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书边胶 切除 切割机 设计 10 CAD

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摘 要：书本胶边切割器用于切割回收书本的胶边。主要介绍了通过剪切原理，适于废纸回收场所使用的书本胶边切割器的设计要点、系统组成和工作原理。书本胶边切割器的主要构件包括：动力装置、传动装置、输送装置、切割装置。动力装置是由电机对整个机器提供动力源，为整个机器提供动力保障；传动装置是V型带轮和减速器，实现动能转速的转化；输送装置是由链条和特质的挡板组合而成，将书本输送至切割处；切割装置由圆形锯盘构成，对由输送装置传送的书本进行胶边切割。通过对各零部件的各项数据进行比较、分析、计算、论证以及选取，最终完成了书本胶边切割器的设计。关键词：胶边切割器 动力装置 传动装置 输送装置 切割装置Abstract:Book edge cutter used to cut the recovery of the book edge. This paper mainly introduces the design essentials, system composition and working principle of the book binding cutter which is suitable for waste paper recycling site. The main components of the book edge cutter include: power device, transmission device, transmission device, cutting device. The power unit is to provide power source for the whole machine by the motor, to provide power guarantee for the whole machine; The transmission device is a v-type belt wheel and a reducer to realize the conversion of kinetic energy and speed. The conveyor is a combination of a chain and a special baffle to transport the book to the cutting; The cutting device consists of a circular saw disc, which cuts the edge of the book transported by the conveying device. Through the comparison, analysis, calculation, demonstration and selection of the data of each part, the design of the book binding cutter is finally completed.Keywords: Edge Cutter Power device Transmission Conveying device Cut-off unitII目 录1前言11.1课题研究的背景11.2 国内外研究现状11.3 本课题研究的主要内容22书本胶边切割器的总体方案及工作原理33动力装置和传动装置的选取43.1 电动机的选择43.2 传动比的选配53.3 传动装置各轴数据计算63.3.1 传动装置各轴转速的计算63.3.2 传动装置各级功率的计算63.3.3 传动装置各级转矩的计算64 传动装置的设计84.1 传动装置V型带设计84.2 V带轮的结构114.3 减速齿轮基本参数的选定114.4 计算齿轮强度114.4.1 计算齿面接触疲劳强度114.4.2 调整小齿轮分度圆直径134.4.3 齿根弯曲强度计算144.4.4 齿轮几何尺寸的计算164.4.5 齿轮的强度校核184.4.6 齿轮的设计结论195 输送装置链传动的设计 206 锯盘的选择 22结 论23参考文献24致 谢25i1前言随着我国科技日新月异的发展，书本胶边切割器的出现为废纸回收行业大大的提高了劳动的效率。它一方面为一线工人减轻了体力劳动的负担；另一方面又提高了废旧书本的回收的效率。书本胶边切割器在废纸回收厂里的工作效率，劳动工人确实无法比拟，也极大的刺激了废纸行业的发展。就我国国内而言，每年废旧书本的回收量达到上亿吨的级别。然而书本胶边切割器的发展比较落。经过多年的发展，现在我国大部分废纸回收厂用的设备大多是比较简单的设备，功能比较单一的机器。在国外书本胶边切割器的研究和设计早早被提出，其发展在国外要比国内早很多。近年来我国废纸回收行业也十分重视废旧书本胶边切割这一研究专题【1】，书本胶边切割器的研究主要重视两个方面的：一是书本胶边的切割效率；二是胶边的切割质量，提高书本回收效率，增加经济效益。随着科技兴起以及近年来工业自动化工程大力促进，书本胶边切割也逐渐作为重要推进方向之一。随着社会的进步，书本胶边切割器将会成为废纸行业大力推进的研究方向之一。1.1 课题研究的背景每年我国各个阶段有接近几千万的学生完成学业及毕业，废旧书本的回收对于废纸行业的发展至关重要。在废旧书本的回收利用过程中，如何提高切割书本的胶边的速率对于每一个厂家都是一个棘手的问题。随着现代的科技高速的发展，书本胶边切割器的也越来越先进，普及率也越来越高，需求量日益渐增，具有良好的发展前景和市场潜力。1.2 国内外研究现状目前废纸行业运用的书本切胶机主要分为两类：一类是铡刀。铡刀主要是运用剪切原理、杠杆原理对书本的胶体进行剪切【2】。铡刀需要人工进行操作，劳动成本高，效率低下；另一类是半自动切胶机。半自动切胶机主要是由电机带动锯盘，其工作效率仍然不是很高，且具有一定的局限性【3】。书本胶边切割装置在国内外的发展现状也存在很大的差距：国外：书本胶边切割器设计与应用在国际上比较广泛，并且成为了废旧书本回收行业必需的机械产品。由于废旧书本回收的机械化较高，书本胶边切割器的应用及适应性较强，所以在废旧书本回收行业使用较为广泛。机械产品技术的开发比较完善，专业化水平较高，书本胶边切割器工作效率高，技术应用的可靠性比高，且对胶边的切割质量要求高，从而能提高废纸的回收率。国内：书本胶边切割器的发展还是相对于国外比较落后，当前还处在初期阶段，还有诸多方面有待完善，近几年大部分的废纸收回行业才拥有胶边切割器。国内的书本切割器主要在以下三方面有待优化。一、机器的设计简单，功能形式比较单一；二、机器的工作效率不高，工作的作业条件具有局限性；三、机器的自动化程度不高，对人力劳动具有一定的依赖性。当前我国的书本胶边切割器的发展主要由产品的开发和产品的价格高这两方面的影响。在未来的发展中，加强我国书本切割器的研究，注重技术的支持显得尤为重要。书本胶边切割器在废旧书本方面有着很大的发展前景，周浩等人他们就主要对书本胶边切割器的自动化【4】，专业化进行了分析与研究。就发展现状及其未来发展的趋势，希望能通过此次对书本胶边切割器的研究，从理论及应用两方面对其进一步的了解。1.3本课题研究的主要内容本课题研究的主要是由动力装置、传动装置、输送装置、切割装置这四个装置组合而成的书本胶边切割器，运用所学的机械原理、机械设计等的知识，设计出利用简单机械机构实现对废旧书本胶边进行高效的切割【5】。首先是搜集了国内外现有的书本胶边切割装置，分析出现有胶边切割机的优缺点，并进行本切割器初步的设计方案，不断的对设计方案进行改进、完善，确定合适的设计方案。其次确定设计方案之后再进行书本胶边切割器所要用到的电机，齿轮，链条，锯盘等结构的设计、计算和校核。2书本胶边切割器的总体方案及工作原理书本胶边切割器的总体设计由动力装置、传动装置、输送装置和切割装置协调配合完成书本胶边切割的。动力装置通过两个电机分别对整个机器提供动力。一个电机通过传动装置带动输送装置；另一个电机直接通过V型带驱动锯盘。传动装置通过和大小齿轮实现减小转速这一功能。输送装置由链条、齿轮和特质小铁板构成，工人通过放料口将书本放入预定位置，书本再由链传动和小铁板将书本传输到切割装置的锯盘处，进而完成书本胶边的切割任务。总体方案示意图如下图3.1图3.1 总体方案示意图1，9-电机 2，8-V带 3-轴（高速轴）4-箱体 5-轴（低速轴）6-输送装置 7-锯盘 3动力装置和传动装置的选取3.1 电动机的选取动力装置是整个书本胶边切割器的动力源，是书本胶边切割器所有功能实现的一个重要基础。电机要求工作平稳，效率高，耗电少，运行可靠，动力输出满足总体动力需求【6】。本次设计用两个电动机作为动力源：一个电动机带动传动装置，另一个电动机带动切割装置。传动装置所需的电动机最终转速为105转左右，齿轮直径约为160mm，书本胶边切割器传送装置最大极限约为90N左右。所以估算电机功率约为700W左右。传动装置的电动机：根据工作要求，选用三相异步电动机，且已知越高，越大，部件尺寸也会增大，故选取型号Y90S-6交流0.75KW三相异步电机，参数如表3-1：表3-1 电动机参数电机额定参数：功 率750W电 压三相220V转 速910r/min效 率72.5%型号：Y90S-6工作总效率为： （3.1）位V带的传动效率，查机械设计手册得为齿轮机构中齿轮的效率，由机械设计手册查得则切割装置的电动机：根据工作要求，选用三相异步电动机，由于此电动机带动切割装置，估计锯盘转速为1200n/min，所以选用较高的转速n，切割装置的电动机选用三相异步电动机Y2-90L-2，电动机参数如表3-2：表3.2 电动机参数电机额定参数：功 率2200W电 压三相220V转 速2840r/min效 率81%型号：Y2-90L-23.2传动比的选配书本胶边切割器中动力装置、传动装置的传动简图如下图3.2图3.2 传动简图1-作电机 2-V带 3-轴（高速轴）4-箱体 5-轴（低速轴）6-链轮已知传动装置电机的传动转速为，齿轮机构所要实现的转动速度约为。则得到在传动装置中总传动比查机械设计手册得，V型带的最佳传动比在24之间。齿轮连杆中齿轮为共轭齿轮，传动比。同时取V带的传动比取值为（2,4）的中间值，所以可知其中减速阶段的传动比,取圆整得。则最终输出转速为3.3 传动装置各轴数据计算3.3.1 传动装置各轴转速计算电动机转速：高速轴轴的转速： 低速轴轴的转速：链轮轴的转速：3.3.2 传动装置中各级功率的计算电动机轴的功率：高速轴轴的功率：低速轴轴的功率：链轮轴的功率：3.3.3 传动装置中各级转矩的计算电动机轴的转矩： 高速轴的转矩： 低速轴的转矩： 链轮轴的转矩： 通过以上转速、功率、转矩的计算分析，设计总结出减速箱的各项数据，各轴的具体数据如下表3-3所示：表3-3 各轴运动参数轴 号功率（W）转速（）转矩（）电动机轴7509107870.88高速级轴712.830322466.14低速级轴691.5610165390.08链轮轴677.810164089.04 传动装置的设计4.1 传动装置V型带设计V型带选用普通V带，电机带动主动轮转动，通过带传动和带轮间的摩擦作用，主动轮的动力通过带传动传递给从动轮【7】。示意图如图4-1图4-1 带传动运动示意图1-主动轮 2-传动带 3-从动轮（1）确定计算功率：功率的计算 工作系数 电动机额定功率（2）选择带型的带型根据=825W、小带轮转速=910r/min，根据机械设计图8-11得带型为A型。（3） 确定带轮的基准直径并验算带速v初选小带轮的基准直径。根据机械设计式8-7和式8-9，取小带轮的基准直径。带速v的验算，由式子得出带的速度。带速适中比较适合，计算得出带的速度。计算大带轮的基准直径。根据机械设计式8-15a，计算大带轮的基准直径由机械设计表8-9得标准值（4）带中心距的初选已知一般初选中心距范围为0.7*（）2*（）为初次选择的带传动中心距。带轮之间中心距增加，带轮包角增加，V带的寿命随之提高。但凡是都有个度，过大会引起带波动变大，平稳性会降低。最重要的是中心距过大，会导致整体尺寸的增大，进而会使整体的质量增大。带轮中心距：（5）V带基准长度的计算与选择 （4.1）V带基准长度由机械设计中表8-2知（6）实际的中心距及范围带实际的中心距近似值由于带在生产过程中易出现误差，带弹性效果会变得松弛，因此实际中心距的范围为：（7）小带轮包角的验算通常小带轮上的包角小于大带轮上的包角，小带轮存在打滑失效【8】，因此为了避免打滑，提高带传动的工作能力，其包角要大于等于。（8）确定V带的根数 （4.2）根据小带轮直径和小带轮转速n，查机械设计表8-4得=180查机械设计表8-5得查机械设计表8-6得带数取整数。（9） 预紧力（查机械设计表8-3得q=0.105kg/m）（10）计算带传动的压轴力4.2 V带轮的结构V带轮的宽度选取150mm，由于转速低，受力不大，V带轮材料选为HT200。主动轮,大于安装带轮轴径的2.5倍且，故采用腹板式带轮【9】，同理，从动轮基准直径，采用腹板式带轮。4.3 减速齿轮基本参数的选定（1）由前期选定书本胶边切割器的方案得出，选用直齿圆柱齿轮传动。（2）本设计为普通机器，由机械设计表10-6，精度选用7级。45钢（调质），齿面硬度240HBS，小材料齿面硬度比大齿轮硬度大40HBS。初步选定小齿轮齿数，则大齿轮齿数。选择小齿轮材料为，齿面硬度值为,选择大齿轮材料为，齿面硬度值为，小齿轮材料齿面硬度比大齿轮高。4.4计算齿轮强度4.4.1计算齿面接触疲劳强度 （4.3）（1）选定上述公式中的各项参数值选取载荷系数。小齿轮的传递转矩。查机械设计表10-7选取齿宽系数。查机械设计图10-20得区域系数。查机械设计表10-5得弹性影响系数。由公式计算接触疲劳强度用重合度系数。 （4.4）计算接触疲劳许用应力。根据机械设计图10-25（d）得小齿轮的接触疲劳极限 大齿轮的接触疲劳极限设工作寿命为20年（设每年工作300天），每天工作时间为12小时，带入公式可得齿轮的应力循环次数：大齿轮的应力循环次数为：查机械设计图10-23得小齿轮接触疲劳寿命系数,大齿轮接触疲劳寿命系数。取失效的效率为1%，取安全系数S=1，则取二者较小值为该齿轮的接触疲劳许用应力：（2）计算小齿轮分度圆直径 （4.5） 4.4.2调整小齿轮分度圆直径（1）实际载荷系数前的数据圆周速度。齿宽。（2）实际载荷系数查机械设计表10-2得使用系数。由圆周速度v、7级精度，查机械设计图10-8得动载系数。齿轮的圆周力查机械设计表10-3得齿间载荷分配系数。查机械设计表10-4用插值法得7级精度，齿向载荷分布系数。由此，可得到实际载荷系数 由公式 （4.6）计算得到按实际载荷系数所算得的分度圆直径=71.93mm得相对应的模数4.4.3齿根弯曲强度计算 （4.7）（1）公式各参数值的确定载荷系数。由公式计算出齿轮的弯曲疲劳强度重合度系数为。 计算由机械设计图10-17得小大齿轮的齿型系数。由机械设计图10-18得小大齿轮的应力修正系数。由机械设计图10-24c得小大齿轮齿根弯曲疲劳强度极限。由机械设计图10-22得弯曲疲劳寿命系数取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由公式计算得： 因为小齿轮的比大齿轮的小，所以取（2）试算齿轮副模数（3）调整齿轮模数圆周速度。试算齿宽。试算宽高比b/h。（4）计算在齿轮中实际载荷系数根据已知圆周速度，7级精度，由得。由公式可以得到同时得到 查机械设计表10-3得该齿轮齿间载荷分配系数。由机械设计表10-4用插值法可以得,结合查图10-13，得到综上可以计算得出实际载荷系数由公式，可以较为精确得出的模数比较计算结果，由于齿根弯曲疲劳强度的模数m小于齿面接触疲劳强度的模数。齿面接触疲劳强度仅与齿轮直径有关，由计算的弯曲疲劳强度所得的模数，取标准值，根据设计的小齿轮，得小齿轮齿数。取，大齿轮齿数。4.4.4计算齿轮的几何尺寸（1）分度圆直径d（2）齿轮组的中心距（3）齿轮宽度 小齿轮图如图4-2，大齿轮图如图4-3：图4-2 小齿轮图图4-3 大齿轮图4.4.5齿轮的强度校核（1）齿面接触疲劳强度校核由于，得出小齿轮的齿面接触疲劳强度。齿面接触疲劳强度为： （4.8）由上述设计可知，疲劳强度载荷系数、小齿轮传递的转矩、齿宽系数、区域系数、小齿轮的直径、的弹性影响系数、重合度系数、小大齿轮的传动比。将上述数据带入公式： 齿面接触疲劳强度小于许用齿面接触疲劳强度。即该齿轮满足弯曲疲劳强度要求，而且小于许用的齿面接触疲劳强度，有利于延长齿轮使用寿命。（2）齿根弯曲疲劳强度校核齿轮齿根弯曲疲劳强度 （4.9）由以上设计可知，弯曲疲劳强度载荷系数、小齿轮的传递转矩、齿轮的齿型系数、齿轮的应力修正系数、弯曲疲劳强度重合度系数、齿宽系数、模数、齿轮的齿数、。将上述数据分别带入计算公式 齿根弯曲疲劳强度满足要求。4.4.6齿轮的设计结论由上述设计可知，小大齿轮的压力角，齿轮间的中心距，齿轮齿宽、。齿轮的齿数，。齿轮精度为7级，小齿轮材料的选用为，大齿轮材料的选用为。大小齿轮的齿面抗接触疲劳能力和齿根抗弯曲能力均符合要求【10】。5 输送装置链传动的设计图5.1 链传动书本胶边切割器的链传动运用于输送装置。链传动将减速器传出的力，转速接于链传动中，通过链传动的匀速转动【11】，将书本胶边切割器入口放入的废旧书本输送到切割装置处，保证废旧书本在切割器装置处完成切割任务。链传动的设计：（1） 选择链轮齿数及确定传动比由减速器传递出的速度，转速，齿轮直径初步选为，初步选齿数，传动比。（2） 单排链的功率 （5.1）由机械设计表9-6得工况系数。由机械设计图9-13得主动链轮齿数系数。单排链系数=1.25,传递功率。代入公式（3） 链条型号和节距的确定链条的型号根据单排链功率、单排链额定功率和主动链轮转速由机械设计图9-11得：单排链额定功率，主动链轮转速。确保由机械设计表9-11得链条节距，齿条型号选20A。（4） 计算链节数和中心距中心距范围。取。相对应的链节数得知链长节数。由机械设计表9-8，运用线性插值法，得出中心距系数，链传动的最大中心距为（5） 链速，润滑方式的确定由，链型号20A，查机械设计图9-14得采用滴油润滑。（6） 压轴力有效圆周力链轮水平设置时的压轴力系数，压轴力 6 锯盘的选择锯盘的选择需要较好的抗冲击性，耐热性，耐磨性，处理性能，耐热变形温度在300-400适宜，故选钨钴类的硬质合金【12】，型号选YG8。齿盘齿形选左右齿(交替齿)如图7-1，标准直径230mm(9寸)，通常齿间距在15-25mm，选齿间距20mm，厚度选4.0mm。由于标准直径为230mm，所以对应的孔径25.4mm。图7-1 左右齿结论经过上述的分析、设计、校核，可以得出书本胶边切割器设计的概况。书本胶边切割器由：动力装置、传动装置、输送装置、切割装置组合而成。书本胶边切割器的研究主要重视的方面有两个：一是书本胶边的切割效率；二是胶边的切割质量，提高书本回收效率，增加经济效益。随着现代科技高速的发展，书本胶边切割器将会越来越先进，普及率也越来越高，需求量日益渐增，具有良好的发展前景和市场潜力。根据计算，传动装置选择合适的电机型号、电压、功率、转速；带轮机构和齿轮机构组成的减速器部分，将电机原转速转为实际需要转速；再通过对V带机构的分析计算，选择带型，小大带轮的直径，V带根数及带轮结构；最后通过齿轮机构的计算得出小大齿轮的齿数，压力角，中心距，材料等。 书本胶边切割器的主要构件包括：动力装置、传动装置、输送装置、切割装置。动力装置是由电机对整个机器提供动力源，为整个机器提供动力保障；传动装置是由V型带轮和大小齿轮组合成的减速器，实现动能转速的转化；输送装置是由链条和特质的挡板组合而成，将书本输送至切割处，避免人为操作的安全隐患；切割装置由圆形锯盘构成，对由输送装置传送的书本进行胶边切割，使书本达到回收的标准，各装置通过精细的设计和融洽的衔接配合实现了对书本的胶体的切割这一功能。参考文献1周阳. 切胶机的设计与研究D.上海交通大学,2015.23.2程明.气动切胶机的研制J.轮胎工业,2013,33(09):562-564.3曹巨江,吕凯归,王映俊,钱德明,陈均志.环保型捆钞机送切胶机构的研究与设计J.机械传动,2010,34(12):63-65.4丁硕,刘志东,胡维,王祎炜,吴昕妍,高宇.高校旧书循环利用的现状调查分析J.产业与科技论坛,2018,17(04):134-135. 5韩旭娜,王浩,周易岗,陈宇杭,袁兵,郑卫刚.抑尘降噪型建材切割机的设计研究J.环境研究与监测,2018,31(04):36-40.6钱苏翔,黄风立,于志恒,熊俊杰.SG-4390型粉碎机刀架轴动态特性研究J.机械设计与制造,2016(03):65-67.7于新堂.浅谈单刀液压切胶机的结构改进J.橡胶技术与装备,1989(02):64.8周阳.糖果切胶机的设计计算与研究J.装备机械,2015(02):39-43.9E.V. Vtorushin,V.N. Dorovsky. Application of nonstationary nonEuclidean model of inelastic deformations to rock cuttingJ. Journal of Petroleum Science and Engineering,2019：13-16.10F. Cepero-Mejas,J.L. Curiel-Sosa,C. Zhang,V.A. Phadnis.