旋刀式割草機(jī)的設(shè)計(jì)
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JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY本 科 畢 業(yè) 論 文(設(shè) 計(jì))題目: 旋刀式割草機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué) 院: 工學(xué)院 姓 名: 鐘水林 學(xué) 號(hào): 20101134 專 業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 年 級(jí): 機(jī)制1004 指導(dǎo)教師: 林金龍 職 稱:教師 二0一四 年 五 月 旋刀式割草機(jī)的設(shè)計(jì) 目 錄1國(guó)內(nèi)外旋刀式割草機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r31.1割草機(jī)的分類31.2割草機(jī)割草的基本要求及注意事項(xiàng)31.3研究的內(nèi)容和方法41.4預(yù)期目標(biāo)42 整機(jī)總體設(shè)計(jì)方案42.1 設(shè)計(jì)原則42.2 旋刀式割草機(jī)的設(shè)計(jì)方案53 旋刀式割草機(jī)主要部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算73.1割草機(jī)工作部分設(shè)計(jì)83.2推桿的設(shè)計(jì)113.3機(jī)架的設(shè)計(jì)114 旋刀式割草機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算154.1動(dòng)力傳遞方案154.2傳動(dòng)比的計(jì)算155主要部件的強(qiáng)度分析166總結(jié)17致謝19參考文獻(xiàn)20 摘要 本次我設(shè)計(jì)的手推旋刀式割草機(jī)主要由框型連接成的行走輪、支架、和割草機(jī)構(gòu)組成,行走輪的內(nèi)圈設(shè)計(jì)有齒輪,割草機(jī)構(gòu)由滾刀構(gòu)成。滾刀的軸架放置于支架上,該軸的兩端分別裝有與行走輪的內(nèi)圈齒輪相嚙合形成行星輪系的小齒輪,滾刀刀片其刀刃為扭曲弧度形固定于刀架上,且在刀刃的前后設(shè)有切削角度,這樣當(dāng)割草機(jī)工作時(shí),刀刃與草形成一定合適的角度,有力的提高了刀片與草之間的切削力,從而盡量的減小了滾刀片在切割草的同時(shí)撕拉草筋而損傷草根的程度,有效地提高了割草機(jī)的割草效率,對(duì)草坪的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展更有好處。本次設(shè)計(jì)的手推割草機(jī)適于家里庭院及私人花園等草地使用,不需要電力或柴油為動(dòng)力,無噪音及雜物等污染,符合現(xiàn)代環(huán)保要求。人們?cè)诟畈莨ぷ髦?,既可以鍛煉身體又可以達(dá)到修整草坪的目的。關(guān)鍵詞:割草機(jī);環(huán)保;割草 Abstract Thedesignofhandpushreelmowerconsistsmainlyofwalkingwheels,frame,handrailframeandcuttingsubassembly,walkingwheelshavetheinnerringgears,cuttingsubassemblymakeupofthehobandfixedknife.Theshaftofhobrestsontheframe;atbothendsoftheshafthavethepiniongearsthatmeshwiththeinnerringgears.Thefixedknifeinstallsontheframe,thecuttingedgeoffixedknife is tangenttotheho sblade.Hobtwistedbladesfixonthetoolcarrier,andwiththebladecuttingangleonthefrontandrear.Thebevelanglesofcuttingedgecanenhancethecuttingforceswhenmowthelawn,andincreaseworkefficiency.Themowerdesignedforhomeandprivategardenandsmalllawnuse,withoutelectricityordiesel-powered,noairandnoisepollution,accordwiththerequirementsofenvironmentalprotection.Peoplewalkthroughthegrassfornotonlyphysicalexercisebutalsorealizationofthepurposeoftrimmingthelawn.Keywords:reelmower;lawn;environmentalprotection 1國(guó)內(nèi)外旋刀式割草機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 1.1割草機(jī)的分類按切割器類型可以分為旋刀式、往復(fù)式、滾刀式等。其中,應(yīng)用最多的是旋刀式割草機(jī)、滾刀式割草機(jī)和往復(fù)式割草機(jī)。往復(fù)式割草機(jī)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,從而達(dá)到成本低的效果。它的工作速度一般為45km/h。旋刀式割草機(jī)是由橫向懸掛在直立軸上的刀片高速旋轉(zhuǎn)打切草上部的葉片,它適于3575mm范圍內(nèi)割草。由于其工作中低廉,維修方便,使用靈活,只要將刀磨得鋒利,就能達(dá)到較為理想的割草效果。因而,市場(chǎng)上的草坪大都使用旋刀式割草機(jī)作業(yè),從而使旋刀式割草機(jī)稱為國(guó)內(nèi)外最流行的割草機(jī)。按配套動(dòng)力和作業(yè)方式分可以分為:手推式、手扶自行式、和拖拉機(jī)懸掛式割草機(jī)。按動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方式主要分為人力驅(qū)動(dòng)、電力驅(qū)動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)三種形式。其中,以各種發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的割草機(jī)最多,發(fā)動(dòng)機(jī)多使用單缸汽油機(jī)。 動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的割草機(jī)按牽引方式或懸掛方式可分為前置的、側(cè)置的、后置的、中置的割草機(jī)。當(dāng)今,也存在著旋刀式手推隨行式割草機(jī),大部分采用中置式懸掛,而滾刀手推隨行式割草機(jī)大多采用了前置的掛接,大型割草機(jī)則會(huì)采用混合牽引方式。1.2割草機(jī)割草的基本要求及注意事項(xiàng)1.2.1基本要求(1)割草高度可根據(jù)實(shí)際要求來調(diào)整,適應(yīng)的高度調(diào)整范圍較大,當(dāng)草坪要求修剪比較低能夠達(dá)到要求。(2)割草平整、整齊,同一個(gè)往返中割草高度要求一致,兩次作業(yè)行程銜接較為平滑、沒有接茬。(3)對(duì)不同的地形適應(yīng)能力較為強(qiáng),行走能力強(qiáng),隨地形不同變化剪草高度較為一致。(4)割草機(jī)對(duì)草坪碾壓較為輕、傷害比較少。(5)草屑等得收集要求干凈,被切割細(xì)碎性能好,有利于灑落在草坪下及時(shí)的腐爛。(6)割草機(jī)的整體質(zhì)量較好,故障較少,節(jié)省有用燃料、效率較為高。(7)方便于操作、靈活輕便、維修方便,零部件互換性和通用性較好。(8)正確的掌握修剪草坪時(shí)間同時(shí)制定科學(xué)的修剪頻率和修剪高度。1.2.2注意事項(xiàng)(1)不可以將手推式割草機(jī)用于割攀藤植物、屋頂或陽臺(tái)上的雜草,那樣會(huì)有可能傷害到自己身體。(2)每次在使用之前都必須仔細(xì)的進(jìn)行檢查,確認(rèn)螺栓、螺母、工具等都沒有磨損或破壞,對(duì)于磨損或破壞了的刀片應(yīng)當(dāng)及時(shí)的進(jìn)行更換。(3)檢查一下要割草草坪表面,要及時(shí)清除干凈石頭等堅(jiān)硬的物體,這些物品碰到刀片時(shí)有可能會(huì)飛甩出去而沒辦法控制。(4)如果旁邊有人,特別是兒童和婦女的時(shí)候,不應(yīng)該使用這種割草機(jī)。(5)割草時(shí)一定要穿防滑底靴子。(6)旋轉(zhuǎn)的刀片有可能會(huì)造成傷害,刀片轉(zhuǎn)筒和操作人員之間的安全距離要通過導(dǎo)桿分隔開的,一定要保持這個(gè)安全距離。在斜坡上割草時(shí)尤其要注意這點(diǎn),一定要科學(xué)的順著斜坡的方向割草。(7)當(dāng)后退拉動(dòng)割草機(jī)時(shí)要小心,有可能會(huì)有絆倒的危險(xiǎn)。(8)任何時(shí)候都不能將手或者腳放在運(yùn)動(dòng)的部件的上方或下方。(9)如果刀具遇到障礙或者堅(jiān)硬的物體時(shí),一定要適當(dāng)?shù)厝鏅z查割草機(jī)。(10)只能在能見度較好,視野比較清晰的時(shí)候才能進(jìn)行正常工作。1.3研究的內(nèi)容和方法根據(jù)目前我國(guó)割草機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在問題和人們草坪割草機(jī)的高要求,對(duì)現(xiàn)在有的割草機(jī)進(jìn)行不同程度地改進(jìn)。在旋刀式割草機(jī)基礎(chǔ)上,通過對(duì)它進(jìn)行做減噪處理和刀片的強(qiáng)化處理,利用現(xiàn)代科學(xué)設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)出一款結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、操作狠方便、低噪音、高效率的旋刀式割草機(jī)。在設(shè)計(jì)旋刀式草坪割草機(jī)整體結(jié)構(gòu),主要由汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、工作軸、傳動(dòng)軸、割草機(jī)機(jī)架、行走輪、旋刀刀片組成。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)為其提供動(dòng)力,通過工作軸和傳動(dòng)軸為旋刀裝置提供動(dòng)力。旋刀裝置主要部件為刀片。討論分析旋刀式割草機(jī)的基礎(chǔ)參數(shù),參考現(xiàn)有旋刀式割草機(jī)的基本參數(shù),既要保證工作的要求,又要求盡量的減小噪音污染并提高刀片使用壽命。根據(jù)選用的有關(guān)參數(shù),由經(jīng)驗(yàn)的公式計(jì)算旋刀式割草機(jī)所要的功率,根據(jù)該功率選擇合適的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)。該課題的研究方法有:理論方面的設(shè)計(jì)、繪制模擬的樣機(jī)并實(shí)現(xiàn)仿真模擬。既要保證割草機(jī)的使用方面的要求,又要求減小噪音污染,并提高刀片的有效使用壽命。1.4預(yù)期目標(biāo)(1)整機(jī)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,維護(hù)很方便,質(zhì)量較輕,尺寸較小,機(jī)動(dòng)性較好。(2)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為工作動(dòng)力源,人作為行走動(dòng)力,造價(jià)低、可靠性高、使用簡(jiǎn)便,具有節(jié)省能源,降低污染的特點(diǎn)。(3)適于一般草坪維護(hù),成本低廉,有利于大規(guī)模推廣應(yīng)用。2 整機(jī)總體設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)原則總體設(shè)計(jì)的一個(gè)旋轉(zhuǎn)刀式割草機(jī)設(shè)計(jì)遵循的原則(1)第一個(gè)滿足農(nóng)藝要求和適應(yīng)情節(jié)草坪區(qū)、良好的指導(dǎo)和操作的靈活性。(2)吸收的設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械在國(guó)內(nèi)外新技術(shù),采用新原理、新結(jié)構(gòu)和新工藝,設(shè)計(jì)合理,使用可靠,優(yōu)質(zhì)、廉價(jià)、可廣泛推廣。(3)高度的零部件的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化。(4)機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、操作簡(jiǎn)單、維修方便,輕質(zhì)量,良好的流動(dòng)性。2.2 旋刀式割草機(jī)的設(shè)計(jì)方案圖2-1旋刀式割草機(jī)實(shí)物圖圖2-2旋刀式割草機(jī)簡(jiǎn)圖1.工業(yè)腳輪 2.工業(yè)腳輪架 3.下機(jī)架 4.上機(jī)架5.發(fā)動(dòng)機(jī)6.推桿7.工業(yè)走輪架 8.工業(yè)走輪9.工作軸 10.刀片如圖2 - 2所示,旋轉(zhuǎn)刀式割草機(jī)工業(yè)腳輪,在框架下,引擎框架,推桿,工作軸,工業(yè)輪子和刀片,等。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)功率,輸出軸通過花鍵和配備刀片軸相連,驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)刀工作,使其實(shí)現(xiàn)割草,發(fā)動(dòng)機(jī)油門控制旋鈕,旋轉(zhuǎn)旋鈕控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和停止,從而實(shí)現(xiàn)控制工作速度,實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)刀的控制工作。手推割草機(jī)的權(quán)力是來自行走輪驅(qū)動(dòng),推力驅(qū)動(dòng)的人。指“人機(jī)工程手冊(cè),人們步行速度約為3 5公里/小時(shí),48 64米/分鐘,即考慮削減推割草機(jī),選擇人步行速度48米/分鐘,0.8米/秒。綜合以上因素,推桿的大小機(jī)械設(shè)計(jì)支持,并根據(jù)不同性別和年齡將推桿可以調(diào)整高度和角度的設(shè)計(jì)。站在大小的工作操作,以及人體需要活動(dòng)空間。由人機(jī)工程手冊(cè)查得,人體身高尺寸(成年男性)多在170 cm左右。因此,推桿距地面的高度取為1000毫米,且可在8401300毫米之間調(diào)節(jié),符合人體作業(yè)適應(yīng)度。設(shè)計(jì)原則:工作場(chǎng)所的高度取決于力量,運(yùn)營(yíng)商的高度的操作對(duì)象的大小,以及視野。精密加工,使用肘部的支持。(設(shè)計(jì)大小男人:105 115 mm的女性:100 100毫米)B:副固定在工作臺(tái)高度:113毫米C:輕體力勞動(dòng)。(男:95 100毫米女人:90 90毫米)D:辛勤工作。(男:80 95毫米女人:75 75毫米)這個(gè)設(shè)計(jì)屬于D范圍內(nèi)的設(shè)計(jì)。因?yàn)橐恢皇滞剖礁畈輽C(jī),力量來自人步行和推力。應(yīng)考慮的因素、結(jié)構(gòu)尺寸和行走輪直徑不宜太大。旋轉(zhuǎn)刀片速度需求71 97米/秒,速度范圍可以選擇旋轉(zhuǎn)到一個(gè)合理水平的噪音,并能正常工作。如果車輪直徑太大,會(huì)使機(jī)器底盤,影響整個(gè)機(jī)器的協(xié)調(diào),如果車輪直徑太小,很難,不能滿足設(shè)計(jì)要求,以滿足人們的推力約為200 N可以推割草機(jī)。初步選擇外輪D = 80毫米直徑,由理查德人機(jī)工程手冊(cè),人體身高大小在170厘米(男性)。因此,把離地面高度為100厘米,100 100厘米之間,可以調(diào)整,符合人體健康。能耗計(jì)算割草的功耗割草機(jī)的設(shè)計(jì)功耗,電源提供的,不包括在計(jì)算。旋轉(zhuǎn)刀剪草坪割草機(jī)上平地消耗功率的計(jì)算公式,式機(jī)速度(米/秒);B -機(jī)械切削副(m);伐區(qū)的莖每平方米需要功率,通常需要= 200 300。所需的割草機(jī)權(quán)力。選擇1.5馬力的發(fā)動(dòng)機(jī)。通過上述分析的割草機(jī)的各種參數(shù):割草機(jī)的總體寬度:495毫米;割草機(jī)切割長(zhǎng)度:400毫米;割草高度:25 50 mm;旋轉(zhuǎn)葉片寬度:B = 58毫米;螺旋刀厚度:l = 3毫米;底盤高度從地面:h = 350毫米;發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速:n = 3600 r / min;螺旋刀的速度:n = 3600 r / min = 75.4米/秒;螺旋刀片速度:v = 71 71米/秒;切削速度之間71 97毫秒,適當(dāng);人們繼續(xù)推動(dòng)15 20公斤,F = 200 n;P =陣線= 200 * 0.8 = 0.16;設(shè)置草地類型:原位。本田GX35汽油發(fā)動(dòng)機(jī),它的主要技術(shù)參數(shù)如表2 - 1所示:3 旋刀式割草機(jī)主要部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1割草機(jī)工作部分設(shè)計(jì)圖3-1刀組結(jié)構(gòu)圖表2-1 本田GX35汽油機(jī)技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)汽油機(jī)型號(hào)GX35汽油機(jī)型式單缸、四沖程氣缸直徑(mm)39.0活塞直徑(mm)30.0排量(mL)31標(biāo)定轉(zhuǎn)速(r/min)3600最大功率(ps)4旋轉(zhuǎn)方向逆時(shí)針方向(面向輸出軸)化油器型式膜片式點(diǎn)火系統(tǒng)晶體化,無觸點(diǎn)火花塞編號(hào)GMR5H(NGK)起動(dòng)方式手拉反沖起動(dòng)外形尺寸(長(zhǎng)寬高)(mm)198234240調(diào)速器型式離心重錘式燃油箱容量(L)1凈重(kg)3.4如圖3 - 1所示:旋轉(zhuǎn)刀螺紋圓柱銷定位螺母固定在工作軸,通過花鍵軸與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸,軸上的軸向定位打開11毫米深孔和兩個(gè)螺紋圓柱銷的位置。工作部件組成一組這樣的機(jī)構(gòu),旋轉(zhuǎn)刀可以隨時(shí)改變。圖3-1旋刀圖3-2旋刀結(jié)構(gòu)圖旋轉(zhuǎn)葉片結(jié)構(gòu)圖如圖3 - 2所示,材料是65 mn鋼等溫淬火后的硬度42 50,。3.1.2傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)材料是40 MNB合金結(jié)構(gòu)鋼、調(diào)質(zhì)處理、硬度的,28日內(nèi)部花鍵軸端,結(jié)構(gòu)如圖3 - 3所示。圖3-3傳動(dòng)軸圖(1)軸徑的初步計(jì)算根據(jù)軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件 ,式中:扭轉(zhuǎn)相應(yīng)切力,;軸所受的扭矩,;軸的抗扭截面系數(shù),;軸的轉(zhuǎn)速,;軸傳遞的功率,;計(jì)算截面處軸的直徑,。已知。其中,得,對(duì)于空心軸,式中為空心軸的內(nèi)徑與外徑之比,通常取=0.50.6。已知P =1.25,n=3600 r/min,軸的材料選用 40MnB, 。將其代入式中,得實(shí)心軸軸徑;空心軸軸徑。故輸出軸的實(shí)心部分最小軸徑要大于7.73mm,空心部分最小軸徑要大于7.90mm,(2) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖3-4傳動(dòng)結(jié)構(gòu)軸傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如上圖3-4,一有內(nèi)花鍵,另一端直接與發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸相連;通過花鍵連接將動(dòng)力傳導(dǎo)至工作軸。3.1.3 工作軸的設(shè)計(jì)材料是合金結(jié)構(gòu)鋼40MnB,調(diào)質(zhì)處理,硬度為28HRC,,,,軸上一端為外花鍵,結(jié)構(gòu)如下圖3-5。圖3-5工作軸軸徑的初步計(jì)算同上,工作軸最小軸徑要大于7.90mm。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖3-6工作軸結(jié)構(gòu)圖工作軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如上圖3-6,一端有加工有外花鍵,與傳動(dòng)軸相連,另一端連接旋刀,帶動(dòng)旋刀進(jìn)行割草作業(yè)。3.1.4傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)傳動(dòng)軸和工作軸通過花鍵連接,以此調(diào)整旋刀離地的高度,實(shí)現(xiàn)對(duì)割草高度的調(diào)節(jié)。圖3-7傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3.2推桿的設(shè)計(jì)材料是低合金結(jié)構(gòu)鋼Q345做成的鋼管,有推桿和推桿套兩部分組成,可伸縮滿足不同身高的人對(duì)割草機(jī)的操縱,結(jié)構(gòu)如下3-8。圖3-8推桿結(jié)構(gòu)圖3.3機(jī)架的設(shè)計(jì)3.3.1萬向輪的設(shè)計(jì)割草機(jī)的行走輪,采用工業(yè)腳輪和工業(yè)車輪的設(shè)計(jì)理念,充分考慮割草機(jī)低速行駛的特點(diǎn),行走輪材料采用聚甲醛POM,材料選擇依據(jù):聚甲醛耐磨性和剛性高于尼龍,尤其是彈性模量高、硬度高,這事其他塑料所不能比的;聚甲醛自潤(rùn)滑性能好,耐磨性好,摩擦因數(shù)為0.150.35,極限值為;聚甲醛有較小的蠕變性和吸濕性,故其尺寸穩(wěn)定性好;長(zhǎng)期使用溫度為-40100;用聚四氟乙烯填充的聚甲醛,可顯著降低米擦因數(shù),提高耐磨性極限值。因此聚甲醛聚甲醛常被用來制作相對(duì)強(qiáng)度有一定要求的一般結(jié)構(gòu)零件,適用于在輕載荷、霧潤(rùn)滑或少潤(rùn)滑條件下工作的各種耐磨受力傳動(dòng)零件,以及制作間摩擦自潤(rùn)滑零件。走輪的大小尺寸應(yīng)與割草機(jī)的整體形狀和尺寸緊緊相連。根據(jù)機(jī)具整體設(shè)計(jì)方案并參考GB/T 14688-1993等相關(guān)國(guó)標(biāo)數(shù)據(jù),割草機(jī)的前輪采用萬向輪,以方便割草機(jī)的轉(zhuǎn)向,以實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)靈活的割草作業(yè),后輪采用腳輪形式。萬向輪的外徑是,其具體形狀參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中工業(yè)腳輪的形狀和尺寸。結(jié)構(gòu)采用萬向輪支架裝配,萬向輪支架材料選用HT200,并將支架焊接在割草機(jī)機(jī)架上。由公式得:外輪的轉(zhuǎn)速萬向輪結(jié)構(gòu)如圖3-9。圖3-9萬向輪結(jié)構(gòu)圖3.3.2 腳輪的設(shè)計(jì)輪子材料是聚甲醛POM,支架材料為HT200,由于萬向輪和腳輪的支架結(jié)構(gòu)尺寸不相同,為了是機(jī)架在平地上保持水平,取腳輪的外徑為170mm,其具體形狀參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中工業(yè)車輪的形狀和尺寸。結(jié)構(gòu)采用腳輪支架裝配,同樣焊接在割草機(jī)底部底部。結(jié)構(gòu)如圖3-10。圖3-10腳輪結(jié)構(gòu)圖3.3.3 機(jī)架的設(shè)計(jì)(1)機(jī)架材料是低合金結(jié)構(gòu)鋼Q345做成的結(jié)構(gòu)用冷彎空心型鋼,由下機(jī)架和上機(jī)架兩部分組成,可通過調(diào)節(jié)銷軸實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)架高度的調(diào)節(jié),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)旋刀離地高度的調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)對(duì)割草高度的調(diào)節(jié)。結(jié)構(gòu)如下3-11。圖3-11機(jī)架結(jié)構(gòu)圖(2)銷軸的選擇銷主要分為用于固定零件之間相對(duì)位置的定位銷,用于連接的連接銷和用于安全裝置中的過載剪斷元件的安全銷。本設(shè)計(jì)中上機(jī)架和下機(jī)架的鉸接處用銷軸連接。銷軸材料選用35鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度為2838HRC,表面氧化。根據(jù)具體的情況要求以及方便操作的要求,選用銷軸(GB/T 882-2000),開口銷(GB/T 91-2000)??紤]到割草機(jī)工作時(shí)對(duì)銷軸有一些沖擊,故取許用剪切應(yīng)力,許用壓應(yīng)力,抗拉強(qiáng)度。發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量為3.4kg,燃油箱容量為1L,裝滿燃油時(shí)燃油質(zhì)量為0.725kg,上機(jī)架材料采用16Mn。其質(zhì)量為1.6kg。故作用在每個(gè)銷軸上的力為銷軸工作面的擠壓應(yīng)力 ,計(jì)算結(jié)果:的強(qiáng)度條件,安全。銷軸的剪切應(yīng)力 。計(jì)算結(jié)果:的強(qiáng)度條件,安全。銷軸的彎曲應(yīng)力 。計(jì)算結(jié)果:的強(qiáng)度條件,安全。3.4.4刀殼的設(shè)計(jì)外殼材料選用HT100,選用依據(jù)是HT100有一定的強(qiáng)度,抗壓強(qiáng)度非常高,有良好的吸振性、減振性和潤(rùn)滑性,有良好的切削加工性與鑄造性,可用于制造外罩、手把等形狀簡(jiǎn)單、對(duì)強(qiáng)度無要求的零件。圖3-12外殼結(jié)構(gòu)圖外殼的外形上方下圓,外殼的頂部有四個(gè)孔,可使用螺釘將其固定在機(jī)架底部。起到安全防護(hù)和收集草屑的作用。在外殼的一端有延伸的排草口。因?yàn)樾督Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,在兩端有刃口和翼片,當(dāng)旋刀旋轉(zhuǎn)割草作業(yè)時(shí),翼片可將刀殼內(nèi)的空氣排出,這時(shí)刀殼內(nèi)形成負(fù)壓,當(dāng)草長(zhǎng)的較高,割草機(jī)前進(jìn)時(shí),刀殼前部下緣會(huì)把草按倒;當(dāng)草長(zhǎng)得茂盛而發(fā)生倒伏時(shí),刀殼外的空氣刀殼內(nèi)時(shí),可對(duì)倒伏的草起到提升的作用。翼片旋轉(zhuǎn)形成的氣流可將刀刃切下的草屑懸浮到氣流中,經(jīng)排草口排除刀殼,就地灑落。從而避免出現(xiàn)草屑在刀殼內(nèi)堵塞的現(xiàn)象。 4 旋刀式割草機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算本次設(shè)計(jì)的手推旋刀式割草機(jī)的傳動(dòng)部分采用花鍵連接的軸組成。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作使得輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),通過花鍵連接的工作軸旋轉(zhuǎn),使得旋刀也一起轉(zhuǎn)動(dòng),通過旋刀的高速旋轉(zhuǎn)動(dòng)作,將草坪上多余高度的草割斷。4.1動(dòng)力傳遞方案動(dòng)力傳動(dòng)方案如圖4-1所示:圖4-1動(dòng)力傳動(dòng)方案4.2傳動(dòng)比的計(jì)算電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為3600r/min,用n表示,旋耕刀的轉(zhuǎn)速為 3600 r/min,用表示,則割草機(jī)的傳動(dòng)比。4.3傳動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算與工作軸設(shè)計(jì)割草機(jī)的傳動(dòng)軸和輸出軸之間用花鍵連接,花鍵連接有外花鍵和內(nèi)花鍵組成,花鍵連接具有受力均勻、可承受較大載荷、對(duì)中性好、導(dǎo)向性好等特點(diǎn),花鍵連接的齒數(shù)尺寸、配合等均按標(biāo)準(zhǔn)選取。本設(shè)計(jì)采用定心精度越高,定心的穩(wěn)定性好的矩形花鍵,矩形花鍵的定心方式為小徑定心。4.3.1載荷計(jì)算輸入轉(zhuǎn)矩 名義切向力 單位載荷 4.3.2齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算齒面壓應(yīng)力 取。齒面許用壓應(yīng)力 。計(jì)算結(jié)果:的強(qiáng)度條件,安全。4.3.3齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力,取,。齒根許用彎曲應(yīng)力 。計(jì)算結(jié)果:的強(qiáng)度條件,安全。4.3.4齒根剪切強(qiáng)度計(jì)算 。 應(yīng)力集中系數(shù) 剪切應(yīng)力 。齒根最大剪切應(yīng)力 。許用剪切應(yīng)力 。計(jì)算結(jié)果:的強(qiáng)度條件,安全。4.3.5齒面耐磨能力計(jì)算齒面壓應(yīng)力 齒面磨損許用壓應(yīng)力。計(jì)算結(jié)果:的強(qiáng)度條件,安全?;ㄦI副長(zhǎng)期工作無磨損時(shí)耐磨損能力計(jì)算齒面壓應(yīng)力 齒面磨損許用壓應(yīng)力(查表5-3-38)。計(jì)算結(jié)果:的強(qiáng)度條件,安全。外花鍵的扭轉(zhuǎn)與彎曲強(qiáng)度計(jì)算彎矩,彎曲應(yīng)力 。當(dāng)量應(yīng)力 。許用壓應(yīng)力 計(jì)算結(jié)果:的強(qiáng)度條件,安全。5主要部件的強(qiáng)度分析 軸的校核對(duì)工作軸進(jìn)行扭轉(zhuǎn)剛度校核計(jì)算對(duì)工作軸進(jìn)行受力分析,其受力分析圖如下:軸材料選用合金結(jié)構(gòu)鋼40MnB。,,。圖5-1工作軸的受力圖圖5-2工作軸扭矩圖工作軸所受扭矩 ,軸的扭轉(zhuǎn)變形角用每米長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)角來表示,階梯軸的扭轉(zhuǎn)角的計(jì)算公式為。式中:階梯軸第i段上所受的扭矩,。 軸的材料的剪切彈性模量,對(duì)于鋼材,。 階梯軸第i段幾面的極慣性矩,對(duì)于圓軸,。 階梯軸第i段的長(zhǎng)度,。 階梯軸受扭矩作用的軸段數(shù)。工作軸的扭轉(zhuǎn)角為。 軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件為,為軸每米長(zhǎng)的允許扭轉(zhuǎn)角,與軸的使用場(chǎng)合有關(guān)。對(duì)于一般傳動(dòng)軸,可??;對(duì)于精密傳動(dòng)軸,可取;對(duì)于精度要求不高的軸,。在割草機(jī)工作軸的傳動(dòng)中,因?yàn)槭且话銈鲃?dòng),所以取。計(jì)算結(jié)果:滿足強(qiáng)度條件,安全。6總結(jié)(1)本文分析了目前草坪割草機(jī)械的現(xiàn)狀及存在問題,研究了普通草坪的狀況,為旋刀式割草機(jī)參數(shù)提供依據(jù)。(2)針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)草坪面積不大卻形狀各異、要求割草靈活方便的問題,結(jié)合草坪修剪及方便實(shí)用和農(nóng)藝特點(diǎn),吸收了JUS-420旋刀式剪草機(jī)及其它經(jīng)典機(jī)型的設(shè)計(jì)理念,提出旋刀式割草機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路。(3)在整機(jī)設(shè)計(jì)中,以汽油發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力,體積小、成本低、工作可靠、。采用裝配式機(jī)架,汽油發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力帶動(dòng)旋刀工作,發(fā)動(dòng)機(jī)固定在機(jī)架上方,使整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊又可根據(jù)不同工作環(huán)境以及工作要求調(diào)整機(jī)架。行走輪與機(jī)架直接固定,通過操向桿實(shí)行轉(zhuǎn)向。其他零部件經(jīng)過計(jì)算校核后,盡可能采用通用件或標(biāo)準(zhǔn)件,體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、操作簡(jiǎn)易、維護(hù)簡(jiǎn)單、成本低廉的設(shè)計(jì)原則。致 謝對(duì)于這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成,首先感謝母校江西農(nóng)業(yè)大學(xué)的辛勤培育,感謝學(xué)校給我提供了如此難得的學(xué)習(xí)環(huán)境和機(jī)會(huì),使我學(xué)到了許多新的知識(shí)、知道知識(shí)的可貴與獲取知識(shí)的辛勤。在我的設(shè)計(jì)過程中,還得到了眾多學(xué)生的支持和幫助,在此,我對(duì)這些同學(xué)表示我衷心的感謝和永遠(yuǎn)的祝福! 對(duì)于這次的畢業(yè)設(shè)計(jì),還有許多美好的設(shè)想由于時(shí)間和自身因素?zé)o法得以實(shí)現(xiàn),這不能不說是本次設(shè)計(jì)的遺憾之處。不過,至少它啟發(fā)了我的的思維,提高了我的動(dòng)手能力,豐富了我為人處世的經(jīng)驗(yàn),進(jìn)一步鞏固了所學(xué)知識(shí),這為我在以后的學(xué)習(xí)過程當(dāng)中奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 。也為以后在自己的工作崗位上發(fā)揮才能奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。最后,再一次衷心的感謝贈(zèng)與我知識(shí)、給予我?guī)椭乃欣蠋煟銈儌鬟f的知識(shí)使我受用一生,你們的恩情我會(huì)永生難忘!雖然說謝謝二字不足以表達(dá)我的感情,但是仍然對(duì)你們說聲“謝謝你們啊”,“桃李不言,下子成溪”!參 考 文 獻(xiàn)1趙大偉,石淑英.淺析旋刀式草坪割草機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量狀況J.林業(yè)勞動(dòng)安全,2001(2):27-28.2盧希誠(chéng),尚樹堂,水敬琪.旋刀式草坪割草機(jī)切割刀具的研究.J.北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).1988(3):37-43.3盧希誠(chéng),尚樹堂,.旋刀式草坪割草機(jī)旋刀裝置的減噪措施J.北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).1993(1):33-38.4周忠旺.草坪割草機(jī)的設(shè)計(jì)與割草質(zhì)量J.林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備.2002(10):22.5馬曉春.割草機(jī)的設(shè)計(jì)與動(dòng)態(tài)特性研究D.黑龍江:東北林業(yè)大學(xué),2005.6高敏.坐騎式割草機(jī)改型設(shè)計(jì)研究D.南京:南京理工大學(xué),2006.7金立剛.自動(dòng)割草機(jī)器人的研制D.遼寧:大連理工大學(xué),2006.8林元德.JUS-420旋刀式剪草機(jī)及使用維修J.林業(yè)機(jī)械,1989(5):25.9苗少君,董金寶.旋刀式草坪和割草機(jī)刀片幾種鋼材的熱處理工藝及性能試驗(yàn)J.北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1994(2):69-74.10劉靜.我國(guó)剪草機(jī)市場(chǎng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)J.,2001(6):8-911 我國(guó)微型旋刀式割草機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展思路探討J.湖南農(nóng)機(jī).12吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)M.化學(xué)工業(yè)出版社.13何月娥,楊孝文.農(nóng)機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)M.機(jī)械工業(yè)出版社,1986.14機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)聯(lián)合編寫組.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(中冊(cè))M.化學(xué)工業(yè)出版社,1982:763.15機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第 2 卷)M.機(jī)械工業(yè)出版社,2004.8:11-13.16機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第 3 卷)M.機(jī)械工業(yè)出版社,2004.8:22-143.80.17機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第 3 卷)M.機(jī)械工業(yè)出版社,2004.8:22-157.
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