Design and Development of an Apparatus for Grating and Peeling
Fruits and Vegetables
Abstract
For the design of apple peeler each function unit ,the first step,the design background is analyzed, the advantages and disadvantages of the research status are understood. The most reasonable transmission system solution to realize the function of the set function requirements is determined through analysis and comparison. Finally combining human factors engineering related to theory knowledge, the mechanism of the main parameters and structural dimension are designed in detail.The entire system ingeniously design simple mechanical , compact structure, stable performance, change the operation mode of traditional fruit peeler’s a single feature and peeled ineffective completely.
The main content of the design include:
（1）Finalize the whole plan: based on the ergonomics principles, the optimized design including the insert fruit mechanism, peel mechanism, slicing to the core mechanism, fixing mechanism, the feed components and rack are carried out.
（2）Feed mechanism design: referring to the principle of the lathe turning workpiece, transverse feed by handle, connecting rod, feed shaft fork and knife of peel can meet the requirements well.
（3） Mechanism design for peeling and piting : peeling mechanism composed of spring, cutting tool base, peeling knives can be cut and fit well, and peel thickness and width is adjustable, it is well done by cutting the peel of content, to nuclear and slice with sliced to nuclear tool, through changing the cutting tool can also realize wire cutting, completely changed the present situation of previous peeler’s single function and not satisfy the daily requirements. （4）Design of fixed mechanism: this machine adopts the principle of chuck fixed and connects the suction cups to the base, uses the pendulum motion of bending rocker to realize the machine fixed and loose and it is easy to use.
（5）3D modeling and Ansys for key posts: build the 3D modeling of fruit peeler by using Solidworks and carry on the feed mechanism movement simulation; This paper has also carried on some parts’ structure analysis and strength check by using Ansys, the finite element analysis software.
Key Words: apple peeler, multi-function, Solidworks, strength check, design of ergomonics engineering principle, optimzation and innovation
II
目录
中文摘要 ...................................................... Ⅰ 英文摘要 ...................................................... Ⅱ 1 绪论 ......................................................... 1
1.1 前言 ................................................................ 1 1.2 苹果削皮机的研究现状 ............................................... 1
1.2.1苹果去皮机发展现状调研 ......................................... 1 1.2.2 苹果去皮机调研结果分析 ......................................... 4 1.3 论文的主要研究内容 .................................................. 7
2 总体方案设计研究 ............................................. 8
2.1设计目的 ............................................................. 8 2.4水果削皮机的性能要求 ................................................. 8 2.5总体方案设计 ......................................................... 9 2.6 可行性对比分析 ..................................................... 10
3 SolidWorks三维建模和运动仿真 ................................ 11
3.1 SolidWorks简介 ..................................................... 12 3.2削皮构件的设计 ...................................................... 12
3.2.1削皮刀具的设计 ................................................ 12 3.2.2 刀具台的设计 .................................................. 14 3.2.3弹簧的设计 .................................................... 17 3.2.4削皮机构的结构特点 ............................................ 18 3.3挖心切片刀设计 ...................................................... 18 3.4固定吸盘的选择 ...................................................... 20 3.5进给机构设计 ........................................................ 21
3.5.1 进给轴的设计 .................................................. 21 3.5.2叉刀头的设计 .................................................. 21
III
3.5.3手柄的优化设计 ................................................ 22 3.6削皮机的配色 ........................................................ 26 3.7三维建模装配体的材料属性 ............................................ 28
4 设计校核 ................................................... 30
4.1 弹簧的校核 ......................................................... 30
4.1.1 弹簧丝横截面上的应力 .......................................... 30 4.1.2 弹簧的变形 .................................................... 31 4.1.3 拉伸弹簧的校核 ................................................ 31 4.1.4 固定弹簧的校核 ................................................ 32 4.2真空吸盘的选取 ...................................................... 32 4.4刀具的ANSYS分析 .................................................... 33
4.4.1 ANSYS简介 .................................................... 33 4.4.2 ANSYS分析的主要步骤 .......................................... 33 4.4.3去核切片刀具有限元分析 ........................................ 34 4.4.4 去皮刀具有限元分析 ............................................ 36
5 总结和展望 ................................................. 38
5.1 总结 ............................................................... 38 5.2 展望 ............................................................... 38
毕业设计（论文）知识产权声明 ................................... 4 毕业设计（论文）独创性声明 ..................................... 5
IV
1 绪论 1 绪论
1.1 前言
水果中含有较多的营养物质，但是现代生产的各种农药激素在蔬菜表面都有残留。有的人可能会说，水果洗了几次，并且用开水和洗涤剂消毒消毒之后，果皮上不就没了农药了吗？结果并不是这样，因为农药经过单纯的冲洗是不可能完全洗掉的，果农在管理果园时，从始至终，一直都在使用农药，时间一长，一些农药必定会残留在果皮里，像敌敌畏、敌百虫等毒素，这些农药对人体虽然只有有一点的毒性，但就算少量的也对儿童也极为不利。
水果果皮还有各种各样的细菌、寄生虫卵，有的是运输时或采摘时的员工手上污染的。有的是销售时用污水浇洗污染了的。据调查，有的地方水果果皮上大肠杆菌残留量达68%~96%。吃水果时，如果不削皮，就会连留在水果皮上的污物也一起吃进去。轻者会呕吐腹泻，重者则会危及生命。我们如何消除水果表皮上的残留物呢？一般来说，可以有以下几种方法清除：
第一是清水浸泡法，将买来的水果用清水浸泡30分钟以上，之后反复冲洗两三次，这样就可以除去部分残留农药。还可以使用果蔬洗剂之类的清洁剂，加大农药的溶出。
第二是碱水浸泡法：先用5%碱水浸泡5分钟以上，然后再用清水洗涤两三遍。 第三是开水浸泡法：将洗净的水果放入开水中泡3至5分钟，再用清水洗涤1至2遍。 第四是去皮法：对于带皮的水果，如苹果、梨等，先清洗一遍，再去表皮，这种方法就可以彻底去除水果表面的农药残留。
第五是储藏保管法：可以将水果买回后储藏15天左右，也能有效降低农药残留的毒性。
以上方法对于水果表皮残留的农药清除有良好的效果，既可以保证水果的营养成分，也让食用者更放心。但清水浸泡法、碱水浸泡法、储存保管法耗时太长，操作不便。开水浸泡法会烫伤果肉，营养成分降低。总之去皮法比较简便，即食即用，不会损伤水果的营养成分，这样一来水果去皮机的研制就十分必要。
1.2 苹果削皮机的研究现状
1.2.1苹果去皮机发展现状调研
目前苹果削皮机的研究和设计吸收了国内外众多设计成果的优点，正在不断完善中。而且，各种前沿技术也在不断在尝试使用到削皮机中，以提高果蔬的削皮质量和速率。比如基于计算视觉的水果无损检测技术、图形识别技术等先进技术都被提了出来，在削皮机中尝试着使用。在国内，水果削皮机的发明可以说是非常丰富，光公开的水果削皮机的专利数量超过20项，而且，现在市场上，各类苹果削皮机聆郎满目，为了深入了解苹果去皮机的发展现状，分析苹果削皮机各自存在的优缺点，进而开发出一种全新的、工作效率
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1 绪论 高的苹果去皮机，调研了以下苹果削皮机生产厂家。
a.深圳市际实业有限公司------实用水果削皮机 1）产品介绍该苹果削皮机的插果轴线垂直放置，利用齿轮机构与凸轮机构传递运动与动力，最终实现刀具由下到上绕苹果表面旋转去皮。全塑料材质，机身精致，小巧易用，让苹果去皮工作充满乐趣。
图1.1 立式家用水果削皮机
2） 操作步骤
（1）装上手柄，将苹果削皮器放置在桌面上固定； （2）将苹果竖直插入叉针上；
（3）转动手柄，刀头就会从苹果的底部开始向上旋转，沿着苹果表面旋转，直到苹果头部，工作结束后刀就会离开苹果。
3） 注意事项：当刀头切削时，如果苹果表面被卡住，不要用力旋转手柄，应倒旋手柄，使刀头离开被卡处。
产品材质 优质高级塑料
产品规格 20.0×15.0×18.0cm 4） 分析不足之处
（1）该类去皮机需要手动按压上果，容易伤手；
（2）苹果表面不平整时，特别是在凹凸表面处，容易卡住，故切削有局限性。 b .蚌埠市超越食品机械有限公司半自动果蔬去皮机
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