本设计为办公室碎纸机的设计。从碎纸机的发展历史展开，碎纸机共有典 型七代，本设计描述碎纸机各代的传动系统，现在碎纸机的技术已经相当的成 熟。本设计通过对碎纸机性能的分析，让我们可以更好选择碎纸机并对其进行 较好的保养，同时我们也应该注意到碎纸机工作时会出现的故障，而且我们应 该知道怎么排除故障。在关怀生活品质的现今，我们对于产品的环保功能、性 能安全方面有了更高的要求。本设计通过比较各传动的优劣，从而定出本设计 的传动方案，并进行设计校核，力求在设计中做到小体积，低成本，高效率。
本次设计为传动系统的一般设计过程，对今后的设计传动系统设计有一定 参考价值。
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The design for the design of the office shredder. Commence from the development history of the shredder, shredders Total typical six generations, the design described in the paper shredder generation transmission system, shredder technology is already quite mature. Failure will occur when the design through shredders performance analysis, so we can better choose paper shredders and better maintenance, and at the same time we should also be noted that the shredder work, and we should know how troubleshooting. Care for the quality of life today, we have higher requirements for environmental features, performance, safety aspects. By comparing the transmission of the pros and cons of the design, so as to set the transmission scheme design, design verification, and strive to achieve small size, low cost, high efficiency design.
The design for the general design process of the transmission system, a certain reference value for the future design of transmission system design.
Key words ： office shredder transmission gear
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| 要.............................. .... .... .............................................................................................. ...................I |
|---|
| Abstract ......................................................... ........................................................................................... |
| II |
| 目 |
| 录.............................. .... .... .............................................................................................. ...................III |
| 第一章.碎纸机的简介及其发展历史........................................................................................................1 |
| 1.1 简介..............................................................................................................................................1 |
| 1.2 碎纸机的发展历史......................................................................................................................3 |
| 第二章.本设计课题的意义以及设计任务..............................................................................................5 |
| 2.1 本课题的研究意义......................................................................................................................5 |
| 2.2 本设计的主要任务......................................................................................................................5 |
| 2.3 本设计的设计要求......................................................................................................................6 |
| 第三章.传动系统方案的设计选择以及具体设计计算.........................................................................7 |
| 3.1三种传动方案................................................................................................................................7 |
| 3.2三种方案的优缺点比较与选择..................................................................................................7 |
| 3.3 电机的选择..................................................................................................................................8 |
| 3.4传动系统中各轴的转速以及转矩计算......................................................................................10 |
| 3.5一级减速级齿轮组的设计计算..................................................................................................11 |
| 3.6一级减速齿轮结构设计..............................................................................................................15 |
| 3.7二级减速级齿轮组的设计计算..................................................................................................16 |
| 3.8二级减速齿轮结构设计..............................................................................................................20 |
| 3.9碎纸刀轴齿轮的设计..................................................................................................................20 |
| 3.10碎纸轴齿轮结构设计................................................................................................................22 |
| 第四章.轴的设计计算..............................................................................................................................23 |
| 4.1 电机输出轴................................................................................................................................23 |
| 4.2一级减速输出轴的设计..............................................................................................................23 |
| 4.3 碎纸刀输入轴............................................................................................................................24 |
| 第五章.刀具的选用..................................................................................................................................26 |
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| 5.1刀具材料的简介..........................................................................................................................26 |
|---|
| 5.2刀具的选用..................................................................................................................................26 |
| 5.3 刀梳的设计................................................................................................................................27 |
| 第六章.工作中常见问题及解决办法......................................................................................................28 |
| 第七章.碎纸机的使用注意事项及保养................................................................................................29 |
| 致谢...........................................................................................................................................................30 |
| 参考文献...................................................................................................................................................31 |
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。 1.1.1 碎纸方式
碎纸机的碎纸方式共有碎状、粒状、段状、沫状、条状、丝状等六种。这 可以通过改变碎纸机刀具而得到。一般的办公室选用粒状、段状、条状、丝状 就可以了，但是对于保密要求比较高的场合则需要选用沫状的刀具来切碎。目 前采用四把刀来组成的碎纸刀具是比较先进的一种碎纸方式，这种刀具碎出的 纸屑保密精度非常之高，当然也只是适用于政府、军事、国防等高级保密机 构。按照本设计要求，本设计只需要设计出可以碎成粒状的纸屑，因此采用一
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组旋转的刀具即可实现。
碎纸效果是指纸张经过碎纸机处理后所形成的废纸的大小，一般是以毫 米(mm)为单位的。粒、沫状效果最佳，碎状次之，条、段状相对效果更差些。 例如22mm保密效果可将A4纸张切成1500多小块。不同的场合可根据实际需要 选择不同碎纸效果的碎纸机。如家庭和小型办公室不牵涉到保密的场合可选用 4mm50mm、4mm30mm等规格的就可以了。而要求保密的场合根据毁灭资料最低 标准，电脑印字文件必须碎至3.8mm以下的纸条。对于高度机密的文件，应采 用可纵横切割的碎纸机，最好选用达到3mm3mm及其以下规格碎纸效果的碎纸 机。本设计要求碎出的纸屑尺寸为2.5mm*9mm，因此属于一般保密场合。
碎纸能力是指碎纸机一次能处理的纸张厚度及纸张最大数目。一般碎纸效 果越好则其碎纸能力则相对差些，如某品牌碎纸机上标称碎纸能力为A4， 90g，10-15张，就是说明该碎纸机一次能处理切碎厚度为90g的A4幅面的纸1015张。普通办公室选用A4，70g，3-4张的就可以满足日常工作需要，如果是大 型办公室则要根据需要选择合适幅面和较快速度的碎纸机。现有大型碎纸机一 般都能达到每次60-70张。本设计中碎纸能力为每次6张。
碎纸速度也就是碎纸机的处理能力，一般用每分钟能处理废纸的总长度来 度量，如3.5m/min，表示每分钟可处理的纸张在没有切碎之前的总长度。当然 也有用厘米表示的，实际上是一样的，如本设计中碎纸速度为20mm/s。 1.1.5 碎纸箱的容积
碎纸箱容积是指盛放切碎后废纸的箱体体积。碎纸机生成的碎片存放于下 列容器中的一种：低端的碎纸机一般放置于废纸篓的上方，这样切割完的碎片
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就简单地放置在废纸篓里；稍微贵一些的产品则自带废纸篓（碎纸箱）。大多 数办公用碎纸机一般都是封闭的带轮子的柜子，能够方便地在办公室里移动， 这种碎纸机就牵涉到了碎纸箱容积的选择。普通办公室和家用碎纸机出于实际 需要和占地大小考虑可选择较小容量的碎纸箱，大小在4升到10升之间为宜； 中型办公室以10-30升为最佳，大型办公室可选用50升以上的碎纸箱。本设计 则是以中型办公室为准设计的，容积为27L。
1.1.6 碎纸箱的散热问题
碎纸机作为一种小型的办公室机器，是放置在纸质文件和人流量比较大 的地方，因此防止发生火灾是非常有必要的。而鉴于碎纸机在碎纸量较大时 以及在碎纸过程中出现绞死状况下电机发热量会比较大，因此较多的碎纸机 都要有散热装置。碎纸机内部具有碎纸刀及电机，电机一端具有一高速散热风 扇，该散热风扇边框的四角端分别具有一将散热风扇锁固在电机一端的固定 栓，散热风扇通过电线连接在控制机板上。该散热风扇直接对电机进行散热， 具有较高的散热效率，提供碎纸机能长时间工作的特性，进而加强碎纸机工作 效率。
1.1.7 碎纸机的碎纸宽度
碎纸宽度就是碎纸机所要切碎的纸张在没有进入碎纸机之前的最大宽 度，也就是指碎纸机所能容许的纸张的宽度。通常要切碎的纸张要与切口垂 直输入，否则整行文字有可能完整保留，导致资料尽露；另外如果入纸口太 细，纸张便会折在一起，降低每次所碎张数，且容易引起纸塞，降低工作效 率，所以选择碎纸机时一定要注意碎纸宽度的选择。但普通办公室一般只要 能进入A4纸（大约190mm），本设计为220mm，之所以大于190mm，也是为了 防止纸张没有叠放好出现纸张出现阻塞，从而尽量提高工作效率。
1.1.8 其他特性
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其他特性指的是碎纸机除了本身应具有的功能外，与一般的碎纸机相比 不同之处，如采用超级组合刀具，可碎信用卡、书钉；精密电子感应进、退 纸功能。有些产品还具有超量、超温、过载、满纸、废纸箱开门断电装置， 机头提起断电保护系统，全自动待机、停机、过载退纸以及主要解决防止温 度升高而加在电机一端的风扇的具有特殊功能的碎纸机。
第一代碎纸机——传动机构大多是皮带传动，噪音低，但长时间工作，皮带 出现变形拉升，甚至断裂现象，皮带表面齿易磨损，出现机器运转打滑。
第二代碎纸机——塑胶齿轮传动，因塑胶齿轮在注塑、缩水等工艺上较难精 确掌握，导致齿轮本身的精确度不高，在高速运行下，噪音大；因塑件较脆， 韧性差，易出现断齿现象。
第三代碎纸机——金属链轮，静音运行，低能损耗，高效切割，切割系统各 部件的完美协调实现令人信服的功能。
第四代碎纸机——碎纸机传动机构为金属齿轮传动，金属齿轮克服了上 述缺陷，但金属齿轮间很难避免撞击和摩擦声音，由于金属机构的安装精 度、齿轮啮合处润滑条件、长期运行润滑效果等技术和维护上的不可控性， 高速运转会出现很大的工作噪音。
第五代碎纸机——金刚密合机芯，采用合金刚材料，金属刀具的淬火处理， 完全数控机床加工技术，工艺上保证传动部分安装精度，使磨损降低到最低限 度，确保产品质量稳定性、降低噪音。质量保证；超强全刚全金属齿轮，特制 钢材辊刀，优质高强力马达。
第六代碎纸机（现代）——目前高科技多媒体系列粉碎机，技术含量高；可 大量碎光盘、软盘、磁带、录象等；带有保护膜的嵌钮面板，保证了前进、后 退、停止、满纸停机等功能。在关怀生活品质的现今，我们对于产品的环保功
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能、性能安全方面有了更高的要求，因此，储纸箱分区，电机过热保护功能， 超负载自动停机功能、储纸箱未关自动断电等功能被越来越多地运用了进来。
第七代碎纸机（水冷+风冷技术）——2010年，研发出最新专利制冷技术 （水冷+风冷）碎纸机。全新技术应用N倍效能，连续碎纸40分钟以上，六大革 新技术：A.冷却系统——大幅度增加机器连续工作时间和快速恢复待机状态，减 少人员工作时间，提高工作效率。B.超静音设计——工作噪音低于55分贝，创造 安静舒适的办公环境。C.防堵卡系统——优秀的齿轮设计有防卡纸现象，使用更 放心。D.碎纸量控制系统——能耗直观的呈现，耗能全在掌握中。E.触控操作—— 首次采用触摸技术应用于碎纸机，敢为人先，操控更人性，使用更方便，科技 创造时尚。F.风冷系统——水冷系统相辅相成，让机器更快恢复最佳状态。
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如今信息科技高速发达，因此数据、信息已经成为成功与否的关键因素。 如果重要的信息数据丢失或落入坏人之手，那一项新的发明很快就变得一文不 值，比如：竞争对手在发明家的纸篓里发现了相关信息。信息保护就是在保护 你自己的知识产权，也就是在保护你自己。因此碎纸机的研究对于各种企业公 司的研究成果的保护以及技术知识的保密都有着非同一般的意义。
当前国内的碎纸机市场前景还是很广阔的，已有一直是国内几家知名碎纸 机企业霸占着国内碎纸机市场，但价格偏高，主要针对公司用户。其实在欧 美，日本等国家家庭用户占了很大比例，随着国人的保密意识日渐增强，中国 碎纸机市场也会朝着这样的发展方向去做，尤其是面对家庭用户的中档碎纸 机，有很大的发展前景。根据美国信息产业调查数据显示，2006年，美国碎纸 机市场需求超过3000万台，全球碎纸机市场容量已经超30亿美元。从全球碎纸 机发展趋势可以看到，随着电子商务的发展进入到各企事业单位的办公室、家 庭或个人用户，以及随着人们办公生活水平的提高以及对个人信息安全保密处 理的需求，碎纸机被越来越多的政府机关、企事业单位以及个人消费群体的接 受认可，全球碎纸机市场发展将呈现加速趋势，年均增长速度将超过20%，而 中国市场则处于快速发展期，其发展前景无限。
2.2 本设计的主要任务：
首先根据设计要求并考虑到碎纸机的工作特性提出三种不同的传动系
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统方案，通过对提出的不同传动系统方案进行分析比较，最终择优选择二级 齿轮减速传动，并确定好碎纸机的传动系统简图如图1-1；根据设计要求给 出的数据进行计算各轴的转速以及所传递的转矩见表1-1，由此确定电机型 号，并通过计算弯曲疲劳强度与接触疲劳强度完成电机输出减速齿轮组和碎 纸刀传动齿轮的设计与校核，以及这两对齿轮的结构设计；由于碎纸刀轴是 主要受力部分，因此又对碎纸刀轴进行最小直径的计算以及轴上各部件的轴 向及周向的固定及其位置进行了分析与确定；接下来又对碎纸刀刀具材料、 形状的选择以及刀梳的形状结构进行了简单介绍，最终形成了碎纸刀轴、碎 纸刀、齿轮等零件图和碎纸机的装配图。
碎纸宽度（毫米）：2.5×9（粒）；
每次碎纸量（张）：6； 碎纸速度（mm/s）：20； 入纸宽度（mm）：220； 额定功率（w）：＜150W；
整机体积：377×218×570mm；
整机重量：13kg
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