摘 要摘 要甘蔗是一种味美价廉、营养丰富、甘甜多汁可直接食用的经济作物，它不仅是制作蔗糖的原料更是提炼乙醇等化工品的原材料，因此甘蔗在我国得到广泛的种植。工业制糖及提炼化工品只需榨取甘蔗汁液，因此极少涉及到甘蔗清洗去皮。但市场上的各大鲜蔬水果店及移动水果零售摊点却需要将甘蔗清洗去皮，已达到直接食用的目的。但目前市场上绝大部分的甘蔗清洗去皮工作环节却由人工来完成的，直接局限了甘蔗清洗去皮的效率于清洗去皮效果，增加了人工成本且具有一定程度的安全隐患。甘蔗清洗去皮机可在短时间内实现甘蔗的清洗去皮，成本低廉，减少了人员雇佣方面的开支，在市场上的各大水果零售店及移动水果零售摊点具有及其广大的市场。但是目前已有的甘蔗清洗去皮及存在效率低下、噪音大、去皮厚度不均、去皮不净等缺点，清洗去皮质量无法满足所有市场需求。针对上述问题，本文在现有的输送辊结构的基础上，设计了一种集导向及定位功能于一体的输送结构，此结构通过两根输送辊的互为逆向转动来确保甘蔗的稳定连续送进。在去皮系统设计时，我们在其中加入了模块化的设计方法，为适应不同特点的甘蔗皮，采用模块化的设计方法设计了不同的刀具盘模块，且通过在整体框架上设计符合刀具盘模块的接口来实现分角度去皮的功能。模块设计在针对不同品种甘蔗的去皮方面，即可根据不同品种甘蔗皮的厚度来更换不同刀具间隙的刀具盘模块，避免了去皮时不必要的浪费，保证了清洗与去皮的质量。首先，根据甘蔗清洗去皮机系统的分组分别分析了各组系统及整体在国内外的研究现状与未来发展趋势，并且根据现有的研究要求提出相对应的设计思路与方法；根据现有的工作环境与对象提出相应的机构方案与参数；根据上述整合提出甘蔗清洗去皮机整体机械的构造及原理。进而在已有的设计思路上，运用现有的三维建模技术，建立甘蔗清洗去皮机的三维模型。在已有的模型基础上，进一步对甘蔗清洗去皮机中的输送系统与去皮系统进行机械结构设计分析并进一步优化其结构，计算输送系统与甘蔗间的摩擦力后评估输送系统的输送效率。在已有结构优化基础上对甘蔗清洗去皮机中关键的零件运用有限元分析软件进行评估分析，从而选定该零件的型材与标准件的选择。最后，对已建好的三维模型进行动画模拟，对甘蔗清洗去皮机中的输送效果与去皮效率进行分析，从而验证的甘蔗清洗去皮机是否具有安全隐患与是否能有效的达成高效率的去皮效果，进而为甘蔗清洗去皮机的下一步研究打下了扎实的基
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础。关键词甘蔗清洗去皮机；模块化；虚拟样机；360°去皮
Keywords: sugar cane cleaning and peeling machine; modular; virtual prototype; 360 ° peeled目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2甘蔗清洗去皮机的研究现状及存在的问题 1
1.3主要研究内容 5
1.4本章小结 6
第二章 甘蔗清洗去皮机总体方案设计 7
2.1甘蔗清洗去皮机设计要求 7
2.2甘蔗清洗去皮机机械系统的设计原则 9
2.3设计方法 10
2.4甘蔗清洗去皮机的机械系统方案 11
2.4.1甘蔗清洗去皮机总体设计方案 11
2.4.2输送机构方案设计 12
2.4.3刀具盘体方案设计 14
2.4本章小结 15
第三章 甘蔗清洗去皮机输送机构方案设计 17
3.1甘蔗清洗去皮机输送机构分析 17
3.1.1甘蔗清洗去皮机输送机构总体要求 17
3.1.2甘蔗清洗去皮机输送辊与甘蔗摩擦力受力分析 17
3.2甘蔗清洗去皮机输送机构设计 18
3.2.1输送辊结构设计 18
3.2.2导向口结构设计 20
3.2.3传动结构设计 21
3.3本章小结 22
第四章 甘蔗清洗去皮机刀具盘体方案设计 23
4.1甘蔗清洗去皮机刀具盘体方案设计 23
4.1.1刀具结构及模块设计 23
4.1.2刀具模块整体安装及布局 27
4.2甘蔗清洗去皮机机架设计以及模块化接口 28
4.3本章小结 28
结 论 29
致 谢 30
参考文献 31
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
甘蔗是一种分布极为广泛的经济作物，味美价廉、甘甜多汁、营养丰富。甘蔗能适应热带与温带的气候，甘蔗不仅能在去皮后直接食用，更是乙醇、糖类等工业品的原料，所以在我国得到极大的推广种植，尤其是浙江海南等地 [1] 。甘蔗含有丰富的糖分在给人体提供能量的同时还含有多种氨基酸与维生素，多食用有益于促进身体健康，所以深受广大群众的喜爱，但是甘蔗坚硬的表皮却令甘蔗食用者与加工者感到头疼。
但是在当前，人员手工对甘蔗清洗去皮在日常甘蔗食用消费或者与甘蔗相关的食品加工领域内仍是主要手段，且由于是人工操作，效率受到了极大的限制[2] 。尤其是在水果店，每逢夏季，甘蔗大量上市之际，需要多个人员进行甘蔗削皮作业，影响甘蔗的销量，同时也较为浪费人力，增加销售成本。
手工清洗并对甘蔗去皮效率不高去皮不净有残留且手易被划伤。而现有的甘蔗清洗去皮机普遍存在着清洗不干净、去皮效率低、去皮不净、去皮厚度不均等问题。因此甘蔗的清洗加工在一定程度上阻碍了甘蔗及其相关产业的发展[14] 。
为了能提高甘蔗的去皮效率与效果，市场上急需一种体积小、无噪音、效率高的甘蔗去皮机[3] 。因此，我们需要对现有的甘蔗清洗去皮机结构进行分析与研究，并在现有的基础上克服甘蔗削皮存在的缺陷，提高甘蔗削皮效率，消除削皮过程中存在的安全隐患，进而提出一种新的机械式甘蔗去皮机，实现机械自动化快速削除甘蔗皮。
1.2 甘蔗清洗去皮机的研究现状及存在的问题
甘蔗大致种类可以按照其用途来划分。
糖蔗
糖蔗是一种不便于直接食用的甘蔗，这是因其糖分含量较高、甘蔗皮厚、内部纤维较粗、口感较差所导致的，其主要用于工业上的制糖或乙醇的提炼制作等。
果蔗
果蔗是一种可直接是食用的甘蔗，因其具有甜度适中、纤维较少、甘蔗皮易于撕去、直径较粗、单节较长等优点，所以可以作为一种直接销售食用的水果。
现有果蔗的销路绝大部分为生活中的水果零售店与摊位小贩零售，他们需要的是轻型化、小型化的甘蔗清洗去皮机。而糖蔗的销路虽然不多但是其需求巨大，其中需求最大的为制糖厂与乙醇厂，但经过调查制糖工厂制糖与制乙醇厂制乙醇只需将甘蔗进行清洗进而在榨汁机中榨取出甘蔗汁即可，无需去皮。而水果零售店与摊位小贩因需要为顾客提供即食的甘蔗，所以要将甘蔗清洗去皮。因而水果零售店与摊位小贩成为甘蔗清洗去皮机市场的最大需求者。因水果零售店与摊位小贩使用环境限制，所以目前甘蔗清洗去皮机正在朝者轻型化、小型化、静音化的方向靠拢发展研究。
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图11人工去皮
当前市场上的甘蔗清洗去皮机多种多样，且各有各的优缺点。由于甘蔗清洗去皮机的种类繁多功能也各有各自的特点，所以我将从挑选6个具有典型代表意义的甘蔗清洗去皮机进行介绍。
（1）河南省驻马店一种甘蔗去皮机包括驱动机构、俩副刮刀组、俩个滑动架和支架。对与两个刮刀组的定位，该机型将其设定与结构架中心；且两对刮刀组分别为上下两组且相对于结构架中心对称，在竖直方向上上刮刀组位于下刮刀组的上方；俩个滑动架位中于左侧的滑动架陈为左滑动架，位于右侧的称为右滑动架；左滑动架与右滑动架平行设置；上刮刀组连接在左滑动架上，下刮刀组连接在右滑动架上。这种结构便于控制切削甘蔗皮厚度，但因只采用俩组刮刀，所以效率并不高。如图12所示[4] 。
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