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沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院
本科畢業(yè)論文
題 目： 中耕除草機(jī)的設(shè)計(jì)
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)： 機(jī)制1103
學(xué)生姓名： 溫佳潤(rùn)
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
沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院全日制普通本科生
畢業(yè)設(shè)計(jì)誠(chéng)信聲明
鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文是自己在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究所取得的結(jié)果，結(jié)果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。除文中曾經(jīng)聲明援用的內(nèi)容外，本論文不含任何其余個(gè)人或團(tuán)體已經(jīng)頒發(fā)或撰寫過的文章結(jié)果。對(duì)本文的咨詢做出重要貢獻(xiàn)的小我和團(tuán)體在文中均作了精確的解釋并表達(dá)了感謝。同時(shí)，本論文的著作權(quán)由本人與湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院、指導(dǎo)教師共同擁有。自己一切明白本說(shuō)明的法令后果由本人擔(dān)當(dāng)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名： 溫 佳 潤(rùn)
2015 年 5 月 24 日
目 錄
第一章 前言 1
1.1 設(shè)計(jì)的意義 1
1.2 產(chǎn)品的用途及使用范圍 1
第二章 中耕除草機(jī)的設(shè)計(jì)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) 2
2.3 已經(jīng)考慮過的若干方案的比較 3
2.4 關(guān)鍵問題及其解決辦法 5
2.5 機(jī)構(gòu)的功能及特點(diǎn) 8
第三章 中耕除草機(jī)的整體設(shè)計(jì) 9
3.1 整體設(shè)計(jì)方案 9
第四章 中耕常見雜草切割阻力研究 11
4.1 試驗(yàn)臺(tái)構(gòu)成及原理 11
4.2 研究結(jié)果 12
第五章 齒輪的計(jì)算部分 14
5.1 齒輪設(shè)計(jì)思路及要求 14
5.2 齒輪設(shè)計(jì)過程 15
第六章 軸的計(jì)算部分 19
6.1 中耕除草機(jī)中軸II的設(shè)計(jì) 19
6.2 中耕除草機(jī)中軸I的設(shè)計(jì) 22
第七章 刀具的設(shè)計(jì)計(jì)算部分 25
7.1 刀具的概述 25
7.2 刀具的運(yùn)動(dòng)分析 26
7.3 刀具的結(jié)構(gòu)尺寸及相關(guān)參數(shù) 27
第八章 端面齒輪及撥桿的設(shè)計(jì)部分 29
8.1端面齒輪和撥桿的概述 29
8.2 端面齒輪和撥桿的運(yùn)動(dòng)分析 29
結(jié) 論 34
參考文獻(xiàn) 35
致 謝 36
附 錄 37
摘要
設(shè)計(jì)，除草機(jī)主要才用滾輪傳動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，連接穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，噪音非常小，而且操作非常簡(jiǎn)單，使使用人帶來(lái)便利，也帶來(lái)了安慰周圍的人，安靜的環(huán)境,可以更好的滿足客戶的需求。基于機(jī)械設(shè)計(jì)及相關(guān)理論的研究,設(shè)計(jì)了一個(gè)行除草機(jī)傳動(dòng)部分,使用凸輪的設(shè)計(jì)方法和推桿端面齒輪和撥桿設(shè)計(jì)。行除草機(jī)的設(shè)計(jì)左右是對(duì)稱的,特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、統(tǒng)一的力量,穩(wěn)定運(yùn)行,摩擦阻力小,彎曲性能好,不容易出現(xiàn)堵塞,有很強(qiáng)的適應(yīng)性。
關(guān)鍵詞：中耕除草機(jī);除草;減速器;凸輪
Abstract
This design, the orchard weeding machine mainly use wheel drive mechanical action. Simple structure, low noise, smooth operation, and easy to use, to bring the people around you convenient, comfortable and quiet environment. To better meet customer demand. Based on the theory of mechanical design and related research and design, garden weeder transmission part and the design method of CAM, the gear and the end of the dial design. Orchard weeding machine design, characterized by a symmetrical structure is simple, smooth operation, small bending, friction, performance is good, does not appear jams, strong adaptability
Keyword: Hand orchard weeding machine; cut the grass; Gear reducer; CAM
沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 中耕除草機(jī)的設(shè)計(jì)原理和參數(shù)
第一章 前言
1.1 設(shè)計(jì)的意義
除草機(jī)已經(jīng)有200年的歷史,鋤除草機(jī)使用更多的內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力,排氣污染和嚴(yán)重的噪音危害。國(guó)家大力提倡“節(jié)能減排”的今天,作為“十二五”的國(guó)家政策宣傳貫徹執(zhí)行,節(jié)能產(chǎn)品會(huì)越來(lái)越多消費(fèi)者的青睞。保護(hù)環(huán)境,減少空氣污染,從我做起,人人有責(zé),讓天空更藍(lán),減少碳排放,為地球降溫,讓自己和下一代健康的綠色環(huán)境。設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)廢氣污染噪音污染廢水污染的除草機(jī)有很好的前景。行除草機(jī)主要用于滾輪驅(qū)動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、光滑連接,噪音非常小,操作方便,用戶帶來(lái)方便,也給周圍的人帶來(lái)舒適,安靜的環(huán)境。
1.2 產(chǎn)品的用途及使用范圍
因?yàn)橛须姀S電力引擎除草機(jī),維護(hù)、維修成本高，發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)除草機(jī)主要依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉片，稻草結(jié)果,整個(gè)機(jī)器的安全性要求更高，操作也會(huì)給員工帶來(lái)強(qiáng)烈沖擊，操作不是很舒服。雖然，引擎行除草機(jī)除草效率較高，除草效果好，但它的價(jià)格更貴,現(xiàn)在，普通用戶難以接受。通過市場(chǎng)調(diào)查，我決定設(shè)計(jì)一種沒有引擎驅(qū)動(dòng)，無(wú)污染，輕巧簡(jiǎn)潔，操作方便，美觀實(shí)用適用于普通用戶行除草機(jī)，沒有發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種綠色環(huán)保的除草機(jī)。提倡環(huán)境保護(hù)區(qū)域，是理想的除草工具。
35
第二章 中耕除草機(jī)的設(shè)計(jì)原理和參數(shù)
2.1 主要工作原理
這臺(tái)機(jī)器設(shè)計(jì)，除草機(jī)主要采用輪運(yùn)動(dòng)的齒輪傳動(dòng)變速箱實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的功能的工具。行除草機(jī)通過變速齒輪，齒輪端面，撥桿和剪刀和其他構(gòu)件，端面齒輪和撥桿工作匹配。端面齒輪通過自己的旋轉(zhuǎn)將旋轉(zhuǎn)的方向傳力桿，導(dǎo)致水平方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此，該工具本身往復(fù)運(yùn)動(dòng)。因?yàn)殡s草變種人的舉止扭矩范圍不夠大，因此在刀具的選擇尤其注意為了提高除草機(jī)的效率成為重要的原則。
除草機(jī)由人機(jī)走在工作中，所以，后輪驅(qū)動(dòng)的除草機(jī)1 2大齒輪軸傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)，通過齒輪和齒輪2 3的生長(zhǎng)機(jī)制來(lái)提高速度，并驅(qū)動(dòng)凸輪4(關(guān)閉為了實(shí)現(xiàn)幾何形狀和容易調(diào)整，需要兩端面凸輪總成)的形式返回，結(jié)束凸輪4驅(qū)動(dòng)撥桿5運(yùn)動(dòng)，通過終端與撥桿凸輪4 5轉(zhuǎn)換機(jī)制的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使固定活動(dòng)刀片和固定刀片固定在框架上形成相對(duì)交錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，完成雜草控制動(dòng)作。如圖2.1所示：
圖2.1 機(jī)器的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
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(jī)的總體設(shè)計(jì)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：?jiǎn)渭?jí)刀具，一固定刀片和一活動(dòng)刀片相互運(yùn)動(dòng)
2.2.2 該除草機(jī)的刀具設(shè)計(jì)參數(shù)
表1-1 刀具設(shè)計(jì)參數(shù)
項(xiàng)目
切割器的形式
切割幅寬
刀片間距
刀片運(yùn)動(dòng)形式
刀片往復(fù)頻率
刀片形狀
配套動(dòng)力
操作人數(shù)
凈重
中耕除草機(jī)
往復(fù)切割
240mm
20mm
單動(dòng)
860r/min
平形
149.1W
113r/min
1人
30kg
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(jī)械除草原理
（1）滾刀式除草機(jī)[15]。其鼓和固定床與刀片刀。滾刀形狀像一個(gè)圓筒形籠，螺旋切刀安裝在圓柱表面，滾刀旋轉(zhuǎn)稻草桿相對(duì)于底刀生產(chǎn)逐步削減剪切滑動(dòng)和草葉。滾刀式除草機(jī)的質(zhì)量取決于割草刀片數(shù)量和滾刀的速度滾刀，滾刀葉片數(shù)量，越多的單元沿著長(zhǎng)度切割的次數(shù)越多，割草還好，滾刀刀數(shù)量范圍通常3 ~ 12件；滾刀的速度越高，剪草很好。滾刀式除草機(jī)價(jià)格昂貴,嚴(yán)格維護(hù)。
（2）旋轉(zhuǎn)葉片式除草機(jī)(也稱為刀掛)[15]。它是由橫向懸掛在直葉片垂直軸在高速切割上層葉片的草。其工作裝置的細(xì)長(zhǎng)的除草刀或刀片刀橫刀板，高速旋轉(zhuǎn)葉片碰撞與草莖，切，這是不支持的。類風(fēng)葉形狀的葉片，在高速旋轉(zhuǎn)下，表面上形成一定的真空草吹到直立的莖，容易降低，加上套管，渦流的形成將碎草送一套草切割設(shè)備或出口噴出從套管泄漏，是目前國(guó)內(nèi)外最受歡迎的除草機(jī)。
（3）甩刀式除草機(jī)[15]。切割設(shè)備的垂直于葉片表面的鉸鏈軸的旋轉(zhuǎn)，高速時(shí)，在離心力的作用下，垂直于軸的葉片甩的核心，不斷影響刀片割草莖。由于刀片和刀軸鉸鏈或磁盤，當(dāng)碰到沉重打擊對(duì)象可以讓路而損壞機(jī)器。
（4）甩繩式除草機(jī)[15]。在工作裝置由尼龍繩割草板，盾牌的后面。割草盤高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，露在外面的尼龍繩在離心力的作用下，像一群直葉片影響草莖迅速切斷了草。
2.3.2 除草機(jī)的工作設(shè)計(jì)方案
我們可以設(shè)計(jì)行除草機(jī)必須首先通過一個(gè)分力。為了讓操作員操作在正常步行速度,通過增長(zhǎng)的機(jī)構(gòu)繼續(xù)轉(zhuǎn)移。除草作用相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的葉片和人民的方向垂直移動(dòng),通過增長(zhǎng)身體運(yùn)動(dòng)前需要傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件轉(zhuǎn)換后水平。
除草機(jī)是通過分析組成框圖，如圖2.2所示。
圖2.2 中耕除草機(jī)的組成框圖
2.3.3 其他工作設(shè)計(jì)方案的比較
可以實(shí)現(xiàn)手把雜草控制功能的技術(shù)原理，但是每個(gè)人都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，具體分析如下：
（1）用腳驅(qū)動(dòng)。用腳驅(qū)動(dòng)時(shí)，一般運(yùn)營(yíng)商需要驅(qū)動(dòng)機(jī)站或坐在硬,所以草機(jī)的設(shè)計(jì)，除了要把草完成，但也承擔(dān)運(yùn)營(yíng)商的重量和方向控制裝置，使機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸較大，對(duì)中耕雜草生長(zhǎng)的分布不適合，不適合在中耕使用。
（2）用手驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)，可以避免司機(jī)用腳的問題，使機(jī)柜設(shè)計(jì)，操作靈活。因此，我們選擇設(shè)計(jì)手動(dòng)式除草機(jī)。
（3）切割方式。用刀割的草。但草軟草的一端是自由的，而切是很難實(shí)現(xiàn)的。
（4）一打。玩刀或草繩中斷。修理草這樣速度很高時(shí)，中斷的草還沒有下來(lái)之前，草，草等產(chǎn)品，但結(jié)果是不好的。
（5）用剪的方式。用刀割草，使用兩個(gè)葉片之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理將更容易割草，和不需要一個(gè)高速度。因此，我們選擇機(jī)器的目的是作為一個(gè)人工除草機(jī)。
手動(dòng)方式和手，手推兩種。機(jī)器很容易實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)和往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),如果用手處理實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行組件，因?yàn)槌輽C(jī)取決于人推動(dòng)，操作員完成動(dòng)作太多，不便于操作。讓操作員只能通過簡(jiǎn)單的操作可以完整的雜草控制作用，可以用手推除草機(jī)推動(dòng)，除草機(jī)滾輪旋轉(zhuǎn)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到往復(fù)運(yùn)動(dòng)和輸出到執(zhí)行組件。顯然為了機(jī)器是手動(dòng)式，除草機(jī)是合理和可行的。
根據(jù)檢查信息，可選組合，變化規(guī)律構(gòu)成的初步方案。通過前面的分析，手動(dòng)式行除草機(jī)只需要一項(xiàng)運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換功能（即，旋轉(zhuǎn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)），所以，不必在矩陣表配置列表。轉(zhuǎn)向直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換函數(shù)最簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，直推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)和齒輪齒條機(jī)制。
2.4 關(guān)鍵問題及其解決辦法
2.4.1 增速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)選擇
生長(zhǎng)機(jī)制是傳輸?shù)暮诵牧α亢妥兯贆C(jī)構(gòu)。其速度變化直接改變剪切刀具的運(yùn)動(dòng)。我鋤除草機(jī)采用圓柱凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
可以利用圓盤的形狀輪廓特征,因此閥瓣旋轉(zhuǎn)通過撥桿的一側(cè)固定在滑塊上(可以調(diào)節(jié)水平)運(yùn)動(dòng),所以你得到一個(gè)新的凸輪,凸輪,其工作原理如圖2.3所示：
圖2.3 圓柱凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
2.4.2 幾種增速方式的實(shí)現(xiàn)比較
用組合法實(shí)現(xiàn)增速。為了使運(yùn)營(yíng)商在正常步行速度操作,力量應(yīng)該通過通過機(jī)構(gòu)的增長(zhǎng)繼續(xù)傳遞。由于輸入組件的固定軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)制，所以在除草移動(dòng)輸入組件運(yùn)動(dòng)的輪子和組件之間的轉(zhuǎn)換機(jī)制，可用于鏈、皮帶和齒輪傳動(dòng)。為了使除草機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，可以使用齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)。齒輪和齒輪與直齒佳能、螺旋圓柱齒輪傳動(dòng)，圓錐齒輪和蝸輪蝸桿傳動(dòng)，等。蝸輪和蝸桿傳動(dòng)的效率低，一般蠕蟲是活躍的，和交叉軸的空間,應(yīng)用于割草機(jī)，可使支撐結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的。圓錐齒輪傳動(dòng)的軸相交，一個(gè)齒輪的暫停，也會(huì)使除草機(jī)支撐結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的。直齒圓柱齒輪和螺旋圓柱齒輪軸相互平行，支撐結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，同時(shí)除草機(jī)不高，負(fù)載的速度不大，因此，選擇直齒圓柱齒輪的增長(zhǎng)機(jī)制。機(jī)構(gòu)組成方案如圖所示：
1)帶動(dòng)齒輪增速的曲柄滑塊機(jī)構(gòu):
圖2.4 帶動(dòng)齒輪增速的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)
2)帶齒輪增速的直動(dòng)推桿盤狀凸輪機(jī)構(gòu)：
圖2.5 帶齒輪增速的直動(dòng)推桿盤狀凸輪機(jī)構(gòu)
3) 帶齒輪增速的齒輪齒條機(jī)構(gòu)：
圖2.6 帶齒輪增速的齒輪齒條機(jī)構(gòu)
以上為機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
由于不同的政治工具剪切方向和除草機(jī)垂直方向，如圖2.5所示)1和2)方案,組織不能最終滿足設(shè)計(jì)要求,仍然需要機(jī)構(gòu)進(jìn)一步配置。
計(jì)劃1使用李子凸輪(梅花形凸輪廓線)和連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)軌上的滑塊的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，工作原理如圖2.7所示。
圖2.7 梅花凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
方案2圓柱凸輪機(jī)構(gòu)是用來(lái)改變凸輪軸旋轉(zhuǎn)到滑塊的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其工作原理如圖2.7所示。
圖2.8 圓柱凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
在圖6所示的梅花凸輪機(jī)構(gòu)中，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的凸輪旋轉(zhuǎn)成執(zhí)行組件需要添加一個(gè)支點(diǎn)和一個(gè)組件的兩個(gè)低副(或組件一雙更高)，它將增加機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性，和設(shè)計(jì)應(yīng)該短(否則將不可避免地增加梅花凸輪的大小，或過度的原因梅花迫在眉睫的凸輪曲線)的邊緣,將減少傳遞到滑塊。如圖2.3所示，圖2.6圓柱凸輪機(jī)構(gòu)和端面凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以被認(rèn)為是除草機(jī)設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)制。
2.5 機(jī)構(gòu)的功能及特點(diǎn)
機(jī)器使用一個(gè)固定的刀片刀片剪切相對(duì)運(yùn)動(dòng)和活動(dòng)的原則，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，噪音低、無(wú)污染、使用方便、靈活；
沒有發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，使用安全、可靠,易于維護(hù)，使用持久的鋁制底盤和結(jié)構(gòu)，沒有生銹的特點(diǎn)，從來(lái)沒有卷曲；
前輪采用萬(wàn)向輪，具有良好的指導(dǎo)、生活的后輪輪長(zhǎng)球軸承,除草機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)很容易推動(dòng)；
金屬處理很容易褶皺，減少包裝大小，處理長(zhǎng)度可伸縮，也適用于不同的運(yùn)營(yíng)商的高度；
底盤獨(dú)特的設(shè)計(jì)可以防止草阻塞出口；
美觀的外表，更適合家庭用戶的審美需求，除了效果理想，成本低。
沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 中耕常見雜草切割阻力研究
第三章 中耕除草機(jī)的整體設(shè)計(jì)
3.1 整體設(shè)計(jì)方案
3.1.1 除草機(jī)的設(shè)計(jì)原理
輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過單級(jí)減速器傳動(dòng)扭矩，再由端面齒輪和撥桿改變了方向，最終輸出往復(fù)式剪切運(yùn)動(dòng)?？傮w方案設(shè)計(jì)如圖3.1所示：
圖3.1 總體方案設(shè)計(jì)
3.1.2 方案的選擇
解決方案一：經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)通過使用齒輪機(jī)構(gòu)，提高機(jī)器的工作效率，解決了人工除草機(jī)工作效率不高，使用面凸輪機(jī)構(gòu)(運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換，就會(huì)變成一條直線往復(fù)運(yùn)動(dòng),滿足雜草控制運(yùn)動(dòng)的需求，形似天車，解決問題的處理努力的端面凸輪。
方案2：與蝸輪和蝸桿傳動(dòng)直接驅(qū)動(dòng)割草盤，采用修剪草坪。機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，方便拆卸的刀具。但草地是柔軟的，免費(fèi)的一端，采用割草截?cái)嗟姆椒ê茈y實(shí)現(xiàn)，除草的數(shù)量。如果你想快速的效率，必須使用高功率。除草機(jī)結(jié)構(gòu)的解決方案很簡(jiǎn)單，與軸向位置比較容易定位相比，蝸輪和蝸桿傳動(dòng)除草機(jī)水平引起的垂直軸的框架結(jié)構(gòu)復(fù)雜。和增長(zhǎng)機(jī)制，端面齒輪和撥桿運(yùn)動(dòng)組合，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用的凸輪推桿運(yùn)動(dòng)組。雜草數(shù)量同時(shí)，權(quán)力必須的情況下，剪切方式總是比切割模式效率高。蝸輪蝸桿傳動(dòng)除草機(jī)組織方案圖如圖3.1所示。
通過比較我選擇方案一，選擇方案一能夠更好的實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)傳遞。
第四章 中耕常見雜草切割阻力研究
為了確定鋤除草機(jī)切割雜草方案是可行的，并進(jìn)行了研究，以確定行行常見雜草切削阻力除草機(jī)切削時(shí)切削力的雜草。
4.1 試驗(yàn)臺(tái)構(gòu)成及原理
試驗(yàn)臺(tái)如圖11所示：電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)PC - B型皮帶傳動(dòng)主電機(jī)，功率335 w,額定轉(zhuǎn)速1500 r / min,速度開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)速度0 ~ 1500 r / min。夾緊裝置固定在電機(jī)軸垂直的平面，得到最大切削阻力雜草。切割設(shè)備句柄自制80毫米半徑。壓力測(cè)量裝置由壓力傳感器和壓力顯示，5公斤范圍、最低閱讀0.001公斤。
圖4.1 蝸輪蝸桿傳動(dòng)的割草機(jī)
圖4.2 試驗(yàn)臺(tái)
電機(jī)外殼固定在支承軸承，可以搖擺轉(zhuǎn)子的軸線重合。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄阻力桿(L2)，由于定子和轉(zhuǎn)子之間的交互磁場(chǎng)，當(dāng)葉片剪雜草莖，以轉(zhuǎn)子馬達(dá)殼旋轉(zhuǎn)相反的方向，由固定在定子轉(zhuǎn)矩住房轉(zhuǎn)讓臂扭力桿(L1)傳遞到壓力傳感器和數(shù)顯控制儀表上的閱讀。一般工程計(jì)算，空載轉(zhuǎn)矩T0可以忽略不計(jì)，能想到的電磁轉(zhuǎn)矩T等于TD的輸出扭矩軸(10、11)。那就是：
輸出軸扭矩:TD =認(rèn)為應(yīng)該fcl1(電磁轉(zhuǎn)矩:T=10-2Q1L2類型的FC切削阻力：Q1數(shù)顯控制儀表讀數(shù)：L1切割阻力的手臂(L1 = 80毫米)，L2為扭力桿(L2 = 120毫米)。FC切削阻力可以通過式(1)計(jì)算：FC = Q1L2 / L1 = 1.5 Q1
4.2 研究結(jié)果
取中耕常見雜草狗尾草與牛筋草為研究對(duì)象[1]，得出：
圖4.3 雜草直徑與切割力關(guān)系
通過實(shí)際運(yùn)用中除草機(jī)械的分析與雜草生長(zhǎng)特性分析，取除草F=250N.
沈陽(yáng)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(jì)算部分
第五章 齒輪的計(jì)算部分
雜草控制是通過實(shí)驗(yàn)獲得F = 250 n;端施加到齒輪上力的大小如下：
車輪提供轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)剪刀、機(jī)械運(yùn)動(dòng)。假設(shè)車輪的直徑；輪子周長(zhǎng)為。
假定人的正常行走步數(shù)為。
假定所有刀具的力量來(lái)自車輪的扭矩由運(yùn)動(dòng)引起的。
則
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：
(1)
5.1 齒輪設(shè)計(jì)思路及要求
除草機(jī)中的齒輪設(shè)計(jì)要求
（1）合理的選擇模塊:在現(xiàn)代傳播設(shè)計(jì)，每個(gè)齒輪模塊的選擇是不同的。但為了經(jīng)濟(jì)和使用需求，主要模塊:。
（2）合理的壓力角的選擇：對(duì)于相同的齒輪分度圓，如果壓力角是不同的，畢業(yè)圓基圓也不同。當(dāng)壓力角越大，基圓直徑越小，漸開線曲線越多，齒根會(huì)變厚，齒面曲率半徑增加，因此可以提高齒彎曲強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度。
螺旋角的合理選擇，以保證穩(wěn)定的齒輪傳動(dòng)，噪音低和更少的影響，所有齒輪選擇更大的螺旋角,通常約為30。
（3）分析8牙齒:容積式齒輪，與修正系數(shù)的增加，附錄也增加，附錄將逐漸變尖。所以你必須計(jì)算齒頂圓錐齒輪。
（4）除草機(jī)的齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法[8]：局發(fā)布了我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，漸開線圓柱齒輪承載能力計(jì)算方法是設(shè)置參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的計(jì)算方法，該方法充分考慮各種因素的影響齒輪的承載能力，現(xiàn)在已經(jīng)成為最準(zhǔn)確、全面齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法。
各種牙齒載荷影響因素大致可以分為四個(gè)方面，分別有四個(gè)負(fù)載系數(shù)修改名字，這四個(gè)系數(shù)分別使用系數(shù)、動(dòng)載荷系數(shù)、齒的載荷分布系數(shù)和齒間載荷分布系數(shù)。
各種齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法所采用的動(dòng)載荷系數(shù)千伏在形式上有很大的差別，考慮的問題是不一樣的。
各種齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法采用齒的載荷分布系數(shù)的計(jì)算方法各不相同。
各種齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法采用齒間載荷分布系數(shù)有很大區(qū)別處理
由于汽車變速箱的工作特點(diǎn)，使牙齒的負(fù)荷波動(dòng),對(duì)于這種不穩(wěn)定的負(fù)載情況。
你可以看到從上面的四個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO的齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法是一種更為合理和精確的方法,所以本文齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算使用這種方法。
齒輪的傳動(dòng)功率，牙處于懸臂狀態(tài),齒根彎曲應(yīng)力和其他壓力，并有較大的應(yīng)力集中，為了使生命的齒輪在一個(gè)預(yù)定的時(shí)期不是折斷事故,必須使最大應(yīng)力小于許用應(yīng)力的牙根。
5.2 齒輪設(shè)計(jì)過程
（1）輸出轉(zhuǎn)矩設(shè)計(jì)：
轉(zhuǎn)速
軸I上的轉(zhuǎn)速
計(jì)算輪子傳遞的轉(zhuǎn)矩
可得：
軸I上的轉(zhuǎn)矩為：
(2)
（2）齒輪的參數(shù)設(shè)計(jì)：
選擇齒輪材料、熱處理、精度等級(jí)及其齒數(shù)
使用除草機(jī)為一般工作機(jī)、齒輪材料及熱處理、8精度。齒輪:40 cr(空調(diào))、齒面硬度280HBS;大齒輪:45鋼(空調(diào))、齒面硬度是240HBS。
選擇小齒輪齒數(shù)：z1=23，大齒輪齒數(shù)：
（3）基本參數(shù)的選擇
試選載荷系數(shù)：
選擇的齒寬系數(shù)為：
查得彈性系數(shù)為：
(3)
按齒面硬度查取接觸疲勞極限：
小齒輪：， 大齒輪：；
（4）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N
假設(shè)機(jī)器負(fù)載有輕微的震動(dòng),除草大約是每月一次,每次2小時(shí),預(yù)計(jì)使用壽命為50年。
齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：
可得：
大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為：
(4)
(5)接觸疲勞壽命的計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力檢查系數(shù)：小齒輪,
大齒輪
接觸疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)
有公式：
（5）
（6）
試算小齒輪分度圓直徑
（7）
可得：
為了保證制造工藝簡(jiǎn)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,圓整取；
小齒輪齒寬 (加寬5mm)
中心距
小齒輪齒全高
大齒輪齒全高
（6）計(jì)算載荷系數(shù)K
查得使用系數(shù)
圓周力，
查得動(dòng)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(xì)跑合，取
計(jì)算載荷系數(shù)
（7）修正計(jì)算：
已取,符合接觸疲勞強(qiáng)度條件。
（8）齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核過程
確定設(shè)計(jì)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)，
檢查彎曲疲勞壽命因素：小齒輪,大齒輪
通過齒面硬度查得齒輪的彎曲疲勞極限：小齒輪,
大齒輪
計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞強(qiáng)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(jì)算可得彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。
沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第六章 軸的計(jì)算部分
第六章 軸的計(jì)算部分
6.1 中耕除草機(jī)中軸II的設(shè)計(jì)
（1）II軸材料的選擇。沒有特殊要求的軸，選擇了45鋼調(diào)質(zhì)處理，
初步估算軸徑：
根據(jù)輸入的抗扭強(qiáng)度估算軸的最小直徑。根據(jù)45鋼,
根據(jù)公式，取
（2）II軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。II軸上零件的軸向和周向位置。
從左輪子連接處向右?。?
。
考慮到軸的結(jié)構(gòu)工藝性：考慮到結(jié)構(gòu)工藝性，軸的軸左和右制成倒角。
（3）軸II的強(qiáng)度演算。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，軸部分力量的大小和點(diǎn)位置參數(shù)如軸徑、軸承壽命、段落是已知的。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：
(8)
受力簡(jiǎn)圖如13所示：
圖6.1 垂直面上受力簡(jiǎn)圖
垂直平面軸承的反應(yīng)力和彎矩主要部分：
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：
在水平面上截面的支持力反映在如14圖所示：
圖6.3 水平面上截面的支反力
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(qiáng)度
當(dāng)進(jìn)行了檢查，對(duì)最大彎矩和扭矩的軸截面強(qiáng)度通常是檢查，和截面應(yīng)力計(jì)算得到：
(9)
通過查表可知：
材料是45鋼，調(diào)質(zhì)處理的許用應(yīng)力，因?yàn)?，故安全?
6.2 中耕除草機(jī)中軸I的設(shè)計(jì)
（1）選擇軸I無(wú)特殊要求的材料，和45鋼調(diào)質(zhì)處理?xiàng)l件的選擇
初步估算軸徑：
按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估計(jì)的輸入端的最小軸徑。按45鋼，取
根據(jù)公式，取
（2）軸I的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在我上軸零件軸向方向取向。大齒輪軸我對(duì)稱定位，左右兩端套定位，安裝、電力傳輸很簡(jiǎn)單，常用的兩端軸承相同的大小，以便加工、安裝和維護(hù),方便拆卸軸承、軸承軸肩不宜過高。齒輪與軸的軸向固定采用普通平鍵聯(lián)接。根據(jù)乍得軸斷面尺寸的直徑齒輪的關(guān)鍵，為合作，滾子軸承內(nèi)圈與軸基本孔系統(tǒng)的使用。確定段落耳軸位置確保肩的高度，和長(zhǎng)度從左向右輪附件分14毫米，16毫米，18毫米，22毫米，18毫米，16毫米，14毫米。
考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性：考慮到軸的結(jié)構(gòu)工藝性，在軸的左端和右段均制成倒角。
軸I的強(qiáng)度演算
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，軸部分力量的大小和點(diǎn)位置參數(shù)如軸徑、軸承壽命、段落是已知的。
該力對(duì)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(jiǎn)圖：
圖6.5 軸I垂直面上受力簡(jiǎn)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 彎矩的軸垂直剖面
水平平面軸承的反應(yīng)力和彎矩的主要部分：
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
Fig.19 Axis horizontal plane cross-section of the reaction forces
截面C處的合成彎矩為：
軸I在如圖19的水平面支撐力。
按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
當(dāng)進(jìn)行了檢查，其最大彎矩和扭矩的軸截面強(qiáng)度通常是檢查，取
該截面上的計(jì)算應(yīng)力：
(10)
通過查表可知：
材料是45鋼,調(diào)質(zhì)處理的許用應(yīng)力，因?yàn)?，所以安全?
圖6.8 軸I水平面上截面的彎矩及合成彎矩
沈陽(yáng)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(jì)計(jì)算部分
第七章 刀具的設(shè)計(jì)計(jì)算部分
7.1 刀具的概述
除草機(jī)采用剛性切割類型、運(yùn)動(dòng)模式選擇往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
往復(fù)切割裝置由上、下兩套刀，動(dòng)態(tài)和雙動(dòng)兩個(gè)方面。本設(shè)計(jì)采用單一動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)。單動(dòng)刀動(dòng)刀刀是往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其特點(diǎn)是：，葉片的旅行距離和上下刀片都是平等的。
剪切機(jī)的上部和下部葉片形狀是相同的，剪切，割草兩邊同時(shí)，旅行，速度的大小變化，合理的切削方法是使用一個(gè)更大的剪切速度。
刀片的速度圖如圖21所示。剪刀自右移,其速度和增加逐漸從零，沒有達(dá)到之前，因?yàn)榈督佑|,而不是減少。葉片到達(dá)時(shí)，兩個(gè)葉片開始接觸，然后被稱為切削速度，然后移動(dòng)到正確的葉片運(yùn)動(dòng)減少，葉片到來(lái)之前，這兩個(gè)相互接觸刀片，不再切割后，然后被稱為切削速度。
由到為切割速率的變化轉(zhuǎn)變限度。由圖21可知，大于終切速。
切割速度的變化：
圖7.1 切割速度的變化
在切割過程中，一些草的頂部是一個(gè)刀片側(cè)到另一個(gè)刀和剪切,然后切割前傾。
7.2 刀具的運(yùn)動(dòng)分析
刀片機(jī)一起旅行時(shí)間的距離稱為切刀的過程中，表達(dá)了在H,絕對(duì)距離內(nèi)刀具運(yùn)動(dòng)如：
式中：——機(jī)器的前進(jìn)速度
——刀具水平運(yùn)動(dòng)的距離
——輪子的周長(zhǎng)
一個(gè)行程所需要的時(shí)間為：
一個(gè)行程運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)距離：
可得切刀的進(jìn)程H為：
由于端面齒輪銑刀旋轉(zhuǎn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)每周6倍,刀具運(yùn)動(dòng)提出了對(duì)稱的加速減速，速度由變化，從0到達(dá)的所需的時(shí)間與到達(dá)0的時(shí)間均為。
運(yùn)動(dòng)分析,刀具是勻加速運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)方程：
可得：
切刀的平均速度：
刀具的平均速度和機(jī)器的前進(jìn)速度的比值稱為刀具的速度比：
(11)
根據(jù)類似的茶樹修剪機(jī)和測(cè)試分析，采茶機(jī)，可以動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速較小的行除草機(jī)傳動(dòng)效率較高。
7.3 刀具的結(jié)構(gòu)尺寸及相關(guān)參數(shù)
刀片切割設(shè)備的重要組成部分,由于不同的使用條件和運(yùn)動(dòng)參數(shù)，使葉片具有不同的參數(shù)模型和一些差異。
表7-1 中耕除草機(jī)的主要參數(shù)
項(xiàng)目
切割器的形式
切割幅寬
刀片間距
刀片運(yùn)動(dòng)形式
刀片往復(fù)頻率
刀片形狀
配套動(dòng)力
操作人數(shù)
凈重
中耕除草機(jī)
往復(fù)切割
240mm
20mm
單動(dòng)
860r/min
平形
149.1W
113r/min
1人
30kg
切割角度的加大使得切口變得不齊。當(dāng)?shù)镀烦淘跁r(shí)，刀片的切角和楔角不影響割草的質(zhì)量。往復(fù)式刀刃的切角和楔角如圖22所示。
切割角和往復(fù)式刀片楔角如圖22所示.
往復(fù)式葉片的主要技術(shù)參數(shù)如表4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(xiàng)目
刀片
刀間距
刀高
切割角
刀角
硬度（HRC）
往復(fù)式刀片
動(dòng)刀片
20mm
定刀片
沈陽(yáng)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(jì)部分
第八章 端面齒輪及撥桿的設(shè)計(jì)部分
8.1端面齒輪和撥桿的概述
鋤除草機(jī)端面齒輪和撥桿運(yùn)動(dòng)對(duì)類似于凸輪與推桿，并直接撥桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)影響的工具。的規(guī)則上的撥桿端面齒輪是凹凸表面運(yùn)動(dòng)，從而使動(dòng)力刀具的運(yùn)動(dòng)。
8.2 端面齒輪和撥桿的運(yùn)動(dòng)分析
圖8.1 端面齒輪的形狀
對(duì)撥桿的運(yùn)動(dòng)要求為：
端齒輪轉(zhuǎn)過，推桿上升20mm；
端齒輪在轉(zhuǎn)過，撥桿下降20mm；
推桿再轉(zhuǎn)過時(shí)，撥桿又截止不動(dòng)。
運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如圖2—14所示。
圖8.2 運(yùn)動(dòng)分析圖
撥桿在端面齒輪的地方安裝，圖中a和b在撥桿上升對(duì)處的端面齒輪旋轉(zhuǎn)的角度，c為。在端面齒輪撥桿和端面齒輪旋轉(zhuǎn)角接觸點(diǎn)的行程如下:
d型端面上的撥桿和齒輪端面齒輪接觸的中心的直徑大小。
圖8.3 端面齒輪的輪廓曲線
假設(shè)最終齒輪的運(yùn)動(dòng)行程,接觸點(diǎn)上下的位移為,能算出軌跡方程為：
在式中各參數(shù)：
為端面齒輪旋轉(zhuǎn)的角度；
對(duì)端齒運(yùn)動(dòng)行程的上下齒輪的運(yùn)動(dòng)位移K參數(shù)。
代入特殊值，可得：
因此，得到了接觸點(diǎn)的上下位移的軌跡方程：
(12)
推程階段:
遠(yuǎn)休止階段:
回程階段 :
近休止階段 :
通過運(yùn)動(dòng)分析可以撥桿端面齒輪輪廓線的工作。
由于端面齒輪6相同近似的凸輪的結(jié)構(gòu)。所以只要撥桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)的工作輪廓線。
計(jì)算結(jié)果可以得到齒輪的工作輪廓線的對(duì)應(yīng)值
表9-1 端面齒輪的工作輪廓線
（mm）
(mm)
0
0
2.269
0.118
4.538
0.474
6.807
1.066
9.076
1.895
11.345
2.960
13.614
4.263
15.883
5.802
18.152
7.578
20.421
9.591
22.690
11.841
24.959
14.328
27.228
17.051
29.497
20.000
通過以上參數(shù)表中，我們可以近似處理的工作端面齒輪輪廓線。學(xué)位的形狀，端面齒輪更精確。工作輪廓線，如圖2-16所示。
圖9.1 端面齒輪的工作輪廓線
圖9.2 主軸受力情況圖
結(jié) 論
畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科教學(xué)工作的最后環(huán)節(jié)，也是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生全面的測(cè)試知識(shí)的大學(xué)生活。通過這個(gè)設(shè)計(jì)，四年的大學(xué)研究進(jìn)一步了解的知識(shí)，充分利用學(xué)習(xí)本專業(yè)課程，綜合運(yùn)用這些知識(shí)，同時(shí)學(xué)習(xí)了四年的研究，認(rèn)為，本設(shè)計(jì)中使用。通過本課程的學(xué)習(xí)，我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的基本內(nèi)容有一個(gè)總體的了解機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)上升到一個(gè)新的水平。
沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 附錄
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致 謝
近兩個(gè)月的時(shí)間終于將這篇論文寫，在論文寫作的過程中遇到了無(wú)數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助。尤其要強(qiáng)烈感謝我的論文指導(dǎo)老師李明老師，他給了我無(wú)私的指導(dǎo)和幫助，多次幫助修改和改進(jìn)。此外，學(xué)校圖書館查找信息，圖書館的老師也給了我很多支持和幫助。來(lái)幫助和指導(dǎo)我的老師們說(shuō)該中心謝謝！
感謝這篇論文涉及到每一個(gè)學(xué)者。本文引用了一些學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒有你學(xué)術(shù)研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成這篇論文的寫作。感謝我的同學(xué)和朋友，在我寫論文的過程中給了我很多有用的材料，在論文寫作的過程和布局的光提供熱情的幫助。
因?yàn)槲业乃接邢?，設(shè)計(jì)的很難避免會(huì)有錯(cuò)誤，懇請(qǐng)獲得每個(gè)老師批評(píng)和糾正！
附 錄
附錄1：A 0圖紙1張
附錄2：A 1圖紙1張
附錄3：A 2圖紙2張
附錄4：A 3圖紙4張