甘蔗自动去皮机设计--开题报告

3.0 闻远设计 2023-06-18 286 4 246.98KB 7 页 15光币

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毕业设计（论文）开题报告

设计（论文）题目：甘蔗自动去皮机设计

系别：_________________________

专业：_________________________

姓　名：_________________________

指导教师：_________________________

辅导教师：_________________________

2 022 年3月25 日

卜匀

机械设计制造及其自动化

机电工程学院

题目类型（打√选择）设计（√）论文（）

一、文献综述

甘蔗富含大量营养，但甘蔗表皮坚硬，不易削皮。传统的甘蔗去皮都是削皮刀手工削皮，不仅削皮

缓慢，浪费体力和时间，且不卫生，还可能会划伤手。为解决这一问题，人们提出了甘蔗自动削皮的概

念，与传统人工削皮相比，甘蔗自动削皮机主用于实现设备自动化，提高生产效率，减小对人体的伤

害。本次设计的甘蔗自动去皮机适用于甘蔗果汁加工以及传统甘蔗售卖等行业。

一般来说，甘蔗自动去皮机主要包括进给机构、夹紧机构、切削机构和储屑机构。其主要原理：甘

蔗入料，被夹紧机构夹紧，再由进给机构传递给切削机构，切削机构对甘蔗进行去皮处理，进给机构再

将其传出装置。目前，在我国市场上已有多种能对甘蔗自动切削的机械，使用最广泛的有两种类型的甘

蔗自动削皮机：径向削皮机型、轴向削皮机型[1]。

根据传统人手切削，彭肖勇、赵小江等设计并获取专利的甘蔗削皮器，它是一种简单的轴向削皮

机，由把手、转轴、刀片、连杆和弹簧组成。两根相同的连杆中部交叉固定在转轴上，刀片为弧形且两

个刀片凹面相对，弹簧两端分别与两根连杆连结。使用时，将甘蔗置于两个弧形的刀片之间，用适当的

力握住两个把手，弹簧被压缩，连杆将绕转轴旋转，带动两个刀片相互靠拢至紧贴甘蔗表皮，甘蔗表皮

被刀片削下[2]。这种切削方式的优点是刀具的切削方向和甘蔗的生长结构方向一致，所以切削力比较

小。为解决人力削皮不安全且效率低的问题，吴锋祥设计并取得了专利的刀具，它是一个可调节的刀

具，主要由四个弧形刀片组成。由于其可调节性，单片弧形刀片只对一小部分长度刨削，且可对甘蔗进

行多次削皮。这种切削方式使刀具不易磨损，且去皮干净[3]。利用旋转切削方式，东北大学姜世杰等人

提出一种径向甘蔗去皮机。该装置的削皮机构为笼式结构，刀具分为上下两部分，中间有一个弹簧，用

于调节刀具的伸长长度。针对不同直径的甘蔗，通过高速旋转的方式带动刀具做横向削皮[4]。塔里木大

学李宇杰等人设计的甘蔗剥皮装置。它也利用这种原理，装置由刀具、弹簧、支撑杆、切削轮、圆弧挡

板、滚轮组成。当甘蔗进入到削皮机构时，圆弧挡板会将甘蔗夹紧，刀具在削皮轮的带动下进行旋转削

皮，弹簧的张紧也支持不同直径的甘蔗[5]。这种切削方式切削结构紧凑，但刀具结构较为复杂。随着经

济的发展和技术的不断创新，国内甘蔗自动去皮机的研发也在向功能复合化、控制智能化发展，廉价、

简单、方便成了甘蔗自动去皮机发展的主题。

国外对于瓜果类去皮机械的研究是比较早的，早在二十世纪六十年代，人们就对瓜果类去皮和加工

进行了大量的相关实验研究。美国和法国等国利用仿形原理，设计了沿果形外表面削皮设备[6]。去皮机

类型主要包括刀片类去皮机、毛刷类去皮机、摩擦类去皮机、砂砾类去皮机四种。甘蔗去皮机属于刀片

类去皮机中的环切式去皮机，它是以去皮刀快速旋转加上待加工物料作直线运动的方式，通过刀片的旋

转达到360°去皮的目的[7]。目前，很多机构也在设计研究更高效的去皮机，Kong M C为提高生产效率，

有效地缩短所花费的时间，提出了在水平和垂直轴上具有双刀片用于全侧切割的想法，同时通过带固定

以进行灵活的全尺寸甘蔗切割。该产品的出现，将很大地提高甘蔗去皮过程的效率[8]。El-Yamani A开发

和评估一种新的小型甘蔗去皮机的性能。研究的参数包括三种不同的剥皮滚筒刷类型，即：锯齿形、直

式和螺旋式，4种剥皮桶速度分别为3.53、5.30、7.47和9.18m/s，三种剥皮滚筒间隙为1.0、1.5和2.0cm，

进料速率为3、6和9根/分钟。结果表明，与直刷和螺旋刷类型相比，使用之字形剥离鼓刷类型倾向于提

高所开发机器的剥离性能[9]。在国外，甘蔗大都用来榨汁喝和制作蔗糖，在其削皮方面研究较少，而对

甘蔗榨汁、收获、剥叶等机器研究较多，甘蔗去皮机有很大的发展空间。

甘蔗所含的微量元素以及糖分，具有一定保健防护作用。甘蔗无论是鲜食还是榨汁饮用，都需要去

除表皮[10]。我国是世界第三大产糖大国和食糖消费大国，当前我国甘蔗总产、单产、产糖率均已进入世

界中上水平，但我国糖业的制糖成本却居高不下，收获手段的落后制约着我国甘蔗糖业的发展[11]。针对

以上情况，设计甘蔗自动去皮机，一方面，方便消费者购买，携带和食用；另一方面，可以代替人工削

皮，提高生产效率，减少人工削皮安全事故的发生，具有市场推广意义。相信新型甘蔗自动削皮机的出

现会大大提高甘蔗机械化生产的能力，促进企业的发展和经济效益的进步，同时也推动甘蔗果汁加工

业、蔗糖生产以及传统甘蔗售卖行业的发展和进步。

二、设计（论文）主要内容

设计主要内容：提出可行性方案，进行论证，并确定最终方案。传动系统设计，验算主要传动件。

结构设计。绘制装配图和零件图。

三、设计（研究）方案

思路：甘蔗入料—行进—去皮—行进—甘蔗出料—完成去皮

甘蔗自动去皮机设计主要包括三部分：主要装置、传动机构、总体结构

一、主要装置

1.夹紧输送装置

方案一：见下图1，基于曲柄摇杆机构的送料装置，工作原理为：电机通过减速装置将动力传输到曲柄

上，曲柄旋转，曲柄通过连杆带动摇杆往复摆动运动，摇杆与其他杆件组成平行四边形机构，这种平行

四边形机构具有自锁功能，可实现对甘蔗的夹紧功能，同时利用刀架回程运动带动甘蔗进给。

方案二：见下图2，为弹性滚轮机构，主要由安装座、进料滚轮、滑块、弹簧组成。上端的两个滚轮连

接着链轮，可实现它的旋转。下端同样由两个滚轮组成，它与滑块和弹簧相配合。其工作原理为：当甘

蔗被推入机构中，尽管甘蔗每部分的直径不同，但由于弹簧的作用，滑块带着滚轮上下伸缩，紧贴甘蔗

表面，以适应甘蔗径向尺寸的变化，上端的滚动轮由电机通过链传动驱动甘蔗向前运动。

图1 曲柄摇杆机构图2 弹性滚轮

1、5-连杆；2、13-槽铝；3、10-铝板；4-连杆轴承；

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