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I 摘要 本設(shè)計(jì)為辦公室碎紙機(jī)的設(shè)計(jì) 從碎紙機(jī)的發(fā)展歷史展開(kāi) 碎紙機(jī)共有典型七 代 本設(shè)計(jì)描述碎紙機(jī)各代的傳動(dòng)系統(tǒng) 現(xiàn)在碎紙機(jī)的技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒?本設(shè) 計(jì)通過(guò)對(duì)碎紙機(jī)性能的分析 讓我們可以更好選擇碎紙機(jī)并對(duì)其進(jìn)行較好的保養(yǎng) 同時(shí)我們也應(yīng)該注意到碎紙機(jī)工作時(shí)會(huì)出現(xiàn)的故障 而且我們應(yīng)該知道怎么排除故 障 在關(guān)懷生活品質(zhì)的現(xiàn)今 我們對(duì)于產(chǎn)品的環(huán)保功能 性能安全方面有了更高的 要求 本設(shè)計(jì)通過(guò)比較各傳動(dòng)的優(yōu)劣 從而定出本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案 并進(jìn)行設(shè)計(jì)校 核 力求在設(shè)計(jì)中做到小體積 低成本 高效率 本次設(shè)計(jì)為傳動(dòng)系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)過(guò)程 對(duì)今后的設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一定參考 價(jià)值 關(guān)鍵詞 碎紙機(jī) 傳動(dòng) 齒輪 II Abstract The design for the design of the office shredder Commence from the development history of the shredder shredders Total typical six generations the design described in the paper shredder generation transmission system shredder technology is already quite mature Failure will occur when the design through shredders performance analysis so we can better choose paper shredders and better maintenance and at the same time we should also be noted that the shredder work and we should know how troubleshooting Care for the quality of life today we have higher requirements for environmental features performance safety aspects By comparing the transmission of the pros and cons of the design so as to set the transmission scheme design design verification and strive to achieve small size low cost high efficiency design The design for the general design process of the transmission system a certain reference value for the future design of transmission system design Key words office shredder transmission gear III 目 錄 摘要 I Abstract II 目錄 III 第一章 碎紙機(jī)的簡(jiǎn)介及其發(fā)展歷史 1 1 1 簡(jiǎn)介 1 1 2 碎紙機(jī)的發(fā)展歷史 3 第二章 本 設(shè) 計(jì) 課 題 的 意 義 以 及 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 5 2 1 本課題的研究意義 5 2 2 本設(shè)計(jì)的主要任務(wù) 5 2 3 本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求 6 第三章 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 方 案 的 設(shè) 計(jì) 選 擇 以 及 具 體 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 7 3 1 三種傳動(dòng)方案 7 3 2 三 種 方 案 的 優(yōu) 缺 點(diǎn) 比 較 與 選 擇 7 3 3 電機(jī)的選擇 8 3 4 傳動(dòng)系統(tǒng)中各軸的轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)矩計(jì)算 10 3 5 一級(jí)減速級(jí)齒輪組的設(shè)計(jì)計(jì)算 11 3 6 一級(jí)減速齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 3 7 二級(jí)減速級(jí)齒輪組的設(shè)計(jì)計(jì)算 16 3 8 二級(jí)減速齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20 3 9 碎紙刀軸齒輪的設(shè)計(jì) 20 3 10 碎紙軸齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22 第四章 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 23 4 1 電機(jī)輸出軸 23 4 2 一級(jí)減速輸出軸的設(shè)計(jì) 23 4 3 碎紙刀輸入軸 24 第五章 刀具的選用 26 5 1 刀具材料的簡(jiǎn)介 26 5 2 刀具的選用 26 5 3 刀梳的設(shè)計(jì) 27 第六章 工作中常見(jiàn)問(wèn)題及解決辦法 28 第七章 碎 紙 機(jī) 的 使 用 注 意 事 項(xiàng) 及 保 養(yǎng) 29 致謝 30 參考文獻(xiàn) 31 1 第一章 碎紙機(jī)的簡(jiǎn)介及其發(fā)展歷史 1 1 簡(jiǎn)介 碎紙機(jī)是由一組旋轉(zhuǎn)的刀刃 紙梳 驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和減速齒輪組成的 紙張從 相互咬合的刀刃中間送入 被分割成很多的細(xì)小紙片 以達(dá)到保密的目的 碎 紙機(jī)到現(xiàn)在為止經(jīng)歷了六代的發(fā)展歷程 由最初的帶傳動(dòng) 塑料齒輪 鏈傳動(dòng) 到現(xiàn)在的金屬齒輪傳動(dòng) 優(yōu)質(zhì)合金齒輪傳動(dòng) 功能也由最初的只能碎紙到現(xiàn)在 的不僅可以碎紙 同時(shí)也可以碎光盤(pán) 回形針等硬質(zhì)用品 碎紙機(jī)作為一種保 密設(shè)備 已逐漸成為辦公室內(nèi)不可缺少的一種簡(jiǎn)易裝置 這不僅是因?yàn)樗哂?保密功能 更是因?yàn)樗梢詾楝F(xiàn)代辦公提供一份環(huán)保清潔的保證 1 1 1 碎紙方式 碎紙機(jī)的碎紙方式共有碎狀 粒狀 段狀 沫狀 條狀 絲狀等六種 這 可以通過(guò)改變碎紙機(jī)刀具而得到 一般的辦公室選用粒狀 段狀 條狀 絲狀 就可以了 但是對(duì)于保密要求比較高的場(chǎng)合則需要選用沫狀的刀具來(lái)切碎 目 前采用四把刀來(lái)組成的碎紙刀具是比較先進(jìn)的一種碎紙方式 這種刀具碎出的 紙屑保密精度非常之高 當(dāng)然也只是適用于政府 軍事 國(guó)防等高級(jí)保密機(jī)構(gòu) 按照本設(shè)計(jì)要求 本設(shè)計(jì)只需要設(shè)計(jì)出可以碎成粒狀的紙屑 因此采用一組旋 轉(zhuǎn)的刀具即可實(shí)現(xiàn) 1 1 2 碎紙效果 碎紙效果是指紙張經(jīng)過(guò)碎紙機(jī)處理后所形成的廢紙的大小 一般是以毫 米 mm 為單位的 粒 沫狀效果最佳 碎狀次之 條 段狀相對(duì)效果更差些 例如2 2mm 保密效果可將 A4紙張切成1500多小塊 不同的場(chǎng)合可根據(jù)實(shí)際需要 選擇不同碎紙效果的碎紙機(jī) 如家庭和小型辦公室不牽涉到保密的場(chǎng)合可選用 4mm 50mm 4mm 30mm 等規(guī)格的就可以了 而要求保密的場(chǎng)合根據(jù)毀滅資料最 低標(biāo)準(zhǔn) 電腦印字文件必須碎至3 8mm 以下的紙條 對(duì)于高度機(jī)密的文件 應(yīng) 采用可縱橫切割的碎紙機(jī) 最好選用達(dá)到3mm 3mm 及其以下規(guī)格碎紙效果的碎 紙機(jī) 本設(shè)計(jì)要求碎出的紙屑尺寸為2 5mm 9mm 因此屬于一般保密場(chǎng)合 1 1 3 碎 紙 能 力 碎紙能力是指碎紙機(jī)一次能處理的紙張厚度及紙張最大數(shù)目 一般碎紙效 果越好則其碎紙能力則相對(duì)差些 如某品牌碎紙機(jī)上標(biāo)稱(chēng)碎紙能力為 2 A4 90g 10 15張 就是說(shuō)明該碎紙機(jī)一次能處理切碎厚度為90g 的 A4幅面的 紙10 15張 普通辦公室選用 A4 70g 3 4張的就可以滿(mǎn)足日常工作需要 如 果是大型辦公室則要根據(jù)需要選擇合適幅面和較快速度的碎紙機(jī) 現(xiàn)有大型碎 紙機(jī)一般都能達(dá)到每次60 70張 本設(shè)計(jì)中碎紙能力為每次6張 1 1 4 碎 紙 速 度 碎紙速度也就是碎紙機(jī)的處理能力 一般用每分鐘能處理廢紙的總長(zhǎng)度來(lái) 度量 如3 5m min 表示每分鐘可處理的紙張?jiān)跊](méi)有切碎之前的總長(zhǎng)度 當(dāng)然 也有用厘米表示的 實(shí)際上是一樣的 如本設(shè)計(jì)中碎紙速度為20mm s 1 1 5 碎 紙 箱 的 容 積 碎紙箱容積是指盛放切碎后廢紙的箱體體積 碎紙機(jī)生成的碎片存放于下 列容器中的一種 低端的碎紙機(jī)一般放置于廢紙簍的上方 這樣切割完的碎片 就簡(jiǎn)單地放置在廢紙簍里 稍微貴一些的產(chǎn)品則自帶廢紙簍 碎紙箱 大多 數(shù)辦公用碎紙機(jī)一般都是封閉的帶輪子的柜子 能夠方便地在辦公室里移動(dòng) 這種碎紙機(jī)就牽涉到了碎紙箱容積的選擇 普通辦公室和家用碎紙機(jī)出于實(shí)際 需要和占地大小考慮可選擇較小容量的碎紙箱 大小在4升到10升之間為宜 中型辦公室以10 30升為最佳 大型辦公室可選用50升以上的碎紙箱 本設(shè)計(jì) 則是以中型辦公室為準(zhǔn)設(shè)計(jì)的 容積為27L 1 1 6 碎 紙 箱 的 散 熱 問(wèn) 題 碎 紙 機(jī) 作 為 一 種 小 型 的 辦 公 室 機(jī) 器 是 放 置 在 紙 質(zhì) 文 件 和 人 流 量 比 較 大 的 地 方 因 此 防 止 發(fā) 生 火 災(zāi) 是 非 常 有 必 要 的 而 鑒 于 碎 紙 機(jī) 在 碎 紙 量 較 大 時(shí) 以 及 在 碎 紙 過(guò) 程 中 出 現(xiàn) 絞 死 狀 況 下 電 機(jī) 發(fā) 熱 量 會(huì) 比 較 大 因 此 較 多 的 碎 紙 機(jī) 都 要 有 散熱裝置 碎紙機(jī)內(nèi)部具有碎紙刀及電機(jī) 電機(jī)一端具有一高速散熱 風(fēng)扇 該散熱風(fēng)扇邊框的四角端分別具有一將散熱風(fēng)扇鎖固在電機(jī)一端的固定 栓 散熱風(fēng)扇通過(guò)電線連接在控制機(jī)板上 該散熱風(fēng)扇直接對(duì)電機(jī)進(jìn)行散熱 具有較高的散熱效率 提供碎紙機(jī)能長(zhǎng)時(shí)間工作的特性 進(jìn)而加強(qiáng)碎紙機(jī)工作 效率 1 1 7 碎紙機(jī)的碎紙寬度 碎 紙 寬 度 就 是 碎 紙 機(jī) 所 要 切 碎 的 紙 張 在 沒(méi) 有 進(jìn) 入 碎 紙 機(jī) 之 前 的 最 大 寬 度 也 就 是 指 碎 紙 機(jī) 所 能 容 許 的 紙 張 的 寬 度 通 常 要 切 碎 的 紙 張 要 與 切 口 垂 直 輸 3 入 否 則 整 行 文 字 有 可 能 完 整 保 留 導(dǎo) 致 資 料 盡 露 另 外 如 果 入 紙 口 太 細(xì) 紙 張 便 會(huì) 折 在 一 起 降 低 每 次 所 碎 張 數(shù) 且 容 易 引 起 紙 塞 降 低 工 作 效 率 所 以 選 擇 碎 紙 機(jī) 時(shí) 一 定 要 注 意 碎 紙 寬 度 的 選 擇 但 普 通 辦 公 室 一 般 只 要 能 進(jìn) 入 A4紙 大 約 190mm 本 設(shè) 計(jì) 為 220mm 之 所 以 大 于 190mm 也 是 為 了 防 止 紙 張 沒(méi) 有 疊 放 好 出 現(xiàn) 紙 張 出 現(xiàn) 阻 塞 從 而 盡 量 提 高 工 作 效 率 1 1 8 其 他 特 性 其 他 特 性 指 的 是 碎 紙 機(jī) 除 了 本 身 應(yīng) 具 有 的 功 能 外 與 一 般 的 碎 紙 機(jī) 相 比 不 同 之 處 如 采 用 超 級(jí) 組 合 刀 具 可 碎 信 用 卡 書(shū) 釘 精 密 電 子 感 應(yīng) 進(jìn) 退 紙 功 能 有 些 產(chǎn) 品 還 具 有 超 量 超 溫 過(guò) 載 滿(mǎn) 紙 廢 紙 箱 開(kāi) 門(mén) 斷 電 裝 置 機(jī) 頭 提 起 斷 電 保 護(hù) 系 統(tǒng) 全 自 動(dòng) 待 機(jī) 停 機(jī) 過(guò) 載 退 紙 以 及 主 要 解 決 防 止 溫 度 升 高 而 加 在 電 機(jī) 一 端 的 風(fēng) 扇 的 具 有 特 殊 功 能 的 碎 紙 機(jī) 1 2 碎 紙 機(jī) 的 發(fā) 展 歷 史 第一代碎紙機(jī) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)大多是皮帶傳動(dòng) 噪音低 但長(zhǎng)時(shí)間工作 皮 帶出現(xiàn)變形拉升 甚至斷裂現(xiàn)象 皮帶表面齒易磨損 出現(xiàn)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)打滑 第二代碎紙機(jī) 塑膠齒輪傳動(dòng) 因塑膠齒輪在注塑 縮水等工藝上較難 精確掌握 導(dǎo)致齒輪本身的精確度不高 在高速運(yùn)行下 噪音大 因塑件較脆 韌性差 易出現(xiàn)斷齒現(xiàn)象 第三代碎紙機(jī) 金屬鏈輪 靜音運(yùn)行 低能損耗 高效切割 切割系統(tǒng) 各部件的完美協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)令人信服的功能 第 四 代 碎 紙 機(jī) 碎 紙 機(jī) 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 為 金 屬 齒 輪 傳 動(dòng) 金 屬 齒 輪 克 服 了 上 述 缺 陷 但 金 屬 齒 輪 間 很 難 避 免 撞 擊 和 摩 擦 聲 音 由 于 金 屬 機(jī) 構(gòu) 的 安 裝 精 度 齒 輪 嚙 合 處 潤(rùn) 滑 條 件 長(zhǎng) 期 運(yùn) 行 潤(rùn) 滑 效 果 等 技 術(shù) 和 維 護(hù) 上 的 不 可 控 性 高 速 運(yùn) 轉(zhuǎn) 會(huì) 出 現(xiàn) 很 大 的 工 作 噪 音 第五代碎紙機(jī) 金剛密合機(jī)芯 采用合金剛材料 金屬刀具的淬火處理 完全數(shù)控機(jī)床加工技術(shù) 工藝上保證傳動(dòng)部分安裝精度 使磨損降低到最低限 度 確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性 降低噪音 質(zhì)量保證 超強(qiáng)全剛?cè)饘冽X輪 特制 鋼材輥刀 優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)力馬達(dá) 第六代碎紙機(jī) 現(xiàn)代 目前高科技多媒體系列粉碎機(jī) 技術(shù)含量高 可大量碎光盤(pán) 軟盤(pán) 磁帶 錄象等 帶有保護(hù)膜的嵌鈕面板 保證了前進(jìn) 4 后退 停止 滿(mǎn)紙停機(jī)等功能 在關(guān)懷生活品質(zhì)的現(xiàn)今 我們對(duì)于產(chǎn)品的環(huán)保 功能 性能安全方面有了更高的要求 因此 儲(chǔ)紙箱分區(qū) 電機(jī)過(guò)熱保護(hù)功能 超負(fù)載自動(dòng)停機(jī)功能 儲(chǔ)紙箱未關(guān)自動(dòng)斷電等功能被越來(lái)越多地運(yùn)用了進(jìn)來(lái) 第七代碎紙機(jī) 水冷 風(fēng)冷技術(shù) 2010 年 研發(fā)出最新專(zhuān)利制冷技術(shù) 水冷 風(fēng)冷 碎紙機(jī) 全新技術(shù)應(yīng)用 N 倍效能 連續(xù)碎紙 40 分鐘以上 六大 革新技術(shù) A 冷卻系統(tǒng) 大幅度增加機(jī)器連續(xù)工作時(shí)間和快速恢復(fù)待機(jī)狀態(tài) 減少人員工作時(shí)間 提高工作效率 B 超靜音設(shè)計(jì) 工作噪音低于 55 分貝 創(chuàng)造安靜舒適的辦公環(huán)境 C 防堵卡系統(tǒng) 優(yōu)秀的齒輪設(shè)計(jì)有防卡紙現(xiàn)象 使用更放心 D 碎紙量控制系統(tǒng) 能耗直觀的呈現(xiàn) 耗能全在掌握中 E 觸 控操作 首次采用觸摸技術(shù)應(yīng)用于碎紙機(jī) 敢為人先 操控更人性 使用更 方便 科技創(chuàng)造時(shí)尚 F 風(fēng)冷系統(tǒng) 水冷系統(tǒng)相輔相成 讓機(jī)器更快恢復(fù)最 佳狀態(tài) 5 第 二 章 本 設(shè) 計(jì) 課 題 的 意 義 以 及 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 2 1 本課題的研究意義 如今信息科技高速發(fā)達(dá) 因此數(shù)據(jù) 信息已經(jīng)成為成功與否的關(guān)鍵因素 如果重要的信息數(shù)據(jù)丟失或落入壞人之手 那一項(xiàng)新的發(fā)明很快就變得一文不 值 比如 競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手在發(fā)明家的紙簍里發(fā)現(xiàn)了相關(guān)信息 信息保護(hù)就是在保護(hù) 你自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán) 也就是在保護(hù)你自己 因此碎紙機(jī)的研究對(duì)于各種企業(yè)公 司的研究成果的保護(hù)以及技術(shù)知識(shí)的保密都有著非同一般的意義 當(dāng)前國(guó)內(nèi)的碎紙機(jī)市場(chǎng)前景還是很廣闊的 已有一直是國(guó)內(nèi)幾家知名碎紙 機(jī)企業(yè)霸占著國(guó)內(nèi)碎紙機(jī)市場(chǎng) 但價(jià)格偏高 主要針對(duì)公司用戶(hù) 其實(shí)在歐美 日本等國(guó)家家庭用戶(hù)占了很大比例 隨著國(guó)人的保密意識(shí)日漸增強(qiáng) 中國(guó)碎紙 機(jī)市場(chǎng)也會(huì)朝著這樣的發(fā)展方向去做 尤其是面對(duì)家庭用戶(hù)的中檔碎紙機(jī) 有 很大的發(fā)展前景 根據(jù)美國(guó)信息產(chǎn)業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示 2006年 美國(guó)碎紙機(jī)市場(chǎng) 需求超過(guò)3000萬(wàn)臺(tái) 全球碎紙機(jī)市場(chǎng)容量已經(jīng)超30億美元 從全球碎紙機(jī)發(fā)展 趨勢(shì)可以看到 隨著電子商務(wù)的發(fā)展進(jìn)入到各企事業(yè)單位的辦公室 家庭或個(gè) 人用戶(hù) 以及隨著人們辦公生活水平的提高以及對(duì)個(gè)人信息安全保密處理的需 求 碎紙機(jī)被越來(lái)越多的政府機(jī)關(guān) 企事業(yè)單位以及個(gè)人消費(fèi)群體的接受認(rèn)可 全球碎紙機(jī)市場(chǎng)發(fā)展將呈現(xiàn)加速趨勢(shì) 年均增長(zhǎng)速度將超過(guò)20 而中國(guó)市場(chǎng) 則處于快速發(fā)展期 其發(fā)展前景無(wú)限 2 2 本 設(shè) 計(jì) 的 主 要 任 務(wù) 首 先 根 據(jù) 設(shè) 計(jì) 要 求 并 考 慮 到 碎 紙 機(jī) 的 工 作 特 性 提 出 三 種 不 同 的 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 方 案 通 過(guò) 對(duì) 提 出 的 不 同 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 方 案 進(jìn) 行 分 析 比 較 最 終 擇 優(yōu) 選 擇 二 級(jí) 齒 輪 減 速 傳 動(dòng) 并 確 定 好 碎 紙 機(jī) 的 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 簡(jiǎn) 圖 如 圖 1 1 根 據(jù) 設(shè) 計(jì) 要 求 給 出 的 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 計(jì) 算 各 軸 的 轉(zhuǎn) 速 以 及 所 傳 遞 的 轉(zhuǎn) 矩 見(jiàn) 表 1 1 由 此 確 定 電 機(jī) 型 號(hào) 并 通 過(guò) 計(jì) 算 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 與 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 完 成 電 機(jī) 輸 出 減 速 齒 輪 組 和 碎 紙 刀 傳 動(dòng) 齒 輪 的 設(shè) 計(jì) 與 校 核 以 及 這 兩 對(duì) 齒 輪 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 由 于 碎 紙 刀 軸 是 主 要 受 力 部 分 因 此 又 對(duì) 碎 紙 刀 軸 進(jìn) 行 最 小 直 徑 的 計(jì) 算 以 及 軸 上 各 部 件 的 軸 向 及 周 向 的 固 定 及 其 位 置 進(jìn) 行 了 分 析 與 確 定 接 下 來(lái) 又 對(duì) 碎 紙 刀 刀 具 材 料 形 狀 的 選 擇 以 及 刀 梳 的 形 狀 結(jié) 構(gòu) 進(jìn) 行 了 簡(jiǎn) 單 介 紹 最 終 形 成 了 碎 紙 刀 軸 碎 紙 刀 齒 輪 等 零 件 圖 和 碎 紙 機(jī) 的 裝 配 圖 6 2 3 本 設(shè) 計(jì) 的 設(shè) 計(jì) 要 求 碎紙寬度 毫米 2 5 9 粒 每次碎紙量 張 6 碎紙速度 mm s 20 入紙寬度 mm 220 額定功率 w 150W 整機(jī)體積 377 218 570mm 整機(jī)重量 13kg 7 第 三 章 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 方 案 的 設(shè) 計(jì) 選 擇 以 及 具 體 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 3 1 三種傳動(dòng)方案 方案一 帶傳動(dòng) 電機(jī)輸入 帶傳動(dòng) 減速齒輪 同步齒輪 方案二 鏈傳動(dòng) 電機(jī)輸入 鏈傳動(dòng) 減速齒輪齒輪 同步齒輪 方案三 齒輪傳動(dòng) 電機(jī)輸入 一級(jí)減速齒輪 二級(jí)減速齒輪 同步齒輪 3 2 三 種 方 案 的 優(yōu) 缺 點(diǎn) 比 較 與 選 擇 3 2 1 方 案 優(yōu) 缺 點(diǎn) 介 紹 方 案 一 帶 傳 動(dòng) 具 有 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 價(jià) 格 低 廉 傳 動(dòng) 平 穩(wěn) 等 特 點(diǎn) 并 且 具 有 能 緩 沖 吸 震 使 用 維 修 方 便 有 良 好 的 撓 性 和 彈 性 起 過(guò) 載 保 護(hù) 的 優(yōu) 點(diǎn) 但 是 帶 傳 動(dòng) 不 能 保 證 定 傳 動(dòng) 比 易 打 滑 易 磨 損 壽 命 短 效 率 低 以 及 壓 軸 力 大 方 案 二 鏈 傳 動(dòng) 具 有 平 均 傳 動(dòng) 比 準(zhǔn) 確 無(wú) 彈 性 滑 動(dòng) 和 整 體 打 滑 現(xiàn) 象 傳 動(dòng) 效 率 高 整 體 尺 寸 小 壓 軸 力 小 過(guò) 載 能 力 強(qiáng) 成 本 低 并 且 可 以 在 惡 劣 環(huán) 境 下 工 作 的 優(yōu) 點(diǎn) 但 是 鏈 傳 動(dòng) 也 有 不 能 保 持 恒 定 的 瞬 時(shí) 傳 動(dòng) 比 僅 能 在 兩 平 行 軸 之 間 轉(zhuǎn) 動(dòng) 噪 聲 大 易 跳 齒 且 工 作 載 荷 不 可 以 大 范 圍 內(nèi) 變 化 等 缺 點(diǎn) 方 案 三 齒 輪 傳 動(dòng) 具 有 效 率 高 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 工 作 可 靠 壽 命 長(zhǎng) 且 傳 動(dòng) 比 精 確 穩(wěn) 定 的 優(yōu) 點(diǎn) 但 是 齒 輪 的 制 造 和 安 裝 精 度 要 求 很 高 成 本 較 高 且 不 宜 用 于 傳 動(dòng) 距 離 過(guò) 大 的 場(chǎng) 合 3 2 2 最 終 方 案 的 選 擇 由 于 本 設(shè) 計(jì) 碎 紙 機(jī) 為 辦 公 室 工 作 機(jī) 器 考 慮 到 其 工 作 環(huán) 境 不 能 在 工 作 時(shí) 發(fā) 出 較 大 的 聲 音 所 以 鏈 傳 動(dòng) 不 是 最 優(yōu) 選 擇 考 慮 到 工 作 效 率 的 問(wèn) 題 帶 傳 動(dòng) 也 不 是 最 好 的 選 擇 考 慮 到 齒 輪 傳 動(dòng) 綜 合 就 有 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 噪 音 小 且 效 率 高 的 優(yōu) 點(diǎn) 并 且 縱 觀 碎 紙 機(jī) 的 發(fā) 展 歷 史 我 們 可 以 看 出 碎 紙 機(jī) 的 傳 動(dòng) 設(shè) 計(jì) 正 在 朝 著 齒 輪 傳 動(dòng) 發(fā) 展 并 且 齒 輪 的 制 造 材 料 也 在 不 斷 的 優(yōu) 化 所 以 最 終 選 擇 了 以 齒 輪 傳 動(dòng) 為 此 碎 紙 機(jī) 的 主 要 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 8 根據(jù)設(shè)計(jì)要求以 及 課 題 的 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 可 得 出 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 圖 的 設(shè) 計(jì) 如 下 圖 所 示 圖2 1 傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 二級(jí)減速輸出軸 碎紙刀輸出軸 電機(jī)輸出軸 一級(jí)減速輸出軸 3 3 電機(jī)的選擇 3 3 1 電機(jī)的轉(zhuǎn)速確定 設(shè)定該碎紙機(jī)初定刀具直徑D 48mm 即兩刀具的嚙合長(zhǎng)度為L(zhǎng) 6mm 減速 齒輪的傳動(dòng)比設(shè)定為i 2 根據(jù)設(shè)計(jì)要求碎紙機(jī)的碎紙速度為v 20mm s 即 v 1 2m min 由此可得知碎紙機(jī)刀具的輸入與輸出軸 的轉(zhuǎn)速分別是 計(jì)算如下 min 62 105 241 3in m0221 rLDvn 將 1 2圓整即可得 n 11r min 9 根據(jù)傳動(dòng)比即可計(jì)算出二級(jí)減速輸出的轉(zhuǎn)速應(yīng)為 421 minnr 3 3 2 確定電機(jī)的功率 根據(jù)碎紙速度 每次碎紙量以及廢紙箱容量設(shè)定輸出的功率為105w 查 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 可得滾動(dòng)軸承效率 齒輪傳動(dòng)效率 30 9 120 98 由此可計(jì)算出電機(jī)的功率 w5 189 08 5p63631 輸 出電 機(jī) 圓整為 2Pw電 機(jī) 3 3 3 電機(jī)類(lèi)型的確定 由上面的計(jì)算結(jié)果可得知電機(jī)的功率為 P 120w 經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查最終選擇了 風(fēng)機(jī)水泵電機(jī)五金專(zhuān)賣(mài)所售的120W 小型齒輪減速電機(jī) 減速電機(jī)型號(hào)為 5IK120GU C 5GU25K 的電機(jī) 電機(jī)的參數(shù)如下 電機(jī)參數(shù) 功率 120W 電壓 220V 轉(zhuǎn)速 54rpm 電機(jī)的外觀圖如下 電機(jī)的基本尺寸如下圖所示 10 3 4 傳動(dòng)系統(tǒng)中各軸的轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)矩計(jì)算 3 4 1 各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算 碎紙刀軸 12 minnr 一級(jí)減速輸出軸 4 電機(jī)輸出軸 5 ir電 機(jī) 3 4 2 各軸的功率計(jì)算 由于電機(jī)輸出的功率為105w 則由齒輪傳動(dòng)以及滾動(dòng)軸承的效率可以得出 一級(jí)減速輸出的功率是 w6 2159 0812214 電 機(jī)p 碎紙刀輸入軸的輸出功率是 626211電 機(jī) 碎紙刀輸出軸的輸出功率是 w8 4109 8 06282312 電 機(jī)p 3 4 3 各軸的輸出轉(zhuǎn)矩計(jì)算 由下面的公式 95PTn 可得各軸的功率如下 電機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩 0 129 75Nm 電 機(jī) 一級(jí)減速輸出軸即 軸的輸出扭矩 40 1526 03TNm 11 碎紙刀輸入軸的轉(zhuǎn)矩 110 569591 72PTNmn 碎紙刀輸出軸輸出的轉(zhuǎn)矩 22 48 0 3 4 4 傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)所有參數(shù)如下表1 1所示 傳動(dòng)參數(shù)表1 1 軸的名稱(chēng) 功率 w 轉(zhuǎn)矩 mN 轉(zhuǎn)速 r min 傳動(dòng)比 軸 120 9 97 115 軸 115 26 50 03 22 軸 105 65 91 72 11 軸 101 48 88 10 11 5 2 2 1 3 5 一級(jí)減速級(jí)齒輪組的設(shè)計(jì)計(jì)算 3 5 1 選定齒輪類(lèi)型 精度等級(jí) 材料及齒數(shù) 按照?qǐng)D4 1的傳動(dòng)方案 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 碎紙機(jī)為辦公室工作機(jī)器 屬于一般工作機(jī)器 并且速度也不高 故選用7 級(jí)精度 GB 10095 88 材料的選擇 查 機(jī)械設(shè)計(jì) 表10 1選擇小齒輪的材料為40Cr 調(diào)質(zhì) 19P 硬度為280HBS 大齒輪材料為45鋼 調(diào)質(zhì) 硬度為240HBS 兩者的硬度差為 40HBS 符合大小齒輪的工作狀況 選擇小齒輪的齒數(shù)為 大齒輪的齒數(shù)為 320Z 410Z 3 5 2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算 即 32112 HEdtt ZuTKd 接下來(lái)確定公式中的各計(jì)算數(shù)值 試選載荷系數(shù) 1 t 由表4 1可知電機(jī)輸出軸上小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩9 97N m 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 表10 7選取齒寬系數(shù) 205P1d 12 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 表10 6差得材料的彈性影響系數(shù) 201P 1289 EZMpa 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 圖10 21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞硬度極限9 大齒輪的接觸疲勞硬度極限 lim16HMpa lim250H 由于設(shè)計(jì)要求中沒(méi)有給出具體工作年限 設(shè)定此碎紙機(jī)工作年限為10年 平 均每天工作4小時(shí) 每年工作天數(shù)為300天 則大小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為 71 10584 3041260 hjLnN29 7i 查 機(jī)械設(shè)計(jì) 圖10 19可得接觸疲勞壽命系數(shù)209P7 1 HNK 1HN 計(jì)算接觸疲勞許可應(yīng)力 取失效概率為1 安全系數(shù)為S 1 由式 SNlim MPaH7620 27 1 MPaH67150 2 1 3 5 3 計(jì)算 試算電機(jī)軸小齒輪分度圓直徑 代入 中的較小值1tdH mZuTKHEdt 6 23718 92 51097 32 12 3 計(jì)算圓周速度v sn m4 10605 4 160 電 機(jī) 計(jì)算齒寬 mdb 23 計(jì)算齒寬與齒高的比b h 模數(shù) 13 18 2063 zdm 齒高 mh5 從而可得 89 6 23 b 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)v 0 14m s 7級(jí)精度 查 機(jī)械設(shè)計(jì) 圖10 8可得動(dòng)載系數(shù)194P 1 0vK 直齒輪 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 可查得使用系數(shù) 表1HF 193 1AK 96P 10 4用插值法查得7級(jí)精度 小齒輪相對(duì)軸承非對(duì)稱(chēng)布置時(shí) 4H 由 查圖10 13得 故載荷系數(shù)8 9bh 49HK 6FK 4321 01 vA 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑 由下式可得校正后的分度圓直徑 mKdt 8 251 436 23 計(jì)算模數(shù) 29 0853zm 3 5 4 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 321 FSadYzKTm 由 圖10 20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的彎209P 150FEMpa 曲疲勞強(qiáng)度極限 2380FEMpa 由 圖10 18查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 206 1 9FNK2 98FN 14 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S 1 4 則可得以下 MPaaSKFENF 28 394 150911 FEF 6 822 計(jì)算載荷系數(shù)K 37 1 0 1 FVA 查取齒形系數(shù) 由 表10 5可得 2P2 8FY 4 17F 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由 表10 5可得 035S8SY 計(jì)算大小齒輪的 并加以比較 FSY 0128 395823 FSY 0147 26817 4 FSY 可得出大齒輪的數(shù)值大 3 5 5 設(shè)計(jì)計(jì)算 mm02 147 20197 36 對(duì)比結(jié)果可知 由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng) 度計(jì)算的模數(shù) 由于齒輪魔術(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能 力 而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力 僅與齒輪直徑有關(guān) 故可取彎曲 疲勞強(qiáng)度算得的模數(shù)1 0022并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m 1 5mm 按接觸強(qiáng)度算的分 度圓直徑為25 8mm 算得小齒輪的齒數(shù) 2 175 83 mdZ 取小齒輪齒數(shù)為18 從而大齒輪的齒數(shù) 取為94 43185 293 6Zi 這樣的設(shè)計(jì)既滿(mǎn)足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度 又滿(mǎn)足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 并做到 15 結(jié)構(gòu)緊湊 避免浪費(fèi) 3 5 6 幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算分度圓直徑 mzd275 183 4924 計(jì)算中心距 mda821743 計(jì)算齒輪寬度 db73 取 2Bm 425 3 6 一級(jí)減速齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 6 1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 通過(guò)齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 只能確定出齒輪的主要尺寸 如齒數(shù) 模數(shù) 齒寬 分度圓直徑等 而齒圈 輪輻 輪轂等的結(jié)構(gòu)形式以及尺寸大小 通常 都要通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn) 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與齒輪的幾何尺寸 毛坯 材料 加工方法 使用要求以及經(jīng)濟(jì)性要求等因素有關(guān) 進(jìn)行齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí) 必 須要綜合考慮上述各方面的因素 通常是先按齒輪的直徑大小 選定合適的結(jié) 構(gòu)形式 然后再根據(jù)推薦使用的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 參考 機(jī)械設(shè)計(jì) 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 當(dāng)直徑很小的鋼制齒輪 當(dāng)為圓柱齒 輪時(shí) 若齒根圓到鍵槽底部的距離小于2m m為端面模數(shù) 均應(yīng)將齒輪與軸 做成一體 叫做齒輪軸 當(dāng)齒輪的直徑 時(shí) 可以做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒160adm 輪 進(jìn)行齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí) 還要進(jìn)行齒輪和軸的連接設(shè)計(jì) 通常采用單鍵連 接 但當(dāng)轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí) 要考慮輪芯的平衡以及對(duì)中性 這時(shí)應(yīng)采用花鍵連接或 者雙鍵連接 而本設(shè)計(jì)中齒輪的轉(zhuǎn)速不是很高 齒輪與軸的軸向固定采用單鍵 連接即可 由 機(jī)械原理 表10 2漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)支持圓柱齒輪傳動(dòng)幾何尺寸的計(jì)算公式 180P 16 計(jì)算大小齒輪的齒頂圓直徑 計(jì)算如下 1ad2 mmhZda 305 1823 a 4944 那么這里的大小齒輪都可以做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪 3 6 2 計(jì)算大小齒輪的齒底圓直徑 mmchZdaf 25 3 125 01823 f 7 944 3 6 3 各計(jì)算結(jié)果 1 27 843da 34 345 8 9BmmZ 3 7 二級(jí)減速級(jí)齒輪組的設(shè)計(jì)計(jì)算 3 7 1 選定齒輪類(lèi)型 精度等級(jí) 材料及齒數(shù) 按照?qǐng)D4 1的傳動(dòng)方案 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 碎紙機(jī)為辦公室工作機(jī)器 屬于一般工作機(jī)器 并且速度也不高 故選用7 級(jí)精度 GB 10095 88 材料的選擇 查 機(jī)械設(shè)計(jì) 表10 1選擇小齒輪的材料為40Cr 調(diào)質(zhì) 19P 硬度為280HBS 大齒輪材料為45鋼 調(diào)質(zhì) 硬度為240HBS 兩者的硬度差為 40HBS 符合大小齒輪的工作狀況 選擇小齒輪的齒數(shù)為 大齒輪的齒數(shù)為 12Z 24Z 3 7 2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算 即 32112 HEdtt ZuTKd 接下來(lái)確定公式中的各計(jì)算數(shù)值 試選載荷系數(shù) 1 t 由表4 1可知電機(jī)輸出軸上小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 147 5TNm 17 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 表10 7選取齒寬系數(shù) 205P1d 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 表10 6差得材料的彈性影響系數(shù) 1 1289 EZMpa 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 圖10 21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞硬度極限209 大齒輪的接觸疲勞硬度極限 lim16HMpa lim250H 由于設(shè)計(jì)要求中沒(méi)有給出具體工作年限 設(shè)定此碎紙機(jī)工作年限為10年 平 均每天工作4小時(shí) 每年工作天數(shù)為300天 則大小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為 71 10584 3041260 hjLnN29 7i 查 機(jī)械設(shè)計(jì) 圖10 19可得接觸疲勞壽命系數(shù) 209P1 27HNK 21 HN 計(jì)算接觸疲勞許可應(yīng)力 取失效概率為1 安全系數(shù)為S 1 由式 得 limS MPaH7620 27 1 MPaH67150 2 1 3 7 3 計(jì)算 試算電機(jī)軸小齒輪分度圓直徑 td1 代入 H 中的較小值 mZuTKdHEdtt 86 42671 8923075 432 132 21 計(jì)算圓周速度v smnt 05 1608 4160 電 機(jī) 計(jì)算齒寬 2 dtb 計(jì)算齒寬與齒高的比b h 模數(shù) 14 86 92ttmz 齒高 5 3hm 從而可得 784 b 18 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)v 0 05m s 7級(jí)精度 查 機(jī)械設(shè)計(jì) 圖10 8可得動(dòng)載系數(shù) 194P1 0vK 直齒輪 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 可查得使用系數(shù) 表10 41HFK 3A96P 用插值法查得7級(jí)精度 小齒輪相對(duì)軸承非對(duì)稱(chēng)布置時(shí) 4H 由 查圖10 13得 故載荷系數(shù)9 8bh 49H 1 6FK 4321 0 vAK 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑 由下式可得校正后的分度圓直徑 mKdtt 81 46 32186 4231 計(jì)算模數(shù) 1 dmz 3 7 4 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 321 FSadYzKTm 由 圖10 20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的彎209P 150FEMpa 曲疲勞強(qiáng)度極限 2380FEMpa 由 圖10 18查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 206 1 9FNK2 98FN 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S 1 4 則可得以下 MPaaSKFENF 28 394 150911 FEF 6 822 計(jì)算載荷系數(shù)K 37 1 0 1 FVA 19 查取齒形系數(shù) 由 表10 5可得 20P12 7FY 2 36F 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由 表10 5可得 5S178SY 計(jì)算大小齒輪的 并加以比較 FSY 01259 8 39721 FSaY 01489 267 32 FSaY 可得出大齒輪的數(shù)值大 3 7 5 設(shè)計(jì)計(jì)算 mm59 1048 2175 436 3 對(duì)比結(jié)果可知 由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì) 算的模數(shù) 由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力 而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力 僅與齒輪直徑有關(guān) 故可取彎曲疲勞 強(qiáng)度算得的模數(shù)1 59并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m 2mm 按接觸強(qiáng)度算的分度圓直徑 算得小齒輪的齒數(shù) 142 86dm 146 823dzm 從而大齒輪的齒數(shù) 2346z 這樣的設(shè)計(jì)既滿(mǎn)足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度 又滿(mǎn)足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 并做到 結(jié)構(gòu)緊湊 避免浪費(fèi) 3 7 6 幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算分度圓直徑 12346dzm 29 計(jì)算中心距 12a 計(jì)算齒輪寬度 146dbm 取 146Bm 25 20 3 8 二級(jí)減速齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 8 1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 參考 機(jī)械設(shè)計(jì) 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 當(dāng)齒輪的直徑 時(shí) 可以做29P160adm 成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪 由 機(jī)械原理 表10 2漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)支持圓柱齒輪傳動(dòng)幾何尺寸的計(jì)算公式 180 計(jì)算大小齒輪的齒頂圓直徑 計(jì)算如下 1ad2 mmhZa 50213 1 a96 46 2 那么這里的大小齒輪都可以做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪 3 8 2 計(jì)算大小齒輪的齒底圓直徑 mmchZdaf 4125 01232 1 f 87462 3 8 3 各計(jì)算結(jié)果 dma9 46 921 46 23 5121 ZB 3 9 碎紙刀軸齒輪的設(shè)計(jì) 由于外型及刀具方面配合的原因 現(xiàn)各項(xiàng)基本尺寸確定 中心距定為70mm m 2mm 采用直齒圓柱齒輪 1235Z 僅需要選擇材料和進(jìn)行齒面接觸疲勞硬度及齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 3 9 1 選定齒輪類(lèi)型 精度等級(jí) 齒輪材料 由于碎紙刀軸所受的扭矩很大 故選用20Cr 經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理后采用氣體滲氮 處理 齒面硬度300HBS 由于 軸上的刀具配合有一定的精度要求 故選用六級(jí)精度 GB10095 88 3 9 2 齒面接觸強(qiáng)度和齒根強(qiáng)度校核 21 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 圖10 20e及圖10 21e f查得按齒面的接觸疲勞強(qiáng)度極限 為1460MPa 查得 為625MPa lim1H li2lim1F li2 強(qiáng)度條件 SKN 應(yīng)力計(jì)算以及許可應(yīng)力計(jì)算如下 ubdKTmYHSaFF12 5 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 計(jì) 算 公 式 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 計(jì) 算 公 式 因?yàn)閮蓚€(gè)齒輪的大小和材料一樣 所以 同時(shí)由前面的計(jì)算12H 查 機(jī)械設(shè)計(jì) 可得出 6127 90Ni 5FS1H 05NFK HK 校核彎曲疲勞強(qiáng)度 由大小齒輪的齒數(shù)可以查得 2 69FY 1 57S 查 機(jī)械設(shè)計(jì) 表10 2 10 3 10 4可得出 于是可求得1 07 1 0AVKK 將數(shù)據(jù)代入 可得 21 2FSFKTYbdm MPabdmYTSaFF 56 498075 4069122 3 MPaKFN25 6li 可得出彎曲疲勞強(qiáng)度符合要求F 校核接觸疲勞強(qiáng)度 MPaubdKTZEH 1490175 402298 195 225 3 許可接觸應(yīng)力 22 MPaSKFHH1530 146lim 從而可得 由上述計(jì)算可得出 校核合格 3 10 碎紙軸齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 參考 機(jī)械設(shè)計(jì) 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 當(dāng)直徑很小的鋼制齒輪 當(dāng)為圓柱齒 輪時(shí) 若齒根圓到鍵槽底部的距離小于2m m為端面模數(shù) 均應(yīng)將齒輪與軸 做成一體 叫做齒輪軸 當(dāng)齒輪的直徑 時(shí) 可以做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒160adm 輪 進(jìn)行齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí) 還要進(jìn)行齒輪和軸的連接設(shè)計(jì) 通常采用單鍵連 接 但當(dāng)轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí) 要要考慮輪芯的平衡以及對(duì)中性 這這時(shí)應(yīng)采用花鍵連 接或者雙鍵連接 而本設(shè)計(jì)中齒輪的轉(zhuǎn)速不是很高 齒輪與軸的軸向固定采用 單鍵連接即可 且此處碎紙刀兩軸直徑與齒輪的直徑相差不大 故此處兩軸與 齒輪可選用齒輪軸的形式 由 機(jī)械原理 表10 2漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)支持圓柱齒輪傳動(dòng)幾何尺寸的計(jì)算公式 180P 計(jì)算大小齒輪的齒頂圓直徑 計(jì)算如下 12ad mmhZda 75 43 13 1 75 42 那么這里的大小齒輪都可以做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪 計(jì)算大小齒輪的齒底圓直徑 mmchZdaf 875 3 125 012321 f2 那么這里的大小齒輪都可以做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪 23 第四章 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 4 1 電機(jī)輸出軸 已知 電機(jī)輸出軸所傳遞的扭矩為9 97N m 傳遞的功率是120w 轉(zhuǎn)速是 115rpm 由于此軸傳遞的扭矩不是很大 故選用45 鋼 取其許可應(yīng)力40MPa 由此可初步估算軸的最小直徑為 mndT76 102 953 由于此軸上只有小齒輪 且其直徑為27mm 可選取此段軸的直徑為14mm 齒輪一 端用雙螺母固定 另一端用軸肩固定 4 2 一級(jí)減速輸出軸的設(shè)計(jì) 此軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩為50 03N m 轉(zhuǎn)速為22r min 傳遞的功率是115 26w 其上的 零件分布如下圖所示 4 2 1 碎紙刀輸出軸材料的選擇 碎紙機(jī)雖為一般工作機(jī)器 但是由于此碎紙刀輸出軸為主要工作機(jī)構(gòu) 受力最 大 根據(jù)軸的材料與軸的強(qiáng)度之間的協(xié)調(diào)可最后選擇軸的材料為40Cr 并且采 用調(diào)質(zhì)處理 查 機(jī)械設(shè)計(jì) 表15 3可得40Cr的許可扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為55MPa 4 2 2 先按下式估算軸的最小直徑 32 095nPdT 代入此軸的相關(guān)數(shù)據(jù)可得 md6 125 0 93 24 4 2 3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) A 根據(jù)軸上各零件的軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 最左端為軸 承 查機(jī)械手冊(cè)可選用深溝球軸承61804 其參數(shù)為d D B 20 52 15 故可得 此軸段的直徑為20mm 寬度為17mm 軸承右端由軸肩定位 取軸肩處直徑 24mm 右端為軸段 小齒輪左端由雙螺母定位 右端由軸肩定位 軸肩直徑為 34mm 此軸段長(zhǎng)度為66mm 右端為雙螺母定位大齒輪 大齒輪右端由套筒定 位 套筒右端即為軸承 型號(hào)為61804 深溝球軸承 軸承右端由軸承端蓋定位 且端蓋與箱體相連 B 軸上零件的軸向固定 大齒輪與軸的軸向定位可采用單向平鍵連接 由于小齒輪段軸的直徑為 28mm 可根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì) 查得鍵的幾何尺寸為b h 14 9 大齒輪段軸的直 徑為40mm 可選取鍵的類(lèi)型為12 8 4 3 碎紙刀輸入軸 已知 碎紙刀輸入軸的所受的扭矩為91 72Nm 轉(zhuǎn)速為11r min 傳遞的功率為 105 65W 其上構(gòu)件布置如下圖1 3所示 圖 1 3 碎紙刀軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 4 3 1 碎紙刀軸的材料選擇 碎紙機(jī)雖為一般工作機(jī)器 但是由于此碎紙刀輸出軸為主要工作機(jī)構(gòu) 受 力最大 根據(jù)軸的材料與軸的強(qiáng)度之間的協(xié)調(diào)可最后選擇軸的材料為40Cr 并 且采用調(diào)質(zhì)處理 查 機(jī)械設(shè)計(jì) 表15 3可得40Cr的許可扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 55MPa 4 3 2 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 先按下式初步估算軸的最小直徑 25 32 095nPdT 代入碎紙刀軸的相關(guān)數(shù)據(jù)可得 md152 06 93 4 3 3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) A 根據(jù)軸上各零件的軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 由于碎紙機(jī)為輕型工作機(jī)器 工作量不是很大 由已估算出的軸的直徑只考 慮扭矩的作用 并考慮到鍵槽的影響 故選用大齒輪段軸的直徑選為28mm 大 齒輪左端可采用軸套支撐 軸套可放在箱體內(nèi)部 大齒輪右端由套筒定位 齒 輪的寬度為46mm 為了使套筒能夠緊靠齒輪 使齒輪定位可靠 故使齒輪段軸 向長(zhǎng)度小于齒輪長(zhǎng)度 可選取大齒輪段長(zhǎng)度為42mm 軸承左端與大齒輪之間可用一個(gè)套筒來(lái)進(jìn)行軸向固定 選取此軸段直徑為 30mm 套筒長(zhǎng)度為12mm 初步選定滾動(dòng)軸承 由于碎紙機(jī)為輕型工作機(jī)器 工作量不是很大 因此選 用常用的深溝球軸承 查 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 可選取型號(hào)為61906的深溝球軸承 其尺寸為d D B 30 47 9 故可得此段軸的尺寸為直徑為30mm 寬度為9mm 小齒輪的直徑為46mm 齒輪寬度為27mm 因?yàn)辇X輪的直徑與軸的直徑相差不 大 故此齒輪采用齒輪軸形式 齒輪右端使用軸環(huán)定位 軸環(huán)長(zhǎng)度為6mm 軸環(huán)右端即為安裝刀具的軸段 此段軸的軸向長(zhǎng)度即為刀具的長(zhǎng)度 由設(shè)計(jì) 題目中要求入紙寬度為220mm 為保證紙可以都被切到 故選取刀具段軸長(zhǎng)度 為250mm 由刀具的直徑以及估算軸的直徑 可選取刀具段直徑為33mm 刀具右端選取套筒定位 取套筒所在軸段軸向長(zhǎng)度為10mm 套筒右端為深溝球軸承 其型號(hào)仍為61906 尺寸為d D B 30 47 9 故此段 軸的直徑為30mm 長(zhǎng)度為9mm B 軸上零件的軸向固定 大齒輪與軸的軸向定位可采用單向平鍵連接 由于大齒輪段軸的直徑為32mm 可根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì) 查得鍵的幾何尺寸為b h 8 7 小齒輪為齒輪軸 故不需 要再考慮周向固定的問(wèn)題 26 第五章 刀具的選用 5 1 刀具材料的簡(jiǎn)介 碎紙機(jī)的刀具是核心部分 也是技術(shù)含量最高的部分 首先是刀具鋼材的 選擇 一副好的刀具通常是選擇國(guó)外的高強(qiáng)度鎢鋼來(lái)制造 這是一個(gè)好的選擇 但也是一個(gè)昂貴的選擇 一些廉價(jià)的碎紙機(jī)因?yàn)槌杀镜脑?就只能采用廉價(jià) 的硬度稍差的鋼材 后果就是碎紙機(jī)故障率高和使用壽命短 工業(yè)碎紙機(jī)要保 持令人滿(mǎn)意的使用壽命除了構(gòu)件質(zhì)量過(guò)關(guān)外 刀具的選擇尤為重要 從目前來(lái) 說(shuō)強(qiáng)力碳化鋼刀是首選 因?yàn)橹挥薪?jīng)過(guò)碳化過(guò)的刀具才能達(dá)到堅(jiān)固耐用大大減 低磨損速度 使得刀具不至于很快就鈍化 而且目前碎信用卡 碎光盤(pán)的功能 逐漸被消費(fèi)者關(guān)注 對(duì)刀具的要求就會(huì)越來(lái)越高 因此強(qiáng)力碳化鋼刀是碎紙機(jī) 必不可少的 其次碎紙機(jī)加工工藝和碎紙機(jī)加工成本問(wèn)題 因?yàn)楦邚?qiáng)度鎢鋼相對(duì)較硬 加工難度和成本會(huì)比硬度差的鋼材高的多 其成本再次拉大距離 高強(qiáng)度鎢鋼 制造出來(lái)的刀具鋒利程度和使用壽命會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出降低成本帶來(lái)的效益 加上機(jī) 器故障率高帶來(lái)的聲譽(yù)下降 選擇廉價(jià)材料確實(shí)會(huì)得不償失 最后碎紙機(jī)刀具的裝配水平 因?yàn)榧庸じ邚?qiáng)度鎢鋼的工藝精細(xì) 精確度高 其裝配的難度就高 所以擁有國(guó)際認(rèn)證生產(chǎn)流程的廠商就會(huì)有保證 5 2 刀具的選用 考慮到本設(shè)計(jì)的要求為一次碎紙量6張 但速度不是很高 因此可選用強(qiáng) 力碳化鋼刀 這樣既可以滿(mǎn)足韌性大切削力大并且可以碎CD 回形針的要求 同時(shí)又保證了刀具的成本問(wèn)題 根據(jù)設(shè)計(jì)要求中切削得到的碎紙屑的形狀可選擇碎紙刀具在軸上的周向分 布應(yīng)為螺旋形 同時(shí)由于紙屑具有一定的寬度 因此要碎紙刀具在軸上軸向具 有一定的間隔 根據(jù)碎紙機(jī)的工作要求以及碎紙機(jī)的工作特性 同時(shí)綜合考慮到市場(chǎng)調(diào)查 27 以及結(jié)合所學(xué)知識(shí) 最終選用圓柱形銑刀形狀的刀片 此銑刀是采用薄型刀片 間隔分布在碎紙刀軸上 刀軸和刀片組成了碎紙刀軸 刀軸為通過(guò)冷拉工藝 冷拉成溝槽狀的刀軸 碎紙刀刀片安裝孔為與刀軸被冷拉成溝槽狀的溝槽尺寸 呈凹凸固定配合的相同形狀 刀片與刀軸按所需數(shù)量 固定配合有間隔的依次 疊裝在一起 根據(jù)刀具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖1 4所示 圖1 4 刀具外觀結(jié)構(gòu)圖 5 3 刀梳的設(shè)計(jì) 由于碎紙機(jī)工作時(shí)是由一對(duì)在平行軸上安裝的碎紙刀來(lái)進(jìn)行切割的 因此 在紙張進(jìn)入時(shí)碎紙刀會(huì)承受一定的壓力 并且在操作者將需要粉碎的紙從碎紙 機(jī)面蓋的條形槽口被撐開(kāi) 條形槽口的過(guò)度撐開(kāi)將形成較大安全隱患 再者由 于紙與塑料面蓋易形成的靜電效應(yīng)或塞紙?zhí)嗖幻鈺?huì)產(chǎn)生紙阻塞在刀具上的情 況 因此在刀刃之間放置刀梳是十分必要的 根據(jù)刀具的形狀與結(jié)構(gòu) 以及在 市場(chǎng)上的調(diào)查結(jié)果 可確定刀梳的結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖1 3 由于刀梳與軸的配合要求 不嚴(yán)格并且受力不大 故材料選用塑料 其結(jié)構(gòu)參數(shù)不再進(jìn)行校核 28 圖1 5 刀梳的剖面輪廓圖 第六章 工作中常見(jiàn)問(wèn)題及解決辦法 碎紙機(jī)為辦公室工作機(jī)器 工作環(huán)境比較安靜 但是長(zhǎng)時(shí)間的工作 特別 是在碎紙機(jī)工作量比較大的地方 碎紙機(jī)也不免會(huì)出現(xiàn)塞紙 電機(jī)堵死 碎紙 機(jī)發(fā)出異聲等常見(jiàn)的問(wèn)題 因此了解一些碎紙機(jī)常見(jiàn)問(wèn)題及其解決辦法對(duì)使用 者也是很有幫助的 1 碎 紙 機(jī) 不 進(jìn) 紙 檢 查 電 路 板 是 否 工 作 正 常 檢 查 電 機(jī) 是 否 工 作 正 常 2 碎 紙 機(jī) 卡 紙 有倒退功能的話先試試倒退鍵看看是否可自行退出 實(shí)在不行就切斷電 然后將碎紙那部分提出來(lái)倒一個(gè)頭 倒幾下 然后再開(kāi) 切記要斷電操作 倘 若還不行的話 可以嘗試倒過(guò)來(lái)時(shí)用螺絲刀搞掉一些碎紙 3 不 能 碎 紙 但 撥 通 開(kāi) 關(guān) 時(shí) 電 機(jī) 運(yùn) 轉(zhuǎn) 的 聲 音 異 常 這是碎紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)出了毛病 保修期內(nèi)應(yīng)送到指定廠商處修理 4 碎 紙 機(jī) 不 通 電 請(qǐng) 檢 查 電 源 是 否 接 好 請(qǐng) 檢 查 是 否 把 開(kāi) 關(guān) 打 開(kāi) 檢 查 保 險(xiǎn) 管 是 否 被 擊 穿 檢 查 電 路 板 是 否 有 被 擊 穿 檢 查 垃 圾 筒 是 否 被 放 好 5 碎 紙 機(jī) 有 異 響 請(qǐng) 檢 查 刀 具 是 否 有 損 壞 請(qǐng) 檢 查 是 否 有 碎 紙 末 太 多 影 響 刀 具 正 常 工 作 帶 電 檢 查 整 機(jī) 是 否 有 擺 動(dòng) 6 碎 紙 機(jī) 工 作 時(shí) 有 輻 射 嗎 29 有 電 磁 輻 射 但 碎 紙 機(jī) 使 用 低 壓 電 屬 于 低 頻 輻 射 因 此 電 場(chǎng) 強(qiáng) 度 很 小 可 以 忽 略 不 計(jì) 它 是 通 電 后 由 電 機(jī) 帶 動(dòng) 刀 片 旋 轉(zhuǎn) 將 紙 打 碎 它 和 我 們 平 時(shí) 用 的 豆 漿 機(jī) 原 理 相 同 普 通 電 器 利 用 電 機(jī) 發(fā) 電 它 的 頻 段 一 般 維 持 在 赫 茲 左 右 最 多 也 不 會(huì) 超 過(guò) 赫 茲 這 部 分 家 用 電 器 電 磁 波 很 難 能 輻 射 出 來(lái) 但 是 也 要 注 意 人 體 與 辦 公 設(shè) 備 的 距 離 使 用 時(shí) 應(yīng) 保 持 一 定 的 安 全 距 離 離 電 器 越 遠(yuǎn) 受 電 磁 波 侵 害 越 小 第 七 章 碎 紙 機(jī) 的 使 用 注 意 事 項(xiàng) 及 保 養(yǎng) 任 何 機(jī) 器 只 要 定 期 保 養(yǎng) 與 注 意 使 用 規(guī) 范 都 可 以 延 長(zhǎng) 其 使 用 壽 命 當(dāng) 然 碎 紙 機(jī) 也 不 例 外 定 期 地 對(duì) 碎 紙 機(jī) 內(nèi) 部 齒 輪 刀 具 進(jìn) 行 清 洗 和 潤(rùn) 滑 并 且 平 時(shí) 使 用 的 時(shí) 候 可 以 注 意 一 些 安 全 事 項(xiàng) 那 么 碎 紙 機(jī) 的 壽 命 將 會(huì) 延 長(zhǎng) 很 多 機(jī) 器 內(nèi) 刀 具 精 密 銳 利 使 用 時(shí) 注 意 請(qǐng) 勿 將 衣 角 領(lǐng) 帶 頭 發(fā) 等 卷 入 進(jìn) 紙 口 以 免 造 成 意 外 損 傷 碎 紙 桶 紙 滿(mǎn) 后 請(qǐng) 及 時(shí) 清 除 以 免 影 響 機(jī) 器 正 常 工 作 請(qǐng) 勿 放 入 碎 布 料 塑 料 硬 金 屬 等 為 了 延 長(zhǎng) 機(jī) 器 壽 命 每 次 碎 紙 量 應(yīng) 低 于 機(jī) 器 規(guī) 定 的 最 大 碎 紙 量 為 宜 沒(méi) 說(shuō) 明 碎 光 盤(pán) 磁 盤(pán) 信 用 卡 的 機(jī) 器 請(qǐng) 勿 擅 自 放 入 機(jī) 器 碎 清 潔 機(jī) 器 外 殼 請(qǐng) 先 切 斷 電 源 用 軟 布 沾 上 清 潔 劑 或 軟 性 肥 皂 水 輕 擦 切 勿 讓 溶 液 進(jìn) 入 機(jī) 器 內(nèi) 部 不 可 使 用 漂 白 粉 汽 油 或 稀 液 刷 洗 請(qǐng) 勿 讓 鋒 利 物 碰 到 外 殼 以 免 影 響 機(jī) 器 外 觀 30 致 謝 轉(zhuǎn)瞬間四年的大學(xué)生活就要結(jié)束了 四年的大學(xué)學(xué)習(xí)讓我學(xué)到了很多東西 不僅是在專(zhuān)業(yè)方面理論的不斷充實(shí) 而且也讓我養(yǎng)成了認(rèn)真謹(jǐn)慎 踏實(shí)勤奮的 習(xí)慣 在各位老師的指導(dǎo)與幫助下 我對(duì)各科知識(shí)都有了一定的深入理解 對(duì) 專(zhuān)業(yè)方面理論也有了一定的基礎(chǔ)了解 在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)碎紙機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中我也 將大學(xué)所學(xué)到的知識(shí)都有了運(yùn)用 特別是機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí) 在本設(shè)計(jì)中都 有了很多的體現(xiàn) 比如說(shuō)減速器的設(shè)計(jì) 軸的設(shè)計(jì)等 這些都讓我對(duì)這些常見(jiàn) 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以更熟練的應(yīng)用 為我以后的學(xué)習(xí)與工作都奠定了很重要的基礎(chǔ) 在此非常感謝大學(xué)四年期間給予過(guò)我?guī)椭约肮膭?lì)的老師們 以及在畢業(yè) 設(shè)計(jì)過(guò)程中給過(guò)我?guī)椭母魑焕蠋焸?謝謝你們的不吝賜教 謝謝你們與我商 討設(shè)計(jì)方案以及提供建議 在此我也要衷心地感謝我的指導(dǎo)老師 感謝他在我毫無(wú)思路的情況下給我 指點(diǎn) 沒(méi)有他的細(xì)心指導(dǎo) 我不可能這么順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì) 我會(huì)在以后的工作和學(xué)習(xí)中繼續(xù)努力 繼續(xù)不斷充實(shí)理論知識(shí) 并且不斷 將理論運(yùn)用到實(shí)踐中 不斷充實(shí)自己 不斷取得進(jìn)步 31 參考文獻(xiàn) 1 張黎驊 鄭嚴(yán) 新編 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) M 北京 人民郵電出版社 2008 2 曹惟慶 徐曾蔭 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