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騎行式草坪剪草機(jī)設(shè)計(jì)
院 － 系： XX院 XX系
專(zhuān) 業(yè)： XXXXXXXXXXXX
年 級(jí)： 20XX級(jí)
學(xué)生姓名： XXXXXX
學(xué) 號(hào)： XXXXXXXXXX
導(dǎo)師及職稱(chēng)： XXXXXXXXX
201 年4月
摘 要
本次設(shè)計(jì)的騎行式剪草機(jī)主要利用輪子運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)變速，齒輪實(shí)現(xiàn)刀具的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的功能。騎行式割草機(jī)由齒輪齒面、撥桿和剪刀等部件組成，面齒輪和撥桿是一個(gè)組合的工作。通過(guò)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，將旋轉(zhuǎn)方向的力傳遞給變速桿，從而導(dǎo)致往復(fù)運(yùn)動(dòng)的水平方向。由于剪草機(jī)變矩范圍不夠大，所以在工具的選擇要特別注意提高剪草機(jī)的效率是一個(gè)重要的原則。
本設(shè)計(jì)采用騎行式驅(qū)動(dòng)，不僅可以實(shí)現(xiàn)輸入動(dòng)力，又能節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境；和類(lèi)似的老理發(fā)刀頭，通過(guò)上刀具的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，與固定刀頭實(shí)現(xiàn)剪切，從而實(shí)現(xiàn)割草運(yùn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處在于切割高度實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)、無(wú)發(fā)動(dòng)機(jī)剪草機(jī)碎草收集功能。通過(guò)對(duì)身體兩側(cè)的割草機(jī)底盤(pán)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的刀上下移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)割草的連續(xù)調(diào)整高度，充分的碎草及時(shí)可以。騎式草坪功能，本設(shè)計(jì)可滿(mǎn)足一般用戶(hù)的需求。而通過(guò)對(duì)鏈條帶的運(yùn)用，依靠待修剪的草坪將已修剪下來(lái)的碎草推上剪草機(jī)的平帶上。本次設(shè)計(jì)的騎行式草坪剪草機(jī)能較好地滿(mǎn)足一般用戶(hù)的需求。
關(guān)鍵詞：剪草機(jī)；往復(fù)刀具；騎行式；無(wú)引擎
I
ABSTRACT
Riding lawnmower with the design of the main transmission gear wheels move, reciprocating movement to achieve the function of the tool. The riding type lawn mowing machine is composed of a gear tooth surface, a shifting rod, a pair of scissors and other components, and a face gear and a shifting rod are combined. Through the rotation of the gear, the rotation direction of the force transmitted to the transmission, which leads to the horizontal direction of the reciprocating motion. Due to the lawnmower torque range is not big enough, so in the choice of tools to special attention to improving the efficiency of the lawn mower is an important principle.
This design uses a riding type drive, not only can realize the power input, and can save the energy, environmental protection; and similar to the old barber cutter head, through the reciprocating motion of the cutter, and the fixed cutter head realization of shear in order to achieve the movement of mowing. The innovation of this design is to achieve continuous cutting height adjustable, no engine lawnmower broken grass collection function. On both sides of the body of the lawnmower chassis screw through the rotation can achieve continuous knife mobile, so as to realize the mowing continuous height adjustment, more humane. According to the use of the belt conveyor, the broken hand pushing lawn belt which is cut off by the trimmed lawn is used, and the flat belt broken grass is installed in the grass mowing collection bag. Users only need to clean up the bag, full of broken grass in a timely manner can be. Riding lawn function, the design can meet the needs of the general user. Through the use of conveyor belt, rely on to be trimmed lawns have been trimmed down broken push lawn mower flat belt, again by a flat belt broken grass into installation in the lawnmower back broken grass collection bag. Users only need to clean up the bag full of broken grass in a timely manner can be. Riding type lawn function of this design can meet the needs of general users.
III
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT..................................................................................................................................II
1.1 我國(guó)草坪業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.2 草坪剪草機(jī)的國(guó)內(nèi)市場(chǎng) 1
1.3 我國(guó)剪草機(jī)市場(chǎng)預(yù)測(cè) 2
1.3.1按城市人均應(yīng)有草坪面積來(lái)預(yù)測(cè) 2
1.3.2 按新建草坪面積來(lái)預(yù)測(cè) 2
1.3.3 按國(guó)家建設(shè)部規(guī)劃來(lái)預(yù)測(cè) 2
1.4 選題意義 3
第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)與方案的確定 6
2.1 任務(wù)主要內(nèi)容 6
2.2主要工作原理 6
2.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 7
2.3 用組合增速機(jī)構(gòu) 8
2.4刀架高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 8
2.4 本章小結(jié) 9
第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 37
3.1 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì) 37
3.1.1 齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 37
3.1.2 鏈輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 42
3.1.3 軸的設(shè)計(jì) 45
3.1.4 軸承校核 58
3.2 剪草機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 60
3.2.1 斷草方式設(shè)計(jì) 60
3.2.2 刀架設(shè)計(jì) 61
3.2.3刀頭設(shè)計(jì) 61
3.2.3 刀架高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 62
3.3 輪子總成選擇 63
3.4 潤(rùn)滑密封設(shè)計(jì) 65
第四章 總結(jié) 67
致謝 69
第一章 緒 論
1.1 我國(guó)草坪業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)物質(zhì)生活的改善已不再滿(mǎn)足，周?chē)h(huán)境的質(zhì)量也越來(lái)越受到人們的關(guān)注。特別是綠化程度，已成為一個(gè)國(guó)家、地區(qū)、城市文明程度的重要標(biāo)志。草坪綠化在保護(hù)和美化環(huán)境中起著越來(lái)越重要的作用。近年來(lái)，我國(guó)建筑業(yè)的快速發(fā)展，如周?chē)坝^和各種娛樂(lè)和休閑需求的大面積高質(zhì)量草坪；斜坡保護(hù)周?chē)暮恿骱秃矗咚勹F路和公路交通設(shè)施需要使用草坪；住宅區(qū)綠化所需的高品質(zhì)草坪。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在全國(guó)500個(gè)城市66綠化面積000公頃，草地占1800萬(wàn)公頃，1994，上海草坪300公頃的面積，1997至800公頃，連年以400的速度增長(zhǎng)，1997北京HM；綠地面積已超過(guò)2000公頃，7.8平方米的綠地人均公共綠地面積，現(xiàn)在的年增長(zhǎng)率為300，HM。修剪是一種不同于其他植物的草坪的特殊要求。通過(guò)修剪草坪，可以防止草坪草抽穗、開(kāi)花。結(jié)果；修剪可以防止草坪的生長(zhǎng)和病蟲(chóng)害。因此，草坪業(yè)的快速發(fā)展必然會(huì)發(fā)展成一系列產(chǎn)業(yè)的崛起。中國(guó)草坪業(yè)實(shí)際發(fā)展自80年代開(kāi)始，直到90年代中后期迅速發(fā)展，到2000，我國(guó)已建成各類(lèi)超過(guò)30億米，草業(yè)管理公司有5000多個(gè)，草坪業(yè)從業(yè)人員超過(guò)2000萬(wàn)人，超過(guò)1000億元的總產(chǎn)值，和規(guī)模呈逐年上升趨勢(shì)。
在我國(guó)500個(gè)城市，66萬(wàn)公頃的綠地，草坪占18萬(wàn)公頃，呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。自90年代以來(lái)，中國(guó)草坪業(yè)的年增長(zhǎng)率高達(dá)30%，40%。隨著人們對(duì)環(huán)保、固土的認(rèn)識(shí)不斷增強(qiáng)，退耕還林和草政策進(jìn)一步落實(shí)，草坪業(yè)將迅速發(fā)展，修剪是草坪上其他植物的特殊要求，草坪業(yè)的快速發(fā)展意味著草坪機(jī)械的巨大需求[ 1 ]。
1.2 草坪剪草機(jī)的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)
世界上第一個(gè)往復(fù)刀具割草機(jī)誕生于100年前。剪草機(jī)主要用于牧場(chǎng)。發(fā)展到現(xiàn)在，剪草機(jī)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了幾十個(gè)品種可以適用于不同的場(chǎng)合。根據(jù)其工作原理，可分為往復(fù)刀具式、懸掛式和掃雷式三類(lèi)。剪草機(jī)生產(chǎn)起步較晚，生產(chǎn)規(guī)模相對(duì)較小，產(chǎn)品的使用也很簡(jiǎn)單。這么長(zhǎng)的時(shí)間，國(guó)內(nèi)的草坪割草機(jī)為主的進(jìn)口。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至1999年底，我國(guó)各種園林機(jī)械的保有量達(dá)10萬(wàn)臺(tái)，1999 年的剪草機(jī)銷(xiāo)售量在3萬(wàn)臺(tái)左右，只有20%為國(guó)產(chǎn)。
當(dāng)前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的剪草機(jī)按動(dòng)力劃分可分為機(jī)動(dòng)和人力兩類(lèi)；按配套動(dòng)力和作業(yè)方式可分為騎行式、手扶推行式、手扶自動(dòng)式、駕乘勢(shì)、拖拉機(jī)式等；根據(jù)刀具的類(lèi)型可以分為往復(fù)刀具式和掛刀型。刀具懸刀式剪草機(jī)是安裝在垂直橫向懸掛軸的葉片，通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)切刀片的草。它具有成本低的優(yōu)勢(shì)，維護(hù)，維修方便，是目前國(guó)內(nèi)外最流行的割草機(jī)。與圓柱形和靜床刀氣缸式割草機(jī)的工具，相對(duì)刀割草機(jī)修剪效果更理想的懸掛，適用于草坪質(zhì)量較高。主要的問(wèn)題是價(jià)格太貴，和維護(hù)要求的后半部分是比較嚴(yán)格的另外和甩繩式和連枷。剪草機(jī)的剪草寬度一般為400～1000mm，剪草高度從15～100mm有幾個(gè)調(diào)節(jié)檔位。
據(jù)有關(guān)部門(mén)的調(diào)查報(bào)告，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的草切割機(jī)廠家只有50左右。市場(chǎng)上品牌的割草機(jī)。從2.6到16.2kw功率；切割寬度范圍從43.2到127厘米。
剪草機(jī)進(jìn)口主要來(lái)自日本、美國(guó)、意大利和瑞典等國(guó)家。大品牌和價(jià)格表1-1列出。
1.3 我國(guó)剪草機(jī)市場(chǎng)預(yù)測(cè)
1.3.1按城市人均應(yīng)有草坪面積來(lái)預(yù)測(cè)
城市人均應(yīng)有28 m左右的草坪才可以解決人們的呼吸需要。一些外國(guó)城市和中國(guó)和北京的人均草坪面積相比，見(jiàn)表1 2。
可以從表1和2，草坪面積人均在中國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比有很大的差距。全國(guó)現(xiàn)有草坪面積約為19萬(wàn)hm。預(yù)設(shè)的草坪需要6套每公頃剪草機(jī)，從而計(jì)算出114萬(wàn)臺(tái)的市場(chǎng)容量。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，數(shù)量將呈線性增長(zhǎng)。
1.3.2 按新建草坪面積來(lái)預(yù)測(cè)
新的草坪，在2種方式，種植草和草坪移植。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，進(jìn)口草多年來(lái)量如下，1995的總額約5900t，1996 t的結(jié)束，1998 1999年6100t 5200t。在1999個(gè)單獨(dú)的草地面積約1200萬(wàn)公頃，如果每公頃6 00000剪草機(jī)，只有1999需要剪草機(jī)7200萬(wàn)臺(tái)。
1.3.3 按國(guó)家建設(shè)部規(guī)劃來(lái)預(yù)測(cè)
按根據(jù)建設(shè)部的規(guī)定。2000后，城市的綠化面積達(dá)到30%。目前，深圳、珠海、廈門(mén)等多個(gè)城市達(dá)到甚至超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)。城市人均綠地面積達(dá)到7余米，估計(jì)每年有5 ~ 60000公頃草坪，剪草機(jī)300000臺(tái)。在草坪的建設(shè)過(guò)程中，其次是大型相關(guān)的園林設(shè)備市場(chǎng)十分廣闊。
1.4 選題意義
從上述情況來(lái)看，我國(guó)的剪草機(jī)的市場(chǎng)是巨大的。據(jù)發(fā)現(xiàn)，割草機(jī)主要發(fā)動(dòng)機(jī)功率目前市場(chǎng)的市場(chǎng)調(diào)查，由于功率較大，導(dǎo)致大量的噪音。在辦公室里，學(xué)習(xí)到一個(gè)安靜的地方，剪草機(jī)不適用。首先，剪草機(jī)是電力設(shè)備，維護(hù)成本高；第二，它主要依靠葉片旋轉(zhuǎn)切割的草，與旋轉(zhuǎn)的氣流將被粉碎的草清除，這樣就對(duì)整機(jī)的安全性要求較高了；同時(shí)，此類(lèi)剪草機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的震動(dòng)，會(huì)造成操作者很不舒服；最后，雖然發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力割草機(jī)割草效率高，除草效果較好，但價(jià)格也比較昂貴，一般用戶(hù)難以接受。故而，研究一種無(wú)引擎驅(qū)動(dòng)、價(jià)格低廉的剪草機(jī)勢(shì)在必行！
3
XXXX學(xué)院本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì))
第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)與方案的確定
2.1 任務(wù)主要內(nèi)容
設(shè)計(jì)采用腳踏驅(qū)動(dòng)的騎行式剪草機(jī)，無(wú)動(dòng)力引擎噪音污染，適合辦公、學(xué)習(xí)等安靜場(chǎng)所戶(hù)外小型草坪修剪。具體內(nèi)容為：
1、查閱文獻(xiàn)，收集國(guó)內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品資料，并進(jìn)行分析歸納；
2、總體方案設(shè)計(jì)；
3、傳動(dòng)零件、軸系的設(shè)計(jì)計(jì)算及主要零件校核；
4、繪制部件圖及主要零件的零件圖；
5、三維建模仿真。
2.2主要工作原理
通過(guò)市場(chǎng)研究，我們決定設(shè)計(jì)一種無(wú)引擎驅(qū)動(dòng)，無(wú)污染，操作舒適和經(jīng)濟(jì)實(shí)用的草坪剪草機(jī)。通過(guò)人力推動(dòng)剪草機(jī)向前行走，帶動(dòng)剪草機(jī)的車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，形成刀具的剪切運(yùn)動(dòng)。
一個(gè)騎式割草機(jī)主要是用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)變速箱齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具的往復(fù)運(yùn)動(dòng)功能設(shè)計(jì)。割草機(jī)式變速齒輪、端面齒輪、撥桿和剪刀等器物，端面齒輪和撥桿是一個(gè)相匹配的工作。通過(guò)旋轉(zhuǎn)的面齒輪驅(qū)動(dòng)力的旋轉(zhuǎn)方向，由水平方向引起的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而使往復(fù)運(yùn)動(dòng)的工具本身。因?yàn)榧舨輽C(jī)變速變矩范圍不夠大，所以在刀具的選擇上尤其注重以提升剪草機(jī)自身效率為重要原則。
圖2—2 機(jī)器的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
我們可以設(shè)計(jì)的騎行式草坪割草機(jī)將首先通過(guò)一個(gè)分力人。為了讓操作者在正常行走的速度下操作，傳球應(yīng)繼續(xù)通過(guò)裝置的生長(zhǎng)，把力的運(yùn)動(dòng)傳給往復(fù)刀具。通過(guò)分析框圖組成了騎行式草坪割草機(jī)。如圖2-2所示。
2.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
可實(shí)現(xiàn)多功能草坪割草機(jī)技術(shù)原理，但雙刃，具體分析如下：
驅(qū)動(dòng)方式選擇：
1）用腳腳驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)下，運(yùn)營(yíng)商需要站或坐在機(jī)器運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)力，除了完整的草的行動(dòng)的這個(gè)割草機(jī)的設(shè)計(jì)，還承擔(dān)著運(yùn)營(yíng)商重。并希望有一個(gè)方向控制裝置，使機(jī)器結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，體積大，不適合小面積的草坪。
2）用手驅(qū)動(dòng)可以避免用腳驅(qū)動(dòng)的問(wèn)題，使小割草機(jī)的設(shè)計(jì)，操作靈活。因此我們選擇設(shè)計(jì)手動(dòng)式剪草機(jī)。
變
速
機(jī)
構(gòu)
工
作
機(jī)
構(gòu)
動(dòng)
力
機(jī)
構(gòu)
圖2—2 草坪剪草機(jī)的組成框圖
斷草方式選擇：
1） 用割的方式 即用刀將草截?cái)唷５遣菔侨彳浀?，自由的，用切割的方法剪下的草是很難做到的。
2）用打的方法 打用刀片或稻草繩中斷。使用這種方法修復(fù)的草是非常高的，要求的速度，在草之前不被中斷，基層產(chǎn)品有，但所有必須使用的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，不合適我們的環(huán)保設(shè)計(jì)要求。
3）用刀切刀會(huì)割草，用雙刀的相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理容易剪草，而且不需要很高的速度。因此我們選擇設(shè)計(jì)剪斷方式斷草。
機(jī)械是很容易實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)，如果用腳搖動(dòng)手柄，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由于剪草機(jī)還依靠人力推動(dòng)的道路，操作者完成動(dòng)作太多，操作非常方便。為了使操作者只能割草行動(dòng)通過(guò)簡(jiǎn)單操作，能夠通過(guò)騎行割草機(jī)，割草機(jī)行進(jìn)的車(chē)輪旋轉(zhuǎn)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動(dòng)和輸出執(zhí)行元件。顯然設(shè)計(jì)的騎行式草坪割草機(jī)是可行的。
2.3 用組合增速機(jī)構(gòu)
為了使機(jī)器在正常的行走速度下運(yùn)行，應(yīng)力應(yīng)通過(guò)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)，繼續(xù)傳遞。由于輸入構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)作為一個(gè)固定的軸旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換機(jī)制，使割草機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)輸入部件的輪子和往復(fù)刀具之間的執(zhí)行委員，可用于鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)。結(jié)果，設(shè)計(jì)了幾種傳輸方案。為了使剪草機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，可用于齒輪傳動(dòng)。而齒輪傳動(dòng)有直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，圓錐齒輪傳動(dòng)和蝸輪蝸桿傳動(dòng)等。由于蝸桿傳動(dòng)的效率較低，蝸輪蝸桿傳動(dòng)輪和軸的空間交錯(cuò)，作為一個(gè)割草機(jī)，支撐結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的。交叉軸斜齒輪傳動(dòng)，齒輪和一個(gè)掛將剪草機(jī)，復(fù)雜的機(jī)制。直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪的軸線相互平行，支撐結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，和剪草機(jī)不高，負(fù)載的速度不是很大，所以，齒輪可以選擇作為一個(gè)增長(zhǎng)機(jī)制。因?yàn)辇X輪傳動(dòng)比不能過(guò)大，增長(zhǎng)也不明顯，所以對(duì)直齒輪和鏈輪傳動(dòng)的組成方案進(jìn)行了分析。
2.4刀架高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)
我們也希望設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)草坪修剪高度的調(diào)整。為了實(shí)現(xiàn)這一功能，還需要增加一個(gè)刀架（包括一個(gè)移動(dòng)的葉片和一個(gè)固定的刀片）沿垂直運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)端，同時(shí)也保證中心之間的鏈輪從保持不變，所以使用滑塊。如圖2—4所示。
圖 2-4 刀架調(diào)節(jié)
第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)
3.1.1 齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
1 選定齒輪的類(lèi)型，精度等級(jí)，材料以及齒數(shù)
1） 如圖2-1所示的傳動(dòng)方案，由于軸向力的齒輪小，所以選擇直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，使簡(jiǎn)單的能夠降低成本。
2） 該剪草機(jī)工作時(shí)的速度較低，因此選擇8級(jí)精度（GB10095-88）。
3） 材料選擇。失敗表明，牙齒的形態(tài)，設(shè)計(jì)齒輪應(yīng)，齒面有較高的耐磨性，耐點(diǎn)蝕、膠合和抗塑性變形能力，與根有較高的抗斷裂。而齒根要有較高的抗折斷的能力。所以，對(duì)齒輪的材料性能基本要求為：齒面要硬、齒芯要韌。一般齒輪材料是鋼，鑄鐵，非金屬材料。
齒輪材料的選擇原則：齒輪材料的選材務(wù)必滿(mǎn)足工作的要求；應(yīng)考慮齒輪尺寸、毛坯成形方法和熱處理工藝等工藝，無(wú)論是毛坯的制作方法，都只能用于生產(chǎn)工作或輕微沖擊下的齒輪的平穩(wěn)載荷，不能承受大的沖擊載荷；在中等沖擊載荷作用下，調(diào)質(zhì)鋼可用于齒輪的生產(chǎn)；合金鋼通常用于使高速、重載和在沖擊載荷下的齒輪；飛機(jī)在齒輪傳動(dòng)時(shí)，盡可能小齒輪的尺寸，應(yīng)采用表面硬化處理的高強(qiáng)度合金鋼；對(duì)采用軟齒面齒輪的齒面金屬的硬度差，這是兩個(gè)輪子的匹配應(yīng)保持30以上~ 50hbs。本機(jī)的工作條件是對(duì)齒輪材料的要求不高，而大尺寸齒輪一般采用鑄件毛坯，所以可以選用鑄鐵或鑄鐵作為齒輪材料。
基于齒輪材料的選擇原則以及常用材料的機(jī)械性能選擇ZG310-570齒輪材料的大小，采用表面淬火。
2 齒輪尺寸設(shè)計(jì)
開(kāi)（半開(kāi)）齒輪，主要是由于齒磨損失效，不太小的牙齒，所以不適合小齒輪齒數(shù)太多，一般z = 20 - 17。本設(shè)計(jì)中選擇小齒輪齒數(shù)z=20，大齒輪的齒數(shù)，取。設(shè)計(jì)傳動(dòng)比。人正常步行速度約1.2m/s，步距60 ~ 75cm。考慮到草地上，實(shí)際情況0.8m/s.后輪直徑設(shè)計(jì)割草機(jī)430mm。想象剪草機(jī)工作在理想條件下，車(chē)輪滾滾不滑。因此，在軸的速度是關(guān)于。檢查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：10 ~ 15 /毫米的土路表面滾動(dòng)摩擦桿橡膠輪胎，因?yàn)楦畈輽C(jī)質(zhì)量設(shè)計(jì)要求不超過(guò)50公斤，沿地面滾動(dòng)輪的最大阻力矩。設(shè)計(jì)剪草機(jī)工作壽命為8年。
3 軸Ⅰ和軸Ⅱ上齒輪2和齒輪1的設(shè)計(jì)
基本參數(shù)
⒈ 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，即
≥
1） 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值
（1）試選載荷系數(shù)
（2）小齒輪轉(zhuǎn)矩
注：由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得：圓柱齒輪機(jī)械傳動(dòng)7級(jí)精度的傳動(dòng)效率為0.98-0.995
（3）選取齒寬系數(shù)
（4）材料的彈性影響系數(shù)
（5）由齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
（6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
（7）查得接觸疲勞壽命系數(shù);
（8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得
2）計(jì)算
（1）小齒輪節(jié)距的計(jì)算，允許應(yīng)力的接觸疲勞值不大
≥
（2）計(jì)算圓周速度與齒寬
（3）計(jì)算齒寬與齒高之比
模數(shù)
齒高
（4） 計(jì)算載荷系數(shù)
根據(jù)速度,7級(jí)精度，查得動(dòng)載系數(shù);
直齒輪，假設(shè)＜查得;
使用系數(shù);
7級(jí)精度小齒輪對(duì)稱(chēng)支撐布置，；
由，得；故載荷系數(shù)
2. 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
彎曲疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為
≥
1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
（1）查得小齒輪的彎曲疲勞極限；齒輪的彎曲疲勞極限；
（2）查得彎曲疲勞壽命系數(shù)；;
（3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，得
（4）計(jì)算載荷系數(shù)
（5）查取齒形系數(shù)
；
（6）查取應(yīng)力校正系數(shù),;
（7）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較得：
大齒輪的數(shù)值大。
2） 設(shè)計(jì)計(jì)算
≥
從上面的小齒輪的直徑大于φ22.5mm，和模量大于1.013，可滿(mǎn)足齒輪強(qiáng)度要求?？紤]到加工難易以及軸的強(qiáng)度故取模數(shù)m=6.5，小齒輪分度圓直徑為130mm。
3. 幾何尺寸計(jì)算
1） 計(jì)算分度圓直徑
2） 計(jì)算中心距
3） 計(jì)算齒輪寬度
取 , .
4） 計(jì)算齒頂圓直徑
5） 計(jì)算齒根圓直徑
齒輪的結(jié)構(gòu)及其幾何尺寸，通常是相關(guān)材料和制造工藝，比較常用的鑄造或鍛造毛坯。當(dāng)毛坯直徑大于400mm，鑄坯可以考慮；當(dāng)齒輪齒根圓直徑與軸的直徑差值時(shí)，為了避免失敗，由于鍵槽輪轂太弱，齒輪和軸應(yīng)加工成一個(gè)有機(jī)的整體；因?yàn)樾↓X輪的齒頂圓直徑小于200毫米，所以齒輪可制成固體結(jié)構(gòu)。如圖所示：
圖 3—1 齒輪結(jié)構(gòu)形式圖
與大齒輪齒頂圓直徑大于160毫米，因此大齒輪的結(jié)構(gòu)形狀如圖3-3所示：
圖3—3 大齒輪形狀結(jié)構(gòu)圖
3.1.2 鏈輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
外鏈傳動(dòng)主要是用在要求可靠和遠(yuǎn)離軸的情況下，和其他不宜使用的場(chǎng)合進(jìn)行齒輪傳動(dòng)。其中最廣泛使用的滾子鏈，和齒鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高，制造難度大，因此，采用滾子鏈傳動(dòng)。
鏈輪的材料應(yīng)能確保輪齒具備足夠的耐磨性和強(qiáng)度。小鏈輪的嚙合頻率要比大鏈輪的嚙合頻率大，影響也比較嚴(yán)重，所以小鏈輪應(yīng)用材料制成，具有良好的。因此大鏈輪的材料選用35鋼，小鏈輪則采用20鋼。
1. 選擇鏈輪齒數(shù)
假設(shè)鏈速v=0.6—3m/s，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取小鏈輪齒數(shù)；大鏈輪齒數(shù)。
2. 計(jì)算功率
由手冊(cè)查得工作情況系數(shù),故
3. 確定鏈條鏈節(jié)數(shù)
初定中心距，則鏈節(jié)數(shù)為
取節(jié)
4. 確定鏈條的節(jié)距P
通過(guò)對(duì)小鏈輪轉(zhuǎn)速的估計(jì)，當(dāng)工作時(shí)處于左電源曲線的頂點(diǎn)鏈，可能會(huì)發(fā)生鏈板疲勞損傷。乍得小鏈輪齒系數(shù)
;
;
選取單排鏈，,故得所需傳遞的功率為
由小鏈輪轉(zhuǎn)速及功率,考慮到剪草時(shí)的實(shí)際情況，根據(jù)手冊(cè)選取鏈號(hào)為10A單排鏈。也證實(shí)了原始的估計(jì)頂點(diǎn)鏈的功率曲線的工作在左邊是正確。再查得鏈節(jié)距P=15.875mm。
5. 確定鏈長(zhǎng)L及中心距a
中心距減少量
實(shí)際中心距
取
6. 驗(yàn)算鏈速
與原假設(shè)相符。
7. 驗(yàn)算小鏈輪轂孔
由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得小鏈輪轂孔許用最大直徑為45mm。
8. 幾何尺寸計(jì)算
1） 計(jì)算分度圓直徑
2） 計(jì)算齒頂圓直徑
因此，取
因此，取
3） 計(jì)算齒根圓直徑
小直徑的直徑可制成整體式，中等尺寸的鏈輪可制成孔板式。由計(jì)算結(jié)果可以得出大小鏈輪的形狀結(jié)構(gòu)。如圖3-4，3-5所示：
圖3—4 小鏈輪形狀結(jié)構(gòu)圖
圖3—5 大鏈輪形狀結(jié)構(gòu)圖
3.1.3 軸的設(shè)計(jì)
1 軸的材料選擇
軸是碳鋼和合金鋼的主要材料。絕大多數(shù)鋼軸毛坯，其中一些是直接輪。
鋼的低成本比合金鋼低，熱處理或化學(xué)熱處理后的耐磨性和疲勞強(qiáng)度得到改善，因而廣泛應(yīng)用于碳鋼的制造，其中最常用的是45號(hào)鋼。
合金鋼具有較高的力學(xué)性能和較高的淬火性能。因此，在大功率的傳輸，并減少的大小和質(zhì)量，提高耐磨性的軸，和在高溫或低溫條件下的軸，使用合金鋼。
必須指出的是，在一般的操作溫度（200℃以下），對(duì)碳鋼和合金鋼的彈性模量幾乎是相同的，所以在選擇鋼的類(lèi)型并確定鋼的熱處理方法，根據(jù)的是強(qiáng)度和耐磨性。而不是軸的彎曲或扭轉(zhuǎn)剛度。但應(yīng)注意的是，在給定的條件下，有時(shí)也能夠選擇較低的強(qiáng)度，并用適當(dāng)?shù)妮S截面面積法增加軸的剛度。
各種熱處理（如高頻淬火、滲碳、氮化、氰化等）和表面強(qiáng)化處理（如噴丸、滾壓等），對(duì)改善軸的疲勞強(qiáng)度有顯著影響。
高強(qiáng)度鑄鐵和球墨鑄鐵容易制造復(fù)雜形狀，且價(jià)格低廉，具有良好的吸振性和耐磨性，且對(duì)應(yīng)力集中度較低的優(yōu)點(diǎn)，可用于制造復(fù)雜形狀的軸。
根據(jù)軸的常用材料及其主要力學(xué)性能，結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)45鋼進(jìn)行了三鋼的負(fù)載小、低速等軸的選擇。
2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
指定軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括合理的形狀和結(jié)構(gòu)尺寸。
軸的結(jié)構(gòu)主要由以下因素決定：安裝位置和軸的形式；軸類(lèi)零件的類(lèi)型，尺寸，數(shù)量和軸的耦合和方法；性質(zhì)的載荷，尺寸，方向和分布；軸的加工工藝等。由于結(jié)構(gòu)因素對(duì)軸、結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)形式和具體情況的不同而不同，所以對(duì)軸的結(jié)構(gòu)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)時(shí)必須針對(duì)不同情況進(jìn)行具體的分析。但是，無(wú)論什么樣的特定條件下，軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿(mǎn)足：軸和安裝在軸上的零件的工作位置；在軸上的零件應(yīng)便于安裝和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的工藝性等。
軸上零件的軸向定位是以軸肩、套筒、圓螺母、軸端擋圈和軸承端蓋等來(lái)保障的。
軸肩 將方向的肩膀和肩部的位置，用肩膀的定位是最方便和最可靠的方法，但使用軸的肩膀會(huì)不可避免地使軸的直徑，和肩膀會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中由于交叉部分的突變。此外，軸肩太多時(shí)間不利于加工。其結(jié)果是，軸向的肩部位置是使用更大的軸向力的場(chǎng)合。
套筒結(jié)構(gòu)定位簡(jiǎn)單，工作可靠，無(wú)需開(kāi)槽、鉆削螺紋軸，因此不影響軸的疲勞強(qiáng)度，一般用于軸方向的2個(gè)部分之間。如2部分的間隔太大，不應(yīng)該用以增加定位套的量，以及套筒材質(zhì)的質(zhì)量。因套筒與軸的配合較松，如軸的轉(zhuǎn)速較高時(shí)，也不宜采納套筒定位。
圓螺母定位可以承受較大的軸向力，但軸有較大的應(yīng)力集中，可減少軸的疲勞強(qiáng)度，所以常用于固定軸類(lèi)零件，用雙圓螺母和圓螺母和雙形式固定墊圈。當(dāng)兩者之間的距離是使用較大的套筒定位軸，通常用于圓螺母定位。
用螺釘或卡套管接頭端蓋軸承，使軸承外圈軸向定位。在一般情況下，整個(gè)軸的定位也經(jīng)常使用軸承端蓋。
軸的周向方向的方向是限制軸上零件的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。常用零件的圓周定位鍵、花鍵、銷(xiāo)、螺釘和配合緊固螺釘，這不僅在力。
隨著軸段的要求，應(yīng)盡可能使用標(biāo)準(zhǔn)直徑。安裝標(biāo)準(zhǔn)件（如滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器、密封圈等）的軸類(lèi)零件的直徑，應(yīng)采取相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)并選用公差。
為了使齒輪、軸承等都具有操作方便的零件的要求，并減少表面磨損，在前面的坐標(biāo)軸截面應(yīng)采用較小的直徑。為了使干涉配合與軸件容易裝配，將壓力為軸段匹配系統(tǒng)的軸段的錐度；或?qū)ν惠S段的不同尺寸公差。
軸向長(zhǎng)度的確定，應(yīng)盡可能使該結(jié)構(gòu)是緊湊的，但也確保部件裝配或調(diào)整所需的空間。軸的各段長(zhǎng)度主要是根據(jù)各部分和軸與軸的尺寸和相鄰部分的必要的間隙。為了保證軸位的定位和可靠，要配合齒輪和軸的聯(lián)接等軸的長(zhǎng)度要短于一般的2～3mm的輪。
結(jié)合以上的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，各軸的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和尺寸如下：
（1） 軸Ⅰ的設(shè)計(jì)
1） 求作用在軸Ⅰ上齒輪2的力
因?yàn)? ，故
（）
由此可見(jiàn)，軸所承受的力很小。
2） 初步確定軸的最小直徑
根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得，取=112,因此得
考慮到需要鍵槽加工技術(shù)，所以要取。顯然，軸的最小直徑是安裝在車(chē)輪上，即。
3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
①為了滿(mǎn)足車(chē)輪的軸向定位要求，車(chē)輪外M16螺母套筒定位與定位。
②初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)承受的徑向和軸向力均很小，故選用深溝球軸承。指的是工作要求和依據(jù)，根據(jù)， 參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 276-1994，通過(guò)初步選擇0組基本組游隙軸承產(chǎn)品目錄，6004個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的精密單列深溝球軸承，尺寸。因?yàn)橐蟀惭b擋油環(huán)，因此軸承內(nèi)用套筒定位，套筒用軸肩定位；外用軸承端蓋定位。軸承安裝在軸承架，其周向位置的過(guò)渡的保證，對(duì)公差的選擇軸的直徑是M6的。。
③因?yàn)檩S上齒輪之間的配合原因，故?、螅舳蔚闹睆綖椋蝗?。
④取安裝齒輪處的軸段Ⅴ－Ⅵ的直徑；。齒輪的右端選用軸肩定位，軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度。齒輪左端采用圓螺母定位，取用M27圓螺母，螺紋。
⑤；。
⑥軸承端蓋采用M5的螺釘固定，軸承端蓋的總寬度為20mm，故取。
所以，已初步確定了軸Ⅰ的各段直徑和長(zhǎng)度。
⑦軸上零件的周向定位
齒輪、車(chē)輪與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。按由手冊(cè)查得平鍵截面（摘自GB/T 1095-2003），鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為50mm（摘自GB/T 1096-2003）。 同時(shí)為了確保齒輪與軸的配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為H7/n6；同樣車(chē)輪與與軸的聯(lián)接，選用B型平鍵，車(chē)輪與軸的配合為H7/k6.
⑧由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，M16螺紋倒角2×45°；M27螺紋倒角1×45°；各軸肩處的圓角半徑取R1。
根據(jù)軸的軸的結(jié)構(gòu)做一個(gè)計(jì)算圖。作為梁的軸的支承跨距=185mm+170mm=355mm.按照軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖。
從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中能夠看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。現(xiàn)將計(jì)算出的截面C處的MH、MV及M值列于下表。
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
=42N, =46N
FNV1=15N,FNV2 =17N
彎矩M
=7820N·mm
MV=2890 N·mm
3.按彎矩合成力校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度。按照《機(jī)械設(shè)計(jì)》式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，和單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力
1）軸Ⅰ
===5.39
前已選定軸為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表得[]=60。所以<[],故安全。
2）軸Ⅱ
===19.98
前已選定軸為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表得[]=60。因此<[],故安全。
初步確定了軸的結(jié)構(gòu)，如圖3 - 6。
圖3—6軸Ⅰ的結(jié)構(gòu)
參照軸Ⅰ的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，
1） 求作用在軸Ⅱ上齒輪1的力
2） 初步確定軸的最小直徑
取=112
考慮到需要開(kāi)鍵槽以及加工工藝，故取=20mm。顯然，軸的最小直徑是安裝軸承處。
3） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
①初步選擇滾動(dòng)軸承。
初步選定由軸承產(chǎn)品目錄級(jí)0個(gè)基本的間隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度為6004個(gè)單排深槽球軸承，其大小為，外部定位方法定位支架，內(nèi)部套筒定位。故取。
②；。
③Ⅲ-Ⅳ段和Ⅶ-Ⅷ段是安裝大鏈輪的軸段，故其直徑為30mm，長(zhǎng)度為10mm。左右兩端定位分別為軸肩定位和套筒定位。軸肩直徑為，長(zhǎng)度為，。
④Ⅴ－Ⅵ段為小齒輪。分度圓直徑為130mm。長(zhǎng)度為134mm，左端用圓螺母定位，右端用軸肩定位。圓螺母選取M42,該段長(zhǎng)25mm。軸肩直徑為52mm，長(zhǎng)10mm。
⑤軸上零件的周向定位
齒輪和鏈輪與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。選用平鍵分別為和B型平鍵，配合為H7/n6。
⑥取軸端倒角為1×45°，各軸肩處的圓角半徑取R1。
（一）高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
1．選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
1）考慮此減速器的功率及現(xiàn)場(chǎng)安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開(kāi)線斜齒輪
?2）按GB/T10095－1998，選擇7級(jí)精度
3）材料：高速級(jí)小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)，硬度為280HBS，高速級(jí)大齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為240HBS
4）取小齒輪齒數(shù)=27，大齒輪齒數(shù)Z=i2×Z=4.28×27=115.56 取Z=115.
5）選取螺旋角β=12°
2．按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
1） 確定各參數(shù)的值:
①試選=1.45
查課本圖10-30 選取區(qū)域系數(shù) Z=2.45
取0.8
②由課本公式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
N=60nj =60×720×1×（10×350×16）
=2.4×10h
N= N/ i=5.7×10h
③查課本圖 10-19得：K=1 K=1.05
④齒輪的疲勞強(qiáng)度極限
取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,應(yīng)用公式10-12得:
[]==1×700=700
[]==1.05×550=577
許用接觸應(yīng)力
⑤查課本由表10-6得： =189.8MP
由表10-7得: =1
⑥計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
T=95.5×10×=95.5×10×7.2/1450
=4.742×10N·mm
2)計(jì)算
②計(jì)算圓周速度
③計(jì)算齒寬b和模數(shù)
b==44.3mm
⑤計(jì)算縱向重合度
=0.318=3.62
⑥計(jì)算載荷系數(shù)K
使用系數(shù)=1
根據(jù),7級(jí)精度, 查課本由表10-8得
動(dòng)載系數(shù)K=1.11,
查課本由表10-4得K的計(jì)算公式:
K= +0.23×10×b
=1.12+0.18(1+0.61) ×1+0.23×10×43.59=1.42
查課本由表10-13得: K=1.35
查課本由表10-3 得: K==1.2
故載荷系數(shù):
K＝K K K K =1×1.11×1.2×1.42=1.89
⑦按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑
d=d=43.59×=46.07
⑧計(jì)算模數(shù)
=
3．按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式
≥
1） 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值
①載荷系數(shù)K
K＝K K K K=1×1.11×1.2×1.35＝1.798
②根據(jù)縱向重合度εβ＝1.903,從圖10－28查得
螺旋角影響系數(shù)Yβ＝0.99
? ③計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)
Zv1＝Z1/cos3β＝27/ cos13°＝29.19?
Zv2＝Z2/cos3β＝115/ cos13°＝126
?? 按對(duì)稱(chēng)布置，初選齒寬系數(shù)＝1
??④?查取齒形系數(shù)Y和應(yīng)力校正系數(shù)Y
查課本由表10-5得:
齒形系數(shù)Y＝2.52 Y＝2.16
?應(yīng)力校正系數(shù)Y＝1.62? Y＝1.81
⑤計(jì)算大小齒輪的
?安全系數(shù)由表查得S＝1.4
查課本由表10-20c得到彎曲疲勞強(qiáng)度極限??????????????????
小齒輪 大齒輪
查課本由表10-18得彎曲疲勞壽命系數(shù):
K=0.85 K=0.88
取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4
[]=
[]=
⑦根據(jù)實(shí)際的負(fù)載系數(shù)修正計(jì)算的節(jié)徑
d3=d3t=72.96×=79.46
⑧計(jì)算模數(shù)
=
3. 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式
≥
1）確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值
①載荷系數(shù)K
K＝K K K K=1×1.2×1.1×1.1＝1.45
③?????? 初選齒寬系數(shù)
?? 按對(duì)稱(chēng)布置，由表查得＝1
??④??查取齒形系數(shù)Y和應(yīng)力校正系數(shù)Y
查課本由表10-5得:
齒形系數(shù)Y＝2.57 Y＝2.20
?應(yīng)力校正系數(shù)Y＝1.60? Y＝1.78
參照軸Ⅰ，軸Ⅱ的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以得出：
取軸Ⅲ的=20mm亦滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。顯然，軸的最小直徑是軸承的安裝。
3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
①取=13mm。
②初步選擇滾動(dòng)軸承。
軸承產(chǎn)品目錄由2組軸承的初步選擇0組基本的間隙組和標(biāo)準(zhǔn)的精密單排深槽球軸承6004，其大小為，兩者之間的軸承和鏈輪與定位套。外側(cè)采用軸承架定位。
③；。
④第III IV、VII、VIII是安裝一個(gè)小鏈輪軸，其直徑為30mm，長(zhǎng)度為10mm。左右定位均用套筒定位。
⑤Ⅳ-Ⅴ段為安裝往復(fù)刀具處。選用套筒定位。直徑為，長(zhǎng)度為。
⑥軸上零件的周向定位
小鏈輪與軸的周向定位均采用B型平鍵聯(lián)接。選用平鍵為B型平鍵，往復(fù)刀具與軸的聯(lián)接選用平鍵，配合均為H7/n6。
⑦軸倒角1×45°，對(duì)軸肩半徑R1。
（4）底刀軸的設(shè)計(jì)
根據(jù)設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)軸的設(shè)計(jì)，使底刀軸的結(jié)構(gòu)如下：
①取33.5mm。旋轉(zhuǎn)手柄外直徑30。
②初步選擇滾動(dòng)軸承。
選用同上軸同樣的滾動(dòng)軸承。內(nèi)用肩定位，外端支架定位，外部手柄與軸承端蓋末端定位。，
③；。
④Ⅳ－Ⅴ段是安裝底刀的部分，取。
⑤軸承端蓋的總寬度為31mm，用M5螺釘固定。
⑥在定位軸之間的刀片和過(guò)渡配合和線程連接。
⑦軸端倒角、螺紋倒角1×45°，對(duì)軸肩半徑R1。
3 提高軸強(qiáng)度的措施
(1) 合理安排軸上的部件，以減少軸的負(fù)荷；
(2) 改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)以減小應(yīng)力集中的影響；
軸在不同的應(yīng)力條件下工作，軸突變截面尺寸產(chǎn)生應(yīng)力集中，疲勞損傷的軸常發(fā)生在這里。為了提高軸的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)盡量減小應(yīng)力集中源，減小應(yīng)力集中度。對(duì)于這一軸肩較大的過(guò)渡半徑應(yīng)采取減少應(yīng)力集中。但對(duì)于定位的定位，也務(wù)必保證零件得到可靠的定位。當(dāng)靠肩部的定位零件的半徑是很小的，為了增加軸肩的半徑，可以用凹圓的角或加墊片環(huán)。
(3)改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)以減小軸的載荷；
(4)改進(jìn)軸的表面質(zhì)量以提高軸的疲勞強(qiáng)度；
軸的表面粗糙度和表面硬化也會(huì)影響軸的疲勞強(qiáng)度。軸表面粗糙，疲勞強(qiáng)度也較低。因此，應(yīng)合理的加工，以減少表面和圓角的軸粗糙度。
表面強(qiáng)化處理方法是：表面高頻淬火等熱處理；表面滲碳、氰化、氮化等化學(xué)熱處理；碾壓、噴丸等強(qiáng)化處理。通過(guò)滾壓，噴丸強(qiáng)化表面強(qiáng)化處理，產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力能使軸的表面，從而提升軸的疲勞抗力。
各個(gè)軸均采用淬火處理。
4 軸的結(jié)構(gòu)工藝性
結(jié)構(gòu)過(guò)程軸指的是軸的結(jié)構(gòu)，應(yīng)便于軸上零件的加工和裝配，且生產(chǎn)率高，成本低。一般而言，軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，過(guò)程更為好。所以，在滿(mǎn)足要求的前提下，應(yīng)盡量簡(jiǎn)化軸的結(jié)構(gòu)。
為了便于裝配零件并去掉毛刺，軸端應(yīng)制出45°的倒角；需要磨削加工的軸段，需要切斷軸段的螺紋，應(yīng)留有一個(gè)后刀槽。它們的大小可在標(biāo)準(zhǔn)或手動(dòng)。
為了減少處理時(shí)間，減少了工件的裝夾，在相同的軸偏差應(yīng)布置鍵槽（或投影）在同一總線上的軸。為了刀具種類(lèi)和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，軸的直徑相同的圓角、倒角、鍵槽寬度、磨輪、槽寬和槽寬等應(yīng)盡可能采用相同的尺寸。
3.1.4 軸承校核
滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)械中廣泛使用的零件之一，它主要依賴(lài)于滾動(dòng)軸承的旋轉(zhuǎn)部件的主要部件。絕大多數(shù)常用的滾動(dòng)軸承已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并有大量的專(zhuān)業(yè)工廠制造，供應(yīng)各種規(guī)格常用的軸承。
滾動(dòng)軸承的構(gòu)成：包括：內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體、保持架 ?
用于頸和軸總成、外環(huán)用于和軸承孔的裝配。通常是內(nèi)圈與軸頸的旋轉(zhuǎn)，外圈是固定的，但也可用于內(nèi)外環(huán)固定旋轉(zhuǎn)，或內(nèi)外環(huán)旋轉(zhuǎn)的同時(shí)。當(dāng)相對(duì)旋轉(zhuǎn)內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體的滾動(dòng)，即外圈滾道。保持架的作用主要是均勻地隔開(kāi)滾動(dòng)體。
滾動(dòng)體的基本類(lèi)型有：鋼球、圓柱滾子、圓錐滾子、滾針、鼓形滾子、不對(duì)稱(chēng)鼓形滾子。
與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承精度高，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)動(dòng)方便，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。
與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)：
1、在一般情況下，滾動(dòng)軸承和流體動(dòng)力潤(rùn)滑軸承的效率較高，但混合潤(rùn)滑軸承的軸承更高；
2、徑向間隙小，向心角接觸軸承預(yù)緊預(yù)緊間隙可消除是可行的，精度高和操作；
3、對(duì)于同一尺寸的軸徑，軸承寬度小于滑動(dòng)軸承，軸的結(jié)構(gòu)緊湊；
4、大多數(shù)的滾動(dòng)軸承都可以是徑向和軸向載荷，所以組合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；
5、消耗潤(rùn)滑劑少，便于密封，易于維護(hù)；
6、不需要有用有色金屬；
7、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，成批生產(chǎn)，成本低；
與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承的缺點(diǎn)：
1、承受沖擊載荷能力較差；
2、高速重載載荷下軸承壽命較低；
3、振動(dòng)及噪聲較大；
4、徑向尺寸比滑動(dòng)軸承；
可以正確使用滾動(dòng)軸承，主機(jī)可以獲得良好的工作性能，延長(zhǎng)使用壽命；企業(yè)能否縮短檢修時(shí)間，降低維修成本，提高機(jī)器運(yùn)行速度，具有十分重要的作用。因此，在選擇滾動(dòng)軸承時(shí)，無(wú)論是設(shè)計(jì)制造單元還是維修單元，都必須進(jìn)行高值的選擇。一般而言，選擇軸承的步驟可以概括為：1。根據(jù)軸承工作條件（包括載荷方向和載荷、轉(zhuǎn)速、潤(rùn)滑方式和同軸度的要求，或不，安裝和維護(hù)，環(huán)境溫度等），選擇基本型，公差等級(jí)，軸承間隙。根據(jù)軸承的工作條件和受力情況和壽命要求，通過(guò)計(jì)算確定軸承類(lèi)型，或根據(jù)所選軸承的要求，計(jì)算出壽命；3。所選軸承額定載荷和極限轉(zhuǎn)速的計(jì)算。
?選擇軸承極限轉(zhuǎn)速的主要因素，滌綸壽命和承載能力，其他因素有助于確定軸承類(lèi)型、結(jié)構(gòu)，為最終的解決方案尺寸和公差等級(jí)和游隙。類(lèi)型選擇，各種滾動(dòng)軸承具有不同的特性，適用于各種機(jī)械的不同使用。在選擇軸承類(lèi)型時(shí)應(yīng)考慮以下因素。一般：推力軸承選用推力軸承、角接觸軸承、滾珠軸承通常用于高速應(yīng)用，承受徑向載荷重量，選用滾子軸承。總之，從不同廠家的人員選擇，很多軸承產(chǎn)品，選擇合適的類(lèi)型。針對(duì)機(jī)械的空間和位置的機(jī)械設(shè)計(jì)，在一般情況下，確定軸的尺寸，然后，根據(jù)滾動(dòng)軸承的軸向尺寸選擇。用球軸承通常是小軸，軸選用滾子軸承。但是，當(dāng)軸承的直徑在機(jī)器方向的限制，選擇針輥軸承，特殊的輕和超輕系列球或滾子軸承；當(dāng)軸承在軸向位置的機(jī)器被限制，可以選擇一個(gè)狹窄，窄范圍的球或滾子軸承。軸承的載荷大小、方向和性質(zhì)的載荷承載著最重要的因素。托輥軸承是用來(lái)進(jìn)行重載的，球軸承用在輕或中等載荷下，滲碳軸承鋼或貝氏體硬化，能承受沖擊和振動(dòng)載荷。在負(fù)載的方向上，在純徑向載荷下，可選擇深槽球軸承、圓柱滾子軸承或軸承滾子軸承。小純軸向載荷，可選用推力球軸承；在高純軸向載荷作用下，可選用推力滾子軸承。當(dāng)軸承的徑向和軸向，角接觸球軸承一般選擇或圓錐滾子軸承。懸臂支撐結(jié)構(gòu)，常使用或角接觸球軸承，圓錐滾子軸承和成對(duì)使用。
滾動(dòng)軸承類(lèi)型選擇應(yīng)注意的問(wèn)題:
1、考慮軸承的承受載荷情況
方向：采用徑向力時(shí)，徑向力為徑向軸承，采用軸向力時(shí)，采用推力軸承；徑向力和周向力聯(lián)合作用時(shí)，用向心推力軸承；
尺寸：由較大的載荷，可用的滾子軸承，或較大的一系列軸承的尺寸；當(dāng)承受小載荷時(shí)，可使用滾珠軸承，或一系列較小的軸承尺寸
2、考慮對(duì)軸承尺寸的限制
當(dāng)對(duì)軸承的徑向尺寸嚴(yán)格限制時(shí)，可選用滾針軸承；
3、考慮軸承的轉(zhuǎn)速
一般而言，球軸承比滾子軸承能適應(yīng)更高的轉(zhuǎn)速，軸承重量輕系列軸承可以適應(yīng)更高的速度；另外，各種推力軸承極限轉(zhuǎn)速低，不容易為高速旋轉(zhuǎn)速度。
4、考慮對(duì)軸承的調(diào)心性要求
自調(diào)心球軸承和調(diào)心滾子軸承能滿(mǎn)足一定的調(diào)心的要求（即：軸線與軸承座孔心線可以適當(dāng)變形），和圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承、滾針軸承滿(mǎn)足對(duì)準(zhǔn)能力幾乎為零的要求
根據(jù)各個(gè)軸承的特點(diǎn)以及選用原則，可以肯定我們初步選定的型號(hào)6004深溝球軸承滿(mǎn)足要求。
由于軸3的載荷是最大的，而軸的最大速度為3，這是最危險(xiǎn)的軸3。如果軸承壽命滿(mǎn)足要求，其他軸承可以滿(mǎn)足要求。所選6004深溝球軸承的基本額定動(dòng)載荷C為9.38kN假設(shè)鏈傳動(dòng)的效率為0.9。
顯然，軸承壽命滿(mǎn)足要求。
3.2 剪草機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
3.2.1 斷草方式設(shè)計(jì)
1 用割的方式 即用刀將草截?cái)唷５遣菔侨彳浀?，一個(gè)末端是自由的，很難用切割的方式來(lái)切割草。
2 用刀或繩子打，把草折斷。使用這種方法修復(fù)的草是非常高的，要求的速度，在草之前沒(méi)有被中斷，這樣的草產(chǎn)品有，但他們都使用的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，不符合我們的環(huán)保設(shè)計(jì)要求。
3 用剪斷的方式 用一把刀去割草，用相對(duì)運(yùn)動(dòng)的原理，很容易剪下的草，并且沒(méi)有需要很高的速度。
以上方案的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際的設(shè)計(jì)理念和實(shí)際需要，我們選擇了設(shè)計(jì)中的隔斷草。
3.2.2 刀架設(shè)計(jì)
1 剪切裝置
剪切裝置由刀和底刀組成。底刀固定在底部的工具后，剪下的草，葉片是線性的時(shí)。往復(fù)刀結(jié)構(gòu)如圖3-10，往復(fù)刀具刀片形狀的條形曲面，為長(zhǎng)條葉片，均勻分布在刀具載體上的五個(gè)刀片。草屑，往復(fù)刀具旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，開(kāi)始由葉端和終點(diǎn)的剪切刃口，割草對(duì)往復(fù)刀具刀片螺釘旋轉(zhuǎn)夾在口面，并已切斷。在剪草的過(guò)程中，葉片始終是接觸的。
圖3-10 刀具結(jié)構(gòu)圖
2 刀刃間隙調(diào)整裝置
刀片間隙調(diào)整裝置由一個(gè)旋轉(zhuǎn)輪組成，由螺紋連接組成。轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使我們沿著螺紋軸的長(zhǎng)度和圈底頭軸為支點(diǎn)，作為底頭底刀的旋轉(zhuǎn)和上下移動(dòng)，可以調(diào)整間隙之間的底刀和往復(fù)刀具刀片。左邊的手柄，間隙增加，手柄是正確的，并且間隙減少。
3.2.3刀頭設(shè)計(jì)
在之前的方案設(shè)計(jì)章節(jié)，我們選擇用剪斷的方式來(lái)設(shè)計(jì)刀具。根據(jù)老式理發(fā)器（見(jiàn)圖3-1）的刀頭，我們同樣可以考慮用此種刀頭作為我們騎行式剪草機(jī)的刀具部分。現(xiàn)設(shè)計(jì)刀頭由固定在刀架上的下刀片和可以水平橫向往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的上刀片組成。這樣通過(guò)上刀片的往復(fù)移動(dòng)將草葉剪斷，同時(shí)又不需要太高的速度就能夠?qū)崿F(xiàn)。這樣就避免了大功率帶來(lái)的噪音污染。
刀頭主要尺寸設(shè)計(jì)如下：下刀片（固定刀片）（如圖3-2），厚度3mm，寬度343mm，齒長(zhǎng)30mm，齒寬8mm，齒間距8mm；
上刀片（活動(dòng)刀片）（如圖3-10）具體尺寸同下刀片；
刀頭整體裝配如圖3-10。
端面凸輪（如圖3-10），端面凸輪主體是由一個(gè)直徑250mm，長(zhǎng)度38mm的圓柱，以通過(guò)圓柱中心的斜面等分成兩半組成，因此無(wú)論斷面凸輪如何旋轉(zhuǎn)，其端面任意水平線的兩點(diǎn)距離是不變的，因此與固定裝置內(nèi)爪永遠(yuǎn)是保持接觸，故而可以一直帶動(dòng)固定裝置做水平往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。
螺紋桿（如圖3-10），螺紋桿整體長(zhǎng)度為306mm，直徑為30mm，螺紋起始處距離桿底部93mm，螺紋總長(zhǎng)130mm。
螺紋桿固定裝置（如圖3-11），其中上面的裝置高度26mm，孔徑30mm，孔中心距離箱體外表面21mm；下面的裝置，高度26mm，孔徑23mm。使用M8螺釘與箱體固定。
圖3-11 剪草機(jī)構(gòu)
3.2.3 刀架高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)
為了實(shí)現(xiàn)對(duì)剪草高度調(diào)整，我們?cè)O(shè)計(jì)了沿垂直方向移動(dòng)的刀架，移動(dòng)是由軌道的兩側(cè)的導(dǎo)槽所決定的，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)螺栓連接的連接柄，通過(guò)螺栓的轉(zhuǎn)動(dòng)即可調(diào)節(jié)刀架的高度，同時(shí)通過(guò)螺栓的自鎖將滑塊固定在需要的位置。其結(jié)構(gòu)如圖3—11所示
：
圖 3-11 刀架調(diào)節(jié)方式
3.3 輪子總成選擇
根據(jù)實(shí)際需要和成本考慮選擇由佛山市南海區(qū)環(huán)球工業(yè)腳輪廠生產(chǎn)的前輪總成，如圖3—10其參數(shù)如下：
輪徑：793 mm
輪寬：60mm
載荷：70kg
安裝尺寸高度：380mm
螺桿參數(shù)：M12×25
圖3—12 前輪總成
減速箱（HT200）由鑄造，為分體式結(jié)構(gòu)確保齒輪質(zhì)量好的使用，
大端蓋分機(jī)體采用配合.
1. 機(jī)體有足夠的剛度
在車(chē)身上加筋，外輪廓為矩形，提高軸承剛度
2. 考慮到機(jī)體內(nèi)零件的潤(rùn)滑，密封散熱。
由于其傳輸速度小于12m／s，所以潤(rùn)滑油的入侵，為了避免油攪拌泥沙飛濺和編的油箱底面距離H為40mm
為了保證機(jī)械蓋和底座接縫密封，連接法蘭的寬度應(yīng)該有足夠的，連接表面應(yīng)是好的，表面粗糙度是
3. 機(jī)體結(jié)構(gòu)有良好的工藝性.
鑄件壁厚為8，圓角半徑為3。身體形狀簡(jiǎn)單，便于方便。
4. 對(duì)附件設(shè)計(jì)
A 視孔蓋和窺視孔
在頂部的機(jī)蓋打開(kāi)窺視孔，可以看到齒和傳動(dòng)部件的位置，并有足夠的空間，以便可以伸入，窺視孔的蓋板，對(duì)身體是一個(gè)窺視孔和法蘭，便于加工和表面強(qiáng)化的承載板的密封墊片，由投鐵板，用M8緊固
B 油螺塞：
底油底油池底，并安排減速器和靠近側(cè)的其它部位，不把油、排油塞堵，使油孔在本體的外壁上，由加工成軸承表面的螺絲頭，并加封油圈加以密封。
C 通氣孔：
作為減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，體溫升高，壓力