環(huán)保草坪修剪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計
附錄1:外文翻譯
割草機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計與受力分析
關(guān)鍵詞:割草機(jī)，修剪灌木，修剪角落，應(yīng)力分析
摘要
隨著人們生活條件的日益苛刻，國內(nèi)日益增多的城市綠地草坪機(jī)械已進(jìn)入快速發(fā)展時期。摘要:通過對現(xiàn)有割草機(jī)存在的問題進(jìn)行研究分析，結(jié)合創(chuàng)新思維方式，基于系統(tǒng)理論，提出了制約割草機(jī)創(chuàng)新設(shè)計的因素，即修剪灌木和草坪與修剪邊角機(jī)械一體化，創(chuàng)新設(shè)計出小面積的綠地服，同時具有低噪音、環(huán)保的多功能割草機(jī)。并利用計算機(jī)軟件對割草機(jī)的重要部件進(jìn)行力學(xué)分析。
1 .介紹
割草機(jī)是農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、園藝和園林行業(yè)必不可少的一種通用機(jī)械，但適用于體積小、形狀不規(guī)則或地形起伏大且操作復(fù)雜、使用方便、靈活緊湊的割草機(jī)很少見到。為此，在基礎(chǔ)研究中廣泛應(yīng)用了一些割草機(jī)技術(shù)，設(shè)計了一種簡單實用的割草機(jī)，它具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、工作頭突出高度可調(diào)的特點。我國生產(chǎn)的割草機(jī)起步較晚，一般是小型制造企業(yè)，產(chǎn)品使用比較單一，沒有規(guī)?；?，所以長割草機(jī)主要是進(jìn)口的。我們的割草機(jī)主要從日本、美國、意大利、瑞典等國家進(jìn)口，進(jìn)口價格從幾千到幾百萬不等。
2 .創(chuàng)新與創(chuàng)新設(shè)計——基于系統(tǒng)約束理論的創(chuàng)新思維方式。
“創(chuàng)新”的起源可以追溯到1912年，美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家約瑟夫·熊彼特的《經(jīng)濟(jì)發(fā)展導(dǎo)論》一書。創(chuàng)新是新的生產(chǎn)要素與生產(chǎn)條件相結(jié)合的生產(chǎn)制度的引入。包括:引進(jìn)新產(chǎn)品，引進(jìn)新的生產(chǎn)方法，開拓新的市場，獲取原材料或半成品的新的供應(yīng)來源，創(chuàng)建新的經(jīng)營組織形式。 [ 1 ]創(chuàng)新設(shè)計是指設(shè)計師在設(shè)計中充分的創(chuàng)造性思維、科學(xué)、技術(shù)、文化、藝術(shù)、社會、經(jīng)濟(jì)等特征，設(shè)計出一種新穎性、創(chuàng)造性和實用性的新產(chǎn)品的實踐，其目的是在產(chǎn)品概念設(shè)計階段產(chǎn)生新的市場競爭力概念或創(chuàng)意最有可能的創(chuàng)造性解決方案。創(chuàng)新設(shè)計就是要設(shè)定一個具體的目標(biāo)，然后找到實現(xiàn)這一目標(biāo)的正確路徑。設(shè)計問題是多種多樣的，根據(jù)設(shè)計問題的類型，需要采取不同的解決和創(chuàng)新策略以及相應(yīng)的設(shè)計方法。針對不同類型的設(shè)計問題制定了相應(yīng)的解決策略。[ 2 ]在本文中，一種基于系統(tǒng)理論的約束創(chuàng)新思維方法是對現(xiàn)有割草機(jī)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計。解決問題的系統(tǒng)創(chuàng)新思維分為三個步驟: [ 3 ]通過充分條件解決重建問題；2項戰(zhàn)略；3應(yīng)用相關(guān)思維激勵工具。該方法提供了對現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)和創(chuàng)新解決方案的客觀評價，指出方案滿足兩個充分條件將被視為創(chuàng)新設(shè)計。這兩個條件是完全封閉的世界條件和質(zhì)量變化條件。[ 4 ]
3 .割草機(jī)案例研究
3.1對目前割草機(jī)存在的問題進(jìn)行初步分析，主要是單一的功能只能執(zhí)行一項工作，人們要做不同的事情，如割草修剪灌木，就需要不同的設(shè)備來完成這項工作，從而增加了不便的成本。而且他們用內(nèi)燃機(jī)作為動力，噪音大，污染大，同時能耗也大，不能滿足國家的節(jié)能要求。隨著我國人民生活水平的提高，人們對綠色生活的認(rèn)識水平要求越來越高，特別是在社區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校和辦公環(huán)境周邊的綠色區(qū)域越來越高，需要開發(fā)出一種適合小面積草坪、低噪音、易操作、用途廣泛的割草機(jī)。
3.2在回答問題時
( 1 )割草高度可根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)整，適應(yīng)高度調(diào)整范圍，當(dāng)草坪修剪低能耗要求達(dá)到要求時。
( 2 )割草整齊、平整，割草前行程一致，兩個作業(yè)行程銜接順暢。
( 3 )割草機(jī)質(zhì)量好，故障少，節(jié)能，效率高。
( 4 )操作方便，輕巧靈活，結(jié)構(gòu)簡單，易于維護(hù)和調(diào)試，割草機(jī)零部件均為標(biāo)準(zhǔn)件，零部件通用性和互換性強(qiáng)。
( 5 )采用電機(jī)驅(qū)動低噪聲。
( 6 )上加割草修剪灌木功能。
3.3有系統(tǒng)的創(chuàng)新思維解決問題
3.3.1總體方案設(shè)計手推式割草機(jī)采用手動驅(qū)動。搜索《人體工程學(xué)手冊》，人的行走速度約為3 - 5公里/小時，即48 - 64米/分鐘，考慮到推式割草機(jī)切割，選定人的行走速度為48米/分鐘，即0.8米/秒。人為因素的平均高度，設(shè)計扶手和支架尺寸，并根據(jù)性別和年齡對扶手的高度和長度進(jìn)行設(shè)計調(diào)整。站立工作的大小關(guān)系到手術(shù)的進(jìn)行，以及身體對空間的需求。本文將修剪高度可調(diào)的割草機(jī)、修剪器和灌木修剪器的邊角，通過融合創(chuàng)新設(shè)計和使用電機(jī)驅(qū)動，低碳環(huán)保，低噪音，特別是對小型靜音場所要求較高的場所。
3.3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新包括:
( 1 )在原有割草機(jī)的基礎(chǔ)上增加修剪灌木的工具，使其具有修剪灌木的功能。修剪灌木部分是高度和角度可調(diào)的，工具可調(diào)角度是180 1856前沿的先進(jìn)材料和工程技術(shù)II度可調(diào)修剪30cm高度，以適應(yīng)不同高度不同形狀的灌木。傳動軸與工具連接，方便工具通過萬象調(diào)整截面高度和角度。通過固定桿松開工具本體，連接桿兩端分別設(shè)有鎖緊結(jié)構(gòu)，鎖緊結(jié)構(gòu)需要調(diào)節(jié)工具的高度和角度時，鎖緊結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)完成閉合。為了適應(yīng)刀具高度的變化，我們設(shè)計了伸縮結(jié)構(gòu)調(diào)度軸，采用花鍵連接。
( 2 )為解決割草機(jī)死的問題，增加了外部割草刀片。安裝在安裝支架上的外部割草機(jī)刀片修剪襯套。外部割草刀采用齒輪傳動結(jié)構(gòu)，并依靠支架附在機(jī)體上獲得動力。
( 3 )為實現(xiàn)修剪灌木和割草轉(zhuǎn)換兩種功能，在割草機(jī)上增加一個分流器，通過分流器離合器控制電機(jī)的換向，即把動力傳遞給兩個傳動軸。驅(qū)動軸連接在割草機(jī)底部的刀片上，完成割草工作。另一個連接到前割草機(jī)的修剪器驅(qū)動軸襯套部分，用于完成修剪器襯套或拐角的構(gòu)造工作。為了減輕自身割草機(jī)的重量，修剪機(jī)和灌木角修剪機(jī)可以非常方便地拆卸和安裝。割草和修剪灌木不是同時進(jìn)行的，驅(qū)動軸通過超越離合器與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)連接。當(dāng)電動割草機(jī)正向工作時，修剪灌木時電動機(jī)反轉(zhuǎn)?？赡骐姍C(jī)反轉(zhuǎn)控制按鈕調(diào)節(jié)割草機(jī)扶手。所述軟件的三維內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1角剪電動割草機(jī)均勻內(nèi)部結(jié)構(gòu)
3.3.3應(yīng)力分析
為了保證割草機(jī)的使用壽命，應(yīng)用軟件對割草機(jī)的重要部件進(jìn)行了三維應(yīng)力分析，具體如下。選擇驅(qū)動齒輪軸材質(zhì)為40Cr。根據(jù)UG庫材料對應(yīng)的國產(chǎn)材料牌號，采用相應(yīng)的材料40Cr對Tron _ 40錐齒輪軸進(jìn)行分析，結(jié)果如圖2所示。最大應(yīng)力為38.08 MPa，遠(yuǎn)小于材料許用應(yīng)力。
圖2錐齒輪軸應(yīng)力分析圖
4 .結(jié)論
本文提出了一種基于系統(tǒng)理論的約束創(chuàng)新思維方法，對現(xiàn)有割草機(jī)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計。理論上通過采用創(chuàng)新設(shè)計將修剪高度可調(diào)的割草機(jī)、灌木修剪機(jī)和邊角修剪機(jī)融合在一起，創(chuàng)新設(shè)計采用電機(jī)驅(qū)動，低碳環(huán)保，低噪音，特別是對于小型場地和在場地靜音要求較高的場所使用。同時割草機(jī)通過創(chuàng)新設(shè)計，具有使用方便、攜帶方便、靈活的特點，可以有效降低勞動強(qiáng)度。
附錄2:外文原文
致謝
本文從選題、方案論證到課題的研究都是在導(dǎo)師何榮國老師的全面、悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的知識、豐富的創(chuàng)造力、高瞻遠(yuǎn)矚的學(xué)術(shù)思想，以及敏銳的洞察力，始終令學(xué)生敬佩，并將影響我的一生。值此成文之際，謹(jǐn)向?qū)煴磉_(dá)我深深的敬意和衷心的感謝！
對于我來說此次的畢業(yè)設(shè)計，不僅僅是我四年大學(xué)知識成果的檢驗，也對我以后的學(xué)習(xí)、工作產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，畢業(yè)設(shè)計的鍛煉讓我重新復(fù)習(xí)了之前遺忘的知識，并且深感自己所學(xué)機(jī)械設(shè)計專業(yè)的博大精深。這是一次理論與實際相結(jié)合的鍛煉。即使在整個設(shè)計方案里，我遇到了很多麻煩，甚至是之前完全沒有過接觸過的東西，但是都在老師的指導(dǎo)以及我的努力學(xué)習(xí)下逐一戰(zhàn)勝了，而且積累了很多實踐的經(jīng)驗。雖然我所設(shè)計的方案可能還存在很多缺點，但是我盡力去更好的完成整個設(shè)計，這個過程對我未來的學(xué)習(xí)與工作都是很重要的。
通過這次訓(xùn)練，提高了自己的動手能力和設(shè)計能力，為學(xué)生日后順利進(jìn)入工作崗位作下了鋪墊。本次畢業(yè)設(shè)計，學(xué)生收獲頗多，這與何老師的悉心指導(dǎo)是分不開的。何老師公務(wù)繁忙，但是還是經(jīng)常抽時間來視察學(xué)生畢業(yè)設(shè)計進(jìn)度，就畢業(yè)設(shè)計過程中遇到的問題給予耐心指導(dǎo)。
特別要感謝的是我的父母和家人!感謝父母在我成長的道路上給予的無私的愛。感謝所有關(guān)心和幫助過我的人們！
最后，在本文結(jié)束之際，向所有為我的論文提出寶貴意見的評閱老師們表示衷心的感謝和崇高的敬意！謝謝！
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騎行式草坪剪草機(jī)設(shè)計
院 － 系： XX院 XX系
專 業(yè)： XXXXXXXXXXXX
年 級： 20XX級
學(xué)生姓名： XXXXXX
學(xué) 號： XXXXXXXXXX
導(dǎo)師及職稱： XXXXXXXXX
201 年4月
摘 要
本次設(shè)計的騎行式剪草機(jī)主要利用輪子運動傳動變速，齒輪實現(xiàn)刀具的往復(fù)運動的功能。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組合的工作。通過齒輪的轉(zhuǎn)動，將旋轉(zhuǎn)方向的力傳遞給變速桿，從而導(dǎo)致往復(fù)運動的水平方向。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)的效率是一個重要的原則。
本設(shè)計采用騎行式驅(qū)動，不僅可以實現(xiàn)輸入動力，又能節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境；和類似的老理發(fā)刀頭，通過上刀具的往復(fù)直線運動，與固定刀頭實現(xiàn)剪切，從而實現(xiàn)割草運動。本設(shè)計的創(chuàng)新之處在于切割高度實現(xiàn)連續(xù)可調(diào)、無發(fā)動機(jī)剪草機(jī)碎草收集功能。通過對身體兩側(cè)的割草機(jī)底盤螺桿的轉(zhuǎn)動，可以實現(xiàn)連續(xù)的刀上下移動，從而實現(xiàn)割草的連續(xù)調(diào)整高度，充分的碎草及時可以。騎式草坪功能，本設(shè)計可滿足一般用戶的需求。而通過對鏈條帶的運用，依靠待修剪的草坪將已修剪下來的碎草推上剪草機(jī)的平帶上。本次設(shè)計的騎行式草坪剪草機(jī)能較好地滿足一般用戶的需求。
關(guān)鍵詞：剪草機(jī)；往復(fù)刀具；騎行式；無引擎
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 我國草坪業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.2 草坪剪草機(jī)的國內(nèi)市場 1
1.3 我國剪草機(jī)市場預(yù)測 2
1.3.1按城市人均應(yīng)有草坪面積來預(yù)測 2
1.3.2 按新建草坪面積來預(yù)測 2
1.3.3 按國家建設(shè)部規(guī)劃來預(yù)測 2
1.4 選題意義 3
第二章 設(shè)計任務(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 37
3.1 傳動零件的設(shè)計 37
3.1.1 齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計 37
3.1.2 鏈輪機(jī)構(gòu)設(shè)計 42
3.1.3 軸的設(shè)計 45
3.1.4 軸承校核 58
3.2 剪草機(jī)構(gòu)的設(shè)計 60
3.2.1 斷草方式設(shè)計 60
3.2.2 刀架設(shè)計 61
3.2.3刀頭設(shè)計 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 潤滑密封設(shè)計 65
第四章 總結(jié) 67
致謝 69
第一章 緒 論
1.1 我國草坪業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
隨著國民經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，人們對物質(zhì)生活的改善已不再滿足，周圍環(huán)境的質(zhì)量也越來越受到人們的關(guān)注。特別是綠化程度，已成為一個國家、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)境中起著越來越重要的作用。近年來，我國建筑業(yè)的快速發(fā)展，如周圍景觀和各種娛樂和休閑需求的大面積高質(zhì)量草坪；斜坡保護(hù)周圍的河流和湖泊，高速鐵路和公路交通設(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，在全國500個城市66綠化面積000公頃，草地占1800萬公頃，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，1997北京HM；綠地面積已超過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。通過修剪草坪，可以防止草坪草抽穗、開花。結(jié)果；修剪可以防止草坪的生長和病蟲害。因此，草坪業(yè)的快速發(fā)展必然會發(fā)展成一系列產(chǎn)業(yè)的崛起。中國草坪業(yè)實際發(fā)展自80年代開始，直到90年代中后期迅速發(fā)展，到2000，我國已建成各類超過30億米，草業(yè)管理公司有5000多個，草坪業(yè)從業(yè)人員超過2000萬人，超過1000億元的總產(chǎn)值，和規(guī)模呈逐年上升趨勢。
在我國500個城市，66萬公頃的綠地，草坪占18萬公頃，呈增長趨勢。自90年代以來，中國草坪業(yè)的年增長率高達(dá)30%，40%。隨著人們對環(huán)保、固土的認(rèn)識不斷增強(qiáng)，退耕還林和草政策進(jìn)一步落實，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)的國內(nèi)市場
世界上第一個往復(fù)刀具割草機(jī)誕生于100年前。剪草機(jī)主要用于牧場。發(fā)展到現(xiàn)在，剪草機(jī)已經(jīng)開發(fā)了幾十個品種可以適用于不同的場合。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。剪草機(jī)生產(chǎn)起步較晚，生產(chǎn)規(guī)模相對較小，產(chǎn)品的使用也很簡單。這么長的時間，國內(nèi)的草坪割草機(jī)為主的進(jìn)口。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至1999年底，我國各種園林機(jī)械的保有量達(dá)10萬臺，1999 年的剪草機(jī)銷售量在3萬臺左右，只有20%為國產(chǎn)。
當(dāng)前，國內(nèi)生產(chǎn)的剪草機(jī)按動力劃分可分為機(jī)動和人力兩類；按配套動力和作業(yè)方式可分為騎行式、手扶推行式、手扶自動式、駕乘勢、拖拉機(jī)式等；根據(jù)刀具的類型可以分為往復(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，通過高速旋轉(zhuǎn)切刀片的草。它具有成本低的優(yōu)勢，維護(hù)，維修方便，是目前國內(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。主要的問題是價格太貴，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有幾個調(diào)節(jié)檔位。
據(jù)有關(guān)部門的調(diào)查報告，國內(nèi)生產(chǎn)的草切割機(jī)廠家只有50左右。市場上品牌的割草機(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)口主要來自日本、美國、意大利和瑞典等國家。大品牌和價格表1-1列出。
1.3 我國剪草機(jī)市場預(yù)測
1.3.1按城市人均應(yīng)有草坪面積來預(yù)測
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。一些外國城市和中國和北京的人均草坪面積相比，見表1 2。
可以從表1和2，草坪面積人均在中國與發(fā)達(dá)國家相比有很大的差距。全國現(xiàn)有草坪面積約為19萬hm。預(yù)設(shè)的草坪需要6套每公頃剪草機(jī)，從而計算出114萬臺的市場容量。隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，數(shù)量將呈線性增長。
1.3.2 按新建草坪面積來預(yù)測
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，進(jìn)口草多年來量如下，1995的總額約5900t，1996 t的結(jié)束，1998 1999年6100t 5200t。在1999個單獨的草地面積約1200萬公頃，如果每公頃6 00000剪草機(jī)，只有1999需要剪草機(jī)7200萬臺。
1.3.3 按國家建設(shè)部規(guī)劃來預(yù)測
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、廈門等多個城市達(dá)到甚至超過標(biāo)準(zhǔn)。城市人均綠地面積達(dá)到7余米，估計每年有5 ~ 60000公頃草坪，剪草機(jī)300000臺。在草坪的建設(shè)過程中，其次是大型相關(guān)的園林設(shè)備市場十分廣闊。
1.4 選題意義
從上述情況來看，我國的剪草機(jī)的市場是巨大的。據(jù)發(fā)現(xiàn)，割草機(jī)主要發(fā)動機(jī)功率目前市場的市場調(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，這樣就對整機(jī)的安全性要求較高了；同時，此類剪草機(jī)工作時會產(chǎn)生強(qiáng)烈的震動，會造成操作者很不舒服；最后，雖然發(fā)動機(jī)的動力割草機(jī)割草效率高，除草效果較好，但價格也比較昂貴，一般用戶難以接受。故而，研究一種無引擎驅(qū)動、價格低廉的剪草機(jī)勢在必行！
3
XXXX學(xué)院本科畢業(yè)論文 (設(shè)計)
第二章 設(shè)計任務(wù)與方案的確定
2.1 任務(wù)主要內(nèi)容
設(shè)計采用腳踏驅(qū)動的騎行式剪草機(jī)，無動力引擎噪音污染，適合辦公、學(xué)習(xí)等安靜場所戶外小型草坪修剪。具體內(nèi)容為：
1、查閱文獻(xiàn)，收集國內(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；
3、傳動零件、軸系的設(shè)計計算及主要零件校核；
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
通過市場研究，我們決定設(shè)計一種無引擎驅(qū)動，無污染，操作舒適和經(jīng)濟(jì)實用的草坪剪草機(jī)。通過人力推動剪草機(jī)向前行走，帶動剪草機(jī)的車輪轉(zhuǎn)動，通過傳動機(jī)構(gòu)，形成刀具的剪切運動。
一個騎式割草機(jī)主要是用輪轂電機(jī)驅(qū)動變速箱齒輪來實現(xiàn)刀具的往復(fù)運動功能設(shè)計。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相匹配的工作。通過旋轉(zhuǎn)的面齒輪驅(qū)動力的旋轉(zhuǎn)方向，由水平方向引起的往復(fù)運動，從而使往復(fù)運動的工具本身。因為剪草機(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)器的運動簡圖
我們可以設(shè)計的騎行式草坪割草機(jī)將首先通過一個分力人。為了讓操作者在正常行走的速度下操作，傳球應(yīng)繼續(xù)通過裝置的生長，把力的運動傳給往復(fù)刀具。通過分析框圖組成了騎行式草坪割草機(jī)。如圖2-2所示。
2.2 傳動機(jī)構(gòu)
可實現(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)動方式選擇：
1）用腳腳驅(qū)動的驅(qū)動下，運營商需要站或坐在機(jī)器運行的驅(qū)動力，除了完整的草的行動的這個割草機(jī)的設(shè)計，還承擔(dān)著運營商重。并希望有一個方向控制裝置，使機(jī)器結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，體積大，不適合小面積的草坪。
2）用手驅(qū)動可以避免用腳驅(qū)動的問題，使小割草機(jī)的設(shè)計，操作靈活。因此我們選擇設(shè)計手動式剪草機(jī)。
變
速
機(jī)
構(gòu)
工
作
機(jī)
構(gòu)
動
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 即用刀將草截斷。但是草是柔軟的，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)動機(jī)驅(qū)動，不合適我們的環(huán)保設(shè)計要求。
3）用刀切刀會割草，用雙刀的相對運動原理容易剪草，而且不需要很高的速度。因此我們選擇設(shè)計剪斷方式斷草。
機(jī)械是很容易實現(xiàn)的簡單的旋轉(zhuǎn)，如果用腳搖動手柄，實現(xiàn)執(zhí)行元件的往復(fù)運動，由于剪草機(jī)還依靠人力推動的道路，操作者完成動作太多，操作非常方便。為了使操作者只能割草行動通過簡單操作，能夠通過騎行割草機(jī)，割草機(jī)行進(jìn)的車輪旋轉(zhuǎn)，將旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橥鶑?fù)運動和輸出執(zhí)行元件。顯然設(shè)計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行，應(yīng)力應(yīng)通過機(jī)構(gòu)的傳動，繼續(xù)傳遞。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(jī)制，使割草機(jī)發(fā)動機(jī)輸入部件的輪子和往復(fù)刀具之間的執(zhí)行委員，可用于鏈傳動和帶傳動和齒輪傳動。結(jié)果，設(shè)計了幾種傳輸方案。為了使剪草機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊，可用于齒輪傳動。而齒輪傳動有直齒圓柱齒輪傳動，斜齒圓柱齒輪傳動，圓錐齒輪傳動和蝸輪蝸桿傳動等。由于蝸桿傳動的效率較低，蝸輪蝸桿傳動輪和軸的空間交錯，作為一個割草機(jī)，支撐結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的。交叉軸斜齒輪傳動，齒輪和一個掛將剪草機(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)相對簡單，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增長機(jī)制。因為齒輪傳動比不能過大，增長也不明顯，所以對直齒輪和鏈輪傳動的組成方案進(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)計能實現(xiàn)草坪修剪高度的調(diào)整。為了實現(xiàn)這一功能，還需要增加一個刀架（包括一個移動的葉片和一個固定的刀片）沿垂直運動的移動端，同時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
3.1 傳動零件的設(shè)計
3.1.1 齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計
1 選定齒輪的類型，精度等級，材料以及齒數(shù)
1） 如圖2-1所示的傳動方案，由于軸向力的齒輪小，所以選擇直齒圓柱齒輪傳動，使簡單的能夠降低成本。
2） 該剪草機(jī)工作時的速度較低，因此選擇8級精度（GB10095-88）。
3） 材料選擇。失敗表明，牙齒的形態(tài)，設(shè)計齒輪應(yīng)，齒面有較高的耐磨性，耐點蝕、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)在齒輪傳動時，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；對采用軟齒面齒輪的齒面金屬的硬度差，這是兩個輪子的匹配應(yīng)保持30以上~ 50hbs。本機(jī)的工作條件是對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
開（半開）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)計中選擇小齒輪齒數(shù)z=20，大齒輪的齒數(shù)，取。設(shè)計傳動比。人正常步行速度約1.2m/s，步距60 ~ 75cm?？紤]到草地上，實際情況0.8m/s.后輪直徑設(shè)計割草機(jī)430mm。想象剪草機(jī)工作在理想條件下，車輪滾滾不滑。因此，在軸的速度是關(guān)于。檢查機(jī)械設(shè)計手冊：10 ~ 15 /毫米的土路表面滾動摩擦桿橡膠輪胎，因為割草機(jī)質(zhì)量設(shè)計要求不超過50公斤，沿地面滾動輪的最大阻力矩。設(shè)計剪草機(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
基本參數(shù)
⒈ 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計
由設(shè)計計算公式進(jìn)行計算，即
≥
1） 確定公式內(nèi)各計算數(shù)值
（1）試選載荷系數(shù)
（2）小齒輪轉(zhuǎn)矩
注：由機(jī)械設(shè)計手冊查得：圓柱齒輪機(jī)械傳動7級精度的傳動效率為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）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
（7）查得接觸疲勞壽命系數(shù);
（8）計算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得
2）計算
（1）小齒輪節(jié)距的計算，允許應(yīng)力的接觸疲勞值不大
≥
（2）計算圓周速度與齒寬
（3）計算齒寬與齒高之比
模數(shù)
齒高
（4） 計算載荷系數(shù)
根據(jù)速度,7級精度，查得動載系數(shù);
直齒輪，假設(shè)＜查得;
使用系數(shù);
7級精度小齒輪對稱支撐布置，；
由，得；故載荷系數(shù)
2. 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計
彎曲疲勞強(qiáng)度的設(shè)計公式為
≥
1） 確定公式內(nèi)的各計算數(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）計算大、小齒輪的并加以比較得：
大齒輪的數(shù)值大。
2） 設(shè)計計算
≥
從上面的小齒輪的直徑大于φ22.5mm，和模量大于1.013，可滿足齒輪強(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. 幾何尺寸計算
1） 計算分度圓直徑
2） 計算中心距
3） 計算齒輪寬度
取 , .
4） 計算齒頂圓直徑
5） 計算齒根圓直徑
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，為了避免失敗，由于鍵槽輪轂太弱，齒輪和軸應(yīng)加工成一個有機(jī)的整體；因為小齒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
外鏈傳動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合進(jìn)行齒輪傳動。其中最廣泛使用的滾子鏈，和齒鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格高，制造難度大，因此，采用滾子鏈傳動。
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)計手冊選取小鏈輪齒數(shù)；大鏈輪齒數(shù)。
2. 計算功率
由手冊查得工作情況系數(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
通過對小鏈輪轉(zhuǎn)速的估計，當(dāng)工作時處于左電源曲線的頂點鏈，可能會發(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,考慮到剪草時的實際情況，根據(jù)手冊選取鏈號為10A單排鏈。也證實了原始的估計頂點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L及中心距a
中心距減少量
實際中心距
取
6. 驗算鏈速
與原假設(shè)相符。
7. 驗算小鏈輪轂孔
由機(jī)械設(shè)計手冊查得小鏈輪轂孔許用最大直徑為45mm。
8. 幾何尺寸計算
1） 計算分度圓直徑
2） 計算齒頂圓直徑
因此，取
因此，取
3） 計算齒根圓直徑
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
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，且價格低廉，具有良好的吸振性和耐磨性，且對應(yīng)力集中度較低的優(yōu)點，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)合實際情況，對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
指定軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，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；軸類零件的類型，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，所以對軸的結(jié)構(gòu)沒有標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計時必須針對不同情況進(jìn)行具體的分析。但是，無論什么樣的特定條件下，軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足：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，但使用軸的肩膀會不可避免地使軸的直徑，和肩膀會導(dǎo)致應(yīng)力集中由于交叉部分的突變。此外，軸肩太多時間不利于加工。其結(jié)果是，軸向的肩部位置是使用更大的軸向力的場合。
套筒結(jié)構(gòu)定位簡單，工作可靠，無需開槽、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，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轉(zhuǎn)動。常用零件的圓周定位鍵、花鍵、銷、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（如滾動軸承、聯(lián)軸器、密封圈等）的軸類零件的直徑，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)接等軸的長度要短于一般的2～3mm的輪。
結(jié)合以上的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，各軸的設(shè)計結(jié)構(gòu)和尺寸如下：
（1） 軸Ⅰ的設(shè)計
1） 求作用在軸Ⅰ上齒輪2的力
因為 ，故
（）
由此可見，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)計手冊查得，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輪上，即。
3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
①為了滿足車輪的軸向定位要求，車輪外M16螺母套筒定位與定位。
②初步選擇滾動軸承。因軸承同時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)， 參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 276-1994，通過初步選擇0組基本組游隙軸承產(chǎn)品目錄，6004個標(biāo)準(zhǔn)的精密單列深溝球軸承，尺寸。因為要求安裝擋油環(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，其周向位置的過渡的保證，對公差的選擇軸的直徑是M6的。。
③因為軸上齒輪之間的配合原因，故?、螅舳蔚闹睆綖?；取。
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的各段直徑和長度。
⑦軸上零件的周向定位
齒輪、車輪與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。按由手冊查得平鍵截面（摘自GB/T 1095-2003），鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為50mm（摘自GB/T 1096-2003）。 同時為了確保齒輪與軸的配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為H7/n6；同樣車輪與與軸的聯(lián)接，選用B型平鍵，車輪與軸的配合為H7/k6.
⑧由機(jī)械設(shè)計手冊，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)做一個計算圖。作為梁的軸的支承跨距=185mm+170mm=355mm.按照軸的計算簡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是軸的危險截面?，F(xiàn)將計算出的截面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（即危險截面C）的強(qiáng)度。按照《機(jī)械設(shè)計》式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，和單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取=0.6，軸的計算應(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，
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度
①初步選擇滾動軸承。
初步選定由軸承產(chǎn)品目錄級0個基本的間隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度為6004個單排深槽球軸承，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，長度為，。
④Ⅴ－Ⅵ段為小齒輪。分度圓直徑為130mm。長度為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25mm。軸肩直徑為52mm，長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）高速級齒輪傳動的設(shè)計計算
1．選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)
1）考慮此減速器的功率及現(xiàn)場安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開線斜齒輪
?2）按GB/T10095－1998，選擇7級精度
3）材料：高速級小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)，硬度為280HBS，高速級大齒輪選用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
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)計算
②計算圓周速度
③計算齒寬b和模數(shù)
b==44.3mm
⑤計算縱向重合度
=0.318=3.62
⑥計算載荷系數(shù)K
使用系數(shù)=1
根據(jù),7級精度, 查課本由表10-8得
動載系數(shù)K=1.11,
查課本由表10-4得K的計算公式:
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計算模數(shù)
=
3．按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計
由彎曲強(qiáng)度的設(shè)計公式
≥
1） 確定公式內(nèi)各計算數(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計算當(dāng)量齒數(shù)
Zv1＝Z1/cos3β＝27/ cos13°＝29.19?
Zv2＝Z2/cos3β＝115/ cos13°＝126
?? 按對稱布置，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)實際的負(fù)載系數(shù)修正計算的節(jié)徑
d3=d3t=72.96×=79.46
⑧計算模數(shù)
=
3. 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計
由彎曲強(qiáng)度的設(shè)計公式
≥
1）確定公式內(nèi)各計算數(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)
?? 按對稱布置，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，可以得出：
取軸Ⅲ的=20mm亦滿足強(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度
①取=13mm。
②初步選擇滾動軸承。
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是安裝一個小鏈輪軸，其直徑為30mm，長度為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°，對軸肩半徑R1。
（4）底刀軸的設(shè)計
根據(jù)設(shè)計中的經(jīng)驗，對軸的設(shè)計，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初步選擇滾動軸承。
選用同上軸同樣的滾動軸承。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渡配合和線程連接。
⑦軸端倒角、螺紋倒角1×45°，對軸肩半徑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。對于這一軸肩較大的過渡半徑應(yīng)采取減少應(yīng)力集中。但對于定位的定位，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。
各個軸均采用淬火處理。
4 軸的結(jié)構(gòu)工藝性
結(jié)構(gòu)過程軸指的是軸的結(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)簡單，過程更為好。所以，在滿足要求的前提下，應(yīng)盡量簡化軸的結(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)留有一個后刀槽。它們的大小可在標(biāo)準(zhǔn)或手動。
為了減少處理時間，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。為了刀具種類和提高勞動生產(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
滾動軸承是現(xiàn)代機(jī)械中廣泛使用的零件之一，它主要依賴于滾動軸承的旋轉(zhuǎn)部件的主要部件。絕大多數(shù)常用的滾動軸承已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并有大量的專業(yè)工廠制造，供應(yīng)各種規(guī)格常用的軸承。
滾動軸承的構(gòu)成：包括：內(nèi)圈、外圈、滾動體、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。當(dāng)相對旋轉(zhuǎn)內(nèi)圈、外圈、滾動體的滾動，即外圈滾道。保持架的作用主要是均勻地隔開滾動體。
滾動體的基本類型有：鋼球、圓柱滾子、圓錐滾子、滾針、鼓形滾子、不對稱鼓形滾子。
與滑動軸承相比，滾動軸承精度高，起動轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)動方便，使用方便等優(yōu)點。
與滑動軸承相比，滾動軸承的優(yōu)點：
1、在一般情況下，滾動軸承和流體動力潤滑軸承的效率較高，但混合潤滑軸承的軸承更高；
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、對于同一尺寸的軸徑，軸承寬度小于滑動軸承，軸的結(jié)構(gòu)緊湊；
4、大多數(shù)的滾動軸承都可以是徑向和軸向載荷，所以組合結(jié)構(gòu)簡單；
5、消耗潤滑劑少，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；
與滑動軸承相比，滾動軸承的缺點：
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、振動及噪聲較大；
4、徑向尺寸比滑動軸承；
可以正確使用滾動軸承，主機(jī)可以獲得良好的工作性能，延長使用壽命；企業(yè)能否縮短檢修時間，降低維修成本，提高機(jī)器運行速度，具有十分重要的作用。因此，在選擇滾動軸承時，無論是設(shè)計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，軸承間隙。根據(jù)軸承的工作條件和受力情況和壽命要求，通過計算確定軸承類型，或根據(jù)所選軸承的要求，計算出壽命；3。所選軸承額定載荷和極限轉(zhuǎn)速的計算。
?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型、結(jié)構(gòu)，為最終的解決方案尺寸和公差等級和游隙。類型選擇，各種滾動軸承具有不同的特性，適用于各種機(jī)械的不同使用。在選擇軸承類型時應(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，選擇合適的類型。針對機(jī)械的空間和位置的機(jī)械設(shè)計，在一般情況下，確定軸的尺寸，然后，根據(jù)滾動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使用。
滾動軸承類型選擇應(yīng)注意的問題:
1、考慮軸承的承受載荷情況
方向：采用徑向力時，徑向力為徑向軸承，采用軸向力時，采用推力軸承；徑向力和周向力聯(lián)合作用時，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，可使用滾珠軸承，或一系列較小的軸承尺寸
2、考慮對軸承尺寸的限制
當(dāng)對軸承的徑向尺寸嚴(yán)格限制時，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、滾針軸承滿足對準(zhǔn)能力幾乎為零的要求
根據(jù)各個軸承的特點以及選用原則，可以肯定我們初步選定的型號6004深溝球軸承滿足要求。
由于軸3的載荷是最大的，而軸的最大速度為3，這是最危險的軸3。如果軸承壽命滿足要求，其他軸承可以滿足要求。所選6004深溝球軸承的基本額定動載荷C為9.38kN假設(shè)鏈傳動的效率為0.9。
顯然，軸承壽命滿足要求。
3.2 剪草機(jī)構(gòu)的設(shè)計
3.2.1 斷草方式設(shè)計
1 用割的方式 即用刀將草截斷。但是草是柔軟的，一個末端是自由的，很難用切割的方式來切割草。
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，在草之前沒有被中斷，這樣的草產(chǎn)品有，但他們都使用的發(fā)動機(jī)驅(qū)動，不符合我們的環(huán)保設(shè)計要求。
3 用剪斷的方式 用一把刀去割草，用相對運動的原理，很容易剪下的草，并且沒有需要很高的速度。
以上方案的優(yōu)缺點，結(jié)合實際的設(shè)計理念和實際需要，我們選擇了設(shè)計中的隔斷草。
3.2.2 刀架設(shè)計
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。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，為長條葉片，均勻分布在刀具載體上的五個刀片。草屑，往復(fù)刀具旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，開始由葉端和終點的剪切刃口，割草對往復(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)整裝置由一個旋轉(zhuǎn)輪組成，由螺紋連接組成。轉(zhuǎn)動手輪，使我們沿著螺紋軸的長度和圈底頭軸為支點，作為底頭底刀的旋轉(zhuǎn)和上下移動，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
在之前的方案設(shè)計章節(jié)，我們選擇用剪斷的方式來設(shè)計刀具。根據(jù)老式理發(fā)器（見圖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?，F(xiàn)設(shè)計刀頭由固定在刀架上的下刀片和可以水平橫向往復(fù)直線運動的上刀片組成。這樣通過上刀片的往復(fù)移動將草葉剪斷，同時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的噪音污染。
刀頭主要尺寸設(shè)計如下：下刀片（固定刀片）（如圖3-2），厚度3mm，寬度343mm，齒長30mm，齒寬8mm，齒間距8mm；
上刀片（活動刀片）（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直徑250mm，長度38mm的圓柱，以通過圓柱中心的斜面等分成兩半組成，因此無論斷面凸輪如何旋轉(zhuǎn)，其端面任意水平線的兩點距離是不變的，因此與固定裝置內(nèi)爪永遠(yuǎn)是保持接觸，故而可以一直帶動固定裝置做水平往復(fù)直線運動。
螺紋桿（如圖3-10），螺紋桿整體長度為306mm，直徑為30mm，螺紋起始處距離桿底部93mm，螺紋總長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)
為了實現(xiàn)對剪草高度調(diào)整，我們設(shè)計了沿垂直方向移動的刀架，移動是由軌道的兩側(cè)的導(dǎo)槽所決定的，我們設(shè)計了一個螺栓連接的連接柄，通過螺栓的轉(zhuǎn)動即可調(diào)節(jié)刀架的高度，同時通過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)零件的潤滑，密封散熱。
由于其傳輸速度小于12m／s，所以潤滑油的入侵，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。身體形狀簡單，便于方便。
4. 對附件設(shè)計
A 視孔蓋和窺視孔
在頂部的機(jī)蓋打開窺視孔，可以看到齒和傳動部件的位置，并有足夠的空間，以便可以伸入，窺視孔的蓋板，對身體是一個窺視孔和法蘭，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：
作為減速器運轉(zhuǎn)時，體溫升高，壓力