课程设计―碎纸机说明书电子版

12012年机械原理课程设计碎纸机设计者：学号：100800622姓名：邱凯凯学号：100800620姓名：赵海博学号：100800627姓名：龚国强指导老师：周申华2012年6月21日~7月5日2目录一设计题目二设计任务三机器的功能分析四碎纸机的发展五运动方案设计六运动方案的评价及选定七机器的运动循环图八执行机构的设计与分析九工作中常见的问题及解决办法十碎纸机的使用注意事项及保养十一设计小结十二参考资料3一设计题目设计一台能制动粉碎纸张的粉碎机。操作者将一叠规格相同的待粉碎的纸张放入碎纸机的集纸器，合上盖子，按下按钮，碎纸机激动将纸张送入碎纸槽内粉碎，当槽内纸屑堆积到一定量时予以清除。自动碎纸机保证纸张一旦送入机器后，在被粉碎完毕之前无法开盖取出，以免文件泄露。碎纸机的只要工艺动作为：（1）将纸张逐张送入碎纸槽。（2）锁紧集纸器盖子。（3）将纸张粉碎。（4）定时清除纸屑。原始数据如下：（1）碎纸生产率为90张/min。（2）电动机转速为2800r/min。（3）机器总体尺寸不大于600mm*400mm*1000mm。二设计任务（1）拟定工艺原理图和运动循环图。（2）进行送纸，碎纸，清除纸屑，集纸器盖子启闭的的执行机构选型。（3）进行执行机构的组合方案评定和选型，画出执行机构组合方案示意图。（4）拟定传动系统并确定其传动比。（5）画出包括执行机构和传动系统的机械运动方案示意图。4（6）对传动系统和执行机构进行尺度综合，按比例在图纸（A2或A3）上画出机械运动方案简图。（7）对主要执行机构运动分析，画出从动件运动线图。（8）对碎纸机进行三围造型和运动仿真。（9）编写设计计算说明书。三机器的功能分析碎纸机是由一组旋转的刀具、纸梳、驱动马达、制锁装置、定时清理装置和减速齿轮组成的。纸张从相互咬合的刀刃中间送入，被分割成很多的细小纸片，以达到保密的目的。碎纸机到现在为止经历了六代的发展历程，由最初的带传动、塑料齿轮、链传动到现在的金属齿轮传动、优质合金齿轮传动，功能也由最初的只能碎纸到现在的不仅可以碎纸，同时也可以碎光盘、回形针等硬质用品，碎纸机作为一种保密设备，已逐渐成为办公室内不可缺少的一种简易装置，这不仅是因为它具有保密功能，更是因为它可以为现代办公提供一份环保清洁的保证。（1）马达：提供动力装置。（2）减速箱：达到预定转速的装置。（3）刀具：将纸张粉碎。（4）纸梳：将纸张逐张送入粉碎槽。（5）定时清理装置：定时清除纸屑。（6）制锁装置：保证纸张一旦送入碎纸机后，在粉碎完毕之前无法开盖取出，以免文件泄密。5四碎纸机的发展第一代碎纸机——传动机构大多是皮带传动，噪音低，但长时间工作，皮带出现变形拉升，甚至断裂现象，皮带表面齿易磨损，出现机器运转打滑。第二代碎纸机——塑胶齿轮传动，因塑胶齿轮在注塑、缩水等工艺上较难精确掌握，导致齿轮本身的精确度不高，在高速运行下，噪音大；因塑件较脆，韧性差，易出现断齿现象。第三代碎纸机——金属链轮，静音运行，低能损耗，高效切割，切割系统各部件的完美协调实现令人信服的功能。第四代碎纸机——碎纸机传动机构为金属齿轮传动，金属齿轮克服了上述缺陷，但金属齿轮间很难避免撞击和摩擦声音，由于金属机构的安装精度、齿轮啮合处润滑条件、长期运行润滑效果等技术和维护上的不可控性，高速运转会出现很大的工作噪音。第五代碎纸机——金刚密合机芯，采用合金刚材料，金属刀具的淬火处理，完全数控机床加工技术，工艺上保证传动部分安装精度，使磨损降低到最低限度，确保产品质量稳定性、降低噪音。质量保证；超强全刚全金属齿轮，特制钢材辊刀，优质高强力马达。第六代碎纸机（现代）——目前高科技多媒体系列粉碎机，技术含量高；可大量碎光盘、软盘、磁带、录象等；带有保护膜的嵌钮面板，保证了前进、后退、停止、满纸停机等功能。在关怀生活品质的现今，我们对于产品的环保功能、6性能安全方面有了更高的要求，因此，储纸箱分区，电机过热保护功能，超负载自动停机功能、储纸箱未关自动断电等功能被越来越多地运用了进来。五运动方案设计设计的总体思想本设计为设计碎纸机的传动系统部分，可自己选着传动方式，搭建传动系统，完成传动的要求。整个传动系统有，下面几部分组成，电机、减速部分、同步传动，刀轴，碎纸刀，自锁装置定时清理装置部分组成。那么本设计做的工作就是选着搭配，设计计算等工作来搭建整个传动系统。基于这样的整体思想，选着电机必须考虑到电机的功率和转速。减速部分的这里可以选着链传动，带传动，和齿轮传动，同步传动的部分也一样。由于碎纸刀和轴是分分离式的，那么刀和轴的材料问题，这里只需要考虑刀和轴的装配和配合问题。这写问题都将在后面的设计计算中详细说明。方案的选择传动方案的提出正如前面设计总体设计思想里面所说每一部分的选着，那么这里可以提出3种传动的方式，主要差异在减速部分的设计。那么减速部分的选着可以有以下73种，链传动，带传动和齿轮传动。三种传动方案：方案一（带传动）：电机输入——带传动——减速齿轮——同步齿轮方案二（链传动）：电机输入——链传动——减速齿轮齿轮——同步齿轮方案三（齿轮传动）：电机输入——一级减速齿轮——二级减速齿轮——同步齿轮各方案见如下简图：方案一的带轮减速传动8方案二链的减速传动方案三的齿轮减速传动自锁装置方案凸轮制锁装置：9连杆滑块机构制锁装置：渐开线凸轮制锁装置：定时清理装置槽轮机构10搓纸轮方案凸轮机构：方案二：11六运动方案的评价及选定减速传动部分方案优缺点介绍：方案一：带传动具有结构简单、价格低廉、传动平稳等特点，并且具有能缓冲吸震、使用维修方便、有良好的挠性和弹性、起过载保护的优点；但是带传动不能保证定传动比，易打滑，易磨损寿命短，效率低以及压轴力大。方案二：链传动具有平均传动比准确、无弹性滑动和整体打滑现象、传动效率高、整体尺寸小、压轴力小、过载能力强、成本低、并且可以在恶劣环境下工作的优点；但是链传动也有不能保持恒定的瞬时传动比、仅能在两平行轴之间转动、噪声大、易跳齿、且工作载荷不可以大范围内变化等缺点。方案三：齿轮传动具有效率高、结构紧凑、工作可靠寿命长，且传动比精确稳定的优点；但是齿轮的制造和安装精度要求很高，成本较高，且不宜用于传动距离过大的场合。最终方案的选择由于本设计碎纸机为办公室工作机器，考虑到其工作环境，不能在工作时发出较大的声音，所以链传动不是最优选择；考虑到工作效率的问题，带传动也不是最好的选择；考虑到齿轮传动综合就有结构紧凑、噪音小且效率高的优点，并且纵观碎纸机的发展历史，我们可以看出碎纸机的传动设计正在朝着齿轮传动发展，并且齿轮的制造材料也在不断的优化，所以12最终选择了以齿轮传动为此碎纸机的主要传动系统。自锁装置方案选择凸轮制锁装置：缺点：接触处为点线接触，易磨损，凸轮制造困难。优点：是只要适当的设计出凸轮的轮廓曲线，就可以是推杆得到各种预期的运动规律。连杆滑块机构制锁装置：缺点：传动路线较长，机械效率低其不易用于高速运动的缺点比较适合锁紧装置。优点：制造简单，方便装配，磨损小，润滑好，承载能力较大适合做保密锁紧装置。渐开线凸轮制锁装置：缺点：碰撞冲击力大，噪声大，易磨损，制造复杂。优点：急回机构适用于定时锁紧装置。自动清理装置方案选择：选用槽轮机构。搓纸轮方案选择：凸轮方案：凸轮计算复杂，易磨损，制造成本高。方案二：简单易行，计算简单，制造简单。根据设计要求以及课题的设计任务可得出系统图的设计如下图所示：13七机器的运动循环图14八执行机构的设计与分析电机的选择与传动装置电机的转速确定设定该碎纸机初定刀具直径D=47mm,即两刀具的啮合长度为L=6mm,减速齿轮的传动比设定为i=2，根据设计要求碎纸机的碎纸速度为v=2.7m/min,由此可得知碎纸机刀具的输入与输出轴的转速分别是：计算如下：min/56.24)6247(14.3min/2700)2(21rmmmmLDvnn将1n、2n圆整即可得2n=1n=25r/min所以经计算有减速箱内的各轴转速为：n4=25r/min15n3=200r/minn2=2800r/min设计V带和带轮电动机功率P=2.2KW，转速n=2800r/min传动比i0=21.确定计算功率Pca由《机械设计》课本查工作情况系数KA=1.1Pca=KA×P=1.1×2.2KW=2.42KW2.选择V带的带型根据Pca，Nm查图，选A带确定带轮的基准直径dd和验算带速V1）初选小带轮的基准直径dd1，取小带轮的基准直径dd1=100mm2）验算带速v，验算带的速度V=π×n1Dd1/(60*1000)=3.14*100*1440/(60*1000)=15.072m/s又5m/sV25m/s故带速合适3．计算大带轮的基准直径。计算大带轮的基准直径dd2dd2=i0*dd1=2.05*100=205mm根据表圆整为200mm此时带传动实际传动比i0’=dd2/dd1=24.确定V带的中心距a和基准长度Ld1)0.7（dd2+dd1）a02（dd2+dd1）210mma0600mm取a0=500mm2)计算带所需的基准长度：16Ld0=2a0+π/2（dd2+dd1）+（dd2+dd1）×（dd2+dd1）/4a0=2×500+3.14×300/2+100×100/（4*500）=1476mm查表，选Ld=1400mm，带的修正系数KL=0.983）计算实际中心距aa=a0+（Ld-Ld0）/2=500+（1476-1440）/2=538mmamin=a-0.015Ld=517mmamax=a+0.03Ld=542mm所以中心距变化范围517~542mm5．验算小带轮上的包角α1α1=180°-（dd2-dd1）×57.3°/a=180°-(200-100)×57.3°/538=169°90°满足要求计算带的根数1)计算单根V带的额定功率PrN1=1440r/min，dd1=100mm查表得，P0=2.05KW查表得，△P0=0.17KW查表得，Ka=0.97617查表得，KL=0.961于是Pr=（P0+△P0）*Kα*KL=（1.32+0.17）*0.961*0.976=1.4KW2)计算V带的根数zz=Pca/Pr=2.42/1.4=1.73取Z=2连接V带的二级减速：mm0021.25160mzd160zmm252025.1md20z175mm1.25140mzd140zmm252025.1md20666999888777分度圆直径分度圆直径分度圆直径分度圆直径zzz1:81:79678rr5.112amm100a9678滑块机构槽轮机构：18槽轮机构：中心距：141mm刀具搓纸轮：19搓纸轮齿轮分度圆直径d=z*m=20*1.25=25mm搓纸轮齿轮中心距a=1/2(d+d)=25mm搓纸轮齿轮齿轮宽度取值b=20mm刀具齿轮分度圆直径d=z*m=20*1.25=25mm刀具齿轮中心距a=1/2(d+d)=25mm刀具齿轮齿轮宽度取值b=20mm两刀具之间传动比为1：1刀具与搓纸轮之间传动比为1：1九工作中常见的问题及解决办法碎纸机为办公室工作机器，工作环境比较安静，但是长时间的工作，特别是在碎纸机工作量比较大的地方，碎纸机也不免会出现塞纸、电机堵死、碎纸机发20出异声等常见的问题，因此了解一些碎纸机常见问题及其解决办法对使用者也是很有帮助的。1碎纸机不进纸检查电路板是否工作正常、检查电机是否工作正常。2碎纸机卡纸了有倒退功能的话先试试倒退键看看是否可自行退出。实在不行就切断电，然后将碎纸那部分提出来倒一个头，倒几下,然后再开。切记要断电操作！倘若还不行的话，可以尝试倒过来时用螺丝刀搞掉一些碎纸。3不能碎纸,但拨通开关时电机运转的声音异常这是碎纸机传动系统出了毛病,保修期内应送到指定厂商处修理。4碎纸机不通电请检查电源是否接好、请检查是否把开关打开、检查保险管是否被击穿、检查电路板是否有被击穿、检查垃圾筒是否被放好。5碎纸机有异响请检查刀具是否有损坏、请检查是否有碎纸末太多，影响刀具