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木材粉碎机粉碎部分设计【9张CAD图纸2A0+毕业论文】

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8-轴肩套筒-A4.dwg---(点击预览)

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关键词：: 木材粉碎机粉碎部分部份设计 cad图纸木材粉碎机毕业论文树枝粉碎机

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木材粉碎机粉碎部分设计

41页 14000字数+说明书+任务书+外文翻译+9张CAD图纸【详情如下】

4-右端盖-A3.dwg

5-小带轮-A3.dwg

6-主轴-A3.dwg

7-飞刀-A4.dwg

8-轴肩套筒-A4.dwg

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外文翻译-- 破碎粉磨设备的磨损与耐磨材料的发展.doc

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摘要

近年来，随着我国经济建设的发展，在很多领域的生产实际中，对各种木质物料粉碎机的需求越来越大。根据木质物料粉碎机用途的不同，研制出满足各种要求的木质物料粉碎机已成为目前迫在眉睫的紧要任务。

本机的机架、上盖都采用了铸件，降低了整机的重心；发动机和主轴之间通过皮带传动，缓和了载荷冲击；主轴通过两个圆锥滚子轴承与机架连接；刀盘和主轴之间采用平键联接；飞刀用垫块和螺栓固定。飞刀采用螺旋曲面方式依次摆放多把短刀。

关键词: 树枝粉碎机园林绿化削片机木材加工

ABSTRACT

Abstract：In recent years, with the economic development in our country, and in many fields in the actual production, for a variety of wooden material grinder increasing demand. According to the wooden material grinder of different applications, developed to meet the various requirements of the wooden material grinder has become the urgent task for current imminent.

The fly cutter uses the bolt and cushion to be fixed, Reliable and stable, The fly cutter stretches out the quantity to be able to adjust，And advantageous for disassembling and the replacement. Rack is equipped with wheels, can be driven by the traction machine，Suitable to use in the urban green residues and the trail level lumber processing.

Key words: Branch Chipper Landscaping Chipper Wood Processing

绪论1

第一章枝桠粉碎机介绍2

1.1枝桠粉碎机的分类特点及其工作原理2

1.2 选题的设计思想，设计方法及改进4

1.3 本章小结4

第二章移动式枝桠粉碎机的总体设计5

2.1 枝桠粉碎机设计任务5

2.2 普通盘式枝桠粉碎机的结构5

2.3盘式枝桠粉碎机的削片原理7

2.4本章小结9

第三章主要技术参数的确定和计算10

3.1 生产能力的确定10

3.2 飞刀数量的确定10

3.3切削力的计算11

3.3.1主切削力的理论分析与计算11

3.3.2主切削力的经验公式13

3.4切削功率的计算17

3.6 本章小结19

第四章主要部件的设计计算20

4.1盘式短刀与长刀削片机比较20

4.2刀盘结构设计及尺寸的确定21

4.2飞刀平面布置22

4.3主轴的结构设计24

4.3.1 轴的最小直径计算24

4.3.2轴的结构设计25

4.4滚动轴承的选择26

4.5 键连接的设计26

4.5.1带轮与输入轴间键的选择及校核26

4.5.2输出轴与齿轮间键的选择及校核26

4.6飞刀的设计27

4.7本章小结27

第五章主要部件的校核和验算28

5.1 主轴强度的校核28

5.1.1求轴上的载荷28

5.1.2按弯扭合成应力校核轴的强度29

5.1.3 精确校核轴的疲劳强度29

5.2 滚动轴承的校核32

5.3本章小结33

5.4最后完成图33

结论34

参考文献35

致谢36

第一章枝桠粉碎机介绍

1.1枝桠粉碎机的分类特点及其工作原理

树枝粉碎机是将原木、采伐与抚育剩余物（枝桠、梢头木、树根、小径木等）以及木材加工剩余物（如板皮、板条、碎单板、木芯等）加工成一定规格长度木片的设备。它属于备料设备，但也是十分重要的。其切削特征是纵端向切削，主要参数是削出木片的长度。对枝桠粉碎机的主要工艺要求是：削出的木片长度应均匀一致，其合格率应在允许范围内，且应厚度均匀，切口大而平滑，产生的碎料少，削出的木片的尺寸规格依使用要求而定。

随着人造板工业的发展和原木资源的日益缺乏，利用各种剩余制品削制工艺木片作为充分利用木材资源、提高木材综合利用率的主要手段的观点，已得到了人们的普遍赞同，削片机的种类也随之而日益增多。

树枝粉碎机按切削机构的形状可分为鼓式和盘式，它们的结构简图如下图：要把枝桠加工成碎片, 首先需要人工将枝桠材放进料斗, 木材在人力或进料机构的压力作用下进入削片机, 当木材的端面碰到飞刀刀盘端面时, 进给停止, 飞刀转到切削位置开始切削, 由于飞刀有一定角度, 当切入木材一定深度时, 木材受到飞刀切削面的分力、刀盘和料斗( 或底刀)的阻碍作用, 局部沿木材纤维方向崩裂成木片, 从前刀面飞出。切削过程中, 木材在压力和飞刀切削分力的作用下，向刀盘方向进给, 使切削加工得以连续进行, 完成整根木材的加工。

鼓式枝桠削片机机座采用高腔度钢板焊接而成，是整台机器的支承基础；刀辊上安装两把飞刀，用专门制造的飞刀螺栓，通过压力块，把飞刀固定在刀辊上；根据被切削原料的不同厚度，上喂料辊总成可以借助液压系统在一定范围内上下浮动；切削下来的合格木片通过网筛孔落下，有底部排处，大的片料将在机内再进行切削。鼓式削片机的结构简图如下图2所示。

1.主轴 2.锁紧装置 3.飞刀 4.飞刀螺栓 5.压刀块

6.飞刀座 7.刀辊 8.上喂料辊 9.下喂料辊 10.底刀

图1-2 鼓式枝桠粉碎机结构简图

一般而言，盘式树枝粉碎机由于飞刀运动时的切削平面固定不变，飞刀和底刀可以很好的形成剪切作用，所以盘式枝树枝碎机的木片比鼓式枝树枝碎机的木片质量好，生产率高；适宜加工原木、劈木、木芯、较厚的板皮和成捆的枝桠材，因其进料槽为方形或圆形，可充分发挥其生产能力，主要用于生产规模较大的人造板企业和造纸企业。鼓式枝桠粉碎机由于飞刀的切削平面随飞刀位置的变化而变化，削片过程中不能形成有利的剪切作用，其进料槽沿刀鼓方向为长方形，适用于加工板皮、板条、碎单板、小径木、枝桠材等厚度较小、径级不大的木料和竹材，这种削片机主要用于中小型人造板企业；现在经改进的鼓式削片机的削片质量完全能够满足人造板生产的工艺要求。盘式枝桠粉碎机大多数采用自由进料，而鼓式枝桠粉碎机大多数采用强制进料，水平进料的适宜加工较长的原料，而加工较短的原料通常采用倾斜进料。总之，枝桠粉碎机的结构形式主要取决于原料的特征和对削片质量及生产率的要求。

对于中小型树枝粉碎机而言，由于其削制的原料大多数是枝桠、板皮等剩余物，材径较小，采用平面盘式机削片时，对平面盘式的削片长度的均匀性影响不大，而其制造成本低廉，易于推广。因此，中小型枝桠粉碎机采用平面刀盘结构是一个发展方向。

水平进料可防止原料撞击刀盘轴，操作方便，安全可靠；而倾斜进料便于投料，可保证合理的切削参数。1.2 选题的设计思想，设计方法及改进

普通盘式削片机的飞刀为长直刀, 在刀盘上呈径向布置, 切削木材时, 飞刀要切削整个原木端面, 导致动态载荷( 切削力、切削功率) 波动大、切削过程不平稳、功率消耗大、振动噪声大.为改善这种情况, 国内外科研人员曾做过很多研究 , 一是力图搞连续切削, 在刀盘上增加飞刀数量, 这样虽然使切削情况有所改善, 但飞刀在切削过程中切削原木的宽度仍然是变化的, 而且增加刀数导致功率成倍地增长; 二是将飞刀后面和刀盘面制造成螺旋面,这样切削平稳，加工出来的木片质量好。这里我采用螺旋面切削方式，并对它进行了均衡性切削改进，力图减小削片过程中切削力和切削功率的波动。

1.3 本章小结

本章主要介绍了课题研究的目的及其意义、国内外枝桠粉碎机的发展现状和趋势、枝桠粉碎机的分类特点及其工作原理、选题的设计思想，设计方法及改进等

参考文献

[1]顾正平，沈瑞珍.盘式短刀枝桠削片机设计参数的影响因素[J].北京林业大学学报.2002(1):183-186 .

[2]濮良贵，纪名刚主编．机械设计[M]．北京：高等教育出版社,2006.

[3]刘灏主编.机械设计手册[S]．北京：机械工业出版社,1998.

[4] 牛晓华,吴兆迁,樊涛.木质物料粉碎机的设计[J].林业劳动安全，2008（3）:14-17.

[5]李黎.木材切削原理与刀具[M].北京：中国林业出版社，2005.

[6]罗迎社.材料力学[M].武汉：武汉理工大学出版社，2001.

[7]濮良贵,纪名刚,陈国定,吴立言.机械设计[M]. 北京：高等教育出版社2006.

[8]苏旭平.工程材料[M].湖南：湘潭大学出版社，2008.

[9]朱思红,付东荔,缪小红.树枝粉碎机的研制[J].南京大学学报，2004，27（3）：111-113.

[10]张晓文,顾正平，沈瑞珍.盘式木材削片机均衡切削的研究[J].北京林业大学学报.1999,第21卷.

[11]Collacoff RA.Mechanical Fault Diagnosis and Condition Monitoring .London :Chapman and Hall .1977.89页.

[12]Kuehnle M R .Toroidal Drive Combines Concepts .Product Engineering .Aug. 1979.261页.

[13]B.D.Choat.Jigs and Fixtures Design，The Institution of Production Engineers，1973.

内容简介：: 本科生毕业设计本科生毕业设计粉碎机粉碎部分设计粉碎机粉碎部分设计Pulverizer part of the design学学生生姓姓名名专专业业机械设计制造及其自动化学学号号指指导导教教师师分分院院机电工程分院20132013 年年 6 6 月月长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计摘要摘要近年来，随着我国经济建设的发展，在很多领域的生产实际中，对各种木质物料粉碎机的需求越来越大。根据木质物料粉碎机用途的不同，研制出满足各种要求的木质物料粉碎机已成为目前迫在眉睫的紧要任务。本机的机架、上盖都采用了铸件，降低了整机的重心；发动机和主轴之间通过皮带传动，缓和了载荷冲击；主轴通过两个圆锥滚子轴承与机架连接；刀盘和主轴之间采用平键联接；飞刀用垫块和螺栓固定。飞刀采用螺旋曲面方式依次摆放多把短刀。关键词关键词: : 树枝粉碎机树枝粉碎机园林绿化园林绿化削片机削片机木材加工木材加工长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计ABSTRACTAbstract：In recent years, with the economic development in our country, and in many fields in the actual production, for a variety of wooden material grinder increasing demand. According to the wooden material grinder of different applications, developed to meet the various requirements of the wooden material grinder has become the urgent task for current imminent. The fly cutter uses the bolt and cushion to be fixed, Reliable and stable, The fly cutter stretches out the quantity to be able to adjust，And advantageous for disassembling and the replacement. Rack is equipped with wheels, can be driven by the traction machine，Suitable to use in the urban green residues and the trail level lumber processing. Key words: Branch Chipper Landscaping Chipper Wood Processing长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计目录目录绪绪论论 .1 1第一章第一章枝桠粉碎机介绍枝桠粉碎机介绍 .2 21.1 枝桠粉碎机的分类特点及其工作原理.21.2 选题的设计思想，设计方法及改进.41.3 本章小结.4第二章第二章移动式枝桠粉碎机的总体设计移动式枝桠粉碎机的总体设计 .5 52.1 枝桠粉碎机设计任务.52.2 普通盘式枝桠粉碎机的结构.52.3 盘式枝桠粉碎机的削片原理.72.4 本章小结.9第三章第三章主要技术参数的确定和计算主要技术参数的确定和计算 .10103.1 生产能力的确定.103.2 飞刀数量的确定.103.3 切削力的计算.113.3.1 主切削力的理论分析与计算.113.3.2 主切削力的经验公式.133.4 切削功率的计算.173.6 本章小结.19第四章第四章主要部件的设计计算主要部件的设计计算 .20204.1 盘式短刀与长刀削片机比较.204.2 刀盘结构设计及尺寸的确定.214.2 飞刀平面布置.224.3 主轴的结构设计.244.3.1 轴的最小直径计算.244.3.2 轴的结构设计.254.4 滚动轴承的选择.264.5 键连接的设计.264.5.1 带轮与输入轴间键的选择及校核.264.5.2 输出轴与齿轮间键的选择及校核.264.6 飞刀的设计.274.7 本章小结.27第五章第五章主要部件的校核和验算主要部件的校核和验算 .28285.1 主轴强度的校核.285.1.1 求轴上的载荷.285.1.2 按弯扭合成应力校核轴的强度.29长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计I5.1.3 精确校核轴的疲劳强度.295.2 滚动轴承的校核.325.3 本章小结.335.4 最后完成图.33结论结论 .3434参考文献参考文献 .3535致谢致谢 .3636长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计0绪绪论论城市绿化过程中，每年都要修剪下大量的树枝。修剪下的树枝形状各异、大小不等、粗细不均，收集整理十分不便。由于枝桠蓬松，运输效率低，费时又费力，而且运输安全性差。因此枝桠处理不但是令市政部门头疼的问题。将树枝就地粉碎削片，不仅可以节省运输成本、减少树枝堆积用地、净化环境，削片粉碎后的枝叶碎渣还可以用于生产有机堆肥，改良土壤，进行循环利用；或加工成制浆造纸和生产人造板所需的工艺木片；或进行粉碎后再利用，、制作成压缩燃料块或作为裸露地覆盖物，能变废为宝。因此，研制树枝粉碎削片机，对提高枝桠处理效率、扩大枝桠的用途、提高枝桠的利用率、节约资源、美化环境具有重要意义。我国枝桠粉碎机的研制工作始于 20 世纪 60 年代，70 年代中期开始研究伐区木片生产工艺设备，80 年代国家设立“伐区枝桠木片生产设备及工艺的研究”攻关课题，进行了系统研究，取得了一定成果。进入 90 年代，木片生产得到了快速发展，木材削片机制造业也随之进一步发展。目前已至少有 30 多家生产削片机的厂家，生产 20多种型号的木材削片机。我国目前所用的削片机主要有以下几种型号：（1）BX117C盘式削片机;(2)BX1107/4 盘式削片机;(3)BX116 盘式削片机;(4)BX1108/3 盘式削片机;此外，还有极少量的 BX1710B 盘式削片机和 BX1112 盘式削片机等。至于枝桠粉碎机，我国常州市林机厂及其它生产企业在 90 年代就曾研制过多种机型，功率一般为 3-5kW，但都未推广，主要原因都是功率太小，只能削小枝桠，径级到 3040mm 就削不动，无法满足使用要求。国外大规模的木片生产始于 60 年代，近年来发展很快，不仅产量迅速增加，而且在一些国家，如日本、前苏联、美国等国已发展成为木材工业部门中的一个独立体系。在瑞典、芬兰等国则成为木材加工企业中不可缺少的组成部分。而且国外枝桠削片机的性能也比国内要好一些，这主要表现在其产品型号齐全，功率强劲，外形美观，操作方便，噪声低，人性化设计等。如美国的百莱玛设备公司的产品威猛系列切枝机。其中威猛 BC600XL 型就是一款高产量、大功率的切枝机，它具有独创的外观设计和驱动系统，具有同类产品中最大的进料口。从细小的树枝到直径 150mm 的树干，BC600XL 型切枝机都能从容应付。其较大的动力和宽阔的进料口使其功效超卓，并可省去大量的对树枝的预先修理时间。近年来，国外削片机的研制有了进一步的发展，主要是增加辅助进料槽；增加进料槽的截面积；铰接式安装进料槽；侧面出料（木片）；减少飞刀尺寸和角度，并且装刀多刀化；飞刀夹装在刀盘上，并呈螺旋线安装；刀盘悬臂式装配；降低削片机噪声；增设第二底刀以及使其多刃化；可调节生产率的削片机；改进切削机构和进给方式以及适应不同原料的削片的专用、通用、以及削片机组和削片生产线。长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计1第一章第一章枝桠粉碎机介绍枝桠粉碎机介绍1.11.1 枝桠粉碎机的分类特点及其工作原理枝桠粉碎机的分类特点及其工作原理树枝粉碎机是将原木、采伐与抚育剩余物（枝桠、梢头木、树根、小径木等）以及木材加工剩余物（如板皮、板条、碎单板、木芯等）加工成一定规格长度木片的设备。它属于备料设备，但也是十分重要的。其切削特征是纵端向切削，主要参数是削出木片的长度。对枝桠粉碎机的主要工艺要求是：削出的木片长度应均匀一致，其合格率应在允许范围内，且应厚度均匀，切口大而平滑，产生的碎料少，削出的木片的尺寸规格依使用要求而定。随着人造板工业的发展和原木资源的日益缺乏，利用各种剩余制品削制工艺木片作为充分利用木材资源、提高木材综合利用率的主要手段的观点，已得到了人们的普遍赞同，削片机的种类也随之而日益增多。树枝粉碎机按切削机构的形状可分为鼓式和盘式，它们的结构简图如下图：1.轴承座 2.主轴 3.刀盘 4.压刀块 5.飞刀 6.侧刀 7.底刀图 1-1 盘式枝桠粉碎机结构简图要把枝桠加工成碎片, 首先需要人工将枝桠材放进料斗, 木材在人力或进料机构的压力作用下进入削片机, 当木材的端面碰到飞刀刀盘端面时, 进给停止, 飞刀转到切削位置开始切削, 由于飞刀有一定角度, 当切入木材一定深度时, 木材受到飞刀切削面的分力、刀盘和料斗( 或底刀)的阻碍作用, 局部沿木材纤维方向崩裂成木片, 从前刀面飞出。切削过程中, 木材在压力和飞刀切削分力的作用下，向刀盘方向进给, 使切削加工得以连续进行, 完成整根木材的加工。鼓式枝桠削片机机座采用高腔度钢板焊接而成，是整台机器的支承基础；刀辊上安装两把飞刀，用专门制造的飞刀螺栓，通过压力块，把飞刀固定在刀辊上；根据被切削原料的不同厚度，上喂料辊总成可以借助液压系统在一定范围内上下浮动；切削长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计2下来的合格木片通过网筛孔落下，有底部排处，大的片料将在机内再进行切削。鼓式削片机的结构简图如下图 2 所示。1.主轴 2.锁紧装置 3.飞刀 4.飞刀螺栓 5.压刀块6.飞刀座 7.刀辊 8.上喂料辊 9.下喂料辊 10.底刀图1-2 鼓式枝桠粉碎机结构简图一般而言，盘式树枝粉碎机由于飞刀运动时的切削平面固定不变，飞刀和底刀可以很好的形成剪切作用，所以盘式枝树枝碎机的木片比鼓式枝树枝碎机的木片质量好，生产率高；适宜加工原木、劈木、木芯、较厚的板皮和成捆的枝桠材，因其进料槽为方形或圆形，可充分发挥其生产能力，主要用于生产规模较大的人造板企业和造纸企业。鼓式枝桠粉碎机由于飞刀的切削平面随飞刀位置的变化而变化，削片过程中不能形成有利的剪切作用，其进料槽沿刀鼓方向为长方形，适用于加工板皮、板条、碎单板、小径木、枝桠材等厚度较小、径级不大的木料和竹材，这种削片机主要用于中小型人造板企业；现在经改进的鼓式削片机的削片质量完全能够满足人造板生产的工艺要求。盘式枝桠粉碎机大多数采用自由进料，而鼓式枝桠粉碎机大多数采用强制进料，水平进料的适宜加工较长的原料，而加工较短的原料通常采用倾斜进料。总之，枝桠粉碎机的结构形式主要取决于原料的特征和对削片质量及生产率的要求。对于中小型树枝粉碎机而言，由于其削制的原料大多数是枝桠、板皮等剩余物，材径较小，采用平面盘式机削片时，对平面盘式的削片长度的均匀性影响不大，而其制造成本低廉，易于推广。因此，中小型枝桠粉碎机采用平面刀盘结构是一个发展方向。水平进料可防止原料撞击刀盘轴，操作方便，安全可靠；而倾斜进料便于投料，可保证合理的切削参数。长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计31.21.2 选题的设计思想，设计方法及改进选题的设计思想，设计方法及改进普通盘式削片机的飞刀为长直刀, 在刀盘上呈径向布置, 切削木材时, 飞刀要切削整个原木端面, 导致动态载荷( 切削力、切削功率) 波动大、切削过程不平稳、功率消耗大、振动噪声大.为改善这种情况, 国内外科研人员曾做过很多研究 , 一是力图搞连续切削, 在刀盘上增加飞刀数量, 这样虽然使切削情况有所改善, 但飞刀在切削过程中切削原木的宽度仍然是变化的, 而且增加刀数导致功率成倍地增长; 二是将飞刀后面和刀盘面制造成螺旋面,这样切削平稳，加工出来的木片质量好。这里我采用螺旋面切削方式，并对它进行了均衡性切削改进，力图减小削片过程中切削力和切削功率的波动。1.31.3 本章小结本章小结本章主要介绍了课题研究的目的及其意义、国内外枝桠粉碎机的发展现状和趋势、枝桠粉碎机的分类特点及其工作原理、选题的设计思想，设计方法及改进等长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计4第二章第二章移动式枝桠粉碎机的总体设计移动式枝桠粉碎机的总体设计2.12.1 枝桠粉碎机设计任务枝桠粉碎机设计任务根据枝桠粉碎机的用途及其使用要求，并结合任务书所给初始参数，设计本机设计任务如下：切削机构形状：盘式进料方式：倾斜 45 进料出料方式：下出料最大切削直径：150mm刀盘半径：560 mm刀盘转速：3600 r/min发动机功率：22kw刀盘形式：平面刀盘飞刀数：8 把飞刀的调整使用齿形调整结构2.22.2 普通盘式枝桠粉碎机的结构普通盘式枝桠粉碎机的结构由参考文献4可知，普通盘式树枝粉碎机主要由刀盘、进料槽、传动装置和机壳等部分组成。刀盘套装在主轴上，主轴由两个装在轴承座中的轴承支承，由发动机通过皮带传动驱动。刀盘除作为切削机构切削木料外，还起飞轮作用，使飞刀在间断切削时，速度波动不大，因此要求刀盘有较大质量。大型盘式削片机除刀盘起飞轮作用外，在主轴上还专门装有 1 个飞轮，并兼作制动轮。刀盘的材料一般采用 30，35，45 号铸钢；当切削速度大于 50 m/s 时采用 A4、A5 锻钢。铸钢件必须退火处理，锻钢件须正火处理；粗加工后进行探伤检查，在开口处不允许有降低使用性能的缺陷。主轴的毛坯应为锻件，不应有降低使用性能的缺陷。普通（少刀）盘式机的刀盘上装有 24 把飞刀，飞刀在刀盘上的安装一般使其刀刃相对刀盘半径沿转动方向向前倾斜 815布置。在安装每把飞刀下面的刀盘上，沿刃口方向开有一条宽度为 100 mm 左右的长缝。飞刀和楔形垫块用螺栓固定在刀盘上。垫块的作用是保证飞刀有一定的后角，一般为5左右。飞刀的材料一般采用铬镍合金工具钢或优质碳素工具钢，热处理后刃口部分的硬度为 HRC5256。飞刀的楔角取 3045，冻材、硬材取较大值。飞刀刃口伸出刀盘平面的高度称为刀片的伸出量（又称装刀高度），其大小影响木片的长度，长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计5因此刀盘上所有飞刀刃口的伸出量必须相等。飞刀更换或刃磨后，应保持伸出量不变。飞刀有利用刀片后部的齿定位的，属有级调节，也有利用刀片后部的硬木垫块或浇铸的铅条定位的，属无级调节，精度较高。盘式机是由安装在刀盘上的飞刀和安装在进料槽上的底刀形成剪切机构的。底刀的刃口有的是用硬质合金堆焊而成。为防止印较大的冲击力损坏刃口，底刀的刃磨角较大，一般为 8590，也有的大于 90的（采用 90的底刀，四角可轮换使用）。飞刀与底刀的间隙一般为 0.3 mm1.0 mm，这取决于削片机的精度和刀盘直径的大小等因素。大多数盘式枝桠粉碎机不设强制进料机构，仅有进料槽（又称喂料槽）。进料槽相对刀盘平面的安装角度影响自由进料时削出的木片长度。如图 2.1 所示，ABCD为平盘平面，BD为进料槽的中心线，CD平行于刀盘轴线，其值等于刀盘伸出量，则木片的长度 l 为： (2.1)211coscoscosaaCDaDDBDl即 (2.2)21coscosaahl 式中： h飞刀伸出量； a1倾斜角，即进料槽的中心线与水平面间的夹角； a2偏角，即进料槽的中心线在水平面上的投影与刀盘轴线的夹角。由于削片时原料尾端在进料槽中抬起，为获得要求的木片长度，实际装刀高度应比计算值小 2 mm 左右。倾斜角 a1 取 4552，偏角 a2 取 2030。它们h的大小不但影响木片的长度及厚度，而且还影响木片的切口面积、木片质量和削片的动力消耗。倾斜进料的进料槽通常还有转角 a3，即进料槽底面与水平面的夹角，其作用是使木料在切削时沿槽底滑向刀盘中心，有利于实现连续切削、减小切削的阻力矩。对于水平进料的进料槽，倾斜角 a1=0，只有偏角 a2，由于偏角的作用，使削片机在削片时产生的进给方向的分力，牵引木料向刀盘进给运动。盘式枝桠粉碎机的排料分为上排料和下排料两种形式。上排料是在刀盘的外缘安装个个叶片，它在刀盘转动时产生气流，把削出的木片沿刀盘的切口方向从上排料口排出。当叶片的速度为 27 m/s28 m/s 时，木片的抛出高度可达 4 m5 m。当刀盘的转速较高或直径较大而使得刀盘线速度较大时，为防止过度打碎木片，减小动力消耗，在刀盘上不装叶片，削出的木片由下部开口的机壳直接落到皮带运输机上输出，这称为下排料。长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计6图2-1 木片长度与进料槽安装角的关系2.32.3 盘式枝桠粉碎机的削片原理盘式枝桠粉碎机的削片原理通过观察和研究证明，盘式树枝粉碎机在削片过程中，木料的已被切削面紧贴在飞刀的后面，并沿着飞刀后面滑动，直到与刀盘平面相遇。当木料的上端与刀盘表面接触后，被切平面则由斜面变成平行于刀盘表面的直面，最后被切表面形成了一个折面。因此，盘式机的削片过程并不是过去人们认为的那样，原料的被切平面始终平行于刀盘平面。在削片时，木料沿着进料槽的移动，主要是由于飞刀对木料的作用力在进给方向的分力（牵引力）的作用而致。理论上可以证明：在倾斜进料时，靠木料自重产生的下滑是不能产生足够位移的。无强制进给机构的水平进料盘式枝桠粉碎机，木料仍能按木片长度进料，也充分证明了这一点。对于结构参数已定的盘式机，在削片过程中，切削方向与进给方向形成的遇角是不变的，与木料的厚度和径级大小无关，飞刀对木料产生的牵引力的方向不变；牵引力的大小虽与木料的树种、含水率等因素有关，但其大小足以带动木料克服摩擦阻力并向刀盘方向进给。因此大多数盘式枝桠粉碎机不采用强制进给机构，并且适宜加工厚度和径级较大的木料。如图 2-2 所示，木料被飞刀牵引向前进给的速度 u 为：长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计7图2-2 盘式削片机的运动分析 (2.3)sin(sinaavu式中：飞刀的切削速度；v 飞刀的安装后角；a 遇角。从上述分析可见:盘式削片机的飞刀在运转过程中形成的切削平面是固定不变的，在每一切削层的切削过程中，基本上始终通过底刀刃口，飞刀和底刀可以很好地形成剪切机构，这也使得盘式削片机比鼓式削片机的削片质量好。木料在飞刀和底刀的剪切作用下，被切下的木块（切屑）经过刀盘的窄缝时，由于受到飞刀前面挤压力的作用，被分裂成一定厚度的木片。研究与试验表明，木片的厚度为：S （2.4)KlS21式中：木片长度；l 沿纤维方向木材的抗剪强度；1 沿纤维方向木材的抗压强度；2 其他因素的影响系数。K如木片长度为 20 mm 时，木片厚度为 3.9 mm6.2 mm；木片长度为 25 mm 时，木片厚度为 4.8 mm7.5 mm。木片厚度不仅取决于木片长度和木材的物理机械性能等因长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计8素，还与进料槽及飞刀的安装角度和飞刀的刃磨角等因素有关。当飞刀的刃磨角和安装后角较大时，则削出的木片较厚，反之较薄。2.42.4 本章小结本章小结本章主要介绍了枝桠粉碎机的结构和工作原理，普通盘式枝桠粉碎机的组成，木片的长度和厚度计算，排料方式的选择为上出料，木料被飞刀牵引向前进给的速度计算等。长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计9第三章第三章主要技术参数的确定和计算主要技术参数的确定和计算3.13.1 生产能力的确定生产能力的确定在削片过程中，由于加料的不连续性，树种、含水率和被切削断面积的变化，以及同时参加切削的飞刀的数量不同，使切削力不是一个固定的数值。由文献4知，目前盘式削片机的主电机功率(kW)一般按下列经验公式推算N (3.1) KEQN 式中：不均匀系数，取；K2 . 11 . 1K 加工 1 实积 m3木材所需的能量，kWh/实积 m3；E Q削片机的生产率，m3/h。根据实验测得。由发动机功率为 20KW，取K=1.1，E=6，N=22KW64E则 )/(33.3/3hmKENQ3.23.2 飞刀数量的确定飞刀数量的确定由文献4知，非强制进料的盘式枝桠粉碎机的生产能力(实积 m/h)为Q nZlFKKKQ3218106（3.2）式中：设备时间利用系数，取；1K5 . 03 . 01K 工作时间利用系数，取；2K8 . 07 . 02K 原料形态影响系数，成捆枝桠材取，其他原料取 1；3K7 . 03 . 03K 刀盘转速，r/min；n 飞刀数量；Z 木片平均长度，mm；l 原料的断面积，mm；F取=0.4，=0.7，=0.7，l=8mm，F=，d=150mm1K2K3K4/2d长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计10则，圆整为 Z=8,故由生产率可选飞刀的数量为 8 把。3 . 71063218nlFKKKQZ3.33.3 切削力的计算切削力的计算.1 主切削力的理论分析与计算主切削力的理论分析与计算盘式削片机是由径向安装在刀盘上的飞刀和装在壳体上的底刀组成的切削机构，其切削过程可看成是有支承的铣削或剪切。削片机切削木材时，木材经进料槽向刀盘进给，刀盘上每把飞刀的切削厚度为 h，大小等于飞刀从刀盘表面的伸出量。切掉的木块形成木片，穿过刀盘上的通孔，落到刀盘背面，经出料口排出。木材削片机的整机载荷包括切削阻力，风扇叶片阻力，强制进料机构的阻力等，其中切削阻力占绝大部分，飞刀间歇切削和木材进料的不连续性使削片机工作时切削阻力在 0 到最大值之间变化。木料径级不一，材性不同及节子等也会引起载荷的变化。木材削片机在工作时载荷波动很大，为了使削片机运转平稳和充分利用原动机的功率，刀盘具有很大的转动惯量，起到了飞轮的作用，利用其惯性能来克服短时的大负荷。此外，异步电动机和汽油机都具有一定的过载能力，当遇到大负荷转速下降的时候，这种过载能力就发挥出来。利用惯性动能和过载能力这两点是削片机不同于一般平稳载荷机械的特点，传统削片机的设计计算中常考虑这两点。飞刀切削木材时，除前刀面对木材作用以外，后刀面和刀刃部分对木材也有作用力，刀刃处虽应力较大，但表面积很小，刀刃作用力在总作用力中所占比例很小，可忽略不计。为简化问题，设刀刃为直线，切削速度垂直于刀刃方向，木材纤维方向亦垂直于刀刃方向【8】。飞刀前刀面对木材的作用力合力为 Fr，飞刀后刀面对木材的作用力由正压力和摩擦阻力两个力合成;此外还有底刀对木材的作用力,FNFfFxPyP木材受力见下图 3-1:长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计11图3-1 木材所受刀片作用力将各力投影到 X 轴和 Y 轴上,有则有 0xF0xxxPFF 则有0yF0yyyPFF )-tan(yxFF tanyxPP 联立以上方程解得: tan)tan(tan)tan(yxxFFP的计算式可参考文献8,其中：xxFF, )90sin()90cos()sin(/cxfblF（3.3） )90sin()90cos()cos(/cyfblF（3.4）式中: l木片纤维长度,m； B切削宽度,m；木材顺纹理剪切强度,N/mm2；/ 附加阻力系数,由试验测定；cf 飞刀后角；飞刀楔角；进料槽斜角；后刀面与木材摩擦角；前刀面与木材摩擦角； ,前刀面与木材摩擦系数,一般在 0.50.75 之间,常arctan长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计12取 0.6。将代入公式得：xxFF, )tan(tantan)90sin()90cos()tan()cos()sin(11cxfblblP（3.5）利用此公式,可以对主切削力进行理论计算,将各已知参数以及不同径级木材代入公式,其中飞刀伸出量 h=10mm,切削木片长度 l=8mm,飞刀楔角=30 度,进料=45, =5 =75N/cm2, =0.6, =,最后得出=3273N,由切削最大1cf 31arctan0.6xP直径为 150mm, ,取切削宽度 b=100mm.a=1mm,得出理论单位切削bapApFx阻力=32.73N/。xF2mm.2 主切削力的经验公式主切削力的经验公式由切削力可按下式计算： bapApFx（3.6）式中：b切削宽度，mm； a切削厚度，mm。切削力与切削面积的关系，可以用单位切削宽度上作用的切削力与切削厚度xFa 的关系来代替，即： apFx（3.7）可以把单位切削力 P 当作一个系数，用以反映切削力与切削厚度之间的函数关系。若表示与 a 之间变化规律的曲线为通过坐标原点的斜直线，单位切削力便是该斜xF线的斜率。实际上，从实验结果中可知，随 a 而变化的直线具有纵截距，而且在xF不同的切削厚度范围内，直线的斜率不同，即单位切削力不同。所以需要根据不同的切削厚度范围，分别建立不同的单位切削力的计算公式。切削力经验公式的建立，是从确立切削厚度与单位切削力的关系着手的；然后长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计13将影响切削力的一系列因素，如刀具变钝，刀具切削方向相对于纤维的方向，切削角，切削速度，材种等，通过系数修正，经验公式换算，加以综合考虑；最后建立随不同因素变化的切削力经验公式。1.确定切屑厚度与单位切削力的关系近半个世纪以来，对木材切削过程的试验研究表明，在切屑厚度时，mma1 . 0单位切削宽度上作用的切削力与切屑厚度之间的关系可用 AB 直线表示，如下图。F图 3-2图 3-2 单位切削宽度上作用的切削力与切屑厚度之间的关系曲线F直线 AB 的方程为：（3.8）)/81. 9(mmNapfF式中：AB 直线的纵截距。f 时，直线 AB 的斜率，。pmma1 . 01tanp实际上，当切屑厚度变小，在时，与 a 之间的函数关系改用曲线 BDmma1 . 0F表示，若以直线 BD 近似地代替曲线 BD，则直线 BD 的方程为：（3.9）)/81. 9(2 . 0mmNapfF式中：BD 直线的纵截距；2 . 0f 时，BD 直线的斜率：pmma1 . 0281 . 01 . 08 . 0tanpfpfp下面在两种切屑厚度范围内，根据前，后刀面作用力的不同，分别建立作用在前，长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计14后刀面上的单位切削力计算公式：当时：mma1 . 0 （3.10）8 . 02 . 0FFapffapfF式中：作用在后刀面上的单位切屑宽度上的切削力。从真实切刀切削木F料的过程中可以观察到，虽然 a=0，但后刀面仍然对切削平面以下的木材起作用，这时；2 . 0fF 作用在前刀面上的单位切屑宽度上的切削力，F。apfF8 . 0当时：mma1 . 0 ) 8(2 . 0FFapffF（3.11）式中：作用在后刀面上的单位切屑宽度上的切削力。该力不因切屑厚度F变化而异；作用在前刀面上的单位切屑宽度上的切削力，。FapfF) 8(相应单位切削力 p 随切屑厚度 a 的变化而变化的关系式为：（1）当时：mma1 . 0 pppafafpafp) 8 . 0(2 . 0（3.12）式中：作用在后刀面上的单位切削力；p 作用在前刀面上的单位切削力。p（2）当时：mma1 . 0 pppfafp) 8(2 . 0（3.13）式中：作用在后刀面上的单位切削力；p 作用在前刀面上的单位切削力。p2.确定刀具变钝与单位切削力的关系长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计15在真实切刀切削木材的过程中，既然刀刃圆半径的大小只是影响后刀面的变形功，那么变钝刀具对单位切削力的影响也应该局限在对后刀面单位切削力的影响上。p刀具变钝的影响用变钝系数修正。根据试验=11.7。值与刀刃圆半径的pCpCpC增量成正比。锐利刀具取=1。刀刃即使刚刚磨锐，但初始圆半径仍有 510，因而后刀面pC上还是存在作用力。)8 . 01 (2 . 0ffF变钝刀具取大于 1，相应。将上述关系代入单位切削力计算pC)8 . 0(fCFp式，得：（1）当时：mma1 . 0 ) 8 . 0(2 . 0pafCpafafpppp（3.14）（2）当时：mma1 . 0 ) 8()8 . 0() 8(2 . 0pfafCpfafpppp (3.15) 3.确定切削角，切削速度，切削方向相对于纤维方向和材种等因素与单位切削力的关系单位切削力公式中的两个变量，在综合了对松木，桦木等材种的不同切削方和 p f向的试验数据后，可按下法决定。主要切削方向的单位切削力为：pp ppppafp（3.16）式中：可以根据某一主要切削方向按材种查下表 1；pf 。（系数根据某一主要切削方向分别ppppppCVBApppPCBA,查表 1 和 2 决定。在该式中同时反映和 V 对 p 的影响。在锯切速度小于 70m/s，刨削，铣削速度小于 40m/s 时，以 90-V 代替 V。锯切时，在 V 大于，等于或者接近于长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计1670m/s 情况下以 V 代入。）表3.1 系数 f, A的值材种)/81. 9( 2mmNf)/81. 9(2mmNA 端向纵向横向端向纵向横向松木0.4560.0200.003桦木0.5760.0250.0045麻栎0.640.210.1720.0820.0280.006表3.2 系数 B,C的值)/81. 9(2mmNB )/81. 9(2mmNC 材种端向纵向横向端向纵向横向松木0.0200.0070.006-0.0072.000.550.066桦木0.0240.0080.007-0.0102.300.700.085麻栎0.0270.0090.085-0.0122.560.760.104.最后确定上述所有因素与单位切削力的关系（1）当时：mma1 . 0 切削方向） (afCpppppppCVBA（3.17）（2）当时：mma1 . 0主要切削方向长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计17 ） (8)8 . 0(ppptfafCppppCVBA（3.18）由材种取松 a=1mm,r=280mm,Cp 取 1.7,得出min,/3600,40,rVbapFpx.2/31mmNpp综上所述,单位切削阻力理论计算值与经验值相差不大,故可取切削阻力=3273N.相xP应的单位切削阻力。2/73.32mmNFx3.43.4 切削功率的计算切削功率的计算由文献8可知计算公式 kW sin6000ZnAFPcxc（3.19）如图 3-1 所示：图中表示削片时飞刀对木材的总切削力。刀盘对木材的支承力降低了后刀面对木材的支承力，互相影响，所以也包括在总作用力中。总作用力分解F为切向分力及法向分力。在切削过程中，随木片的变化而变化，其短时平均xFyFxF值为。与宽度成正比，有：xavFxavF bFFxxav（3.20）式中：切削宽度，m；b单位宽度平均切向阻力，N/m。xF 一把飞刀一次切削功耗为： AFWx1 (3.21) 式中：切口面积，(m)。，木料横断面积，m)Asin(cAA cA如果进料槽在通过主轴线的两个相互垂直平面内的投影倾斜角分别为和，则12长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计18由下式确定： (3.22)221222221sinsinsinsinsinsinsin1切削功率为 (3.23)sin6000ZnAFPcxc式中：刀盘转速，r/min；n 飞刀数。Z 对于原木有： (3.24)sin2400002ZndFPxc式中：原木直径，m 。d 考虑木材径级不同大小不一时，可经计算取其平均直径 (m)2iiavdad式中：各径级木材直径，(m)；id各径级木材长度占总木材数的比例。ia 考虑木段之间的空隙时间应增加一个切削连续性系数，则切削功率为：c (3.25)sin240002cZndFPavxc值由下式确定： (3.26)cricicitttc式中：每段木材切削时间，s ；cit相邻木段之间的间隙时间，s 。rit由于本机采用水平进料，且入料口轴线与刀盘端面成 45，故，取4521c=0.9，,单位切削阻力,故根据式 3.24,有：mmdav120=2/73.32mmNFx =34.78kwcP9 . 06045sin24000023600212014. 373.323.5 飞刀伸出量的确定由 2.2 盘式枝桠粉碎机的结构分析知长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计19 (3.29)21coscoshl 设切削木片长度mm ，水平进料方式时，则飞刀伸出10l01450220量mm。10h3.63.6 本章小结本章小结本章主要介绍了盘式枝桠粉碎机的各个主要技术参数的确定，包括生产能力，发动机功率，切削功率，切削力，飞刀伸出量的确定等。长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计20第四章第四章主要部件的设计计算主要部件的设计计算4.14.1 盘盘式短刀与长刀削片机比较式短刀与长刀削片机比较传统的盘式枝桠削片机一直采用长刀削片机,即在刀盘上按径向均匀布置若干把长刀,当刀盘旋转时,每把长飞刀把支承在底刀上的木材或枝桠材的纵端面一次性地砍切下来.这种切削原理使长刀削片机产生一系列缺陷:一是切削过程中切削力的波动大,切削很不均匀,从而导致削片机的振动和噪声都很大,不适合在城市作业;二是切削功率的峰值很大,需配备大功率发动机,据文献报道2,3,切削直径为 100mm 的枝桠材或小径木,需配置 10kW 的动力机,切削直径为 200 时需 48kW 的动力机,切削直径为 300mm时需 120kW 的动力机;三是刀具的磨损极不均匀,长刀的中间部分由于切削频繁,磨损最快,当这一部分磨损到一定程度后,整条长飞刀就要进行修磨或更换,因此刀具的修磨量和工具钢的消耗量都很大;四是由于长飞刀在削片时,对木片的宽度不容易控制,削制的木片在宽度上常常超出范围,造成木片尺寸差别大,降低了木片质量. 盘式短刀枝桠削片机,是建立在作者研制的盘式短刀木材削片机的基础上的.它的结构特点是将长刀改变为若干把短刀,每一组短刀均按续均衡切削的原则布置在刀盘上,即一把短刀退出切削时另一把短刀能立即进入切削.因此在切削过程中,它是由一组短刀依次逐条地将整个端面切削下来的,而不像长刀削片机那样是由一把长刀一次性的把整个端面砍切下来.这样就从工作原理上克服了长刀削片机由于一次性砍切所带来的上述一系列缺点.,新型短刀枝桠削片机具有下列优点:切削力小,切削力的波动小,因此削片机工作比较平稳;振动和噪声比长刀削片机有较大幅度的降低,在实验室条件下切削枝桠材时,刀轴及壳体的振动值约为长刀的 111412,噪声值比长刀低 5151019dB 可以满足城市作业对噪声标准的要求;切削功率的峰值小,所以可选用功率比较小的发动机;刀具磨损比较均匀,刃磨简便,使用寿命比较长;木片质量也有所提高.但是,由于短刀削片机进行的是半开式切削,在切削时短刀的一个侧面与木材摩擦,所以其单位切削力会比长刀略大一些.从上面可以看出:新型短刀盘式枝桠削片机与传统的枝桠削片机相比,具有更多的优越性。长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计214.24.2 刀盘结构设计及尺寸的确定刀盘结构设计及尺寸的确定图4-1 刀盘的结构设计如图 4-1 所示，将刀盘看作实心圆盘，计算刀盘应有的转动惯量： (4.1)2wAJ 式中：刀盘运转时的盈亏功，取J；A78.17731022PA刀盘的角速度，；w1s速度不均匀系数，。201则 =0.45kgm-2 22/900nAJ 根据国家推荐刀盘直径选取范围，取刀盘直径为 560mm 。由 (4.2)22)2(221DgGmRJ得： kg28DJgG5 .11256. 045. 08 . 982即刀盘重量为 102.5kg。长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计22由 (4.3) BDG42式中：飞轮材料的比重飞轮的宽度B得： m24DGB 058. 01085. 756. 014. 35 .112432 取 mm60B为防止轮缘破裂，验证轮缘的圆周速度m/s100060maxDnv61.58100060180056014. 3钢制飞轮的最大圆周速度：60m/s ，故刀盘强度满足要求。刀盘的材料选用钢，刀盘结构各部位是根据力的要求和安装叶片而设计的，45飞刀经夹紧机构夹紧。在刀盘上，刀盘的内孔为圆孔，上挖键槽，以保证刀盘与主轴的同轴度和固定。由于少刀盘式枝桠粉碎机工作时属于间歇运动，故实际消耗功率是变化的，因此，将刀盘看作飞轮设计，以便在驱动力的功超过切削阻力的功时，将多余的能量贮藏起来，使动能增大时，速率增加不太大；反之，当切削阻力的功超过驱动力的功时，把多余的能量释放出来，使动能减少时，速率降低不至于太大。刀盘的作用就是使刀盘的速率波动不至于太大。4.24.2 飞刀平面布置飞刀平面布置在刀盘上布置飞刀时要考虑满足木材削片的条件( 保证连续切削、最小功率、稳定的木片尺寸等) 。由于削片机的进料槽具有一定的倾斜角, 因此原木的切削端面为椭圆形; 布置有很多把短刀的刀盘, 在旋转一周的过程中能切削掉两个以上椭圆形端面. 在刀盘上每把短刀的刀刃是径向的, 关键是短刀与短刀之间的距离( 节距 S ) 如何确定. 最合理的布置方案是变节距( 图 1) , 图中刀盘逆时针方向旋转, 短刀之间的节距在进料中心之前是增加的, 而过中心后是减小的. 节距大小决定于原木径级和动力相遇角 , 最大的值不应超过被切木材椭圆端面的长轴 ( 2b ) , S 2b = d / sin , 这样布置具有连续切削过程的条件, 也就是说 1 把刀出来时,另 1 把刀进入切削, 这时在削片机的驱动电机上切削力载荷是均匀的这样布置有两种方法。( 1) 解析法由于刀刃的运动轨迹是圆, 而原木切削端面是椭圆, 若以刀盘旋转中心为坐标原点, 则短刀在刀盘上的布置坐标应遵从下面联立式:长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计23 式中, x , y 为刀刃中点坐标值; R 为刀刃平均切削半径; h, t 为进料中心的坐标值; a, b 为木材被切椭圆端面的半轴, 2a= d , 2b = d / sin ; d 为原木直径. 若动力相遇角为确定值, 则解联立方程式后,程式的根在 h - x h + 的范围内.( 2) 图解法实际上更简单而足够精确的方法是图解法, 不过, 这时必须首先确定最小切削半径 r min, 进料口中心相对于刀盘旋转中心的位置和动力相遇角。按已知参数在刀盘图上画木材端面椭圆形, 然后从刀盘中心画间隔宽为刀刃长的同心圆,然后在木材端面的椭圆线上, 定出刚要退出切削和刚要进入切削的第 1 把刀和第 2 把刀的刀刃中心所在点, 并画好刀刃线; 再把第 2 把刀刚要退出和第 3 把刀刚要进入的位置画在图上,按第 2 把刀和第 3 把刀位置的间隔弧长从第 2 把刀开始, 画第 3 把刀, 同此画第 4 把刀, 从而形成 1 条螺旋线. 如果短刀按 2 条螺旋线布置, 则第 2 条螺旋线上短刀的布置应与第 1 条螺旋线上的对称。图4-2飞刀平面布置长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计244.34.3 主轴的结构设计主轴的结构设计.1 轴的最小直径计算轴的最小直径计算根据实心圆轴公式，其切应力 MPa TTTdnPWT362 . 0/1055. 9图4-3 主轴结构写成设计公式，轴的最小直径 mm （4.4） 3362 . 01055. 9nPcnPdT上两式中：轴的抗扭截面系数，mm；TW 轴传递的功率，kW；P 轴的转速，r/min；n许用切应力，MPa； T与轴材料有关的系数，可由表 4-1 查得。C对于受弯矩较大的轴宜取较小的值。当轴上有键槽时，应适当增大轴径：单 T键增大，双键增大。%3%6表4.1轴强度计算公式中的系数C轴的材料Q235,20 Q255,Q275,35 4540Cr,38SiMnMo/MPa121520253035404552C16014813512511811210610298由带传动传动，取带传动效率12121,22min,/1800min,/3600PPkWPrnrn，则96. 0kWP12.212长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计25轴的最小直径为mm66.2618002 .2111803. 13d为了保证轴的强度，选mm。输出轴的最小直径显然是安装带轮处的直径40mind，取，根据带轮结构和尺寸，取。 dmmd40mml7.2 轴的结构设计轴的结构设计(1).根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。1).为了满足带轮的轴向定位要求，-段右端需制出一轴肩，故取-段的直径； mmd462).初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用圆锥滚子轴承。按照工作要求并根据，查手册选取单列圆锥滚子轴承mmd4633010，其尺寸为，又有粉碎部分空余量要mmmmmmBDd208050求求，故；轴右端宽度应能安装轴承，由 mmddVIIIVII80。mmaaalVIIIVII26213).安装刀盘的轴端-的直径，由刀盘宽度为 60mm，为了使套筒mmdVIV56端面可靠地压紧刀盘，此轴段应略短于刀盘宽度，轴肩高度mmlVIV56，故取，则轴环处的直径。轴环宽度dh07. 0mmh4mmdVIV64，取。hb4 . 1mmlVIV6 4).轴承端盖的总宽度为(由箱体及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端mm21盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与小带轮右端面间的距离，故。mml29=mml50 5).取刀盘距箱体内壁的距离，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴mmT27承位置时，应距箱体内壁一段距离，取，已知轴承宽度smms23，则mma30mmmmasTl80)302327(取，已初步确定了轴的各段直径和长度。mmlVIIVI60长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计26(2).轴上零件的周向定位带轮与轴的周向定位均采用平键连接。按由机械设计表 6-1 查得平键 d截面，键槽用键槽铣刀加工，长为。轴承与轴的周向定位mmmmhb812mm70是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。6k(3).确定轴上圆角和倒角尺寸参考文献2表 15-2，取轴端圆角。4524.44.4 滚动轴承的选择滚动轴承的选择两个轴承支撑着刀盘的重量，轴承应能承受较大的单向径向力，同时由于木材对刀盘有冲击作用，以及切削分力，都使得刀盘受到一个轴向力，同时考虑到轴的轴向位置要求准确，从而保证飞刀与底刀的间隙，故选用一对圆锥滚子轴承14,轴承型号33010，mm，mm，宽度mm，其径向承载能力大，满足设计要求。50d80D24a密封装置采用毛毡式。4.54.5 键连接的设计键连接的设计.1 带轮与输入轴间键的选择及校核带轮与输入轴间键的选择及校核轴径，轮毂长度，查文献3，选 A 型平键，其尺寸为：mmd40mmL78，(GB/T 1095-2003)。mmb14mmh9mmL70现校核其强度：,，mmbLl56mmNT1018672hk MPakldTp21.201023（4.14）查文献2得，因为，故键符合强度要求。MPap110pp.2 输出轴与齿轮间键的选择及校核输出轴与齿轮间键的选择及校核轴径，轮毂长度，查文献3，选 A 型平键，其尺寸为：mmd56mmL56，(GB/T 1095-2003)。mmb16mmh10mmL50现校核其强度：,，uy 查文献2得mmbLl34mmNT1018672hk 长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计27，因为，故键符合强度要求。MPap110pp4.64.6 飞刀的设计飞刀的设计飞刀与底刀根据其工作要求，选用合金工具钢 4CrW2Si 作材料，飞刀楔角取为45，后角选为 5。飞刀用螺栓固定在刀盘上，飞刀前后部的刀盘上都留有防磨板安装槽，用于装配用耐磨材料制成的防磨板，防止木材切削时磨损刀盘表面。图4-4 飞刀与定刀位置4.74.7 本章小结本章小结本章主要介绍了刀盘的结构和尺寸的确定，飞刀的设计，主轴的结构设计，轴承的选用，传动比和大、小带轮的设计和计算，键连接的设计，进料槽，箱体，机架的设计计算等。长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计28第五章第五章主要部件的校核和验算主要部件的校核和验算5.15.1 主轴强度的校核主轴强度的校核.1 求轴上的载荷求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取值。对于 32010 型圆锥滚子轴承，由文献3中查得。根据轴的计算amma24简图做出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面 C 是轴的危险截面。现将计算处的截面 C 处的、及的值列于下表。HMVMM 表 5-1 主轴受力情况载荷水平面 H 垂直面 V支反力FNFNFNhNh6 .3161,6 .312421=NFNFNvNv6 .356,9 .74721=弯矩MmmNmmMNMhh.22763527489021=mmNmmMNMvv.2 .25675.1190021=总弯矩mmNmmMNM.6 .2290785 .27514721扭矩TmmNT101867图 5-1 主轴受力情况图长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计2.2 按弯扭合成应力校核轴的强度按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度。根据表 5.1 数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力：6 . 0 （5.1）MPaWTMca7 .22)(221前已选定轴的材料为 45 钢，正火处理，由文献2表 15-1 查得。MPa601因此，故安全。1ca.3 精确校核轴的疲劳强度精确校核轴的疲劳强度(1).判断危险截面根据图 5-1，由弯矩和扭矩图可知 B 截面所受弯矩和扭矩的最大，因此只需校核截面 III 即可。(2).截面 III 左侧抗弯截面系数： 3336 .9733461 . 01 . 0mmdW 抗扭截面系数： 3332 .19467462 . 02 . 0mmdWT 截面 III 左侧的弯矩 M 为： mmNMM20578211950391 截面 III 的扭矩为： TmmNT101867 截面上的弯曲应力： MPaWMb6 .21截面上的扭转切应力： MPaWTTT23. 5轴的材料为 45 钢，调质处理，由文献2表 15-1 得，MPa640B，。MPa2751MPa1551截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按文献2附表 3-2 查取。因长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计30，经插值后可查得：04. 0460 . 2dr09. 14650dD，95. 132. 1又由文献2附图 3-1 可得轴的材料的敏性系数为：，80. 0q85. 0q故有效应力集中系数为： 760. 1) 1(1qk（5.2） 272. 1) 1(1qk（5.3）由文献2附图 3-2 的尺寸系数；由附图 3-3 的扭转尺寸系数77. 0轴按磨削加工，由附图 3-4 得表面质量系数为：86. 093. 0轴未经表面强化处理，即，则综合系数为：1q （5.4）36. 211kK （5.5）55. 111kK查手册得碳钢的特性系数：，取2 . 01 . 01 . 0，取1 . 005. 005. 0于是，计算安全系数值，则caS （5.6）52. 51maKS （5.7）04.371maKS 5 . 15 . 522SSSSSSca长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计31（5.8）故可知其安全。(3).截面 III 右侧抗弯截面系数： 33312500501 . 01 . 0mmdW 抗扭截面系数： 33325000501 . 02 . 0mmdWT 截面 III 的弯矩为：MmmNMM/20578211950391 截面 III 上的扭矩为：TmmNT/101867截面上的弯曲应力：MPaWMb46.16截面上的扭转切应力：MPaWTTT07. 4过盈配合处的，由附表 3-8 用插值法求出，并取，于是得kkk8 . 0，60. 2k08

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