水果削皮机说明书.doc

苹果削皮机设计说明书

项目组成员：于鲁川、吴豪伟、严晨豪、莘秉权、叶昶、石远祥

摘 要
本说明书阐述了苹果削皮机作为厨房电器，有一定的市场前景，因此具有尝试价值。继而提出两种方案，并进行比较。本文着重叙述了可行方案的主要功能部分即削皮模块的设计，包括其参数、校核。最后进行了工作总结与下一阶段的构思。

关键词：苹果削皮 切块 家用

The Specification Of Apple-paring Machine

Students: Ding Wei, Hu Liqiang, Shen Chunyang, Tang Chen

Advisor: Guo Mingfei

Abstract
This specification tells about the promising part of Apple-paring Machine which as a kitchen appliance. Then it comes to two forms in order to select a better one. The most important part of this essay is the design of paring module in this machine. And we give a summary of our work as well as the arrangement of next stage in the end.

Keywords: apple paring, family appliance

目录
第一章 绪论………………………………………………………………… 3
1.1 项目研究背景与意义………………………………………… 3
1.2 项目主要研究内容及技术路线……………………………… 3
第二章 总体设计方案……………………………………………………… 4
2.1 主要功能概述……………………………………………………4
2.2 方案一……………………………………………………………4
2.3 方案二……………………………………………………………5
2.4 方案比较…………………………………………………………5
第三章 主要功能模块设计………………………………………………… 6
3.1 削皮模块…………………………………………………………6
3.1.1 确定大概尺寸…………………………………………… 6
3.1.2 电机选用………………………………………………… 8
3.2 切块模块…………………………………………………………9
3.3 校核………………………………………………………………9
3.3.1 齿轮校核………………………………………………… 9
3.3.2 刀具校核…………………………………………… ……11
第四章 工作总结…………………………………………………………… 13
4.1 工作总结…………………………………………………………13
4.2 项目后续…………………………………………………………14
参考文献………………………………………………………………………14

第一章 绪论

1.1 项目研究背景与意义
苹果是我国人民经常食用的水果之一，其含丰富的维生素和矿物质，有俗话说“每天吃一个苹果，那就长年不用看医生。”苹果虽然好吃，但是如果不去皮就不是很卫生。因为现在的水果农药成分比较重，削皮吃是比较安全的做法。可是削皮也是比较烦的事情，传统的削皮刀也不是很好用，而且用水果刀削皮有削伤手指的危险。
苹果切削机能快速去皮，释放您的双手，乐趣使用、卫生便捷，苹果想吃就吃，不再麻烦，彰显出您家居生活的的乐趣。
如今消费者对于整体厨房的需求日益升温，通过家装企业和厨电企业对整体厨房这一概念的不断推广，企业可以实现自身产品的“一站式销售”，经济效益更加突出，同时消费者能够体验到智能化厨房电器带来的便利，这一概念与家庭装修的融合，将直接带动厨电产品的市场爆发。为此，整体厨房这一产业将成为我国厨电行业下一阶段的另一热点。
由此可见，苹果削皮机作为厨房电器的一员，虽不如冰箱微波炉等不可或缺，但却是国民生活水平提高，追求生活品质道路中有价值的尝试。
虽然在大规模的食品工业领域已经有水果去皮机，但在小型的、家庭范围内使用并无突出品牌。国内的苹果削皮机多为手动，较欧洲某自动削皮机处于技术上的劣势。本项目的自动苹果削皮机量产后在价格上会有和国外品牌竞争的能力。并且添加了切块功能。当然，效果因技术路线不同可能会有所差异。

1.2项目主要研究内容及技术路线
1.2.1研究内容：苹果削皮、果肉切块。
1.2.2技术路线：

图1 技术路线
第二章 总体设计方案

2.1 主要功能概述
本苹果削皮机主要功能既削皮。除此之外，它还能将削完皮的果肉切块去核，方便家庭使用。

方案一：

功能原理分析：操作如下，单片机控制电机1、电动机2的开关。电机1带动主轴转动，主轴带动齿轮1作回转运动，同时齿轮1通过双面齿轮3带动切削刀片沿着主轴方向作直线移动，通过齿轮2带动苹果在果盘位置上方做轴式旋转运动，刀片上装有弹簧，保证刀片能够自动贴合苹果表面并且提供足够压力。切削完成后电机2转动，通过齿条机构带动切块刀片沿着主轴方向作直线运动，完成切块。

方案二：

功能原理分析：操作如下，单片机控制电机1、电动机2的开关。电机1带动主轴转动，主轴带动齿轮1作回转运动，同时齿轮1通过齿轮2、锥齿轮变向、齿轮1及齿轮2带动切削刀片沿着轴方向作旋转移动，通过齿轮1带动苹果在果盘位置上方做轴式旋转运动，刀片上装有弹簧，保证刀片能够自动贴合苹果表面并且提供足够压力。切削完成后电机2转动，通过蜗轮蜗杆机构带动切块刀片沿着主轴方向作直线运动，完成切块。

比较：方案一和方案二均达到了预期设计的效果，但方案一存在苹果重力大，还未来得及切块便坠落，刀具和切块器存在干涉风险等问题，方案二不仅解决了上述问题，还减少了装置的体积，故选择方案二为最终方案。

第三章 主要功能模块设计
3.1 削皮模块

图5 削皮模块

削皮模块主要包括电机、从动齿轮、主动齿轮、刀架固定环、刀架以及刀片。刀片采用1Cr13材料，其余部分（除电机外）都是316不锈钢。

3.1.1 大致尺寸确定
经查阅资料，结合生活经验，确定苹果的平均大小为80mm。

图6 刀架固定器（设计参数如图）

图8 刀架直齿轮传动组
初步设计确定齿轮数据：

图9 锥齿轮传动组

初步设计确定齿轮数据：

图10 电机直齿轮传动组

初步设计确定齿轮数据：
3.1.2 电机选用
查资料初步选用电动机：型号：37GBRG；电压：DC12V；空载转速:：120r/min＝120转/分钟；负载转速：90r/min；输出扭矩：3kg.cm；额定电流：0.55A；产品单重：0.25kg。

3.2 切块模块

图11 切块模块
苹果削完皮的部分被继续向下推是会经过切块刀。考虑到苹果的平均大小，切块刀中间设有直径30mm的圆形刀用以切除果核部分。最终当苹果叉推到底时，苹果切块即算完成，果核与果肉分离。

3.3 校核
3.31齿轮校核
(1) 计算中心距
中心距圆整到 a=67mm
(2) 按圆整后的中心距修正螺旋角
(3) 计算大小齿轮的分度圆直径

(4) 计算齿轮宽度
圆整后取　

强度校核:
（1） 齿面接触疲劳强度校核
按前述类似做法，先计算各参数得：

将它们代入式10-22得：

（2） 齿根弯曲疲劳强度校核
按前述类似做法，计算式10-17中各参数得：

将它们代入式10-17得：

满足齿根弯曲疲劳强度。

校核刀架时，将刀架近似看作直悬臂梁，其长度为63mm。查资料得，刀架材料316不锈钢屈服强度。
3.3.2 刀具校核
竖直方向校核

图12 竖直受力
竖直方向受力F取10N，分析得剪力图、弯矩图如下

图13 竖直剪力 图14 竖直弯矩
经计算：，,
，合格。

水平方向校核
水平方向力学图如下：

图15 水平受力 图16 水平剪力

图17 水平弯矩
自由端受力
危险截面出最大弯矩
，合格。

第四章 总结

4.1 工作总结
主题设计总是从0到1，而从0到1恰恰是世上最难的事情。虽然我们的项目并没有太多的技术含量，但是这个设计的过程却是最重要的经验。产品的定位，功能需求分析需要最大的创意。但是后续的理论设计却是最难的。项目方案，为了保证结构紧凑，布置合理，经过了不断的修改，已经与最初的方案有很大差异。这是必须接受的事情。虽然方案的美观度大不如前，但是这些修改为它增加了更多的可行性。
实物采用的材料也是我们不断碰到的问题。因为是厨房电器并不是常规的机械，需要使用健康无害的材料。这是其一，其二是厨房环境有其特殊性。厨房潮湿，且实物使用时会产生果汁附着，一般材料容易腐蚀。考虑到这些条件我们采用不锈钢、食品级塑料等。
也因为家用电器的特殊性，我们的实物并不需要严格的润滑与密封，这也区别于工业机械。
4.2 项目后续
项目的下一步即将进入动画制作。制作过程中可能会有零件更换、材料更换等。最终会在动画测试阶段不断调整方案，有可能的话能进入实体制造就更好了。

参考文献
[1]
[2]机械设计课程设计（第四版）（陈秀宁 施高义 编著）
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