胡萝卜自动削皮机虚拟样机设计和实现机械工程及其自动化专业.docx
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胡萝卜自动削皮机虚拟样机设计和实现机械工程及其自动化专业
湖北大学知行学院
本科毕业论文(设计)
胡萝卜自动削皮机虚拟样机设计
机械与自动化学院机械设计制造及其自动化专业
学号
学生姓名
指导教师
起讫日期2021.2.1~2021.3.25
工作地点湖北大学知行学院
摘要
随着人民生活水平不断提高,人民也开始逐渐追求生活便捷化,尤其是蔬果类商品,在这方面体现得淋漓尽致。
现阶段,我国的大部分商场都会向消费者提供蔬果剥皮、清洁、包装等服务。
但由于该服务是需要消耗大量人力完成的,而且工作效率不高,不能向消费者提供更好的消费体验。
但我国蔬果行业提供学习外国先进技术,引进并创新了一些中小型蔬果自动剥皮包装机。
通过分析现阶段蔬果行业商品销售的实际情况,研发了一款胡萝卜自动削皮机,设计理念如下:
①先要对胡萝卜的特性结构进行分析,以此确定胡萝卜切割纹路,然后再进一步构建自动剥皮包装机内固定胡萝卜的空间结构,最后对切割完成的胡萝卜进行包装输出。
②确定自动剥皮包装机设计方针,然后再对机器内部的结构零件进行分析,该机器的核心结构就是固定结构和切割结构。
然后再思考各结构之间如何相互联系。
相互促进共同工作,构建一个传动系统。
③对胡萝卜切割进行实验模型设计,通过多次实验,分析影响切割的内在因素以及外界因素,然后再优化自动剥皮包装机,提高工作效率。
关键词:
虚拟样机;削皮;卜作循环图;连杆优化
Abstract
Withthecontinuousimprovementofpeople'slivingstandards,thepeoplehavealsobeguntograduallypursueconvenienceinlife,especiallyfruitsandvegetables,whichisvividlyreflectedinthisaspect.Atthisstage,mostshoppingmallsinmycountrywillprovideconsumerswithservicessuchaspeeling,cleaningandpackagingoffruitsandvegetables.However,becausetheservicerequiresalotofmanpowertocomplete,andtheworkefficiencyisnothigh,itcannotprovideconsumerswithabetterconsumptionexperience.However,mycountry'svegetableandfruitindustryprovidesforlearningforeignadvancedtechnology,andhasintroducedandinnovatedsomesmallandmedium-sizedvegetableandfruitautomaticpeelingandpackagingmachines.
Byanalyzingtheactualsituationofcommoditysalesinthevegetableandfruitindustryatthisstage,anautomaticcarrotpeelerwasdeveloped.Thedesignconceptisasfollows:
①Thecharacteristicstructureofcarrotsmustbeanalyzedfirsttodeterminethecuttinglinesofcarrots,andthenthespacestructureofthefixedcarrotsintheautomaticpeelingandpackagingmachineisfurtherconstructed,andfinallythecutcarrotsarepackagedandoutput.
②Determinethedesignpolicyoftheautomaticpeelingandpackagingmachine,andthenanalyzetheinternalstructuralpartsofthemachine.Thecorestructureofthemachineisthefixedstructureandthecuttingstructure.Thenthinkabouthowthevariousstructuresarerelatedtoeachother.Promoteeachotherandworktogethertobuildatransmissionsystem.
③Carryoutexperimentalmodeldesignforcarrotcutting.Throughmanyexperiments,analyzetheinternalfactorsandexternalfactorsthataffectthecutting,andthenoptimizetheautomaticpeelingandpackagingmachinetoimproveworkefficiency.
Keywords:
virtualprototype;peeling;workingcyclediagram;linkoptimization
摘要...........................................................................................................................................I
Abstract.................................................................................................................................II1.绪论.....................................................................................................................................1
1.1课题研究的背景及意义..................................................................................................1
1.2果蔬外皮处理技术...........................................................................................................1
1.2.1果蔬去皮技术分类....................................................................................................2
1.2.2切削去皮....................................................................................................................3
1.3国内外研究现状...............................................................................................................4
1.4论文主要研究内容...........................................................................................................5
2自动削皮机组成与工作原理....................................................................................6
2.1胡萝卜特性.......................................................................................................................7
2.2设计要求与设计原则.......................................................................................................7
2.2.1技术要求....................................................................................................................7
2.2.2设计原则....................................................................................................................9
2.3自动削皮工艺流程.........................................................................................................10
2.4自动削皮机三维模型.....................................................................................................10
2.4.1机器组成与工作原理..............................................................................................11
2.4.2工序盘......................................................................................................................11
2.4.3胡萝卜夹持切断机构..............................................................................................12
2.4.4定心夹持机构..........................................................................................................13
2.4.5旋切机构..................................................................................................................14
2.4.6传动系统图..............................................................................................................15
2.5本章小结.........................................................................................................................16
3工作循环图设计...............................................................................................................17
3.1自动机械的工作循环图.................................................................................................17
3.2切削工艺分析.................................................................................................................18
3.3工艺循环图设计..............................................................................................................I9
3.4本章小结.........................................................................................................................23
4关键部件设计.................................................................................................................25
4.1旋切部件设计.................................................................................................................25
4.1.1旋切方式的选择..........................................................................................................26
4.1.2旋切力学模型..............................................................................................................27
4.2工序盘设计.....................................................................................................................29
4.2.1间歇转动机构选择......................................................................................................29
4.2.2槽轮机构设计..............................................................................................................30
4.3气缸进出气角度设计.....................................................................................................30
4.4本章小结.........................................................................................................................31
5夹持切断机构的参数优化........................................................................................31
5.1机构数学模型建立.........................................................................................................32
5.1.1运动分析......................................................................................................................32
5.1.2确定优化变量..............................................................................................................33
5.1.3建立目标函数..............................................................................................................33
5.1.4确定约束条件..............................................................................................................34
5.1.5建立优化设计数学模型..............................................................................................34
5.2连杆参数优化.................................................................................................................35
5.2.1fmincon函数.................................................................................................................35
5.2.2优化求解......................................................................................................................36
5.3本章小结.........................................................................................................................37
结论……………………………………………………………………………….…………38
参考文献................................................................................................................................49
致谢.........................................................................................................................................41
绪论
1.1课题研究的背景及意义
胡萝卜作为蔬果类的常见产品,深受人民喜爱。
胡萝卜分为红萝卜与白萝卜,其中两者都含有许多人类所需的维生素及矿物质,最为代表的就是维生素A,其是抗衡夜盲症的重要维生素,也是人类体内不可缺少的维生素之一。
总而言之,胡萝卜是一种营养价值极高的蔬果类产品。
随着人民可以支配的收入越来越多,人民更倾向于消费便捷类商品,其中蔬果类的简易包装就是其一。
现阶段,我国的大部分商场都会向消费者提供蔬果剥皮、清洁、包装等服务。
但由于该服务是需要消耗大量人力完成的,而且工作效率不高,甚至卫士程度远远不达市场的平均标准,不能向消费者提供更好的消费体验。
随着人民越来越重视膳食平衡,蔬果类产品的需求也急剧增长,所以研究自动剥皮包装机是具有一定的实际意义和应用价值的。
1.2果蔽外皮处理技术
化肥在蔬果行业的大规模应用导致了蔬果产品外皮含有一定的化学物质,所以先对蔬果进行去皮处理极为重要,除此之外,去皮的蔬果也更便于我们食用。
1.3果蔬去皮技术分类
按照蔬果的特性可以分为两种去皮方法:
①药物去皮法;②机械去皮法
(一)药物去皮法
药物去皮的原理是利用蔬果外皮的特性,使用相应的化学药物进行去皮。
目前我国常见采用的药物去皮方法可分为两种:
一,温度去皮法;二,酸碱去皮法。
顾名思义,温度去皮法就是在相应化学药物的作用下,选择合适的温度进行去皮;而酸碱去皮法是指根据蔬果外皮的具体特性,在药物的作用选择合适的酸碱环境促进去皮。
(二)机械去皮法
机械去皮法是指借助机器对蔬果进行去皮处理,根据切割工具不同可再分为以下几种:
切削去皮;摩擦去皮;辐射去皮;蒸汽去皮。
1.切削去皮
切割去皮是根据蔬果外皮特点选用不同刀具进行去皮,较为适用于皮度适中,较为坚硬的蔬果。
2.摩擦去皮
摩擦去皮是使用毛刷在根薯类蔬菜上面不断转动,两者之间产生摩擦力使得根薯得外皮得以除去。
国内研发的削皮清晰机如下图1-1所示,其通过摩擦去皮原理对蔬菜根薯进行除皮。
除皮对象比较局限,主要是土豆类蔬菜。
毛刷由尼龙绳制成,毛线不易掉落,比较耐磨使用,土豆清晰削皮机具有消耗能量少、价钱适中合理、所占空间范围小,方便移动等优点。
采用摩擦去皮摩擦去皮原理制成的另一种设备是薯类磨皮清洗机,如下图1-2所示。
其由不锈钢制成,与上述土豆削皮机不同的是,薯类磨皮清洗机用金刚砂代替毛刷对蔬菜根薯进行除皮并且清洗。
这种结构的削皮机比较新奇,具有除皮范围广,工作效率高,对根薯的清洗比较彻底,除皮对象广泛等优点。
当金刚砂与蔬菜根薯下昂对运动时,这种情况下除皮会不干净、不彻底。
图1-1土豆清洗去皮机图1-2薯类磨皮清洗机
上述机器主要适用于果根在泥中生长的蔬菜,例如土豆
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