1、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 。

2、了一款胡萝卜自动削皮机 ， 设计理念如下：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 。
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 。
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AbstractWith the continuous improvement 。

3、 of peoples living standards, the people have also begun to gradually pursue convenience in life, especially fruits and vegetables, which is vividly reflected in this aspect. At this stage, most shopping malls in my country will provide consumers with services such as peeling, cleaning and packaging 。

4、 of fruits and vegetables. However, because the service requires a lot of manpower to complete, and the work efficiency is not high, it cannot provide consumers with a better consumption experience. However, my countrys vegetable and fruit industry provides for learning foreign advanced technology,。

5、and has introduced and innovated some small and medium-sized vegetable and fruit automatic peeling and packaging machines.By analyzing the actual situation of commodity sales in the vegetable and fruit industry at this stage, an automatic carrot peeler was developed. The design concept is as follows 。

6、:The characteristic structure of carrots must be analyzed first to determine the cutting lines of carrots, and then the space structure of the fixed carrots in the automatic peeling and packaging machine is further constructed, and finally the cut carrots are packaged and output.Determine the design 。

7、 policy of the automatic peeling and packaging machine, and then analyze the internal structural parts of the machine. The core structure of the machine is the fixed structure and the cutting structure. Then think about how the various structures are related to each other. Promote each other and wor 。

8、k together to build a transmission system. Carry out experimental model design for carrot cutting. Through many experiments, analyze the internal factors and external factors that affect the cutting, and then optimize the automatic peeling and packaging machine to improve work efficiency.Key words：。

9、virtual prototype;
peeling;
working cycle diagram;
link optimization目 录摘要.IAbstract.II1.绪论.11.1课题研究的背景及意义.11.2果蔬外皮处理技术.11.2.1果蔬去皮技术分类.21.2.2切削去皮.31.3国内外研究现状.41.4论文主要研究内容.52自动削皮机组成与工作原理.62.1胡萝卜特性.72.2设计要求与设计原则.72.2.1技术要求.72.2.2设计原则.92.3自动削皮工艺流程.102.4自动削皮机三维模型.102.4.1机器组成与工作原理.112.4.2工序盘.112.4.3胡萝卜夹持切 。

10、断机构.122.4.4定心夹持机构.132.4.5旋切机构.142.4.6传动系统图.152.5本章小结.163工作循环图设计.173.1自动机械的工作循环图.173.2切削工艺分析.183.3工艺循环图设计.I93.4本章小结.234关键部件设计.254.1旋切部件设计.254.1.1旋切方式的选择.264.1.2旋切力学模型.274.2工序盘设计.294.2.1间歇转动机构选择.294.2.2槽轮机构设计.304.3气缸进出气角度设计.304.4本章小结.315夹持切断机构的参数优化.315.1机构数学模型建立.325.1.1运动分析.325.1.2确定优化变量.335.1.3建立目标函数 。

11、.335.1.4确定约束条件.345.1.5建立优化设计数学模型.345.2连杆参数优化.355.2.1fmincon函数.355.2.2优化求解.365.3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 。

12、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：药物去皮法；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 。

13、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 。

14、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 。

15、菜 ， 例如土豆、蘑菇、红薯等等 。
3.辐射去皮辐射去皮是通过辐射波 ， 让根薯震动频率与辐射波频率保持一致 ， 从而达到共振的效果 ， 由震动产生热量 ， 蒸发根薯表皮上的水分 ， 进而实现除皮效果 。
这种除皮方式效果良好 ， 工作效率高 ， 但其有成本高 ， 不易生产等缺点 ， 不能被广泛应用 。
4.蒸汽去皮将根薯类蔬菜放入蒸气中 ， 利用蒸气液化吸热除去表皮中的水分 ， 进而通过铁刷与流水共同作用 ， 进而达到除皮的目的 。
此过程中决定除皮质量与效率的因素是蒸气温度、加热持续时间以及蒸气压力 。
这种方法去皮效果非常好 ， 效率高 ， 但由于蒸气的热量过高 ， 损坏蔬菜表皮细胞 ， 进而使果蔬中纤维素 ， 维生素以及矿物质等营养元素被破坏 ， 同时蒸气去皮后 ， 微生物很容易感 。

16、染果蔬产品 ， 使得其质量不达标24 。
1.3.2切削去皮切削去皮法是通过果蔬表皮与刀具之间的相对运动进行除皮 。
其以人为参与程度为标准可分为手摇式、半自动式以及全自动式削皮 。
1.手摇式削皮通过手动摇杆等操作 ， 切削刀具将会与果蔬根薯相对运动 ， 进而达到除皮的目的 ， 手摇式苹果削皮机如图1-1所示 ， 其有三个组成部分 ， 分别是削皮、集合切片以及平衡轴 。
手摇式苹果削皮机的工作原理是：首先将苹果花蒂正对着中心线插入三角爪上 ， 按下刀片开关 ， 通过复位弹簧的弹力作用把苹果押金在削皮机上 ， 这是便可用力摇动手柄 ， 使得苹果与刀片相对运动 ， 进而达到削皮的目的 ， 进而通过分块到将苹果分成大小接近的小块 ， 最后拔掉苹果核 ， 完成削皮工序 。
。

17、此种削皮方式效率低下 ， 人力消耗大 ， 不适合工业化生产 ， 只适合个人或者家庭使用 。
2.半自动削皮半自动化削皮技术相比于手动削皮技术自动化水平有一定的提高 ， 人工方面只需要把果蔬安设在机器上 ， 通过机械的自动化运行 ， 完成对果蔬的除皮 。
半自动削皮机如下图1-3所示 。
这种机械可以达到自动削皮与分瓣去核的效果 。
其工作原理为通过对果蔬的间歇运动处理 ， 进而达到对果蔬削皮分瓣的效果 。
工序盘通过间歇旋转 ， 首先对苹果上料 ， 进而削皮 ， 最后分瓣 ， 上料过程需要手动把苹果装设在相应的位置上 。
削皮过程中 ， 通过复位弹簧的弹力作用压紧苹果 ， 进而通过削皮刀具与苹果的相对运动完成除皮 。
对苹果的分瓣过程中 ， 仅需要分瓣刀片的作用即可完成 。
这种 。

18、削皮方式依然不适合工业生产 ， 因为削皮过程切除的果皮较厚 ， 导致浪费了比较多的果肉 ， 且自动化程度不高 ， 需要人工装设 。
图1-3手摇式削皮机 图1-4自动削皮分块机3.全自动削皮机全自动削皮技术指不需要人工参与 ， 通过机器对果蔬削皮全过程自动完成 。
一种胡萝卜全自动削皮机如图1-5所示 ， 仓库中的胡萝卜由削皮机的皮带间歇自动运送到削皮机中 ， 削皮机上分布着三片间隔120的切削刀片 ， 当胡萝卜被运输到切削机中 ， 通过复位弹簧的弹力作用 ， 让胡萝卜紧挨着切削刀片 ， 进而完成对其自动切割 。
但由于刀具分布不够堆成 ， 胡萝卜表面凹凸不平等原因 ， 导致了切削后的胡萝卜果肉浪费过多 ， 生产效率与质量不高 。
图1-5圆柱状胡萝卜自动削皮机1 。

19、.4国内外研究现状对果蔬不同的去皮方式中 ， 化学去皮的缺点是有可能存留危害人体健康的化学残液；蒸气去皮的果肉损失多 ， 生产效率低 。
因此 ， 国外企业综合考虑多种去皮方式的利与弊 ， 他们一般采取机械去皮法对果蔬进行除皮 ， 机械去皮在国外得到普遍的应用 。
德国采用机械去皮法对果蔬进行批量生产 。
美国、日本等发达国家工业化、机械自动化水平高 ， 机械去皮法已经广泛应用于果蔬市场 。
国内果蔬去皮技术发展比较慢 ， 但是经过向外吸收经验 ， 不断创新发展 ， 如今我国对果蔬的生产水平较高 ， 生产质量与效率都有了一定程度的发展 。
尤其是由于果蔬需求量的增加 ， 果蔬生产去皮必然要提高效率 ， 因此果蔬削皮设备的需求量也渐渐加大 ， 进而在一定程度上促使我 。

20、国的果蔬削皮技术加速成长 ， 为了满足工业生产的需求 ， 全自动化的果蔬去皮机自然而然产生 。
1.机械手2.气缸3.滑动导轨4.电磁铁5.气爪6.苹果插针7.卸载托圈8.摇臂9.仿形刀具I.气缸2.导杆3.滑杆4.手爪图1-6整机示意图图I-7机械手爪结构图深入研究柑橙的果皮厚度、柔软度等特性 ， 并对其加工技术加以研究分析 ， 进而制造出与手工削皮方式接近的柑橙削皮机 。
其原理如上图1-8所示 ， 柑橙经过筛选后 ， 通过运送皮带输送至削皮机导轨 ， 进而固定杆1收到下降的信号 ， 此时柑橙由于重力作用 ， 向削皮机滚动 。
进入削皮机前 ， 柑橙被两个夹头夹着 。
在运动链3动作之前 ， 夹头移动 ， 此时 ， 卡盘头上的两个齿轮（4与5）相结合 ， 进而 。

21、切割刀在柑橙上切一个小口 ， 然后柑橙随着卡盘运送到由两片逐渐分开的刀片组合而成的剥皮机6 ， 柑橙在滚动的同时会被剥皮机6顺着小切口慢慢切开 ， 夹头松开的同时压板压下去 ， 此时柑橙的果肉与果皮被分开 。
这种切削方法效率高 ， 切下来的果肉完好 ， 适用于工业生产 。
图1-9去皮原理简图如图1-9的标号所示:1是档杆 ， 2是持头 ， 3是链副 ， 4是齿轮 ， 5是齿条 ， 6是剥皮刀 ， 7是切片刀 30 ， 出于对芋头表皮厚度值高 ， 剥皮具有一定困难性的考虑 ， 本设计基于离心力以及摩擦的力学原理 ， 引入了卧室旋转离心装置 ， 并将其作为去皮机的核心部件 31 ， 去皮机外形见图1-10 。
图1-10去皮机样机去皮机的主要工作流程如下：机器启动离心机工作芋 。

22、头与磨块固定于滚筒上绕轴转动 。
固定于滚筒上的二者因为存在外形以及位置上的差异 ， 当离心力足够大时 ， 二者会产生相互的碰撞与摩擦 ， 除此 ， 芋头又与滚筒以及轴的粗磨面产生摩擦 ， 如此 ， 便可以实现芋头皮的双面摩擦功能 ， 达到自动剥皮的效果 。
在机器正常运作的情况下 ， 剥皮率约为90 。
1.5论文主要研究内容机械的自动化发展是当今的主流趋势 。
对于家庭、餐厅以及食品的制作商而言 ， 在制作食品的过程中使用自动化设备能大量地减轻相应的工作 。
本命题针对胡萝卜自动剥皮机器进行研究与优化 ， 以改善当前市面上相关剥皮机的不足之处 ， 提高剥皮效率、去皮率以及去皮后的质量 ， 让自动化的操作更为彻底 ， 尽可能减少人工协助的过程 。
当前 ， 我国针对胡 。

23、萝卜剥皮的剥皮机研究较为欠缺 ， 所以对其进行虚拟样机的设计与开发对于补充我国相关研究的不足之处具有重大意义 。
在充分考虑机器实用性与便捷性的前提下 ， 笔者对一些果蔬剥皮机器的设计进行参考与分析 ， 结合胡萝卜的特性 ， 对剥皮设备的虚拟样机进行设计与开发 。
本设计可总结为以下4点内容： (1)整体设计 。
基于相关物理学原理以及对胡萝卜具体特性的考虑 ， 对胡萝卜剥皮机进行整体的设想与构造 ， 明确其核心机构的设计 。
(2)基于Solidworks对机器进行建模以及仿真分析 ， 陈述各机构的工作原理 。
(3) 分析机器的工艺 ， 明确机器的架构 ， 设计机器的工作循环图 ， 陈述不同机构之间的关联性以及协调性 ， 实现各机构之间的协调工作 。
(4 。

24、)对每个关键的机器部件进行详细的设计 ， 比如在对旋切刀进行设计时 ， 会基于胡萝卜的物理参数来确定刀具的相关参数以及布置方法 ， 找到切削机构设计的最优解；针对胡萝卜剥皮的实际需求 ， 对间歇性转动机构进行采选；对槽轮机构的相关参数进行测量计算；对气缸进气与出气的方位进行调整 。
2自动削皮机组成与工作原理为减少人力资源成本 ， 提高工作效率 ， 本文拟设计的自动削皮机可以实现胡萝卜的自动去皮工作 。
为实现该功能 ， 必须按照技术要求和设计规范针对胡萝卜削皮过程设计具体的操作步骤和工艺流程 。
同时为满足客户不同的削皮需求 ， 设计不同的削皮模式供用户自行选择 。
2.1胡萝卜特性胡萝卜是一种富含维生素的高营养植物 ， 其种植范围广泛且种植 。

25、成本较低 ， 是人们饮食中最常见的蔬菜品种之一 。
特别是在我国的东北地区 ， 胡萝卜是当地居民冬季最重要的做饭食材 。
正是由于具备这些对人体健康有益的优异特性 ， 它被人们誉为“小人参” 。
(1)胡萝卜的营养价值及形状特征胡萝卜作为人们饮食生活中经常遇到的蔬菜品种 ， 对于人类保健具有非凡的价值和意义 。
一方面 ， 胡萝卜可以补充人体营养 ， 对人类健康大有裨益 。
这体现在胡萝卜中富含胡萝卜素、维生素B2以及钙、铁等多种维生素及矿物质元素 ， 能够补充人类体内缺少的必要微量元素 。
另一方面 ， 胡萝卜具有一定的药用价值 ， 能够帮助人类治疗一些疾病 。
胡萝卜中的胡萝卜素经过人体消化吸收后在肠道内变为维生素A ， 后者能够有效治疗夜盲症患者 。
除此之 。

26、外 ， 胡萝卜还被人们冠以“防癌蔬菜”的美誉 ， 这是由于胡萝卜中含有提升人体抗癌能力的叶酸 ， 叶酸进入人体消化系统中可转化为对人体有益的维生素A ， 具备间接杀死癌细胞的功效 。
本文的设计对象为胡萝卜自动削皮机 ， 因此胡萝卜的形状特征对于削皮机的设计具有一定的约束和指导作用 。
现实生活中 ， 由于温度、水分等种植环境及胡萝卜自身基因表达等多种因素的影响 ， 胡萝卜的形状特征不一 ， 其长度通常为几十厘米 。
一般情况下 ， 胡萝卜的外形被分为圆锥形和圆柱形两个大类 。
根据特定胡萝卜的具体外形特征又可以在两个大类下细分出多个小类 。
(2)试验胡萝卜的选定要求由于胡萝卜的长度及形状特征各不相同 ， 为便于本文削皮机的设计和使用 ， 必须对试验胡萝 。

27、卜进行一定的挑选 。
为便于机器的削皮过程观察 ， 首先应选择表皮完整、光鲜干净的胡萝卜；同时为提高工作效率 ， 便于机器进行自动去皮工作 ， 针对胡萝卜外形特征提出一定的要求：选择的胡萝卜的应满足形状匀称 ， 长度合理 。
2.2设计要求与设计原则为满足设计需求 ， 本文设计的胡萝卜自动削皮机的设计要求如下：(1)首先 ， 确定削皮对象 。
本文胡萝卜自动削皮机的削皮对象为胡萝卜;
(2)其次 ， 确定削皮对象的形状及长度特征 。
本文选定的胡萝卜为形状相对匀称的圆柱形 ， 其长度范围在16515mm ， 直径范围为3515mm 。
(3)然后 ， 选定胡萝卜自动削皮机的工作速度为9.6 r/min;
(4接下来 ， 确定自动削皮机的削皮方式 。
为保证削皮效果 。

28、 ， 本文设计的自动削皮机选择旋切的去皮方式;
(5)最后 ， 为提升削皮效率 ， 将胡萝卜自动削皮机设定为自动上料模式 。
2.2.1设计原则考虑到胡萝卜的形状特征、去皮机结构模式实现的难易程度、去皮机的工作效率以及机器的故障维修成本等众多影响因素 ， 本文研究的胡萝卜自动削皮机的设计原则应遵循以下几点：(1)为提交去皮效率 ， 避免人类误操作引起事故 ， 机器应设计实现胡萝卜的自动固定和切断装置 ， 减少人为手工操作 。
(2)具备自动定位功能 ， 将胡萝卜固定在最佳去皮位置 ， 节省去皮时间 。
(3) 进刀量过大 ， 会将有用不部分削除；进刀量过小会导致胡萝卜削皮不够干净 。
为确保胡萝卜削皮厚度合理 ， 应该设计合理的车刀进给行程 。
(4)能够满 。

29、足规定的强度和刚度要求 ， 做到轻松去皮的同时确保安全防护到位 。
(5)为减少去皮总成本 ， 设计的机器应该维修简单 ， 且维修成本较低 。
2.3自动削皮工艺流程为满足设计需求 ， 根据2.2小节中提出的设计要求与设计规则进行自动削皮工艺流程设计 。
本文设计的胡萝卜自动削皮工艺流程如下图所示 。
图2-2胡萝卜自动削皮工艺流程如图2-2所示 ， 本文设计的胡萝卜自动削皮工艺流程可具体阐述为：(1)试验胡萝卜筛选并放置在机器上 。
将满足试验要求的胡萝卜挑选出来 ， 放置在自动去皮机上 ， 胡萝卜沿着导槽向下移动至夹持切断结构 。
(2)当胡萝卜到达夹持切断结构后 ， 去皮机施加力将胡萝卜进行固定 ， 并通过该装置将胡萝卜两端部分进行切除 ， 保证去皮 。

30、胡萝卜形状相对匀称 。
(3)被切除后的胡萝卜进入分位机构中 ， 该装置控制胡萝卜的进一步传递 ， 通过间歇运动将其送至自动定心及夹紧工位 。
(4)胡萝卜被固定在工序盘上 ， 通过定位装置实现胡萝卜的定心校准 ， 其后施加力将胡萝卜进行夹紧 ， 防止其削皮过程中脱落 。
(5)固定并加紧好胡萝卜后 ， 夹持机构将胡萝卜运送至旋切工位 ， 准备进行胡萝卜的削皮流程 。
(6)旋切工位开始工作 ， 旋切车刀保持位置不变 ， 胡萝卜在力的驱使下在工序盘上转动 ， 与车刀进行接触 ， 实现整个削皮过程 。
(7)削皮完成后 ， 削皮胡萝卜的输出过程 。
胡萝卜由输出工位输出 ， 经过机器的输出部件取出 。
2.4自动削皮机三维模型2.4.1机器组成与工作原理为实现胡萝卜的自动削 。

31、皮过程 ， 根据上述的自动削皮工艺流程进行自动削皮机三维模型设计 ， 最终建立的三维模型如下图所示 。
1 固定与加紧装置2.分位装置3.加料口4.胡萝卜夹持装置5.工序盘6.胡萝卜旋转切割装置7.削皮后胡萝卜输出装置图2-3胡萝卜自动削皮机三维模型1.凸轮轴2.拨轮3.圆导柱4.压缩弹簧5.拨销6.槽轮7.斜齿轮8.仿形压板9.凸轮推板10.气缸支架I1.挡板12.夹持头13.气缸14.凸轮15.定心基座图2-4工序盘三维建模图2.4.3胡萝卜夹持切断机构I曲柄滑块机构2.曲柄滑块机构3.刀架板4.直线导轨5.夹持座6.刀架座7夹持器8.切刀图2-5胡萝卜夹持切断装置三维模型由图2-5可知 ， 胡萝卜夹持切 。

32、断装置主要包括曲柄滑块机构、刀架板、导轨、夹持装置以及切刀等组成部分 。
其主要的工作流程为：待削皮的胡萝卜通过夹持器进行固定 ， 夹持器上的压紧弹簧能够起到缓冲作用 ， 避免夹持力度过大造成的损坏 。
该装置能够实现胡萝卜的固定夹紧和切断过程 。
2.4.4定心夹持机构定心夹持机构三维模型如下图所示 。
由图易知 ， 该机构包括定心装置和夹持装置两个部分 ， 其具体工作过程如下所述 。
首先 ， 将筛选出的胡萝卜经由加料口放入胡萝卜自动削皮机中 ， 胡萝卜由于其自身重力从而定心夹持装置中 。
定心夹持装置的工作流程为：定心装置依靠凸轮的结构特点促使凸轮推板进行运动 ， 凸轮推板在移动中推动仿形压板工作 ， 压板的运动行程能够将胡萝卜进行夹紧 。
其后 。

33、在压缩弹簧的工作下 ， 仿形压板可在凸轮的转动过程中继续运动 ， 完成对目标胡萝卜的准确定位 。
夹持装置的工作原理相对简单 ， 通过气缸与夹持头之间的连接关系可以轻松实现对胡萝卜的夹持操作 。
2.4.5旋切机构进一步地 ， 胡萝卜进行定心和夹持处理后 ， 通过工序盘的不断转动能够使得夹持装置将胡萝卜运送至旋切工位 ， 准备进行胡萝卜的削皮流程 。
旋切机构的其具体工作流程为：在胡萝卜的切削过程中 ， 胡萝卜需要根据切削进度进行适度的旋转和位置调整 。
通常情况下 ， 切削顺序为从胡萝卜的一端向另一端进行切削 。
具体的削皮过程由部件10旋切刀完成 ， 而旋切刀的工作轨迹由弹簧9进行控制 。
除此之外 ， 弹簧9的变形程度可以根据切削进度适时调整 ， 确保满 。

34、足胡萝卜去皮的切削过程 。
I.拨轮2.拨销3.槽轮4.连杆15.连杆26.链条7.导轨8.斜齿轮9.弹簧10.旋切刀图2-6旋切机构三维模型旋切装置的三维模型如图2-6所示 ， 其主要包括旋切车刀、压紧弹簧、斜齿轮、链条以及连杆等部件 。
通过不同连杆之间的连接关系 ， 能够控制旋切刀的直线工作轨迹 。
同时 ， 旋切刀末端连接压紧弹簧 ， 根据弹簧的变形程度能够调节切刀与胡萝卜表面之间的距离 。
在胡萝卜的削皮过程中 ， 胡萝卜的转动过程通过斜齿轮及相应的链条装置来实现 。
旋切刀的位置和进给量由连杆装置和压紧弹簧进行调节 。
不同部件之间协调工作 ， 完成胡萝卜的削皮过程 。
2.4.6传动系统图通过上述针对不同装置工作原理的阐述 ， 将胡萝 。

35、卜自动削皮机的动力传动过程进行整理和分析 ， 绘制出整个装置的传动系统如下图所示 。
图2-7胡萝卜自动削皮机传动系统图由图易知 ， 传动系统不同工作装置之间连接紧密 ， 关键工作部件的运动通过齿轮传动、链条传动、曲柄滑块机构以及连杆机构的运动来实现 。
2.5本章小结本章通过建立自动削皮机三维模型 ， 确定合理的设计要求与设计原则 ， 旨在阐述自动削皮机的组成与工作原理 。
具体地 ， 针对夹持切断装置、定心夹持装置、旋切装置等主要部件进行进行了详细分析 ， 阐述各装置的结构组成和具体工作流程 ， 并将上述各个装置进行统一协调 ， 绘制自动削皮机传动系统图 。
3工作循环图设计上一章针对本文设计的胡萝卜自动削皮机各组成部件结构及工作过程进行了 。

36、详细分析 。
本章将在上述内容的基础上 ， 针对胡萝卜削皮工作的切削工艺进行分析 ， 并设计详细的胡萝卜削皮工作循环图 。
3.1自动机械的工作循环图利用自动机械产品进行产品的批量化加工过程时 ， 通常循环周期指标来描述前后两个产品进行加工时的时间间隔 。
一般情况下 ， 循环周期（又称为工作循环）采用T进行表征 。
为提高产品的加工效率 ， 原则上我们认为T越小越好 。
针对循环周期T进行具体分析 ， 其可以分为工艺加工时间Tm和其他辅助工序时间Tb两个部分 。
其中 ， 后者又由加工前等待时间Tw和切削空行程时间Tz两个阶段组成 。
因此 ， 产品加工循环周期的表达式应为：T=Tm+Tb进一步地 ， 其他辅助工序时间Tb可由下式进行计算：Tb=Tw+T 。

37、z为表征自动机械装置的工作效率 ， 通常情况下设定Qn为理论工作效率 ， 其具体表达式为：Qn=HT=HTm+Tw+Tz式中 ， H代表待加工产品的特征系数 。
根据上式 ， 为有效提升自动机械装置的工作效率 ， 无论减少循环周期哪个阶段的时间 ， 都能实现胡萝卜自动削皮机工作效率的提升 。
3.2切削工艺分析通过对胡萝卜自动削皮机进行切削工艺分析 ， 将胡萝卜进行削皮工序的全过程可以总结为：(1)将满足要的胡萝卜不断加入自动去皮机 ， 沿着导槽向下移动至夹持切断结构 。
(2)胡萝卜被夹紧 ， 并将其两端部分进行切除 。
(3)胡萝卜被固定在工序盘上 ， 实现胡萝卜的定心校准和固定夹紧工序 。
(4)通过旋切刀的轴向移动与胡萝卜的自转进行胡萝卜的削皮 。

38、过程 。
(5)削皮结束后 ， 完成已削皮胡萝卜的输出过程 。
3.3工艺循环图设计通过上述工艺分析过程 ， 明确不同工艺流程中的具体计算过程如下 。
（一）根据胡萝卜自动削皮机的设计需求 ， 进行驱动电机的输出轴转速计算 。
本文设计的胡萝卜自动削皮机 ， 其电机固定转速为1440转/每分钟 。
合理选定减速器的减速比为150 。
因此 ， 可得到与驱动电机连接的输出轴转速R表达式为：R=1440150=9.6 r/min（二）不同运动机构的运动学分析1.夹持切断机构相关分析(1)夹持装置根据上述对夹持机构的工作流程描述 ， 可以将其运动循环表示为：Tg1=Tr1+Tf1式中 ， Tr1代表胡萝卜的夹紧时间;
Tf1代表胡萝卜被松开的时间；与 。

39、上式对应的各工序阶段中的转角关系可由如下公式表达：g1=r1+f1式中 ， g1的具体数值为360；(2)切断装置根据上述对切断机构的工作流程描述 ， 可以将其运动循环表示为：Tg2=Tr2+Tf2式中 ， Tr2代表胡萝卜两端被切断的时间;
Tf1代表胡萝卜两端被切断后切断装置进行移动的时间 。
与上式对应的各工序阶段中的转角关系可由如下公式表达：g2=r2+f2式中 ， 与g1完全相同 ， g2的数值同样为360；2.定心夹持机构相关分析(1)定心装置根据上述对定心机构的工作流程描述 ， 可以将其运动循环表示为：Tg3=Tr3+Tw3+Tf3式中 ， Tr3代表胡萝卜在定心装置中定位完成时间；Tw3代表定位完成后定心装置 。

40、在其工位停留时间;
Tf3代表胡萝卜被定心装置松开的时间；与上式对应的各工序阶段中的转角关系可由如下公式表达：g3=r3+w3+f3式中 ， g3的数值大小为360；(2)夹持装置根据上述对定心机构的工作流程描述 ， 可以将其运动循环表示为：Tg4=Tr4+Tw4+Tf4+Tv4式中 ， Tr4代表夹持装置由初始位置到最大位置所需时间；Tw4代表夹持装置在其最大位置工位上停留的时间;
Tf4代表夹持装置有最大位置逐渐闭合至初始位置所需时间；Tv4代表夹持装置夹紧胡萝卜后在其工位停留时间；与上式对应的各工序阶段中的转角关系可由如下公式表达：g4=r4+w4+f4+f4式中 ， g4的数值大小为360；3.工序盘 。

41、运动过程分析根据上述对工序盘的工作流程描述 ， 可以将其运动循环表示为：Tg5=Tr5+Tw5+Tf5式中 ， Tr5代表旋转装置旋转至指定位置所需时间；Tw5代表旋转装置到达指定位置后在其工位停留时间;
Tf5代表旋转装置回到初始位置所需时间；与上式对应的各工序阶段中的转角关系可由如下公式表达：g3=r3+w3+f3式中 ， g3的数值大小为360；3.旋切装置运动过程分析根据上述对旋切机构的工作流程描述 ， 可以将其运动循环表示为：Tg6=Tr6式中 ， Tr6代表胡萝卜自转进行切削去皮过程所需时间； 与上式对应的各工序阶段中的转角关系可由如下公式表达：g6=r6（三）不同运动结构的优化设计1.夹持切断装置由 。

42、上文可得到夹持切断装置进行工作时 ， 其循环周期为6.3s ， 于是由切削工艺分析过程和各部件的运动学分析可以得到：(1)夹持装置各部分工序所需要的时间分别为：Tr1=3.15s于是 ， 另一阶段所花费时间如下：Tf1=6.3-Tr1=3.15s与上式对应的各工序阶段中的转角关系的计算公式分别为：r1=f1=3603.156.3=180由上式可知 ， 两阶段的分配轴转角均为180 。
图3-1胡萝卜自动削皮机夹持装置示意图(2)切断装置各部分工序所需要的时间分别为：Tr2=3.15s于是 ， 另一阶段所花费时间如下：Tf2=6.3-Tr2=3.15s与夹持装置完全相同 ， 切断装置两阶段的分配轴转角也都为180 。
1.定心 。

【胡萝卜自动削皮机虚拟样机设计和实现|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】43、夹持装置由上文可得到夹持切断装置进行工作时 ， 其循环周期为6.3s ， 于是由切削工艺分析过程和各部件的运动学分析可以得到：(1)定心装置各部分工序所需要的时间分别为：Tr3=Tf3=4.3s则剩余一阶段所花费时间的为：Tf3=9.6-Tr3-Tf3=1s根据计算公式 ， 定心装置三阶段的分配轴转角分别为57、246以及57 。
图3-3定心机构的运动循环图(2)夹持装置经过优化设计 ， 夹持装置各部分工序所需要的时间分别为1s、2.3s、1.5s、1s 。
根据计算公式 ， 定心装置三阶段的分配轴转角分别为57、160、86以及57 。
图3-4夹持装置的运动循环图3.工序盘装置经过优化设计 ， 工序盘装置各部分工序所需要的时间分别为2.1s、3.5s以及0.7s 。
根据计算公式 ， 工序盘装置三阶段的分配轴转角数值分别为120、200以及40 。
图3-5工序盘的运动循环图4.旋刀装置经过优化设计 ， 旋刀装置工序所需要的时间分别为6.3s 。
根据计算公式 ， 其分配轴转角数值为360 。
图3-6旋刀的运动循环图根据上述所有工作流程 ， 绘制出胡萝卜自动削皮机各机构工作循环图如下图所示 。
图3-7各机构工作循环图25 。

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