畢業(yè)論文-割草機設計

1、<p>　　2014屆 分 類 號:</p><p><b>　　畢業(yè)論文（設計）</b></p><p><b>　　小型割草機的設計</b></p><p>　　姓 名　 　　　　　 </p><p>　　學

2、 號　　　 </p><p>　　年 級　 2010 　　　 </p><p>　　專 業(yè)　機械設計制造及其自化</p><p>　　系?。ㄔ海　?</p><p>　　指導教師　 </p><p><b>　

3、　摘 要</b></p><p>　　發(fā)展草坪和地被植物是維護生態(tài)平衡、保護環(huán)境衛(wèi)生、美化城市面貌、減少大氣污染、防止水土流失的有效措施之一，特別是針對我國北方的沙塵暴天氣。同時它們對減少城市里二次揚塵和減輕噪聲污染也有較好的效果。而維持草坪的美觀與整齊就要對其進行定期修剪。修剪的過程要靠剪草機來完成。</p><p>　　本文對割草機驅動裝置、傳動裝置、切割裝置等具體裝置做

4、了詳細介紹，并且重點計算確定了傳動系統(tǒng)中齒輪和軸等的基本尺寸，對各個標準零件、非標準零件的選取也做了相應的計算。本文設計的割草機適于家庭庭院及私人花園等小型草地使用，修剪草坪時保證了節(jié)省原料、造價低、污染小，符合環(huán)保要求。</p><p>　　關鍵詞：割草機；驅動裝置設計；傳動裝置設計；動刀裝置設計；強度計算</p><p><b>　　ABSTRACT</b><

5、;/p><p>　　Development of lawns and ground cover is to maintain the ecological balance, protecting the environment and health, beautify the city appearance, to reduce atmospheric pollution, one of the effective

6、measures to prevent soil erosion, especially for the sandstorm weather in the north of China. Them at the same time to reduce the secondary dust and reduce the noise pollution in city also has a better effect. And to mai

7、ntain the lawn is beautiful and neat is to be trimmed regularly. Pruning process</p><p>　　In this paper, the lawn mower driving device, transmission device, cutting device, such as the specific device is mad

8、e in detail, and the key drive system of the calculate and determine the basic size of gear and shaft, the selection of various standard parts, non-standard parts and do the corresponding calculations. In this paper, des

9、ign of lawn mower is suitable for home garden and private garden use small grass, when mowing the lawn to ensure the save raw material, low cost, little pollution,</p><p>　　Keywords:The glass cutting machine

10、; Drive design; Transmission device design; The knife device design  ;Strength calculation</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1.引言1</b></p><p>　　2．割草機的概述

11、2</p><p><b>　　3.總體方案4</b></p><p><b>　　3.1設計要求6</b></p><p><b>　　3.2整體結構6</b></p><p><b>　　4驅動裝置設計7</b></p><

12、;p><b>　　5傳動裝置設計7</b></p><p>　　5.1傳動裝置運動和動力參數(shù)計算7</p><p>　　5.2減速器齒輪設計9</p><p>　　5.2.1材料選擇9</p><p>　　5.2.2主要尺寸設計9</p><p>　　5.2.3精度等級及公差值確定

13、10</p><p>　　5.2.4彎曲強度校核11</p><p>　　5.3減速器軸設計11</p><p>　　5.3.1從動軸設計11</p><p>　　5.3.2主動軸設計16</p><p>　　5.4減速器箱體設計17</p><p>　　6切割裝置設計18<

14、/p><p>　　6.1材料的選擇19</p><p>　　6.2切割裝置的運動19</p><p>　　6.3動刀結構20</p><p>　　6.4刀片間隙調整20</p><p>　　6.5雙曲柄設計20</p><p>　　6.5.1雙曲柄半徑r的設計20</p>

15、<p>　　6.5.2雙曲柄結構設計21</p><p><b>　　7總結23</b></p><p><b>　　參考文獻24</b></p><p><b>　　致謝25</b></p><p><b>　　1.引言</b><

16、/p><p>　　在所有花草園林用具中，割草機的使用可謂是最為廣泛的，也是應用機率最大的。像油鋸、高枝油鋸、割灌機、地鉆之類的應用概率就會偏低那么一點。也就是說使用次數(shù)越多，其出故障的概率就會增大，下面概述下草坪割草機的類型、使用方式、保養(yǎng)維護。 </p><p>　　1、草坪割草機的分類 </p><p>　　按使用動力類型割草機可分為以汽油為燃料

17、的發(fā)動機式、以電為動力的電動機式和無動力靜音式；按行走方式割草機可分為自走式、非自走手推式和座騎式；按排草類型割草機可分為集草袋式和側排式：按刀片數(shù)量割草機可分為單刀片式、雙刀片式和復合刀片式；按刀片運行方式草坪割草機可分為滾動刀式和旋轉刀式。一般常用的割草機為發(fā)動機式、自走式、集草袋式、單刀片式、旋刀式機型。 </p><p>　　2、草坪割草機的使用 　　機械在工作之前，必須要先將割草區(qū)

18、域內的相關雜物清除，要檢查發(fā)動機的機油數(shù)量、汽油面、空氣濾清器過濾性能、螺釘?shù)乃蓜映潭?、刀片的緊密和鋒利程度。當機器在冷機的情況下時，要先將風門關閉，然后要將潤滑器重壓不少于3回，將油門打到最大程度。當割草機啟動之后在適當?shù)拇蜷_風門。在割草的過程中，如果草的高度太高，可以分期和分階段進行作業(yè)，可以說最好的高度是每次只將草的總高度1/3割掉，這樣就可以避免草地在修割后出現(xiàn)草黃的現(xiàn)象，另外當機器工作區(qū)域的坡度很陡，必須要順從高處向低處割草，

19、當坡度大于30度時，機械作業(yè)是不可取的，但如果機械需要工作區(qū)域的面積非常大，割草機作業(yè)時間應小于4小時。</p><p>　　3、使用割草機的一般性安全事項汽油處理  　　啟動割草機時，不要讓啟動拉繩忽然彈回；割草時工作人員要注視前方0.9-1.2米的地方；當穿過馬路或車道時，割草機必須關閉；當在陡坡上作業(yè)時，手扶自走式割草機必須橫穿斜坡割草；除非割草機火花塞連線斷開，否則割草機一定不要離開

20、視線；不調整割草機發(fā)動機仍在運轉的割草機的高度、處理排草口或裝拆集草袋；切勿傾斜割草機，保證割草機四個輪子始終著地；切勿向您所在的位置挪動割草機；切勿抬起或維修引擎正在作業(yè)的割草機；不要靠近發(fā)熱的發(fā)動機。消音設備的溫度可高達1200F（648C）；不在房屋內存放汽油或在密閉環(huán)境中向油箱里灌油；汽油濺溢出來要立即清理；往油箱里加入汽油時不要超過油箱體積的3/4，汽油遇熱會膨脹；當往油箱里加入燃料時不準有明火；注入油料時，火花塞接線必須斷開

21、，并讓發(fā)動機冷卻2分鐘。燃油遇到熱的發(fā)動機可能會引起爆燃。</p><p>　　4、使用之后的維護與故障處理 　　當機器設備工作完成后，要進行全面的清理，并且要及時的檢查連接部分是否有松動，再檢查設備中的油面是否符合要求標準，空氣濾清器的過濾性能和刀片都是否完好和是否傷損等等，最后還要根據(jù)設備的相關應用設備標準提高容易損壞的部位的檢查，并定期進行維護。 2 .割草機的概述</p>

22、;<p>　　割草機使用之前，鐮刀是草坪修剪的主要工具，牛羊放牧也是維護草地平整很重要方法。隨著高爾夫球、棒球及橄欖球等運動的崛起，人們對擁有平整美觀的草地做體育場地的需求越來越迫切。1805年英國人奧普拉內特發(fā)明了第一臺收獲谷物并能切割雜草的機器，由人推動機器，通過齒輪驅動帶動旋轉刀片割草，這就是旋轉刀割草機的原型。1830年，英國紡織工程師比爾.布丁獲得了滾筒割草機的專利，1832年蘭賽姆斯農機公司開始大規(guī)模生產(chǎn)滾筒割

23、草機，1902年英國人倫敦恩斯發(fā)明了以內燃機為動力的滾筒式割草機，其原理仍在使用。在西方發(fā)達國家，20世紀初期，割草機就取得了快速的發(fā)展。</p><p>　　修剪是草坪維護和保養(yǎng)的基本工作之一。選擇正確的草坪割草機是保證草坪修剪質量的前提，選擇草坪割草機的類型要根據(jù)草坪的功能而定，高爾夫球場的果嶺、發(fā)球臺選用果嶺機及發(fā)球臺草坪割草機；球道及運動場草坪，如足球場、橄欖球場等，滾刀式草坪修剪車是最佳選擇，也可以選用

24、旋刀式草坪修剪車；普通綠地，景觀草坪等，選用旋刀式草坪割草機；高爾夫球場斜坡選用懸浮式草坪修剪機；林間草坪或障礙物較多的草坪可選用割灌割草機。</p><p>　　用于生產(chǎn)的往復式割草機應用于在19世紀50年，最初由動物牽引驅動，由地輪驅動割刀。20世紀后發(fā)展到由拖拉機牽引割草機，30年代出現(xiàn)由拖拉機懸掛往的復式割草機。依靠切割機上移動和固定刀片的相對剪切運動切割牧草，其特點是割茬整齊，所需功率較小，但對牧草的適

25、應性差，容易堵塞，適用于普通、平坦天然草場和人工草場操作。在70年代中期開始生產(chǎn)和使用旋轉式割草機。依靠高速的刀片沖擊切割牧草。其特點是工作穩(wěn)定，對牧草的適應能力強，適用于高產(chǎn)草場；但切割不夠整齊，重切較多，所需消耗能量較多。</p><p>　　因為割草稠密汁多，往復式割草機切割器上割刀的切割速度應該大于谷物收割機。對于往復式割草機，割刀的平均速度應在1.6—2.0米/秒之間或者是更高,最低的切割速度也應大于2

26、.15米/秒。旋轉式割草機的切割速度為60—90米/秒。</p><p>　　往復式割草機割茬平整，草坪破損率低，降低了單位割幅的金屬用量和功率消耗，因而成本較低。它的操作速度一般為6—8公里/小時。增加割刀的往復次數(shù)和解決割刀的整體平衡問題后，操作速度可以增加到10—12公里/小時。往復式割草機適合于切割站立立和生長密度十分高的草坪。</p><p>　　旋轉式割草機工作性能穩(wěn)定，對草坪

27、的適應性能強，特別適用于厚密、倒伏、纏連的牧草，能以8—16公里/小時的操作速度工作，高效率。但是制造復雜，生產(chǎn)成本高，單位割幅內消耗功率大。</p><p>　　大部分割草機選用切割器為GB1209—1213—86的標準Ｉ型。護刀器選用單體類型，其頂部上揚，與護刀器梁加載到一體，采用沉頭螺栓連接。定刀片是齒刃，移動刀片為齒刃（下刻齒）和光刃兩種。移動刀片是光刃時割茬平整，消耗功率低，但需經(jīng)常研磨刀片。移動刀片是

28、齒刃時，制造很復雜，消耗功率多，但不需要經(jīng)常研磨磨刀片。</p><p>　　因為草坪生長厚密，水分含量較大，要求的割茬很低，選擇的切割速度大，而進距較小，一般割刀在1.6米/秒以上，進距是59—74毫米。</p><p>　　綜上所述，該設計選用的是往復式I型切割器。無論是哪種類型的割草機對草坪修剪都有一樣的基本要求：</p><p>　　1.剪草高度能按照要求調

29、整，適用大范圍高度調整，當對草坪的修剪要求很低時能達到要求。</p><p>　　2.剪草整潔、平齊，同一進度剪草前后高度一樣，兩次工作行程連接平整、沒有接茬。</p><p>　　3.對地形的適應能力強，執(zhí)行能力強，符合地形變化前后剪草高度要求。</p><p>　　4.割草機對草坪破壞輕、損害少。</p><p>　　5.草屑收集干凈，或

30、被切削部分細碎性能好（草屑撒在草坪中當肥料時），以保證灑落在草坪下及時衰變。</p><p>　　6.割草低故障，機質量好，節(jié)省燃料和效率高。</p><p>　　7.割草機操作方便、靈活輕便、方便維修和調試，零部件之間良好的通用性和互換性。</p><p>　　8．合理把握草坪修剪的時間和發(fā)展科學的修剪高度和割草頻率。</p><p>　　

31、如何安全操作割草機：</p><p>　?。?）工作時，一定不要赤腳或穿涼鞋，一般應穿上工作服和工作鞋。</p><p>　?。?）熟悉機器操作流程，工作環(huán)境，認真閱讀割草機的使用說明書，知道在緊急情況下，如何及時關閉發(fā)動機。</p><p>　　（3）確保草地上沒有樹枝、石子、電線和其他雜物，避免割草機的刀片把它們拋起來傷人。</p><p&g

32、t;　?。?）使用前認真檢查所有部分，保證機器刀片與割草機連接緊固。要整套替換破舊的和損壞的刀片和螺絲，以免造成機器性能不穩(wěn)定。破損的刀片和螺絲都是非常危險的。</p><p>　?。?）時常維護所有螺帽、螺絲和螺釘，以保證割草機處在平穩(wěn)狀態(tài)。</p><p>　　(6)工作過程中要慢慢的推割草機往前走，前進速度不要太快。</p><p>　?。?）坡地割草時，要保

33、證高度穩(wěn)定。在坡上調整方向時，必須要特別小心。不要在坡度很陡的坡地上割草。</p><p>　?。?）割草過程中，不要提升和移動割草機。 </p><p>　　3.割草機總體方案的設計</p><p>　　驅動手推式割草機的是行走輪驅動，即推力的驅動。根據(jù)《人機工程手冊》，人步行速度約為3到5千米/時，也就是說 48—64米/分，因為要推動割草

34、機來切割，選擇人的步行速度為48米/分，即0.8米/秒。</p><p>　　參照《機械設計手冊》得到以下數(shù)據(jù)：</p><p><b>　　成年男性身高：</b></p><p>　　18—25周歲 1554—1830 毫米</p><p>　　26—35周歲 1545—1851 毫米</p>&

35、lt;p>　　36—60周歲 1553—1798 毫米</p><p><b>　　平均身高：</b></p><p>　　18—60周歲 1543—1814 毫米</p><p><b>　　成年女性身高：</b></p><p>　　18—25周歲 1457—1709 毫米&l

36、t;/p><p>　　26—35周歲 1449—1698 毫米</p><p>　　36—60周歲 1445—1683 毫米</p><p><b>　　平均身高：</b></p><p>　　18—60周歲 1449—1697 毫米</p><p><b>　　成年男性臂長：&

37、lt;/b></p><p>　　18—25周歲 279—350 毫米</p><p>　　26—35周歲 280—349 毫米</p><p>　　36—60周歲 278—348 毫米</p><p><b>　　平均臂長：</b></p><p>　　18—60周歲 27

38、9—349 毫米</p><p><b>　　成年女性臂長：</b></p><p>　　18—25周歲 253—319 毫米</p><p>　　26—35周歲 253—320 毫米</p><p>　　36—60周歲 251—317 毫米</p><p><b>　　平均

39、臂長：</b></p><p>　　18—60周歲 252—319 毫米</p><p>　　立姿工作崗位工作高度：</p><p><b>　　男性：</b></p><p>　　950—1050—1150 毫米</p><p>　　1050—1200—1300 毫米</

40、p><p><b>　　女性：</b></p><p>　　850—950—1050 毫米</p><p>　　1000—1100—1200 毫米</p><p>　　綜上所述，根據(jù)性別的不同和年齡的不同設計站立工作時操作相關尺寸，以及人體可能需要的活動空間.</p><p>　　設計原則：工作場

41、所的高度取決于作用力、工作人員的高度、工作人員操作對象的尺寸和視野。</p><p>　　A：精密工作，使用肘的支撐。（針對男性的設計尺寸：105—115mm 針對女性的設計尺寸：100—110 mm）</p><p>　　B：虎鉗固定于工作臺上的高度：113 mm</p><p>　　C: 光手作業(yè)。（男性：95—100 mm 女性：90—95 mm）&l

42、t;/p><p>　　D:勞動強度大的工作。（男性：80—95 mm 女性：75—90 mm）</p><p>　　這個設計屬于D范圍內的設計。</p><p>　　由于這個割草機是手推式的，動力來自于操作人員的行走和推力。應該把結構尺寸方面的因素考慮在內，所以外輪直徑不要過大。加入輪子直徑很大，那么很容易推行機器，比較省力，其速度要求應該超過0.8米/秒速度要求,假如

43、達不到該速度,那么草將被撕裂和扯斷,而不是被切割了;如果輪子直徑太小,則推動起來比較費力,達不到設計要求,要達到人的推力在200N左右就能推動該機器才可以。</p><p><b>　　3.1設計要求</b></p><p>　　1.驅動裝置 0.8——1.8千瓦的汽油機</p><p>　　2.割幅 50——75厘米</p>

44、<p>　　3.割茬高度 3——5厘米</p><p>　　4.牧草合適高度 25——60厘米</p><p>　　5.機器重量 25千克左右</p><p><b>　　3.2整體結構</b></p><p>　　1．離合器與主動軸連接裝置 2.軸承 3.主動軸 4.下箱體 5.切割裝置

45、</p><p>　　6.偏心輪 7.聯(lián)軸器 8.從動軸 9.大齒輪 10.軸承 11.上箱體</p><p>　　圖1小型割草機工作示意圖</p><p>　　割草機根據(jù)它的切割裝置可分為刀片往復運動的收割機和回轉運動的旋轉式收割機。往復式收割機所需動力比旋轉式收割機小，所以選用往復式類型?？紤]到收割機要求高工作效率，而只有一個動刀移動刀片，切割速度慢，

46、工作時穩(wěn)定性能差；雙刀收割機是兩組刀片向彼此相反方向運動，操作速度快，動態(tài)平衡好。因此該設計選用雙動往復式割草機。</p><p>　　該小型割草機主要由三部分構成：驅動裝置、傳動裝置和切割裝置。</p><p><b>　　4.驅動裝置設計</b></p><p>　　此小型割草機用汽油驅動。</p><p>　　因

47、為割草機工作所消耗的功率由空轉功率Pk及切割莖桿的功率Pg兩部分組成，即 </p><p><b>　　其中 </b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　——設備進速度 （米/秒），本機為0.73米/秒</p><p>　　——割設備幅（米），本機為0.7

48、5米</p><p>　　——切割每平方米面積的作物莖桿消耗的功率（），取200-300</p><p>　　空轉功率的大小和切割器的安裝調整技術相關聯(lián)，一般每前進1米所需空轉功率為0.6-1.1kw。取</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　汽油機所需輸出功率 </p><

49、p>　　為汽油機到工作部位的總效率，有一對離合器，兩對軸承，一對齒輪，一對聯(lián)軸器。</p><p><b>　　則 </b></p><p>　　因此，取輸出功率1.5kw的汽油機，該機器轉速在3000-6000r/min范圍內，取作業(yè)轉速n=4000r/min。</p><p><b>　　5.傳動裝置設計</b>

50、</p><p>　　5.1傳動裝置運動和動力參數(shù)計算</p><p>　　1）計算傳動裝置的總傳動比</p><p>　　由汽油機滿載時轉速與工作轉速，可以計算出傳動裝置的總傳動比i=4，總傳動比很少用一級傳動。</p><p>　　2）計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)</p><p><b>　?。?）各軸轉

51、速</b></p><p><b>　?。?）各軸輸入功率</b></p><p><b>　?。?）各軸輸入轉矩</b></p><p>　　由以上計算得參數(shù)列表如下表：</p><p>　　表1傳動裝置運動和動力參數(shù)（1）</p><p>　　表2傳動裝置運動

52、和動力參數(shù)（2）</p><p>　　5.2減速器齒輪設計</p><p><b>　　5.2．1材料選擇</b></p><p>　　1）查閱資料選用齒輪材料為：</p><p>　　小齒輪：40Cr，表面淬火，HRC=48-55</p><p>　　大齒輪：45鋼，調質，HB=217-255&

53、lt;/p><p>　　2）按HRC=51,查閱資料知小齒輪疲勞極限為</p><p>　　按HB=236,查閱資料知大齒輪疲勞極限為</p><p>　　3）查閱資料得最小安全系數(shù)</p><p>　　4）計算各齒輪的許用應力</p><p>　　5.2.2主要尺寸設計</p><p>　　1）根

54、據(jù)上面計算知小齒輪所需傳遞的轉矩</p><p>　　2）查資料選定載荷系數(shù)K=1.8</p><p>　　3）查資料得齒寬系數(shù) </p><p>　　4）確定小齒輪分度圓直徑 </p><p><b>　　取d1=18mm</b></p><p><b>　　5）計算齒輪模數(shù)m<

55、/b></p><p><b>　　按標準取m=1</b></p><p><b>　　6) 確定齒輪齒數(shù)</b></p><p>　　7）確定齒輪主要尺寸</p><p><b>　　齒輪分度圓直徑：</b></p><p><b>　

56、　齒頂圓直徑：</b></p><p><b>　　齒根圓直徑：</b></p><p><b>　　齒輪傳動的中心距：</b></p><p><b>　　齒輪寬度：</b></p><p><b>　　取</b></p>&l

57、t;p><b>　　圖2齒輪結構圖</b></p><p>　　5.2.3精度等級及公差值確定</p><p>　　1）計算齒輪精度等級</p><p>　　計算齒輪的圓周速度v并選擇齒輪精度</p><p>　　由齒輪工作條件可知，工作平穩(wěn)是齒輪的基本要求，根據(jù)計算查資料可以確定齒輪第Ⅱ公差組精度等級為8級，第Ⅲ

58、公差組精度等級為8級，并選用第Ⅰ公差組精度等級為9級，。</p><p><b>　　2）齒厚公差的確定</b></p><p>　　由公差等級確定齒厚公差</p><p><b>　　齒厚上偏差：</b></p><p><b>　　齒厚下偏差：</b></p>

59、<p><b>　　齒厚公差： </b></p><p>　　5.2.4彎曲強度校核</p><p>　　查資料知齒輪的許用彎曲應力 </p><p>　　兩齒輪齒形系數(shù) </p><p>　　比較的值：，因此按大齒輪來計算，計算大齒輪齒根的彎曲應力為：</p><p>　　

60、因此齒輪彎曲強度足夠。</p><p><b>　　5.3減速器軸設計</b></p><p>　　5.3.1從動軸設計</p><p><b>　　1）選擇軸的材料</b></p><p>　　軸的材料主要有碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用扎制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。</p>&

61、lt;p>　　因為碳鋼比合金鋼價格，敏感性的低應力集中，同時也可用熱處理或化學處理等辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，因此用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常用的是45鋼。</p><p>　　合金鋼比碳鋼具有更高的力學性能和更高的淬火性能。因此，在傳遞大的動力時，并且要求減小尺寸與質量，提高軸頸的耐磨性，以及處于高溫或者低溫條件下工作的軸，常采用合金鋼。</p><p>　　各種熱處理（高頻

62、淬火、滲碳、氮化、氰化等）以及表面強化處理（噴丸、滾壓），對提高軸的抗疲勞強度都有著顯著的影響。</p><p>　　高強度鑄鐵和球墨鑄鐵容易作成復雜的形狀，且具有廉價、良好的吸振性和耐磨性，以及對應力集中的敏感性較低的優(yōu)點，可以用于制造外形比較復雜的軸。根據(jù)資料軸的材料選用40Cr，調制處理。</p><p>　　2）按鈕轉強度計算軸外伸端的直徑</p><p>

63、<b>　　查資料取C=102</b></p><p><b>　　，取d=12mm</b></p><p><b>　　3）軸的結構設計</b></p><p>　　軸的設計也和其它零件的設計相似，包括兩方面的內容結構設計和工作能力計算。</p><p>　　軸的結構設計是根

64、據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結構形式和尺寸。軸的結構設計不合理，會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等。因此，軸的結構設計是軸設計中的重要內容。</p><p>　　軸的工作能力計算指的是軸的強度、剛度和振動穩(wěn)定性等方面的計算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強度。這時只需要對軸進行強度計算，以防止斷裂或塑性變形。</

65、p><p>　　而對于剛性要求較高的軸（如車床主軸）和受力大的細長軸，還應進行剛度計算，以防止工作時產(chǎn)生過大的彈性變形。對高速運轉的軸還應進行振動穩(wěn)定性計算，以防止發(fā)生共振而破壞。</p><p>　　軸的結構設計又包括制定處合理的外形和全部結構尺寸。 </p><p>　　軸的結構主要取決于以下因素：軸在機器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸

66、聯(lián)結的方法；載荷性質、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。</p><p>　　而影響軸的因素較多，且其結構形式又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒有標準的結構形式。設計時，必須使軸滿足以下條件：軸和軸上工作的零件要有準確的工作位置；軸上的零件應便于裝卸和調整；軸應具有良好的制造工藝等。</p><p>　　4）確定軸上零件的位置和固定方式</p><p>　　根

67、據(jù)減速器結構，齒輪應該布置在兩個軸承之間，為防止零件在運轉時產(chǎn)生軸向移動，零件在軸線方向需要固定，左軸承靠軸肩和軸承蓋，右軸承靠套筒和軸承蓋做軸向定位；為傳遞運動和轉矩，軸上零件應與軸作周向固定，齒輪和軸選用平鍵和過盈配合（H7/r6）作周向定位，兩端軸承選過渡配合（k6）作周向定位。</p><p>　　5）確定軸的各段直徑</p><p>　　各軸段的直徑是在扭轉強度計算的情況下而得的

68、最小直徑的基礎上，考慮軸上零件的軸向定位及裝拆，由軸端起逐段加以確定的。</p><p>　　各軸段的長度，主要取決于各零件與軸配合部分的軸向尺寸和零件間必要的軸向間隔距離。</p><p>　　按工藝和強度要求，將軸制成階梯形，根據(jù)外伸端直徑d=12mm，考慮到聯(lián)軸器的軸向定位，在軸上作軸肩，取軸肩圓角r=1mm，故軸承蓋處直徑為14mm，右端軸頸直徑按滾動軸承標準取為15mm，裝齒輪的

69、軸頭取為20mm，軸環(huán)直徑取25mm，寬取4mm，左軸頸直徑取與右直徑相同的直徑，即亦為15mm，考慮軸承定位，左軸承與軸環(huán)間的軸段直徑取18mm。</p><p><b>　　圖3傳動軸結構圖</b></p><p><b>　　6）確定軸各段長度</b></p><p>　　根據(jù)齒輪寬度10mm，取軸頭長為9mm，以保

70、證套筒與輪轂端面貼緊，102軸承寬度為10mm，故左端軸頸為10mm，為使齒輪端面、軸承端面與箱體內壁均保持一定距離，取套筒寬為8mm，軸穿過軸承蓋部分長度為10mm，軸外伸端長度根據(jù)聯(lián)軸器尺寸取24mm。根據(jù)軸的結構草圖得兩軸承跨距為34mm。</p><p>　　7）軸強度校核[8]</p><p>　?。?）畫軸的受力圖（圖2）</p><p><b&

71、gt;　　從動軸上的轉矩</b></p><p><b>　　齒輪上的圓周力</b></p><p><b>　　徑向力</b></p><p>　?。?）作水平面彎矩圖（b）</p><p><b>　　支座反力</b></p><p>&

72、lt;b>　　C截面處的彎矩</b></p><p>　?。?）作垂直面彎矩圖（c）</p><p><b>　　支座反力 </b></p><p><b>　　C截面處的彎矩</b></p><p>　?。?）作合成彎矩圖（d）</p><p><b

73、>　?。?）作扭矩圖</b></p><p><b>　　圖4 從動軸受力圖</b></p><p><b>　　8）校核軸強度</b></p><p>　　分析可知在截面C處彎矩和扭矩最大，故為軸的危險截面，因是單向傳動，扭矩可以認為：按脈動循環(huán)變化，故取校正系數(shù)α=0.6。</p>&l

74、t;p>　　危險截面上的最大當量彎矩 </p><p>　　查得40Cr調制的，許用應力 </p><p>　　軸的危險截面上所需直徑為：</p><p>　　考慮到該截面上開有鍵槽，故將軸頸增大5%，即d=10.92≤20mm（設計尺度）</p><p>　　因此該強度足夠，設計結構尺寸合理。</p><p&

75、gt;　　5.3.2主動軸設計</p><p><b>　　1）材料選擇</b></p><p>　　主動軸設計為齒輪軸，根據(jù)資料選擇40Cr，調質處理。</p><p>　　2）按扭轉強度計算軸外伸端的直徑</p><p><b>　　取C=102，則</b></p><p&g

76、t;<b>　　取d=8mm</b></p><p><b>　　3)軸的結構設計</b></p><p>　　(1)確定軸上零件的位置和固定方式</p><p>　　根據(jù)減速器結構，齒輪應布置在兩軸之間，為防止零件在運轉時產(chǎn)生軸向移動，零件在軸線方向需要固定左軸承靠軸肩和軸承蓋，右軸承靠軸肩和軸承蓋作軸向定位，由于齒根圓

77、直徑與軸頸相差不大，故將齒輪和軸承制成一體——齒輪軸。</p><p>　　(2)確定軸的各端直徑</p><p>　　按工藝和強度要求，將軸制成階梯形，根據(jù)外伸端直徑d=8mm，考慮到聯(lián)軸器的軸向定位，在軸上作軸肩，取軸肩圓角r=1mm，故軸承蓋處直徑為10mm，右端軸頸直徑按滾動軸承標準取為12mm，裝齒輪的軸頭取為20 mm，左軸頸直徑取與右直徑相同的直徑，即亦為12mm，考慮軸承定

78、位，左軸承與軸環(huán)間的軸段直徑取15mm。</p><p>　?。?）確定軸各段長度</p><p>　　根據(jù)齒輪寬帶15mm,軸承寬度為8mm,為使齒輪端面與箱體內壁均保持一定距離，取端面到齒輪端面距離為5.5mm，軸外伸端長度根據(jù)離合器與主動軸連接部分數(shù)據(jù)取24mm。根據(jù)軸的結構草圖得兩軸承跨距為34mm。</p><p><b>　　圖5主動軸結構圖&

79、lt;/b></p><p>　　5.4減速器箱體設計</p><p><b>　　1）材料選擇</b></p><p>　　根據(jù)資料選擇材料HT200</p><p><b>　　2）結構設計</b></p><p>　　箱體是支撐和固定減速器及保證傳動件嚙合精度的重

80、要機件，其重量約占減速器總重量的50%，對減速器的性能、尺寸、重量和成本均有很大影響。根據(jù)減速器中的傳動件、軸系部件和軸的結構，設計箱體。</p><p><b>　　圖6箱體結構圖</b></p><p>　　3)減速器的潤滑和密封</p><p>　　根據(jù)資料采用脂潤滑，選用二硫化鉬鋰，軸伸出處得密封采用軸承蓋便可。</p>

81、<p><b>　　6.切割裝置設計</b></p><p>　　采用標準Ｉ型切割器GB1209—1213—86。護刀器為單體式，其尖部上翹，與護刀器梁裝成一體，采用沉頭螺栓安裝。動刀片有齒刃（下刻齒）和光刃兩種，定刀片為赤刃。動刀片為光刃時割茬整齊，功率消耗少，但需經(jīng)常磨刃。動刀片為齒刃時，制造較復雜，功率消耗大，但不需要磨刃。</p><p>　　由于草

82、坪生長稠密，含水量較大，要求的割茬較低，采用的切割速度大，而進距較小，一般割刀為1.6m/s以上，進距為59—74mm。</p><p>　　切割器是由做往復運動的割刀、裝有定刀片的護刃器、壓刃器、護刃器梁等組成的。割刀相對護刃器做往復運動，并與機器一起前進。因此，動定刀片形成割副，定刀片是切割時的固定支架，它在切割時與剪刀的原理相似，必須使刀片之間保持正確的間隙，才可以使得切割整齊，所以采用壓刃器來實現(xiàn)這一要求

83、。</p><p>　　帶齒的動刀片有不宜磨鈍，使用壽命較長的優(yōu)點，因此，在切割器上被廣泛使用。動刀片應該牢固的鉚接在刀桿上，并且可、接縫要嚴密，如有松動，應該及時鉚緊。動刀片齒紋應該完整，如果有5毫米以上的缺口，或者有一出連續(xù)掉齒達到三個以上并且刀片磨鈍，齒高小于4毫米，應該拆掉換新的。</p><p>　　定刀片采用光刃刀片，當刃厚度超過0.3毫米上時，應該拆下來磨刃，當?shù)镀瑢挾刃∮谧o

84、刃器寬度時，應該更換新的。</p><p>　　護刃器不得有裂紋和變形。護刃器變形輕的可以直接在護刃器梁上矯正，變形嚴重可以拆下定刀片，加熱約800攝氏度，進行熱較核。護刃器全部裝到護刃器梁上要保證全部定刀片的工作面在同一個平面上，護刃器之間的距離應該保持一致，偏差不得差異于正負3毫米。各部狀態(tài)良好的部件組裝在一起之后，應能達到在切割器行程處于左右極限位置時，動定刀片中心線應該重合，或者左右偏差相同的數(shù)值。動刀片

85、和定刀片的前端應該貼合，或者有小于0.5毫米的間隙，后端的間隙不得大于1.5毫米。</p><p>　　刀桿應該平直，不應該有裂紋、彎曲、扭曲 。刀桿在導向套槽中兩側間隙應該一致，以減少導向套和刀桿之間的磨損和阻力。狀態(tài)好的切割器，用手拉動刀桿應該非常的輕松，不發(fā)卡。</p><p>　　整列調整：護刃器安裝好后，各護刃器尖端應該相距相等，且應該在同一水平線上。檢查方法可以用拉線法檢查，在

86、兩端的護刃器尖端拉一直線，中間各護刃器的尖端允許在線上上下高低3毫米。定刀片也應該處在同一水平面上，用直尺檢查，5個低刃偏差不得超過0.5毫米，如果不符合要求，應該重新鉚合，否則，作業(yè)中回導致塞刀、崩齒、撕拉莖桿等故障。</p><p>　　對中調整：當割刀處在極端位置的時候，所有動刀片的中心線應該與所有的相應的護刃器的中心線均勻重合，其工作幅寬小于兩米的切割器，偏差不得超過3毫米，工作幅寬超過2米的，偏差不得超

87、過5毫米。</p><p>　　密接調整：這里指的是動刀片和定刀片的接合狀態(tài)。如果密接不良，在切割的過程中容易導致根拔和堵塞，不能順利的輸送和脫粒。當割刀處在極限位置，動、定刀片的前端應該貼合，最大允許有0.5毫米的間隙，后端應該有0.3—1毫米的間隙，最大允許有1.5毫米的誤差。但是間隙達到的程度不能超過全部護刃器的1/3。密接程度可以用壓刃器來調整。壓刃器與動刀片之間的間隙不得超過0.5毫米。調整好的切割器應

88、該保持手拉動自由靈活。</p><p><b>　　6.1材料的選擇</b></p><p>　　割草機刀片必須采用高強度優(yōu)質鋼材，經(jīng)過特殊熱處理工藝保證刀片有較高的強度、鋒利度、耐磨性、抗沖擊韌性。刀架及刀片外形應該符合空氣動力學要求，盡量減少運動時的空氣阻力，以降低功率消耗。裝配、調整刀具時，必須保證兩端力矩平衡，以減少振動和噪聲。</p><

89、p>　　6.2切割裝置的運動</p><p>　　雙動割草機，是由偏心輪旋轉運動來變換成割刀的往復運動。割刀的平均速度，可以根據(jù)行程s和轉速n計算</p><p>　　和割草機前進速度的比率稱切割速比切割速[10]比對切割性能的影響較大，牧草的收割可在1.2-1.5的范圍。切割機在工作時，動刀一面作往復直線運動，一面隨機器前進，其絕對速度是兩者的合成?？捎米鲌D法畫出動刀片的絕對運動軌

90、跡，此圖通常稱切割圖，用以分析切割機的工作過程。動刀切割時會產(chǎn)生重割區(qū)和漏割區(qū)。重割區(qū)內出現(xiàn)重復切割，造成無用功；漏割區(qū)是刀片切不到的地方，造成切割不均和切割不良。重割區(qū)和漏割區(qū)都對切割性能有不良影響，應力爭減小該兩區(qū)面積。影響這兩區(qū)在切割圖中所占面積大小的主要因素是切割速比K，一般速比大，漏割區(qū)減小，重割區(qū)增加，無用功增加；反之，漏割區(qū)增加，重割區(qū)減小，割茬升高。在這里要考慮重復切割和有害面的比例，最合適的K值取1.6。刀片往復次數(shù)為

91、：連桿式割草機為800-900次/min，無連桿式割草機為900-1200次/min，雙刀割草機為1000-1600次/min，由此看出雙動刀割草機效率高。</p><p><b>　　6.3動刀結構</b></p><p>　　切割裝置主要有一對往復運動的動刀和固定不動的支撐部分組成[11]，動刀和刀桿做成一體，刀桿與傳動機構相連，用以將動力傳遞給刀。固定支撐部分包

92、括刀架、間隙調整機構等。工作時雙刀同時作往復直線運動，對雙刀間的牧草進行切割。動刀切割裝置的主要工作零件，采用光刃結構，切割省力，割茬整齊，但易磨鈍，工作中需經(jīng)常磨刀，主要用于牧草收割。動刀片是一種易損件，為了保證具有較好的耐磨性和一定的沖擊韌性，刀片一般用合金鋼制成，刃部需淬火。</p><p><b>　　6.4刀片間隙調整</b></p><p>　　主要是動刀

93、之間的間隙調整，如圖4-2所示，雙刀都開有導向槽，用螺栓與壓板和機架聯(lián)系起來，間隙靠螺母6來調整，一般不超過0.5mm的間隙。</p><p>　　1.下動刀 2.上動刀 3.壓板 4.機架 5.墊片 6.螺母 7.螺栓 8.墊片</p><p>　　圖7 間隙調整部分結構圖</p><p><b>　　6.5雙曲柄設計</b>&

94、lt;/p><p>　　6.5.1雙曲柄半徑r的設計</p><p>　　刀片行程S=35mm，曲柄的轉速，根據(jù)單動刀片平均速度</p><p><b>　　公式：</b></p><p>　　得到單動切割裝置曲柄半徑</p><p>　　由于本文設計的是雙動切割裝置，所以所需曲柄半徑為單動切割裝置曲

95、柄半徑的一半，故，取。 </p><p>　　6.5.2雙曲柄結構設計</p><p>　　雙曲柄是切割裝置的主要部件之一，要想實現(xiàn)從旋轉運動到雙刀的往復直線運動，必須有一個中間傳動結構，該機構就是雙曲柄結構，采用偏心輪式結構，其中偏心輪材料選用45鋼，安裝偏心輪的轉軸材料選40Cr。</p><p>　　按鈕轉強度計算軸外伸端的直徑</p><

96、p><b>　　查資料取C=102</b></p><p><b>　　，取d=10mm</b></p><p><b>　　圖8偏心輪結構圖</b></p><p>　　圖9安裝偏心輪的軸7.總結</p><p>　　本次設計的小型割草機使我對所學的知識有了深刻的了解，

97、同時也發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足，總之這次設計給與了我各方面能力的鍛煉。這個機械裝置綜合了現(xiàn)有的一些類似機械的優(yōu)點。當然，本設計的產(chǎn)品還存在一些缺點，如傳動裝置需要進一步優(yōu)化，找到最佳工作狀態(tài)；同時需要增加撥草裝置來解決割后牧草的有序疊放問題，最好在收獲機側面增設捆草機構，實現(xiàn)割、捆同步完成。這個機械還應該有其它一些缺點將會在使用中顯露出來，這就留待以后進一步的完善本產(chǎn)品。</p><p>　　在具體的設計計算中才深刻

98、地感覺到，大學四年學習的知識不僅沒有好好的打下扎實的基礎，更加沒有好好的利用過。只是兩次課程設計用到了一部分，但是也是很不系統(tǒng)的。同時也體會到作為一名設計者不僅需要方方面面的專業(yè)知識，更重要的是應該戒驕戒躁，具有一種嚴謹?shù)淖鰧W問態(tài)度，一種求知識精神。</p><p>　　不積小流無以成江海。畢業(yè)接近尾聲，再回首設計過程，深切體會到無論做什么事情都是從一點一滴開始的，從一個小小的開始，到中途的不斷休整，再到最后的不

99、斷完善。通過反復地實踐和親身體會，才能不斷完善自己。</p><p>　　本次設計可以說是對各門專業(yè)知識綜合運用，對以前所學點滴知識的再一次系統(tǒng)性的綜合考察和檢驗。通過查閱和研究一些資料，進一步開闊了自己的視野，也是通過查閱資料，提高了進行文獻檢索的能力。也培養(yǎng)鍛煉自己的自學能力和綜合能力，利用所學的知識解決實際問題。</p><p><b>　　參 考 文 獻</b>

100、;</p><p>　　[1] 張文靜.割草機械的現(xiàn)狀、機遇及發(fā)展.農村牧區(qū)機械化[M].2001.</p><p>　　[2] 邱梅貞.中國農業(yè)技術發(fā)展史[M].機械工業(yè)出版社.1993</p><p>　　[3] 金明山.引進國外割草機械應注意的問題[J].現(xiàn)代化農業(yè).2003</p><p>　　[4] 農業(yè)機械學會.農業(yè)機械手

101、冊[M].機械工業(yè)出版社.1991</p><p>　　[5] 李建平.機械設計課程設計[M].北京航空航天大學出版社.2001</p><p>　　[6] 崔占全，邱平善.工程材料[M].哈爾濱工業(yè)大學出版社.2000.</p><p>　　[7] 廖念釗,莫雨松等.互換性與技術測量[M].北京:中國計量出版社.2001.</p><p&

102、gt;　　[8] 劉鴻文.材料力學Ⅰ[M].第4版.高等教育出版社，2004.</p><p>　　[9] 鄧文英.宋力宏.金屬工藝學（上）[M].北京：高等教育出版社.2000</p><p>　　[10] 樊萬本.割草機研究.農機與食品機械[J].1995.</p><p>　　[11] 杜建明.水草收獲機械切割輸送裝置的設計分析[J].農村牧區(qū)機械化.

103、1995.</p><p>　　[12] 孫桓，陳作模.機械原理[M].第6版.高等教育出版社，2000</p><p>　　[13] 尚書旗.農業(yè)機械應用技術[J].高等教育出版社.2001.</p><p>　　[14] 唐勁松.簡明機械設計手冊[M].上海科技技術出版社.1992.</p><p>　　[15] 李麗,張彥娥.現(xiàn)

104、代工程制圖基礎[M].北京:中國農業(yè)出版社.2003.</p><p>　　[16] Sasaki. Y. The National Agricultural Research Organization and Prospective Farm Mechanization Research. AGRICULTURAL MECHANIZATION IN ASIA AFRICA AND LATIN AMERICA

105、.01-Jan-2002.</p><p>　　[17] Karmakar. S；Basak.S.Agricultural Mechanization Scenario in Darjeeling District </p><p>　　of Wes Bengal. ENVIRONMENT AND ECOLOGY.01-Jan-2002</p><p

106、><b>　　致 謝 </b></p><p>　　首先感謝我的導師**老師！在我的設計期間給我以認真仔細的指導，使我在設計這個機械裝置的過程中能夠考慮到各方面的因素，少走了很多彎路。在設計的過程中，*老師又給我以輔導，對設計中遇到的問題都能詳細認真地解答，使我的設計進程能夠如期進行。論文結束后，*老師又對我的論文進行了詳細閱讀，并指出了其中的不足和錯誤，以及修改的方向，使論文能夠得

107、到及時改正。此外，我還要感謝我同宿舍和同班的幾位同學，在與他們的交流與探討之中，使我對很多問題的認識都更深一步，使我的設計思路更加的清晰。最后，我更要感謝互聯(lián)網(wǎng)這個“老師”，它浩瀚的知識對我的設計起到了非常大的作用。</p><p>　　在今后的學習和工作中，我一定要記住這次設計給予我的深深的教訓，更要永遠記住它給予我的做人做事的態(tài)度。</p><p>　　在畢業(yè)來臨之際，再次祝愿我最親愛