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1、  本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 開題報告 題 目: 甘蔗削皮榨汁機設(shè)計 姓 名: 崔增光 學(xué) 院: 機械工程系 專 業(yè): 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級: 機制63 學(xué) 號: 3316329

2、 指導(dǎo)教師: 陳光明 職稱: 副教授 2010 年 3月 20 日 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)教務(wù)處制 本課題的意義、國內(nèi)外研究概況、應(yīng)用前景等（列出主要參考文獻） 一、本課題意義 我國是世界主要產(chǎn)糖國之一。2008/09年度世界原糖產(chǎn)量1.59億噸，其中我國食糖總產(chǎn)量1350萬噸，是世界第三產(chǎn)糖大國。2008/09年度甘蔗種植面積為160萬公頃，甘蔗產(chǎn)量高，收益大，是我國制糖的主要原料。廣西是我國最大的產(chǎn)糖省區(qū)，2007年種植面積占到全國種植面積的61.4％，總產(chǎn)量占到全國甘蔗總產(chǎn)量的64.4%。在世界食糖總產(chǎn)量中，蔗糖產(chǎn)量約占65％，而我國則占80

3、％以上[1]。 甘蔗除了作為制糖的主要原料外，另一個主要方面是當(dāng)作水果直接食用。甘蔗中除含有豐富的糖分、水分外，還含有對人體新陳代謝非常有益的各種維生素、脂肪、蛋白質(zhì)、有機酸、鈣、鐵等物質(zhì)。不但能給食物增添甜味，而且還可以提供人體所需的營養(yǎng)和熱量。甘蔗食用有護牙健齒、健脾、護肝、防癌之功效，因其味美、甘甜、汁多、營養(yǎng)豐富，深受大眾的喜愛。然而吃甘蔗去皮卻是長期困擾人們的一大難題，甘蔗果皮堅韌，且不可食用。一直以來，甘蔗去皮都是用削皮刀手工削皮，不僅削皮速度慢，費時費力，又不衛(wèi)生，還可能會劃傷手[2]。 “皮難削,垃圾多,變質(zhì)快”是甘蔗銷售的重要限制因素。甘蔗皮質(zhì)堅硬,食用部分只是其汁液,食

4、用前必須用專用刨刀斬根、去梢、刨皮,食用后又留下大量殘渣,廢棄率高達65%左右。因此,甘蔗上市會明顯影響市容,增加垃圾,污染環(huán)境。為之,目前大部分城市都限制甘蔗入城銷售。 甘蔗去皮后上市銷售則是解決上述問題的有效途徑。果蔗斬根、去梢、刨皮后包裝上市銷售,一方面極大地減少了進城的甘蔗垃圾,另一方面也方便了消費者的購買、攜帶和食用。但是,去皮甘蔗保鮮難, Sehtiya和Densay[3]在這方面做過多種研究。去皮的甘蔗3天后就會出現(xiàn)失水干燥、變色和霉?fàn)€。解決去皮甘蔗變質(zhì)快、加工效率低、供應(yīng)期短的技術(shù)難題是實現(xiàn)去皮甘蔗商品化規(guī)模生產(chǎn)的關(guān)鍵。 二、國內(nèi)外研究概況 據(jù)統(tǒng)計，我國的甘蔗生產(chǎn)成本為1

5、40～150元／t，而在巴西甘蔗生產(chǎn)成本為70～80元／t，泰國約為60～70元／t，我國的甘蔗生產(chǎn)成本比巴西、泰國等國家高出約一倍[4]。收獲手段的落后嚴(yán)重制約著我國甘蔗糖業(yè)的發(fā)展。我國加入WTO后，國外蔗糖生產(chǎn)機械化程度高、成本低，將對我國目前高成本的制糖業(yè)造成嚴(yán)重的威脅[5]。國外甘蔗收獲剝?nèi)~機械的研究應(yīng)用比國內(nèi)要早很多，早在20世紀(jì)六七十年代，澳大利亞、美國等國已完全實現(xiàn)甘蔗種、管、收全程機械化作業(yè)，日本、巴西、菲律賓、南非等國也在較大程度上實現(xiàn)了機械化。甘蔗收獲機械包括切段式、整稈式及分段式3種[6]。澳大利亞、巴西的甘蔗收獲大都應(yīng)用高效的大功率切段式聯(lián)合收割機[7]。 我國甘蔗收

6、獲機的研制進展緩慢，從二十世紀(jì)七十年代起就有許多科研院所研制甘蔗收獲機械或引進國外聯(lián)合收獲機械進行仿制，開發(fā)的機型主要是仿制國外的大型 收獲機械。在國內(nèi)，目前發(fā)展的大多是與中型輪式拖拉機配套的側(cè)掛式剝?nèi)~整稈收獲機型，雖能一次完成打頂、切割、剝?nèi)~、清凈、集堆等工序，工作效率也較高，但機器龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且不能收獲嚴(yán)重倒伏的甘蔗[8]。 甘蔗富含纖維，其形狀細(xì)長多節(jié)且表皮粗厚堅韌，植株粗細(xì)不一且都有不同程度的彎曲，這使的使用機械對甘蔗進行削皮作業(yè)變得極為困難。國外對甘蔗去皮進行了很多研究，都因削皮效果不理想而沒有應(yīng)用在實際生活當(dāng)中。當(dāng)人們直接食用甘蔗時，基本上都是用削皮刀具人工削皮，利用去皮機

7、械對甘蔗進行削皮作業(yè)還鮮有成果顯著的研究。在國內(nèi)目前雖然已有一些種類的去皮、削皮機械，但對甘蔗進行去皮工作效果拙劣、效率低下，仍不具實用價值，所以沒有投入市場。 由于甘蔗食用主要是吸取其汁液，將甘蔗榨汁后銷售能夠很好地迎合消費者的需求。甘蔗榨汁技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)基本成熟，科技人員通過對甘蔗榨汁的實驗和研究，從一次輥壓榨汁逐步發(fā)展為兩次輥壓榨汁。現(xiàn)在這種雙輥壓甘蔗榨汁技術(shù)已取得顯著成效，榨汁效果較好，可以說甘蔗榨汁技術(shù)已經(jīng)基本成熟。 三、應(yīng)用前景 綜上所述，國內(nèi)外在甘蔗削皮技術(shù)方面所進行的研究尚存在很大的局限性，研究主要集中在甘蔗收獲和縱向式削皮方面，在軸向削皮方面的研究還很缺乏，各種削皮技術(shù)削

8、皮效果不明顯。另外，對甘蔗削皮與榨汁結(jié)合在一起進行研究還很缺乏，有很大的科研空間。 利用甘蔗削皮榨汁機對甘蔗進行深加工,會改善甘蔗的衛(wèi)生和食用性,符合現(xiàn)代城鎮(zhèn)居民的生活需求, 甘蔗加工后可銷往集貿(mào)市場、超市、鐵路、旅游點等,擴大了傳統(tǒng)甘蔗的銷售范圍,市場潛力巨大。甘蔗在我國的銷量很大，目前國內(nèi)還沒有成熟的甘蔗削皮榨汁一體機。農(nóng)副產(chǎn)品深加工是中國十五期間重點扶持行業(yè), 隨著經(jīng)濟條件的改善和人們對綠色新鮮飲料需求的增加[9],該課題市場前景廣闊，具有重要的研究應(yīng)用價值。 參考文獻： [1]劉海青.我國甘蔗產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢.產(chǎn)業(yè)論壇， 2009.01 [2]林回.小型甘蔗削皮機. 頁奇思

9、妙想,2009.(20) [3]Sehtiya HL,Densay J P S.Internodal invertase and stalk maturity in sugarcane〔J〕.Journal of Agriculture Science.1991，116(7) [4]呂勇.淺談我國甘蔗收獲機械的現(xiàn)狀與對策．熱帶作物機械化，1997 [5]王光炬.甘蔗剝?nèi)~機的研究現(xiàn)狀及研發(fā)趨勢.廣西農(nóng)業(yè)機械化,2007,(4) [6]劉文秀.廣西甘蔗生產(chǎn)機械化現(xiàn)狀及趨勢. 推廣天地,2008.09 [7]鄭建榮主編.ADAMS一虛擬樣機技術(shù)人門與提高.機械T業(yè)出版社2001．1l

10、 [8]劉楚強.整桿式甘蔗收獲機的研發(fā)現(xiàn)狀及展望[J].廣西蔗糖，2002，(4) [9]王明杰,劉守祥. 甘蔗榨汁機的設(shè)計. 農(nóng)產(chǎn)品加工·學(xué)刊，2007，(9) 研究的目標(biāo)、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題 一、研究的目標(biāo)： 設(shè)計一臺用于周向切削的甘蔗削皮榨汁機械，所設(shè)計的機械應(yīng)具有以下特點： （1） 設(shè)備穩(wěn)定性能好。 （2） 能夠進行連續(xù)切削。 （3） 較好的削皮效果。 （4） 較好的榨汁效果。 （5） 安全可靠。 二、研究的內(nèi)容： 甘蔗削皮榨汁機總體結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，切削運動和送料運動以及榨汁作業(yè)由步進電機驅(qū)動，根據(jù)甘蔗周向去皮切削原理設(shè)計合理的切削刀具，根據(jù)榨汁過程的特點設(shè)計合理

11、的壓榨軋輥。削皮部分能夠連續(xù)對甘蔗進行切削去皮工作，設(shè)計合理的連續(xù)送料機構(gòu)。削皮部分能高效率地進行甘蔗去皮作業(yè)，設(shè)計合理的傳動比。榨汁部分能夠?qū)θテず蟮母收峁膺M行連續(xù)榨汁，設(shè)計合理的傳動比。 三、擬解決的關(guān)鍵問題： （1） 刀具結(jié)構(gòu)合理，排屑方便。 （2） 切削連續(xù)進行，送料結(jié)構(gòu)設(shè)計合理。 （3） 削皮和榨汁作業(yè)連續(xù)進行，設(shè)計合理的連接環(huán)節(jié)。 研究方法、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析 一、研究方法： 通過查閱相關(guān)資料，掌握甘蔗削皮和榨汁機械設(shè)計的主要技術(shù)參數(shù)，充分考慮已有的甘蔗削皮機和榨汁機的優(yōu)缺點來確定甘蔗削皮榨汁機削皮

12、部分和榨汁部分的總體設(shè)計方案，對現(xiàn)有裝置的不足進行分析，對設(shè)計的甘蔗削皮機榨汁機進行修改和優(yōu)化。最終設(shè)計出能滿足使用要求的甘蔗削皮機榨汁機。 二、技術(shù)路線： 根據(jù)甘蔗直線進給、刀具旋轉(zhuǎn)切削的形式，進行甘蔗削皮機榨汁機削皮部分運動功能的設(shè)計，再根據(jù)切削參數(shù)和傳動方式等進行削皮部分總體結(jié)構(gòu)布局的設(shè)計。根據(jù)對去皮后的甘蔗果肉進行連續(xù)榨汁的特點設(shè)計合理的壓榨輥筒以及輥筒與送料部分的傳動比。設(shè)計合理的削皮和榨汁部分連接環(huán)節(jié)。在總體方案設(shè)計階段，對其各種方案進行綜合評價，從中選擇較好的方案，對所選擇的方案做進一步的修改或優(yōu)化，確定最終方案，對最終方案進行詳細(xì)的設(shè)計，包括確定結(jié)構(gòu)原理方案、裝配圖設(shè)計、零

13、件圖設(shè)計等。 三、可行性分析： 機械設(shè)計制造、刀具和金屬切削等技術(shù)已經(jīng)成熟，有很多相關(guān)的經(jīng)驗可供參考，而且本人經(jīng)過了機械設(shè)計制造、切削原理等相關(guān)知識專業(yè)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，已經(jīng)具備了設(shè)計機械的能力。經(jīng)過動手對甘蔗進行削皮切削，已經(jīng)了解了甘蔗削皮中存在的主要問題。榨汁技術(shù)已經(jīng)基本成熟，可以借鑒相關(guān)知識進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過對現(xiàn)有甘蔗削皮機的不足進行細(xì)致的分析，對甘蔗榨汁機進行改進，詳盡研究連接環(huán)節(jié)，完全可以設(shè)計出滿足加工要求集削皮榨汁于一體的加工裝置。 特色或創(chuàng)新之處 本課題充分考慮了甘蔗果皮堅韌、難以切削的特點，刀具采用螺旋銑刀，甘蔗原料直線進給、刀具繞自身

14、軸線旋轉(zhuǎn)的同時繞甘蔗軸線旋轉(zhuǎn)對甘蔗果皮進行層層切削，使得削皮簡易、衛(wèi)生、快速、安全、實用。另外，本機械設(shè)計的刀具離甘蔗中心的距離可以調(diào)節(jié)，可對不同直徑的甘蔗進行切削。集削皮和榨汁于一體，更加方便人們對甘蔗的食用。該課題具有重要應(yīng)用價值。 研究計劃及預(yù)期進展 1、 2010.1～2010.2查閱國內(nèi)外資料，了解國內(nèi)外甘蔗去皮機和榨汁機設(shè)計現(xiàn)狀及發(fā)展，完成專業(yè)文獻綜述、翻譯一篇英文材料、完成開題報告； 2、 2010.3 完成甘蔗削皮榨汁機設(shè)計總體方案初步設(shè)計； 3、 2010.4 完成甘蔗削皮榨汁機設(shè)計總體方案設(shè)計； 4、 2010.4 完成甘蔗削皮榨汁機設(shè)計機械結(jié)構(gòu)設(shè)計；

15、5、 2010.5 完成甘蔗削皮榨汁機設(shè)計裝配設(shè)計； 6、 2010.5 完成對甘蔗削皮榨汁機市場應(yīng)用前景進行研究。 7、 2010.5.26 撰寫完成畢業(yè)設(shè)計論文初稿； 8、 2010.5.28 ～6.2 修改畢業(yè)設(shè)計（論文）并準(zhǔn)備答辯； 9、 2010.6.5 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯。 已具備的條件、尚缺少的條件和擬解決的途徑（包括利用教學(xué)實驗中心、科研實驗室、實習(xí)基地、校外其它企事業(yè)單位等條件的計劃與落實情況） （1） 通過四年的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，本人已經(jīng)掌握機械系統(tǒng)設(shè)計的基本知識，圖書館相關(guān)機械設(shè)備設(shè)計資料充足，而且有指導(dǎo)教師的幫助，可以完成總體方案設(shè)計。 （2） 學(xué)院金工

16、實習(xí)中心具有各種機床和設(shè)備，可以制造出研究課題的關(guān)鍵部件，通過對關(guān)鍵部件的實驗分析可以完成詳細(xì)設(shè)計。 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告評定表 指導(dǎo) 教師 意見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 答辯 小組 意見 答辯小組負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日 系審核意見 系主任簽名： 年 月 日 備注 教務(wù)處制表