1、竹材旋切機摘要 用具有資源豐富及代木性能良好的竹材代替木材使用，是緩解我國木材供給緊張的有效途徑之一。為了充分利用竹材，發揮竹材紋理美觀，耐磨耐蝕性好的優點。竹材旋切機是一種用來把竹材加工成薄的貼片的機器，加工出來的薄貼片紋理美觀，漂亮，常用于裝飾家具。它由床身，底座，刀架座和液壓系統四部分組成。關鍵字 竹材旋切機 薄貼片Abstract With resource-rich and has a good wood on behalf of the use of bamboo instead of timber, the timber supply to ease tension in our

2、 country one of the effective ways. In order to make full use of bamboo, play bamboo texture appearance, good corrosion resistance of the advantages of wear-resistant。Bamboo veneer is a machine used to process bamboo into a thin patch of machinery, processing by the thin texture patch beautiful, oft

3、en used to decorate furniture。It consists of bed, base, tool holder and the hydraulic system 。Key word : Bamboo veneer Thin patches1緒論1.1引言用具有資源豐富及代木性能良好的竹材代替木材使用，是緩解我國木材供給緊張的有效途徑之一。為了充分利用竹材，發揮竹材紋理美觀，耐磨耐蝕性好的優點，可將竹材旋切成竹單板，再將竹單板貼在其它基材上。竹材旋切機由它由床身，底座，刀架座和液壓系統四部分組成。2竹材旋切機的工作原理 由安裝在床身上的減速機帶動安裝在床身上的兩根摩擦輥轉

4、動，同時由安裝在刀架座上的另外一臺減速機帶動安裝在刀架座上的一根摩擦輥轉動，三根摩擦輥的轉速相同，竹材安放在三根摩擦輥中間，由三根摩擦輥帶動竹材轉動，由液壓系統推動刀架座在導軌上滑行，使竹材一層一層被切下來，直到竹材被刀具擠破為止，然后使液壓系統反向，使刀架座反向滑行，回到初始位置，再裝入竹材，如此反復進行加工。圖1 竹材旋切機的工作原理圖3各零件的尺寸及結構3.1減速機的選擇 選擇X系列擺線針輪減速機，其特點是傳動比大，傳動效率高；結構緊湊，體積小，重量輕；故障少，壽命長；運轉平穩可靠；裝拆方便，容易維修；過載能力強，耐沖擊，慣性力矩小，適用于啟動頻繁和正反轉運轉的場合。根據竹材旋切機的特點

5、，選型號為XWD5117.56P的擺線針輪減速機。其傳動比為11，許用輸入功率為7.5KW，許用輸出轉矩為394.1N·m輸入轉速為1800r/min，輸出轉速為164r/min,輸出軸直徑D=55mm，其結構示意圖如下圖所示： 圖2 XWD擺線針輪減速機實體模型3.2 鏈條聯軸器的選擇 根據減速機的輸出軸直徑D=55mm，許用輸出轉矩T=394.1N·m和竹材旋切機的性能要求，選用型號為CL3，代號為Q/ZB104. 3.00的CL型鏈輪聯軸器（Q/ZB104-73)，其允許最大扭矩為3150N·m允許最大轉速為2400r/min，其結構示意圖如下圖所示： 圖3

6、 CL型鏈輪聯軸器示意圖3.3齒輪的設計與校核 選定齒輪類型，精度等級，材料選用標準直齒圓柱齒輪傳動。竹材旋切機為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB10095-88）。材料選擇 選擇小齒輪材料為40Cr（調質），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。 齒輪的校核 在齒輪二級傳動中，齒輪2和齒輪3的尺寸，結構，材料完全一樣，兩者的中心距為130mm，即m2z2=m3z3=130 (m2= m3，z2= z3)，令m2= m3=5mm，則z2=z3=26，依據u= z2 /z1=n1/n2=0.39/0.27=13/9，推出z1=

7、27×2639=18。.1 按齒根彎曲疲勞強度校核：由校核公式F=F0·Ysa=來校核。1. 確定公式內的各計算數值1） 計算載荷系數K K=KA×Kv×KFa×KFß=1×1.05×1.2×1.3=1.6382） 計算小齒輪傳遞的轉矩T 因為減速機的許用輸出轉矩為T=394.1N·m=394100N·mm，故T1=T=394100N·mm.3） 確定齒寬系數d，齒寬b1,b2 根據兩支承相對小齒輪作懸臂布置，取d=0.6，則由d=b/d，可得b1=d1×d=0.6

8、×90=54mm，b2=d2×d=0.6×130=78mm。4） 確定齒形系數YFa YFa1=2.91，YFa2=2.605） 確定應力校正系數Ysa Ysa1=1.53，Ysa2=1.5956） 確定大小齒輪彎曲疲勞強度極限FE FE1=500MPa ， FE2=380MPa 查的彎曲壽命系數KFN1=0.85，KFN2=0.887) 計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數S=1.4，由式F1=MPa=303.57MPaF2=MPa=238.86MPa8） 由公式F1 代人各值，得F1=236MPaF1； F2 =105.6MPaF2，符合要求。.2 按齒面

9、接觸疲勞強度校核 由公式H1=2.5ZE來校核。確定公式內的各計算數值1） 確定計算計算載荷系數 根據V1=，7級精度，查得動載系數Kv=1.05，直齒輪，假設KA×Ft/b<100N/mm，查得KHa=KFa=1.2；查得使用系數KA=1；查得7級精度小齒輪相對支承懸臂布置時 KH=1.12+0.18(1+6.7d)d+0.23×10b 將數據代人后得KH=1.12+0.18(1+6.7×0.6)0.6+0.23×10×54 =1.352，由b/h=54/2.25×5=4.8，KH=1.352，查得KF=1.3，故載荷系數K=

10、KA×Kv×KHa×KH=1×1.05×1.2×1.352=1.702) 傳動比u=13/9。3) 由參考書查得材料的彈性影響系數ZE=189.8MPa。4) 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限Hlim1=1200MPa，大齒輪的接觸疲勞強度極限Hlim2=650MPa。5) 由N=60njLh計算應力循環次數（按工作壽命15年，設每年工作300天，兩班制來計算）N1=60×164×1×(1×8×300×15)=3.54×10，N2=2×N2/u=4.

11、90×10。則由資料查得接觸疲勞壽命系數 KHN1=0.9，KHN2=0.95。6） 計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為1%，安全系數S=1，H1=MPa，H2=MPa。7）把各數據代人公式H1=2.5ZE中，H1=2.5×189.8H1=2.5×189.8，符合要求。 大小齒輪的尺寸模數 m1=m2=5mm 壓力角 a1=a2=20c分度圓直徑 d1=m1×z1=5×18=90mm d2=m2×z2=5×26=130mm齒頂高 ha1=ha2=ham=5×1=5mm 齒根高 hf1=hf2=(ha+c)m=(1+

12、0.25)×5=6.25mm齒輪外徑 da1=d1+2ha1=90+2×5=100mm ，da2=d2+2ha2=130+2×5=140mm齒根圓直徑df1=d1-2hf1=90-2×6.25=77.5m，df2=d2-2hf2=130-2×6.25=117.5mmP1=p2=m=5×3.14=15.7mm s1=s2=e1=e2=m/2=7.85mm中心距a12=(d1+d2)=(90+130)=110mm ，齒寬b1=0.6d=0.6×90=54mm 中心距a23=(d2+d3)=(130+130)=130mm，齒寬b2

13、=0.6d=0.6×130=78mm 3.4 齒輪支架的設計 根據減速機托架上表面到主動輪中心的距離的大小為a=152.5mm，主動輪軸徑為D=55mm，設計齒輪支架的高為h=192.5mm，底座寬為B=80mm，厚度為24mm，孔徑為55-55.2mm，孔壁的表面粗糙度要達到3.2，防止軸的表面過度磨損，其他表面的粗糙度達到12.5即可，材料為45號鋼，其具體形狀與尺寸見零件圖。3.5 軸承的選用 滾動軸承類型的選擇滾動軸承類型的選擇應考慮到以下幾個方面：1） 載荷方向，大小和性質 所有向心軸承均可承受徑向載荷，所有推力軸承均可承受軸向載荷，同時承受徑向，軸向載荷時，可選用角接觸球

14、軸承，圓錐滾子軸承。軸向載荷較小時，可選用深溝球軸承。角接觸球軸承和圓錐滾子軸承需成對安裝使用。一般滾子軸承的承載能力大于相同尺寸的球軸承，且承受沖擊載荷能力強。2） 轉速 一般軸承工作轉速應低于極限轉速nj，深溝球軸承，角接觸球軸承和圓柱滾子軸承極限轉速較高，適用于高速運轉場合，推力軸承極限轉速較低。3） 支承限位要求 能承受雙向軸向載荷的軸承，可以用作固定支承限制軸的兩個方向的軸向位移；只能承受單方向的載荷的軸承可以作單向限位支承；游動支承不限位，可選用內外圈不可分的向心軸承在軸承座孔內游動，也可以選用內外圈可分離的圓柱滾子軸承，其內外圈可以相對游動。4） 調心性能 由于各種原因不能保證兩

15、個軸承座孔同軸度或軸的撓度較大時，應選用調心性能好的調心球軸承和調心滾子軸承。圓柱滾子軸承和滾針軸承調心可能性很小。5） 剛度要求 一般滾子軸承的剛度大，球軸承的剛度小。角接觸球軸承，圓錐滾子軸承采用預緊方法可以提高支承剛度。 根據竹材旋切機的載荷和受力情況和摩擦輥的軸徑大小，選用型號為NJ2212，內外圈可分離的圓柱滾子軸承，其內徑為d=60mm，大徑為D=110mm，寬度為B=23mm。軸承壽命的校核 按接觸疲勞壽命選用軸承的基本公式為：L=，或Lh=， 其中L額定壽命（百萬轉） C額定動載荷（KN) P當量動載荷（KN) Lh額定壽命（小時） n軸承轉速（r/min)。其校核方式可參考木

16、材旋切機的校核方式。 軸承的潤滑為了保證滾動軸承正常運行，必須有良好的潤滑。滾動軸承的額定載荷和極限轉速都是在假設潤滑適當的條件下確定的。所謂潤滑適當是指潤滑劑選擇合適潤滑劑量適當，潤滑不良常是引起軸承早期破壞的主要原因之一。滾動軸承中存在著多種滑動，是軸承運轉中產生摩擦發熱和磨損，對軸承潤滑主要目的是避免滑道、滾動體、保持架之間金屬的直接接觸，減小摩擦發熱，避免溫度過高，減小軸承零件磨損和防止銹蝕。在循環油潤滑中，潤滑油的流動還可以起到散熱冷卻的作用，脂潤滑時潤油脂還可以起到一定的密封的作用。 根據軸承的工作條件，工作溫度和載荷條件來決定潤滑脂的種類和性能，根據竹材旋切機的工作條件，選用復合

17、鈣基潤滑脂（ZB E360031988），代號ZFG2，滴點200°C，工作錐入度（1/10/mm) ：265-295。 滾動軸承材料選用要求 動軸承一般滾動軸承是在較高的接觸下和較高的轉速下運轉，因此首先要保證滾套圈和滾動體材料有較高的強度和硬度，要有淬透性，其次為了使滾動軸承能有足夠長的壽命，要求其有較高的抗疲勞強度和抗摩擦磨損性能，此外，為了在工作溫度下保持正常運轉還要求其結構尺寸的穩定性和韌性。在結構和內部幾何尺寸，安裝正確的情況下，滾動軸承的壽命與軸承的材料和冶煉工藝有很大關系，從20世紀初開始，高碳鉻就被引用到軸承中來，到目前為止，用得最多的軸承鋼仍然是碳的質量分數<

18、;0.8%的高碳鉻鋼。隨著科學技術的不斷發展，對軸承的性能的要求越來越多，如重載條件下的高可靠性要求等，在各種特殊工況條件下（如低溫冷凍條件、真空條件有腐蝕介質的環境中），工作的軸承都開發出了多種特殊性能的滾動軸承材料，對大型和特大型軸承，為了保持其高表面強度和其心部韌性，開發出了碳的質量分數<0.8%的滲碳鋼。 滾動軸承的預緊預緊是將軸承裝入軸承座和軸上后，采取一定措施使軸承中的滾動體和內外圈之間產生一定量的變形，以保持內外圈處于壓緊狀態。滾動軸承預緊的目的：增加支撐的剛性，減小振動和噪聲， 為防止由于慣性力矩所引起的滾動體相當于內外圈滾道的滑動。滾動軸承的密封密封對軸承來說時不可缺少

19、的，密封既可以防止潤滑劑的泄露，也可以防止外界有害物質的侵入，否則會引起軸承滾道的磨粒磨損，降低軸承的使用壽命，還可能使軸承零件受到有害氣體和水分的銹蝕。加速潤滑劑老化。因此軸承密封裝置是軸承系統的重要設計環節之一。設計時應考慮能達到長期密封和防塵作用。同時要求摩擦和安裝誤差小，拆卸裝配方便，維修保養簡單。 軸承的安裝和拆卸當軸承沒有剖面而必須沿軸向安裝和拆卸軸承部件時，應優先選用內外圈可分離的軸承（如圓柱滾子軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承等）。當軸承在長軸上安裝時，為了便于裝拆，可以選用其內圈孔為1：12的圓錐孔的軸承。 經濟性要求一般，深溝球軸承價格最低，磙子軸承比球軸承價格高。軸承精度愈高

20、，則價格越高。選擇軸承時，必須詳細了解各類軸承的價格，在滿足使用要求的前提下，盡可能地降低成本。3.6 軸承座的設計 由于兩根摩擦輥的中心距為a=130mm，距離太小，很難為每根摩擦輥單獨選用或設計軸承座，所以把軸承座設計成雙孔座，兩孔的中心距為130mm，每個孔裝一個軸承，用軸承擋圈來實現對軸承的固定，軸承座的內孔壁的表面粗糙度要求達到1.6以上，以減少軸承和軸的磨損，其他表面的粗糙度達到12.5即可，軸承座的材料為鑄鐵，軸承座用兩個螺釘固定在軸承座墊板上，軸承座的外形尺寸見軸承座零件圖。3.7 軸承座墊板的設計 軸承座墊板長為L=295mm，寬為H=30mm，厚度為h=5mm，兩螺孔的中心

21、距為a=260mm，表面粗糙度達到12.5即可，材料為Q235，其通過焊接與床身上部側板連接，其定位尺寸見裝配圖。3.8 摩擦輥的設計 摩擦輥的主要作用是靠摩擦力帶動竹材轉動，所以其表面不能為光滑的表面，需特殊處理，摩擦輥表面銑網紋齒，齒深為2mm，齒數為90，表面鍍硬鉻，厚度為0.03-0.05mm，調質處理，使得硬度達到HBS220-250，摩擦輥的材料為直徑為110的圓鋼，其長度為L1=1024mm，工作長度為L2=1000mm，直徑為d=105mm，其轉速為v=0.27m/s,其具體尺寸見摩擦輥零件圖。3.9 床身側板1床身側板1為長L=620mm，寬H=160mm，厚度h=12mm的

22、Q235方形鋼板，在其寬度方向上開有長為L1=140mm，寬為H1=100mm的長方形的通孔，以方便安裝M20×300的地腳螺栓，其表面粗糙度達到12.5即可，通過焊接與床身前后板連接，其定位尺寸見裝配圖。3.10 床身側板2 床身側板2為長L=422mm，寬H=160mm，厚度h=12mm的Q235方形鋼板,在其寬度方向上開有長L1=140mm，寬為H1=100mm的長方形的通孔，以方便安裝M20×300的地腳螺栓，其表面粗糙度達到12.5即可，通過焊接與床身前后板連接，其定位尺寸見裝配圖。3.11 床身蓋板1 床身蓋板1為長L=969mm，寬H=160mm，厚度12mm

23、的Q235方形鋼材，其表面粗糙度達到12.5即可，通過焊接與床身前后板連接，其定位尺寸見裝配圖。3.12 床身蓋板2 床身蓋板2為長L=280mm，寬H=160mm，厚度12mm的Q235方形鋼材，其表面粗糙度達到12.5即可，通過焊接與床身前后板連接，其定位尺寸見裝配圖。3.13 床身前后板 床身前后板的形狀為階梯形狀，厚度為h=12mm，材料也是Q235鋼材，其表面粗糙度達到12.5即可，通過焊接與床身前后板和機床底座連接，其定位尺寸見裝配圖。3.14 床身上部側板 床身上部側板為長L=1200mm，寬H=305mm，厚度h=12mm的Q235方形鋼板，其表面粗糙度達到12.5即可，通過焊

24、接與床身上部蓋板和床身上部面板連接。3.15 床身上部蓋板 床身上部蓋板的材料為厚度為h=12mm的Q235鋼材，其所有表面的表面粗糙度均為12.5，通過焊接與床身上部側板連接，其形狀和尺寸見床身上部蓋板零件圖。3.16 床身上部面板 床身上部面板為長L=305，寬H=280，厚度h=12的Q235方形鋼板，其所以表面粗糙度達到12.5即可，通過焊接與床身前后板連接。3.17 導軌的設計 導軌的長度L=670mm，寬度H=160mm,采用球墨鑄鐵加工成型，通過螺釘使其與導軌墊板相連接，其形狀和其他尺寸見導軌零件圖。3.18 導軌墊板 導軌墊板的長度L=670mm，寬度H=160mm，厚度h=1

25、2mm,材料為Q235方形鋼材，上表面需研磨，使其與床身上表面平行，上表面表面粗糙度小于3.2，其他面的粗糙度達到12.5即可，導軌墊板與床身蓋板1焊接在一起，其在床身蓋板1上的定位尺寸見裝配圖。3.19 導軌壓板 導軌壓板的長度L=670mm,寬度H=100mm,厚度h=24mm，材料為45號方形鋼材，其所有表面的表面粗糙度達到12.5即可，通過螺釘使其與導軌連接在一起，其作用是使刀架底座始終保持與導軌接觸，使刀架底座始終在導軌上滑行。3.20 減速機托架 根據減速機的外形及安裝尺寸，經計算，減速機輸出軸端面到安裝底座后端面的距離L=438.5mm,取托架長度L=480mm，寬與減速機安裝底

26、座寬度一致，即H=410mm，其材料為Q235鋼材，其形狀見減速機托架零件圖，通過焊接與床身前后板相連接，其表面攻有四個M10的螺孔，用來固定減速機。3.21 機床底座的設計 機床底座的上部面板長度L=1200mm,寬度H=1040mm, 厚度h=12mm，材料為Q235方形鋼板，在面板的下表面焊接有與面板相互垂直的橫縱交錯的六根加強筋，加強筋的尺寸和焊接位置見機床底座零件圖，機床底座的各表面的表面粗糙度達到12.5即可。3.22 機床底座前后板 機床底座前后板為長L=1040mm，寬H=140mm，厚度h=12mm的Q235鋼材，其所以表面粗糙度達到12.5即可，通過焊接與機床底座相連接。3

27、.23 軸 進行軸的強度校核計算時，應根據軸的具體受載及應力情況，采取相應的計算方法，并恰當地選取其許用應力，軸1和軸2均選45號鋼（調質）。軸1主要承受扭矩，應按扭轉強度條件來計算。 軸的扭轉強度條件為：，由上式可得軸的直徑為：；式中：T扭轉切應力，單位為MPa； T軸所受的扭矩，單位為Nmm； WT軸的抗扭截面系數，單位為mm； n軸的轉速，單位為r/min； P軸傳遞的功率，單位為kW； d計算截面處軸的直徑，單位為mm； T許用扭轉切應力，單位為MPa。 其中 T1=3.941×10 Nmm, T2=uT1=13/9×3.941×10 Nmm, p1=7.

28、5kW,n1=164r/min。代人各值得 =110×=39.4mm，=13/9×39.4=56.8mm，對于直徑100mm的軸，有一個鍵槽時，軸徑增大5%7%，然后將軸徑圓整為標準直徑，則d1min=55mm，d2min=60mm，軸1和軸2的形狀和其他尺寸見零件圖。 軸常用幾種材料的T及A0值 軸的材料Q235-A、20Q275、35（1Cr18Ni9Ti)4540Cr、35SiMn38SiMnMoT/MPa15-2520-3525-4535-55A0149-126135-112126-103112-973.24 鍵3.24.1 軸1上的鍵 軸1裝鍵處的直徑為55，查資

29、料可知應選：鍵16×10，現在計算鍵的長度。假定載荷在鍵的工作均勻分布，普通平鍵聯接的強度條件為 p=p式中：T傳遞的轉矩，單位為Nm； K鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h，此處h為鍵的高度，單位為mm； 鍵的工作長度，單位為mm； d軸的直徑，單位為mm； p鍵，軸，輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應力，單位為MPa，當鍵的材料為鋼，受輕微沖擊時p=100120MPa。由上式可的 1=28.67mm，則整個鍵長按標準取為45mm。3.24.2 軸2上的鍵 同軸1上的鍵計算一樣，T2=u×T1=13/9×394.1=570Nm，k2=0.5h2=0.5×11=5.5mm，d2=60mm，代人公