完整设计——碎纸机03版本

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1.碎纸机简介

1.1碎纸机的原理

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

1.2保密等级

注：

a.一级保密(条状:6.3-12mm)

b.二级(条状3.9-5.8/粒状6-10.5 x 40-80mm)

c.三级(条状1.9mm/粒状3.9-6 x 25-53mm)

d.四级保密(粒状:1.9-2 x 15mm)

e.五级保密(粒状:0.78 x 11mm)

f.六级保密(粒状:1 x 5mm)

2.碎纸机方案设计

2.1碎纸原理

碎纸机是由刀具、电机和传动系统组成的。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。

2.2碎纸方案一

闸纸方案刀具由一组锋利的闸刀组成，模仿大型闸纸机，通过电机驱动，传动系统传动带动闸刀上下来回往复运动，从而达到碎纸效果。

这种方案只能做条形碎纸，对刀具、电机、传动轴、装配要求太高。安全

性不好，容易发生事故。

2.3.碎纸方案二

剪纸方案刀具由一组分布在轴上的剪刀组成。剪刀的一个手柄固定在

固定轴上，另一端连接传动系统，由电机驱动使其上下运动，从而啮合刃口达到

|碎纸目的。

这种方案只能做条形碎纸，对传动轴要求过高，装配不易，容易卡纸，吸灰，噪音大，且只能做保密等级低的碎纸。

2.4.碎纸方案三

旋转刀具碎纸刀具由一组互相啮合的圆形刀片组成。刀具固定在两根旋转

轴上，旋转轴连接传动系统，由电机驱动使其旋转，啮合刀刃。从而达到碎纸效果。

考虑到碎纸机为办公室用品，使用环境需要安静和安全，故选择三号碎纸

方案。

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4.9 电机输出轴

已知：电机输出轴所传递的扭矩为9.97N.m,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：

[]mm

n

d T 76.102.0120

*95503

=≥τ

由于此轴上只有小齿轮，且其直径为27mm,可选取此段轴的直径为16mm.齿轮一端用双螺母固定，另一端用轴肩固定。

4.10 一级减速输出轴的设计

此轴所传递的转矩为50.03N.m ，转速为22r/min,传递的功率是115.26w,其上的零件分布如下图所示：

4.10.1 碎纸刀输出轴材料的选择

碎纸机虽为一般工作机器,但是由于此碎纸刀输出轴为主要工作机构，受力最大，根据轴的材料与轴的强度之间的协调可最后选择轴的材料为40Cr ，并且采用调质处理，查《机械设计》表15-3可得40Cr 的许可扭转切应力为55MPa 。

4.10.2 先按下式估算轴的最小直径 []3

2.09550000n

P

d T τ≥

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代入此轴的相关数据可得 mm

d 6.1622552.026

.11595503

=⨯⨯⨯≥

4.10.3 轴的结构设计

A.根据轴上各零件的轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度：①最左端为轴承，查机械手册可选用深沟球轴承61804，其参数为d*D*B=20*52*15，故可得此轴段的直径为20mm,宽度为7mm.轴承右端由轴肩定位，取轴肩处直径24mm. ②右端为轴段，小齿轮左端由双螺母定位，右端由轴肩定位，轴肩直径为34mm ，此轴段长度为66mm ，右端为双螺母定位大齿轮，大齿轮右端由套筒定位。 ③套筒右端即为轴承，型号为61804，深沟球轴承，轴承右端由轴承端盖定位，且端盖与箱体相连。

B.轴上零件的轴向固定：

大齿轮与轴的轴向定位可采用单向平键连接。由于小齿轮段轴的直径为28mm ，可根据《机械设计》查得键的几何尺寸为b*h=14*9，大齿轮段轴的直径为40mm,可选取键的类型为12*8.轴的结构如图：

4.11碎纸刀输入轴

已知：碎纸刀输入轴的所受的扭矩为m N ⋅72.91,转速为11r/min,传递的功率为105.65W ，其上构件布置如下图所示：

5.刀具的选用

5.1 刀具

碎纸机的刀具是核心部分，也是技术含量最高的部分。

5.2 刀具的选用

考虑到本设计的要求为一次碎纸量18张，但速度不是很高，因此可选用高速

钢刀具，这样既可以满足韧性大切削力大的要求，同时又保证了刀具的成本问题。

根据设计要求中切削得到的碎纸屑的形状可选择碎纸刀具在轴上的周向分

布应为螺旋形，同时由于纸屑具有一定的宽度，因此要碎纸刀具在轴上轴向具有

一定的间隔。

根据碎纸机的工作要求以及碎纸机的工作特性，同时综合考虑到市场调查以

及结合所学知识，最终选用圆柱形铣刀形状的刀片。此铣刀是采用薄型刀片分布

在碎纸刀轴上。刀具结构见图纸。

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