毕业设计（论文）-卧式垃圾破袋机结构设计.doc

内蒙古工业大学本科毕业设计说明书学校代码： 10128学 号： 本科毕业设计说明书（题 目：卧式垃圾破袋机结构设计学生姓名：XXX学 院：机械学院系 别：机械系专 业：机械设计制造及其自动化班 级：指导教师：XXX 讲师二 一 一 年 六 月摘 要随着我国社会经济的飞速发展，人们生活水平的提高，商品消费的增加，垃圾的数量也逐渐增加，垃圾的处理日渐成为一个严峻的问题。我国的袋装垃圾处理处于研发阶段，尤其在垃圾破袋技术这方面。在我国垃圾通常是装在一定尺寸的塑料袋中，而我国的垃圾处理厂一般采用人工破袋，长期工作在这种垃圾所散发出的刺激性气味的环境下，对工作人员的身体伤害很大，因此垃圾破袋机的研发就显得更加重要。垃圾破袋机的研究包括诸多内容，例如刀具的避让、主轴的防缠绕设计以及破袋的效率等。本文设计了主轴为卧式的垃圾破袋机，可以实现对直径在一定范围内的袋装垃圾进行破袋处理，考虑了刀具的避让和防缠绕装置的设计，并且考虑实际使用情况而进行设计，例如防缠罩设计成圆弧形，有利于垃圾自上而下滑落，还考虑到两主轴的旋转方向等，以使得更好地对垃圾进行破袋处理。关键词：垃圾；破袋机；防缠绕AbstractWith the rapid development of Chinas society and economy, people have a much higher standard of living; there are more and more trashes. Garbage is becoming a serious problem. Bags of garbage disposal in the research and development stage in China, particularly with regard to garbage bag-breaking technology. In our country trashes are usually packed in plastic bag of a certain size, and garbage disposal plant in China generally use artificial bag-breaking and long-term work in this environment of waste gives off the pungent smell, physical injury to the staff is very large, so rubbish bag-breaking machine research and development is even more important. This machine research includes many contents of the bag-breaking machine, such as winding control system design of tool collision, spindle and the efficiency of the bag-breaking. This article design has spindle for horizontal of garbage breaking bag machine, can implementation on diameter in must range within of bagged garbage for breaking bag processing, consider has tool of collision avoidance and anti-winding device of design, and consider actual using situation and for design, for example anti-wrapped around cover design into round arc, conducive to garbage bottom slipped, also consider to two spindle of rotating direction, to make it better. Keywords: Garbage; The bag-breaking machine; Prevent-twist目 录第一章 绪论11.1 研究背景11.2 研究意义21.3 研究目的3第二章 相关软件的介绍52.1 UG NX52.2 CAXA电子图版6第三章 垃圾破袋机的结构设计83.1 工作原理83.2 主要零部件的设计83.2.1 主轴的设计83.2.2 法兰的设计93.2.3 刀具轴的设计103.2.4 刀具的设计103.2.5 防缠绕挡板113.2.6 箱体的设计113.3 装配效果123.3.1 主轴的装配133.3.2 主体的装配143.3.3 减速器的装配14第四章 防缠绕研究和刀具受力分析174.1 防缠绕研究174.2 刀具受力分析19结 论21参考文献22谢 辞23第一章 绪论垃圾是人类生活的必然产物，在很多时候垃圾是用塑料袋装的，这给人们的生活带来方便的同时也给处理垃圾带来一定的难度，因而垃圾破袋机应用而生。破袋机成为垃圾处理过程中必不可少的设备之一。人们对垃圾处理的认识是随着对垃圾问题的认识而逐渐深化的。最初人们对垃圾的管理主要集中在街道保洁和垃圾清运等方面，目的是保证城市生活环境的卫生整洁，但并没有采取措施对垃圾进行必要的处理，就直接排放到环境中。随着垃圾数量增长，成分更加复杂，垃圾对环境的影响越来越显著，垃圾处理的方法和方式也逐渐引起人们的重视。为了解决城市的垃圾问题，世界各国都投入了大量的人力和物力，研制了一些垃圾处理的方法和技术。我国对垃圾破袋技术的研究及专用设备的开发起步较晚，破袋手段落后，有的是直接采用人工破袋或是采用稍加改进的矿山机械设备，处理效果并不理想；有的是自己研制的专用设备，并已得到一定的应用【13】。垃圾破袋技术是一门新的研究项目，其关系到我们生存环境的改善和提高，直接影响我们的生活质量，因此如何妥善处理城市垃圾，为城乡居民创造一个清洁、健康的生活环境，已成为我国政府和人民关心的重要问题之一。因此，该课题的研究意义重大，城市垃圾的治理是一个社会化的系统工程，要实现垃圾的无害化、减量化和资源化的最终目标，任重而道远，需要全社会的共同努力，本课题的研究是这其中的重要一个环节。本章将主要介绍研究垃圾破袋机技术的意义、目的和背景等三方面的内容。1.1 研究背景在现今社会里，人类以消耗地球的资源创造了繁荣，但是人类在开发资源和创造商品的过程中，同时产生了大量的垃圾【7】。人类在其生产过程、经济活动与生活中无时不产生垃圾，并且数量也在不断地增长。随着全球环境问题的日益突出，人们对城市生活垃圾所引起的环境污染也越来越关注。在我国，随着城市化进程的加快，城市垃圾的产量也迅速增加，对环境的污染越来越严重。但是我国对城市生活垃圾的处理技术还处于试验和起步阶段，与发达国家相比较仍然存在较大的差距。对于垃圾主要可以分为以下几大类：可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾。可回收垃圾主要包括废纸、塑料、玻璃、金属和布料五大类。废纸：主要包括报纸、图书、各种包装纸、打印用纸、广告宣传单、硬纸盒等，但是纸巾和厕所用纸由于水溶性太强不可回收。塑料：主要包括各种塑料袋、塑料包装物、塑料餐盒和餐具、牙刷、塑料杯、矿泉水瓶等。 玻璃：主要包括各种玻璃瓶、碎玻璃片、镜子、灯泡等。金属物：主要包括易拉罐、罐头盒等。布料：主要包括废弃衣服、窗帘、毛巾、书包、鞋等。通过综合处理回收利用，可以减少污染，节省资源。如每回收1吨废纸可造好纸850公斤，节省木材300公斤，比等量生产减少污染74%；每回收1吨塑料饮料瓶就可获得0.7吨二级原料；每回收1吨废钢铁可炼好钢0.9吨，比用矿石冶炼节约成本47%，减少空气污染75%，减少97%的水污染和固体废物。餐厅垃圾包括剩菜剩饭、各类骨头、菜根菜叶、果皮果核等食品类废物，通过生物技术可以就地处理堆肥，每吨大约可生产0.3吨有机肥料。有害垃圾包括废弃电池、废弃日光灯管、废弃的水银温度计、过期药品等，这些垃圾需要特殊安全处理。其它垃圾包括除上述几类垃圾之外的砖瓦陶瓷、渣土、卫生间废纸、纸巾等难以回收的废弃物，采取合理的填埋技术可有效减少污染【11】。 对于国外的垃圾处理现状，不得不谈日本的垃圾处理，日本对于垃圾的分类有以下几大特点。一是分类精细，回收及时，最大分类有可燃物、不可燃物、资源类、粗大类，有害类，这几类再细分为若干子项目，每个子项目又可分为孙项目，以此类推。 二是管理到位，措施得当。三是人人自觉，细致认真。四是废物利用节能环保。垃圾回收作为一种产业得到了迅速发展，在许多发达国家，回收产业正在全国产业结构中占有越来越大的比重【10】。以美国3个城市巴尔的摩、华盛顿和里奇蒙为例，这些回收的垃圾在1995年就创造了5100个就业机会。在美国这3个城市只是很小的一个地区，其垃圾回收不仅保护了环境，而且创造了5亿美元的财富。城市垃圾与人类居住环境紧密相连，随着社会的发展进步，人们生活水平的不断提高，如何更好地处理垃圾已成为当前急需解决的重要课题。对社会的个人而言，每天都在产生和排放垃圾，也就是说每个人都在无意识中污染自己赖以生存的家园。因此，关注日常生活中垃圾处理问题，将有助于提高每个人的环境意识和资源意识，也有助于更好地保护我们的家园。1.2 研究意义制造业是一个国家国民经济各部门科学技术进步的基础，而机械设计制造直接制约着机器制造业的发展。机械设计制造技术及其组织形式的发展趋势，在很大程度上取决于机器机构的发展方向及其技术的应用特征。近年来随着我国经济的飞速发展，在许多领域要求有相应的快速发展。而机械制造的科学技术也将会反过来促进经济的进一步发展【12】。垃圾是人类生活的产物，而在很多时候垃圾是用袋装的，这给人们的生活带来方便的同时也给处理垃圾带来一定的难度，因而垃圾破袋机应用而生。破袋机成为垃圾处理过程中必不可少的设备之一。人们在日常生活中总要产生垃圾，但是垃圾作为环境问题被提出却是近几十年的事情。长久以来，人们对垃圾的处理方式是倾倒，自然填埋。在消费水平不高的时期，这种处理方式在自然自净化能力所允许的范围内，一般不会带来对环境的危害。然而随着经济的高速发展、人口的增长、城市化水平和人们生活水平的提高，特别是化学工业的发展，城市生活垃圾不仅排放量猛增，而且难以自然降解的成分增多，垃圾对环境的影响日益显现出来，城市生活垃圾已成为中国城市环境主要污染源之一。我国对垃圾破袋工艺技术的研究及专用设备开发起步较晚，破袋手段落后，有的是直接采用人工破袋或采用稍加改进的矿山设备，最终的效果并不理想；有的是自己研发的专用垃圾处理设备，已得到一定的应用。1.3 研究目的垃圾是人类日常生活和生产中所产生的固体废弃物，由于排出量大，成分复杂多样，给处理和利用带来一定的困难，如过不能及时处理或者处理不当，就会污染环境，影响到环境卫生。我国城市垃圾年产量非常的大，且每年以8%左右的速度递增，有近2/3的城市陷入“垃圾围城”的困境。至今，仍然有许多城市在处理垃圾时采取在城市郊区堆放处理，无任何防护措施，导致蚊蝇孽生、老鼠成灾、臭气熏天，大量垃圾污水由地表渗入地下，对大气、土壤、水体环境造成了很大的污染，严重危害了人类健康。当前处理垃圾的国际潮流是“综合性废物管理”，就是动员全体民众参与三R行动，把垃圾的产生量减少下来。这三个R的行动口号是：减少浪费(Reduce )；物尽其用( Reuse )；回收利用( Recycle )。当全社会的消费者都能够这样做时，生活垃圾的总量和城市处理垃圾的负担就会大大减少，垃圾填埋场的使用寿命就会延长。由此也节约了土地，降低了垃圾污染的威胁。我国是发展中国家，各方面建设都需要资金，环境保护资金投入严重不足的状况难以立即改变。因此，我们既不能完全仿照发达国家的方法，全部靠高投资、高科技来处理垃圾，又不能对巨大的垃圾资源置之不理，任其泛滥成灾。中国城市的垃圾处理应该走自己的路，发挥人民政府善于宣传、组织、领导群众的特点，通过立法，由简到繁，从低级向高科技过渡的方法，依靠群众，能做的先做起来，逐步加大环保投资力度，从而趋向完善。全机械化处理垃圾不仅可以提高垃圾处理的效率，而且也保证了在垃圾处理厂工作的人员的身体健康，垃圾破袋技术是垃圾处理机械化进程中的一小部分，却也是难以实现的重要的一个环节。针对我国城市生活垃圾的实际情况，研究城市生活垃圾的破袋技术。通过对城市生活垃圾破袋关键技术的理论研究，提出一种城市袋装生活垃圾破袋机结构，初步设计出研究型机械，为最终设计并生产提供参考。第二章 相关软件的介绍2.1 UG NX本课题所采用的三维实体建模软件是 UG NX 4.0，目前其最高的版本是 UG NX 7.5。UG是 Unigraphics 的缩写，它是一个交互式的CAD/CAM系统，它功能强大，可以轻松地实现各种复杂实体和造型的建构。目前，它已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。UG的开发始于1990年7月，它是基于C语言开发实现的。UG NX是一个在二维和三维空间无结构网格上使用自适应多重网格方法开发的一个灵活的数值求解偏微分方程的软件工具。其设计思想足够灵活地支持多种离散方案。因此软件可对许多不同的应用进行再利用。 UG NX的主要功能包括：工业设计和风格造型、产品设计、仿真和优化、NC加工、模具设计和开发解决方案。利用 UG NX 建模，设计人员能够快速地建立和改进产品形状，并且可以使用先进的渲染技术和可视化工具来最大限度地满足设计概念的审美要求。产品设计，NX 包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块。NX 具有高性能的机械设计和制图功能，为设计人员提供了高性能的功能和灵活的设计方法，从而满足客户设计任何复杂产品的需要。仿真和优化，NX 允许制造商以数字化的方式仿真、确认和优化产品及其开发过程。NC加工，UG NX加工基础模块提供联接UG所有加工模块的基础框架，它为UG NX所有加工模块提供一个相同的、界面友好的图形化窗口环境。该模块同时提供了通用的点位加工编程功能。UG软件所有模块都可在实体模型上直接生成加工程序，并保持与实体模型全相关。UG NX的加工后置处理模块，可以使用户方便地建立自己的加工后置处理程序，该模块适用于目前世界上几乎所有主流 NC 机床和加工中心。模具设计，UG是当今较为流行的一种模具设计软件，主要是因为其功能强大。开发解决方案，NX 产品开发解决方案完全支持制造商所需的各种工具，可用于管理过程并与扩展的企业共享产品信息。 UG主要客户包括：通用汽车、通用电气、福特、波音麦道、洛克希德、劳斯莱斯、普惠发动机、日产、克莱斯勒以及美国军方。几乎所有飞机发动机和大部分汽车发动机都采用UG进行设计，这充分体现 UG 在高端工程领域，特别是军工领域的强大实力。如今制造业所面临的挑战是，通过产品开发的技术创新，在持续的成本缩减以及收入和利润的逐渐增加的要求之间取得平衡。为了真正地支持革新，必须评审更多的可选设计方案，而且在开发过程中必须根据以往经验中所获得的知识更早地做出关键性的决策。NX 是 UGS PLM 新一代数字化产品开发系统，它可以通过过程变更来驱动产品革新。 NX 独特之处是其知识管理基础，它使得工程专业人员能够推动革新以创造出更大的利润。 NX 可以管理生产和系统性能知识，根据已知准则来确认每一设计决策。NX 建立在为客户提供无与伦比的解决方案的成功经验基础之上，这些解决方案可以全面地改善设计过程的效率，削减成本，并缩短进入市场的时间。通过再一次将注意力集中于跨越整个产品生命周期的技术创新， NX 的成功已经得到了充分的证实。这些目标使得 NX 通过无可匹敌的全范围产品检验应用和过程自动化工具，把产品制造早期的从概念到生产的过程都集成到一个实现数字化管理和协同的框架中。2.2 CAXA电子图版本课题采用的二维制图软件是 CAXA 电子图版2007，目前最新的版本是 CAXA 电子图版2011。CAXA即北京数码大方科技有限公司，是中国领先的CAD和PLM供应商，是我国制造业信息化的优秀代表和知名品牌，拥有完全自主知识产权的系列化CAD、CAPP、CAM、DNC、EDM、PDM、MES、MPM等PLM软件产品和解决方案，覆盖了制造业信息化设计、工艺、制造和管理四大领域，产品广泛应用于装备制造、电子电器、汽车、国防军工、航空航天、工程建设、教育等各个行业。 CAXA总部位于北京中关村。CAXA秉承“软件服务制造业”的理念，一直致力于将设计师从繁重、复杂的机械工程图绘制中解脱出来，从而可以全身心地投入到开发工作中，提高企业研发创新能力。随着CAXA电子图板的版本不断更新，它在界面交互、操作效率、用户体验和数据兼容等方面均有很大的提高，能够更专业、更智能和更高效地满足不同用户的需求。基于全新平台开发的电子图板不仅解决了多窗口、多语言、动态输入、尺寸关联等底层平台的应用问题，更在众多功能细节上精益求精，例如：文字编辑更加方便快捷、支持多行文字和弧形文字的编辑、支持最新标准的智能标注工具、双击编辑实体、夹点编辑关联、开放图纸幅面管理工具以及国标图库、构件库和排版打印工具等实用功能。它是被中国工程师广泛采用的二维绘图软件，是绘图和设计的一个较好的平台。CAXA 电子图版的功能特点：全面兼容AutoCAD、友好的用户界面、智能交互和强大的编辑与绘图工具。基于 Unicode 编码全新开发，全面兼容AutoCAD的数据结构，直接读入和编辑文字、剖面线、多义线、多线、块、表格等，直接对应AutoCAD的图层、线型、标注和文本风格，避免文字错位和乱码，全面支持AutoCAD的应用模式。用户界面，最新的版本支持多窗口和多图纸空间并行设计，优化了工作空间，支持新老界面切换，全面提高使用效率。智能交互，提供了智能捕捉、导航、正交、极轴和三视图导航等辅助绘图方式，增强动态提示和输入功能。强大的编辑与绘图工具，基本的曲线绘图及模块化绘图工具，可迅速生成复杂工程曲线，块关联、在位编辑、格式刷、属性窗口、文字编辑器等智能化功能，支持设计人员快速、高效完成复杂工程任务。工程标注智能尺寸标注功能，系统自动识别标注对象特征，一个命令就可完成多种类型的标注，提供符合国标的辅助尺寸标注、坐标标注以及工程标注工具，支持标注捕捉、夹点编辑的尺寸关联。提供了符合最新国标的参量化图库和构件库。共有20多个大类，1000余种，近30000个规格的标准图符，并提供完全开放式的图库管理和定制手段，方便快捷的建立、扩充企业的参数化图库和构件库。第三章 垃圾破袋机的结构设计3.1 工作原理由于我国城市生活垃圾是混合袋装收集，含有软、硬、脆、韧等各种物料，成分复杂，含水率较高，垃圾的流动性能差，故增大了破袋设备的设计难度【9】。垃圾缠绕问题就是一个不可忽视的问题，因为缠绕常迫使机器停车，如果经常停车来排除缠绕物将会降低生产效率、增大劳动强度和成本。本文根据实际情况设计了一种实用的垃圾破袋机。袋装垃圾通过自身重力从进料口进入破袋机，破袋机的内部对称布置了一对主轴，主轴上各自布置了四组刀片，可以将垃圾袋从两边分别割破，使袋装的垃圾能够全部倒出来，从而分离塑料袋和垃圾。同时为了保护刀片和防止缠绕现象的发生，在箱体上设计了固定的圆弧形挡板，在防缠绕和保护刀具的同时，也使垃圾可以从弧形挡板上滑落，降低袋装垃圾下落时的速度，从而也可以使垃圾袋与刀具充分接触，提高破袋的效果。本设计采用Y系列封闭式三相异步电动机，型号为 Y100L-2，额定功率为 3.0 KW，转速为 2870 r/min，电流为 6.39 A，效率为 82%，其重量为 33 kg【1】。通过联轴器与减速器相连接，从而达到降速的目的，然后减速器在通过联轴器与破袋机的主轴相连接，带动刀具旋转，达到破袋的效果。3.2 主要零部件的设计本文设计的破袋机结构相对比较简单，零部件的设计也不是很复杂。绝大部分零件采用的是标准件，这样可以使设计变得方便，而在实际制造中也会变得简单。3.2.1 主轴的设计主轴是破袋机设计中一个重要的部分。在主轴上需要安装法兰，法兰上装有刀具轴和刀具，并且主轴需要和减速器相连接。在设计过程中还应该考虑主轴的合理布置，使制造时更加方便，使装配时不发生干涉。主轴总长为 699.5 mm，最大出直径为 56 mm，转速为 169 r/min。图3-1 主轴3.2.2 法兰的设计在主轴上装有两个法兰，每个法兰上有六根刀具轴，刀具轴上安装刀具。法兰的总直径为200mm，其厚度为50mm，与主轴配合处的孔的直径为47mm，与刀具轴配合处的孔的直径为20mm。在与刀具轴配合处的阶梯孔内，在阶梯处有一个凸台，其作用是用来卡住弹簧，使刀具在受力扭转后，弹簧能够自动将刀具弹回原位置。图3-2 法兰3.2.3 刀具轴的设计刀具轴是安装在法兰上的轴，总体尺寸较小，它与法兰采取过盈配合。刀具轴的两端车有螺纹，当分别安装弹簧和刀具后，用螺母加垫片将其固定。刀具轴总长为 120 mm，最大直径为 20 mm，与法兰采用过盈配合。图3-3 刀具轴3.2.4 刀具的设计刀具是破袋机设计中最重要的环节之一，其作用是在主轴旋转时带动它将垃圾袋划破。刀具的根部同样设计了用来卡住弹簧的凸台。刀具可采用不同的材料来制作，即用来实现破袋的部分和刀具的根部与刀具轴配合的部分分别采用不同的材料，最后可将其焊接在一起，因为刀具的根部受到的力较小，也没有其他特殊的功用，可用普通的45号钢实现，而刀头部分则需要特殊的刀具材料。图3-4 刀具3.2.5 防缠绕挡板该破袋机的缠绕设计比较简单，是一个圆弧形的钢板，与上箱体和下箱体用螺栓连接固定，在圆弧上与刀具相对应的位置开有槽，刀具可以从槽内伸出。这样既可以保护主轴和刀具，也可以实现防缠绕这一功能。同时该挡板还可以使垃圾从弧形挡板上滑落，降低袋装垃圾下落时的速度，从而也可以使垃圾袋与刀具充分接触，提高破袋的效果。在下一章节里，本文从垃圾缠绕物受力的角度分析造成缠绕的原因，确定形成缠绕的条件，导出数学表达式，分析垃圾破碎设备主要参数对缠绕的影响，并提出防止缠绕的一些结构措施。图3-5 挡板3.2.6 箱体的设计箱体分为两部分，即上箱体和下箱体，材料选择铸铁，可以采用浇铸的方法来制造。箱体的壁厚设计为8mm，在必要的位置设计了肋板，以保证受力均匀。图3-6 下箱体图3-7 上箱体3.3 装配效果装配是机器制造过程中最后一个环节，它包括装配、调整、检验和试验等工作。装配过程使零件、套件、组件和部件间获得一定的相互位置关系，所以装配过程也是一种工艺过程。即使是全部合格的零件，如果装配不当，往往也不能形成质量合格的产品。简单的产品可由零件直接装配而成。复杂的产品则须先将若干零件装配成部件，称为部件装配；然后将若干部件和另外一些零件装配成完整的产品，称为总装配。产品装配完成后需要进行各种检验和试验，以保证其装配质量和使用性能；有些重要的部件装配完成后还要进行测试。零件的装配有修配、调整、互换和选配 4 种配合方法。修配法，装配中应用锉、磨和刮削等工艺方法改变个别零件的尺寸、形状和位置，使配合达到规定的精度，这种方法装配效率低，适用于单件小批生产。调整法，装配中调整个别零件的位置或加入补偿件，以达到装配精度。常用的调整件有螺纹件、斜面件和偏心件等，补偿件有垫片和定位圈等。这种方法适用于单件和中小批生产的结构较复杂的产品，成批生产中也少量应用。互换法，所装配的同一种零件能互换装入，装配时可以不加选择不进行调整和修配，这类零件的加工公差要求严格，它与配合件公差之和应符合装配精度要求，适用于生产批量大的产品。选配法，对于成批、大量生产的高精度部件如滚动轴承等，为了提高加工经济性，通常将精度高的零件的加工公差放宽，然后按照实际尺寸的大小分成若干组，使各对应的组内相互配合的零件仍能按配合要求实现互换装配。本章节主要介绍了主轴的装配、主体的装配和减速器的装配结构图。3.3.1 主轴的装配主轴上装配有法兰、刀具轴、弹簧、螺母、套筒、轴承以及联轴器等，它是破袋机的主要部件，用于实现破袋功能，装配图如下所示：图3-8 主轴装配图1.刀具轴 2.法兰 3.套筒 4.轴承5.螺母 6.刀具 7.弹簧 8.主轴 9.联轴器 10.螺栓3.3.2 主体的装配主体的装配是指破袋机主要部件的装配，不包括减速器等，通过主体的装配效果图可以将该破袋机的结构一目了然。图3-9 主体装配图3.3.3 减速器的装配减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要。减速器主要由传动零件(齿轮或蜗杆)、轴、轴承、箱体及其附件所组成。减速器的基本结构有三大部分：包括齿轮、轴及轴承组合 、箱体和减速器附件【3】。箱体是减速器的重要组成部件。它是传动零件的基座，应具有足够的强度和刚度。为了保证减速器的正常工作，除了对齿轮、轴、轴承组合和箱体的结构设计给予足够的重视外，还应考虑到为减速器润滑油池注油、排油、检查油面高度、加工及拆装检修时箱盖与箱座的精确定位、吊装等辅助零件和部件的合理选择和设计，这就是减速器的附件部分所应考虑的内容。将小齿轮与轴制成一体的称为齿轮轴，这种结构用于齿轮直径与轴的直径相差不大的情况下，如果轴的直径为 d，齿轮齿根圆的直径为 df，则当 df - d 67mm 时，应采用这种结构。而当 df d 67mm 时，采用齿轮与轴分开为两个零件的结构，如低速轴与大齿轮。此时齿轮与轴的周向固定用平键联接，轴上零件利用轴肩、套筒和轴承盖作轴向固定。两轴均采用了深沟球轴承。这种组合，用于承受径向载荷和不大的轴向载荷的情况。当轴向载荷较大时，应采用角接触球轴承、圆锥滚子轴承或深沟球轴承与推力轴承的组合结构。目前减速器的发展趋势：1、高水平、高性能。圆柱齿轮普遍采用渗碳淬火、磨齿，承载能力提高4倍以上，体积小、重量轻、噪声低、效率高、可靠性高。2、积木式组合设计。基本参数采用优先数设计，尺寸规格整齐，零件通用性和互换性增强，系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。3、型式多样化，变型设计多。摆脱了传统的单一的底座安装方式，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式联接，多方位安装面等不同的型式，扩大使用范围。一般的减速器有斜齿轮减速器(包括平行轴斜齿轮减速器、蜗轮减速器、锥齿轮减速器等)、行星齿轮减速器、摆线针轮减速器、蜗轮蜗杆减速器、行星摩擦式机械无级变速机等等。圆柱齿轮减速器有单级、二级、二级以上等形式，布置形式为展开式、分流式、同轴式。圆锥齿轮减速器用于输入轴和输出轴位置成相交的场合。蜗杆减速器主要用于传动比 i 10 的场合，传动比较大时结构紧凑但是其缺点是效率低，目前广泛应用阿基米德蜗杆减速器。使用齿轮蜗杆减速器，若齿轮传动在高速级则结构紧凑；若蜗杆传动在高速级，则效率较高。行星齿轮减速器的传动效率高，传动比范围广，传动功率 12W 50000KW，体积和重量小。本文设计的减速器是传统的通用减速器，它的总体传动比为 17:1，采用斜齿圆柱齿轮，水平布置了三根轴，上下箱体同样可以采用浇铸的方法实现。包括轴承、螺母垫片等大多数零件采用标准件。该减速器共有两对齿轮。第一对齿轮：大齿轮的齿数为159齿，齿宽为50mm；小齿轮的齿数为23齿，齿宽为55mm，他们的模数为1.5mm。第二对齿轮：大齿轮的齿数为128齿，齿宽为70mm；小齿轮的齿数为36齿，齿宽为75mm。因为减速器在大三时做过详细的设计，所以这里就不做说明了。其装配图如下所示：图3-10 减速器第四章 防缠绕研究和刀具受力分析 4.1 防缠绕研究由于垃圾中含有大量水分和渣土，因此垃圾的粘附性较大，流动性较差。而垃圾中的纤维物又比较多，在处理垃圾的过程中极易发生缠绕现象。如果人工清理这些缠绕物，需要不停的停机，这会降低垃圾破袋机的效率，因此在破袋机中设置防缠绕装置非常重要。我国城市袋装垃圾处理尚处在研发阶段，垃圾破袋设备的防缠绕问题是急需解决的关键技术。然而，由于国内城市生活垃圾是混合袋装收集，垃圾成分复杂，造成垃圾破袋设备的研发难度增大。本章着重从垃圾缠绕物受力的角度分析造成缠绕的原因，确定形成缠绕的条件，导出数学表达式，分析垃圾破袋设备主要参数对缠绕的影响，并提出防止缠绕的结构措施。首先来看产生垃圾缠绕的必要条件。为便于分析缠绕物（垃圾中的布类、线绳、电线、塑料袋等挠性物）缠绕在破袋机主轴上的原因，忽略垃圾缠绕物的形状和尺寸。假定破袋机主轴表面光滑，暂不考虑轴系具体结构，并假定主轴为光轴（ 等径轴）。垃圾缠绕物在主轴表面上的受力分析若图所示：图4-1 受力分析垃圾受到重力作用 mg、离心力作用 m2r、支反力 N 和摩擦力 F 的作用，垃圾缠绕物在时间 t 内能够停留在主轴表面上，并随主轴一起转动一定角度的条件是： m2r+N-mgsin t=0 （4-1） Fumgcos t （4-2）式中：m-垃圾质量-主轴角速度r-主轴半径N-支反力F-摩擦力 Fu= N （4-3）式中：-摩擦系数 =tan （4-4）式中：-摩擦角由式（4-1）得： N=mgsin t-m2r （4-5）将式（4-4）和式（4-5）代入式（4-3）中得： F=mg sina- 2rg tan （4-6）将式（4-6）代入式（4-2），经整理得： 2rg -cos(a+)sin （4-7）由上式可知，当主轴半径 r 一定时，垃圾缠绕物能否随主轴一起运动是与主轴的角速度有关系的，当主轴的角速度和主轴的半径一定时，上式左端为一常数，右端是随角 a 的变化而变化的。若用 A 表示缠绕物随主轴一起转动的最大极限角，则： A=arccos -2rgsin- （4-8）由式（4-8）可知，主轴角速度和主轴的半径越小，缠绕物随主轴一起转动的角 A越大，也就是说垃圾缠绕主轴的可能性越大【6】。由此可以得出结论，为了避免缠绕现象的发生，在设计时因该使角 A 足够的小。采用较合理的结构对避免或减轻垃圾缠绕十分有利。实践表明，破袋破碎机旋转主轴与机架之间的间隙处是最容易发生缠绕的地方。为避免或减轻垃圾的缠绕，在该处考虑安装光滑的凸缘防缠罩，这样可降低缠绕的可能性。4.2 刀具受力分析刀具是直接与垃圾袋作用的零件，刀具的设计决定破袋机的工作效果，而且破袋机的防缠绕也与刀具的设计有一定的联系。忽略了在刀片上残留的垃圾的质量，刀片经过一次破碎回到防缠罩内，当刀具经过防缠罩的窄缝时，设垃圾受到刀具的作用力为 N，刀具在回缩时作用在垃圾上的摩擦力为 F1，其合力为 P，并将合力 P 分解为 Px 和 Py，则残留的垃圾能脱离刀具的条件是： Px F2 （4-9）式中：F2-残留的垃圾在防缠罩外壳表面上移动时所受的摩擦阻力。 F2=f2 Py (4-10)式中：f2-残留垃圾与防缠罩外壳表面间的摩擦系数。图4-2 刀片受力分析由图可知： Px= Pytan(a-r1) (4-11) F2= Pytanr2 (4-12)式中：r1-残留垃圾沿刀片滑动的摩擦角r2-残留垃圾沿防缠罩滑动的摩擦角将式（4-11）和式（4-12）代入到式（4-9）中得： Pytana-r1 Pytanr2 (4-13)或者 a r1+r2 (4-14)假设 r1 r2 (4-15)则 a 2 r1 (4-16)上式表明：由于 a 角随着刀具的转动而减小，所以为了便于刀具与残留的垃圾中顺利分离，角 a 必须足够的大，也就是说，刀片的刀刃曲线形状应该向旋转的方向弯曲【6】。刀具是破袋机结构的主要受力部件，它对硬度、强度、韧性、耐磨性以及防腐蚀能力等各方面的性能要求较高，材料的选用和热处理将直接影响其使用寿命。可以选取刀具的材料为 65 Mn 钢，并且将刀头进行淬火，硬度达到 55-62 HRC。结 论本文以实际情况中垃圾的排放量、垃圾的排放形势以及垃圾的处理过程为依据，讨论研究了垃圾破袋机的研究可行性，并做了垃圾破袋机的总体的、详细的设计。现今社会，人类以消耗地球的资源创造了繁荣，但是人类在开发资源和创造商品的过程中，同时产生了大量的垃圾。在我国，随着城市化进程的加快，城市垃圾的产量也迅速增加，对环境的污染越来越严重。但是我国对城市生活垃圾的处理技术还处于试验和起步阶段，与发达国家相比较仍然存在较大的差距。在我国垃圾通常是装在一定尺寸的塑料袋中，而我国的垃圾处理厂一般采用人