機械畢業(yè)設(shè)計（論文）推移式割草機設(shè)計（全套圖紙）

1、目 錄 摘 要： .1 關(guān)鍵詞： .1 1 緒論 .2 1.1 割草機的發(fā)展歷史 .2 1.2 我國割草機的發(fā)展 .2 1.2.1 發(fā)展狀況 .2 1.2.2 存在問題 .3 1.3 推移式割草機的使用 .3 1.3.1 設(shè)計用途 .3 1.3.2 注意事項 .3 2 割草機概述 .4 2.1 割草機的分類 .4 2.2 割草機割草的基本要求 .4 2.3 推移式割草機的結(jié)構(gòu)特點 .5 3 割草機的總體方案設(shè)計和動力機的選擇 .7 3.1 總體方案設(shè)計 .7 3.2 動力機的選擇 .7 4 割草機傳動部分設(shè)計 .8 4.1 齒輪傳動的類型 .8 4.2 錐齒輪的計算 .8 4.3 齒輪的設(shè)計準

2、則 .12 4.4 齒輪的材料選擇及其熱處理 .12 4.5 按齒根彎曲疲勞強度進行設(shè)計 .12 4.6 割草機行走車輪設(shè)計 .13 5 割草機割草機構(gòu)的設(shè)計 .16 5.1 刀片材料的選擇 .17 5.2 刀片的切割過程 .17 6 軸的設(shè)計 .18 6.1 軸的概述 .18 6.2 割刀軸的設(shè)計 .18 6.2.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .18 6.2.2 按軸的扭轉(zhuǎn)強度計算 .18 6.2.3 按彎扭合成強度條件計算 .19 6.2.4 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 .21 6.2.5 按軸的疲勞強度條件進行精確校核 .22 6.3 長軸的校核 .24 7 軸承的選擇及校核 .24 7.1 軸承的

3、選擇 .24 7.2 軸承的校核 .24 參考文獻 .26 致 謝 .27 推移式割草機 學(xué) 生： 指導(dǎo)老師： 摘 要：割草機是農(nóng)、牧、園藝和園林等行業(yè)必備的一種常用機械,但適合面積狹小、形狀 不規(guī)則或地形復(fù)雜的地段且操作使用便捷、靈活的小型推移式割草機卻很少見。為此,在研究我國 廣泛應(yīng)用的一些割草機技術(shù)的基礎(chǔ)上,設(shè)計了簡單實用的推移式割草機,其特點是結(jié)構(gòu)簡單、輕便、 工作頭前伸和支架高度可調(diào);本文介紹了,推移式割草機的總體結(jié)構(gòu)、工作原理、電機選擇及傳動 比的計算相關(guān)機構(gòu)的校核。實驗結(jié)果表明,該機具有操作容易、使用和攜帶方便、轉(zhuǎn)向靈活等特點,能 有效降低勞動強度。 關(guān)鍵詞：割草機; 設(shè)計; 推

4、移式;簡單；輕便 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 lawn mower goes on type (oriental science technology college of hunan agricultural university, changsha 410128) abstract：mowing - machine is a type of machine in normal service agriculture. but hand-push minimowing - machine which is suited close - quarter or irregula

5、rity area or complex land form and easy application is absence. based on technic of mowing- machine which extensive used at our country, a type of simple and utility portable hand-push mowing - machine was designed. the features are simple structure and lightweight and protrusive working parts and d

6、ajustable support element. this paper explanted gross structure of hand-push minimowing - machine and operating principle and selecting motor and calculation drive ration and design cutting knife. the result of testing indicate that hand-push minimowing - machine operated easy and transported conven

7、ience and turned quickly, decreased amount of labour. key words: mowing machine；design；hand-push；simple；lightweight 1 緒論 1.1 割草機的發(fā)展歷史 在割草機問世之前，草坪的修剪主要工具是鐮刀，放牧牛羊也是保持草地平整的 重要方法。隨著高爾夫球、網(wǎng)球及足球等運動的興起，人們擁有平整美觀的草地做運 動場地的要求越來越迫切。1805 年英國人普拉克內(nèi)特發(fā)明了第一臺收割谷物并能切 割雜草的機器，由人推動機器，通過齒輪傳動帶動旋刀割草，這就是旋刀割草機的雛 形。1830 年，英國紡織工

8、程師比爾.布丁取得了滾筒割草機的專利，1832 年蘭賽姆斯 農(nóng)機公司開始批量生產(chǎn)滾筒割草機，1902 年英國人倫敦恩斯制造了內(nèi)燃機做動力的 滾筒式割草機，其原理至今還在使用。在西方發(fā)達國家，20 世紀初期，割草機就得 到了快速的發(fā)展。 改革開放以來，我國的草坪業(yè)由興起到長足發(fā)展，只有十幾年的時間，卻為草坪 機械業(yè)的發(fā)展帶來了勃勃生機 。首先是機械先進，90%以上為進口產(chǎn)品，其次外從 草坪建植到養(yǎng)護生產(chǎn)環(huán)節(jié)機械配套齊全，基本上實現(xiàn)了全程機械化，其三是產(chǎn)品品種 多、系列化程度高。而在草坪機械中割草機發(fā)展最快，我國引進使用的割草機有美國 和日本等十幾個國家的幾十種機型，我國也已經(jīng)開始生產(chǎn)割草機，目前

9、國內(nèi)外所用的 割草機種類繁多，其分類方法也多樣化。 1.2 我國割草機的發(fā)展 1.2.1 發(fā)展狀況 據(jù)調(diào)查，國內(nèi)生產(chǎn)割草機的廠家大約有50家左右。多數(shù)為園藝系統(tǒng)的公司以及轉(zhuǎn) 產(chǎn)割草機的機械廠。市場上草坪修剪機的品牌很多，有進口的產(chǎn)品，也有國內(nèi)制造和 中外合資的，從功率2.6-1.2千瓦，剪幅從43.2-127厘米。 國內(nèi)的生產(chǎn)廠家主要有：中美合資江蘇淮陰泛亞園林機械有限公司，生產(chǎn)立特牌 -neat 草坪割草機，占國內(nèi)市場的 50%，現(xiàn)年產(chǎn) 5000 臺。目前正著手進行年產(chǎn) 5 萬 臺割草機的技術(shù)改造，其動力選用日本本田發(fā)動機。 目前，我國已經(jīng)研制開發(fā)出來草坪割草機試驗臺，草坪割草機為現(xiàn)代城市綠

10、化的 重要設(shè)備，目前市場上國產(chǎn)的機器均有一定的市場，但質(zhì)量參差不齊。對于草坪割草 機的安全指標，僅有檢測方法，沒有現(xiàn)成的撞擊試驗專用設(shè)備。為了對其進行科學(xué)的 測試，北京市農(nóng)機試驗鑒定推廣站研制成功草坪割草機專用試驗臺。該試驗臺自動化 程度高，采用了氣動傳動技術(shù)、機電安全鎖定機構(gòu)及氣動調(diào)速技術(shù)，可對國內(nèi)各型 草坪割草機進行安全性能試驗，能夠完成草坪機的撞擊試驗和刀片護罩強度試驗。試 驗結(jié)果表明，該專用試驗臺達到國內(nèi)先進水平，檢測快捷，安全性高。 1.2.2 存在問題 國內(nèi)割草機械市場發(fā)展緩慢，我國草坪機械產(chǎn)品全線接受檢驗，應(yīng)用中暴露出 些質(zhì)量問題。對此，有關(guān)專家認為，當前我國畜牧機械產(chǎn)品質(zhì)量水平

11、低的原因有以下 幾個方面。 目產(chǎn)品技術(shù)水平低。割草機械產(chǎn)品技術(shù)水平高低是衡量該行業(yè)整體科學(xué)技術(shù)水平 的重要標志之一。一段時間內(nèi)，由于資金投入嚴重不足，技術(shù)創(chuàng)新的原動力、研發(fā)能 力、技術(shù)模仿步伐放緩甚至停頓。我國已定型的割草機械大部分屬國外上世紀的技術(shù) 水平，20 多年來基本沒有什么大的改進與創(chuàng)新。缺乏應(yīng)有的售后服務(wù)體系。 專家分 析認為，造成割草機械產(chǎn)品質(zhì)量水平低的原因有多方面，但缺乏資金投入和人才短缺 是造成研發(fā)能力和生產(chǎn)制造工藝水平低的關(guān)鍵所在。 1.3 推移式割草機的使用 1.3.1 設(shè)計用途 目前，大型生態(tài)園的綠地設(shè)計已是房地產(chǎn)開發(fā)團中一個重要環(huán)節(jié)，草地是綠化的 一種重要形式。目前，庭

12、院里修整草地通常使用身背柴油機作動力，采用尼龍繩甩打 草葉；或者是使用電動、柴油機的割草機，這種割草機體積大、噪音大，適用于空曠 大草坪，易夾草出故障，遇到石塊可能使刀片斷裂，發(fā)生事故。隨著國內(nèi)人們生活水 平的提高，人們對居住的綠化水平要求越來越高，尤其帶花園的別墅不斷增加，更需 要開發(fā)一種適合小面積草地、無噪音的手推式割草機。 本次設(shè)計的手推割草機是專為家庭庭院及私人花園設(shè)計的，不適用于公共設(shè)施、 公園、運動場、道路、農(nóng)場和林場等場合。 1.3.2 注意事項 1）不可以將手動割草機用于割除攀藤植物、屋頂或陽臺上的青草等，那樣有可 能傷害到身體。 2）每次使用之前都需要進行一次檢查，確認所有的

13、螺栓、螺母、工具都沒有磨 損或損壞，對于磨鈍或損壞了的刀片應(yīng)當更換。 3）再檢查一下要割草的草坪表面，要清除干凈石頭、木塊、電線等其他堅硬的 物體，這些物品碰到刀具時會飛甩出去而無法控制。 4）旁邊有人，尤其是兒童和動物的時候，不要使用該割草機。 5）割草時一定要穿用防滑底做成的結(jié)實靴子。 6）旋轉(zhuǎn)的刀片轉(zhuǎn)筒可能會造成人身傷害，刀片轉(zhuǎn)筒和操作人員之間的安全距離 是通過導(dǎo)桿隔開的，一定要一直保持這個安全距離。在堤岸或斜坡上割草時尤其要注 意，一定要順著斜坡的方向割。 7）當后退拉動割草機時要特別小心，有絆倒的危險。 8）任何時候都不要將手或腳放在運動部件的上方或下方。 9）如果刀具或割草機遇到障

14、礙或堅硬的物體時，一定要適當全面地檢查割草 機。 10）只有在能見度好，視野清晰的時候才可以進行工作。 2 割草機概述 2.1 割草機的分類 按切割器類型可以分為旋刀式、往復(fù)式、滾刀式、甩刀式、甩繩式。其中，應(yīng)用 最多的是滾刀式割草機和往復(fù)式割草機。 往復(fù)式割草機割茬低而整齊，草坪損失少，單位割幅的金屬用量和功率消耗低，因而 成本較低。它的作業(yè)速度一般為 68km/h。提高割刀的往復(fù)次數(shù)并解決割刀的全平 衡 問題后，作業(yè)速度可以提高到1012km/h。往復(fù)式割草機適用于切割直立而生長密 度不過分高的草坪。 旋轉(zhuǎn)式割草機工作平穩(wěn)，對草坪的適應(yīng)性強，特別適用于稠密、倒伏、纏連的牧 草，能以816k

15、m/h 的作業(yè)速度工作，生產(chǎn)率高。但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格高，單位割幅 功率消耗大。 按配套動力和作業(yè)方式分可以分為：為手推式、手扶隨行式、手扶自行式、坐騎 式和拖拉機懸掛式割草機。 按動力驅(qū)動方式主要分為人畜力驅(qū)動、發(fā)動機驅(qū)動和電力驅(qū)動三種形式割草機。 其中，以發(fā)動機驅(qū)動的割草機最多，發(fā)動機多為單缸汽油機。太陽能割草機雖然已有 生產(chǎn)，但應(yīng)用較少。 動力驅(qū)動的割草機按牽引方式或懸掛方式可分為前置式、側(cè)置式、后置式、中置 式割草機。目前，也有旋刀式手推隨行式割草機，大部分采用中置懸掛，而滾刀手推 隨行式割草機多采用前置式掛接，大型的割草機則采用混合牽引方式。7 2.2 割草機割草的基本要求 不論是哪一

16、種類型的割草機對草坪修剪的基本要求是一樣的： 1）割草高度可根據(jù)要求調(diào)整，適應(yīng)高度調(diào)整范圍大，當草坪要求修剪很低能達 到要求。 2）割草整齊、平整，同一行程前后割草高度一致，兩次作業(yè)行程銜接平滑、無 接茬。 3）對地形的適應(yīng)能力強，仿行能力強，隨地形變化前后剪草高度一致。 4）割草機對草坪碾壓輕、傷害少。 5）草屑收集干凈，或被切割部分細碎性能好（草屑撒在草坪中當肥料時） ，以 便于灑落在草坪下及時腐爛。 6）割草機質(zhì)量好，故障少，節(jié)省燃料、效率高。 7）易于操作、輕便靈活、維修調(diào)試方便，零部件通用性和互換性好。 8）正確掌握修剪草坪的時間并且制定科學(xué)的修剪高度和修剪頻率。 2.3 推移式割草

17、機的結(jié)構(gòu)特點 本次設(shè)計的推移式割草機主要由汽油機、行走輪、支架、扶手架和割草機構(gòu)組 成，割草機構(gòu)是一種割刀動力旋轉(zhuǎn)工作頭，它是在形似兩個淋浴蓮蓬頭對合而成的 a、b 殼體內(nèi)，由連接螺栓作為中心死軸，軸上裝帶有滾珠軸承的雙面圓弧錐齒輪 副；一面為齒輪副 i，同軸安裝在殼體 a 內(nèi)，齒軸與小型汽油機的驅(qū)動軸花鍵連接， 殼體端口連接支承管；另一面為齒輪副 ii，同軸安裝在殼體 b 內(nèi)，齒軸伸出端口外； 圓盤割刀由開有花鍵槽的托盤和壓盤夾住，套裝在齒軸上，用螺母逼緊固定，頭部裝 上割刀。 （如圖 2-1） 圖 2-1 割草機內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 fig2-1 lawn mower internal stru

18、cture schematic drawing 2.4 推移式割草機的工作原理 割草機以移動式汽油機作為動力，由汽油機驅(qū)動傳動齒輪和割草裝置。行走機構(gòu) 采用手推車架。汽油機轉(zhuǎn)動帶動長軸，長軸轉(zhuǎn)動傳遞到弧形齒輪，兩個呈角度的弧形 齒輪改變轉(zhuǎn)動的方向，最后轉(zhuǎn)動傳遞到割草裝置，割草裝置通過安裝在軸上的割刀盤 帶動割刀旋轉(zhuǎn)完成割草作業(yè)。 圖 2-4 割草部件 fig 2-4 cutting grass parts 圖 2-4-1 整體示意圖 fig 2-4-1 overall schemes 3）本設(shè)計方案的特點是： （1）.操作容易、使用和攜帶方便； （2）.轉(zhuǎn)向靈活,能有效降低勞動強度； （3）.

19、整機重量較低。 （4）.傳動部分結(jié)構(gòu)簡單，維護方便。 （5）.割草動作沒有撕扯，對草坪更有益。 3 割草機的總體方案設(shè)計和動力機的選擇 3.1 總體方案設(shè)計 推移式割草機是由人手推動的。查閱人機工程手冊 ，人步行速度約為35千 米/時，即4864米/分，考慮到要推動割草機進行切割，選取人的步行速度為48米/ 分，即0.8米/秒。 確定割草機的各項參數(shù)： 割草機的整體寬度：713mm 割草高度：3060mm 集草類型：就地灑落 3.2 動力機的選擇 選用的汽油機 1e139f 參數(shù)如下 汽油機型號 1e139f 汽油機型式 單缸、風(fēng)冷二沖程 最大功率 1.4/6500kw/r/min 噪聲 10

20、1db(a) 最高穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 9000r/min 排量 33.6cc 油箱容積 1.0l 點火方式 無觸點 化油器型式 膜片式 起動方式 反沖起動 傳動軸型式 硬軸 背帶型式 雙肩背帶 凈重 7.7kg 汽油機包裝箱尺寸（mm）330302300 4 割草機傳動部分設(shè)計 本次設(shè)計的推移式割草機的傳動部分主要是長軸帶動錐齒輪轉(zhuǎn)動，錐齒輪帶動另 一錐齒輪轉(zhuǎn)動并且改變方向，最后傳到到割刀轉(zhuǎn)動，將草坪上多余高度的草割斷。傳 動部分的設(shè)計主要是對齒輪的設(shè)計。 4.1 齒輪傳動的類型 齒輪傳動就裝置形式分： 1）開式、半開式傳動在農(nóng)業(yè)機械、建筑機械以及簡易的機械設(shè)備中，有一些齒 輪傳動沒有防塵罩或機殼，齒輪

21、完全暴露在外邊，這叫開式齒輪傳動。這種傳動不僅 外界雜物極易侵入，而且潤滑不良，因此工作條件不好，輪齒也容易磨損，故只宜用 于低速傳動。齒輪傳動裝有簡單的防護罩，有時還把大齒輪部分地浸入油池中，則稱 為半開式齒輪傳動。它工作條件雖有改善，但仍不能做到嚴密防止外界雜物侵入，潤 滑條件也不算最好。 2）閉式傳動而汽車、機床、航空發(fā)動機等所用的齒輪傳動，都是裝在經(jīng)過精確 加工而且封閉嚴密的箱體(機匣)的，這稱為閉式齒輪傳動(齒輪箱)。它與開式或半開 式的相比，潤滑及防護等條件最好，多用于重要的場合。 本次設(shè)計的推移式割草機割草總成部分尺寸比較小，傳動齒輪尺寸和質(zhì)量比較小， 轉(zhuǎn)速比較高，且沒有防護罩，

22、如果選用開式容易損壞其壽命，因此齒輪傳動選用閉式 傳動。 4.2 錐齒輪的計算 （1） 選定齒輪的類型、精度等級，材料及齒數(shù) 1）按傳動方案簡圖所示傳動方案，選用錐齒圓柱齒輪傳動。 2）割草機為一般工作機器，速度不高，故選用 8 級精度。 3）材料選擇。由機械設(shè)計原理表 10-1 選擇小齒輪材料為 40cr 硬度為 280hbs,大 齒輪材料為 45 號鋼，硬度為 240hbs，二者材料硬度差為 40hbs。 4）選小齒輪齒數(shù) z1=24,則大齒輪齒數(shù)12.5113 . 2 241 22 izz 取 z2=52。 （2）按齒面接觸強度設(shè)計 由設(shè)計計算公式（10-9a）進行試算， 即 (1)3

23、21 1 ) ( 12 h eh d t t zz u utk d 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 1）試選載荷系數(shù)6 . 1 t k 2）由圖 10-30 選取區(qū)域系數(shù)433 . 2 h z 3）由圖 10-26 查得。65 . 1 ,87 . 0 ,78 . 0 2121 4）許用接觸應(yīng)力 (2)mpa s k hhn h 5406009 . 0 1lim1 1 (3)mpa s k hhn h 5 . 52255095 . 0 2lim2 2 (4) pahhh m25.5312/ ) 5 . 522540(2/ )( 21 其余參數(shù)與齒輪相同。 （3）計算 1） 試算小齒輪分度圓直徑 d1t,

24、由計算公式得 mm zz u utk d h eh d t t 62.57) 25.531 8 . 189433 . 2 ( 2 . 3 2 . 4 65 . 1 1 10948 . 9 6 . 12 ) ( 12 3 2 4 3 21 1 2） 計算圓周速度 v sm nd v d /4 . 0 100060 42.13562.5714 . 3 100060 31 (5) 3） 計算齒寬 b mmdb t 62.5762.571 11 (6) 4）計算齒寬與齒高之比 b/h 模數(shù) (7)mm z d m t nt 33 . 2 24 14cos62.57cos 0 1 1 齒高 (8)mmm

25、h t 24 . 5 33 . 2 25 . 2 25 . 2 b/h=57.62/5.24=10.99 5) 計算載荷系數(shù) 根據(jù) v=0.4m/s，7 級精度，由圖 10-8 查得動載荷系數(shù)1.02，由表 10-3 查得kv ，由表 10-2 查得使用系數(shù)，由表 10-4 查得錐齒輪與直齒4 . 1 fh kk1 a k h k 輪的計算公式相同，故 bdk dh 32 2 1023 . 0 )6 . 01 (18 . 0 02 . 1 將數(shù)據(jù)代入后得 323 . 1 1023 . 0 )6 . 01 (18 . 0 02 . 1 32 2 bdk dh 由 b/h=10.99，kh=1.3

26、23 查圖 10-13 得 kf=1.3;故載荷系數(shù) 74 . 1 3 . 1323 . 1 02 . 1 0 . 1 hhva kkkkk 6）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（10-10a）得 (9)mm k k dd t t 34.59 6 . 1 74 . 1 62.57 3 3 11 7）計算模數(shù) m mm z d m40 . 2 24 14cos34.59 1 cos1 0 (10) （4）按齒根彎曲強度計算 由式（10-5）得彎曲強度的設(shè)計公式為 (11) 3 2 1 2 1 ) ( cos2 f sf d n yy z ykt m 計算式中各參數(shù) 計算載荷系數(shù) k

27、67 . 1 38 . 1 2 . 101 . 1 0 . 1 ffva kkkkk (12) 2）根據(jù)縱向重和度從圖 10-28 查得螺旋角影響系數(shù),903 . 1 88. 0 y 3）計算當量齒數(shù) (13)37.26 cos 24 cos 33 1 1 z zv (14)14.57 cos 52 cos 33 2 2 z zv 4）查取齒形系數(shù) 由表 10-5 查得34 . 2 ;65 . 2 1 2 ff yy 5）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 10-5 可查得72 . 1 ;58 . 1 21 ss yy 6）計算大、小齒輪的并加以比較 f sf yy (15)01379 . 0 57.30

28、3 58 . 1 65 . 2 11 f sf yy (16)01685 . 0 86.238 72 . 1 34 . 2 2 f sf yy 大齒輪的數(shù)值大。設(shè)計計算： mm yy z ykt m f sf d n 62. 101685 . 0 65 . 1 241 cos1024 . 3 88 . 0 67 . 1 2 ) ( cos2 3 2 24 3 2 1 2 1 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù) mn大于由齒根彎曲強度計算的模 數(shù)， 取 mn=2,已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞算得 的分度圓直徑 d1=57.62 來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是有:

29、 ，取94.27 2 14cos62.57cos 0 1 1 n m d z 28 1 z 大齒輪齒數(shù) ，取 z2=60。64.592813 . 2 122 ziz 這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根疲勞強度，并做 到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。 （5）幾何尺寸計算 1）計算中心距 mm mnzz a72.90 14cos2 2)6028( cos2 )21( 0 將中心距圓整為 91mm。 2）按圓整后的中心距修正螺旋角 0 75.14 912 2)6028( arccos 2 )21( arccos a mnzz 因 值改變不多，故參數(shù)等不必修正。計算大、小齒輪的分度圓直

30、徑 h zk =58mmmm mz d n 91.57 75.14cos 228 cos 1 0 1 =125mmmm mz d n 09.124 75.14cos 260 cos 0 2 2 計算齒輪寬度 mmdb d 91.5791.571 1 4.3 齒輪的設(shè)計準則 齒輪傳動是靠齒與齒的嚙合進行工作的，輪齒是齒輪直接參與工作的部分，所以 齒輪的失效主要發(fā)生在輪齒上。主要的失效形式有輪齒折斷、齒面點蝕、齒面磨損、 齒面膠合以及塑性變形等。 齒輪傳動的失效形式不大可能同時發(fā)生，但卻是互相影響的。例如齒面的點蝕會 加劇齒面的磨損，而嚴重的磨損又會導(dǎo)致輪齒折斷。在一定條件下，由于上述第一、 二種

31、失效形式是主要的，因此設(shè)計齒輪傳動時，應(yīng)根據(jù)實際工作條件分析其可能發(fā)生 的主要失效形式，以確定相應(yīng)的設(shè)計準則。 齒輪傳動的強度計算是根據(jù)齒輪可能出現(xiàn)的失效形式進行的。對一般齒輪傳動， 目前廣泛采用的彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度兩種計算方法足以確定其承載能力。 由于本次設(shè)計的手推割草機的齒輪傳動屬閉式傳動且屬于高速傳動的硬齒面，因 此需按齒根彎曲疲勞強度作為設(shè)計準則。 4.4 齒輪的材料選擇及其熱處理 為了保證齒輪工作的可靠性，提高其使用壽命，齒輪的材料及其熱處理應(yīng)根據(jù)工 作條件和材料的特點來選取。 對齒輪材料的基本要求是：應(yīng)使齒面具有足夠的硬度和耐磨性，齒心具有足夠的 韌性，以防止齒面的各種失效

32、，同時應(yīng)具有良好的冷、熱加工的工藝性，以達到齒輪 的各種技術(shù)要求。 一般要求的齒輪傳動可采用軟齒面齒輪。為了減小膠合的可能性，并使配對的大 小齒輪壽命相當，通常使小齒輪齒面硬度比大齒輪齒面硬度高出 30-50hbs。這是因 為小齒輪受載荷次數(shù)比大齒輪多，且小齒輪齒根較薄，強度低于大齒輪。為使兩齒輪 的輪齒接近等強度，小齒輪的齒面要比大齒輪的齒面硬一些。對于高速、重載或重要 的齒輪傳動，可采用硬齒面齒輪組合，齒面硬度可大致相同。 綜上所述，選擇大小齒輪材料均為 20crmnti，滲碳后淬火處理，強度極限為 1100mpa，屈服極限為 850mpa，齒芯部硬度為 300hbs。 4.5 按齒根彎曲

33、疲勞強度進行設(shè)計 齒坯基本參數(shù)的確定： 1） 、軸交角與傳動比 ，是根據(jù)齒輪副的傳動要求確定的。 i 2） 、根據(jù)齒輪副所要傳遞的功率、扭矩，利用經(jīng)驗公式或圖表確定小輪外端的節(jié) 圓直徑 1 d 和小輪齒數(shù) 1 z （不小于 5） 。弧齒錐齒輪的外端模數(shù) m 可以根據(jù)公式 1 1 z d m 確定。 3） 、大輪的齒數(shù)計算后圓整，且大輪與小輪的齒數(shù)之和不小于 90 12 z iz 4） 、齒面寬 b 的確定。查表，一般選擇為外錐距。 %30 5） 、根據(jù)大輪和小輪的旋轉(zhuǎn)方向確定齒輪的旋向。齒輪的旋轉(zhuǎn)方向是根據(jù)傳動要 求確定的，它的選擇要保證齒輪副在嚙合的過程中有互相推開的軸向力。 6） 、為了保

34、證齒輪副具有一定的重合度，應(yīng)選擇合適的螺旋角，一般選擇位 35 度。可以根據(jù)經(jīng)驗表格來選取適當?shù)穆菪?，并可根?jù)公式計算相應(yīng)的重合度。b 為 齒寬，為外錐距，為中點錐距，為內(nèi)錐距，為端面重合度。 e r ri r f m ieie f rr br r 1 r 1 2 b k 3 f e f )( 3 1 k p r mtgktg f 7） 、壓力角的確定。壓力角一般有 16、19、20、21.5、22.5、25 度等，弧齒錐齒 輪一般用 20 度。壓力角太小減小了齒輪的強度，并容易發(fā)生根切，但柔性增大；壓 力角太大容易使得齒頂變尖，降低重合度。小轎車為了降低噪聲、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，采用小 壓力角。載重

35、汽車一般用大的壓力角，以增大齒輪的強度。 8） 、齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)與側(cè)隙。查表，一般當小輪齒數(shù)12 時，齒頂高系 1 z 數(shù)為 0.85，頂隙為 0.188，則工作齒高系數(shù)為 1.7，全齒高系數(shù)為 1.888。側(cè)隙查表選 取。 9） 、變位系數(shù)的選擇。根據(jù)傳動比與齒輪的齒數(shù)查表。 參數(shù)確定如下： 1）選用弧齒錐齒輪傳動;齒輪精度為 8 級; 2）計算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 由于汽油機的最高轉(zhuǎn)速 n1=6500 r/min，根據(jù)傳動比 i=2.13，則小齒輪的轉(zhuǎn)速為 n2=6500/2.13=3050r/min， 大齒輪功率近似 p=1.4kw 4.6 割草機行走車輪設(shè)計 割草機的行走輪由內(nèi)齒輪和

36、輪胎組成。內(nèi)齒輪根據(jù)前面的設(shè)計要求材料選取 45 鋼。輪胎在此不僅僅與內(nèi)齒輪輪配合，也是與地面抓合產(chǎn)生動力的關(guān)鍵所在，因此輪 胎的大小尺寸應(yīng)與割草機的整體形狀和尺寸緊緊相連。輪胎的外徑是 =260mm,而 其具體形狀是參照現(xiàn)代機械設(shè)備設(shè)計手冊中驅(qū)動輪的形狀尺寸，外圈材料為橡膠。 選取外輪直徑：=260mm,由公式 n=v/d得：外輪的轉(zhuǎn)速 n=48 103/260 3.1458r/min。 行走輪的具體結(jié)構(gòu)及尺寸如圖 4-1、4-2。 圖 4-3 行走輪效果圖 fig 4-3 wheel rendering 圖 4-4 行走輪 fig 4-4 wheel 材料選擇依據(jù)： 45號鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)

37、用鋼,硬度不高易切削加工,模具中常用來做模板、梢子、 導(dǎo)柱等,但須熱處理。 調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的綜合機械性能，廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特 別是那些在交變負荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。但表面硬度較低，不耐磨。 可用調(diào)質(zhì)表面淬火提高零件表面硬度。 隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展,儀器設(shè)備的功率越來越大,轉(zhuǎn)速越來越快,振動和噪聲的 危害也越來越突出。振動和噪聲不僅影響產(chǎn)品質(zhì)量和操作精度、縮短產(chǎn)品壽命、危及 安全性,而且污染環(huán)境，影響人身健康。 因此,掌握振動與噪聲控制技術(shù)是各國工業(yè)發(fā)展面臨的重大課題。消除振動和噪聲 的有效方法之一是減少振動源的振動和隔離振動的傳遞。目前廣泛使用的方法是利用

38、 橡膠材料與骨架材料(如金屬、纖維、工程塑料等)復(fù)合制成的功能裝置或特殊的橡膠 粘彈性高阻尼材料來消除振動源的振動沖擊和吸收噪聲。這種橡膠減震功能裝置已廣 泛應(yīng)用于飛機、艦船、汽車、火車和建筑工程等方面以及儀器儀表的振動隔離。 橡膠材料減震主要承受壓縮應(yīng)力、剪切應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)力矩以及兩種或兩種以上應(yīng)力的復(fù) 合作用,在保證機車的高速性、舒適性和安全性方面起著重要作用。 5 割草機割草機構(gòu)的設(shè)計 推移式割草機的割草機構(gòu)如圖 5-1 和 5-2 所示 圖 5-1 刀片 fig5-1 blade 圖 5-2 托盤壓盤 fig5-2 tray pressure plate 割草機割草機構(gòu)由壓盤、托盤和刀片組

39、成，刀片在壓盤和托盤中間，在壓盤外面， 由螺母扭緊固定。 5.1 刀片材料的選擇 割草機刀片必須采用高強度優(yōu)質(zhì)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(yīng)該符合空氣動力學(xué)要求，盡量 減少運動時的空氣阻力，以降低功率消耗。裝配、調(diào)整刀具時，必須保證兩端力矩平 衡，以減少振動和噪聲。 刀片材料選用優(yōu)質(zhì)合金鋼。在普通碳素鋼基礎(chǔ)上添加適量的一種或多種合金元素 而構(gòu)成的鐵碳合金。根據(jù)添加元素的不同，并采取適當?shù)募庸すに嚕色@得高強度、 高韌性、耐磨、耐腐蝕、耐低溫、耐高溫、無磁性等特殊性能。 5.2 刀片的切割過程 在刀片割草的過程中，刀片和草是一對矛盾。

40、要弄清切割過程的實質(zhì)，必須先了 解這兩方面的性質(zhì)和特點，才能進一步分析它們的相互作用。 草的橫截面呈扁平或槽型。非均勻體在不同方向上的機械性能并不相同（稱為各 向異性） ，這是與均勻材料（各向同性）顯著不同的特點。草的剛度很小，極易彎曲， 到一定撓度時，就會失去穩(wěn)定而彎折。 利用工具所施加的壓力來破壞材料相互之間聯(lián)系使之分離的機械加工過程，都稱 之為“切” 。刀片的切割過程同刀具切削金屬的過程及沖模沖剪材料的過程本質(zhì)是不 同的。刀片的斷面呈薄的楔形，前后兩個刃磨面組成的楔角的頂部就是刃口。刀片的 “切割”過程同“切削”及“沖剪”之不同，在于前者是利用刃口對材料產(chǎn)生很大的 單位應(yīng)力，使刃口穿透入

41、被切材料之中來破壞材料。 齒刀片的切割過程是，刀片以齒尖刺穿草面，將其斷面分割開；隨著齒尖的繼續(xù) 插入，由于草的強度各向異性的特點，纖維之間很容易沿橫向被撕開，因而受到削弱。 草被齒尖刺入后也不會再沿刀刃向外滑出，所以被割斷。 6 軸的設(shè)計 6.1 軸的概述 軸是組成機器的主要零件之一。一切做回轉(zhuǎn)運動的傳動零件都必須安裝在軸上才 能進行運動及動力的傳遞。因此，軸的主要功用是支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞動力和運動。 按照承受載荷的不同，軸可以分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動軸三類。工作中既能承受彎 矩又能承受扭矩的稱為轉(zhuǎn)軸。只承受彎矩而不承受扭矩的軸稱為心軸。只承受扭矩而 不承受彎矩的軸稱為傳動軸。還有很多種不同的分

42、類方法，在此就不一一列出。 6.2 割刀割刀軸的設(shè)計 6.2.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 已知軸的最小直徑為：9.7mm 將此值圓整為標準值。取為 10mm,查機械設(shè)計手冊 選取軸承安端的直徑為 10mm。具體尺寸如圖示： 圖 6-1 割刀軸結(jié)構(gòu)圖 figure 6-1 cuts the cutter bar structure drawing 6.2.2 按軸的扭轉(zhuǎn)強度計算 這種方法是只按軸所承受的扭矩來計算軸的強度；如果還受有不大的彎矩時，則 用降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的辦法以考慮。在作軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，通常用這種方法以初步 估算軸徑。軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為： t t t d n p w t 3 2 . 0 9

43、550000 式中：t 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為 mpa； t 軸所受的扭矩，單位 nmm； wt 軸的抗扭截面系數(shù)，單位為 mm3； n 軸的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為 mpa； 查機械設(shè)計手冊得t=155mpa t= =2.64mpat=155mpa 3 262 . 0 1029 1 9550000 軸的直徑合格 6.2.3 按彎扭合成強度條件計算 通過軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，軸上零件的位置，以及外載荷和支反力 的作用位置均已確定，軸上的載荷（彎矩和扭矩）已可以求得，因而可按彎扭合成強 度條件對軸進行強度校核計算。一般軸用這種方法計算即可。其計算步驟如下： 軸的計算簡圖（即力