【正文】 得方便容易，因此竹子無(wú)疑成為最 經(jīng)濟(jì)有效的木材替代產(chǎn)品。在我國(guó)木材資 源長(zhǎng)期短缺的情況下，全方位高效率加工利用竹材資源以彌補(bǔ)木 材資源之不足具有很重要的意義。特別是近些年由于生活水平的提高，人們對(duì)家居裝飾提出了更高的要求，竹材 因其強(qiáng)度高，耐磨性好，紋理清晰美觀，而且為天然綠色環(huán)保產(chǎn)品大大迎合人們回歸自然 的心理，深受人們的喜愛，市場(chǎng) 前景非常廣闊。為了組織大規(guī)模生產(chǎn)，必須使用合理高效的專用加工機(jī)械，但以竹子為原料生產(chǎn)板材 是八十年代才開始研究的課題，到目前為止，最具有代表性的展開法為半竹平板加壓展開 法、旋切展開法 2 種，其中半竹平板加壓展開法，由于展開后存在明顯的裂紋且展開質(zhì)量 不夠理想，雖然不影響膠合板類產(chǎn)品的制造，但不適用于深加工，而旋切展開法由于受竹 筒幾何形狀的限制，旋切展開的長(zhǎng)度只能在 600mm左右，且竹材的利用率僅有 20 一 30%。若能對(duì)去黃，去青后的整竹實(shí)現(xiàn)無(wú)裂紋展開，即能獲得幅面長(zhǎng)度為 2500~，寬度為 250~320mm、厚度為 5~，將其刨切成 ~片，粘貼在各種類型的板基上，將創(chuàng)造出一系列全新、自然美觀的裝飾材料。另外，我國(guó)的竹產(chǎn)區(qū)大多數(shù)在農(nóng)村及偏遠(yuǎn)山區(qū)，若能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，不僅可提高竹產(chǎn)區(qū)農(nóng)民的收入，增加就業(yè)渠道，還可以促進(jìn)落后地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，其社會(huì)效益顯著。 國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀 中國(guó)是世界上利用和加工竹子歷史最早的國(guó)家，在對(duì)西安半坡村 (公元前 6800一 3600) 和浙江新石器遺址 (公元前 3200 一 3000)的竹器出土文物考證，在五六千年前就開始利用 和加工竹子。竹子利用呈現(xiàn)出由傳統(tǒng)利用向現(xiàn)代化 利用，單一利用向綜合利用，手工和半機(jī)械化生產(chǎn)向機(jī)械化生產(chǎn)，粗加工向精深加工，單 一產(chǎn)品向系列產(chǎn)品以及低附加值向高附加值全面發(fā)展的態(tài)勢(shì)，形成了具有一定規(guī)模的竹子 加工工業(yè)體系。對(duì)于最具市場(chǎng)前景的整竹無(wú)裂紋展開在國(guó)內(nèi)外還基本是空白。 本課題正是基于此而提出，力求在遵循竹子特點(diǎn)的前提下，開發(fā)出一套適用于大規(guī)模 7 生產(chǎn)加工整竹無(wú)裂紋展開的新設(shè)備，從而獲得幅面長(zhǎng)度為 2500mm。 論文主要研究的內(nèi)容 本課題著重于整竹無(wú)裂紋展開去青技術(shù)與裝備的研究與開發(fā)，在研究時(shí)注重理論與實(shí)踐相結(jié)合。這一結(jié)果證明只要保證去黃、去青質(zhì)量，獲得一個(gè)較為理想的竹筒，經(jīng)過(guò)開縫、軟化處理后，實(shí)現(xiàn)整竹無(wú)裂紋展開是完全可能的。要想獲得整竹無(wú)裂紋展開竹平板，竹筒去青是關(guān)鍵工序，去青后的竹筒表面質(zhì)量的好壞將直接影響竹平板的展開質(zhì)量。但是“臘質(zhì)層”用常規(guī)溶劑不起作用，目前較有效的方法是機(jī)械去除。在多種加工方法中優(yōu)選，例如車削加工，刨削加工， 刮削加工，磨削加工等。 (2)、砂輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 (3)、竹子裝夾設(shè)備的選擇。 (4)、加工使用機(jī)床主體的選擇。 (5)、其它。 研究方法及具體步驟 研究的方法及手段 在缺少相關(guān)資料的情況下，為使本課題的研究與開發(fā)順利進(jìn)展，擬采取以下方法和手段去 8 解決問題。 (2)、廣泛研究國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的有關(guān)竹材加工工藝設(shè)備方面的文獻(xiàn)，通過(guò)各種形式，深入市場(chǎng)調(diào)研，對(duì)市場(chǎng)需求進(jìn)行分析，廣泛收集資料，從經(jīng)濟(jì)性等各方面出發(fā)最終確定整竹去青加工設(shè)備的最優(yōu)方案，明確本課題中 用到的有關(guān)知識(shí)，擬訂詳細(xì)的試驗(yàn)計(jì)劃 : (3)、組織人力進(jìn)行設(shè)備設(shè)計(jì)可行性的最終論證，深入工廠加工出設(shè)備雛形，通過(guò)小試、中試以取得較多可靠的數(shù)據(jù)，同時(shí)有選擇性地吸收國(guó)內(nèi)外類似研究的數(shù)據(jù)和成果，并以此作為本課題的參照 。 研究步驟 本課題在理論分析研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)際工藝設(shè)備的開發(fā)制造，在論文階段采用理論 與實(shí)踐相結(jié)合的方法，先從各環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的問題入手，基礎(chǔ)和理論分析相結(jié)合，從對(duì)該 設(shè)備的加工試驗(yàn) 得出有效理論依據(jù)，采集大量數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化分析，最后回到實(shí)踐中去加以 指導(dǎo)和改進(jìn)。 (2)、深入市場(chǎng)和工廠，根據(jù)市場(chǎng)的需求和工廠的現(xiàn)有的加工能力確定機(jī)床設(shè)備的基本 配置 。 (4)、對(duì)所加工出樣機(jī)設(shè)備進(jìn)行大量，仔細(xì)的分析，力求最多的找出設(shè)備存在的問題， 不斷修正調(diào)試以使設(shè)備優(yōu)化。 (3)、獲得整竹表面的加工質(zhì)量理想，適合于無(wú)裂紋展開的去青竹筒 。第二章毛竹的特性及去青方式的優(yōu)選 9 2.，毛竹的特性 為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，我國(guó)啟動(dòng)了天然林保護(hù)工程，在生態(tài)保護(hù)區(qū)實(shí)行禁伐、限伐，大幅度削減木材采伐量。在崇尚自然和“綠色裝修”的今天，竹地板以其優(yōu)良的內(nèi)在品質(zhì)和賞心悅目的外觀，逐漸受到消費(fèi)者青睞。竹地板以其獨(dú)特的魅力和風(fēng)格，成為人們對(duì)地板材料的理想選擇之一。蝸桿減速器均裝在滾筒外，電機(jī)和滾筒軸線不同軸。（見圖 ） 圖 方案一圖 方案二：采用行星輪、內(nèi)、外齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是具有重量輕、體積小、傳動(dòng)比大和效率高，因此廣泛應(yīng)用于礦山冶金等工業(yè)部門。 方案二在各個(gè)方面都優(yōu)于方案一。電動(dòng)機(jī)有交流電機(jī)和直流電機(jī)之分。交流電動(dòng)機(jī)有異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)兩類，異步電動(dòng)機(jī)又分為籠型的繞型兩種，其中以普通籠型異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最多。在經(jīng)常需要起動(dòng)、制動(dòng)和正、反轉(zhuǎn)的場(chǎng)合（如起重機(jī) ），則要求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、過(guò)載能力大，應(yīng)選用起重及冶金用三相異步電動(dòng)機(jī) YZ 型（籠型）或 YZR型（繞線型）。故采用 Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。 ． 卷筒的轉(zhuǎn)速 nw=60 V/（ ｎ D） =60 （ ｎ 300） =查《機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為 Y160M6。 、計(jì)算總傳動(dòng)比，分配各級(jí)傳動(dòng)比 （ 1）總傳動(dòng)比 I=nm/nw=970/= （ 2）分配各級(jí)傳動(dòng)比 取 ib=, Ig=i/ib/（ 3）計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) ① 各軸的轉(zhuǎn)速 nI=970r/min nIII=nI/ib=970/= nIII=nII/ig=②各軸的功率 pI=pm= pIII= = pIII= = ③各軸的轉(zhuǎn)矩 TI=9550 TIII=9550 = TIII=9550 = 最后，將所度算的結(jié)果填入下表 ： 13 參 數(shù) 軸 名 電動(dòng)機(jī) I II軸 滾筒軸 (III) 轉(zhuǎn)速 n（ r/min） 970 970 功率 P/kw 轉(zhuǎn)矩（ ） 傳動(dòng)比 i 1 效率 η 表 軸的工況表 14 第 3章 去青機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)軸齒輪 的設(shè)計(jì) 15 內(nèi)齒輪的設(shè)計(jì) 行星齒輪的設(shè)計(jì) 選定齒輪的傳動(dòng)類型、精度等級(jí)、材料、熱處理方式、確定許用應(yīng)力。查表取 [σ ]H1im=1500NP， [σ ]F1im=460MP 按齒面接觸疲勞計(jì)算 由公式 d1≥ {[2KT1（ u+1） /Ψ] (ZE+ZH+Zε/[σ ]H)2}1/3 （ 2）確定公式內(nèi)各參數(shù)的值 因滾動(dòng)軸承對(duì)稱 分布，做 Ψd= 因此齒輪為減速傳動(dòng)，故 u= （ 2）計(jì)算齒輪的名義轉(zhuǎn)矩 T3=9550P3/n3=9550 ?m 16 （ 3）初步選定齒輪參數(shù) Z1=17 Z2=u i= 17=40 （ 4）計(jì)算載荷系數(shù) K及其它參數(shù) KA=1， Kv=， Ka=, Kβ = K=KAKvK a K223。 軸的設(shè)計(jì)及軸承的選擇 17 、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 軸的結(jié)構(gòu)主要取決于：軸上載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況：軸上零件的類型、數(shù)量、尺寸、安裝位置、定位及固定方式：軸的加工及裝配工藝等。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是在滿足工作能力要求的前提下，針對(duì)不同情況，綜合考慮上述各種因素，合理確定軸的結(jié)構(gòu)形狀和全部尺寸。 、軸承的選擇 軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)是選擇軸類型的主要依據(jù)，一般原則是： （ 1）軸承受輕、中及較平衡的 載荷時(shí)，宜選用球軸承；載荷大、有沖擊時(shí)，則宜選用滾子軸承； （ 2）軸承受純徑向載荷時(shí)，可選用徑向接觸軸承，如深溝球軸承、圓柱滾子軸承、滾針軸承等；受純軸向載荷時(shí)，一般選用軸向接觸軸承，如推力球軸承、推力圓柱滾子軸承，但在高速時(shí)，可考慮用深溝球軸承或角接觸球軸承來(lái)代替； （ 3）軸承同時(shí)受徑向載荷和軸向載荷時(shí)，若軸向載荷相對(duì)較小，可選用深溝球軸承或小接觸角的向心角接觸軸承；若軸向載荷相對(duì)較大，則選用較大接觸角的向心角接觸軸承，或選用徑向接觸軸承和軸向接觸軸承的組合，分別承擔(dān)徑向載荷和軸向載荷。查表 σ b=600MP， [σ b]1=55M 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初估軸的最小直徑，由表查得 A=110 、軸 II的設(shè)計(jì)、計(jì)算及軸承的確定 （ 1） d≥ A（ p/n） 1/3=110（ ） 1/3=, d=35mm （ 2）確定齒輪和軸承的潤(rùn)滑，由于 V1=π mZn/60 1000π 2 17 100000/60 1000=3m/s 所以齒輪采用油浴管潤(rùn)滑，軸承采用脂潤(rùn) 滑。 取 b=46mm 小內(nèi)齒輪端面至卷賂內(nèi)壁距離 △ =10∽ 15mm，取 △ =10mm 又小內(nèi)齒輪與軸承相配合，它的尺寸為 50mm，查表選深溝球軸承，代號(hào)碼為6410。 所以軸的總長(zhǎng)度為 L=46+32+32+10=110mm （ 4）軸 II 的強(qiáng)度校核 ①計(jì)算齒輪受力 分度 圓直徑 d=196mm， 轉(zhuǎn)矩 T= 齒輪切向力 Ft=2T/d=2 100000/196=4296N 齒輪徑向力 Fr=Fttan a/cosβ =4296tan200/=1664N 齒輪軸向力 Fx=Fttanβ =ON ②繪制軸的受力簡(jiǎn)圖（見圖 ） ③計(jì)算支承反力（見圖 ） 水平平面 FH1=（ Fxd/2+65Fr） /110=65 1664/110=983N FH2=FrFH1=1664983=681N 垂直平面 Fv1=Fv2=Ft/2=4296/2=2146N ④繪制彎矩圖（見圖 ） 水平平面彎矩圖， b 戴面 Mˊ Hb=65FH1=65 983= MHb= Mˊ HbFxd/2=638950=63895N? 垂直平面彎矩圖 Mvb=65Fv1=65 2146= 合成彎矩圖 Mˊ b=（ Mˊ 2Hb+M2vb）189。 == Mˊ b ⑤繪制轉(zhuǎn)矩圖 19 T= ⑥繪制當(dāng)量彎矩圖 因軸為雙向運(yùn)轉(zhuǎn)，所以 a= aT= 1000000= b截面 Mˊ eb=[ Mˊ 2b+(aT)2]189。= Meb= Mˊ eb= ⑦核校截面 b 因截面 a只受扭矩作用，雖然健槽、軸肩及過(guò)渡配合引起應(yīng)力集中將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于量小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕的確定，所以截面 a無(wú)需校核，只校核截面 b。 20 圖 、軸Ⅲ的設(shè)計(jì)、計(jì)算及軸承的確定 (1)d≥ A(P/n) 13 =110() 13 =，取 d=60mm (2)軸Ⅲ各段軸向尺寸的確定 小齒輪的寬度 b=48mm 又因?yàn)榇溯S 向尺寸與軸齒輪相配合，它的軸向尺寸一般略小于傳動(dòng)零件的輪轂寬度。所以軸承寬度 B =33mm，取擋油板厚為 1mm，所以 B=33+1=34mm。 同理按軸Ⅱ的方法校核軸Ⅲ的強(qiáng)度合適。負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)的效率都較高，故用于動(dòng)力傳動(dòng)中；但負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比較小，在動(dòng)