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沈 陽 化 工 大 學 科 亞 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 題 目 桔園除草機的設計 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 機制 1102 學生姓名 邊少帥 指導教師 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)設計 論文 任務書 機械設計制造及其自動化專業(yè) 1102 班 學生 邊少帥 畢業(yè)設計 論文 題目 桔園除草機的設計 畢業(yè)設計 論文 內容 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 實驗數據正確 分析合理 結論基 本正確 畢業(yè)設計 論文 專題部分 利用輪子運動傳動變速箱中 的齒輪實現刀具的往復運動的功能 起止時間 2015 年 3 月 6 日至 2015 年 6 月 5 日 指導教師 簽字 2015 年 3 月 6 日 摘 要 在這次的畢業(yè)設計中 我在網絡 圖書館中的書籍及其指導教師的 指導對本次的畢業(yè)設計課題進行了全方位合理的綜合整理分析 學習和 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 還有零件結構圖 與此同時精確的計算出來涉及到的各個零件結構工藝 的尺寸及其強度 在高速發(fā)展的今天 環(huán)境污染越來越嚴重 環(huán)境自身 的凈化能力已經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 的流逝中已經漸漸的顯露了出來 例如 冰川融化 溫室效應 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迫在眉睫 我設計的果園除草機的主要原理是利用 滾輪驅動機械運動 其優(yōu)點不僅僅結構簡單 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 果園的除草機的設計 沒有一個發(fā)動機驅動 沒有污染 沒有復雜的操作系統(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 在兩邊對稱的設計 具有結構簡單 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 特別是適應性強 與此同時 通過設 計 更加加深了我在大學四年學習的知識 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 駕馭的機械設計學問還有機械設計制造及其自動化達到了一個新的高度 關鍵詞 桔園除草機 除草 減速器 凸輪 綠色環(huán)保 機械設計 目 錄 第一章 前言 1 1 1 設計的意義 1 1 2 產品的用途及使用范圍 1 第二章 桔園除草機的設計原理和參數 2 2 1 主要工作原理 2 2 2 主要技術指標和重要技術參數 3 2 2 1 該除草機的總體設計參數 3 2 2 2 該除草機的刀具設計參數 3 2 3 已經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 除草機的工作設計方案 4 2 3 3 其他工作設計方案的比較 5 2 4 關鍵問題及其解決辦法 6 2 4 1 增速機構的設計選擇 6 2 4 2 幾種增速方式的實現比較 6 2 5 機構的功能及特點 9 第三章 桔園除草機的整體設計 10 3 1 整體設計方案 10 3 1 1 除草機的設計原理 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 實驗臺構成及原理 12 4 2 研究結果 13 第五章 齒輪的計算部分 15 5 1 齒輪設計思路及要求 15 5 2 齒輪設計過程 16 第六章 軸的計算部分 20 6 1 桔園除草機中軸 II 的設計 20 6 2 桔園除草機中軸 I 的設計 23 第七章 刀具的設計計算部分 27 7 1 刀具的概述 27 7 2 刀具的運動分析 28 7 3 刀具的結構尺寸及相關參數 29 第八章 端面齒輪及撥桿的設計部分 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 論 36 參考文獻 37 致 謝 39 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 前言 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 weeding reducer cam environmental protection mechanical design 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 前言 0 第一章 前言 1 1 設計的意義 機械除草發(fā)展到現在已經經歷了 250 多年的歷史 大多數果園除草機使用內燃 機為動力 排氣污染和噪聲污染最為嚴重 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 擔負起肩上的責任 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 機器的結構非常簡單 連接特別平穩(wěn) 噪音非常小 操作容易 1 2 產品的用途及使用范圍 我所設計的沒有引擎驅動 沒有污染 沒有復雜的操作系統(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 設計的除草機在對于普通的群眾來說有廣闊的發(fā)展前景 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 桔園除草機的的設計原理和參數 0 第二章 桔園除草機的設計原理和參數 2 1 主要工作原理 果園的除草機的設計是用砂輪的運動 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 過車輪的轉動方向傳遞給杠桿 造成水平方向的往復運動 使刀具自動往復運動 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 驅動 帶動驅動軸上的齒輪 2 與電機 通過齒輪 2 和齒輪 3 的結合使速度提升 同時驅動端面凸輪 4 為了達成 幾何關閉和調節(jié)方便 兩端面凸輪背靠背安放方式 旋轉 凸輪的端面驅動桿 5 運 動 通過凸輪的端面是 4 和撥桿 5 的轉換機制 改變旋轉運動變?yōu)榫€性往復運動 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 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 桔園除草機的設計原理和參數 1 2 2 主要技術指標和重要技術參數 2 2 1 該除草機的總體設計參數 外形尺寸 5863920m 輸入功率 14 W 輪子轉速 inr 力矩 23 57TN A輪 凈質量 0Mkg 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 該除草機的刀具設計參數 表 2 1 刀具設計參數 項目 刀片 形狀 凈重 刀片 間距 操作 人數 配套 動力 切割器 的形式 刀片往 復形式 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 反復切 割 860 1r m in 單動 239mm 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 桔園除草機的設計原理和參數 2 2 3 已經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 滾草帶動扭轉相對于底刀產生逐步滑動剪切運動 隔斷的草莖 滾刀 式割草機除草的質量取決于滾刀及滾刀滾刀轉速 葉片數 長度切割倍以上的單位 將草莖細 葉片數一般為 4 13 片范圍 滾刀的轉速越高 切割草莖細 刀式除草機 價格非常昂貴 維修條件及其嚴格 2 懸刀式除草機 又稱旋刀式 15 側掛在葉片上的快速旋轉的切草機垂直軸 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 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 國內外現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 在離心力的高速垂直連枷軸芯旋轉 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 工作裝置是一個內置的尼龍繩和北向割草盤組件 當修剪 快速旋轉盤在尼龍繩外露 通過離心力的作用 如直口快影響割草的草莖 2 3 2 除草機的工作設計方案 桔園除草機的設計是通過傳動組件 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 體需要通過一次轉換機制的執(zhí)行部件的運動 通過對除草機的結構圖 如圖 2 2 所示 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 桔園除草機的設計原理和參數 3 圖 2 2 桔園除草機的組成框圖 2 3 3 其他工作設計方案的比較 它可以用來促進功能的手推雜草技術各有優(yōu)劣構成狀況 分析如下 1 腳驅動 腳驅動 常見的運營商需要站在或坐在機器的驅動力 使打草機 的設計 除了全草的作用 還要承受重量和方向控制裝置的操作 該機結構復雜 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 使的機械設計小 操縱靈活 所以 我們選擇了設計人工的除草機 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 現的 4 打的方式 它是用刀片或繩割草 使用此方法修復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 容易實現簡單的旋轉和往復直線運動 但是 想要使用手搖動手柄的操作方式來實 現執(zhí)行零件的往復移動 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 通過除旋轉運動轉換為往復輪轉動輸出到執(zhí)行部件 很明顯設計成手動 桔園除草機是可行而且合理的 據查閱的資料 可以選擇組合 變異方法設計初步的方案 根據以上的分析 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 即旋轉運動轉變?yōu)?直線往復運動 因此 我們必須使用矩陣列表配置 最簡單的實現轉向直線往復運 動的轉換功能的作用機理是曲柄滑塊機構 凸輪機構線性推桿與齒輪齒條機構 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 桔園除草機的設計原理和參數 4 2 4 關鍵問題及其解決辦法 2 4 1 增速機構的設計選擇 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 圓柱凸輪機構設計中采用 速度的增長機制是速度變化是改變刀具運動的關鍵 因為它是生長機制傳輸動 力中心 果園除草機的設計采用圓柱凸輪傳動機構 這一機制 利用圓盤側面旋轉 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 2 4 2 幾種增速方式的實現比較 通過組合的方法實現增長 為了讓操作者在正常步行速度操作 由于輸入構件 的運動作為一個固定的軸旋轉轉換機制 使除草發(fā)動機輸入部件的車輪和輸入構件 之間的運動轉換機構 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 使支護結構復雜 錐齒輪的傳動軸相交 支撐的結構復雜 直齒輪和斜齒輪軸線相互平行 支撐結構簡單 除草機的速度不 高 負荷不大 所以 可以直齒輪作為生長機制 機構組成方案如圖 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 桔園除草機的設計原理和參數 5 帶動齒輪增速的曲柄滑塊機構 圖 2 4 曲柄滑塊機構的從動齒輪的增長 直齒圓柱齒輪增速機構 圖 2 5 直齒圓柱齒輪增速機構 帶齒輪增速的齒輪齒條機構 圖 2 6 帶齒輪增速的齒輪齒條機構 以上為機構簡圖 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 桔園除草機的設計原理和參數 6 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 和連桿機構實現在軌道上的滑塊的往復運動的 工作原理 圖 2 7 中所示 圖 2 7 梅花凸輪傳動機構 圖 2 7 凸輪軸的旋轉運動是由一個圓柱凸輪機構轉換為滑塊 其工作原理如圖 2 7 圖 2 8 圓柱凸輪傳動機構 圖 2 8 顯示了梅花凸輪凸輪旋轉的成員執(zhí)行需要增加一個支點兩低副會員 或 往復運動的一個組成部分的高副 這將增加和設計機制的復雜性比短 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 該結構顯示在一個圓柱凸輪和凸輪機構圖 2 8 可以被視為一個除草機運動 轉換機構 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 桔園除草機的設計原理和參數 7 2 5 機構的功能及特點 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 結構緊湊 質量較 輕 體積較小 噪音近似于無 無污染 方便簡潔 沒有引擎驅動 使用安全 可靠 易于維護 鋁合金底盤 結構堅固耐用 不 生銹 不變形的特點 前輪采用萬向輪 具有很好的指導 和車輪安裝在滾珠軸承 的壽命長的后輪 這樣的除草機的轉動可以很容易地推 金屬柄材質容易斷裂 為 了減少尺寸的包裝 手柄的長度設計成伸縮式可調節(jié)模式 這樣可以方便各種不同 身高的操作人員進行操作 獨特的底盤設計可以防止草塞出口通道 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 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 桔園除草機的整體設計 8 第三章 桔園除草機的整體設計 3 1 整體設計方案 3 1 1 除草機的設計原理 該機構由輪 和扭矩是由一個單級減速器進行 然后輸出的往復剪切運動是由 一端的齒輪傳動方向和桿組合傳播 總體方案設計如圖 3 1 所示 圖 3 1 總體方案設計 3 1 2 方案的選擇 方案一 實現對齒輪的生長 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 運動模式轉換機制 轉動轉變?yōu)橥鶑椭本€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 方案二 蝸桿傳動 通過修剪直接光盤驅動器 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對除草數量 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 桔園除草機的整體設計 9 不多 將快速的效率 我們必須使用高功率 該方案的結構比較簡單 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雜的框架結構是一個 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 通過我的選擇 選擇的方案能較好地實現運動的傳遞 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 桔園常見雜草切割阻力研究 0 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 定轉速 1500r min 開關的速度可以由 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 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 桔園常見雜草切割阻力研究 1 圖 4 2 試驗臺 電機外殼固定軸承的軸承 可在轉子的繞組軸線 當電機開始驅動時 柄 阻力臂 L2 扭轉 因為定子和轉子的磁場和刀片切割雜草莖之間的相互作用 將 電機殼和轉子的旋轉方向相反的旋轉 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 數字顯示控制儀表讀數平衡 在一般的工程計算 T0 的空 載轉矩可以忽略不計 和電磁轉矩 T 的輸出轉矩 TD 和軸的軸等于 10 11 即 軸上輸出轉矩 TD 10 2FCL1 電磁轉矩 T 10 2Q1L2 Q1是數字顯示控制儀的讀數 L 1 是切割阻力的力臂 L 1 80mm L 2 是扭力力 臂 L 2 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 研究結果 取桔園常見的雜草為研究對象 1 進行研究分析得出 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 桔園常見雜草的切割阻力研究 2 a b 圖 4 3 a 4 3 b 狗尾草牛筋草的直徑和切削力 通過對雜草的力學分析和雜草的生長分布特點的分析 在實際操作中 F 250 12N 除草 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章 齒輪的計算部分 3 第五章 齒輪的計算部分 根據除草 f 250N 實驗結果 最后的齒輪的力的大小 125FN 車輪的扭矩驅動剪刀 進行機械運動 假設車輪直徑是 0Dm 輪子周長 為 628 3Cm 假定人正常行走的步數為 50 ms 假設這個工具的動力是來自車輪的扭矩 121ffPFv 172 fPW 軸 I 上的所傳遞的功率大小為 12 38 9ff 軸 II 上的所傳遞的功率大小為 12 46 PW A 輪子所傳遞的功率大小為 2 9 A輪 5 1 5 1 齒輪設計思路及要求 除草機中的齒輪設計要求 1 合理的原則模數 現代變速箱的設計中 各檔的齒輪模數選用是不同的 但是我們?yōu)榱私洕院陀猛镜男枨?第一選擇模數 2m 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 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章 齒輪的計算部分 4 3 齒頂寬度的研究 齒輪副改變 對齒的齒頂高系數的增加 高 和齒頂高 將逐步提示 因此 有必要檢查齒輪的齒尖 5 2 齒輪設計過程 1 輸出轉矩設計 轉速 13 04 min0 56 Cnr A 軸 I 上的轉速 9 2 iir A 計算輪子傳遞的轉矩 6 510PTn 輪 可得 234 7NmA輪 軸 I 上的轉矩為 12 9 0Ti A 5 2 齒輪的參數設計 選擇齒輪材料 熱處理 精度等級及其齒數 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 齒面硬度 280 1hbs 大齒輪 45 鋼 調質 齒面硬度 240HBS 二 者硬度差值 40 1HBS 選擇小齒輪的齒數 z1 23 2 大齒輪的齒數 2169Zui 基本參數選擇 試選載荷系數 1 6tK 選擇的齒寬系數為 08d 查得的彈性系數為 189 EZMpa 5 3 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章 齒輪的計算部分 5 按齒面硬度查取接觸疲勞極限 小齒輪 lim1720HMPa 大齒輪 lim2580HMPa 計算應力循環(huán)次數 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 預期使用壽命 為 50 年 小齒輪的應力循環(huán)次數為 1160hNjnL 可得 81 492 大齒輪應力循環(huán)次數為 7123 0Ni 5 4 對接觸疲勞許用應力的接觸疲勞壽命系數計算 小齒輪 1 02HNK 大齒輪 2 9HNK 接觸疲勞強度安全系數 1 0HS 有公式 1lim59 6HNMPaS 5 5 2lim26 4HNKaS 5 6 試算小齒輪分度圓直徑 21312EHtTZud 5 7 可得 1 7tm 為了保證制造工藝簡單 取 140tdm 模數 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章 齒輪的計算部分 6 1 74 dmz 取標準模數 2 小齒輪分度圓直徑 146dmz 大齒輪分度圓直徑 238 大齒輪齒寬 21 dBb 圓整取 37bm 小齒輪齒寬 14 加寬 5mm 中心距 29am 小齒輪齒全高 112 54afh 大齒輪齒全高 2f 計算載荷系數 K 查得使用系數 1 5A 圓周力 1 270 tTFNd 1 2570 5 43AtFNbm 查得動載荷系數 VK 查得齒間載荷分配系數 H FK 查得齒向載荷分布系數 139 一般經仔細跑合 取 1 2HFK 計算載荷系數 2 04AVH 修正計算 331 403 16ttKdm 已取 6 m 符合接觸疲勞強度條件 齒輪齒根彎曲疲勞強度校核過程 確定設計參數 載荷系數 K 1 257 12 034AVFK 小齒輪傳遞的轉矩 1390TNm 檢查齒形系數 和應力修正系數 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章 齒輪的計算部分 7 12 69FY 2 4F 58S 175S 檢查彎曲疲勞壽命的因素 小齒輪 大齒輪 10 FNK 29 通過齒面硬度 齒輪的彎曲疲勞極限 lim160FMPa 大齒輪 li245 計算彎曲疲勞許用應力 F 取彎曲疲勞強度安全系數 1 3S 由公式 1limFNK 可得 1405 FMPa 由公式 2li2FFS 可得 23 齒根彎曲應力 111180 5FFSFKTYPabdm A 21 274 SM 結論 計算可得彎曲疲勞強度足夠 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章 軸的計算部分 8 第六章軸的計算部分 6 1 桔園除草機中軸 II 的設計 1 選取軸 II 的材質 該軸無特殊要求 選取 45 鋼調質處里 640BMPa 初步估算軸徑 按旋轉強度預算輸入端的最小軸徑 按 45 鋼 取 16C 根據公式 5 133min20 896 619 02PdC 加 取 min20d 2 軸 II 的結構設計 軸 II 上零件的軸向定及位周向定位 從左輪子連接處向右取 101410m 軸的結構工藝 為了確定軸的結構的具體過程 在左 右軸端進行 245 倒角 3 軸 II 的強度演算 經結構設計之后 各軸段作用力大小和作用點位置 軸承跨距 各段軸徑等等參數均已知道 齒輪上作用力的大小轉矩 1234 57TNm A輪 齒輪端面分度圓直徑 2269138 coss0ndz 圓周力 2 17 5 tTFNd 輪 徑向力 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章 軸的計算部分 9 tantan2017 561 9 coscosrFN 軸向力 tan0 aN 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 12 56930 5 raBVFN DrBV 截面 C 處的彎矩為 12 5379 BVMFm A左 DCN右 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 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章 軸的計算部分 10 軸承的彎矩和水平平面軸承的主要部分 12 58 tBHFN DtB 截面 C 處的彎矩為 12 504 HBMFm A 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 22108 CHVMNm A左 左C右 右 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 按彎扭合成應力校核軸的強度 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章 軸的計算部分 11 當進行了檢查 對最大彎矩和扭矩的軸截面強度通常是檢查 和截面應力計算 得到 2248 57 vMTPaW 6 2 通過查表可知 材料是 45 鋼 調質處理許用應力為 160M 由于 1v 故安全 6 2 桔園除草機中軸 I 的設計 1 1 選擇軸一軸無特殊要求的材料 和 45 鋼調質處理條件的選擇 640BMPa 初步估算軸徑 按扭轉強度估計的輸入端的最小軸徑 按 45 鋼 以 16C 根據公式 5 133min10 4612 3 7PdC 加 取 min14d 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構設計 對稱位置 左 右端的定位套 裝配和拆卸 轉移相對簡單 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 軸承的肩膀應該不會太高 與軸齒 輪軸固定連接普通平鍵 根據軸的直徑 齒輪的關鍵截面 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 思考軸的構造工藝 考慮結構工藝軸 選用倒角在軸的左端和右段 軸 I 的強度演算 結構設計后 軸力和位置 和軸承間距軸直徑等參數都是已知的 該力對齒輪的扭矩 T 3911N mm 齒輪端面分度圓直徑 112346 coss0nmdzm 圓周力 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章 軸的計算部分 12 1 270 5 tTFNd 徑向力 tantan207 561 9 coscosr N 軸向力 tan0 aFN 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 2110 54 20 56 30 5 r aBVFFN 68 DrBVN 方向相反 截面 C 處的彎矩為 120 593725 VMFm A左 6 06DVC右 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 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章 軸的計算部分 13 120 58 tBHFN DtB 截面 C 處的彎矩為 120 546 HBMFm A 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 22109 CHVMNm A左 左 7C右 右 彎矩和軸的水平面 如圖 6 7 所示的合力矩 按彎扭合成應力校核軸的強度 當進行了檢查 其最大彎矩和扭矩的軸截面強度 取 0 6 該截面上的計算應力 221 4 vMTPaW 6 3 通過查表可知 材料是 45 鋼 調質處理許用應力為 160M 由于 1v 所以安全 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章軸的計算部分 14 圖 6 7 軸 I 水平面上截面的彎矩及合成彎矩 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第七章 刀具的設計計算部分 15 第 7 章 刀具的設計計算部分 7 1 刀具的概述 果園除草機使用硬切削模式 選擇往復運動 往復的上下兩組刀片切割裝置 移動和移動的方式有兩種 本設計采用單一的 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 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 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 1a時 兩刀刃開始接觸 這時 1aV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 1C時 兩刀刃相向接觸的過程完成 之后不再切割 這時1cV 稱為終切速 從 a 1c切削速度范圍 根據圖 7 1 所示 1a大于終切速 1cV 切割速度變化 圖 7 1 切割速度的變化 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第七章 刀具的設計計算部分 16 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 1 0 51236286 49mvtxtnmc 50y 式中 mv 機器的前進速度 s 1t 刀具水平運動的距離 C 輪子的周長 一個行程所需要的時間為 1020 786 49tsx 一個行程運動的絕對距離 m 035yvt 可得切刀的進程 H 為 0mt 由于端面齒輪旋轉一周刀需要往復運動的次數為 6 次 刀具運動的行程呈對稱 加速減速運動 速度由 10a mvss 變化 從 0 到 1av的所需要時間與 1av到達 0 的時間都為 035 運動分析可以知道 刀具呈勻加速運動 運動方程式為 121 035avt 可得 127 4 6ams 切刀的平均速度 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第七章 刀具的設計計算部分 17 0571 4328 pvms 我們把切刀運轉的平均速度 pv與機械的向前進的速率 mv的比值 稱為刀機速比 0 571pmv 5 4 根據類似的茶樹修剪機 采茶機等多種機器的對比試驗分析 我們可以清晰的 知道動力轉速較小桔園除草機傳動效率較高 7 3 刀具的結構尺寸及相關參數 刀片是切割裝置主要部件 因為使用條件和運動參數不同 所以 不同機型 刀片參數也各不相同 表 7 1 桔園除草機的主要參數 項目 刀片 形狀 凈重 刀片 間距 操作 人數 配套 動力 切割器 的形式 刀片往 復形式 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 反復切 割 860 1r m in 單動 239mm 切割角的增大會導致切口變得非常不整齊 當刀片的行程在 13 5 4m時候 刀片切割角 和楔角 對剪草的質量影響不大 往復式刀刃切割角 和楔角 如圖 7 2 所示 往復式刀片的主要技術參數如表 7 2 所示 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第七章 刀具的設計計算部分 18 圖 7 2 往復式刀刃的切割角 和楔角 表 7 2 往復式刀片的主要技術參數 項目 刀片 刀間距 切割角 刀角 硬度 HRC 刀高 往復式刀片 動刀片 20 1mm 14 40 38 56 61 35 1mm 定刀片 64 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第八章 端面齒輪及撥桿的設計部分 19 第八章 端面齒輪及撥桿的設計部分 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 齒輪轉動 26 時 頂桿上升 20 1mm20 1mm 齒輪再轉過 26 時 撥桿下降 20 1mm 推桿繼續(xù)轉過 8時 撥桿停止不動 運動狀態(tài)如圖 2 14 所示 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第八章 端面齒輪及撥桿的設計部分 20 圖 8 2 運動分析圖 撥桿安裝在端面齒輪 130 的地方 圖中 a 和 b 是撥桿對應端面齒輪所旋轉的角 度 26 時為上升狀態(tài) c 為 8 在端面齒輪上 撥桿和端面齒輪接觸點旋轉角度所對 應行程為 269 530adm 8 1c 撥桿和端面齒輪接觸點在端面齒輪上離中心位置直徑大小為圖中的 d 圖 8 3 端面齒輪的輪廓曲線 假設在端面齒輪上的運動行程為 X 接觸點上下運動的位移為 Y 可得運動軌跡 方程為 2360XdYk 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第八章 端面齒輪及撥桿的設計部分 21 在式中各參數 為端面齒輪旋轉的角度 K 是與端面齒輪運動行程與接觸點上下運動位移的相關參數 代入特殊值 40 26 可得 0 23k 因此 得到了接觸點的上下位移的軌跡方程 22360YkXd 8 1 推程階段 1 2680 22136YkXd 130 8 遠休止階段 2 6180 Y 2 1380 回程階段 3 12680 2236YkXd 310 8 近休止階段 4 85 0Y 40 5 上述分析可以得出結論 我們可以發(fā)現在端齒輪撥桿的工作輪廓 之所以 說端面齒輪的往復運動撥桿的輪廓線的研究是必要的 是因為端面齒輪組成部分是 六個相同的近似的凸輪結構 計算結果可得端面齒輪工作輪廓線對應值 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 結論 22 表 8 1 端面齒輪的工作輪廓線 X mm Y mm 0 0 0 2 2 270 0 020 4 4 537 0 473 6 6 806 1 065 8 9 075 1 896 10 11 344 2 961 12 13 615 4 265 14 15 884 5 803 16 18 153 7 579 18 20 422 9 593 20 22 691 11 842 22 24 958 14 324 24 27 225 17 052 26 29 498 20 001 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第八章 端面齒輪及撥桿的設計部分 23 通過上表的參數 我們可以近似的端齒 工作簡介更多的程度 更準確的端齒的 形狀 工作的輪廓線 如圖 8 4 圖 8 4 端面齒輪的工作輪廓線 圖 8 5 主軸受力情況圖 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 結論 24 結 論 在這次畢業(yè)設計中 我在網絡 圖書館中書籍及其指導教師的指導對本次的 畢業(yè)設計課題進行了全方位合理的綜合整理分析 學習和改進 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構圖 與此同時精確的計算 出來涉及到的各個零件結構工藝的尺寸及其強度 在高速發(fā)展的今天 環(huán)境污染越來越嚴重 環(huán)境自身的凈化能力已經無法滿足 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漸漸的顯露了出來 例如 冰川融化 溫室效 應 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 草機已經迫在眉睫 我設計的果園除草機的主要原理是利用滾輪驅動機械運動 其優(yōu)點不僅僅結構 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 的設計沒有一個發(fā)動機驅動 沒有污染 沒有復雜的操作系統(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計 具有結構簡單 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 特別是適應性強 與此同時 通過設計 更 加加深了我在大學四年學習的知識 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 駕馭的機械設計學問還有機 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 參考文獻 25 械設計制造及其自動化到達了一個新的高度 參考文獻 1 張林 李明 裴毅 雜草切割阻力試驗研究 J 湖南農大校報 2011 2 戴錦春 肖榮清 陳小圻等 弓形鋼纖維切割刀具的優(yōu)化設計 J 武漢 武漢成人教育學 院 1996 3 馬少春 李洪文 何進 壟作割刀的設計與試驗 J 北京 中國農業(yè)大學 2006 4 朱聰玲 劉江龍 盧偉 聯(lián)合收割機往復式割刀傳動機構動力學分析 J 佳木斯大學學報 自然科學版 2004 5 陳國蘭 淺談我國園林機械 R 中國建研院建巍機械化研究所 1997 6 王振東 涂洪森 桔園除草機高度調節(jié)機構對作業(yè)質量影響分析及其優(yōu)化設計 R 哈爾 濱 哈爾濱林業(yè)機械研究所 2004 7 盧希誠 尚樹堂 旋刀式草坪割草機旋刀裝置的減噪措施 J 北京林業(yè)大學 1995 8 趙 鳴 李倫良 論剪草 J 蘭州 蘭州昭明草坪技術咨詢研究所 2002 9 熊永森 王金雙 徐中偉 小型往復式果園割草機設計 J 金華 金華職業(yè)技術學院 2007 10 張守海 高云江 轉向傳動裝置運動校核 J 農業(yè)裝備與車輛工程 2006 180 7 51 11 張曉輝 李其才 法德等 往復式切割器割刀慣性力平衡實用計算公式 J 農機化研究 1997 12 鹿東民 趙綿東 田國安 小型背負式麥稻聯(lián)合收割機下割刀配置試驗研究 J 山東農 機 2003 22 11 13 歐向明 收割機的新刀具 循環(huán)式切割器 J 湖南農機 2005 22 3 14 胡興會 電機車走行傳動裝置的改進 J 燃料與化工 2008 39 4 31 15 許翔 畢小平 坦克傳動裝置潤滑系統(tǒng)傳動油的流動仿真研究 J 裝甲兵工程學院學報 2006 20 3 51 55 16 王聯(lián)奎 侯建華 螺旋輸送機傳動裝置設計 J 現代制造技術與裝備 2007 176 1 16 24 17 楊長牛 符純華 賀元成等 齒式聯(lián)軸器最大偏角計算及在多柔傳動裝置上的應用探討 J 重慶 重慶大學機械工程學院 2006 18 單春賢 方攀 邵霞 割草機機具參數對拋撒碎草的影響 J 江蘇 江蘇大學能源與動力 工程學院 2009 19 楊人鳳 何挺繼 減小剪切器漏割區(qū)的途徑 J 西安公路交通大學學報 1997 17 2 95 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 結 論 26 97 20 J H Yoon H Huh Efficiency Enhancement in Sheet Metal Forming Analysis with a Mesh Regularization Method J Materials Processing Technology 2003 125 126 616 621 21 Gow Yi Tzou Ming Nan Huang Analytical modified model of the cold bond rolling of unbounded double layers sheet considering hybrid friction J Materials Processing Technology 2003 125 126 622 627 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 致 謝 27 致 謝 經歷了將近兩個多月的時間 終于完成了畢業(yè)設計 在畢業(yè)設計的過程當中 我收獲頗多 曾近在課堂上理解不了的知識 在這次設計中通過學習 使用 已經 充分的掌握 在面臨難點疑點的時候 首先我要感謝對我?guī)椭浅４蟮奈业膶熀?志敏老師 在她身上我看到了許多閃光點 無論什么時間 什么地點 只要我有問 題 她都會第一時間的給與指點 甚至犧牲了自己的寶貴的休息時間 別的老師都 下班了 她還會在辦公室或者網上給我講解不會的地方 對學生誨人不倦 對工作 一絲不茍 最自己嚴于律己 對他人無私奉獻這就是我在侯老師身上學習到的為人 處世的態(tài)度 我想這對于我以后的學習 工作 及其生活中都會有很大的幫助 我 想我會更加靈活的對待生活工作中的每一件事 為自己 家庭 社會奉獻自己的一 份力量 接著 我要感謝的就是學校圖書館的老師和工作人員 能夠為我們提供大 量的自己無法得到的資料 對于此次的畢業(yè)設計 他們也是給與了我最大的幫助 然后還要感謝本次設計中所涉及文獻的作者還有相關的專家學者 我能夠完成這次 的畢業(yè)設計是站在他們的肩膀上的 我能夠完成這次畢業(yè)設計是因為參考 借鑒了 他們經歷大量的時間精力所發(fā)現發(fā)表的文獻 最后 由于學習和使用的方法不當 可能在這次的設計中還存在很多缺點 和不足 希望能夠多多加以指正 再次對你們表示感謝