畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-一種碎紙機(jī)的設(shè)計(jì)

頁第一章緒論1.1碎紙機(jī)簡介在以前，人們通常會將閱讀過的機(jī)密文件用火燒掉，籍此對信息的內(nèi)容進(jìn)行保密銷毀，到了現(xiàn)代，考慮到信息的量無比的大，還要對環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，人們就會使用碎紙機(jī)。碎紙機(jī)是辦公者在日常工作中經(jīng)常會用到的一種機(jī)器。在人們平時的辦公中，由于電子文稿存在著易遺失性以及易被黑客竊取的安全隱患。所以，在一些正規(guī)的場合中，我們通常要使用紙質(zhì)文件來承載一些重要的合同或者文件，當(dāng)這些文件被閱讀完后需要銷毀時，我們就會用到碎紙機(jī)，它可以快速便捷無污染的進(jìn)行文件銷毀，確保文件上的機(jī)密不會被他人所竊取，從而保護(hù)了自己的利益。碎紙機(jī)的結(jié)構(gòu)主要由“刀具”和“電動機(jī)”以及“傳動齒輪”組成。由電動機(jī)提供動力引起傳動齒輪轉(zhuǎn)動，然后經(jīng)過傳動齒輪把動力傳遞到刀具的軸上，兩個刀具上的刀齒互相嚙合，就可以將紙質(zhì)文件分解為一塊塊碎紙，讓上面的信息不可復(fù)原。就這樣保障了文件的機(jī)密性。1.2碎紙機(jī)的性能指標(biāo)當(dāng)要了解碎紙機(jī)的性能時，可以從以下幾個性能指標(biāo)出發(fā)，其分別是碎紙效率，碎紙規(guī)格，碎紙方法，紙簍容量以及工作噪聲。1.2.1性能指標(biāo)的介紹A碎紙效率碎紙效率的意思是碎紙機(jī)切割廢紙的快慢。一般由碎紙機(jī)60秒內(nèi)能夠切割的紙張的長度來確定，單位一般是米/分鐘，如4米/分鐘。碎紙效率往往與碎紙機(jī)中電動機(jī)的轉(zhuǎn)動速度相關(guān)。B碎紙規(guī)格碎紙規(guī)格是碎紙張數(shù)和碎紙寬度的總稱。碎紙張數(shù)就是指碎紙機(jī)一次性能碎紙的張數(shù)，就是紙的張數(shù)，一般碎紙機(jī)的碎紙張數(shù)有32-45張。碎紙寬度指碎紙機(jī)的碎紙入口能容納進(jìn)去的紙張的極限寬度，由于現(xiàn)在A4紙的普遍，絕大多數(shù)辦公文件都是用A4紙記錄的，所以家用碎紙機(jī)的大部分都設(shè)計(jì)成能方便的進(jìn)入A4紙的寬度（約192毫米），所以210毫米的寬度就足以滿足家庭碎紙的需求。C紙簍容量紙簍容量指的是盛放被處理過的紙條的廢紙簍體積，一般都做成箱體，碎紙機(jī)處理過的紙條會落入紙簍，以保障辦公場所的整潔。紙簍容量主要和該碎紙機(jī)的日常工作量和體積有關(guān)。紙簍一般位于碎紙機(jī)內(nèi)部的刀具下方，像抽屜一樣可以被抽出來，材料采用透明塑料，方便使用者查看紙簍是否裝滿。小型碎紙機(jī)的紙簍容量在5升~8升左右，大型碎紙機(jī)的紙簍容量則是在30升以上。D工作噪聲工作噪聲和電動機(jī)的質(zhì)量以及齒輪的嚙合程度以及潤滑程度有關(guān)。電動機(jī)的質(zhì)量越好，工作噪聲就越小。小型家用碎紙機(jī)的噪聲就很小，通常在30分貝~50分貝，不會對人耳造成不適，也不會損傷人耳的聽力，而大型碎紙機(jī)的工作噪聲一般則超過60分貝，不過大型碎紙機(jī)一般都會安放在隔音條件良好的廢置文件處理室中，不會對人耳造成損傷。1.3碎紙機(jī)設(shè)計(jì)最終內(nèi)容每次入紙量（張）：8-10張碎紙效率（m/min）：4.7m/min入紙寬度（mm）：215額定功率（w）：235W成品要求方面數(shù)據(jù)選擇的原因：一般公司內(nèi)的機(jī)密文件的內(nèi)容通常是15-20頁A4紙，根據(jù)該紙的長度為將近300mm，所以選擇碎紙效率為4.7m/min。

第二章碎紙機(jī)器傳動方法的選擇2.1方法的確定因?yàn)樗榧垯C(jī)的工作環(huán)境一般都是在家中或者辦公室中，所以都要求有一個安靜的環(huán)境，因?yàn)殒渹鲃赢a(chǎn)生的噪聲很大，所以鏈傳動的方案不是最佳選項(xiàng)，而摩擦輪傳動的傳動比不準(zhǔn)確，無法準(zhǔn)確的傳遞動力，所以摩擦輪傳動也不是很合適。而齒輪傳動具有雜聲小，維護(hù)方便，傳動平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，且現(xiàn)在市場上流行的絕大部分碎紙機(jī)都是采用齒輪傳動的方法，所以本設(shè)計(jì)中碎紙機(jī)的傳動方法就確定為定軸圓柱樣式的齒輪傳動。2.2傳動簡圖的設(shè)計(jì)圖2-1傳動圖2.3電動機(jī)的設(shè)計(jì)2.3.1電動機(jī)的轉(zhuǎn)動速度先設(shè)碎紙機(jī)構(gòu)的刀具半徑為R=37mm，兩根刀具的相互咬合的長（即刀的長度）為L=16mm。根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)要求碎紙機(jī)構(gòu)的碎紙效率=4700mm/min，因此可以求得碎紙機(jī)刀具軸的轉(zhuǎn)速分別是：====35.63r/min根據(jù)紙張文件的材料以及韌性的不同，這里取==36r/min2.3.2碎紙機(jī)構(gòu)傳動總效率由已確定的方案知，齒輪嚙合2對，3個滾動軸承，精度方面選擇8級精度，直齒圓柱齒輪的效率為=0.98，滾動軸承的效率=0.99.則2對直齒圓柱齒輪的總效率為η=0.98×0.98×0.99×0.99×0.99=0.923，保留小數(shù)點(diǎn)后兩位為0.92。2.3.3電動機(jī)的功率根據(jù)碎紙機(jī)構(gòu)一次碎紙的效率，紙簍的容納量以及每次碎紙的張數(shù)，而且該設(shè)計(jì)的碎紙機(jī)平時最主要的工作對象是以A4紙為主，A4紙的原料中65％為韌性很足的木纖維，再結(jié)合家庭基本用電的電壓可設(shè)定刀具軸輸出的功率是225w，因此可算出電動機(jī)的功率：==w=243.9w。2.3.4電動機(jī)的選擇由以上計(jì)算可知電動機(jī)的功率為p=243.9w，經(jīng)市場考察后選擇無錫歐騰機(jī)電科技有限公司生產(chǎn)的型號為：61K250RGN-CF型電動機(jī)，該電動機(jī)的參數(shù)如下：表2-1電動機(jī)參數(shù)表功率250w電流（A）1.5轉(zhuǎn)速135rpm尺寸104×104×1802.4每個軸的轉(zhuǎn)速及功率2.4.1轉(zhuǎn)速電動機(jī)軸：=135r/min主動刀具軸：=36r/min從動刀具軸：=36r/min2.4.2功率因?yàn)殡妱訖C(jī)的功率是=250W，由直齒圓柱齒輪的傳動效率=0.98，以及軸承的傳動效率=0.99得：電機(jī)軸輸出的功率為=×=250×0.99=247.5W刀具主動軸輸出的功率為=××=247.5×0.98×0.99×=240.12W從動刀具軸輸出的功率=××=240.12×0.98×0.99=236.97W2.5每個軸的轉(zhuǎn)矩公式：T=9550,(N·mm)電動機(jī)軸傳出的轉(zhuǎn)矩：=9550×=17508.3N·mm主動刀具軸：=9550×=63698.5N·mm從動刀具軸：=9550×=62862.88N·mm第三章齒輪的設(shè)計(jì)過程3.1齒輪1，齒輪2的設(shè)計(jì)與計(jì)算（1）根據(jù)研究齒輪失效方式的特點(diǎn)，我們可以知道，在設(shè)計(jì)傳動齒輪時，應(yīng)使齒輪表面具備較強(qiáng)的耐磨粒磨損，耐點(diǎn)蝕，耐塑性形變等特點(diǎn)，齒根方面還要有較強(qiáng)的抗疲勞折斷以及過載折斷能力。所以，對齒輪選材方面的基本要求是：齒輪要有較高的硬度，不易發(fā)生形變。而且由于齒輪相互間的大小不全相同，小齒輪的承載力的次數(shù)比大齒輪多，而且小齒輪的齒根相對薄，為了讓相配的兩個齒輪的壽命接近，一般小齒輪的硬度要大于大齒輪大概35~55HBW。經(jīng)過查詢文獻(xiàn)[1]，選擇經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理的型號為38SiMnMo的合金鋼，它的硬度大約在217~269HBW，很適合作為碎紙機(jī)構(gòu)大從動齒輪的材料，而傳動小齒輪則采用調(diào)質(zhì)處理的型號為40CrNi2Mo的合金鋼，它的硬度在263~326HBW。其余兩個相同的齒輪則采用硬度為255HBW的調(diào)質(zhì)處理的45鋼。這兩種材料都有的共同優(yōu)點(diǎn)就是：它們的成本價(jià)格和市場上其他調(diào)質(zhì)鋼相比要稍微便宜，而且這兩種材料無論是硬度還是韌性都是優(yōu)秀的，而且重量也相對輕。（2）精度方面由于碎紙機(jī)屬于家用機(jī)器，不需要有太高的轉(zhuǎn)速，所以選用8級精度。3.1.1齒輪1與齒輪2的設(shè)計(jì)與計(jì)算由先前確定的刀具軸的轉(zhuǎn)速36r/min以及我們選擇的電動機(jī)的轉(zhuǎn)速180r/min，我們可以得知第一對齒輪的傳動比為=3.75，由于轉(zhuǎn)速較低，所以初選電動機(jī)軸主動齒輪的齒數(shù)=20，從動齒輪的齒數(shù)=75。3.2.1具體參數(shù)的計(jì)算與說明A首先確定許應(yīng)用力由齒輪1的齒面硬度263HBW以及齒輪2的齒面硬度217HBW，查文獻(xiàn)[1]得齒輪的接觸應(yīng)力為：=780Mpa，=720Mpa。查文獻(xiàn)[2]得到輪齒彎曲疲勞極限應(yīng)力為：=710Mpa，=650Mpa由參考文獻(xiàn)得：=1.15，=1.2[]==Mpa=678.26Mpa[]==Mpa=626.09Mpa[]==Mpa=591.66Mpa[]==Mpa=541.67MpaB按照齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式a≧（i+1）可算中心距小齒輪的轉(zhuǎn)矩：=9550×=9550×N·mm=17508.3N·mm查文獻(xiàn)[3],選K=1.2.齒寬系數(shù)取=0.5，傳動比i=3.75由于小齒輪的齒面接觸應(yīng)力值比較小，故將[]=922.43Mpa代入計(jì)算，將以上結(jié)果帶入公式得a≧（3.75+1）=66.415mm根據(jù)該設(shè)計(jì)的目標(biāo)以及尺寸規(guī)模，初擬中心距為100mm。計(jì)算模數(shù)。以公式a=可以計(jì)算：m=2.10.查標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表，再結(jié)合齒輪的期待直徑，可取m=2.5。計(jì)算中心距：a===118.75mm分度圓直徑：=m=2.5×20=50mm=m=2.5×75=187.5mm齒寬：計(jì)算齒寬：b==0.5×50=25，則=25mm，=20mm。校驗(yàn)齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度以公式===Mpa，由=20，=75，由標(biāo)準(zhǔn)齒輪符合齒形因數(shù)表可得=4.38，=3.88，代進(jìn)上面公式得==98.16Mpa<[]，合格=98.16×=86.95Mpa<[]，合格，所以齒根彎曲疲勞強(qiáng)度符合要求。D.減速齒輪具體參數(shù)齒頂圓直徑，：=m（+2）=2.5×（20+2）=55mm=m（+2）=2.5×（75+2）=192mm齒底圓直徑，：=m（-2-2）=2.5×（20-2-0.5）=43.75mm=m（-2-2）=2.5×（75-2-0.5）=181.25mm齒輪的內(nèi)徑：由于兩個齒輪的齒頂圓直徑均<200mm，所以將齒輪做成實(shí)心式齒輪，根據(jù)實(shí)心式齒輪的齒根到鍵槽頂端的距離e≧2m，根據(jù)模數(shù)m=2.5，輪轂上的鍵槽深度選擇為3.3mm，所以齒輪1的內(nèi)徑直徑可以選用24mm，齒輪2的內(nèi)徑選用29mm。綜合上面的計(jì)算，將齒輪的相關(guān)參數(shù)總結(jié)為下表：表3-1齒輪1，齒輪2的參數(shù)齒輪1分度圓直徑50mm齒數(shù)20齒寬25mm齒頂圓直徑55mm齒根圓直徑43.75mm齒輪2分度圓直徑187.5mm齒數(shù)75齒寬20mm齒頂圓直徑192齒根圓直徑181mm大小齒輪中心距95mm圖3-1齒輪1圖3-2齒輪二3.2齒輪3，齒輪4的設(shè)計(jì)與計(jì)算齒輪3，齒輪4用來將主動刀具軸上的力傳遞到從動刀具軸上，由于降速齒輪已經(jīng)用傳動比將轉(zhuǎn)速調(diào)至合適，所以將同步齒輪設(shè)計(jì)成兩個同樣大小的齒輪，選用七級精度，現(xiàn)根據(jù)刀軸尺寸擬定出兩個同步齒輪的用材和基本參數(shù)，然后根據(jù)資料查出相關(guān)數(shù)據(jù)，在對齒輪進(jìn)行接觸疲勞強(qiáng)度以及齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的檢驗(yàn)，如果檢驗(yàn)合格則采用該參數(shù)，不合格將調(diào)整參數(shù)至合格。A.材料選擇同步齒輪材料選擇經(jīng)調(diào)制處理的40MnB的合金鋼，硬度為284HBW，為軟齒面。B.基本參數(shù)的選擇初擬兩同步齒輪的齒數(shù)為25，模數(shù)取2.5mm，則中心距為a===62.5mm3.2.1具體參數(shù)的計(jì)算與說明查參考文獻(xiàn)[4]得齒輪的接觸應(yīng)力為：=775Mpa.查參考文獻(xiàn)[4]得到輪齒彎曲疲勞極限應(yīng)力為：=630Mpa.查參考文獻(xiàn)[4]得：=1，=1.2[]==Mpa=755Mpa[]==Mpa=525Mpa.3.2.2校驗(yàn)同步齒輪接觸疲勞強(qiáng)度齒輪的轉(zhuǎn)矩：齒輪的轉(zhuǎn)矩：=9550×=9550×N·mm=63698.5N·mm由圓柱齒輪接觸疲勞強(qiáng)度的檢驗(yàn)公式：=335因?yàn)槭侵械葲_擊，而且是電動機(jī)傳動，所以K取1.因?yàn)槭擒淉X面，所以齒寬系數(shù)=0.8，所以齒寬為50mm，兩齒輪齒數(shù)相等，模數(shù)相等，傳動比為1，將以上數(shù)據(jù)代入公式得=335=756.2<[]所以齒面接觸疲勞強(qiáng)度校驗(yàn)合格。齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的校驗(yàn)以公式=由=28，由標(biāo)準(zhǔn)齒輪符合齒形因數(shù)表可得=4.17，代進(jìn)上面公式得==84.99Mpa<[]，合格3.2.3齒輪3，齒輪4的結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算分度圓直徑：d=mz=2.5×25=62.5mm齒頂圓直徑：=m（z+2）=2.5×（25+2）=67.5mm齒根圓直徑：=m（z-2-2）=2.5×（25-2-0.5）=56.25mm將齒輪做成實(shí)心式齒輪，根據(jù)實(shí)心式齒輪的齒根到鍵槽頂端的距離e≧2m，根據(jù)模數(shù)m=2，初定齒輪上鍵槽的高度為3.3mm，所以齒輪3的內(nèi)徑直徑選用33mm，齒輪4的內(nèi)徑選用29mm。齒輪3，齒輪4除了內(nèi)徑不一樣其余部位都是一致。表3-2齒輪3，齒輪4的參數(shù)齒輪3，齒輪4齒數(shù)25齒寬50mm分度圓直徑62.5mm齒頂圓直徑67.5mm齒根圓直徑56.25mm圖3-3齒輪3圖3-4齒輪4第四章軸的設(shè)計(jì)4.1軸Ⅰ的設(shè)計(jì)4.1.1軸的材料的選用根據(jù)上面的計(jì)算我們可以知道該軸傳遞的功并不是特別的大，而且由于齒輪的直徑都比較小，所以軸的直徑也不宜過大，所以選擇型號為40Cr的經(jīng)過滲碳淬火處理的合金鋼。查參考文獻(xiàn)[5]可得抗拉強(qiáng)度=750Mpa，查參考文獻(xiàn)[5]可知許用彎應(yīng)力=75Mpa.4.1.2根據(jù)扭矩算軸的直徑由上面的計(jì)算可知，電動機(jī)軸的轉(zhuǎn)動速度是135r/min，功率為250W。取許用切應(yīng)力γ=55Mpa，以此可以計(jì)算出軸的直徑最小值：d≧==11.41mm，根據(jù)這跟軸上的齒輪以及所安裝的軸承，初擬軸的直徑為11.5mm，又因?yàn)檩S的一端要裝配聯(lián)軸器，所以軸端中要有鍵槽，所以直徑要加大4％-7％，取整，得d=12mm。小齒輪的右側(cè)用套筒固定，左側(cè)由軸階梯固定。圖4-1軸1示意圖4.1.3軸的各段的直徑如下圖所示，段1須按照軸承的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑尺寸設(shè)計(jì)，所以根據(jù)本設(shè)計(jì)要選用的6204型軸承，段1的直徑應(yīng)為==20mm，此軸承的安裝高度為3mm，段2為了迎合軸承的安裝高度，其直徑應(yīng)為=26mm，段3為軸肩，直徑為=30，已知齒輪的內(nèi)徑尺寸為24mm，所以=24mm，段6為了方便安裝軸承端蓋，其尺寸為16mm，軸肩段7與聯(lián)軸器相連，直徑最小，=12mm.4.1.4軸各段的長段1要安裝軸承，6204型軸承的寬度B=14mm，所以段1長14mm，段2為軸肩，長度為4mm，段3也是軸肩，長度為4mm，段4要安裝齒輪1，齒輪1的齒寬是25mm，不過為了讓齒輪安裝的更加穩(wěn)固，所以要留出間隙，所以段4的長度為24mm。段5上要安裝8mm的軸套以及14mm的軸承，所以段5的長度定為26mm，段6為了安裝軸承端蓋，預(yù)留尺寸是15mm，段7與聯(lián)軸器相連，長度為34mm。4.1.5根據(jù)彎矩合成強(qiáng)度檢驗(yàn)軸軸的受力情況圖4-2軸1的受力分析圖齒輪的圓周力：===875.42N齒輪的徑向力：=tanα=318.63N水平彎矩支點(diǎn)約束力：====437.71N2）1-1截面的彎矩為：=437.71×=9191.91N·mm圖4-3軸1水平彎矩圖垂直彎矩支點(diǎn)約束力為：====159.315N·mm1-1處的彎矩：=159.315×=3345.615N·mm圖4-4軸1垂直彎矩圖整理合成彎矩圖：M===9781.84N圖4-5軸1合成彎矩圖扭矩圖：=9550×=13131.25N·mm圖4-6軸1扭矩圖5）計(jì)算當(dāng)量彎矩：因?yàn)檩S是單方向旋轉(zhuǎn)，查彎矩表得修正系數(shù)α=0.6==12560.22N·mm危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度校核：===21.49Mpa根據(jù)參考文獻(xiàn)[6]可知=75Mpa，滿足<，所以設(shè)計(jì)的軸強(qiáng)度足夠，無需再做修改。4.2軸Ⅱ的設(shè)計(jì)4.2.1軸的材料的選用由于這根軸是刀具主軸，承載的力比較多，軸身上的齒輪也比較大，所以這根軸的材料要選擇韌性比較大而且堅(jiān)固程度也要很大，所以選擇型號為35CrMo的經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理的合金鋼。查參考文獻(xiàn)[6]可得抗拉強(qiáng)度=750Mpa，查參考文獻(xiàn)[6]可知許用彎應(yīng)力=75Mpa.4.2.2根據(jù)扭矩算軸的直徑由上面的計(jì)算可知，電動機(jī)軸的轉(zhuǎn)動速度是36r/min，功率為240.12。取許用切應(yīng)力γ=41Mpa，以此可以計(jì)算出軸的直徑最小值：d≧==19.8mm，根據(jù)這跟軸上的齒輪以及所安裝的軸承，初擬軸的直徑為20，又因?yàn)檩S端中要有鍵槽，所以直徑要加大4％-8％，取整，得d=21mm。小齒輪的右側(cè)均用套筒固定，左側(cè)由軸階梯固定。4.2.3軸Ⅱ的各段的直徑如下圖所示，段1、段6因?yàn)橐惭b軸承，所以須按照軸承的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑尺寸設(shè)計(jì)，所以根據(jù)本設(shè)計(jì)要選用的6205型軸承，段1、段6的直徑應(yīng)為==25mm，段2是軸肩部位，同時也要安裝齒2，齒輪2的內(nèi)徑為29mm，應(yīng)=29mm。段3上安裝齒輪3，齒輪3的內(nèi)徑為33mm，所以段3的直徑=33mm。段4上要安裝碎紙刀片，而且在開始也給出了軸的預(yù)估尺寸，所以段4的直徑=42mm。段5是為了迎合軸承的安裝高度，段5的直徑為=31mm。4.2.4軸Ⅱ的各段的長段3上要先安裝齒輪3，齒輪3的齒寬是50mm，但為了確保齒輪的穩(wěn)固，段3的長度應(yīng)稍短于齒輪的寬度，所以取段3的長度為49mm。段2上先安裝軸套固定齒輪3，軸套的寬度是30mm，軸套左邊安裝齒輪2，齒輪二的寬度是20mm，同樣要留出1mm以便齒輪2的固定可靠，所以段2的長度是50。段1上要先安裝固定齒輪2的軸套，軸套的寬度是4mm固定，其次要在其上安裝軸承，6205型軸承的寬度是15mm，所以段1的長度是20mm，段4上要安裝刀片，根據(jù)碎紙寬度的要求并且要留有恰當(dāng)?shù)挠嗔?，?的長度應(yīng)為220mm，段5為過渡段，為了迎合6205型軸承的安裝高度，設(shè)定長度為3mm，段6只安裝軸承，所以段6的長度是16mm（留有1mm余量）。圖4-7軸2示意圖4.2.5根據(jù)彎矩合成強(qiáng)度檢驗(yàn)軸軸的受力情況：圖4-8軸2受力情況圖齒輪2的圓周力：===1132.25N齒輪2的徑向力：=tanα=412.17N齒輪3的圓周力===2547.94N齒輪3的徑向力：=tanα=927.37N1）水平彎矩支點(diǎn)約束力：==3077.47N==436.52N2）彎矩B-B截面的彎矩為：=3077.47×16=49239.52N·mmC-C截面的彎矩為：=436.52×250=109130N·mm圖4-9軸2水平彎矩圖3)垂直彎矩支點(diǎn)約束力：==1120.16N·mm==158.88N·mm4）B-B截面處的彎矩：=1120.16×16=17922.56N·mmC-C截面的彎矩為：=158.88×250=39720N·mm圖4-10軸2垂直彎矩圖5）整理合成彎矩圖B-B截面處===52399.89NC截面處===116133.69N圖4-11軸2合成彎矩圖6）扭矩圖=9550×=63698.5N·mm圖4-12軸2扭矩圖7）計(jì)算當(dāng)量彎矩：因?yàn)檩S是單方向旋轉(zhuǎn)，查彎矩表得修正系數(shù)α=0.6==64857.14N·mm==122260.92N·mm危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度的校驗(yàn)。由上面的計(jì)算可以看出，切面C有可能是不安全截面，應(yīng)對其進(jìn)行校核===9.78Mpa根據(jù)參考文獻(xiàn)[6]可知=75Mpa，滿足<，所以設(shè)計(jì)的軸強(qiáng)度足夠，無需再做修改。4.3軸Ⅲ的設(shè)計(jì)4.3.1軸的材料的選用由于這根軸是刀具從動軸，除了沒有齒輪2的安裝軸段，其余部分和軸Ⅱ基本相同。所以材料方面繼續(xù)選擇型號為35CrMo的經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理的合金鋼。查參考文獻(xiàn)[4]可得抗拉強(qiáng)度=750Mpa，查參考文獻(xiàn)[6]可知許用彎應(yīng)力=75Mpa.4.3.2根據(jù)扭矩算軸的直徑由上面的計(jì)算可知，電動機(jī)軸的轉(zhuǎn)動速度是36r/min，功率為236.97。取許用切應(yīng)力γ=41Mpa，以此可以計(jì)算出軸的直徑最小值：d≧==19.71mm，直徑方面選擇與軸Ⅱ相同，即d=21mm。小齒輪的右側(cè)均用軸套固定，左側(cè)由軸階梯固定。4.3.3軸Ⅲ的各段的直徑如下圖所示，段1、段5因?yàn)橐惭b軸承，所以須按照軸承的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑尺寸設(shè)計(jì)，所以根據(jù)本設(shè)計(jì)要選用的6205型軸承，段1、段5的直徑應(yīng)為=25mm，段2是軸肩部位，同時也要安裝齒4，齒輪4的內(nèi)徑為29mm,所以取=29，段3同軸Ⅱ段3一樣，直徑為=42mm。段4為過渡軸段，是為了迎合軸承的安裝高度而設(shè)定的，6205型軸承的安裝高度為3mm，所以其直徑為31mm。4.3.4軸Ⅲ的各段的長軸段2上要先安裝齒輪4，齒輪4的齒轂的寬度是50mm，為了使齒輪安裝的牢固，要留出一定的間隙，所以軸段2的長度為49mm。段1上要先一個4mm的軸套，然后安裝型號為6205的軸承，其寬度為15mm，再加上1mm的間隙，所以段1的長度是20mm。段3上要安裝刀片，根據(jù)碎紙寬度的要求并且要留有恰當(dāng)?shù)挠嗔?，?的長度應(yīng)為220mm。段4為過渡段，其長度為3mm。段5只安裝軸承，所以段5的長度是16mm（留有1mm余量）。圖4-13軸3示意圖4.3.5根據(jù)彎矩合成強(qiáng)度檢驗(yàn)軸軸的受力情況：圖4-14軸3受力圖齒輪的圓周力：===2514.52N齒輪的徑向力：=tanα=915.21N水平彎矩支點(diǎn)約束力：==2214.96N==299.56N2）1-1截面的彎矩為：=2214.96×33=73093.68N·mm圖4-15軸3水平彎矩圖垂直彎矩支點(diǎn)約束力為：==806.18N·mm==109.03N`mmA-A處的彎矩：=806.18×33=26603.94N·mm圖4-16軸3垂直彎矩圖整理合成彎矩圖===77784.68N圖4-17軸三合成彎矩圖做轉(zhuǎn)矩圖：=9550×=62862.88N·mm圖4-18軸3轉(zhuǎn)矩圖求當(dāng)量彎距，因?yàn)檩S是單方向旋轉(zhuǎn)，查彎矩表得修正系數(shù)α=0.6，==86446.99N·mm找出危險(xiǎn)界面以及校核其強(qiáng)度，由上面的圖可以看出，B-B是有可能是不安全截面，所以要對B-B進(jìn)行校核：===6.91Mpa根據(jù)參考文獻(xiàn)[6]可知=75Mpa，滿足<，所以設(shè)計(jì)的軸強(qiáng)度足夠。第五章其余零件的設(shè)計(jì)5.1聯(lián)軸器的選取聯(lián)軸器是標(biāo)準(zhǔn)零件。因?yàn)殡妱訖C(jī)的轉(zhuǎn)速不是特別的高，而且先前已經(jīng)計(jì)算出了軸Ⅰ的最小直徑，所以根據(jù)以上條件，可以選擇型號為GY1的凸緣聯(lián)軸器，它的軸孔直徑為12mm，Y型軸孔長度為32mm。它的質(zhì)量比較輕，而且尺寸也是正好，詳細(xì)參數(shù)如圖：圖5-1聯(lián)軸器零件圖5.2軸承壽命的計(jì)算因?yàn)樵撛O(shè)計(jì)的軸上載荷比較小，而且軸承都主要受徑向力的影響，所以本次設(shè)計(jì)在軸承方面都選擇深溝球軸承。先前在設(shè)計(jì)軸時已給出軸承所在的軸段的直徑，此次設(shè)計(jì)所用的軸承有：軸Ⅰ上的兩個6204型軸承，軸Ⅱ上有兩個6205型的軸承，軸Ⅲ上有兩個6205型軸承。計(jì)算軸承使用壽命的式子為：=A.6204型軸承使用壽命的計(jì)算：圖5-26204型軸承受力圖查閱參考文獻(xiàn)[7]可以知道，6204型軸承的基本額定動載荷的值為12800N，ε值為ε=3。左軸承，右軸承所承載的徑向載荷為318.63N，經(jīng)過查軸承的受力手冊得該軸上的軸向外載荷=13006204型軸承使用壽命的計(jì)算：因?yàn)樽筝S承只受徑向力的作用，所以==318.63N，所以該軸承1的工作壽命為：===8004796h。壽命足夠，所以合格。計(jì)算右軸承的壽命：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]，6204的靜載荷=6650N。計(jì)算/，算出系數(shù)e=0.19確定現(xiàn)量載荷的計(jì)算公式以及計(jì)算，因?yàn)?=4.07>e查參考文獻(xiàn)[7]得：X=0.56，Y=2.3所以=（X+Y）=(0.56×318.63+2.3×1300)=3168.43N壽命計(jì)算：===8182h。左軸承壽命合格。B.軸Ⅱ上6205型軸承的壽命分析圖5-36205型軸承受力圖查閱參考文獻(xiàn)[7]可以知道，6205型軸承的基本額定動載荷的值為14000N，ε值為ε=3。左軸承所承載的徑向載荷為3077.41N，右軸承所承載的徑向載荷為436.52N，經(jīng)過查參考文獻(xiàn)[7]得該軸上的軸向外載荷=1430N。6205型軸承使用壽命的計(jì)算：左軸承只受徑向力的作用，所以==2514N，所以該軸承1的工作壽命為：===43506h。壽命足夠，所以合格。計(jì)算右軸承的壽命：根據(jù)參考文獻(xiàn)[8]，6205的靜載荷=7880N。計(jì)算/，算出系數(shù)e=0.31確定現(xiàn)量載荷的計(jì)算公式以及計(jì)算，因?yàn)?=3.27>e查參考文[7]得：X=0.56，Y=1.45所以=（X+Y）=(0.56×436.52+2.3×1430)=3533.45N壽命計(jì)算：===1834.68h。左軸承壽命合格。C.軸Ⅲ上6205型軸承的壽命計(jì)算圖5-46205型軸承受力圖查閱參考文獻(xiàn)[7]可以知道，6205型軸承的基本額定動載荷的值為14000N，ε值為ε=3。左軸承所承載的徑向載荷為2514.52N，經(jīng)過查參考文獻(xiàn)[7]得該軸上的軸向外載荷=1250N。6205型軸承使用壽命的計(jì)算：因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的保證，該對左軸承只受徑向力的作用，所以==2514.52N，所以該軸承1的工作壽命為：===2578.43h。壽命足夠，所以合格。計(jì)算右軸承的壽命：根據(jù)參考文獻(xiàn)[8]，6204的靜載荷=7880N。計(jì)算/，算出系數(shù)e=0.15確定現(xiàn)量載荷的計(jì)算公式以及計(jì)算，因?yàn)?=0.49>e查參考文獻(xiàn)[7]得：X=0.56，Y=2.3所以=（X+Y）=(0.56×2514.52+2.3×1250)=4283.1312N壽命計(jì)算：===15633h。合格。5.3刀片的簡單設(shè)計(jì)由于本次設(shè)計(jì)的側(cè)重點(diǎn)主要是對碎紙機(jī)的傳動方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，刀片的設(shè)計(jì)不在主要設(shè)計(jì)目標(biāo)內(nèi)，所以此處簡單說一下刀片的設(shè)計(jì)。碎紙機(jī)之所以能碎紙，全部都是刀片起到了對紙張切割的作用。將刀片勻稱的安裝到刀具軸上（即軸Ⅱ，軸Ⅲ），每組刀片之間有著相同的間隔，然后將兩根安裝了刀片的軸平行