便攜式電鋸的設計

便攜式電鋸的設計摘要隨著科技水平的提高，裝備的研發(fā)和生產得到了多種新型機械設計技術的支持，為其提供了可靠的保障。在未來的工作中，我們需要更加高效地運用各種先進技術來完成各項任務，提高工作效率。在社會發(fā)展的進程中，運用各種工具來降低工作負擔，是一項至關重要的方向。在現代工業(yè)領域中，許多先進制造工藝都與工具有直接關系，而其中最為顯著的就是伐木鋸機械技術。伐木鋸機械，是一款集機械、電子、自動化于一身的獨特工具，其獨特之處在于能夠獨立實現自動化操作。便攜式電鋸是一種高效伐木鋸設備。為能夠開發(fā)出更先進、更方便的手持高枝鋸對其選型設計有很大的研究意義。為解決日常生產生活中高空作業(yè)及高強度作業(yè)的問題，本人結合大學期間學習到的專業(yè)知識設計了一種便攜式電鋸。在本次設計過程中，需要根據實際情況選擇合適的電動機和蓄電池的型號，在選擇蝸輪蝸桿時，應充分考慮可能由于蝸桿過長造成軸心偏離、傳動不平穩(wěn)、噪音大等問題。關鍵詞：便攜電鋸；手持；蝸桿

目錄第1章緒論 [8]。由式m2d1≥KT2（480Z2σH）2（1）確定作用在蝸輪的上的扭矩T2T2=T1×（2）確定載荷系數K因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布系數Kβ=1；根據工作類型選取使用系數KA=1.2；動載系數KVK=KAKVKβ=1.2×（3）確定蝸輪齒數ZZ2（4）確定許用接觸應力[σ（5）計算m2d1值m2d1≥1.25×43T1（因Z1=2，故從表中取模數m=2，蝸桿分度圓直徑d3.2.4蝸桿和蝸輪的主要參數與幾何尺寸（1）中心距a=d1+（2）蝸桿蝸桿頭數：Z=1，模數：m=2分度圓直徑：d1=22.4mm，喉圓直徑：da1齒頂高：ha1齒根高：hf1齒高：h1齒寬：b1表3.1蝸桿參數表名稱符號數值名稱符號數值頭數Z1模數m2齒根圓直徑d17.6mm喉圓直徑d26.4mm分度圓直徑d22.4齒頂高h2mm齒高h4.4mm齒根高h2.4mm（3）蝸輪齒數：Z分度圓直徑：d2=mZ2喉圓直徑：da2=d2齒頂高：ha2=（da2?d2）/2=齒根高：hf齒高：h2蝸輪齒根圓直徑：df2=d2頂圓直徑：de2≤d齒寬：b2≤0.75表3.2蝸輪參數表名稱符號數值名稱符號數值齒數Z69模數m2分度圓直徑d138mm喉圓直徑d141.6mm齒頂高h1.8齒根高h3.6mm齒高h5.4mm齒根圓直徑d130.8頂圓直徑d144mm齒寬b18mm由于其與蝸輪之間存在較高的滑移速率，其破壞方式以嚙合、點蝕、磨損為主，極少數出現屈曲斷裂。所以，在封閉型齒輪中，一般以蝸輪齒面的嚙合與點蝕為依據。圖3.2蝸輪示意圖3.2.5蝸輪蝸桿受力分析電動機轉矩:T1=9550Pn（作為參數）（式3-2蝸輪轉矩:T2=蝸桿圓周力（蝸輪軸向力）FtF蝸桿傳動效率:η1蝸桿軸向力（蝸輪圓周力）:Fx1=?蝸桿徑向力（蝸輪徑向力）:F法相力:F3.2.6校核齒根彎曲疲勞強度σσ由于σH<[蝸桿軸的最大撓度：yE彈性模量E=207000N/mm2L蝸桿兩支撐的跨距：L=（1.3-1.5）a=112mmII=ylim極限撓度調質蝸桿：ylimTyylimy因此，該蝸輪的剛性達到了設計的要求。由這只蝸桿的最大撓度，可求出該電機的最大輸出扭矩：T3.3軸的設計與計算3.3.1選擇材料主軸材質是45＃鋼，表面要使用到淬火工藝。齒輪的軸向確定方位使用套筒以及軸肩。軸的輸入端直徑D=200mm（毫米）。3.3.2軸的受力分析蝸桿所在軸的受力分析：圖3.3蝸桿所在軸的受力分析示意圖蝸輪所在軸的受力分析：圖3.4蝸輪所在軸的受力分析示意圖軸承支撐反力：（1）在Xz平面上：RAx=RDz（2）在Yz平面上：RAy=（3）在Xy平面上：RDy=所以：（T1RRRR3.3.3軸強度計算公式為：d≈3104M式中：M——彎矩NT——轉矩N13支反力、彎矩圖、轉矩圖如上圖所示蝸桿所在軸的強度計算：d≈3d≈3由于參數T1的范圍是T1≤7.14N?m，但軸強度計算可知蝸桿軸直徑是17mm，蝸輪所在軸直徑為35mm只使用于電動機轉矩小于等于1.553.3.4軸的剛度計算在設計蝸輪蝸桿時蝸桿軸的剛度已經校核，在此只校核蝸輪所在軸的剛度。表3.3撓度與偏轉角撓度y安裝蝸輪的軸[y]=（0.02-0.05）mt偏轉角[θ安裝齒輪的軸[θ等截面軸的撓度和偏轉角的計算公式：ymax=Fav1v1=b13I=πd464支點A：θ支點B：θy由于支點A的偏轉角大于支點B的偏轉角，所以由支點A的偏轉角來校核支點A：θ=Fr因此蝸輪所在軸剛度滿足要求。3.4軸承壽命校核3.4.1軸承類型的選擇滾動軸承是廣泛使用的現代機器零件。根據軸承中摩擦性質的不同，可以把軸承分為滑動軸承和滾動軸承兩大類。與滑動軸承比較，由于滾動軸承的摩擦因數小，動力消耗少，易于啟動等優(yōu)點，所以滾動軸承已標準化，因此，滾動軸承的使用，只要根據軸承類型和尺寸的正確選擇特定的工作條件，再根據承載能力驗算軸承。因為軸承需要承受較大的軸向載荷以及徑向載荷，并且能夠在較高轉速下正常工作，因此我決定采用一對角接觸球軸承。連接曲柄的軸上的角接觸軸承壽命校核：已知軸上齒輪所受力有：圓周力Fte=625.8T1;徑向力Fre=227.77T1;軸向力Fae=89.17T1齒輪轉速:n=2300/min；齒輪分度圓直徑:d=138mm；軸承預期壽命:Lh3.4.2兩軸承的徑向載荷Fr1和Fr2FFFr1H3.4.3兩軸承的計算軸向力Fa1和Fa2通過對蝸輪受力分析得知產生軸向力朝向軸承2的方向，所以根據受力平衡知：Fa1=0，Fa2=Fae=89.17T13.4.4求軸承當量動載荷P1和P2其中(e1=0.401e2=0.422)FF查表得X1=1Y1=0;X2=1Y2=0PP3.4.5驗算軸承的壽命因為P2>P1，所以按軸承2的受力大小驗算：LT1為參數其范圍:0.764-7.14N?Lhmin=546630所以軸承滿足壽命要求。如果想要提高軸承的性能以及使用壽命，軸承的滾動體與滾道就必須要有合理的空隙，否則會降低軸承的使用壽命，也會降低其工作性能。軸承使用油脂潤滑。油脂潤滑具有高的潤滑強度，能夠承載大的負載，不會有損耗，易于密封，一次加油脂能夠保持很長的一段時間，適用于一些不方便頻繁加入潤滑劑的地方，或者是不允許潤滑油損耗而導致對產品造成污染的工業(yè)機器。3.5管螺紋管螺紋是指為實現管道連接而設計的螺絲，由于受到子壁厚限制及密封要求，與緊固螺絲存在較大差異，其規(guī)格系列也跟管道規(guī)格系列相對應。目前國際上使用的管螺紋主要分為兩種，一種是55度惠氏管螺紋，英國人所創(chuàng)，目前主要用于歐洲和英聯邦各國，并已被國際標準化組織所采納；一種是60度布氏管螺紋，主要用于美國人，主要用于北美洲和美國工業(yè)。通常使用的是55度的管螺紋，因此我選擇的是55度的管螺紋。3.6鋸桿的穩(wěn)定性校核桿的柔度：壓桿為一端固定，另一端自由取：μ=2Iλ=頂桿材料：λ1因為λ>λ1計算臨界力：Pc所以此桿穩(wěn)定性合適。3.7鏈鋸的結構鏈式鋸切削機構，它適用于活動鋸切，例如用于伐木的油鋸和用于打枝作業(yè)的小手持式高枝鋸機。鋸鏈式的切削機構能夠實現更多的切割面，更大的樹枝的直徑，更小的鏈導板，與圓弧面的鋸切模式相匹配。圖3.5鋸頭的示意圖鋸頭的CAD圖：圖3.6鏈鋸的結構

結論通過對整體的設計計算，再加上設計完成后的實際工作效果，對電鋸作出以下結論：首先，在設計之前，將手鋸換為電鋸，以電力為能源，將整個花園的能源消耗，降到最低。而且電機的噪聲，比汽油發(fā)動機要小很多。地面的晃動，也小了很多，這對花匠們的工作，絕對是一種極大的改善。同時，整個高樹枝鋸齒的重量也減輕了不少，更加的方便。其次，在電鋸頭部的選取上也有很大的進步。在此以前，綠化工程中所使用的大部分都是帶齒的鋸條，這種鋸條不但工作效率低下，并且在使用過程中容易產生損耗，造成了較高的費用。此次設計，將常規(guī)的齒輪鋸改為鏈條鋸，不但可以提升高樹枝鋸的工作效率，還可以比齒輪鋸更持久，可以長期連續(xù)工作，極大地滿足了園藝工人的需要。但是，本次設計仍然存在著一些缺陷：在設計的過程中，存在了一些數據缺乏的問題。由于時間的限制，在傳動軸的選擇過程中，由于缺乏實際數據的采集和樹枝直徑的計算，我們只能通過閱讀書籍并按照理論選擇傳動軸，這可能會對高枝鋸的實際工作產生一定的影響，因為理論數據并不適用于所有工作。只有將理論和實踐相結合，才可以更完美。通過畢業(yè)設計，更加深了我對機械設計的感性認識和理性認識，也提高了我自己的動手能力，獨立思考能力和解決實際問題的能力，同時也培養(yǎng)了我們的團隊合作精神，使我們認識到和他人協作的重要，為我們將來步入社會打下了堅實的基礎。這次畢業(yè)設計，使我更加清醒的意識到：學校培養(yǎng)我們是為讓我們學以致用，將所學的知識應用于實踐并將其轉化為生產力。我們在工作和學習中，要不斷用理論指導實踐，以實踐檢驗理論，在反復的學習與實踐中不斷摸索，總結經驗，積累教訓，從而不斷提高和完善自己，并以自己的實際行動回報老師回抱社會，為祖國的建設盡上自己的一份力量。參考文獻濮良貴.機械設計[M].高等教育出版社，2019.郭克希.王國建.機械制圖[M].北京：機械工業(yè)出版社,2014.張建民.機電一體化系統設計(第五版)[M].高等教育出版社，2020.霍光青.王乃康.立木整枝機設計方法與主要參數的研究[J].北京林業(yè)大學學報，2007.丁洪生.榮輝.機械原理[M].北京理工大學出版社，2016.康積龍.多功能園藝修枝機械手臂的設計與特性分析[J].森林工程，2019.孫慧.新型機械手結構設計研究[J].農村牧區(qū)機械化，2018.吳宗澤.機械設計課程設計手冊[M].高等教育出版社，2018.關慧珍.機械制造裝配設計[M].機械工業(yè)出版社，2013.馬殿良.飛刀開路法加工蝸輪工藝研究[D].大連理工大學,2017.張建華.精密與特種加工技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.胡文威.\o"LJMG201607007"基于Ansys/Ls-dyna的樹枝鋸切模擬仿真[J].林業(yè)機械與木工設備，2016.中國機械化科學研究委員會.農業(yè)機械設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.朱權.園林綠化機械設備的現狀與發(fā)展趨勢[J].現代園藝，2011.陳卓.機械安全技術發(fā)展趨勢分析[J].沈陽產品質量監(jiān)督檢驗院，2012.霍光青.螺旋升降式立木整枝機的研究[D].北京林業(yè)大學,2008.JensPeterSkovsgaard，\o"STJDDECE2609F292EAB88B2B02DE0745C44F"High-pruning

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