上，插时花蒂对准中心线。摇动手柄使主齿轮传动，并传动 三叉齿轮而使果实一起动。主动轮另一端的伞齿轮传动去皮伞齿轮而使果实去皮。去 皮结束后，手动将苹果拔掉。该机的生产效率随操作者的熟练程度而定。（2）手动去皮机上面介绍的手摇去皮机其动力是靠人。手动去皮机其动力是电 机，将果品的花芯对准中心线并插在不锈钢的三义上，义由电机来传动，在果品的另 一端加顶针，然后手持去皮刀随果品弧度去皮，削皮结束后放开顶针，用手拔掉果品。 该机的生产效率、去皮厚度及均匀程度随操作者的熟练程度而定。2. 2苹果去皮机应用展望訂前，还有很大部分企业在苹果加工方面均釆用手摇式苹果去皮机。该机械结构 小巧，方便实用，并且容易制造加工。但随着人们生活水平的提高，很多人不愿意直 接动手操作机械，希望能有一些电动控制工具，以节省人力。传统的苹果去皮机，不 论是生产效率还是生产质量，根本不能满足使用要求，急切需要能够实现自动化控制的苹果去皮机。所以本系统设计将针对传统苹果去皮机的一些缺陷，扌是出优化的改 进，在动力源方面采用电动机和齿轮传动，实现利用机电技术控制的苹果去皮机设计, 以满足各企业对苹果生产制作的要求，增强苹果类食品开发国内外市场的潜力和实 力。2. 3去皮机整体工艺一般苹果罐头的生产工艺为:苹果挑选-洗涤-去皮、清洗-切半、控芯 -真空浸渍-沥水-烘烤-装罐-排气、密封-杀菌、冷却-贴标贮藏。本论文主要讨论去皮工艺自动化过程，整个去皮经过的装置为：储料仓-倾 斜式输送带-行星拨轮机构-机械手上料装置-去皮机构。苹果在向上倾斜式输送带上输送：苹果的形状特征（畸形苹果除外）决定苹果 只有上下两面可以在倾斜输送带上停留，苹果山储料仓进去输送带的时候，若苹果 侧面垂直于输送带则苹果滚落。输送带的倾角可根据简单实验测试得到，决定倾角 的条件为：苹果上下面垂直于输送带时可顺利运输，其他情况则苹果滚落。行星拨轮机构是典型的整理及输送装置，在这里主要用来将苹果按一定时间间 隔送至机械手抓取苹果工位。去皮机的设计为提高生产效率并使成本增幅尽量减小，采用结构简单的机械手自动上料，双向 转盘完成苹果上料、削皮工位转换。根据加工品形状特征，苹果削皮采用苹果自转仿 形道具径向移动的方式。2. 3. 1去皮机机构及工作原理其中供料机械手釆用三爪气缸式 可自动对心将苹果对中地插在插针6上。各爪内 侧采用三角形槽面可靠地夹取苹果防止脱落。机械手爪结构團I%缸 2异杆 3附杆 4吳爪机械手结构如图1所示气缸推杆的运动决定手爪的运动规律，滑杆3与手爪4形 成滑动幅当推杆做伸运动时，滑杆上滑，手爪张开苹果脱离；缩运动时，手爪闭合， 抓取苹果。图2 整机示意图1机械忖 2气缸 3刑动导轨 4电磁铁 5气爪6苹果插钉 7卸載托罔 8揺特 9仿形刀兵去皮机主要由供料机械手、苹果工位转换转台、刀具驱动装置三个主要部分组成, 如图2所示去皮机匸作的前提是为其提供一供料装置，该供料装置应使苹果均以苹果 梗向上或向下的状态停在固定位置，以供机械手夹取苹果。去皮机工作流程图如图3所示 机械臂、转台、插针以及摇臂的旋转均采用步进电动机驱动传动；系统采用齿轮 传动；卸载托圈在导轨上的滑动采用步进电动机驱动，利用丝杠将电动机旋转动力转 化为托圈的直线运动。该机中各运动部件的极限及关键位置均设置限位开关，用以控 制各运动部件在关键位置的启动与停止。图3去皮机工作流程图2. 3. 2去皮仿形道具设计QB 4 仿形刀具结构00I 2外舒构件K帳 4刀* 3方/L该刀具设计图如图4所示。为便于观察，将其外部构件半剖并设为透明显示。其 刀刃采用锯齿状设计，使其容易切穿果皮；其外部构件保证其刀刃切入深度保持在一 定限度内，防止过分削皮乃至浪费了果肉部分。其刀具座上以及刀具上均有卡槽，可 用卡环将刀片固定于刀座上。而刀座插入外部构件的圆形孔内，并以螺丝固定，刀具 的外部构件尾部设有方形孔此方形孔用以仿形刀电磁铁衔铁的插入并固定。切削苹果 时，以弹簧绷紧刀具贴于苹果表面达到仿形加工的LI的；非切削时电磁铁通电将衔铁 吸起，仿形刀具可参考家用水果削皮机的刀具，并在尺寸外部构件及刀具形状上有所 改进。该刀具结构简单巧妙，经济实用。2. 3. 3系统的实用性分析机械手拥有较大的操作空间和高度的运动冗余性，具有广阔的应用前景。很多大 型制造业使用的机械手产品多来自于日本和欧美的一些制造业大国。这些企业生产的 机械手价格高昂，国内的大多数中小型企业难以承担，U前我国的加工制造业还基本 处于半自动化状态本设计研制的机械手经济实用，结构简单，对中精度较高，非常适 合中小型加工企业，另外它的动作曲气缸驱动，气缸乂曲相应的电磁阀控制，控制系 统使用，可使整体体积小、可靠性高、故障率低、动作精度高，对于质量较小的水果, 也可以直接采用手抓气缸进行抓取选用时应综合考虑成本及产品特征。该设计只是针对苹果去皮工艺设计的工位结构，若考虑后续的切块过程，可在转 台上增加2个工位转台每次旋转90第1工位:苹果插针；第2工位:方向加工去皮； 第3工位:切块；第4工位：苹果核剥离。其转动角度完全可以通过PLC控制步进电机 来实现，该部分具有很大的灵活性。3主要参考文献1 朱熙然主编工程力学M.上海：上海交通大学岀版社，20002 孙恒，李继庆主编机械原理教程M.西安：西北工业大学出版社，19973 杨可帧，程光蕴主编机械设计基础教程M.北京：髙等教疗出版社，19974 史宇宏，陈玉蓉，史小虎編著.AutoCAD 2007中文版基础教程M.北京：人民邮电出版社，20095 季明善主编机械设计基础M.北京：髙等教育出版社，20046 张建中主编机械设计基础M.徐州：中国矿业大学出版社，19996 王槐徳主编机械制图新旧标准代换教程M.北京：中国标准出版社，20047 何铭新，钱可强主编机械制图M.北京:髙等教弃出版社，20048 郭云岭，刘爱国：一种小型苹果削皮制瓣机J.食品与机械，2017年01期9 王萍，欣存主编.多功能果蔬削皮机J国外科技动态，2018年06期10 王令主编马铃萼削皮器M.轻工机械；1999年02期11 李亦文主编产品设计原理M.化学工业岀版社，200712 易树平，郭伏主编基础工业工程M.机械工业出版社，200713 郭伏，钱省三主编人因工程M.机械工业出版社，2007 13刘鸿文，林建新等主编.材料力学M.高等教育岀版社，201013 谢龙汗，刘新让，刘文超等主编.ANSYA结构及动力学分析M机械工业出版社，200714 虜进元，周炜，陈思雨.齿轮传动啮合接触冲击分析J.机械工程学报，201115 梁兆兰.6GPL9O型苹果削皮挖心切瓣机的工作原理及工作部件的设计J.西北农业大学学报， 201716 Darius J. LewisiJeffrey M. Gillespie Aquaculture Economics & Management 2007-4 Taylor & Francis17 Gillespie Jeffrey;Lcwis, Darius Journal of Agricultural and Applied Economics 2008-1 ProQuest 18JW.H. Wan ZuhaiM.S. Intan Shaidatul Shima;H. Nor HidayatijM.K. Siti Mazlina;A.R. Nur AliaaAmerican Journal of Food Technology 2010-6二、研究方案 1研究内容山于现代人生活越来越好，食用的肉类愈来愈多蔬菜越来越少，摄入的维生素变 少了。食用苹果是补充维生素的一种很好的方式，苹果中含有很多的营养物质物质， 但随着现代化学技术的发展越来越多的农业生产离不开农药化肥等化工品，苹果等农 业产品表面会有化学残留，果农在管理果树时，从花落到结果，一直使用农药，时间 一长一些农药就会残留在果皮里，像六六六、敌敌畏、乐果、敌口虫等毒素，这些农 药对人体有一点的毒性，即使少量的对儿童也极为不利。而这些残留的毒素是无法用 流水洗净的。因此大部分苹果食用之前需要进行削皮。然而老人和小孩在使用削皮刀 是会有许多的不便，有时容易划伤手，因此设讣一款简洁的削皮器会带来很多便利。(1)查阅资料和调查分析，了解对人工苹果削皮的多方位需求：(2)利用工业工 程方法找出苹果削皮机功能创新的因素；(3)基于人机工程原理，给出创新设计原 理、设计方案，并构建测评模型和评价体系，实现设计方案的选择；(4)完成削皮机 结构装置、三维模型以及完整产品或模型制作。2研究的基本思路和基本方法(1) 文献调查查阅资料，了解苹果削皮机领域相关研究现状，查阅相关论文，对课题有一定了 解。(2) 市场调研通过问卷调查和利用电商网站两种方式进行研究分析，了解顾客对削皮机的功能 需求和对已有削皮机的评价，对市场上已有削皮机的优缺点有充分认识，并进行统讣:表1市场调研统计表功能外观效率卫生安全性操作难易度9-关注程度对切削参数进行调查，并总结归纳：1）刃宽对削皮质量的影响2）切削角度对削皮质量的影响3）削皮刀具最佳位置的测定4）挖心刀儿何参数的确定（3）问题分析运用建模及预测、优化、仿真、评价等技术对削皮机的各方面进行定性和定量相图3问题分析示意图（4）制定方案根据（3）中的制约因素结合人机工程学相关知识，给出创新设计原理：1）人体测量2）作业空间测定3）确定可行的进给方式4）机构构建设计完成三个及以上设计方案，建立系统的评价体系，执行最佳方案。3研究进度（1）2018年11月18日之前选定课题并查找有关参考资料，撰写开题报告并报指导老 师审定。（2）2019年11月18 02019年3月10日进行系统分析与设计，及完成部分数据 的讣算，并撰写毕业设讣和论文初稿撰写。（3）2019年3月10日2019年4月10日进行论文的修改，同时准备论文中期检 查，将检查情况的汇总材料报系部，将毕业设计所有资料按要求装袋后，经指导教师 审核后，送交评阅人评阅。（4）2019年4月10 B2019年5月13日论文答辩准备材料的准备、制作及进行 论文答辩。二、写作提纲1引言1.1研究背景和意义12国内外研究现状13本文设计的主要内容2系统方案设计2.1设计目的2. 2手摇式苹果去皮机性能要求2. 3手摇式苹果去皮机整体方案设计24可行性对比分析3手摇式苹果去皮机设计3. 1削皮机构设计32挖心切片刀设计3. 3固定吸盘选择3. 4进给机构设计4手摇式苹果去皮机设计较核4. 1弹簧校核42真空吸盘选择43刀具的选择4. 4上位机的软件设计5总结与展望 11-