第一章緒論1.1課題研究的目的及意義在現(xiàn)代社會(huì)中，隨著個(gè)人和企業(yè)隱私保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，碎紙機(jī)的角色變得愈發(fā)重要。這種辦公設(shè)備通過將紙張切割成條狀或碎片，有效防止敏感信息泄露給未經(jīng)授權(quán)的人員。從1909年手動(dòng)設(shè)備的發(fā)明到今天，碎紙機(jī)經(jīng)歷了多次技術(shù)革新，從手動(dòng)操作到電力驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)化，功能也從簡(jiǎn)單的紙張切割擴(kuò)展到處理信用卡、光盤、硬盤驅(qū)動(dòng)器等硬質(zhì)物品[1-3]?，F(xiàn)代碎紙機(jī)根據(jù)切割紙張的大小和形狀分為不同安全等級(jí)，從簡(jiǎn)單的條狀切割到微小的粒狀碎片，以滿足不同安全需求。在辦公環(huán)境中，碎紙機(jī)不僅為企業(yè)提供安全保障，也為個(gè)人用戶保護(hù)隱私提供了手段。通過定期使用碎紙機(jī)，個(gè)人可以有效防止信息泄露，降低成為詐騙和身份盜竊受害者的風(fēng)險(xiǎn)。此外，碎紙機(jī)在環(huán)保方面也發(fā)揮著重要作用[4]。通過將紙張切割成細(xì)小碎片，不僅保護(hù)了信息安全，也有助于紙張的回收和再利用，支持可持續(xù)發(fā)展理念，減少了浪費(fèi)，保護(hù)環(huán)境。許多企業(yè)和個(gè)人將碎紙機(jī)視為實(shí)現(xiàn)辦公室和家庭環(huán)保目標(biāo)的重要方式。碎紙機(jī)是一種專門用于安全地切割和銷毀含有敏感信息文件的設(shè)備，其核心構(gòu)造包含了切削紙張的刀組和驅(qū)動(dòng)這一切動(dòng)作的電動(dòng)機(jī)。該設(shè)備利用精密的齒輪機(jī)制作為橋梁，確保電能高效轉(zhuǎn)換為刀組的切割動(dòng)能，從而實(shí)現(xiàn)文件的徹底粉碎。現(xiàn)代碎紙機(jī)已發(fā)展到第八代，功能不僅限于碎紙，還能處理信用卡、回形針、硬盤等硬質(zhì)物品，成為許多國(guó)家家庭和辦公室的常用設(shè)備[5-7]。1.2碎紙機(jī)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)1.2.1國(guó)內(nèi)發(fā)展趨勢(shì)研究表明，我國(guó)碎紙機(jī)市場(chǎng)正以接近23%的年增長(zhǎng)率快速發(fā)展，增速呈上升態(tài)勢(shì)。盡管市場(chǎng)需求有一定限度，但制造商數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)，導(dǎo)致該行業(yè)內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)異常激烈。市場(chǎng)自然淘汰了品質(zhì)較低、噪音較大的產(chǎn)品，與此同時(shí)，一些依靠低成本優(yōu)勢(shì)的企業(yè)仍能維持市場(chǎng)份額。國(guó)內(nèi)知名品牌穩(wěn)固其市場(chǎng)地位，通過價(jià)格調(diào)整和提升運(yùn)營(yíng)效率，依然保持可觀盈利。隨著國(guó)人保密意識(shí)不斷增強(qiáng)，預(yù)計(jì)中國(guó)對(duì)中等檔次的辦公和家用碎紙機(jī)需求將持續(xù)攀升[8-10]。國(guó)內(nèi)碎紙機(jī)目前已經(jīng)從第一代發(fā)展到第五代。第一代以皮帶傳動(dòng)為主，噪音小，但長(zhǎng)期使用下皮帶易伸長(zhǎng)、損壞，影響機(jī)器穩(wěn)定。第二代引入了塑料齒輪，工藝簡(jiǎn)化卻犧牲了精度，高速運(yùn)行時(shí)噪音顯著，且齒輪易斷裂。第三代創(chuàng)新使用金屬鏈輪，實(shí)現(xiàn)了靜音、節(jié)能及高效切割，提升了整體協(xié)調(diào)性。第四代回歸金屬齒輪，解決了耐用性問題，但噪音控制依舊不足。第五代，即金剛密臺(tái)機(jī)芯，采用合金鋼和特殊熱處理工藝，大幅減少了磨損，降低了噪音，確保了產(chǎn)品耐用與安靜[11]。如下圖1.1。圖1.1國(guó)內(nèi)第五代碎紙機(jī)1.2.2國(guó)外發(fā)展趨勢(shì)盡管國(guó)內(nèi)碎紙機(jī)市場(chǎng)目前規(guī)模有限，海外市場(chǎng)，尤其是美國(guó)和日本，無論在辦公室還是家庭環(huán)境中，碎紙機(jī)幾乎成為標(biāo)配，顯示出龐大的市場(chǎng)需求。早在2005年，美國(guó)市場(chǎng)對(duì)于碎紙機(jī)的需求量就已經(jīng)達(dá)到了2800萬臺(tái)的規(guī)模，與此同時(shí)，全球碎紙機(jī)市場(chǎng)的交易價(jià)值超過了30億美元大關(guān)[12-14]。這一時(shí)期，隨著互聯(lián)網(wǎng)普及率的大幅上升以及電子商務(wù)領(lǐng)域的興旺發(fā)展，不僅辦公室環(huán)境，就連家庭和個(gè)體商戶也普遍提高了對(duì)信息安全的關(guān)注度，從而加劇了對(duì)碎紙機(jī)產(chǎn)品的需求[15]。信息流通加速與商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇的背景下，保護(hù)個(gè)人信息變得尤為重要，預(yù)示著碎紙機(jī)行業(yè)未來具有廣闊的發(fā)展?jié)摿Α?guó)外碎紙機(jī)歷經(jīng)八代演進(jìn)，其功能與性能不斷提升，國(guó)內(nèi)碎紙機(jī)目前已經(jīng)從第一代發(fā)展到第三代[16]。第一代為高科技多媒體系列，技術(shù)更進(jìn)一步，能處理多種介質(zhì)，操作面板人性化設(shè)計(jì)，增加了智能化功能。第二代則革命性地應(yīng)用了水冷+風(fēng)冷雙冷卻系統(tǒng)，大幅延長(zhǎng)連續(xù)碎紙時(shí)間，提高了工作效率。第三代，即柜式碎紙機(jī)或4合1打印工作站，集成了打印、碎紙、文件存儲(chǔ)等功能于一身，采用高效風(fēng)冷系統(tǒng)，確保長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，標(biāo)志著碎紙機(jī)向多功能集成方向的邁進(jìn)。如下圖示1.2。每一代碎紙機(jī)的迭代，都是對(duì)前一代問題的改進(jìn)與功能的拓展，反映了技術(shù)進(jìn)步與市場(chǎng)需求的緊密結(jié)合。圖1.2國(guó)外第三代碎紙機(jī)1.3碎紙效果及保密等級(jí)圖1.3碎紙等級(jí)碎紙機(jī)處理后的紙張形態(tài)稱為碎紙效果，通常使用毫米(mm)作為衡量尺寸的標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)碎屑的形狀，碎紙機(jī)主要分為三大類：細(xì)碎型、碎段型和條狀碎紙。在這三者中，細(xì)碎型提供了最高的保密級(jí)別，碎段型次之，而條狀碎紙的保密性相對(duì)較弱。因此，對(duì)于那些對(duì)信息保密需求不是很嚴(yán)格的小微辦公室或是家庭用戶來說，選擇產(chǎn)生碎紙條或碎段的碎紙機(jī)模型已經(jīng)足夠滿足日常的使用需求。而對(duì)于政府或事企單位的一些合同，協(xié)議等文件則需要選用細(xì)碎。1.4設(shè)計(jì)要求碎紙機(jī)常設(shè)于辦公室環(huán)境下，享有良好工作條件和較短運(yùn)行周期，主要處理少量薄紙張，因此在設(shè)計(jì)階段，可以適當(dāng)簡(jiǎn)化對(duì)軸承座和軸的疲勞強(qiáng)度評(píng)估。鑒于其轉(zhuǎn)速要求不高，潤(rùn)滑系統(tǒng)選擇基礎(chǔ)潤(rùn)滑脂便能滿足需求，無需采用復(fù)雜的滾珠軸承設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)旨在優(yōu)化既有的碎紙機(jī)方案，通過配置兩套相互配合的碎紙刀組來提升效能，確保作業(yè)過程既安全可靠又經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了低噪音操作，充分考慮到用戶體驗(yàn)與環(huán)境和諧。本次設(shè)計(jì)的具體要求要求是：碎紙寬度（毫米）：2.5x9（粒)；每次碎紙量：6張；碎紙速度：20米每秒；入紙寬度：220毫米；額定功率：150W；整機(jī)體積：377mm×218mm×570mm；整機(jī)重量：13公斤第二章碎紙機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理圖2.1碎紙機(jī)結(jié)構(gòu)碎紙機(jī)構(gòu)成復(fù)雜，核心部件包括電機(jī)、齒輪組件、基座（帶固定銷）、進(jìn)出紙軸、刀具組件、電子控制系統(tǒng)、外殼、觀察窗、廢紙收集箱等。其運(yùn)作機(jī)制在于，機(jī)身內(nèi)部裝配了長(zhǎng)短刀軸，通過精密布置使兩軸上的刀片相互嵌入對(duì)方的間隔槽內(nèi)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪系統(tǒng)，進(jìn)而引發(fā)刀軸朝相反方向旋轉(zhuǎn)，共同作用于紙張，實(shí)現(xiàn)切割粉碎。紙張?jiān)谶@一過程中被兩組交錯(cuò)的鋒利刀刃精細(xì)分割，化為細(xì)小碎片，以此確保信息的安全性。碎紙效果，即紙張經(jīng)碎紙機(jī)處理后的形態(tài)，依賴于刀具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，常見的碎紙模式涵蓋碎狀、粒狀、段狀、沫狀、條狀及絲狀等多種形式。整個(gè)碎紙流程始于電機(jī)啟動(dòng)，通過齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)高效轉(zhuǎn)化能量至刀軸，帶動(dòng)刀片高速協(xié)同運(yùn)動(dòng)，從而將置入的紙張徹底撕裂粉碎。市場(chǎng)上的碎紙機(jī)大多提供兩種或更多碎紙模式供用戶選擇，以適應(yīng)不同使用場(chǎng)景。普通辦公環(huán)境通常推薦使用段狀、粒狀、絲狀或條狀碎紙方式，這些已能滿足基本的保密需求。然而，面對(duì)高度保密要求的情況，采用沫狀碎紙模式則是必要的選擇，因?yàn)樗軐⒓垙埶榛粮☆w粒，極大地增強(qiáng)了信息安全性。目前最先進(jìn)的碎紙技術(shù)涉及四刀一體的碎紙結(jié)構(gòu)，這種設(shè)計(jì)能夠確保碎出的紙粒均勻且邊緣整齊，不僅提升了碎紙效果，也進(jìn)一步加強(qiáng)了文件的保密程度。碎紙機(jī)運(yùn)作基于刀片的切割機(jī)制，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下，通過刀片的交錯(cuò)排列或特定設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)紙張的破碎。具體而言，當(dāng)?shù)毒吲渲玫都鈺r(shí)，紙張會(huì)被切成段狀或粒狀碎片；反之，若刀片平滑無尖，則紙張會(huì)被撕裂成條狀，從而形成不同的碎紙效果。第三章碎紙機(jī)傳動(dòng)方案3.1傳動(dòng)方案一個(gè)優(yōu)秀的傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案，不僅要達(dá)到設(shè)備的功能標(biāo)準(zhǔn)，還應(yīng)該力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、運(yùn)行安全可靠、傳動(dòng)高效且成本效益高，便于維護(hù)。在評(píng)估和選定傳動(dòng)方案的過程中，需依據(jù)設(shè)備的具體需求進(jìn)行全面考量，旨在選取既能滿足核心性能指標(biāo)，又較為合理的傳動(dòng)策略。以下是三項(xiàng)提議的傳動(dòng)方案：方案一：采用帶傳動(dòng)起始，隨后連接減速齒輪與同步齒輪，實(shí)現(xiàn)電機(jī)動(dòng)力的平穩(wěn)傳遞。方案二：以鏈傳動(dòng)作為初始步驟，緊隨其后是減速齒輪與同步齒輪的組合，確保動(dòng)力的連續(xù)與穩(wěn)定轉(zhuǎn)換。方案三：直接從電機(jī)輸入開始，經(jīng)過一級(jí)至三級(jí)的逐級(jí)減速齒輪系統(tǒng)，最終與同步齒輪銜接，構(gòu)成一套精細(xì)的齒輪傳動(dòng)序列，旨在提升傳動(dòng)效率與系統(tǒng)穩(wěn)定性。這幾種方案的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如下：方案一：帶傳動(dòng)的一大優(yōu)勢(shì)在于其構(gòu)造的簡(jiǎn)潔性以及經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的成本，它能確保運(yùn)轉(zhuǎn)平順且易于安裝維護(hù)，同時(shí)，因具備卓越的減震特性和過載自我保護(hù)機(jī)制，能有效提升系統(tǒng)的可靠性。不過，帶傳動(dòng)并非沒有局限，其中包括傳動(dòng)比的非恒定性，意味著轉(zhuǎn)速比可能發(fā)生變化；皮帶的滑動(dòng)現(xiàn)象較為常見，這不僅增加了磨損速度，還減少了效率；此外，它對(duì)軸和軸承施加的較大載荷以及相對(duì)較低的能量傳輸效率，也是不可忽視的劣勢(shì)。方案二：鏈傳動(dòng)以其高效的傳動(dòng)效率、出色的過載承受力、無全局滑動(dòng)和彈性滑移現(xiàn)象、精確的平均傳動(dòng)比、緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及能在惡劣環(huán)境條件下穩(wěn)定工作等優(yōu)點(diǎn)而著稱。不過，它也存在著明顯的不足，包括運(yùn)行噪音較大、易于發(fā)生跳齒、僅限于兩平行軸間的傳動(dòng)應(yīng)用，以及無法保持瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定等問題。方案三：齒輪傳動(dòng)技術(shù)因其高傳動(dòng)效率、卓越的穩(wěn)定性和可靠性、緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及能保持精準(zhǔn)恒定的傳動(dòng)比而廣受青睞。不過，這項(xiàng)技術(shù)也伴隨著一些挑戰(zhàn)，主要是對(duì)齒輪的制造精度要求極高，導(dǎo)致生產(chǎn)和加工成本增加，并且不適合用于長(zhǎng)距離的傳動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)合。3.2最終方案的選擇鑒于碎紙機(jī)多置于辦公室或居家環(huán)境，這些場(chǎng)所對(duì)安靜度要求較高，而鏈傳動(dòng)噪音較大，故非理想選項(xiàng)。同時(shí)，碎紙機(jī)強(qiáng)調(diào)工作效率，排除了傳動(dòng)效率較低的帶傳動(dòng)方式。鑒于此，齒輪傳動(dòng)因兼具低噪音、高效率及緊湊結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，且市場(chǎng)上的碎紙機(jī)多數(shù)采用齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)（約占80%），顯示了其在該領(lǐng)域的適用性和優(yōu)越性。因此，本設(shè)計(jì)決定采納定軸圓柱齒輪傳動(dòng)方案，以滿足碎紙機(jī)的性能需求及環(huán)境適應(yīng)性。圖3.1傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖第四章碎紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算碎紙機(jī)的使用要求如下：碎紙機(jī)破碎后的紙屑尺寸：5*13毫米；碎紙機(jī)每次碎紙的張數(shù)：12-14張；碎紙機(jī)工作時(shí)的碎紙線速度：2.2米/分鐘；進(jìn)入碎紙機(jī)的紙張最大寬度：220mm；4.1電機(jī)的選擇4.1.1傳動(dòng)裝置的總效率由所選方案知：齒輪嚙合4對(duì)，7級(jí)精度，斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)效率，直齒圓柱齒輪傳動(dòng)效率，且與刀棒軸聯(lián)結(jié)的是四個(gè)滑動(dòng)軸承，傳動(dòng)效率[3]，所以，計(jì)算總效率： （4.1）4.1.2電機(jī)的轉(zhuǎn)速確定已知碎紙機(jī)的刀具直徑為44.3毫米，且兩刀具相互嚙合的長(zhǎng)度為13.3毫米。該機(jī)器配置的減速齒輪比為400，而碎紙作業(yè)的速度達(dá)到2.2米每分鐘。在此基礎(chǔ)上，要求確定構(gòu)成碎紙機(jī)刀棒組件的長(zhǎng)、短六角棒各自的旋轉(zhuǎn)速度。計(jì)算如下： （4.2）將、取整即可得。4.1.3確定電機(jī)的功率根據(jù)單次碎紙速度、垃圾桶容量以及每次碎的紙張數(shù)，我國(guó)電壓可設(shè)定電機(jī)輸出的功率為240w，計(jì)算出電機(jī)的功率： （4.3）取整為：。4.1.4電機(jī)類型的確定由上可計(jì)算出電機(jī)的功率為P=420w,確定電機(jī)的型號(hào)為6340M23[3]。電機(jī)的參數(shù)如表4.1：表4.1電機(jī)參數(shù)功率420W電壓230V轉(zhuǎn)速21000rpm頻率50Hz4.2軸的功率及轉(zhuǎn)矩計(jì)算4.2.1各軸的功率計(jì)算由于電機(jī)的輸出功率為420w，斜齒圓柱齒輪的傳動(dòng)效率，直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)效率為，滑動(dòng)軸承效率[3]，則由齒輪傳動(dòng)效率和滑動(dòng)軸承的效率可以得出：一級(jí)減速輸出的功率是：二級(jí)減速輸出的功率是：三級(jí)減速輸出的功率是：碎紙刀輸入軸的輸出功率是：，碎紙刀輸出軸的輸出功率是：4.2.2銷軸的輸出扭矩計(jì)算由下面的公式： （4.4）電機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩：固定銷軸1的輸出扭矩：固定銷軸2的輸出扭矩：碎紙刀輸入軸的轉(zhuǎn)矩：碎紙刀輸出軸輸出的轉(zhuǎn)矩：4.2.3傳動(dòng)參數(shù)表4.2傳動(dòng)參數(shù)軸的名稱功率（w）扭矩()傳動(dòng)比銷軸1415.82.0110.7銷軸2407.4812.656.4碎紙刀輸入軸303.0671.992碎紙刀輸出軸234.6955.7514.3一級(jí)減速齒輪組的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核4.3.1選擇齒輪材料、類型和齒數(shù)（1）鑒于斜齒圓柱齒輪在傳動(dòng)過程中展現(xiàn)出的優(yōu)異性能，如卓越的嚙合協(xié)調(diào)性、顯著的平穩(wěn)驅(qū)動(dòng)力、低噪音，以及較小的防根切最少齒數(shù)要求，設(shè)計(jì)中選定外嚙合方式的斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)，并設(shè)定齒面壓力角為20°，以進(jìn)一步優(yōu)化其傳動(dòng)品質(zhì)。（2）考慮到碎紙機(jī)的常規(guī)應(yīng)用場(chǎng)景主要位于辦公室或家庭環(huán)境，其運(yùn)行速度需求相對(duì)平和，因此采納了GB10095—88標(biāo)準(zhǔn)中的7級(jí)精度等級(jí)，這一選擇貼合了設(shè)備的一般性使用要求，無需過高的精確度。（3）針對(duì)碎紙機(jī)材料的甄選，因其為標(biāo)準(zhǔn)辦公設(shè)備，對(duì)組件的精密度和力學(xué)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定在較為寬松的范疇，故馬達(dá)軸齒輪材質(zhì)采用45#鋼，這是一種常用的中碳鋼，經(jīng)淬火處理后，表面硬度可達(dá)到55HRC，既能確?；镜臋C(jī)械強(qiáng)度和耐磨性，同時(shí)也符合成本效益原則；為了降低噪聲，2#大齒輪材料選用尼龍玻纖，硬度35HRC[4]；（4）選擇小齒輪的齒數(shù)為，大齒輪的齒數(shù)為；（5）初選螺旋角。4.3.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)1）由式（10-21）[1]試算小齒輪分度圓直徑，即 （4.5）（1）確定公式中的各計(jì)算數(shù)值：①試選載荷系數(shù)；由表4-1[1]可知馬達(dá)輸出軸上小齒輪傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩202N·mm；由表10-7[1]選取齒寬系數(shù)；由圖10-20[1]查得區(qū)域系數(shù)；由表10-5[1]查得材料的彈性影響系數(shù)；由式（10-21）[1]計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)（4.6）（4.7）所以，；由式（10-23）[1]可得螺旋角系數(shù)： （4.8）②計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力由圖10-25d[1]查得小齒輪的疲勞硬度極限為、。碎紙機(jī)的使用壽命定為5年，按照每天工作3小時(shí)，1年工作300天算，則大小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為：由圖10-23[1]查取接觸疲勞壽命系數(shù)、。取失效概率為1%，安全系數(shù)為S=1，由式 （4.9）;。取和中的較小者作為齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即2）試算馬達(dá)軸齒分度圓直徑：==4.98mm2）調(diào)整小齒輪分度圓直徑（1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備①圓周速度v。 （4.10）②齒寬b。（2）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)。①由表10-2[1]查得使用系數(shù)。②動(dòng)載系數(shù)。③齒輪的圓周力,由表10-3[1]得齒間載荷分配系數(shù)。④由表10-4[1]查得，。則載荷系數(shù)為： (4.11)(3)由式（10-12）[1]，可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑 (4.12)及相應(yīng)的齒輪模數(shù)4.3.3按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)(1)由式（10-20）[1]試算齒輪模數(shù)，即： (4.13)(2)確定公式中的各參數(shù)值。①試選載荷系數(shù)。②由式（10-18）[1]，可得計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的重合度系數(shù)。③由式（10-19）[1]，可得計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的螺旋角系數(shù)。(4.14)④計(jì)算。由當(dāng)量齒數(shù)，，查圖10-17[1]，得齒形系數(shù)。由圖10-18[1]查得應(yīng)力修正系數(shù)。由圖10-24c[1]查得小齒輪和大齒輪的齒根彎曲系疲勞極限分別為。由圖10-22[1]查得彎曲疲勞壽命系數(shù).取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由公式（4.15）;,因?yàn)榇簖X輪的大于小齒輪，所以取(3)試算齒輪模數(shù)==1.008mm(4)調(diào)整齒輪模數(shù)1)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。①圓周速度v②齒寬b。③齒高h(yuǎn)及寬高比b/h(4.17)(4.18)2)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)。①根據(jù)，7級(jí)精度，由圖10-8[1]查得動(dòng)載系數(shù)。②由，(4.19)查表10-3[1]的齒間分布載荷系數(shù)。③由表10-14[1]用插值法查得，結(jié)合，查圖10-13，得，則載荷系數(shù)為：(4.20)④由式（10-13）[1]，可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)（4.21）綜上可知，在齒輪設(shè)計(jì)考量中，有兩個(gè)關(guān)鍵的強(qiáng)度因素：齒面承受的接觸壓力導(dǎo)致的疲勞，以及齒根部位面臨的彎曲應(yīng)力引起的疲勞。分析顯示，若依據(jù)齒面接觸疲勞的耐受力來確定，所需法面模數(shù)m的尺寸會(huì)超過基于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的結(jié)果。值得注意的是，齒輪模數(shù)的抉擇首要依賴于確保能承受齒根彎曲負(fù)荷的能力，因?yàn)檫@直接關(guān)乎齒輪抵抗斷裂的性能。因此，本文采納了根據(jù)彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算出的模數(shù)值，即1.172毫米，并參考標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表，最終選定接近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值為1.25毫米。此外，按照接觸疲勞強(qiáng)度的初步計(jì)算，得出的分度圓直徑大約為6.078毫米，算得小齒輪的齒數(shù)：，取,小齒輪的齒數(shù)是3，大齒輪的齒數(shù)為32。4.3.4幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算中心距（4.22）考慮模數(shù)從1.008mm增大圓整至1.25mm,為此將中心距減小圓整為36mm。（2）計(jì)算齒輪的分度圓直徑（4.23）（3）計(jì)算齒輪寬度為應(yīng)對(duì)安裝過程中可能出現(xiàn)的誤差，并確保設(shè)計(jì)的齒寬滿足要求，將馬達(dá)軸齒輪的指定長(zhǎng)度設(shè)定為b1=36.05毫米，而第2號(hào)齒輪的寬度則確定為b2=12.50毫米。4.4一級(jí)減速齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.4.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)流程中，首先依據(jù)齒輪預(yù)期的分度圓直徑選定適宜的結(jié)構(gòu)樣式，繼而借鑒過往成功的設(shè)計(jì)案例，定制具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。因?yàn)辇X輪直徑，可將齒輪做成實(shí)心結(jié)構(gòu)。碎紙機(jī)的轉(zhuǎn)速要求不高，故齒輪傳動(dòng)可采用銷軸定軸連接[7]。由計(jì)算大小齒輪的齒頂圓直徑，計(jì)算如下：（4.24）此處大小齒輪均可采用腹板式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[5]。鑒于第2號(hào)小齒輪需嵌置于第2號(hào)大齒輪之中，故在第2號(hào)大齒輪的中心部位加工一個(gè)與第2號(hào)小齒輪齒形相匹配的鍵槽，以確保兩者精準(zhǔn)對(duì)接。4.4.2齒輪的齒根圓直徑（4.25）4.4.3各計(jì)算結(jié)果齒數(shù)，，壓力角，中心距，，,。4.5二級(jí)減速齒輪組的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核4.5.1選擇齒輪材料、類型和齒數(shù)（1）一級(jí)減速齒輪選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)；（2）碎紙機(jī)屬于對(duì)轉(zhuǎn)速要求不高的一般機(jī)器，選用7級(jí)精度； （3）在材料選取方面，第2號(hào)小齒輪采用粉末冶金材料，硬度為35HRC，這一決策是基于碎紙機(jī)服務(wù)于家庭和辦公室環(huán)境，其運(yùn)行功率低，對(duì)組件的精度與強(qiáng)度要求相對(duì)寬松。采用此材料主要是為了降低成本并減少運(yùn)行噪聲。而第3號(hào)大齒輪，則選用了尼龍玻纖復(fù)合材料，硬度為30HRC，這種材料的選擇同樣是為了減輕機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪聲問題，同時(shí)不失經(jīng)濟(jì)性的解決方案[3]；（4）由一級(jí)減速齒輪和傳動(dòng)比選擇小齒輪的齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)選為；一級(jí)減速齒輪設(shè)計(jì)已經(jīng)詳細(xì)介紹了整個(gè)過程，二三級(jí)與前面一級(jí)設(shè)計(jì)過程基本相同，在此不再贅述。4.5.2尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算（1）由式（10-15）[10]計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：（4.26）故由10-23[1]得查圖10-25[1]得：a綜上有：(2)計(jì)算初選，初定，，①使用系數(shù)由上選擇：②齒間分配系數(shù)由表(10-3)[1]選得:③動(dòng)載荷系數(shù)(4.27)由圖10-8[1]得：④齒向分配系數(shù)由表10-7[1]選得：，由表10-4得：綜上可得：⑤由表10-6[1]選出彈性系數(shù)(4.28)取則，定，，圓整取。(4.29)⑥計(jì)算齒寬(4.30)考慮到傳動(dòng)中2#小齒輪是鑲嵌在2#大齒輪上的，再由表10-7[1]選得：，。（3）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度①齒向載荷分布系數(shù)由圖10-13[1]得：，則K=②計(jì)算齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5[1]得：③校核彎曲應(yīng)力則二級(jí)齒輪組齒根彎曲強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度滿足要求。4.6二級(jí)減速齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.6.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因?yàn)辇X輪直徑，可以做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪。碎紙機(jī)對(duì)齒輪的轉(zhuǎn)速要求不高，齒輪傳動(dòng)采用銷軸定軸連接即可[7]。由計(jì)算大小齒輪的齒頂圓直徑,計(jì)算如下：（4.31）在傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，考慮到第2號(hào)小齒輪需嵌套于第2號(hào)大齒輪內(nèi)部，因安裝公差的存在，為保證齒寬b并減少材料利用，特將第2號(hào)小齒輪的齒寬設(shè)定為27毫米，而第3號(hào)大齒輪的齒寬則調(diào)整為14.5毫米。此外，為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)對(duì)接，第3號(hào)大齒輪的鍵槽與第2號(hào)小齒輪的齒形輪廓要相匹配。4.6.2各計(jì)算結(jié)果齒數(shù)，，壓力角，中心距，，。4.7三級(jí)減速齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算及校核4.7.1選擇齒輪材料、類型和齒數(shù)（1）由二級(jí)減速齒輪選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)；（2）碎紙機(jī)一般放在家里或辦公室，要求并不是很高，轉(zhuǎn)速要求也低，故選用7級(jí)精度（GB10095—88）[1]；（3）材料的選擇：選擇3’#[小齒輪材料選為粉末冶金，硬度為40HRC,考慮到第三對(duì)傳遞扭矩較大，所以選用45#鋼作為4#齒輪材料進(jìn)行表面淬火處理硬度為45HRC[3]；（4）選擇小齒輪的齒數(shù)為，大齒輪的齒數(shù)為；4.7.2尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算（1）由式（10-15）[1]計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：故由圖10-23[1]得查圖10-25[1]得：a綜上有：(2)計(jì)算初選，初定①使用系數(shù)綜上選：②齒間分配系數(shù)由表10-3[1]選得:③動(dòng)載荷系數(shù)由圖10-8[1]得：④齒向分配系數(shù)由表10-7[1]選得由表10-4[1]得：綜上可得：⑤由表10-6[1]選出彈性系數(shù)，則：(4.32)取則定，，圓整取a=⑥計(jì)算齒寬(4.33)因?yàn)?#小齒輪是鑲嵌在3#大齒輪上的，再由表10-7[1]選得：。（3）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度①齒向載荷分布系數(shù)由[1]圖10-13得：，則K=②計(jì)算齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)由[1]表10-5得：③校核彎曲應(yīng)力綜上第三對(duì)齒輪表面接強(qiáng)度和齒根彎區(qū)強(qiáng)度滿足要求。4.8三級(jí)減速齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.8.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因?yàn)辇X輪直徑，故可以做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪。由于碎紙機(jī)對(duì)齒輪的轉(zhuǎn)速要求并不是很高，故齒輪傳動(dòng)采用銷軸定軸連接即可。由[7]計(jì)算大小齒輪的齒頂圓直徑，計(jì)算如下：（4.34）在傳動(dòng)系統(tǒng)中，第3號(hào)小齒輪需嵌入第4號(hào)大齒輪之中，鑒于安裝過程中可能產(chǎn)生誤差，為了保證齒寬b并節(jié)省材料，第3號(hào)小齒輪的齒寬定為27毫米，而第4號(hào)大齒輪的齒寬則減至8毫米。同時(shí)，第4號(hào)大齒輪的內(nèi)孔設(shè)計(jì)與刀軸孔保持一致，通過精確配合實(shí)現(xiàn)穩(wěn)固連接，并采用實(shí)心結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)其穩(wěn)定性和耐用性。4.8.2各計(jì)算結(jié)果齒數(shù)，，壓力角，中心距，，。4.9碎紙刀軸齒輪的設(shè)計(jì)由于機(jī)芯和刀棒組配合的原因，現(xiàn)各項(xiàng)基本尺寸確定，刀軸中心距定31.00mm，，模數(shù)，采用直齒圓柱齒輪，材料與前面4#齒一致。4.9.1選擇齒輪材料、類型和齒數(shù)（1）因?yàn)殚L(zhǎng)棒受到很大的轉(zhuǎn)矩，跨兩齒沖壓力達(dá)15KN，所以用45#鋼，表面淬火處理，硬度要求為HRC50[1]；（2）由于刀軸上刀具配合要求很高，故選用六級(jí)精度（GB10095-88）[1]4.9.2齒面和齒根強(qiáng)度校核（1）由圖10-20e及圖10-21e、f[1]查得按齒面的接觸疲勞強(qiáng)度極限均為765MPa，查得、為685MPa；（2）強(qiáng)度條件：（3）應(yīng)力計(jì)算以及許可應(yīng)力計(jì)算如下：彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式：接觸疲勞強(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)算可得出：④校核彎曲疲勞強(qiáng)度由大小齒輪的齒數(shù)可以查得，于是可求得，將數(shù)據(jù)代入可得：，得出彎曲疲勞強(qiáng)度符合要求。⑤校核接觸疲勞強(qiáng)度⑥許可接觸應(yīng)力:由上述計(jì)算可得出，校核合格。4.10繪制齒輪零件圖圖4.12#齒輪圖4.23#齒輪圖4.34#齒輪圖4.45#齒輪4.11碎紙刀軸的設(shè)計(jì)4.11.1碎紙長(zhǎng)刀軸材料的選擇考慮到機(jī)芯組件中的長(zhǎng)輸出刀軸作為主要驅(qū)動(dòng)部件雖然承載了較大負(fù)荷，但轉(zhuǎn)速不高，查表15-1[1]后，選用40Cr經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后來制作軸。該軸的直徑小于100毫米，其材料的抗拉強(qiáng)度上限為735兆帕，硬度值則為270HRC。4.11.2設(shè)計(jì)軸上零件的裝配順序本設(shè)計(jì)的長(zhǎng)刀軸裝配方案從左向右依次為：4#齒輪→5#齒→基座→六角帽→軸承套→刀片組件（A,B刀片，薄厚膠圈）→六角帽→軸承座→尾座。4.11.3軸上零件的定位①零件的軸向定位碎紙機(jī)的轉(zhuǎn)速不快，受沖擊載荷不是很大，為了經(jīng)濟(jì)實(shí)用，查[3]后選用彈性擋圈定位。②零件的周向定位軸所受扭力并不是很大，為了避免軸上零件與軸發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，直接將刀軸設(shè)計(jì)成正六棱柱形，棱邊倒0.5的圓角。 圖4.5碎紙刀軸4.11.4長(zhǎng)刀軸的尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)先估算軸的最小直徑：結(jié)合刀片的內(nèi)孔尺寸，刀片與軸必須可以配合，所以確定軸的邊長(zhǎng)為。(2)刀軸各段長(zhǎng)度：最左端為4#、5#齒，其齒寬均為8mm，軸承套厚度為5.3mm，然后為固定刀片組的彈性擋圈，設(shè)槽寬為1.5mm，刀片組段為218mm，尾端19.3mm，長(zhǎng)刀軸全長(zhǎng)為267mm，如下圖：圖4.6刀軸三視圖4.11.5短刀軸的設(shè)計(jì)短刀軸與長(zhǎng)刀軸基本一致，唯一的區(qū)別在于最左端沒有安裝4#齒，其最左端長(zhǎng)度為15.2mm，總長(zhǎng)度為244.1mm，其余與長(zhǎng)刀軸相同。4.12軸承座的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)基座與六角棒及尾座的連接結(jié)構(gòu)時(shí)，為增強(qiáng)其抗拉強(qiáng)度及確保平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，采取了在六角棒兩端增設(shè)圓柱形六角帽的措施，隨后安裝軸承座于六角帽上。這一設(shè)計(jì)不僅穩(wěn)固了連接，還有效提升了部件的旋轉(zhuǎn)性能，考慮到碎紙機(jī)轉(zhuǎn)速才40r/min，扭力并不是很大，所以其材料選為粉末冶金，硬度為HRB45。六角帽和軸承座其尺寸結(jié)構(gòu)如下圖：圖4.7六角帽圖4.8軸承座4.13潤(rùn)滑方式的選擇考慮到碎紙機(jī)放辦公室里并非一直工作，只是偶爾工作一下，且所處環(huán)境良好，且碎紙機(jī)本身不方便拆開潤(rùn)滑，所以采用脂潤(rùn)滑方式，根據(jù)表16.4[5]選用7407號(hào)齒輪潤(rùn)滑脂（SH/T0469-1992）。第五章刀具的選用5.1刀具碎紙機(jī)的核心組件是刀具系統(tǒng)，技術(shù)要求極高。該系統(tǒng)核心包含一個(gè)多邊形主軸，其上交替固定有多片刀片和間隔片。每組刀片由一對(duì)（A型和B型）緊貼安裝的切削片構(gòu)成，這些切削片沿徑向向外伸出形成多個(gè)三角形齒刃，這些齒刃將刀片圓周等分。每個(gè)齒刃的尖端銳利，并在兩切削片中間向內(nèi)凹陷形成V型槽。一個(gè)完整的碎紙機(jī)裝置將兩套這樣的刀具交錯(cuò)安裝于殼體內(nèi)部，使得兩組刀輪的齒刃在間隔片界定的縫隙中相互嵌套。電機(jī)驅(qū)動(dòng)下，兩組刀具朝相反方向旋轉(zhuǎn)，協(xié)同作用達(dá)到高效碎紙的目的。

盡管當(dāng)前市場(chǎng)上的碎紙機(jī)刀具已被廣大用戶所認(rèn)可，但仍面臨若干待解決的問題，限制了用戶體驗(yàn)的提升。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，刀輪通過其邊緣將紙張切條，再利用刀刃將紙條分割，但由于間隔輪與刀刃在切割過程中并不能完全密封貼合，導(dǎo)致細(xì)微縫隙的存在。這些縫隙有時(shí)會(huì)讓已切割的紙條重新卷入，形成循環(huán)卡滯，最終可能導(dǎo)致刀輪堵塞，影響碎紙機(jī)正常工作。因此，改進(jìn)刀具設(shè)計(jì)，減少卡紙現(xiàn)象，是提升碎紙機(jī)性能的重要方向。5.2刀具的選用在本設(shè)計(jì)中，考慮到每次處理14張紙張的需求及對(duì)速度的非嚴(yán)苛要求，為了得到更好的韌性，刀片材料選用SPHC，既能高效粉碎紙張，又能應(yīng)對(duì)CD和回形針等硬質(zhì)物品的粉碎任務(wù)。設(shè)計(jì)要求中紙張碎出效果是細(xì)碎，A,B刀片刀尖選用11齒，刀尖以及道口位置必須平整且鋒利，不能有明顯的斷層，需要精切。設(shè)定刀尖外徑為，刀背外徑，單刀片厚度為，內(nèi)孔尺寸為。為了優(yōu)化碎紙效果，采用A、B刀片采用螺旋疊加的方式穿設(shè)，以增強(qiáng)剪切性能。考慮到紙屑寬度，刀棒在軸向上需保留適當(dāng)間距，設(shè)定刀棒組的嚙合長(zhǎng)度為13.3毫米。刀片間嵌入內(nèi)徑15毫米、外徑17.5毫米、厚度分別為2.6毫米和5.2毫米的膠圈作為間隔。鑒于碎紙機(jī)工作負(fù)荷適中，間隔膠圈選用尼龍材料并加入30%玻璃纖維以增強(qiáng)耐用性。具體刀具構(gòu)造細(xì)節(jié)參照設(shè)計(jì)圖紙。圖5.1刀片三視圖如圖所示，一個(gè)完整的刀棒結(jié)構(gòu)包含21套刀片組合，每套含一對(duì)刀片及21個(gè)5.2毫米厚的膠圈，外加單片刀與一個(gè)2.6毫米厚的膠圈，兩根刀棒結(jié)構(gòu)彼此對(duì)稱。因此，本設(shè)計(jì)中的刀具套裝由兩根刀軸、總計(jì)43對(duì)A、B型刀片、42個(gè)5.2毫米厚的膠圈以及2個(gè)2.6毫米厚的膠圈構(gòu)成。刀片裝配采用了典型的螺旋穿法，以提升碎紙效能。圖5.2刀具裝配圖5.3導(dǎo)紙包的選用為了解決紙張進(jìn)入碎紙機(jī)時(shí)產(chǎn)生的壓力問題及避免入紙口因紙張擠壓而變形造成的安全隱患，設(shè)計(jì)中加入了導(dǎo)紙包以包裹刀具，這樣可以有效防止紙張堵塞入口并保持操作安全。市場(chǎng)調(diào)研與刀具規(guī)格共同決定了導(dǎo)紙包的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖所示。鑒于導(dǎo)紙包與刀具間的配合要求較為寬松且承受力較小，故選用輕便且成本效益高的ABS塑料材質(zhì)。根據(jù)刀具的實(shí)際尺寸，導(dǎo)紙包被設(shè)計(jì)為長(zhǎng)度228.2毫米、寬度98毫米、高度56.5毫米，具體外形參見配套圖紙。導(dǎo)紙包分為上下兩部分，通過自攻螺絲便捷組裝，其結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)過合理配置，無需額外的校核步驟。圖5.3導(dǎo)紙包第六章機(jī)芯部分的機(jī)架設(shè)計(jì)6.1基座傳動(dòng)系統(tǒng)裝配于基座之上，基座特設(shè)兩根固定銷軸，旨在穩(wěn)固安裝第2號(hào)和第3號(hào)大小齒輪，這些銷軸同時(shí)也是承擔(dān)主要機(jī)械負(fù)荷的元件。鑒于基座承載力要求較高，材料選擇SPHC鋼材，厚度設(shè)定為2.5毫米，以確保足夠的強(qiáng)度與穩(wěn)定性；圖6.1基座6.2護(hù)套為了保證齒輪傳動(dòng)的軸向固定和保護(hù)基座銷軸的強(qiáng)度，在基座上設(shè)計(jì)了一個(gè)護(hù)套，圖6.2護(hù)套用來軸向固定，材質(zhì)選用SPHC材質(zhì)，厚度為2.5mm?；妥o(hù)套三視圖如圖6.2。6.3雙側(cè)夾板針對(duì)刀軸在碎紙過程中可能遭遇的較大側(cè)向擴(kuò)張力，為防止導(dǎo)紙包因此變形，特意在導(dǎo)紙包兩側(cè)增設(shè)加固夾板。鑒于碎紙機(jī)運(yùn)行速度較低，所需抵抗的拉力相對(duì)有限，故選取屈服強(qiáng)度為235MPa的Q235鋼材作為夾板材料，既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。夾板的具體尺寸及結(jié)構(gòu)布局見下圖。圖6.3夾板6.4尾座碎紙機(jī)的長(zhǎng)短刀軸轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候?yàn)榱吮苊馐芰ο騼蓚?cè)張開，除了用夾板固定，還需要在起尾端固定，這樣才能保證長(zhǎng)短刀棒嚙合碎紙，所以根據(jù)需求同時(shí)借鑒其他碎紙機(jī)，設(shè)計(jì)了尾座，其材質(zhì)與基座一樣，都用SPHC材質(zhì)，其尺寸結(jié)構(gòu)圖如下：圖6.4尾座

第七章關(guān)鍵零部件的有限元分析7.1有限元分析簡(jiǎn)介AnsysWorkbench是一種有限元分析軟件，提供仿真環(huán)境，并與三維建模軟件聯(lián)動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核，大大縮短了開發(fā)周期。7.2關(guān)鍵零部件的有限元分析流程使用有限元法對(duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行強(qiáng)度分析的具體流程如圖7.1所示：圖7.1有限元分析流體圖7.3軸的有限元分析7.3.1有限元建模通過UG建立前輪傳動(dòng)軸的三維模型，并另存為stp格式。然后，將其導(dǎo)入ANSYS，利用ANSYS對(duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行有限元分析。進(jìn)入用戶界面如圖7.2所示。圖7.2ANSYSworkbench19.0用戶界面選擇StaticStructural模塊，將在UG中建立的三維模型導(dǎo)入ANSYSWorkbench，如圖7.3所示。圖7.3導(dǎo)入模型7.3.2傳動(dòng)軸網(wǎng)格劃分模型的建立要想確保對(duì)傳動(dòng)軸的分析準(zhǔn)確性，必須合理劃分網(wǎng)格，劃分時(shí)，將網(wǎng)格密度設(shè)置為，整個(gè)絲杠軸共有個(gè)單元、個(gè)節(jié)點(diǎn)，其網(wǎng)格見圖7.4：圖7.4絲杠軸網(wǎng)格劃分模型7.3.3材料屬性和邊界條件軸部件采用的是45鋼，其密度是，泊松比是，彈性模量是，許用應(yīng)力是，抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度。7.3.4軸靜強(qiáng)度校核通過對(duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行有限元分析，結(jié)果顯示應(yīng)力應(yīng)變?nèi)鐖D所示。圖中顯示最大應(yīng)力出現(xiàn)在軸中部，為18.2兆帕，低于60兆帕，符合要求。同時(shí)，圖中還顯示形變最大的位置在軸的上部，也符合要求。圖7.5軸應(yīng)力分布云圖圖7.6軸應(yīng)變分布云圖圖7.6軸位移分布云圖總結(jié)本設(shè)計(jì)聚焦于辦公室碎紙機(jī)的創(chuàng)新研發(fā)，背景追溯了碎紙機(jī)的七代進(jìn)化歷程，凸顯了技術(shù)的成熟度。通過深入分析碎紙機(jī)的性能特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)旨在指導(dǎo)用戶做出明智選擇并實(shí)施有效維護(hù)，同時(shí)強(qiáng)調(diào)識(shí)別及解決常見故障的重要性。隨著社會(huì)對(duì)生活品質(zhì)、環(huán)保特性和安全性的日益重視，本設(shè)計(jì)細(xì)致比較了多種傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，基于設(shè)計(jì)需求及碎紙機(jī)工作特性，精心篩選出二級(jí)齒輪減速傳動(dòng)方案，確保高效與低噪。設(shè)計(jì)流程涵蓋了從傳動(dòng)系統(tǒng)方案的提出、分析、優(yōu)選，到詳細(xì)計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩，據(jù)此匹配電機(jī)型號(hào)，以及依據(jù)彎曲疲勞與接觸疲勞強(qiáng)度理論完成關(guān)鍵齒輪組的設(shè)計(jì)校驗(yàn)。設(shè)計(jì)深化至碎紙刀軸的力學(xué)分析，包括最小直徑計(jì)算及軸上部件的精確定位固定。刀具材料與形狀，以及刀梳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)亦經(jīng)過精心挑選與優(yōu)化，以提升碎紙效率與耐用性。項(xiàng)目成果最終體現(xiàn)在詳細(xì)的碎紙刀軸、刀具、齒輪零件圖與碎紙機(jī)總裝配圖上，全方位展現(xiàn)了從理論分析到實(shí)踐設(shè)計(jì)的全過程，確保了設(shè)計(jì)的合理性與實(shí)用性。參考文獻(xiàn)[1]朱一波,薛澄岐.從碎紙機(jī)設(shè)計(jì)解析人性化產(chǎn)品設(shè)計(jì)[J].藝術(shù)與設(shè)計(jì)(理論),2018,(02):151-153.[2]李君華,劉彥飛.碎紙機(jī)人性化設(shè)計(jì)探索與研究[J].藝術(shù)與設(shè)計(jì)(理論),2021,2(03):213-215.[3]曹寅,劉胡煒,王雅蕓.碎紙機(jī)質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)降低方法研究[J].質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)化,2023,(07):52-55.