引言：随着社会的不断进步，人们对于果蔬产品的需求也不断地增加，进而促使了果蔬削皮设备行业的发展，并且这一行业也在不断地改革与创新中取得了较好的发展，并在降低生产成本以及提高产品质量等方面发挥了重要的作用。然而，随着果蔬削皮设备行业的发展，其也存在一些问题，例如设备制造水平相对较低、加工工艺相对落后以及产品质量参差不齐等方面。为此，需要不断地提升果蔬削皮设备的机械设计水平以及自动化创新水平，从而满足不同果蔬削皮用户的需求。

一、机械设计制造及自动化的相关研究

1.1 机械设计制造技术的发展概述

机械设计制造技术在工业生产中占有十分重要的地位，可以说机械设计制造技术的发展水平在很大程度上决定了工业生产的效率。从20世纪70年代开始，随着计算机技术的发展，计算机辅助设计技术开始广泛应用于机械设计制造领域，计算机辅助设计技术的应用，促进了机械设计制造行业的快速发展。在20世纪80年代，计算机辅助设计技术逐渐被运用于机械产品设计制造领域，促进了产品生产的速度。

1.2 自动化技术在机械设计制造中的应用

随着科技的发展，自动化技术在机械设计制造中的应用也越来越广泛，其主要表现在以下几个方面：首先是智能制造，通过智能制造能够让机器根据其自身的实际情况和工作需求，自动地对生产过程进行控制，进而使得生产效率得到了提高；其次是智能机器人，通过人工智能技术可以让机器人在进行生产的过程中能够有效地提升其工作效率，同时也能够很好地避免人为失误所带来的不良影响；再次是信息技术，通过信息技术能够实现生产设备与产品之间的有效连接，进而使得生产线上的设备能够与其自身的状态进行有效地结合，从而提高了生产效率。

二、瓜果削皮机的设计需求分析

2.1 瓜果削皮机的设计要求

在瓜果削皮机的设计过程中，设计人员需要结合瓜果削皮机的实际情况，对其进行科学合理的创新，使得其在设计过程中能够满足以下几点要求：第一，瓜果削皮机要具有自动削皮的功能，主要是将水果的外皮去除；第二，瓜果削皮机要具有自动清洗的功能，主要是将水果表皮上的污垢去除；第三，瓜果削皮机要具有自动除皮的功能，主要是将水果表皮上的杂质去除；第四，瓜果削皮机要具有自动识别果皮厚度的功能，主要是根据水果表皮上所含果肉的数量和大小来对果皮厚度进行识别；第五，瓜果削皮机要具有自动适应不同水果大小和厚度的功能，主要是将水果表皮削平。

2.2 瓜果削皮机的功能模块分析

（1）功能模块。瓜果削皮机的功能模块主要有以下几个方面：①结构功能模块，主要包括外观结构、自动进料、自动升降、自动开合等；②机械功能模块，主要包括削皮模块和切皮模块两个部分，其中削皮模块又包括刀头与刀片两个部分；③控制功能模块，主要包括对时间和速度的控制，对进料量的控制等；（2）人机交互功能。人机交互主要是指人机交互界面，该界面主要包含用户信息输入模块、用户操作显示模块和用户操作反馈模块等；（3）环境保护功能。环境保护主要是指瓜果削皮机在生产和使用过程中对环境的污染情况进行检测和处理，具体包括废水排放系统、废气排放系统等。

三、瓜果削皮机的创新设计

3.1 设计思路和原理

根据本文的设计思路，并结合削皮机的结构与工作原理，可以将该削皮机的工作过程描述为以下四个部分：①由电机带动刀片旋转，刀片在旋转过程中会对水果进行切削；②旋转的刀片将削好皮的水果输送到出皮装置，在运行过程中将削好皮的水果收集起来；③将收集到的水果运送到出皮机；④出皮机在运行过程中通过杠杆原理，将水果运送到水果运输车中。通过对削皮机进行设计和创新，可以有效降低人工的劳动量，提高削皮效率。

3.2 创新设计的关键技术

创新设计的关键技术就是采用电动推杆，推杆的前端连接到一个固定的平台上，并且平台上有两个齿轮，用于将推杆推到一定的位置，然后通过电动推杆来完成削皮。同时，还可以在推杆和平台之间安装一个旋转轴，旋转轴通过齿轮来带动平台进行旋转。将削皮机安装在水果蔬菜的上方，削皮时，只要将水果蔬菜放到削皮机上后，转动轴就会带动削皮机进行旋转。

3.3 瓜果削皮机的结构设计

（1）削皮机构。该机构是削皮机构的核心部分，通过一根钢丝与四个不同方向的刀片相连，钢丝上装有可调节的刀片，通过对刀片的转动来实现削皮。其中，第一个刀片是固定在刀架上，第二个刀片是在刀架上滑动而固定，第三个刀片是通过一根轴与刀架相连，第四个刀片是通过连杆与刀架相连；（2）输送带。输送带就是连接削皮机和刀架的主要装置。输送带的一端和刀架相连，另一端与削皮机连接，传送带在输送机上向前运动，同时与刀架相接触。

3.4 瓜果削皮机的控制系统设计

与传统的瓜果削皮机不同，该设计中采用的是 PLC控制器，同时辅以触摸屏。该设计不仅提高了削皮效率，而且在人机界面上也更加直观。因此，对整个控制系统的结构进行了改进。该设计中，将处理器、输入输出电路以及输入输出接口都进行了优化处理，在最大程度上减少了操作步骤。在削皮机的控制系统中，其主要有以下几个部分：第一是机器的开合机构，通过电机驱动与齿轮传动机构实现开关与角度控制；第二是刀头移动装置；第三是削皮器；第四是切割装置。

四、瓜果削皮机的性能测试与评价

4.1 瓜果削皮机的性能指标

（1）本研究针对削皮作业，从安全性、高效性、稳定性、经济性等角度出发，对削皮机的各项指标进行了全面的测试与评价；（2）研究人员首先对不同水果的平均厚度进行测量，在测量过程中，水果的厚度主要取决于其种类和品种。通过对水果厚度的测量，得出削皮作业中瓜果所需的平均厚度；（3）为了考察本研究中瓜果削皮机的实际使用性能，使用实验方式对瓜果削皮机进行测试与评价。

4.2 性能测试方法及实验设计

该削皮机的性能测试主要分为两个部分：第一部分是机器的启动、停止操作，在该操作中，需要分别测试机器的启动和停止时间，然后根据实验结果计算机器的工作时间；第二部分是机器在正常工作下的测试，在该测试中，主要是测试机器在正常工作下的削皮效果和削皮时间。实验所用设备为小型刨刀式水果削皮机，其主要的工作原理是通过刨刀的旋转切削和刮削来完成水果的削皮任务。

4.3 实验结果分析与评价

通过对实验数据的分析与评价，可以得出以下结论：（1）削皮质量不理想，削皮后的瓜果表面较为粗糙，且有毛刺，不光滑。（2）采用不同的削皮模式时，其削皮效果存在一定的差异，削皮速度越快，削皮质量越好；削皮机在削皮过程中速度越快，对瓜果表面的损伤程度也越大；（3）由于所使用的削皮机主要采用刀片来削皮，因此刀片与瓜果表面之间的接触面积较大。

参考文献

[1]买伊纯,陈世鹏,刘浩,等.全自动家用小型山药削皮机创新设计[J].南方农机,2024,55(20):51-53+66.

[2]郝秋菊.夹持式木薯削皮机设计与试验[J].农业工程,2023,13(06):110-112.DOI:10.19998/j.cnki.2095-1795.2023.06.018.