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沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院 本科畢業(yè)論文 題 目： 桔園除草機的設(shè)計 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 機制1102 學(xué)生姓名： 邊少帥 指導(dǎo)教師： 侯志敏 論文提交日期： 2015 年 6 月 1日 論文答辯日期： 2015 年 6 月 5日 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè) 1102班 學(xué)生：邊少帥 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：桔園除草機的設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容： （1） 利用計算機繪圖軟件繪出裝配原理圖及各零部件圖，正文一份。 （2） 實驗方案正確，實驗數(shù)據(jù)正確，分析合理，結(jié)論基本正確； 畢業(yè)設(shè)計（論文）專題部分：利用輪子運動傳動變速箱中的齒輪實現(xiàn)刀具的往復(fù)運動的功能。 起止時間： 2015年3月6日至 2015年6月5日 指導(dǎo)教師： 簽字 2015年 3 月 6 日 摘 要 在這次的畢業(yè)設(shè)計中，我在網(wǎng)絡(luò)，圖書館中的書籍及其指導(dǎo)教師的指導(dǎo)對本次的畢業(yè)設(shè)計課題進行了全方位合理的綜合整理分析，學(xué)習(xí)和改進，并且使用CAD和CAXA等繪圖軟件繪制出桔園除草機的裝配圖還有零件結(jié)構(gòu)圖。與此同時精確的計算出來涉及到的各個零件結(jié)構(gòu)工藝的尺寸及其強度。在高速發(fā)展的今天，環(huán)境污染越來越嚴(yán)重，環(huán)境自身的凈化能力已經(jīng)無法滿足其被破壞的程度，人類過分的追求發(fā)展而忽視了對環(huán)境的保護。這種殺雞取卵的行為，在滿足了自己日益膨脹的物欲的同時，也為未來人類生存的環(huán)境埋下了巨大的隱患。這些隱患在時間的流逝中已經(jīng)漸漸的顯露了出來，例如：冰川融化、溫室效應(yīng)、土地沙漠化等；隨著國家“節(jié)能減排，低碳生活”的政策大力的宣傳落實和執(zhí)行，研發(fā)一種無廢水，噪音，大氣污染，操作簡便，外形美觀的綠色環(huán)保的桔園除草機已經(jīng)迫在眉睫。我設(shè)計的果園除草機的主要原理是利用滾輪驅(qū)動機械運動。。其優(yōu)點不僅僅結(jié)構(gòu)簡單，連接平穩(wěn)，噪音小，操作容易。還能給使用者帶來方便，更能給周圍的人營造一個舒服、安靜的工作環(huán)境，以便于更好的滿足普通大眾的需求。果園的除草機的設(shè)計沒有一個發(fā)動機驅(qū)動，沒有污染，沒有復(fù)雜的操作系統(tǒng)，可以使用接近普通人的生活，是理想的割草機。說的原因是因為原來的動力裝置的發(fā)動機驅(qū)動的割草機，保養(yǎng)，維修費用是非常昂貴的，并且安全性不高，操作舒適性低，賣的價格也是普通大眾接受，所以，我設(shè)計的桔園除草機對于普通的大眾來說在未來是有著廣泛的發(fā)展前景的。果園的除草機在兩邊對稱的設(shè)計，具有結(jié)構(gòu)簡單，尤其是齊力，運行非常流暢，摩擦阻力和良好的小彎曲，不易堵塞，特別是適應(yīng)性強。與此同時，通過設(shè)計，更加加深了我在大學(xué)四年學(xué)習(xí)的知識，在實踐中進行了對知識的綜合運用，充分的利用了研究對象，這次的研究對自己是一個很大的提升，駕馭的機械設(shè)計學(xué)問還有機械設(shè)計制造及其自動化達到了一個新的高度。 關(guān)鍵詞:桔園除草機;除草;減速器;凸輪；綠色環(huán)保；機械設(shè)計 目 錄 第一章 前言 1 1.1 設(shè)計的意義 1 1.2 產(chǎn)品的用途及使用范圍 1 第二章 桔園除草機的設(shè)計原理和參數(shù) 2 2.1 主要工作原理 2 2.2 主要技術(shù)指標(biāo)和重要技術(shù)參數(shù) 3 2.2.1該除草機的總體設(shè)計參數(shù) 3 2.2.2該除草機的刀具設(shè)計參數(shù) 3 2.3 已經(jīng)考慮過的若干方案的比較 4 2.3.1 常見幾種除草機械除草原理 2.3.2除草機的工作設(shè)計方案 4 2.3.3其他工作設(shè)計方案的比較 5 2.4 關(guān)鍵問題及其解決辦法 6 2.4.1增速機構(gòu)的設(shè)計選擇 6 2.4.2幾種增速方式的實現(xiàn)比較 6 2.5機構(gòu)的功能及特點 9 第三章 桔園除草機的整體設(shè)計 10 3.1 整體設(shè)計方案 10 3.1.1除草機的設(shè)計原理 3.1.2方案的選擇 10 第四章 桔園常見雜草切割阻力研究 12 4.1實驗臺構(gòu)成及原理 12 4.2研究結(jié)果 13 第五章 齒輪的計算部分 15 5.1齒輪設(shè)計思路及要求 15 5.2 齒輪設(shè)計過程 16 第六章 軸的計算部分 20 6.1 桔園除草機中軸II的設(shè)計 20 6.2 桔園除草機中軸I的設(shè)計 23 第七章 刀具的設(shè)計計算部分 27 7.1 刀具的概述 27 7.2 刀具的運動分析 28 7.3 刀具的結(jié)構(gòu)尺寸及相關(guān)參數(shù) 29 第八章 端面齒輪及撥桿的設(shè)計部分 31 8.1端面齒輪和撥桿的概述 31 8.2 端面齒輪和撥桿的運動分析 31 結(jié) 論 36 參考文獻 37 致 謝 39 Abstract In the graduation design, I through the network, the guidance of books in the library and their teachers of this graduation project were full range and reasonable comprehensive consolidation analysis, learning and improvement, and the use of CAD, CAXA drawing software draw orchard weeding machine assembly drawing and parts drawing.?At the same time, the accuracy of the structure of the parts and the strength of the structure of the parts are calculated..?In the rapid development today, the environmental pollution is becoming more and more serious, their environment purification capacity has been unable to meet the destroyed degree, human excessive pursuit of development and ignore the protection of the environment.?This banded behavior, to meet their swelling of the material at the same time, for the future of human survival environment buried under the huge hidden trouble.?These hidden dangers in the passage of time has been gradually exposed, for example: melting glaciers, greenhouse effect, land desertification; with the national "energy-saving emission reduction, low carbon life" policy vigorously to promote the implementation and execution, R & D a no waste water, noise, air pollution, convenient operation, beautiful appearance of the green orchard weeding machine is imminent.?I design the orchard weeding machine the main principle is to use the scroll wheel to drive the mechanical movement.?Its advantages not only simple structure, connection is smooth, noise is small, easy to operate.?It can bring convenience to the user, but also can create a comfortable, quiet working environment for the people around, so as to meet the needs of the general public..?The design of the orchard weeding machine without an engine driven, no pollution, no complicated operating system, can use close to common people's life, is the ideal lawn mower.?Say the reason is because the original power device for engine powered lawn mower, maintenance, repair costs are very expensive, and security is not high, comfortable operation low, sell price is also the general public to accept, so I design the orchard weeding machine for ordinary people in the future is there are broad prospects for development.?The design of the orchard weeding machine on both sides of the symmetrical, is characterized by simple structure, especially homogeneous force, running very smooth, friction resistance and small bending of good, not easy to be blocked, particularly strong adaptability.?At the same time, through the design, and deepen the knowledge I learned in the University for four years, comprehensive application of knowledge in practice, makes full use of the research object and the research on their own is a great improvement, master knowledge of mechanical design and mechanical design meter manufacturing and automation reached a new height. Keywords: Orchard weeding machine; weeding; reducer; cam; 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 前言 environmental protection; mechanical design 第一章 前言 1.1 設(shè)計的意義 機械除草發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷了250多年的歷史，大多數(shù)果園除草機使用內(nèi)燃機為動力，排氣污染和噪聲污染最為嚴(yán)重。在我國極力提倡“節(jié)能減排”的今天，與此同時我國“十二五政策”的決定和實行，節(jié)能減排的產(chǎn)品必定會受到更多消費者的喜愛和追捧。保護我們的環(huán)境，減少廢棄的污染物對空氣的污染，每個人都從自己做起，擔(dān)負(fù)起肩上的責(zé)任，讓藍天更加蔚藍，減少二氧化碳排放，為地球降低溫度，讓我們和下一代擁有健康綠色環(huán)境。構(gòu)想而且策劃出一個無廢氣、沒有噪音、沒有廢水污染的綠色環(huán)保的除草機有著極其廣闊的前景。果園除草機的設(shè)計主要采用滾輪傳動機械運動，這不僅可以給人們帶來方便的同時，也給周圍的人創(chuàng)造一個舒適，安靜的環(huán)境，為了更好的滿足客戶的需求。與此同時，機器的結(jié)構(gòu)非常簡單，連接特別平穩(wěn)，噪音非常小，操作容易。 1.2 產(chǎn)品的用途及使用范圍 我所設(shè)計的沒有引擎驅(qū)動，沒有污染，沒有復(fù)雜的操作系統(tǒng)，同時外觀美麗簡潔，功能使用貼近普通大眾生活的除草機，是現(xiàn)如今最理想的除草工具。之所以這么說，是因為原來的動力引擎的除草機的動力裝置，維修和保養(yǎng)得費用特別昂貴，并且安全性不高，操作舒適度低，出售的價格也是普通大眾難以接受的。所以，我設(shè)計的除草機在對于普通的群眾來說有廣闊的發(fā)展前景。 1 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 桔園除草機的設(shè)計原理和參數(shù) 1 第二章 桔園除草機的設(shè)計原理和參數(shù) 2.1 主要工作原理 果園的除草機的設(shè)計是用砂輪的運動。齒輪刀具的運動功能。果園除草機的齒輪，齒輪的齒面，撥桿和剪刀等部件組成，面齒輪和撥桿是一個組合的工作。齒輪是通過車輪的轉(zhuǎn)動方向傳遞給杠桿，造成水平方向的往復(fù)運動，使刀具自動往復(fù)運動。由于該除草機變矩范圍不夠大，刀具的選擇是提高除草機的效率尤為重要. 除草機的工作由一個人推動機器前景，除草機的后輪1驅(qū)動，帶動驅(qū)動軸上的齒輪2與電機，通過齒輪2和齒輪3的結(jié)合使速度提升，同時驅(qū)動端面凸輪4（為了達成幾何關(guān)閉和調(diào)節(jié)方便，兩端面凸輪背靠背安放方式）旋轉(zhuǎn)，凸輪的端面驅(qū)動桿5運動，通過凸輪的端面是4和撥桿5的轉(zhuǎn)換機制，改變旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)榫€性往復(fù)運動，使活動刀片固定在固定在機架上的牢牢固定的葉片形成的相對交錯運動，達成了雜草。如圖2.1所示： 圖2.1 機器的運動簡圖 1 9 2.2 主要技術(shù)指標(biāo)和重要技術(shù)參數(shù) 2.2.1該除草機的總體設(shè)計參數(shù) 外形尺寸： 輸入功率： 輪子轉(zhuǎn)速： 力矩： 凈質(zhì)量： 變速要求：固定刀片和一個活躍的刀片，每一個運動的單級刀具 2.2.2該除草機的刀具設(shè)計參數(shù) 表2-1 刀具設(shè)計參數(shù) 項目 刀片 形狀 凈重 刀片 間距 操作 人數(shù) 配套 動力 切割器的形式 刀片往復(fù)形式 刀片運動形式 切割幅寬 桔園除草機 平形 30.1kg 20.1mm 1人 150w 114r/min 反復(fù)切割 860.1r/min 單動 239mm 2.3 已經(jīng)考慮過的若干方案的比較 2.3.1 常見幾種除草機械除草原理 （1）滾刀式除草機[15]。滾刀形狀近似一個圓柱形籠，切刀具有一個螺旋形安裝在圓柱表面，滾草帶動扭轉(zhuǎn)相對于底刀產(chǎn)生逐步滑動剪切運動，隔斷的草莖。滾刀式割草機除草的質(zhì)量取決于滾刀及滾刀滾刀轉(zhuǎn)速，葉片數(shù)，長度切割倍以上的單位，將草莖細，葉片數(shù)一般為4~13片范圍；滾刀的轉(zhuǎn)速越高，切割草莖細。刀式除草機價格非常昂貴、維修條件及其嚴(yán)格。 （2）懸刀式除草機(又稱旋刀式)[15]。側(cè)掛在葉片上的快速旋轉(zhuǎn)的切草機垂直軸上部葉。其工作裝置是一條雜草刀或幾把刀放在水平的刀，鋒利的刀片和草切斷刀片，切割無軸承。在葉片背面的葉片，在快速的旋轉(zhuǎn)，在地上形成一個真空吹草成直立狀，為了減少和覆蓋，形成渦流，減少秸稈泡沫件送到集草裝置或從罩殼噴出國內(nèi)外現(xiàn)今的草地中間最流行。 （3）甩刀式除草機[15]。切割裝置是垂直地面葉片鉸接在紡絲組件的軸線旋轉(zhuǎn)，在離心力的高速垂直連枷軸芯旋轉(zhuǎn)，草莖的連續(xù)切割效果的邊緣部分，因為刀片和刀軸鉸接或刀。。當(dāng)面臨一個堅硬持續(xù)影響的對象可以避免損壞機器。 （4）繩式除草機[15]。工作裝置是一個內(nèi)置的尼龍繩和北向割草盤組件。當(dāng)修剪快速旋轉(zhuǎn)盤在尼龍繩外露，通過離心力的作用，如直口快影響割草的草莖。 2.3.2除草機的工作設(shè)計方案 桔園除草機的設(shè)計是通過傳動組件。讓操作者在正常速度運行，力通過增速機構(gòu)繼續(xù)進行。葉片的相對運動方向的運動方向垂直于刀片的運動方向，和運動的身體需要通過一次轉(zhuǎn)換機制的執(zhí)行部件的運動。 通過對除草機的結(jié)構(gòu)圖，如圖2.2所示。 圖2.2 桔園除草機的組成框圖 2.3.3其他工作設(shè)計方案的比較 它可以用來促進功能的手推雜草技術(shù)各有優(yōu)劣構(gòu)成狀況，分析如下 （1）腳驅(qū)動。腳驅(qū)動，常見的運營商需要站在或坐在機器的驅(qū)動力，使打草機的設(shè)計，除了全草的作用，還要承受重量和方向控制裝置的操作，該機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對柑桔園雜草分布生長大尺寸不適合，不適合使用在柑橘果園。 （2）手啟動。用手啟動，可以避免開車同時用腳，使的機械設(shè)計小，操縱靈活。所以，我們選擇了設(shè)計人工的除草機。 （3）用割的方式。即用刀將草截斷。但草軟草的一端是自由的，而切是很難實現(xiàn)的。 （4）打的方式。它是用刀片或繩割草。使用此方法修復(fù)的時候需要注意草的高度和速度，在草倒地之前割草。 （5）切割方式。就是用刀切割草，兩刀片的相對運動原理的方式容易將草割斷，并且不需要高速。因此，我們選擇將其設(shè)計為果園除草機手動。 手動操作的形式可以簡單的分為手搖動操作和手推動操作兩種方式。機械操作容易實現(xiàn)簡單的旋轉(zhuǎn)和往復(fù)直線運動，但是，想要使用手搖動手柄的操作方式來實現(xiàn)執(zhí)行零件的往復(fù)移動，因為除草機還要依靠人力推動向前行進，操作人員需要完成的動作多，操作不簡潔。為了使操作者只需通過簡單的操作來完成除草用手將除草機推進，通過除旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為往復(fù)輪轉(zhuǎn)動輸出到執(zhí)行部件。很明顯設(shè)計成手動桔園除草機是可行而且合理的。 據(jù)查閱的資料，可以選擇組合—變異方法設(shè)計初步的方案。根據(jù)以上的分析，我們可以知道，人工果園除草機只是一種運動形式的變換函數(shù)（即旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€往復(fù)運動）。因此，我們必須使用矩陣列表配置。最簡單的實現(xiàn)轉(zhuǎn)向直線往復(fù)運動的轉(zhuǎn)換功能的作用機理是曲柄滑塊機構(gòu)，凸輪機構(gòu)線性推桿與齒輪齒條機構(gòu) 2.4 關(guān)鍵問題及其解決辦法 2.4.1增速機構(gòu)的設(shè)計選擇 增長率是中心代理傳輸和..它的速度改變刀具的切削運動。我的果園除草機的圓柱凸輪機構(gòu)設(shè)計中采用 速度的增長機制是速度變化是改變刀具運動的關(guān)鍵，因為它是生長機制傳輸動力中心，果園除草機的設(shè)計采用圓柱凸輪傳動機構(gòu)。這一機制，利用圓盤側(cè)面旋轉(zhuǎn)，推動撥桿，左右運動，這樣就得到了端面凸輪，工作原理如圖2.3所示： 圖2.3 圓柱凸輪傳動機構(gòu) 2.4.2幾種增速方式的實現(xiàn)比較 通過組合的方法實現(xiàn)增長。為了讓操作者在正常步行速度操作。由于輸入構(gòu)件的運動作為一個固定的軸旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換機制，使除草發(fā)動機輸入部件的車輪和輸入構(gòu)件之間的運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)，可用于鏈傳動、帶傳動、齒輪傳動。齒輪傳動有斜齒輪，直齒圓柱齒輪，直齒圓柱齒輪和錐齒輪和蝸桿齒輪，等。蝸桿傳動是低的，一般的蠕蟲和主動軸，空間交錯，用于割草機械，使支護結(jié)構(gòu)復(fù)雜。錐齒輪的傳動軸相交，支撐的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。直齒輪和斜齒輪軸線相互平行，支撐結(jié)構(gòu)簡單，除草機的速度不高，負(fù)荷不大，所以，可以直齒輪作為生長機制。 機構(gòu)組成方案如圖： 帶動齒輪增速的曲柄滑塊機構(gòu): 圖2.4曲柄滑塊機構(gòu)的從動齒輪的增長 直齒圓柱齒輪增速機構(gòu): 圖2.5直齒圓柱齒輪增速機構(gòu) 帶齒輪增速的齒輪齒條機構(gòu): 圖2.6 帶齒輪增速的齒輪齒條機構(gòu) 以上為機構(gòu)簡圖。 除草機行進方向和突變工具與剪切方向垂直，與圖2.6的2.4和2.5顯示的方案最終不能滿足設(shè)計要求，需要進一步的分配機制。 圖2.4使用梅花形凸輪（凸輪）和連桿機構(gòu)實現(xiàn)在軌道上的滑塊的往復(fù)運動的工作原理，圖2.7中所示。 圖2.7 梅花凸輪傳動機構(gòu) Plan 2 the rotary motion of the cam shaft is converted to the slider by using a cylindrical cam mechanism, and its working principle is shown in Figure 5.. 圖2.7凸輪軸的旋轉(zhuǎn)運動是由一個圓柱凸輪機構(gòu)轉(zhuǎn)換為滑塊，其工作原理如圖2.7： 圖2.8 圓柱凸輪傳動機構(gòu) 圖2.8顯示了梅花凸輪凸輪旋轉(zhuǎn)的成員執(zhí)行需要增加一個支點兩低副會員（或往復(fù)運動的一個組成部分的高副），這將增加和設(shè)計機制的復(fù)雜性比短（否則，會增加的凸輪，梅大小或在一個骯臟的原因梅邊凸輪曲線），這將減少傳輸力量滑塊。圖2.6。該結(jié)構(gòu)顯示在一個圓柱凸輪和凸輪機構(gòu)圖2.8可以被視為一個除草機運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)。 2.5機構(gòu)的功能及特點 該機采用切割固定葉片和葉片之間的相對錯位的活動原則，結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量較輕，體積較小，噪音近似于無，無污染，方便簡潔。 Without engine drive, safe to use, reliable, easy to maintain; the durable aluminum chassis and structural parts, with never rust, never curl deformation characteristics; 沒有引擎驅(qū)動，使用安全，可靠，易于維護；鋁合金底盤，結(jié)構(gòu)堅固耐用，不生銹，不變形的特點。The front wheel adopts a universal wheel, with good guidance, and a wheel mounted on the rear wheel with long life ball bearing, so that the turning of the weeding machine can be easily pushed.; 前輪采用萬向輪，具有很好的指導(dǎo)，和車輪安裝在滾珠軸承的壽命長的后輪，這樣的除草機的轉(zhuǎn)動可以很容易地推。Metal handle easy to fold, in order to reduce the size of the packaging, handle length can be telescopic, for different height of the operator equally applicable;金屬柄材質(zhì)容易斷裂，為了減少尺寸的包裝，手柄的長度設(shè)計成伸縮式可調(diào)節(jié)模式，這樣可以方便各種不同身高的操作人員進行操作，Chassis unique design can prevent the grass plug the outlet channel;獨特的底盤設(shè)計可以防止草塞出口通道；The aesthetic appearance of the appearance is more suitable for the aesthetic requirements of the home user, except for the ideal and the low cost..美麗的外美麗的外觀的美觀，更適合家庭用戶的審美要求，與此同時也降低了成本。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 桔園除草機的整體設(shè)計 第三章 桔園除草機的整體設(shè)計 3.1 整體設(shè)計方案 3.1.1除草機的設(shè)計原理 該機構(gòu)由輪，和扭矩是由一個單級減速器進行，然后輸出的往復(fù)剪切運動是由一端的齒輪傳動方向和桿組合傳播?？傮w方案設(shè)計如圖3-1所示： 圖3.1 總體方案設(shè)計 3.1.2方案的選擇 方案一：實現(xiàn)對齒輪的生長，提高工作效率，解決人工除草機工作效率不高；端面凸輪機構(gòu)（運動模式轉(zhuǎn)換機制），轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)直線運動，從而達到雜草的要求，形如冠，來解決對于凸輪加工困難的問題。 Scheme two: worm drive, direct drive disc by way of mowing, mowing. The mechanism is simpler and the tool is easy to assemble and disassemble.. But the grass is soft and the end of the grass is free, and the cutting way is hard to realize and the number of the weeding is not much.. To cut the efficiency of the fast, we must use the high power. Scheme a weeding machine structure is relatively simple, and compared to the position of the shaft is easy to locate, and weeding machine of worm gear and worm drive a horizontal and a vertical axis caused frame structure of the complex. And the growth mechanism uses the movement combination of the end gear and the stroke rod, the structure is simple, the movement is actually a cam follower movement group. At the same time, the number of weeding is always higher than that of the cutting method, and the cutting method is always higher than the cutting efficiency.. The worm gear weeding machine mechanism diagram as shown in figure 10. 方案二：蝸桿傳動，通過修剪直接光盤驅(qū)動器，割草。該機制是簡單的工具是很容易拆卸和組裝的。但草軟草的一端是自由的，和切割方式難以實現(xiàn)對除草數(shù)量不多。將快速的效率，我們必須使用高功率。該方案的結(jié)構(gòu)比較簡單，和軸的位置是很容易找到的。水平和垂直的。除草機蝸輪蝸桿傳動軸是復(fù)雜的框架結(jié)構(gòu)是一個凸輪從動件運動組。同時，一些除草始終高于切割方法和切割的方法，總是高于切割效率。By comparing my choice, the selection scheme can better realize the movement transmission..通過我的選擇，選擇的方案能較好地實現(xiàn)運動的傳遞. 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 桔園常見雜草切割阻力研究 第四章 桔園常見雜草切割阻力研究 為了確定可行性這果園除草劑除草，因此，常見的雜草切割阻力試驗，以確定在果園除草機的切削力、切削的雜草。 4.1實驗臺構(gòu)成及原理 試驗臺是如圖4.1所示：電機pc-b型帶傳動試驗臺主電機，功率335.1w，額定轉(zhuǎn)速1500r/min。開關(guān)的速度可以由0 ~ 1500r/min夾緊裝置在電機軸的垂直平面達到雜草切割阻力的最大速度達到。切割裝置處理的自制半徑為80.2mm。壓力測量裝置是由一個壓力傳感器和一個壓力計組成的，范圍分別是：5公斤和0.001kg 圖4.1 蝸輪蝸桿傳動的割草機 1 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 桔園常見雜草切割阻力研究 圖4.2 試驗臺 電機外殼固定軸承的軸承，可在轉(zhuǎn)子的繞組軸線。當(dāng)電機開始驅(qū)動時，柄（阻力臂L2）扭轉(zhuǎn)，因為定子和轉(zhuǎn)子的磁場和刀片切割雜草莖之間的相互作用，將電機殼和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)，扭矩通過固定在定子外殼傳送臂（扭力臂L1）傳遞到壓力傳感器，數(shù)字顯示控制儀表讀數(shù)平衡。在一般的工程計算，T0的空載轉(zhuǎn)矩可以忽略不計，和電磁轉(zhuǎn)矩T的輸出轉(zhuǎn)矩TD和軸的軸等于[10,11] ] ] 。即：軸上輸出轉(zhuǎn)矩： TD=10-2FCL1(; 電磁轉(zhuǎn)矩: T=10-2Q1L2 Q1是數(shù)字顯示控制儀的讀數(shù)；L1是切割阻力的力臂（L1=80mm）；L2是扭力力臂（L2=120mm）。式中FC是切割阻力;切割阻力FC可由式（1）計算得出: FC=Q1L2/L1=1.5Q1 4.2研究結(jié)果 取桔園常見的雜草為研究對象[1]，進行研究分析得出： 21 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 桔園常見雜草切割阻力研究 (a) (b) 圖4.3（a）4.3（b）-狗尾草牛筋草的直徑和切削力 通過對雜草的力學(xué)分析和雜草的生長分布特點的分析，在實際操作中，F(xiàn) = 250.12N除草 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 齒輪的計算部分 第五章 齒輪的計算部分 根據(jù)除草f = 250N實驗結(jié)果，最后的齒輪的力的大?。? 車輪的扭矩驅(qū)動剪刀，進行機械運動。假設(shè)車輪直徑是；輪子周長為。 假定人正常行走的步數(shù)為。 假設(shè)這個工具的動力是來自車輪的扭矩。 軸I上的所傳遞的功率大小為： 軸II上的所傳遞的功率大小為： ; 輪子所傳遞的功率大小為： （5-1） 5.1齒輪設(shè)計思路及要求 除草機中的齒輪設(shè)計要求： （1）合理的原則模數(shù)：現(xiàn)代變速箱的設(shè)計中，各檔的齒輪模數(shù)選用是不同的。但是我們?yōu)榱私?jīng)濟性和用途的需求，第一選擇模數(shù)：。 （2）壓力角的合理選擇：對于同一分度圓齒，如果分度圓的角度是不同的，基圓也不同。壓力角大，基圓直徑小，漸開線彎曲，齒輪齒根會變厚，齒面曲率半徑增加，從而達到提高輪齒彎曲強度和接觸強度的目的。 合理的選用螺旋角：為了實現(xiàn)齒輪傳動平穩(wěn)、噪聲小、沖擊小，所有齒輪要選擇大螺旋角，一般為29左右。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 齒輪的計算部分 （3）齒頂寬度的研究：齒輪副改變，對齒的齒頂高系數(shù)的增加，高，和齒頂高將逐步提示。因此，有必要檢查齒輪的齒尖。 5.2 齒輪設(shè)計過程 （1）輸出轉(zhuǎn)矩設(shè)計： 轉(zhuǎn)速 軸I上的轉(zhuǎn)速 計算輪子傳遞的轉(zhuǎn)矩 可得： 軸I上的轉(zhuǎn)矩為: （5-2） 齒輪的參數(shù)設(shè)計： 選擇齒輪材料、熱處理、精度等級及其齒數(shù) 除草機是一種通用的工作機，材料的選擇和熱處理的齒輪，8級精度。小齒輪：40.1Cr（空調(diào)），齒面硬度280.1hbs；大齒輪：45鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度240HBS二者硬度差值40.1HBS。 選擇小齒輪的齒數(shù)：z1=23.2，大齒輪的齒數(shù)： 基本參數(shù)選擇 試選載荷系數(shù)： 選擇的齒寬系數(shù)為： 查得的彈性系數(shù)為 （5-3） 按齒面硬度查取接觸疲勞極限： 小齒輪：, 大齒輪：； 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 假定工作機載荷有著的沖擊震蕩，每月除草一次，每次工作2h，預(yù)期使用壽命為50年。 小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為： 可得： 大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為： (5-4) 對接觸疲勞許用應(yīng)力的接觸疲勞壽命系數(shù)計算，小齒輪, 大齒輪 接觸疲勞強度安全系數(shù) 有公式： （5-5） （5-6） 試算小齒輪分度圓直徑 （5-7） 可得： 為了保證制造工藝簡單，取 模數(shù)： 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 小齒輪分度圓直徑： 大齒輪分度圓直徑： 大齒輪齒寬,圓整?。? 小齒輪齒寬 (加寬5mm) 中心距 小齒輪齒全高 大齒輪齒全高 計算載荷系數(shù)K 查得使用系數(shù) 圓周力， 查得動載荷系數(shù) 查得齒間載荷分配系數(shù), 查得齒向載荷分布系數(shù), 一般經(jīng)仔細跑合，取 計算載荷系數(shù) 修正計算： 已取,符合接觸疲勞強度條件。 齒輪齒根彎曲疲勞強度校核過程 確定設(shè)計參數(shù) 載荷系數(shù)K= 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 檢查齒形系數(shù)，和應(yīng)力修正系數(shù) , ， 檢查彎曲疲勞壽命的因素：小齒輪，大齒輪 通過齒面硬度：齒輪的彎曲疲勞極限 , 大齒輪 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞強度安全系數(shù) 由公式,可得 由公式，可得 齒根彎曲應(yīng)力 結(jié)論:計算可得彎曲疲勞強度足夠。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第六章 軸的計算部分 第六章軸的計算部分 6.1 桔園除草機中軸II的設(shè)計 （1）選取軸II的材質(zhì)。該軸無特殊要求，選取45鋼調(diào)質(zhì)處里， 初步估算軸徑： 按旋轉(zhuǎn)強度預(yù)算輸入端的最小軸徑。按45鋼，取根據(jù)公式 ，取 （2）軸II的結(jié)構(gòu)設(shè)計。軸II上零件的軸向定及位周向定位。 從左輪子連接處向右?。? 。 軸的結(jié)構(gòu)工藝：為了確定軸的結(jié)構(gòu)的具體過程，在左、右軸端進行倒角。 （3）軸II的強度演算。經(jīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計之后，各軸段作用力大小和作用點位置、軸承跨距、各段軸徑等等參數(shù)均已知道。 齒輪上作用力的大小轉(zhuǎn)矩： 齒輪端面分度圓直徑： 圓周力： 徑向力： 軸向力： (6-1) 受力簡圖如6.1所示： 圖6.1 垂直面上受力簡圖 軸承的彎矩和垂直平面的主要部分： 截面C處的彎矩為： 垂直面上截面的彎矩如下所示： 圖6.2 垂直面上截面的彎矩 軸承的彎矩和水平平面軸承的主要部分： 截面C處的彎矩為： 水平面上截面的支反力如2.14圖所示： 圖6.3的平面截面承載力 截面C處的合成彎矩為： 水平面上截面的彎矩及合成彎矩： 圖6.4 水平面上截面的彎矩及合成彎矩 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 當(dāng)進行了檢查，對最大彎矩和扭矩的軸截面強度通常是檢查，和截面應(yīng)力計算得到。： (6-2) 通過查表可知： 材料是45鋼，調(diào)質(zhì)處理許用應(yīng)力為，由于，故安全。 6.2 桔園除草機中軸I的設(shè)計 （1）（1）選擇軸一軸無特殊要求的材料，和45鋼調(diào)質(zhì)處理條件的選擇， 初步估算軸徑： 按扭轉(zhuǎn)強度估計的輸入端的最小軸徑。按45鋼，以： 根據(jù)公式 ，取 （2）I軸上的軸向定位環(huán)定位軸一軸上的大齒輪零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、對稱位置，左、右端的定位套，裝配和拆卸，轉(zhuǎn)移相對簡單；在常用的同樣大小的兩端軸承，為了便于加工，安裝和維護；為方便拆裝軸承，軸承的肩膀應(yīng)該不會太高。與軸齒輪軸固定連接普通平鍵。根據(jù)軸的直徑，齒輪的關(guān)鍵截面，和滾動軸承的軸承環(huán)用于軸和座孔采用..通過測定軸肩的高度位置確定軸的直徑和長度的段。從連接到帶14mm 16mm至18毫米至16毫米，22mm～18mm 14mm的地方左車輪 Considering the structure process of shaft: considering the structure process axis, are made of chamfer at the left end of the shaft and the right section. 思考軸的構(gòu)造工藝：考慮結(jié)構(gòu)工藝軸，選用倒角在軸的左端和右段。 軸I的強度演算 結(jié)構(gòu)設(shè)計后，軸力和位置，和軸承間距軸直徑等參數(shù)都是已知的。 該力對齒輪的扭矩：=3911N·mm 齒輪端面分度圓直徑： 圓周力： 徑向力： 軸向力： 軸I垂直面上受力簡圖： 圖6.5 軸I垂直面上受力簡圖 軸承的彎矩和垂直平面的主要部分： 方向相反 截面C處的彎矩為： 軸I垂直面上截面的彎矩 圖6.6 軸I垂直面上截面的彎矩 軸承的彎矩和水平平面軸承的主要部分： 截面C處的彎矩為： 軸I水平面上截面的支反力： 圖6.7 軸I水平面上截面的支反力 截面C處的合成彎矩為： 彎矩和軸的水平面，如圖6.7所示的合力矩 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 當(dāng)進行了檢查，其最大彎矩和扭矩的軸截面強度 取 該截面上的計算應(yīng)力： (6-3) 通過查表可知： 材料是45鋼，調(diào)質(zhì)處理許用應(yīng)力為，由于，所以安全。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第六章 軸的計算部分 圖6.7 軸I水平面上截面的彎矩及合成彎矩 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第七章 刀具的設(shè)計計算部分 第7章 刀具的設(shè)計計算部分 7.1 刀具的概述 果園除草機使用硬切削模式，選擇往復(fù)運動。 Reciprocating cutting device by upper and lower two groups of blades, moving and moving in two ways. This design uses the single motion motion way. Single acting cutter is movable blade moves back and forth on the stationary blade; its characteristic is that, the stroke of the blade and the upper and lower blade distance are equal. 往復(fù)的上下兩組刀片切割裝置，移動和移動的方式有兩種。本設(shè)計采用單一的運動方式。單動刀動葉前后移動，在固定刀片；其特點是，葉片的行程和上、下刀距離相等。 Shearing machine, blade under the same shape, shear, on both sides of the grass at the same time by cutting, in a stroke, the size of the velocity change, the reasonable cutting method is using high speed shear. 剪切機，葉片形狀，在相同的剪切，切割同時兩邊的草，在一個沖程，的速度變化的大小，合理的加工方法是采用高速剪切。 The speed of the blade is shown in Figure 21.. When the scissors move from point to the right, the speed of the self - point increases gradually, and the cutting knife is not in contact with the cutting knife, without the cutting.. 刀片的速度如圖7-1所示。兩切刀不接觸，沒有切割.. 到達刀片時，兩刀刃開始接觸，這時叫做始切速，接著刀片繼續(xù)向右運動進入切割，直到刀片到達時，兩刀刃相向接觸的過程完成，之后不再切割，這時稱為終切速。 從~切削速度范圍。根據(jù)圖7-1所示， 大于終切速。 切割速度變化： 圖7.1 切割速度的變化 在切削過程中，一些草是一種用刀片切割機刀片穿過另一片和切割機。 7.2 刀具的運動分析 切刀的過程指的是機器的距離在一個行程時間了，用H表示，刀具運動的絕對距離的絕對距離： 式中： ——機器的前進速度 ——刀具水平運動的距離 ——輪子的周長 一個行程所需要的時間為： 一個行程運動的絕對距離： 可得切刀的進程H為： 由于端面齒輪旋轉(zhuǎn)一周刀需要往復(fù)運動的次數(shù)為6次，刀具運動的行程呈對稱加速減速運動，速度由變化，從0到的所需要時間與到達0的時間都為。 運動分析可以知道，刀具呈勻加速運動，運動方程式為： 可得： 切刀的平均速度： 我們把切刀運轉(zhuǎn)的平均速度與機械的向前進的速率的比值稱為刀機速比： (5-4) 根據(jù)類似的茶樹修剪機、采茶機等多種機器的對比試驗分析，我們可以清晰的知道動力轉(zhuǎn)速較小桔園除草機傳動效率較高。 7.3 刀具的結(jié)構(gòu)尺寸及相關(guān)參數(shù) 刀片是切割裝置主要部件，因為使用條件和運動參數(shù)不同，所以，不同機型，刀片參數(shù)也各不相同。 表7-1 桔園除草機的主要參數(shù) 項目 刀片 形狀 凈重 刀片 間距 操作 人數(shù) 配套 動力 切割器的形式 刀片往復(fù)形式 刀片運動形式 切割幅寬 桔園除草機 平形 30.1kg 20.1mm 1人 150w 112r/min 反復(fù)切割 860.1r/min 單動 239mm 切割角的增大會導(dǎo)致切口變得非常不整齊。當(dāng)?shù)镀男谐淘跁r候，刀片切割角和楔角對剪草的質(zhì)量影響不大。 往復(fù)式刀刃切割角和楔角如圖7.2所示。 往復(fù)式刀片的主要技術(shù)參數(shù)如表7.2所示. 圖7.2 往復(fù)式刀刃的切割角和楔角 表7-2 往復(fù)式刀片的主要技術(shù)參數(shù) 項目 刀片 刀間距 切割角 刀角 硬度（HRC） 刀高 往復(fù)式刀片 動刀片 20.1mm 14°40′ 38° 56~61 35.1mm 定刀片 - - 64° - - 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第八章 端面齒輪及撥桿的設(shè)計部分 第八章 端面齒輪及撥桿的設(shè)計部分 8.1端面齒輪和撥桿的概述 果園除草機面齒輪和撥桿組合運動類似于凸輪和頂桿與撥桿，對刀具的往復(fù)運動的直接影響。刀具的運動是通過齒輪的端面齒輪的凹表面的規(guī)則運動驅(qū)動 8.2 端面齒輪和撥桿的運動分析 圖8.1 端面齒輪的形狀 對撥桿的運動要求為： 齒輪轉(zhuǎn)動26°時，頂桿上升20.1mm20.1mm； 齒輪再轉(zhuǎn)過時，撥桿下降20.1mm； 推桿繼續(xù)轉(zhuǎn)過時，撥桿停止不動。 運