機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)-碎紙機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)電子版

1、2012年機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)碎紙機(jī)設(shè)計(jì)者：學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師： 2012年6月21日7月5日目錄一 設(shè)計(jì)題目二 設(shè)計(jì)任務(wù)三 機(jī)器的功能分析四 碎紙機(jī)的發(fā)展五 運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)六 運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)價(jià)及選定七 機(jī)器的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖八 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析九 工作中常見(jiàn)的問(wèn)題及解決辦法十 碎紙機(jī)的使用注意事項(xiàng)及保養(yǎng)十一 設(shè)計(jì)小結(jié)十二 參考資料一 設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)一臺(tái)能制動(dòng)粉碎紙張的粉碎機(jī)。操作者將一疊規(guī)格相同的待粉碎的紙張放入碎紙機(jī)的集紙器，合上蓋子，按下按鈕，碎紙機(jī)激動(dòng)將紙張送入碎紙槽內(nèi)粉碎，當(dāng)槽內(nèi)紙屑堆積到一定量時(shí)予以清除。自動(dòng)碎紙機(jī)保證紙張一旦送入機(jī)器后，在被粉碎完畢之前無(wú)法開(kāi)蓋取出，以免文件泄露。碎

2、紙機(jī)的只要工藝動(dòng)作為：將紙張逐張送入碎紙槽。鎖緊集紙器蓋子。將紙張粉碎。定時(shí)清除紙屑。原始數(shù)據(jù)如下：碎紙生產(chǎn)率為90張/min。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2800r/min。機(jī)器總體尺寸不大于600mm*400mm*1000mm。二 設(shè)計(jì)任務(wù) 擬定工藝原理圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。進(jìn)行送紙，碎紙，清除紙屑，集紙器蓋子啟閉的的執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型。進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組合方案評(píng)定和選型，畫(huà)出執(zhí)行機(jī)構(gòu)組合方案示意圖。擬定傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比。畫(huà)出包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案示意圖。對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺度綜合，按比例在圖紙（A2或A3）上畫(huà)出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖。對(duì)主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析，畫(huà)出從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)線圖。對(duì)碎紙機(jī)進(jìn)行三圍造

3、型和運(yùn)動(dòng)仿真。編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。三 機(jī)器的功能分析 碎紙機(jī)是由一組旋轉(zhuǎn)的刀具、紙梳、驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、制鎖裝置、定時(shí)清理裝置和減速齒輪組成的。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、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哂斜Ｃ芄δ埽且驗(yàn)樗梢詾楝F(xiàn)代辦公提供一份環(huán)保清潔的保證。馬達(dá)：提供動(dòng)力裝置。減速箱：達(dá)到預(yù)定轉(zhuǎn)速的裝置。刀具：將紙張

4、粉碎。紙梳：將紙張逐張送入粉碎槽。定時(shí)清理裝置：定時(shí)清除紙屑。制鎖裝置：保證紙張一旦送入碎紙機(jī)后，在粉碎完畢之前無(wú)法開(kāi)蓋取出，以免文件泄密。四 碎紙機(jī)的發(fā)展 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

5、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、軟盤、磁帶、錄象等；帶有保護(hù)膜的嵌鈕面板，保證了前進(jìn)、后退、停止、滿紙停機(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

6、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)。五 運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的總體思想 本設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)碎紙機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)部分，可自己選著傳動(dòng)方式，搭建傳動(dòng)系統(tǒng)，完成傳動(dòng)的要求。 整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)有，下面幾部分組成，電機(jī)、減速部分、同步傳動(dòng)，刀軸，碎紙刀，自鎖裝置定時(shí)清理裝置部分組成。那么本設(shè)計(jì)做的工作就是選著搭配，設(shè)計(jì)計(jì)算等工作來(lái)搭建整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)?；谶@樣的整體思想，選著電機(jī)必須考慮到電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速。減速部分的這里可以選著鏈傳動(dòng)，帶傳動(dòng)，和齒輪傳動(dòng)，同步傳動(dòng)的部分也一樣。由于碎紙刀和軸是分分離式的，那么刀和軸的材料問(wèn)題，這里只需要考慮刀

7、和軸的裝配和配合問(wèn)題。這寫(xiě)問(wèn)題都將在后面的設(shè)計(jì)計(jì)算中詳細(xì)說(shuō)明。方案的選擇傳動(dòng)方案的提出 正如前面設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)思想里面所說(shuō)每一部分的選著，那么這里可以提出3種傳動(dòng)的方式，主要差異在減速部分的設(shè)計(jì)。那么減速部分的選著可以有以下3種，鏈傳動(dòng)，帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)。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 各方案見(jiàn)如下簡(jiǎn)圖：方案一的帶輪減速傳動(dòng) 方案二鏈的減速傳動(dòng)方案三的齒輪減速傳動(dòng)自鎖裝置方案凸輪制鎖裝置： 連桿滑塊機(jī)構(gòu)制鎖裝置： 漸開(kāi)線凸輪制鎖裝置： 定時(shí)清理裝置槽輪機(jī)

8、構(gòu) 搓紙輪方案 凸輪機(jī)構(gòu)：方案二：六 運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)價(jià)及選定減速傳動(dòng)部分方案優(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

9、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。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)。自鎖裝置方案選擇 凸輪制鎖裝置： 缺點(diǎn)：接觸處為點(diǎn)線接觸，易磨損，凸輪制造困難。 優(yōu)點(diǎn)：是只要適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線，就可

10、以是推桿得到各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 連桿滑塊機(jī)構(gòu)制鎖裝置： 缺點(diǎn)：傳動(dòng)路線較長(zhǎng)，機(jī)械效率低其不易用于高速運(yùn)動(dòng)的缺點(diǎn)比較適合鎖緊裝置。 優(yōu)點(diǎn)：制造簡(jiǎn)單，方便裝配，磨損小，潤(rùn)滑好，承載能力較大適合做保密鎖緊裝置。 漸開(kāi)線凸輪制鎖裝置： 缺點(diǎn)：碰撞沖擊力大，噪聲大，易磨損 ，制造復(fù)雜。 優(yōu)點(diǎn)：急回機(jī)構(gòu)適用于定時(shí)鎖緊裝置。自動(dòng)清理裝置方案選擇： 選用槽輪機(jī)構(gòu)。搓紙輪方案選擇： 凸輪方案：凸輪計(jì)算復(fù)雜，易磨損，制造成本高。 方案二：簡(jiǎn)單易行，計(jì)算簡(jiǎn)單，制造簡(jiǎn)單。根據(jù)設(shè)計(jì)要求以及課題的設(shè)計(jì)任務(wù)可得出系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì)如下圖所示：七 機(jī)器的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 八 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析電機(jī)的選擇與傳動(dòng)裝置電機(jī)的轉(zhuǎn)速確定設(shè)定該

11、碎紙機(jī)初定刀具直徑D=47mm,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=2.7m/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：將、圓整即可得=25r/min所以經(jīng)計(jì)算有減速箱內(nèi)的各軸轉(zhuǎn)速為：n4=25r/minn3=200r/minn2=2800r/min設(shè)計(jì)V帶和帶輪電動(dòng)機(jī)功率P=2.2KW，轉(zhuǎn)速n=2800r/min 傳動(dòng)比i0=2PcaPca=KA2.2KW=2.42 KW 根據(jù)Pca，Nm查圖，選A帶確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd和驗(yàn)算帶速V1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1=100 mm2）驗(yàn)

12、算帶速v，驗(yàn)算帶的速度V=n1Dd1/(60*1000)=3.14*100*1440/(60*1000)=15.072 m/s又5 m/s V25 m/s 故帶速合適3計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑。計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑dd2dd2=i0* dd1=2.05*100=205 mm根據(jù)表圓整為200mm 此時(shí)帶傳動(dòng)實(shí)際傳動(dòng)比i0= dd2/ dd1=2 1)0.7（dd2+dd1）a0 2（dd2+dd1） 210mma0600mm取a0=500mm2)計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度：Ld0=2a0+/2（dd2+dd1）+（dd2+dd1）（dd2+dd1）/4a0 =2300/2+100100/（4*500）

13、=1476mm3）計(jì)算實(shí)際中心距aa=a0+（Ld-Ld0）/2=500+（1476-1440）/2=538mmamin=a-0.015Ld=517mmamax=a+0.03Ld=542mm所以中心距變化范圍 517542 mm5驗(yàn)算小帶輪上的包角11=180-（dd2-dd1）/a =180-(200-100)/538 =16990滿足要求計(jì)算帶的根數(shù)1)計(jì)算單根V帶的額定功率PrN1=1440r/min ，dd1=100mm查表得，P0=0.17 KWPr=（P0+P0）*K*KL=（1.32+0.17）*0.961*0.976=1.4 KW2)計(jì)算V帶的根數(shù)z取Z=2連接V帶的二級(jí)減速：

14、 滑塊機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)：槽輪機(jī)構(gòu)：中心距：141mm刀具搓紙輪： 搓紙輪齒輪分度圓直徑d=z*m=20*1.25=25mm 搓紙輪齒輪中心距a=1/2(d+d)=25mm 搓紙輪齒輪齒輪寬度取值b=20mm 刀具齒輪分度圓直徑d=z*m=20*1.25=25mm 刀具齒輪中心距a=1/2(d+d)=25mm 刀具齒輪齒輪寬度取值b=20mm 兩刀具之間傳動(dòng)比為1：1 刀具與搓紙輪之間傳動(dòng)比為1：1九 工作中常見(jiàn)的問(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

15、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)卡紙了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

16、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？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?jié){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。十 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

17、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、磁盤、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。十一 設(shè)計(jì)小結(jié) 課程設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，為其一周的課程設(shè)計(jì)，讓我們收獲了很多，雖然很勞累，但是畢竟學(xué)到了很多東西，學(xué)到

18、了如何將理論應(yīng)用到實(shí)際，也知道要完美的設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器需要多么大工作量，多么的困難。但是，勞累之中是充實(shí)，結(jié)束之后是心滿意足的收獲。這次課程設(shè)計(jì)的課題是碎紙機(jī)。看似簡(jiǎn)單而實(shí)際很復(fù)雜的一個(gè)機(jī)器，我們分成三人小組，雖然人數(shù)上有一定的優(yōu)勢(shì)，但是由于理論知識(shí)不足，再加上平時(shí)沒(méi)有什么設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，一開(kāi)始方案的確定就有些力不從心。但是在老師的幫之下，自己查閱資料和同學(xué)的幫助下，漸漸的了解，慢慢的有了眉目。在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中首先要拿到的數(shù)據(jù)算出一系列的尺寸，正像老師說(shuō)的一樣，設(shè)計(jì)所需的每一個(gè)數(shù)據(jù)都要從機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)上或者機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)上找到出處，蒙混過(guò)關(guān)時(shí)不可行的。設(shè)計(jì)伊始，我們碰壁很多，方案一直確定不好，我們一邊在網(wǎng)上收集資料，邊學(xué)習(xí)，邊設(shè)計(jì)。在