棉浆粕办公碎纸机设计

1、摘要 碎纸机是对于需要报保密的废弃文件、保密资料、图纸、记有保密信息的废纸以及试卷等需要安全处理的保密物件以及对于现代的一些信息载体（例如光盘，软盘等）等进行切割处的工具，理既可以达到文件保密的作用，也可以方便处理日常废弃品，为现代办公提供一份环保清洁的保证。本文通过对碎纸机发展历程的回顾，结合我国碎纸机的发展现状，发现市场里的碎纸机体积大，成本高，效率偏低，为此力求在设计中做到小体积，低成本，高效率的碎纸机。首先根据设计要求并考虑到碎纸机的工作特性提出三种不同的传动系统方案，通过对提出的不同传动系统方案进行分析比较，最终择优选择二级齿轮减速传动，并确定好碎纸机的传动系统简图；根据设计要求给出

2、的数据进行计算各轴的转速以及所传递的转矩由此确定电机型号，并通过计算弯曲疲劳强度与接触疲劳强度完成电机输出减速齿轮组和碎纸刀传动齿轮的设计与校核，以及这两对齿轮的结构设计；由于碎纸刀轴是主要受力部分，因此又对碎纸刀轴进行最小直径的计算以及轴上各部件的轴向及周向的固定及其位置进行了分析与确定；接下来又对碎纸刀刀具材料、形状的选择以及刀梳的形状结构进行了简单介绍，最终形成了碎纸刀轴、碎纸刀、齿轮等零件图和碎纸机的装配图。因此本设计对于民用办公或者企业办公的日常需要是有着实际应用的意义。关键词 碎纸机，传动，齿轮AbstractThe machine of shredder is a cutting

3、 tool which is need for secrecy, newspaper obsolete documents, drawings, confidential information waste paper of confidential information secret objects and test to safe handling and for some information carrier of modern (e.g. CD, floppy disk and so on), not only can achieve file security role, but

4、 also be convenient handle daily waste products, provide a guarantee for the modern office environment clean. This paper reviews the development course of the shredder, combining with the development situation of the shredder in China, found the shredder market in large volume, high cost, low effici

5、ency, therefore to be small in volume, in the design of low cost, high efficiency the paper shredder. Firstly, according to the design requirements and considering the characteristics of paper shredder put forward three kinds of schemes of different transmission system, through the analysis and comp

6、arison of different transmission system is proposed, finally to select two gear reducer drive, and determine the shredder of transmission system；According to the given data of design requirements for speed calculation of each axis and transmission torque to determine the model of motor, completion o

7、f the motor output by calculating the bending fatigue strength and contact fatigue strength reduction gear set and shredding knife drive gear design and verification, as well as two pairs of the structural design of the gear；Shredding knife shaft is the main force part, the calculation of the minimu

8、m diameter and the shaft of the various components of the axial and the circumferential direction fixed its position on the shredding blade shaft analysis and determination；A brief introduction followed by shredding blade cutting tool materials, the choice of the shape and the shape of the knife com

9、b structure, culminating in the assembly drawing of the the shredding cutter shaft shredding knives, gear parts diagram and shredders；The design has a practical application significance of the day-to-day needs of the civilian office or corporate office.Key words office shredder ，transmission ，gear目录

10、摘要.IAbstract.I1 绪论.3 1.1简介.3 1.2发展历史.3 1.3碎纸机的特性.4 1.3.1碎纸的方式和能力及其效果.4 1.3.2碎纸的速度和宽度及其容积.7 1.3.3其他特性.8 1.3.4处理对象的材质及其余事项.8 1.4设计的主要任务.9 1.4.1研究现状与研究意义.9 1.4.2设计要求和设计的主要步骤.102 设计方案的选定及常见问题的解决.11 2.1设计的总体思想.11 2.2方案的提出及选定.11 2.2.1方案的提出.11 2.2.2方案的分析与比较.12 2.2.3方案的选定.12 2.3常见问题及解决方案.133 碎纸机机械部分的设计计算.14

11、 3.1电机的选择及其输出轴的设计计算.14 3.1.1电机的选择.14 3.1.2电机输出轴的设计计算.16 3.2传动系统中各轴的转速以及转矩计算.17 3.2.1各轴的转速计算.17 3.2.2各轴的功率计算.17 3.2.3各轴的输出转矩的计算.17 3.3减速机部分的设计与计算.18 3.3.1一级减速级齿轮组的设计与计算.18 3.3.2一级减速级齿轮的结构设计.22 3.3.3一级减速级输出轴的设计.23 3.3.4二级减速级齿轮组的设计与计算.23 3.3.5二级减速级齿轮的结构设计.27 3.4主轴的设计与计算.28 3.4.1主轴齿轮的设计.28 3.4.2主轴齿轮的结构设

12、计.29 3.4.3碎纸刀输出轴材料的选择.30 3.4.4碎纸刀输入轴材料的选择.314 碎纸刀及其轴的设计计算.32 4.1刀具材料的选择.32 4.2刀齿盘的形状.33 4.3刀齿盘的公差及表面粗糙度.34 4.4刀梳的设计.34 4.5旋转零件的润滑方式及弹簧挡圈的确定.355 总结.35参考文献.36致谢.36 41 绪论1.1简介碎纸机对于现代办公室来说是个不可或缺的工具。对于需要报保密的废气文件、保密资料、图纸、记有保密信息的废纸以及试卷等需要安全处理的保密物件，以前用手来销毁，但是这种方法既不安全，效率又低，而且比较费力，特别是对于现代的一些信息载体（例如光盘，软盘等）就不是好

13、方法了。碎纸机是由一组旋转的刀刃、纸梳、驱动马达和减速齿轮组成的。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七代的发展历程，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。1.2发展历史 第一代碎纸机：第一代碎纸机传动机构大多是皮带传动，带传动具有缓和冲击、吸收震动、噪音少、成本低、保养维修较方便等优

14、点，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

15、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、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。 第七代碎纸机：2010年，研发出最新专利制冷技术（水冷+风冷）碎纸机。

16、全新技术应用N倍效能，连续碎纸40分钟以上，六大革新技术：A.冷却系统大幅度增加机器连续工作时间和快速恢复待机状态，减少人员工作时间，提高工作效率。B.超静音设计工作噪音低于55分贝，创造安静舒适的办公环境。C.防堵卡系统优秀的齿轮设计有防卡纸现象，使用更放心。D.碎纸量控制系统能耗直观的呈现，耗能全在掌握中。E.触控操作首次采用触摸技术应用于碎纸机，敢为人先，操控更人性，使用更方便，科技创造时尚。F.风冷系统水冷系统相辅相成，让机器更快恢复最佳状态。1.3 特性如何选择适合自己的碎纸机，可以参考以下七大特性来选购，分别是碎纸方式、碎纸能力、碎纸效果、碎纸速度、碎纸宽度、碎纸箱容积以及其他特性

17、。 1.3.1 碎纸的方式和能力及其效果A.碎纸方式 图1.1 粒状效果 图1.2 条状效果 碎纸方式是指当纸张经过碎纸机处理后被碎纸刀切碎后的形状。根据碎纸刀的组成方式，现有的碎纸方式有：碎状、段状、沫状、条状、粒状、丝状等。市面上有些碎纸机可选择两种或两种以上的碎纸方式。不同的碎纸方式适用于不同的场合，如果是一般性的办公场合则选择粒状、丝状，段状、条状的就可以了。但如果是用到一些对保密要求比较高的场合就一定要用沫状的。当前采用四把刀组成的碎纸方式是最先进的工作方式，碎纸的纸粒工整利落，能达到保密的效果。B.碎纸能力 碎纸能力是指碎纸机一次能处理的纸张厚度及纸张最大数目。一般碎纸效果越好则其

18、碎纸能力则相对差些，如某品牌碎纸机上标称碎纸能力为A4，70g，7-9张，就是说明该碎纸机一次能处理切碎厚度为70g的A4幅面的纸七到九张。普通办公室选用A4，70g，3-4张的就可以满足日常工作需要，如果是大型办公室则要根据需要选择合适幅面和较快速度的碎纸机现有大型碎纸机一般都能达到60-70张每次。 C.碎纸效果 图1.3 一级保密(条状:6.3-12mm) 图1.4 二级(条状3.9-5.8/粒状6-10.5 x 40-80mm) 图1.5 三级(条状1.9mm/粒状3.9-6 x 25-53mm) 图1.6 四级保密(粒状:1.9-2 x 15mm) 图1.7 五级保密(粒状:0.78

19、 x 11mm) 图1.8 六级保密(粒状:1 x 5mm) 碎纸效果是指纸张经过碎纸机处理后所形成的废纸的大小，一般是以毫米（mm）为单位的。粒、沫状效果最佳，碎状次之，条、段状相对效果更差些。例如2*2mm保密效果可将A4纸张切成1500多小块。不同的场合可根据实际需要选择不同碎纸效果的碎纸机。如家庭和小型办公室不牵涉到保密的场合可选用4mm*50mm、4mm*30mm等规格的就可以了。而要求保密的场合根据毁灭资料最低标准，电脑印字文件必须碎至3.8mm以下的纸条。对于高度机密的文件，应采用可纵横切割的碎纸机，最好选用达到3mm*3mm及其以下规格碎纸效果的碎纸机。 1.3.2碎纸的速度和

20、宽度及其容积A.碎纸速度 也就是碎纸机的处理能力，一般用每分钟能处理废纸的总长度来度量，如3米/分，表示每分钟可处理的纸张在没有切碎之前的总长度。当然也有用厘米表示的，实际上是一样的。B.碎纸宽度碎纸宽度就是碎纸机所要切碎的纸张在没有进入碎纸机之前的最大宽度，也就是指碎纸机所能容许的纸张的宽度。通常要切碎的纸张要与切口垂直输入，否则整行文字有可能完整保留，资料尽露；另外如果入纸口太细，纸张便会折在一起，降低每次所碎张数，且容易引至纸塞，降低工作效率。所以选择碎纸机时一定要注意碎纸宽度的选择。但普通办公室一般只要能进入A4纸（大约190mm），所以220mm宽度就足够用了。C.碎纸箱容积 碎纸箱

21、容积是指盛放切碎后废纸的箱体体积。碎纸机生成的碎片存放于下列容器中的一种：低端的碎纸机一般放置于废纸篓的上方，这样切割完的碎片就简单地放置在废纸篓里；稍微贵一些的产品则自带废纸篓（碎纸箱）。大多数办公用碎纸机一般都是封闭的带轮子的柜子，能够方便地在办公室里移动，这种碎纸机就牵涉到了碎纸箱容积的选择。普通办公室和家用碎纸机出于实际需要和占地大小考虑可选择较小容量的碎纸箱，大小在4升到10升之间为宜；中型办公室以10-30升为最佳，大型办公室可选用50升以上的碎纸箱。最后，还有一些碎纸机带有一个能挂上塑料袋的架子。这样的你只要准备能挂在架子上的塑料袋就行了。 1.3.3其他特性其他特性指的是碎纸机

22、除了本身应具有的功能外，与一般的碎纸机相比不同之处，如采用超级组合刀具，可碎信用卡，书钉；精密电子感应进/退纸功能。有些产品还具有超量/超温/过载/满纸/废纸箱开门断电装置，机头提起断电保护系统，全自动待机/停机/过载退纸等。 1.3.4处理对象的材质及其其余事项A.处理对象的材质 图1.9 纸张 绝大多数碎纸机是设计成处理纸张的，通常是纸片或者纸条。如果您打算粉碎计算机的打印件，那么最好选择入口比较宽大的型号，这样纸张能够直接进入机器进行处理。还有一些碎纸机采用了进纸斗，这样就能够处理揉成一团的纸张了。还有一些碎纸机能够处理更多的东西。信用卡、录象带或者软盘都能够被这些机器所粉碎。B.其余事

23、项 维护要求:基本的经济型办公用碎纸机设计寿命是到年。后续的维护措施包括给切割装置上油以减少磨损，清除积在刀刃里的灰尘，以及更换装满的袋子。另外，避免在极限容量下长时间使用也是一个保养的关键。 个人型号的碎纸机并没有设计成可维修的。如果产品在保修期内损坏，厂商一般会给您更换一个而不是帮您维修。为了减少损坏的可能，尽量避免连续使用时间超过到分钟，并且避免纸张容量超过最高限制量。 及时清理垃圾 ：一个"垃圾箱满"的指示器是非常有用的，它能够在垃圾袋已经装满的时候提醒您及时清理，对于箱柜式的碎纸机来说，这个功能尤其重要。废纸的溢出是最常见的导致堵塞的原因。 使用安全要注意：要小心

24、一些悬挂的物件，比如领带，在碎纸机工作的时候偶然地被卷入进纸口。从安全的角度考虑，碎纸机的电源开关应该在一个容易触及的地方。同样，如果办公室里有小孩的话，最好考虑他们够不着刀刃的比较高的型号。降低运营成本 可替换的垃圾袋能够从碎纸机制造商那里购买，但是这样一来花销会很大。一个更好解决办法是从普通的塑料袋生产商那里，购买他们生产的尺寸差不多的塑料袋。1.4 设计的主要任务 1.4.1研究现状与研究意义A.研究现状 国家统计局的统计数据显示，中国碎纸机市场每年以20-25的速度发展，且呈现加速趋势，已成为世界生产大国。随着全球信息化的浪潮的兴起，IT经济迅猛发展，办公机具和一卡通行业作为其相关产业

25、突出巨大的市场前景。目前市场碎纸机国内外品牌有：科密、三木、得力、齐心、密理、奥士达、机密仕、惠格浩、英明仕、EBA等十多个。以科密、三木、齐心为主的品牌占据着国内主要市场，其中科密碎纸机价格在市场很有优势，性价比高，建立了国内最强大的研发、制造平台和分公司、成为国内行业的领导者和国际碎纸机开发和制造的重要组成部分；三木作为国内驰名商标，生产的所有产品均通过国家以及国际组织的品牌和技术认证，在安全性、稳定性和环保方面足与国内外优良产品相媲美；齐心有着近十多年的制造经验，是中国国内碎纸机制造业的元老级企业，其产品全面采用一体特殊刀具，超静音设计，碎纸效果比同类产品的保密级别更高，属于国际保密级别

26、中的高级别产品，不管从产品外观设计还是产品质量来说，都要比着所谓市场占有率第一的科密碎纸机好多了。近几年我国碎纸机行业市场竞争比较激烈，许多规模小质量差的碎纸机纷纷被淘汰，但其中还有许多企业凭着价格低廉的优势也占有一定的市场，并且对其他品牌的产品市场形成了一定的冲击。但国内主要的几大品牌的地位还是相当稳固的，以科密为首的几大品牌在市场的份额依然保持稳定，虽然在产品价格上有一定调整，但利润空间还是相当的可观的。B.研究意义 当前国内的碎纸机市场前景还是很广阔的，已有一直是国内几家知名碎纸机企业霸占着国内碎纸机市场，但价格偏高，主要针对公司用户。其实在欧美，日本等国家家庭用户占了很大比例，随着国人

27、的保密意识日渐增强，中国碎纸机市场也会朝着这样的发展方向去做，尤其是面对家庭用户的中档碎纸机，有很大的发展前景。根据美国信息产业调查数据显示，2006年，美国碎纸机市场需求超过3000万台，全球碎纸机市场容量已经超30亿美元。从全球碎纸机发展趋势可以看到，随着电子商务的发展进入到各企事业单位的办公室、家庭或个人用户，以及随着人们办公生活水平的提高以及对个人信息安全保密处理的需求，碎纸机被越来越多的政府机关、企事业单位以及个人消费群体的接受认可，全球碎纸机市场发展将呈现加速趋势，年均增长速度将超过20%，而中国市场则处于快速发展期，其发展前景无限。因此碎纸机的研究对于各种企业公司的研究成果的保护

28、以及技术知识的保密都有着实际应用的意义。 1.4.2设计要求和设计的主要步骤 A. 设计要求 碎纸宽度（毫米）：2.5×9（粒）； 每次碎纸量（张）：6； 碎纸速度（mm/s）：20； 入纸宽度（mm）：220； 额定功率（w）：150W；整机体积：377×218×570mm；整机重量：13kgB.设计的主要步骤 首先根据设计要求并考虑到碎纸机的工作特性提出三种不同的传动系统方案，通过对提出的不同传动系统方案进行分析比较，最终择优选择二级齿轮减速传动，并确定好碎纸机的传动系统简图如图2.1；根据设计要求给出的数据进行计算各轴的转速以及所传递的转矩见表2-1，由此确

29、定电机型号，并通过计算弯曲疲劳强度与接触疲劳强度完成电机输出减速齿轮组和碎纸刀传动齿轮的设计与校核，以及这两对齿轮的结构设计；由于碎纸刀轴是主要受力部分，因此又对碎纸刀轴进行最小直径的计算以及轴上各部件的轴向及周向的固定及其位置进行了分析与确定；接下来又对碎纸刀刀具材料、形状的选择以及刀梳的形状结构进行了简单介绍，最终形成了碎纸刀轴、碎纸刀、齿轮等零件图和碎纸机的装配图。2设计方案的选定及常见问题的解决2.1 设计的总体思想首先根据设计要求并考虑到碎纸机的工作特性提出三种不同的传动系统方案，通过对提出的不同传动系统方案进行分析比较，最终择优选择二级齿轮减速传动，并确定好碎纸机的传动系统简图如图

30、2.1；根据设计要求给出的数据进行计算各轴的转速以及所传递的转矩见表2-1，由此确定电机型号，并通过计算弯曲疲劳强度与接触疲劳强度完成电机输出减速齿轮组和碎纸刀传动齿轮的设计与校核，以及这两对齿轮的结构设计；由于碎纸刀轴是主要受力部分，因此又对碎纸刀轴进行最小直径的计算以及轴上各部件的轴向及周向的固定及其位置进行了分析与确定；接下来又对碎纸刀刀具材料、形状的选择以及刀梳的形状结构进行了简单介绍，最终形成了碎纸刀轴、碎纸刀、齿轮等零件图和碎纸机的装配图。2.2 方案的提出及选定 2.2.1方案的提出方案一（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同步齿轮方

31、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 2.2.2方案的分析与比较方案一：带轮减速传动 优点：传动平稳、结构简单、成本低、使用维护方便、 有良好的挠性和弹性、过载打滑。 缺点：传动比不准确、带寿命低、轴上载荷较大、传动装置外部尺寸大、效率低。 在这个传动系统中，带传动具有缓和冲击、吸收震动、噪音少、成本低、保养维修较方便等优点，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。方案二：链减速传动 优点：与带传动相比，无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确，工作可靠，效率高；传递功率大，过载能力强，相同工况下的传动尺寸小；所需张紧力小，作用于轴上

32、的压力小；能在高温、潮湿、多尘、有污染等恶劣环境中工作。缺点：仅能用于两平行轴间的传动；成本高，易磨损，易伸长，传动平稳性差，运转时会产生附加动载荷、振动、冲击和噪声，不宜用在急速反向的传动中。因此，链传动多用在不宜采用带传动与齿轮传动，而两轴平行，且距离较远，功率较大，平均传动比准确的场合。方案三：齿轮减速传动 优点：具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点。齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大。缺点：制造、安装精度要求较高，因而成本也较高； 不宜作远距离传动。在高速运行下，要求有较高的制造及安装精度，否则传动的噪声及震动较大。不宜用于两轴距离较大的场合

33、，否则要增加舵轮，使机器结构复杂。2.2.3方案的选定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，所以最终选择了以齿轮传动为此碎纸机的主要传动系统。根据设计要求以及课题的设计任务可得出传动系统图的设计如下图所示 图2.1 传动系统简图 碎纸刀输入轴 碎纸刀输出轴 电机输出轴 一级减速输出轴2.3常见问题及解决方案碎纸机不进纸：检

34、查传感器是否工作正常。检查电路板是否工作正常。检查电机是否工作正常。碎纸机卡纸了怎么办？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。不能碎纸,但拨通开关时马达运转的声音异常： 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。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。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，影响刀具正常工作。检查皮带是否有松动（在一

35、些老机型中有皮带）带电检查整机是否有摆动。碎纸机工作时有辐射吗？有电磁辐射。但碎纸机使用低压电，属于低频辐射，因此电场强度很小，可以忽略不计。它是通电后由电机带动刀片旋转将纸打碎，它和我们平时用的豆浆机原理相同。普通电器利用电机发电，它的频段一般维持在赫兹左右，最多也不会超过赫兹，这部分家用电器电磁波很难能辐射出来。但我们并不排除那些耗电量很大的电器，它们或许是采用电频技术，其瞬间可能产生成百上千兆的电磁场，由此可能产生电磁辐射。此类家电在生活中最常见的就是空调，但现在很多空调都采用了变频技术，因此并不是它时刻都可能产生巨大的电磁辐射，只要人不长时间靠近家电，电磁辐射并不可能对人造成直接的影响

36、。要注意人体与办公设备的距离，使用应保持一定的安全距离，离电器越远，受电磁波侵害越小。3 碎纸机机械部分的设计与计算3.1 电机的选择及其输出轴的设计计算 3.1.1电机的选择A.电机转速的确定设定该碎纸机初定刀具直径D=40mm,即两刀具的啮合长度为L=2.5mm,二减速齿轮的传动比设定为i=2，一减速齿轮的传动比设定为i=5.2，根据设计要求碎纸机的碎纸速度为v=1.2m/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：将、圆整即可得根据传动比即可计算出一级减速输出的转速应为：B.确定电机的功率根据课题要求，工作机所输出的功率为，由机械设计课程设计表12-8查得：滚动轴

37、承的传动效率，齿轮传动的传动效率由此可计算出电机的功率：圆整为：C.电机类型的确定由上面的计算结果可得知电机的功率为P=120w,经过市场调查最终选择了苏州浩远电机有限公司生产的型号：电机。电机的参数如下： 表3.1 电机型号参数苏州浩远机电有限公司出品电机型号：品牌：型号：功率：电压：电机的外观图如下图3.2所示：图3.2 电机的基本尺寸如下图3.3所示：图3.3 3.1.2电机输出轴的设计计算 由下面计算可知：电机输出轴所传递的扭矩为9.97，传递的功率是120w，转速是115rpm。由于此轴传递的扭矩不是很大，故选用45钢，取其许可应力40MPa,由此可初步估算轴的最小直径为：由于此轴上

38、只有小齿轮，且其直径为27mm,可选取此段轴的直径为14mm.齿轮一端用双螺母固定，另一端用轴肩固定。3.2 传动系统中各轴的转速以及转矩计算 3.2.1 各轴的转速计算： 碎纸刀轴： 一级减速输出轴： 电机输出轴： 3.2.2 各轴的功率计算 由于电机功率为120w, 则由齿轮传动以及滚动轴承的效率可以得出：一级减速输出的功率是：碎纸刀输入轴的输出功率是：碎纸刀输出轴的输出功率是： 3.2.3 各轴的输出转矩的计算由下面的公式： 可得各轴的功率如下：电机轴的输出转矩：一级减速输出轴即轴的输出扭矩：碎纸刀输入轴的转矩：碎纸刀输出轴输出的转矩：A.传动系统运动所有参数如下表1-1所示传动参数表3

39、.4轴的名称功率（w）转矩()转速(r/min)传动比轴1209.971155.2轴112.9750.0322 2轴108.591.7211 1轴104.2288.10113.3 减速机部分的设计计算 3.3.1一级减速级齿轮组的设计与计算A.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数按照图2.1的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动；碎纸机为办公室工作机器，属于一般工作机器，并且速度也不高，故选用7级精度（GB 1009588）；材料的选择：查机械设计表10-1选择小齿轮的材料为40Cr(调质)，硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS,两者的硬度差为40HBS，符合大小齿轮的工

40、作状况；选择小齿轮的齿数为，大齿轮的齿数为；B.按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算，即 接下来确定公式中的各计算数值：试选载荷系数；由表3.4可知电机输出轴上小齿轮传递的转矩9.97；由机械设计表10-7选取齿宽系数；由机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数；由机械设计图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳硬度极限；大齿轮的接触疲劳硬度极限；由于设计要求中没有给出具体工作年限，设定此碎纸机工作年限为10年，平均每天工作4小时，每年工作天数为300天。则大小齿轮的应力循环次数为：查机械设计图10-19可得接触疲劳寿命系数,；计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数为S=1，由

41、式；C.按齿面接触强度的计算试算电机轴小齿轮分度圆直径,代入中的较小值计算圆周速度v计算齿宽计算齿宽与齿高的比b/h模数 ，齿高 从而可得： 计算载荷系数根据v=0.14m/s,7级精度，查机械设计图10-8可得动载系数，直齿轮，由机械设计可查得使用系数，表10-4用插值法查得7级精度，小齿轮相对轴承非对称布置时，。由，查图10-13得；故载荷系数；按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径，由下式可得校正后的分度圆直径：计算模数 ：D.按齿根弯曲强度的设计弯曲强度的设计公式为 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限。由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数，；计算弯曲疲劳

42、许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则可得以下：；计算载荷系数K；查取齿形系数,由表10-5可得 ,；查取应力校正系数，由表10-5可得，；计算大小齿轮的并加以比较，；可得出大齿轮的数值大E.按齿根弯曲强度的计算对比结果可知，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，故可取弯曲疲劳强度算得的模数1.0022并就近圆整为标准值m=1.5mm，按接触强度算的分度圆直径为25.8mm，算得小齿轮的齿数： 取小齿轮齿数为18；从而大齿轮的齿数 ,取为94；这样的设计既

43、满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。F.几何尺寸的计算 计算分度圆直径 计算中心距 计算齿轮宽度 取， 3.3.2一级减速级齿轮的结构设计 通过齿轮传动的强度计算，只能确定出齿轮的主要尺寸，如齿数、模数、齿宽、分度圆直径等，而齿圈、轮辐、轮毂等的结构形式以及尺寸大小，通常都要通过结构设计来实现。齿轮的结构设计与齿轮的几何尺寸、毛坯、材料、加工方法、使用要求以及经济性要求等因素有关。进行齿轮的结构设计时，必须要综合考虑上述各方面的因素。通常是先按齿轮的直径大小，选定合适的结构形式，然后再根据推荐使用的经验数据来进行结构设计。 参考机械设计齿轮的结构设计，当

44、直径很小的钢制齿轮，当为圆柱齿轮时，若齿根圆到键槽底部的距离小于2m（m为端面模数），均应将齿轮与轴做成一体，叫做齿轮轴；当齿轮的直径时，可以做成实心结构的齿轮。进行齿轮的结构设计时，还要进行齿轮和轴的连接设计，通常采用单键连接，但当转速过高时，要考虑轮芯的平衡以及对中性，这时应采用花键连接或者双键连接，而本设计中齿轮的转速不是很高，齿轮与轴的轴向固定采用单键连接即可。由机械原理表10-2渐开线标准支持圆柱齿轮传动几何尺寸的计算公式，计算大小齿轮的齿顶圆直径，,计算如下： 那么这里的大小齿轮都可以做成实心结构的齿轮。A.计算大小齿轮的齿底圆直径 B.各计算结果 3.3.3一级减速级输出轴的设计

45、 此轴所传递的转矩为50.03N.m，转速为22r/min,传递的功率是112.97w,其上的零件分布如下图所示： 图 3.3 一级减速输出轴简图 3.3.4二级减速级齿轮组的设计与计算A.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数按照图2.1的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动；碎纸机为办公室工作机器，属于一般工作机器，并且速度也不高，故选用7级精度（GB 1009588）； 材料的选择：查机械设计表10-1选择小齿轮的材料为40Cr(调质)，硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS,两者的硬度差为40HBS，符合大小齿轮的工作状况；选择小齿轮的齿数为，大齿轮的齿数为；B.按齿

46、面接触强度的设计由设计计算公式进行试算，即 接下来确定公式中的各计算数值：试选载荷系数；由表4.1可知电机输出轴上小齿轮传递的转矩；由机械设计表10-7选取齿宽系数；由机械设计表10-6差得材料的弹性影响系数；由机械设计图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳硬度极限；大齿轮的接触疲劳硬度极限；由于设计要求中没有给出具体工作年限，设定此碎纸机工作年限为10年，平均每天工作4小时，每年工作天数为300天。则大小齿轮的应力循环次数为：查机械设计图10-19可得接触疲劳寿命系数,；计算接触疲劳许可应力取失效概率为1%，安全系数为S=1，由式得；C.按齿面接触强度的计算试算电机轴小齿轮分度圆直径,

47、代入中的较小值计算圆周速度v计算齿宽计算齿宽与齿高的比b/h模数 ，齿高 从而可得：计算载荷系数根据v=0.05m/s,7级精度，查机械设计图10-8可得动载系数，直齿轮，由机械设计可查得使用系数，表10-4用插值法查得7级精度，小齿轮相对轴承非对称布置时，。由，查图10-13得；故载荷系数；按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径，由下式可得校正后的分度圆直径：计算模数 ：D.按齿根弯曲强度的设计弯曲强度的设计公式为： 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数，；计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则可得以下：；计算载

48、荷系数K；查取齿形系数,由表10-5可得,；查取应力校正系数，由表10-5可得，；计算大小齿轮的并加以比较，；可得出大齿轮的数值大。E.按齿根弯曲强度的计算对比结果可知，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，故可取弯曲疲劳强度算得的模数1.59并就近圆整为标准值m=2mm，按接触强度算的分度圆直径，算得小齿轮的齿数：；从而大齿轮的齿数 。这样的设计既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。F.几何尺寸计算 计算分度圆直径

49、计算中心距 计算齿轮宽度 取， 3.3.5二级减速级齿轮的结构设计 参考机械设计齿轮的结构设计，当齿轮的直径时，可以做成实心结构的齿轮。 由机械原理表10-2渐开线标准支持圆柱齿轮传动几何尺寸的计算公式，计算大小齿轮的齿顶圆直径，,计算如下： 那么这里的大小齿轮都可以做成实心结构的齿轮。A.计算大小齿轮的齿底圆直径B.各计算结果；3.4主轴（碎纸刀轴）的设计计算 3.4.1主轴（碎纸刀轴）齿轮的设计 由于外型及刀具方面配合的原因，现各项基本尺寸确定，中心距定为70mm，m=2mm，采用直齿圆柱齿轮。仅需要选择材料和进行齿面接触疲劳硬度及齿根弯曲疲劳强度校核。A.选定齿轮类型，精度等级，齿轮材料由于碎纸刀轴所受的扭矩很大，故选用20Cr，经过调质处理后采用气体渗氮处理，齿面硬度300HBS；由于轴上的刀具配合有一定的精度要求，故选用六级精度（GB