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2016 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
系（部）（蓋章）：
畢業(yè)設(shè)計(jì)
（論文）題目
生活垃圾細(xì)破機(jī)設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師
職 稱
副教授
課題性質(zhì)
工程設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
專業(yè)班級(jí)
課題完成形式
畢業(yè)設(shè)計(jì)
任務(wù)起
止日期
年 月 日至 年 月 日
設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容：
對(duì)國外生活垃圾細(xì)破機(jī)進(jìn)行調(diào)研，結(jié)合國內(nèi)生活垃圾處理的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)一生活垃圾細(xì)破機(jī)，以提高生活垃圾處理能力。對(duì)提出的生活垃圾細(xì)破機(jī)進(jìn)行可行性論證，撰寫開題報(bào)告。優(yōu)化并進(jìn)一步細(xì)化最終選取的方案，合理選取該機(jī)器用到的動(dòng)力、運(yùn)動(dòng)傳遞部件。完成該機(jī)器的裝配圖和主要的零部件圖。破碎前90%物料尺寸在100X50以下，細(xì)破后90%物料尺寸為30X20；每小時(shí)處理能力達(dá)6T。
設(shè)計(jì)（論文）的任務(wù)要求：
1、完成該機(jī)構(gòu)的裝配圖和主要的零部件圖。
2、用UG畫出三維裝配示意圖。
3、按要求完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。
4、需要較熟練運(yùn)用UG軟件。
主要參考文獻(xiàn)（由指導(dǎo)教師指定）：
1．[美]?NEIL SCLATER?著《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用機(jī)構(gòu)與裝置圖冊(cè)（原書第5版）》;機(jī)械工業(yè)出版社; 2014.12
2．龔利紅 劉曉軍;《常用機(jī)械設(shè)計(jì)公式及應(yīng)用實(shí)例》;化學(xué)工業(yè)出版社; 2011.07。
3．胡宗武等; 《非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》;機(jī)械工業(yè)出版社; 2003.01
同組設(shè)計(jì)者及分工：
指導(dǎo)教師（簽名）： 教研室主任（簽名）：
年 月 日
注：本表由指導(dǎo)教師填寫一式4份，系（部）、教研室、指導(dǎo)教師、學(xué)生各1份，其中系（部）1份待學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成后作為附件裝入資料袋中。
摘 要
生活垃圾的危害性十分可怕，污染環(huán)境，危害人類健康。本文主要研究的是生活垃圾的破碎機(jī)。主要設(shè)計(jì)了破碎機(jī)的工作功能結(jié)構(gòu)。本生活垃圾粉碎設(shè)備設(shè)計(jì)的核心是對(duì)垃圾的剪切擠壓裝置的設(shè)計(jì)，主要采用相互嚙合的刀體對(duì)生活垃圾進(jìn)行擠壓剪切，進(jìn)而達(dá)到粉碎的目的。
本垃圾粉碎設(shè)備本采用雙軸擠壓破碎形式，其主要破碎形式為擠壓破碎方式，另外還具有一定的剪切作用。刀軸由電機(jī)通過減速器帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，兩根刀軸逆向轉(zhuǎn)動(dòng)，刀軸上的類似齒狀的刀體類似齒輪相互嚙合，將垃圾物料咬進(jìn)刀體縫隙之間，隨著刀軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，刀體間的分析進(jìn)行從大到小到大的變化過程，此過程中物料經(jīng)歷被咬住，被壓碎，被帶出三個(gè)步驟，從而完成破碎過程。由于采用了減速機(jī)降低了轉(zhuǎn)速，所以破碎過程具有粉塵較小、噪音較小，運(yùn)行平穩(wěn)等特點(diǎn)，而且通過量大，破碎效率較高。
關(guān)鍵詞：生活垃圾；雙軸破碎；撕碎；剪切
Abstract
The hazardous nature of domestic waste is terrible, polluting the environment and endangering human health. In this paper, the main research is the life garbage crusher. The function structure of the crusher is mainly designed. The core of the design of the garbage crushing equipment is the design of the shearing extrusion device for garbage, which mainly adopts the knife body which is engaged with each other to carry out the extrusion and shearing of the garbage, and then achieves the purpose of crushing.
The garbage crushing equipment adopts the form of biaxial extrusion and crushing, the main crushing form is crushing way, and also has a certain shear effect. Knife shaft by a motor through a speed reducer drives the rotating, two cutter shaft reverse rotation, similar toothed cutter shaft cutter body similar gear meshing, waste material bite feed gap between, with the rotation of the cutter shaft, cutter body analysis are from big to small to large changes in the process, this process materials experienced being bitten, crushed, was carried out in three steps, so as to accomplish the process of breaking. Because the speed reducer is adopted, the crushing process has the characteristics of small dust, low noise, stable operation, etc., and the crushing efficiency is high.
Key words: Domestic waste; biaxial breaking; tear; shear
目 錄
第1章 緒論 1
1．1生活垃圾處理設(shè)備的目的和意義 1
1．2生活垃圾處理方法 1
1.2.1滅菌消毒 1
1.2.2高溫焚燒法 2
1.2.3熱解處理法 2
1.2.4等離子消毒法 2
1.2.5填埋法 2
1．3國內(nèi)生活垃圾管理存在的問題 2
1．4生活垃圾破碎機(jī)的作用及組成 3
1.4.1破碎機(jī)的作用 3
1.4.2破碎機(jī)主要組成 3
1．5國內(nèi)外生活垃圾破碎機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 4
1.5.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4
1.5.2發(fā)展趨勢(shì) 6
第2章 總體設(shè)計(jì) 7
2．1概述 7
2．2設(shè)計(jì)任務(wù) 7
2．3設(shè)計(jì)目的 7
2．4總體結(jié)構(gòu)形式 8
2.4.1破碎形式選擇 8
2．5破碎機(jī)工作部件設(shè)計(jì) 10
2.5.1刀體材料 10
2.5.2刀體尺寸確定 10
2.5.3刀體破碎過程分析 10
2.5.4刀軸轉(zhuǎn)速確定 11
2.5.5防護(hù)罩設(shè)計(jì) 11
2．6傳動(dòng)系統(tǒng)組成 11
2.6.1電動(dòng)機(jī)選擇 11
2.6.2聯(lián)軸器選擇 12
2.6.3減速機(jī)選擇 12
2.6.4軸承選擇 12
第3章 設(shè)計(jì)計(jì)算 13
3．1齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 13
3．2軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 17
3．3鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算 22
3．4軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 23
3．5工程配合的確定 24
3．6進(jìn)料口設(shè)計(jì) 25
3．7刀箱設(shè)計(jì) 25
3．8機(jī)架設(shè)計(jì) 26
結(jié)語 27
參考文獻(xiàn) 28
致謝 29
第1章 緒論
1．1生活垃圾處理設(shè)備的目的和意義
生活垃圾的危害性十分可怕，污染環(huán)境，危害人類健康。
污染環(huán)境方面，生活垃圾對(duì)大氣、地下水、地表水、土壤等均有污染作用。垃圾露天堆放，造成大量氨氣、硫化物等有害氣體的釋放，嚴(yán)重污染大氣，其中垃圾分解散發(fā)的多氯聯(lián)苯、二惡英等，均是致癌物。生活垃圾攜帶的病原體、重金屬和有機(jī)污染物經(jīng)雨水和生物水解產(chǎn)生的滲濾液作用，可對(duì)地表水和地下水造成嚴(yán)重污染。垃圾滲濾液中的重金屬在降雨的淋溶沖刷作用下進(jìn)入土壤，導(dǎo)致土壤重金屬累積和污染。對(duì)生活垃圾處理不當(dāng)還可對(duì)環(huán)境造成二次污染。
生活垃圾還嚴(yán)重危害人體健康，生活垃圾中有許多致病微生物，又往往是蚊、蠅、蟑螂和老鼠的繁殖地。這些病菌可以通過在垃圾中生活的生物，轉(zhuǎn)移給人類。生活垃圾中還可能存在化學(xué)污染物及放射性等有害物質(zhì)，具有極大的危險(xiǎn)性。若對(duì)直接暴露于生活垃圾的從業(yè)人員的管理與培訓(xùn)不是很嚴(yán)格，可能還會(huì)造成更多的危害。
當(dāng)今社會(huì)對(duì)于環(huán)境保護(hù)的要求日益增加，而生活垃圾作為一種極其危險(xiǎn)的環(huán)境污染種類，對(duì)其合理的處理也顯的十分重要。
1．2生活垃圾處理方法
用于處理生活垃圾已有多種技術(shù)，根據(jù)處理原理不同，一般可分為滅菌消毒法、焚燒法、等離子體法、熱解法和衛(wèi)生填埋法等。
1.2.1滅菌消毒
滅菌消毒處理方法較多，可采取高溫高壓蒸汽滅菌法、化學(xué)消毒法、微波消毒法等。滅菌消毒法主要是通過高溫、高壓、化學(xué)試劑、一定頻率或波長(zhǎng)的微波等技術(shù)，破壞微生物及病毒的生存環(huán)境，降低生活垃圾對(duì)人體健康及環(huán)境危害的程度。滅菌消毒法需針對(duì)不同的生活垃圾選擇不同的滅菌方法，其滅菌效果限制因素較多，由于生活垃圾的種類繁多且差異性大，因此有可能無法達(dá)到最佳的滅菌效果。而且垃圾的體積和外觀不會(huì)發(fā)生明顯改變，一般條件下可用于焚燒前的預(yù)處理，在某些情況下也可以作為最終填埋處置前的處理手段。
1.2.2高溫焚燒法
根據(jù)研究，生活垃圾中占總重量92%的組分為可燃性成分，不可燃成分僅為8%，在一定溫度和充足的氧氣條件下，可以完全燃燒成灰燼。焚燒處理是一個(gè)深度氧化的化學(xué)過程，在高溫火焰作用下，焚燒設(shè)備內(nèi)的生活垃圾經(jīng)過烘干、引燃、焚燒三個(gè)階段將其轉(zhuǎn)化成殘?jiān)蜌怏w，病原微生物和有害物質(zhì)在焚燒過程中也因高溫而被有效破壞，還能有效實(shí)現(xiàn)減容和減重。焚燒法適用于各種傳染性生活垃圾，是生活垃圾處理領(lǐng)域的主流技術(shù)。
1.2.3熱解處理法
熱解法是利用垃圾中有機(jī)物的熱不穩(wěn)定性，將生活垃圾中有機(jī)成分在無氧或貧氧的條件下高溫加熱，用熱能使化合物的化合鍵斷裂，使大分子量的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇夹詺怏w、液體燃料和焦炭的過程。這種處理技術(shù)與焚燒法相比溫度較低，無明火燃燒過程，重金屬等大都保持在殘?jiān)?，可回收大量的熱能，較好地解決了生活垃圾焚燒處理技術(shù)的最大難題。
1.2.4等離子消毒法
等離子體法是處理生活垃圾的一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，它消毒殺菌的原理是：用等離子體電弧爐產(chǎn)生的高溫殺死生活垃圾中的所有微生物，摧毀殘留于細(xì)胞的毒性藥物和有毒的化學(xué)藥劑，并將金屬銳器及無機(jī)化學(xué)品熔融，使其徹底銷毀。
1.2.5填埋法
填埋法是目前生活垃圾處理最常用的方法，其基本原理是生活垃圾經(jīng)過粉碎處理減容及消毒后，填埋于指定地點(diǎn)，經(jīng)地下微生物分解作用將垃圾分解為無害的物質(zhì)。此種處理方法費(fèi)用較低，且不產(chǎn)生空氣污染，但部分有害物質(zhì)可能滲透進(jìn)入地下河流，具有一定的環(huán)境隱患。
1．3國內(nèi)生活垃圾管理存在的問題
目前我國生活垃圾處理過程存在的主要問題是部分醫(yī)療廢物混入生活垃圾而未進(jìn)行嚴(yán)格消毒等處理過程；醫(yī)療廢物包裝醫(yī)用小型焚燒爐分散樹立設(shè)備有待規(guī)范；醫(yī)療廢物處理達(dá)不到控制所需標(biāo)準(zhǔn)；眾多醫(yī)療機(jī)構(gòu)的醫(yī)療廢物沒有按照技術(shù)要求實(shí)施分類包裝，且包裝袋較薄，易破，利器盒封閉性不好，容易導(dǎo)致污染物泄露；運(yùn)輸設(shè)備簡(jiǎn)陋，自動(dòng)化和專業(yè)化程度較低，尚有待進(jìn)一步規(guī)范。
我國生活垃圾處理尋在著許多問題，新型社會(huì)主義社會(huì)的環(huán)境保護(hù)要求日益嚴(yán)重，我國生活垃圾處理管理應(yīng)當(dāng)?shù)玫絿?yán)格的規(guī)范化和正規(guī)化。
綜上，生活垃圾處理方法大部分均需進(jìn)行一步粉碎減容處理，因此生活垃圾粉碎處理機(jī)的發(fā)展得到更多的關(guān)注。
1．4生活垃圾破碎機(jī)的作用及組成
1.4.1破碎機(jī)的作用
由于生活垃圾大都是固體廢物，而破碎機(jī)對(duì)處理固體生活垃圾來說，能起到很重要的作用，所以要選用固體破碎機(jī)。生活垃圾破碎機(jī)通過一個(gè)容器將生活垃圾聚集，然后利用粉碎裝置將其剪切、撕裂和擠壓使垃圾尺寸減小達(dá)到減容的目的，并為之后的焚燒、填埋等做準(zhǔn)備。固體粉碎機(jī)如下圖1-1所示。
圖1-1 固體粉碎機(jī)
1.4.2破碎機(jī)主要組成
生活垃圾破碎設(shè)備主要由電機(jī)配減速機(jī)帶動(dòng)兩根軸轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸上面有不規(guī)則的刀片，通過滾刀片對(duì)垃圾的剪斷剪碎撕扯，從而對(duì)垃圾實(shí)現(xiàn)破碎，這種兩軸對(duì)滾剪切的破碎機(jī)也叫撕碎機(jī)，雙軸破碎機(jī)可以通過需要破碎的產(chǎn)量及碎后的要求可確定其使用型號(hào)，這種破碎設(shè)備可根據(jù)對(duì)方整個(gè)生產(chǎn)線自動(dòng)化要求對(duì)設(shè)備高度及控制口對(duì)接，設(shè)備使用智能的PLC控制，還帶自動(dòng)反轉(zhuǎn)功能，在電器及設(shè)備結(jié)構(gòu)上都設(shè)有過載保護(hù)功能，多重保護(hù)，減少設(shè)備故障率提高設(shè)備運(yùn)行效率。
1) 破碎機(jī)主體
設(shè)備主要機(jī)體采用Q235鋼板焊接消除應(yīng)力處理整體機(jī)加工，確保設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間重負(fù)荷中穩(wěn)定性。
2) 動(dòng)刀/定刀
動(dòng)刀材料采用專用特殊合金工具鋼鍛打毛坯，精密機(jī)加工、多次熱處理和低溫冷凍熱處理技術(shù)而成，整體韌性硬度一致能重復(fù)修復(fù)使用，確保在切削性能和使用壽命。定刀采用專利掛鉤式安裝，優(yōu)化刀具更換功能，使刀具維護(hù)更換更加高效。定刀結(jié)構(gòu)形式如下圖1-2所示。
圖1-2 定刀結(jié)構(gòu)形式
3) 軸承/密封
軸承座采用專利的拼合便拆式，能快速拆下動(dòng)刀、定刀、軸承等部件，易于維護(hù)和更換刀具，特有的密封結(jié)構(gòu)有效阻隔破碎物和油脂的接觸，處理液態(tài)物料也能保護(hù)軸承和齒輪等。
4) 刀軸
采用高強(qiáng)度重載專用鋼材加工精制，更合理地配合刀具為切削提供有力的動(dòng)力。
5) 機(jī)架料斗
可配合客戶場(chǎng)地個(gè)性化加工訂做，更加合理地融入生產(chǎn)線中進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。
1．5國內(nèi)外生活垃圾破碎機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
1.5.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
生活垃圾粉碎過程是個(gè)復(fù)雜的過程，其中涉及到物理及化學(xué)多方面的理論支持。因此，完整的、系統(tǒng)的粉碎功耗理論及機(jī)理需要在多學(xué)科支持下建立。我國由于資金和技術(shù)的限制，生活垃圾粉碎多集中在小型破碎機(jī)的研究上，而業(yè)內(nèi)人士一致公認(rèn)國際上的破碎設(shè)備正在向大型化、高產(chǎn)、高效及節(jié)能降耗等方向發(fā)展。生活垃圾處理設(shè)備是通過一個(gè)容器將廢物聚集，然后利用粉碎裝置將其剪切、撕裂和擠壓使垃圾尺寸減小達(dá)到減容的目的。
目前，破碎機(jī)的發(fā)展主要存在如下問題:
(1)應(yīng)用新型耐磨材料較少。
目前，破碎機(jī)常選用常規(guī)的高鉻鑄鐵、超高錳鋼等。實(shí)際上破碎機(jī)中一些易磨損件應(yīng)采用較好的新型耐磨材料，可有助于提高破碎機(jī)的使用壽命。因此，對(duì)破碎機(jī)中關(guān)鍵部件，采用新型的耐磨材料應(yīng)該是破碎機(jī)發(fā)展中的一個(gè)方向。
(2)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)水平較低。
眾所周知，采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，可以提高產(chǎn)品的性能和可靠性，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力目前，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行二維設(shè)計(jì)已經(jīng)十分普及，然而，利用三維繪圖軟件，如Pro/E進(jìn)行設(shè)計(jì)的較少，對(duì)破碎機(jī)的關(guān)鍵部件采用有限元軟件ANSYS進(jìn)行分析的較少，利用運(yùn)動(dòng)學(xué)軟件ADAMS對(duì)整機(jī)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析的也較少。因此，利用計(jì)算機(jī)對(duì)破碎機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)。
(3)破碎機(jī)的制造工藝水平較差。
破碎機(jī)的制造水平是研發(fā)先進(jìn)破碎機(jī)的基礎(chǔ)條件，而目前礦石機(jī)械中，多為粗放式的加工工藝，且缺少先進(jìn)的加工設(shè)備，這將難以保證破碎機(jī)的加工精度，破碎機(jī)的使用壽命和運(yùn)行的穩(wěn)定性也將難以保障。因此，提高破碎機(jī)制造工藝水平也需提高。
目前生活垃圾處理設(shè)備的生產(chǎn)廠家有：斯瑞德環(huán)保設(shè)備科技有限公司、江蘇河海給排水成套設(shè)備有限公司、碎得機(jī)械(北京)有限公司等。
斯瑞德環(huán)保設(shè)備科技有限公司專業(yè)設(shè)計(jì)制造harden牌的單軸/雙軸生活垃圾破碎機(jī)可用于生活垃圾的破碎處理；江蘇河海給排水成套設(shè)備有限公司生產(chǎn)的生活垃圾粉碎機(jī)適用于大中城市和大中型醫(yī)院對(duì)生活垃圾的集中無害化處理。碎得機(jī)械(北京)有限公司的破碎機(jī)具有可靠性高、單機(jī)破碎能力大、比能耗最低等優(yōu)點(diǎn)，已在國內(nèi)的生活垃圾焚燒發(fā)電廠、RDF衍生燃料處理廠、危險(xiǎn)廢物處理廠及醫(yī)療廢物處理、處置等企業(yè)得到廣泛、成功的使用。
斯瑞德的回轉(zhuǎn)剪切式破碎機(jī)有各種型號(hào)尺寸的生活垃圾破碎機(jī)，以滿足客戶對(duì)產(chǎn)量的不同需求，也可以根據(jù)客人的具體要求定做。
1.斯瑞德雙軸破碎機(jī)堅(jiān)固耐用，適用于多種工況如木材破碎回收，生活垃圾處理，餐廚垃圾處理，生活垃圾處理，電子硬盤破碎；
2、進(jìn)料斗形狀可選，
3、可配套進(jìn)出料輸送帶，
4、刀片厚度可由出料尺寸決定，
5、刀尖鉤形狀可選，
6、定刀掛在刀箱壁板上，方便快速拆裝與維護(hù)。
7、動(dòng)刀板用合金鋼打制，經(jīng)硬化耐磨處理，使用壽命長(zhǎng)；
8.斯瑞德破碎機(jī)剪切結(jié)構(gòu)經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證破碎效率和物料適用廣泛性
斯瑞德生活垃圾破碎機(jī)設(shè)備特點(diǎn)：
1、大型破碎機(jī)配有減震液力偶合器；PLC全程控制；
2、破碎機(jī)可選瓦楞形料倉地板以使適合薄片物料；
3、管材破碎機(jī)推料塊可配備齒頭抓固物料
4、斯瑞德破碎機(jī)有多種刀輥槽型適應(yīng)與不同物料破碎的應(yīng)用；
5、生活垃圾破碎機(jī)的動(dòng)刀齒形有多種選擇適應(yīng)于不同的物料性能和顆粒度要求。
斯瑞德大型垃圾撕碎機(jī)工作時(shí)，物料從料斗投進(jìn)，推料塊把物料推向轉(zhuǎn)動(dòng)的刀輥，PL系統(tǒng)通過控制推料塊的進(jìn)退來調(diào)節(jié)刀輥的負(fù)荷。推料塊帶有自潔機(jī)構(gòu)，保證碎料不會(huì)被帶出碎料倉。刀輥、定刀和篩網(wǎng)的相對(duì)集合尺寸調(diào)整到最終保證碎料的顆粒均勻度。出料可以配以螺旋出料機(jī)或皮帶輸送機(jī)。
1.5.2發(fā)展趨勢(shì)
就目前我國破碎機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景而言，國內(nèi)生活垃圾破碎機(jī)的發(fā)展空間和潛力十分巨大，需要一段時(shí)間的摸索和開發(fā)。要縮小通國外粉碎機(jī)的技術(shù)差距，我國相關(guān)部門仍需加大資金投入，加強(qiáng)破碎基礎(chǔ)理論的研究，提高耐磨材料性能，提高制造工藝水平，利用計(jì)算機(jī)對(duì)破碎機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究，借以提高產(chǎn)品性能和可靠性，并擴(kuò)大使用范圍，是積極參與競(jìng)爭(zhēng)、開發(fā)中國破碎機(jī)市場(chǎng)的關(guān)鍵。
第2章 總體設(shè)計(jì)
2．1概述
總體設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)中極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，它是對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)械的總的設(shè)想，總體設(shè)計(jì)的成敗，關(guān)系到整部機(jī)械的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，直接決定了機(jī)械設(shè)計(jì)的成敗。對(duì)于本設(shè)計(jì)，主要是對(duì)生活垃圾進(jìn)行粉碎為以后進(jìn)一步處理做準(zhǔn)備。本生活垃圾粉碎設(shè)備設(shè)計(jì)的核心是對(duì)垃圾的剪切擠壓裝置的設(shè)計(jì)，主要采用相互嚙合的刀體對(duì)生活垃圾進(jìn)行擠壓剪切，進(jìn)而達(dá)到粉碎的目的。
總體設(shè)計(jì)原則：
1.遵守“三化”：零件標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品系列化、部件通用化。
2.采用“四新”：新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝。
3.滿足“三好”：好制造、好使用、好維修。制定總則之后，可以編制設(shè)計(jì)任務(wù)書，在調(diào)研的基礎(chǔ)上，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，從優(yōu)選擇總體方案，以確保設(shè)計(jì)的成功。制定總則之后，便可以編制設(shè)計(jì)任務(wù)書，在調(diào)研的基礎(chǔ)上，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，從優(yōu)選擇總體方案，以確保設(shè)計(jì)的成功。
2．2設(shè)計(jì)任務(wù)
本設(shè)計(jì)主要針對(duì)生活垃圾的處理，所以不同于一般的破碎機(jī)。要求能夠?qū)Ω鞣N材料的生活垃圾如：玻璃、塑料、橡膠、金屬等材料的垃圾進(jìn)行粉碎，已達(dá)到所要求的標(biāo)準(zhǔn)，必要時(shí)要進(jìn)行消毒處理。
粉碎物及工作設(shè)備符合國家標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)要求達(dá)到結(jié)構(gòu)合理、生產(chǎn)成本低、能耗小，效率高，滿足工作性能，而且操作方便的目的。
2．3設(shè)計(jì)目的
1．培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)和技能，分析和解決機(jī)械工程實(shí)際問題的能力，熟悉生產(chǎn)技術(shù)工作的一般程序和方法。我們已經(jīng)經(jīng)過了三年的課本知識(shí)的學(xué)習(xí)，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以使我們將以前所學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行整合，綜合起來運(yùn)用到具體的實(shí)踐中，進(jìn)而能夠?qū)χR(shí)進(jìn)行深刻認(rèn)識(shí)，為以后工作打下基礎(chǔ)。
2．培養(yǎng)學(xué)生懂得工程技術(shù)工作所必須的全局觀念、生產(chǎn)觀念和經(jīng)濟(jì)觀念，樹立正確的設(shè)計(jì)思想和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)。使我們能夠從全局考慮，分析機(jī)器的使用目的。通過掌握的使用目的，結(jié)合所學(xué)知識(shí)找出機(jī)器的工作原理進(jìn)而設(shè)計(jì)出能夠達(dá)到目的的合理設(shè)備。
3．培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究，查閱技術(shù)；文獻(xiàn)、資料、手冊(cè)，進(jìn)行工程計(jì)算、圖樣繪制及編寫技術(shù)文件的能力。我們通過對(duì)自己所設(shè)計(jì)的設(shè)備進(jìn)行圖樣繪制時(shí)，在熟練運(yùn)用繪圖軟件的同時(shí)能夠變化圖邊發(fā)現(xiàn)問題，改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，最終達(dá)到最優(yōu)效果。
2．4總體結(jié)構(gòu)形式
2.4.1破碎形式選擇
本垃圾粉碎設(shè)備本采用雙軸擠壓破碎形式，其主要破碎形式為擠壓破碎方式，另外還具有一定的剪切作用。刀軸由電機(jī)通過減速器帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，兩根刀軸逆向轉(zhuǎn)動(dòng)，刀軸上的類似齒狀的刀體類似齒輪相互嚙合，將垃圾物料咬進(jìn)刀體縫隙之間，隨著刀軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，刀體間的分析進(jìn)行從大到小到大的變化過程，此過程中物料經(jīng)歷被咬住，被壓碎，被帶出三個(gè)步驟，從而完成破碎過程。由于同軸刀體之間互成12.5度安裝，故刀體嚙合的過程中，對(duì)物料還有剪切的作用。對(duì)于堅(jiān)固物料主要進(jìn)行擠壓破碎作用；對(duì)于柔性物料，主要進(jìn)行剪切作用。由于采用了減速機(jī)降低了轉(zhuǎn)速，所以破碎過程具有粉塵較小、噪音較小，運(yùn)行平穩(wěn)等特點(diǎn)，而且通過量大，破碎效率較高。
圖2-1
本垃圾處理設(shè)備，主要的部件有電機(jī)，大、小皮帶輪，皮帶，減速機(jī)，聯(lián)軸器，齒輪，刀軸，料槽，刀體、機(jī)架和殼體等。
各部分具體功能如下：電機(jī)為設(shè)備提供動(dòng)力。電機(jī)作為動(dòng)力源，具有啟動(dòng)方便，易于控制轉(zhuǎn)速，運(yùn)行平穩(wěn)，易于實(shí)現(xiàn)電氣控制等特點(diǎn)；大、小皮帶輪及皮帶傳遞電機(jī)扭矩到減速器，同時(shí)具有一定的減速作用。由于皮帶傳動(dòng)具有傳動(dòng)平穩(wěn)、緩沖吸震的特點(diǎn)，所以當(dāng)過載時(shí)對(duì)電機(jī)具有保護(hù)作用；減速機(jī)降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，增大電機(jī)扭矩，為刀軸提供工作扭矩；聯(lián)軸器用于兩軸之間的連接，保證動(dòng)力的傳遞。本設(shè)備中主要傳遞減速器與主刀軸之間的扭矩；齒輪主要用于傳遞動(dòng)力，保證兩刀軸能夠同等轉(zhuǎn)速，以保證刀體能夠互相嚙合；刀軸傳遞扭矩給刀體，同時(shí)連接刀體，齒輪，聯(lián)軸器等部件，是設(shè)備的關(guān)鍵部件；料槽用于儲(chǔ)備一定的生活垃圾，同時(shí)保證垃圾一定的進(jìn)料速度；刀體相互嚙合，對(duì)生活垃圾的進(jìn)行擠壓剪切作用，以達(dá)到粉碎減容的效果；機(jī)架和殼體為刀軸，減速器，電機(jī)進(jìn)行定位。
本生活垃圾粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，粉碎能力強(qiáng)，適應(yīng)性能好，不僅能粉碎較大、較硬的生活垃圾，如玻璃容器、塑料容器、注射器等，還能粉碎柔性生活垃圾，如紗布、塑料膜等，綜合粉碎性能好，適用于大中城市和大中型醫(yī)院對(duì)生活垃圾的集中無害化處理。
圖2-2 雙軸破碎機(jī)結(jié)構(gòu)圖
本設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)
1、 厚實(shí)的刀體，采用合金結(jié)構(gòu)鋼，硬度大，能夠達(dá)到壓碎堅(jiān)固物體的目的；刀體間間隙配合合理，能夠?qū)θ嵝岳_(dá)到一定的剪切效果。
2、 刀體采用合金鋼制造，使用壽命長(zhǎng)。
3、 破碎機(jī)機(jī)架鋼板材厚實(shí)，可抗高扭矩，非常堅(jiān)固。
4、 易于操作，低耗能，維護(hù)費(fèi)用低、經(jīng)濟(jì)耐用。
2．5破碎機(jī)工作部件設(shè)計(jì)
2.5.1刀體材料
垃圾破碎機(jī)工作時(shí)，刀盤上的刀頭起著至關(guān)重要的作用。因?yàn)樵撈扑闄C(jī)的破碎原理就是依靠刀頭和兩個(gè)刀盤之間的剪切力來把物料剪碎。而且城市固體垃圾成分復(fù)雜，對(duì)刀頭的強(qiáng)度、耐磨性和耐腐蝕性都有很高的要求。我們?cè)趫D2-1中可以看到．國外垃圾破碎機(jī)的刀頭和刀盤多為一體結(jié)構(gòu)，這樣雖然可以保證刀頭有足夠的強(qiáng)度。但是其工藝性有一定缺點(diǎn)，而且，就刀盤的選材而言，如果選用碳素鋼，顯然其硬度、耐磨性等其它機(jī)械性能不能滿足需要，如果選擇適合加工刀具的高速鋼或者硬質(zhì)合金時(shí)，其成本又太高，不能滿足設(shè)備設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性的要求。
2.5.2刀體尺寸確定
刀體刀頂圓直徑為430mm，刀體厚度為55mm，每個(gè)刀體有8個(gè)刀齒，均勻分布于刀體，每個(gè)刀齒距為168.8mm，刀齒長(zhǎng)度為40mm。安裝時(shí)，四個(gè)刀體組成一組，整個(gè)刀軸共有7組28把刀，每?jī)蓚€(gè)相鄰的刀體互成12.5度角。刀體的基本結(jié)構(gòu)如上圖。
2.5.3刀體破碎過程分析
刀體破碎過程中有兩個(gè)擠壓作用區(qū)域，分別為刀體1、2相互嚙合過程中形成區(qū)域A和區(qū)域B。其中A區(qū)域的作用過程為刀體1刀齒的下平面與刀體2相嚙合的刀齒上曲面形成的區(qū)域隨著刀體的轉(zhuǎn)動(dòng)逐漸減小，對(duì)區(qū)域內(nèi)的垃圾進(jìn)行擠壓作用；B區(qū)域的作用過程為刀體1的刀齒頂與刀體2的刀體內(nèi)壁及刀齒下平面形成作用空間，隨著刀體的轉(zhuǎn)動(dòng)，空間減小，從而對(duì)垃圾進(jìn)行擠壓作用。
圖2-3 刀體破碎過程示意圖
2.5.4刀軸轉(zhuǎn)速確定
刀頭的線速度V值對(duì)剪切(破碎)效果影響很大，不同物料破碎的最佳線速度也不同。當(dāng)v值增大時(shí)，刀頭對(duì)物料的打擊、剪切作用增強(qiáng)，也提高了破碎能力；但是v值過大時(shí)，則機(jī)器的空載功率增加，同時(shí)噪聲和振動(dòng)也隨之增加，導(dǎo)致剪切(破碎)能力下降。因此，v值對(duì)提高剪切、破碎效率及性能至關(guān)重要?？紤]機(jī)器的實(shí)際應(yīng)用，垃圾破碎機(jī)不可能只加工一種物料。我們暫采用工作軸的轉(zhuǎn)速為n=25r/min，我們可以通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來得到最優(yōu)值。
2.5.5防護(hù)罩設(shè)計(jì)
機(jī)器是為人類服務(wù)的，同時(shí)它叉在一定的環(huán)境中工作，人、機(jī)、環(huán)境三者構(gòu)成一個(gè)特定的系統(tǒng)。機(jī)器工作時(shí)不僅機(jī)器本身應(yīng)具有良好的安全性，而且對(duì)使用機(jī)器的人員及周圍的環(huán)境也應(yīng)有良好的安全性。為了保證操作人員的安全，防止在實(shí)際工作過程中，發(fā)生異物纏繞以及傷人情況，我們?cè)诼?lián)軸器上設(shè)計(jì)一個(gè)防護(hù)罩，這樣可以保障旋轉(zhuǎn)工件工作時(shí)的安全性。
2．6傳動(dòng)系統(tǒng)組成
2.6.1電動(dòng)機(jī)選擇
由于本生活垃圾粉碎設(shè)備的粉碎對(duì)象為生活垃圾，刀軸轉(zhuǎn)速慢，故載荷較大且變化具有周期性；生產(chǎn)工藝對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求較低，故選擇電動(dòng)機(jī)的類型為異步電動(dòng)機(jī)。
由于負(fù)載較平穩(wěn)，對(duì)起制動(dòng)無特殊要求，所以選擇普通籠型異步電動(dòng)機(jī)。
根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高轉(zhuǎn)速和對(duì)電力傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程性能的要求，以及機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。
此外，還應(yīng)考慮運(yùn)行可靠性、設(shè)備的供貨情況、備品備件的通用性、安裝檢修的難易，以及產(chǎn)品價(jià)格、建設(shè)費(fèi)用、運(yùn)行和維修費(fèi)用及生產(chǎn)過程中前后期電動(dòng)機(jī)容量的變化關(guān)系等因素。
綜上考慮，選擇Y系列封閉式三相異步電機(jī)。
此電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：能防止水滴或其他雜物由垂直方向落入電機(jī)內(nèi)部，為籠型轉(zhuǎn)子。適用于拖動(dòng)對(duì)啟動(dòng)性能、調(diào)速性能及轉(zhuǎn)差率均無特殊要求的一般機(jī)械。主要性能及特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)牢固，運(yùn)行可靠，使用維修方便，性能良好?？刹捎脻M壓?jiǎn)?dòng)，在電網(wǎng)容量較小地區(qū)也可采用降壓?jiǎn)?dòng)。
2.6.2聯(lián)軸器選擇
在本醫(yī)療垃設(shè)備中聯(lián)軸器連接在減速機(jī)和主刀軸之間，轉(zhuǎn)矩較大，轉(zhuǎn)矩變化中等，需要一定的緩沖減震作用，此處轉(zhuǎn)速很低，主刀軸與減速機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中根據(jù)安裝要求，易產(chǎn)生一定的附加相對(duì)位移，一級(jí)綜合考慮到動(dòng)力機(jī)系數(shù)，工況系數(shù)，啟動(dòng)系數(shù)，溫度系數(shù)等，應(yīng)當(dāng)選擇撓性聯(lián)軸器。
撓性聯(lián)軸器的特點(diǎn)及用途：具有定量補(bǔ)償兩軸相對(duì)偏移和一般減震、緩沖、電絕緣性能。外形尺寸小，重量較輕，承載能力較大，要求安裝精度高。用于正反轉(zhuǎn)變化較多、啟動(dòng)較頻繁的高、中速軸傳動(dòng)。不適用于凍災(zāi)變化大以及有強(qiáng)烈沖擊和扭振的場(chǎng)合。
2.6.3減速機(jī)選擇
擺線針輪減速機(jī)是由少齒差漸開線齒形行星減速器發(fā)展而來的。所不同的是它的行星輪齒是采用擺線齒，而內(nèi)齒輪是采用針齒.
與普通減速器比較，擺線針輪傳動(dòng)和少吃差行星傳動(dòng)一樣，也具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。
1.轉(zhuǎn)臂軸承載荷只有漸開線齒形的60%左右，即壽命提高5倍左右；
2.擺線輪與針輪間幾乎有半數(shù)齒同時(shí)接觸，而且擺線齒和針輪都可以磨削，故運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲?。?
3.針齒銷可以加套筒，使與擺線輪的接觸成為滾動(dòng)摩擦，延長(zhǎng)了擺線輪這一重要零件的壽命；
4.傳動(dòng)效率高，一般傳動(dòng)可達(dá)90%到95%。
2.6.4軸承選擇
刀軸的兩軸各裝一個(gè)軸承，軸承對(duì)刀的軸向和徑向定位具有重要作用，分析刀體的主要破碎形式為擠壓形式，可知刀軸所受的載荷很大，故優(yōu)先選擇圓柱滾子軸。又軸上的刀體需要軸承進(jìn)行軸向定位，且破碎形式有一定的剪切破碎形式，故需要一定的軸向力。綜上考慮，選用內(nèi)圈有單擋邊的圓柱滾子軸承NJ系列。
28
第3章 設(shè)計(jì)計(jì)算
3．1齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算
電動(dòng)機(jī)效率為0.91；
V帶的效率為0.94；
聯(lián)軸器的效率為0.99；
減速器的效率為0.9；
所以傳到齒輪上的功率為
=300.910.940.90.99=22.86KW
主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速為25r/min，齒數(shù)比u=1，工作壽命為15年（設(shè)每年工作300天），兩班制。
（1）選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
1）選用標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。
2）粉碎機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度。
3）齒輪的材料選擇為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS。
4）初步選取齒輪的齒數(shù)為=50= 。
5）選取螺旋角
（2）按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算
1）試選載荷系數(shù)
試選載荷系數(shù)=1.6
2）選取區(qū)域系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-30選取區(qū)域系數(shù)=2.433
3)確定線性重合度
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-26得，
4）接觸疲勞強(qiáng)度極限
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-21d查得齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限=600MPa
5)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
6）齒寬系數(shù)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-7，
7）選取彈性影響系數(shù)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-6，
8）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N
9）選取接觸疲勞壽命系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-19選取接觸疲勞壽命系數(shù)
10)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1
11)許用接觸應(yīng)力
12）計(jì)算小齒輪分度圓直徑
13)計(jì)算圓周速度v
14)計(jì)算齒寬b及模數(shù)
15）縱向重合度
16)計(jì)算載荷系數(shù)K
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-2，使用系數(shù)
圖10-8，動(dòng)載荷系數(shù)；
表10-4，；
圖10-13，；
表10-3，；
載荷系數(shù)為
17）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得到的分度圓直徑d1
18）計(jì)算模數(shù)
(3)按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算
1）計(jì)算載荷系數(shù)K
2）選取螺旋角影響系數(shù)
根據(jù)縱向重合度，從《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-28中查得螺旋角影響系數(shù)
3）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)
4)查取齒形系數(shù)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-5，
5)應(yīng)力校正系數(shù)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-5，
6）齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-20c選取齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
7）彎曲疲勞壽命系數(shù)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-18，
8）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4
9）比較的大小
兩齒輪的大小相同
10）設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)比此結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取，還可滿足彎曲強(qiáng)度。
根據(jù)軸間距、刀的大小和刀齒之間的間隙，確定分度圓直徑為，前面算得的分度圓直徑為397.81mm，相差不多，故設(shè)計(jì)合理。
計(jì)算應(yīng)有的齒輪齒數(shù)：
圓整為48，所以，這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。
（4）幾何尺寸計(jì)算
1）計(jì)算中心距a
，將中心距圓整為396mm
2）按圓整后的中心距修整螺旋角
因?yàn)橹底兓欢?，故參?shù)、、等不必修正。
3）齒輪的分度圓直徑
4）計(jì)算齒輪寬度b
，圓整后取B1=245mm，B2=240mm。
5)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
因齒輪齒頂圓直徑大于160mm、而又小于500mm，故齒輪均采用腹板式結(jié)構(gòu)。
，其他有關(guān)尺寸參照《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-39的結(jié)構(gòu)尺寸。
3．2軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）計(jì)算輸入軸上的功率P、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T
（2）初步確定軸的最小直徑
選取軸的材料為45鋼，調(diào)制處理。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-3，取A0=112，于是得
輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器的直徑dⅠ-Ⅱ。為了使所選的軸直徑dⅠ-Ⅱ與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。
（3）選定聯(lián)軸器
聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化中等，故取，則，按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表11-15，選用HL9型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為16000，半聯(lián)軸器的孔徑，故取dⅠ-Ⅱ=110mm，半聯(lián)軸器的長(zhǎng)度L=212mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度。
彈性柱銷聯(lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力很大，結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，安裝、制造方便，耐久性好，彈性柱銷有一定的緩沖和吸振能力，允許被連接兩軸有一定的軸向位移以及少量的徑向位移和角位
（4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1）擬定軸上的零件裝配方案
2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑
1.為了滿足聯(lián)軸器軸向定位的要求，Ⅰ-Ⅱ軸段右端需制一軸肩，故Ⅱ-Ⅲ段直徑dⅡ-Ⅲ=118mm；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑選擋圈直徑D=130mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度；為了保證擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故Ⅰ-Ⅱ段長(zhǎng)度應(yīng)比略短一些，且需裝軸套對(duì)齒輪左端定位，現(xiàn)取
lⅠ-Ⅱ=167-2+20=185mm。
2.取安裝齒輪處的直徑為dⅡ-Ⅲ=118mm；齒輪的左端與左聯(lián)軸器之間采用套筒定位。已知齒輪的輪轂寬度為mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取lⅡ-Ⅲ=240mm。
齒輪右端采用軸肩定位，軸肩高度h=（0.07~0.1）d，取h=8mm，dⅢ-Ⅳ=134mm。
3.初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受到徑向力和軸向力作用，故選單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)dⅢ-Ⅳ=134mm，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表8-29產(chǎn)品目錄中，初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30228，其尺寸為。故dⅣ-Ⅴ=140mm，
dⅦ-Ⅷ=140mm，lⅦ-Ⅷ=45.75mm
4.軸承端蓋的總寬度為20mm。根據(jù)軸承端蓋的拆裝及便于對(duì)端蓋內(nèi)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與齒輪的右端面間的距離為39mm，軸承端蓋長(zhǎng)m=6mm，故取lⅢ-Ⅳ=39+6+20=65mm。
5.取刀距箱體內(nèi)壁的距離為a=5mm?？紤]到箱體的制造誤差，在確定滾動(dòng)軸承的位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離S，取S=8mm。已知滾動(dòng)軸承寬度T=45.75mm，則
lⅣ-Ⅴ=T+S+a+4=45.75+8+5+4=62.75mm
6.確定刀軸的長(zhǎng)度和直徑。已知每把刀的寬度為50mm，共安裝有28把刀，刀與刀之間的間隙為5mm，則刀軸長(zhǎng)lⅤ-Ⅵ=，刀軸直徑dⅤ-Ⅵ=145mm。
7.確定軸肩的長(zhǎng)度與直徑。已知最右端刀的右刀面距箱體的距離為5mm，考慮箱體的制造誤差，在確定右端滾動(dòng)軸承的位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離S，取S=8mm，則軸肩的長(zhǎng)度lⅥ-Ⅶ=8mm，此時(shí)右端滾動(dòng)軸承靠軸肩定位。查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表8-29，確定軸肩的直徑dⅥ-Ⅶ=154mm。
至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。
3）軸上零件的周向定位
刀體、齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按軸的直徑dⅠ-Ⅱ=110mm，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表5-4，平鍵截面=32mm18mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，鍵槽長(zhǎng)度為140mm；選用的平鍵。同理按dⅡ-Ⅲ=118mm，查表5-4，選用平鍵為。
每四把刀為一組，為，則選擇平鍵為。
4) 軸組件的配合
主軸的配合表面最終加工采用外圓磨，精度等級(jí)為6級(jí)；非配合表面采用精車，精度等級(jí)8級(jí)；其上鍵槽采用鏜削加工，精度等級(jí)7級(jí)。
滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，其外圈與殼體孔的配合采用基軸制，內(nèi)圈與軸頸的配合采用基孔制。由于軸承內(nèi)圈與軸一起旋轉(zhuǎn)，為了防止內(nèi)圈與軸頸的配合面相對(duì)滑動(dòng)而產(chǎn)生磨損，要求配合具有一定的過盈，但由于內(nèi)圈是薄壁零件，過盈量不能過大。軸承精度選E級(jí)，則查《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》中表2-14與表7-7、7-8，選內(nèi)圈與軸頸的配合為H7/k6，軸承外圈安裝在殼體中，通常不旋轉(zhuǎn)，兩者間不要求太緊，且有一定的受熱膨脹量，故而采用過渡配合。查《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》表2-14與表7-7，選軸承外圈殼體孔的配合采用K7/h6。
在鍵連接中，轉(zhuǎn)矩是通過鍵的側(cè)面與鍵槽的側(cè)面相互接觸來傳遞的。因此它們的寬度b是主要的配合尺寸。由于鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，所以鍵與鍵槽寬b的配合采用基軸制。按照配合松緊的不同，普通平鍵分為松聯(lián)接、正常聯(lián)接和緊密聯(lián)接，則查《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》表11-2，采用平鍵正常聯(lián)接，軸槽與鍵配合為N9/h8，輪轂槽與鍵配合為JS9/h8。
對(duì)于聯(lián)軸器與軸的配合，聯(lián)軸器為標(biāo)準(zhǔn)件，其與軸的配合應(yīng)為基孔制，故查《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》表2-13、2-23、2-24，選擇的配合為H7/s6。
主軸與刀片輪轂配合及主軸與齒輪配合，均采用基軸制，查《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》表2-24選配合為P7/h6。
(5) 確定軸上圓角和倒角尺寸
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-2，左端軸端倒角為2.5mm，右端軸端倒角為3.0mm，各軸肩處的圓角半徑見零件圖。
（6）求軸上的載荷
1）求作用在齒輪上的力
因兩軸工作狀態(tài)相同，齒輪的傳遞效率為0.98，即
。
已知齒輪的分度圓直徑d=396mm，則
由于軸承=49mm，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》411頁，齒輪的作用點(diǎn)取齒輪的中點(diǎn)，圓錐滾子軸承采用正裝，則軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖如上圖所示。
3）軸的水平受力
由受力圖得，
;
彎矩圖如下：
4）軸的垂直受力
由受力圖得:
彎矩圖如下：
5）合成彎矩圖及校核
合成彎矩圖為：
6）軸上扭矩圖
扭矩圖如下：
(7)校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面強(qiáng)度，即截面A或C。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》式15-5及上面所計(jì)算的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)變力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力：
截面A：
截面C：
由軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，由表15-1查得，因此，故安全。由于D截面受扭矩較大，故需要校核。
查 《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-3，，則，故安全。
3．3鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算
1）軸與聯(lián)軸器連接的鍵的校核
其尺寸為，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-2，取許用應(yīng)力，鍵的工作長(zhǎng)度
，鍵的接觸高度
，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式6-1，
連接的擠壓強(qiáng)度不夠，因此改為雙鍵，相隔布置，雙鍵的工作長(zhǎng)度，同理得
，滿足要求，故安全。
2）齒輪與軸連接的鍵的校核
其尺寸為，
由表6-2取許用應(yīng)力，
鍵的工作長(zhǎng)度，
鍵的接觸高度，
由式6-1得
滿足要求故安全。
3．4軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算
1）兩軸承受到的徑向載荷
查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，圓錐滾子軸承30228，基本額定靜載荷，基本額定動(dòng)載荷
。
2)兩軸承的計(jì)算軸向力
對(duì)于30228型軸承，按《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-7，軸承的派生軸向力，其中查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表8-29，可知Y=1.4，
軸承1放松，軸承2壓緊。
軸承1：；軸承2：
因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，按表13-6，
，則
3)驗(yàn)算軸承的壽命
因?yàn)?，所以按軸承1的受力大小驗(yàn)算
滿足要求，故安全。
3．5工程配合的確定
主軸的配合表面最終加工采用外圓磨，精度等級(jí)6級(jí)；非配合表面采用精車，精度等級(jí)8級(jí)；其上鍵槽采用鏜削加工，精度等級(jí)7級(jí)。
滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，其外圈與殼體孔的配合采用基軸制，內(nèi)圈與軸頸的配合采用基孔制。由于軸承內(nèi)圈與軸一起旋轉(zhuǎn)，為了防止內(nèi)圈和軸頸的配合面相對(duì)滑動(dòng)而產(chǎn)生磨損，要求配合具有一定的過盈。但由于內(nèi)圈是薄壁零件，過盈量不能過大。軸承精度選E級(jí)，則查互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)中表2-14與表7-7及表7-10選內(nèi)圈和軸頸的配合為H7/k6 。軸承外圈安裝在殼孔中，通常不旋轉(zhuǎn)，兩者間不要求太緊，且有一定的受熱膨脹量，故而采用過渡配合。查互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)中表2-14與表7-7選軸承外圈殼體孔的配合采用K7/h6 。
在鍵聯(lián)接中，轉(zhuǎn)矩是通過鍵的側(cè)面與鍵槽的側(cè)面相互接觸來傳遞的，因此它們的寬度b是主要配合尺寸。由于鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，所以鍵與鍵槽寬b的配合采用基軸制。按照配合松緊不同，普通平鍵分為松聯(lián)接、正常聯(lián)接和緊密聯(lián)接。則查互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)中表11-2采用平鍵正常聯(lián)接軸槽與鍵配合為N9/h8 ，輪轂槽與鍵配合為JS9/h8 。
對(duì)于聯(lián)軸節(jié)與軸的配合，對(duì)鋼和鑄鐵零件適于做永久性結(jié)合，不用鍵可傳遞力矩需用熱脹或冷縮法裝配，需過盈較大，且聯(lián)軸器是標(biāo)準(zhǔn)件其與軸的配合應(yīng)為基孔制，故查互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)中表2-13、表2-23與表2-24選配合為H7/s6 。
主軸與刀片輪轂配合及主軸與齒輪配合均采用基軸制，查互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)中表2-24選配合為P7/h6。
3．6進(jìn)料口設(shè)計(jì)
進(jìn)料口的形式如圖所示，由Q235焊接組成，用螺栓與工作倉相連，形狀為倒梯形，方便進(jìn)料，防止物料外濺，大小斜度可根據(jù)要求自由決定。
進(jìn)料口上長(zhǎng)度為1600mm，下部長(zhǎng)度為900mm，高度為1000mm，上部寬度為550mm。
圖3-1 進(jìn)料口圖紙
3．7刀箱設(shè)計(jì)
刀箱部分結(jié)構(gòu)如圖所示，由Q235焊接而成，為了拆裝維修檢查方便由三塊板焊接，再將最后側(cè)面最后一塊用螺栓連接起來，裝卸方便。
為了保證足夠的強(qiáng)度，為主軸提供可靠地力矩，刀箱體的側(cè)面設(shè)計(jì)有若干加強(qiáng)筋。在刀箱體的前后兩面，軸承座也設(shè)計(jì)有加強(qiáng)筋進(jìn)行加強(qiáng)固定。
安裝時(shí)，軸承，刀體，刀軸，軸承箱體蓋依次順序安裝。
3．8機(jī)架設(shè)計(jì)
由于幾乎所有部件均與機(jī)架相連，故機(jī)架不僅提供各部件的連接而且對(duì)各部件提供定位作用。但同時(shí)，由于送料的方便和出料的方便，初步機(jī)架的尺寸為總體圖所示。機(jī)架和地面采用地腳螺栓固定。
圖3-2 機(jī)架圖紙
結(jié)語
歲月如梭，大學(xué)四年的學(xué)習(xí)已經(jīng)結(jié)束。最后一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)眼就要結(jié)束了?；貞浧疬@幾個(gè)月的生活，內(nèi)心充滿了緊張、忙碌和充實(shí)的感覺。在老師的耐心輔導(dǎo)和正確指導(dǎo)下，再經(jīng)過我自己的不懈努力，終于完成了這次任務(wù)繁重的畢業(yè)設(shè)計(jì)。
由于大學(xué)學(xué)習(xí)實(shí)踐環(huán)節(jié)的缺少，在設(shè)計(jì)中遇到了不少非常困難的問題，但通過老師的輔導(dǎo)和自己的努力，不斷解決了各種難題。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)給我一次非常難得的實(shí)踐機(jī)會(huì)，通過實(shí)習(xí)與設(shè)計(jì)的過程的結(jié)合讓我們深深的明白了理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性。同時(shí)也給了我們一個(gè)查漏補(bǔ)缺的機(jī)會(huì)，知道了自己在那些知識(shí)面還有所欠缺。對(duì)于即將踏入社會(huì)工作的我們來說具有重大的意義。
由于設(shè)計(jì)本身具有一定的難度，以及自己知識(shí)的漏洞。設(shè)計(jì)可能存在一定的問題和有不足的地方。希望老師能指出設(shè)計(jì)不足的地方。對(duì)此對(duì)老師說一聲“謝謝”。
畢業(yè)設(shè)計(jì)在大學(xué)學(xué)習(xí)中占有相當(dāng)重要的位置，是對(duì)大學(xué)所學(xué)知識(shí)的檢閱，同時(shí)也是四年所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用與提高，更為我們即將到來的社會(huì)工作的一次大練兵。因此，畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我們個(gè)人的影響而言，其意義是無盡的，深遠(yuǎn)的。
在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，個(gè)人的設(shè)計(jì)和老師的輔導(dǎo)是相輔相成的，這樣可以啟發(fā)學(xué)生的思維能力，拓寬我們的視野，并且在設(shè)計(jì)中深深體會(huì)到了一名設(shè)計(jì)工作者的辛苦和直著，提高了我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和查閱各類資料的能力，使我們受益非淺，而且我這次設(shè)計(jì)完全達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書中的要求。
最后，讓我再一次向耐心輔導(dǎo)和給予我們支持的畢業(yè)設(shè)計(jì)的老師，審圖老師以及答辯老師表示最衷心的感謝和美好的祝愿
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致謝
兩個(gè)多月的設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，在這過程中，使我真正的知道了學(xué)習(xí)理論知識(shí)和實(shí)踐行動(dòng)的必要性。在這期間，我不斷去圖書館查找相關(guān)文獻(xiàn)資料，將自己的課余時(shí)間大部分泡在了圖書館，并在這過程中，不斷發(fā)現(xiàn)問題，找老師幫助找出問題的解決方案，讓我充分認(rèn)識(shí)到書本知識(shí)與實(shí)際工作過程中有很大的差距。本論文很好的將兩者完美結(jié)合，讓我在進(jìn)入工作崗位之前有了一個(gè)很好的訓(xùn)練機(jī)會(huì)。同時(shí)，我也意識(shí)到很多事情，不是一個(gè)人就能解決的，必須團(tuán)隊(duì)合作，互相溝通，才能將設(shè)計(jì)完成的更加漂亮。
通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我在自動(dòng)控制理論、機(jī)械設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，有了進(jìn)一步的理解?？傊?，本設(shè)計(jì)為我們打開設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用后，對(duì)本人以后的工作和生活起到了良好的推動(dòng)作用。
衷心感謝各位老師的精心指導(dǎo)設(shè)計(jì)過程，特別是X老師，他的諄諄教誨、耐心解釋每一個(gè)階段，使得我可以順利的完成此份設(shè)計(jì)。
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