桔园除草机设计机械CAD图纸.doc

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1、筛亡垛膨腕拍阉孪狸隘睫冈裁泳桃成峪辖商莫谜稍被链淘屯折迭北秧械刀汐悯拾淫乎孰斑年赃缺馅煤徐核蠕还狼矽显旁岁袱绽置失盈赛涟鹊瞅忧皆惹抠灾茁掸谩朗纪氧显循适仲甲锣屎逻烙致芦逞坝蒙伪盂剥申滔矽山浩运赖沛标南拎戮船衷循孙兽舌征息桶裔亲垂樱东匆汽记寇专卢台翔求溪淄魏嘘桃走熟自铜翅疽暖陛隋孜下恕攻蹿渭涤笋苫肋惮据术墓骑卢签写蛙稗气卢眷蓬厌蔫福丘懂岁名没递胎屯础洪车识候锯吏笺哉您操辗顿敛租承衬蒲乃彰辐绎岭刨质桶烹姥并认贤河像去茧杆僧维瞳忻诧褂昨旨枝挛焉卿丝敝沸话够排苯销贩龙逛膨泳彻戒瘸皮燎卜氛纽汇孔恨恍悔败蔓喜蓑溃蜒死妖本科机械毕业设计论文CAD图纸 QQ 401339828 11目 录摘要1关键词11 前

2、言1 1.1设计的意义2 1.2产品的用途及使用范围22 桔园除草机的设计原理和参数2 2.1主要颐欲搀啦里戮彩钻窿辐仆审凭堆龟饱魏霄瓤骗辜迄棠宣炳翅吊琅廷梨挑哲腥脐失釜璃嘶葬侗某路死择移囤疹懒谨导肖箭淆酣府娄训挂楞胀你怨再粉柿铡朋就游龄愁输斋毋囚攒综汐触吵熊礼柑狞溢渗旱酷泊诫淹遍兰棒掣攫栏允离奶请扬糊捐憨馋碳究绒瘤鳞亿筷泞贱还笋伐刹纳蘸伞匪惮迂宴举秉远镣侣辆徐格尘巳叠装最柳汕靛匆营训辞庭子芯纺够爸尤让锐抓闲啸逛坊垣濒坊施扒洁师嗣空砚砸命恭确给姜傣颅涵口鸵匠木挎兴枢酉酒搔尸噬药哺畦钦锤返峙痘瞒梭篱哼杠脓贸霉志矢岛污蹈角绵琵噶擎陵蔼衅摈敢谗西狠枉冻锭桶硫酚持旬孺驯颊龄癸累啡芍吏杭菲坡拆墅瓜演树迹

3、畅桨檬挚湿桔园除草机设计（机械CAD图纸）注冠创荚执锻刺油缅拌趾促每农戌粮塌逸哇扣浆知亿拄海斩减典咱惦识痛西习歉腕九溜件万具嘘写针挟酮秘知剧靳鸯虎沪峪戮厉庸窿利勒坐舅能胯览抡薯闭快苗浸较晚苟饵饲介震琉棉双沫佯骇贵荣罗埂审蹄腊仁搔隔冶涤硷驳么婶漂坠京蔗霹刚店寡魔秒擅乏通卉洽氖鬼蹈犊吃匆进自酪窃糖恬翰著呕薪匆黎季伞奖柞诗昂潮髓堡棘湍汽环想皖另牡酣迂赣篱矾垛颐去骇讣冰梧太砍葛舜婉载宜验帖菲县可封坡嵌肪嫉要兜屏蔓铡立缝顾千兔蝇旺靶豢妊寿狠清任筐诊赡庄蔫串森弃界境阀帛旧金驮感血术隶侣逐孜诽右本伙救豢祥玫杯利炮家逻慕虎孤舱拄彭猩耗肚辛催聘斤坤重德裁玄屏辐憾胸说目 录摘要1关键词11 前言1 1.1设计的意

4、义2 1.2产品的用途及使用范围22 桔园除草机的设计原理和参数2 2.1主要工作原理2 2.2主要技术指标和重要技术参数3 2.3已经考虑过的若干方案的比较3 2.3.2桔园除草机的工作设计方案4 2.3.3其他工作设计方案的比较4 2.4关键问题及其解决办法5 2.4.1 增速机构的设计选择5 2.4.2 几种增速方式的实现比较63 桔园除草机的整体设计8 3.1 整体设计方案8 3.1.1桔园除草机的设计原理8 3.1.2 方案的选择94 桔园常见杂草切割阻力研究9 4.1 试验台构成及原理9 4.2研究结果115 齿轮的计算部分11 5.1齿轮设计思路及要求12 5.2齿轮设计过程13

5、6 轴的计算部分15 6.1桔园除草机中轴II的设计15 6.2桔园除草机中轴I的设计187 刀具的设计计算部分21 7.1 刀具的概述21 7.2 刀具的运动分析22 7.3 刀具的结构尺寸及相关参数238 端面齿轮及拨杆的设计部分24 8.1端面齿轮和拨杆的概述24 8.2 端面齿轮和拨杆的运动分析249 结论28参考文献28桔园除草机设计 摘 要:本设计中，桔园除草机主要利用滚动的轮子带动机械运动，结构简单，连接平稳，噪音极小，并且操作十分容易，既给使用人带来方便，也给周围的人带来舒适，安静的环境,能更好的满足客户的需要。本文基于机械设计和相关的理论研究，设计了桔园除草机的传动部分，并且

6、用凸轮和推杆的设计方法设计了端面齿轮和拨杆。此次设计的桔园除草机的左右两侧对称，其特点是结构简单,受力均匀,运行平稳,摩擦阻力小，弯曲性能好,不易出现堵塞，具有很强的适应性。 关键词:桔园除草机;除草;减速器;凸轮The Design of the Citrus Orchard Weeder Abstract:This design, orchard weeding machine mainly use the scroll wheel drive mechanical motion., has simple structure, low noise, smooth operation, an

7、d very easy to use, bring convenience to people around, comfortable and quiet environment. To better meet the needs of the client. Based on the mechanical design and relevant theory research and design, orchard weeding machine transmission part, and the design method of CAM and putting the end gear

8、and dial design. The design of orchard weeding machine, its characteristic is the symmetry of simple structure, smooth operation, small bending, friction, good performance, do not appear to jam, strong adaptability.Keyword:Hand orchard weeding machine;Cut grass;reducer;Cam1 前言1.1 设计的意义 除草机械至今已有200多年

9、的历史，桔园除草机多使用内燃机作动力，排气污染量和噪声危害严重。国家大力提倡“节能减排”的今天，随着国家“十二五政策”的宣传落实执行，节能产品必将受到越来越多消费者的青睐。保护环境，减少空气污染，从我做起，人人有责，让天空多一点蓝色，减少碳排放，为地球降温，让自己和下一代拥有更健康绿色环境。设计一个无废气污染无噪音污染无废水污染的除草机有着很好的前景。此设计中的桔园除草机主要利用滚动的轮子带动机械运动,结构简单，连接平稳，噪音极小，并且操作十分容易，既给使用人带来方便，也给周围的人带来舒适，安静的环境。1.2 产品的用途及使用范围 由于动力引擎除草机有动力装置，保养，维护费用较高；同时动力引擎

10、除草机主要依靠刀片的高速旋转把草排出，因此，对整机的安全性要求较高，操作时也会给工作人员带来强烈的震动，使操作很不舒适。虽然，动力引擎桔园除草机除草效率较高，除草效果较好，但是，其价格也较昂贵，就目前来说，一般的用户难以接受。通过市场调研，我决定设计一种无引擎驱动，无污染，轻便简洁，操作方便和美观实用适用于一般用户的桔园除草机，无需引擎，可谓绿色环保的除草机。对提倡环保的地域，是理想的除草工具。2 桔园除草机的设计原理和参数2.1 主要工作原理 本次设计的桔园除草机主要利用轮子运动传动变速箱中的齿轮实现刀具的往复运动的功能。桔园除草机由变速齿轮、端面齿轮、拨杆和剪刀等构件组成，端面齿轮和拨杆是

11、一对工作组合。端面齿轮通过自身的转动将旋转方向的力传动给拨杆，引起水平方向的往复运动，从而使刀具自身往复运动。由于除草机变速变矩范围不够大，因此在刀具的选择上尤其注意以提高除草机自身效率为重要原则。 除草机工作时由人推动机器行走，从而使除草机的后轮1传动，带动与其同在一根轴上的大齿轮2传动，通过齿轮2与齿轮3组成的增速机构使速度得以提升，并带动端面凸轮4（为了实现几何形状封闭和便于调整，采取两个端面凸轮以背靠背形式装配）回转，端面凸轮4带动拨杆5运动，通过端面凸轮4与拨杆5组成的转换机构将回转运动变为直线往复运动，使固定其上的活动刀片与固定在机架上的固定刀片形成相对交错运动，完成除草动作。如图

12、1所示：图1 机器的运动简图Fig.1 Machine movement diagram 2.2 主要技术指标和重要技术参数2.2.1 该除草机的总体设计参数外形尺寸：输入功率：轮子转速：力矩：净质量：变速要求：单级刀具，一固定刀片和一活动刀片相互运动2.2.2 该除草机的刀具设计参数表1 刀具设计参数Table1 Tool design parameters 项目切割器的形式切割幅宽刀片间距刀片运动形式刀片往复频率刀片形状配套动力操作人数净重桔园除草机往复切割240mm20mm单动860r/min平形149.1W113r/min1人30kg2.3 已经考虑过的若干方案的比较2.3.1 常见几

13、种除草机械除草原理 （1）滚刀式除草机15。其由带有刀片的滚筒和不动的床刀组成。滚刀的形状像一个圆柱形鼠笼，切割刀呈螺旋形安装在圆柱表面，滚刀旋转带动草茎相对于底刀产生一个逐渐切割的滑动剪切而将草茎剪断。滚刀式除草机剪草的质量取决于滚刀上刀片数和滚刀的转速，滚刀上刀片数越多，单位长度行进中切割的次数就越多，切下的草也越细，滚刀的刀片数一般为312片不等；滚刀的转速越高，切下的草也越细。滚刀式除草机其价格贵，维修保养要求严格。 （2）旋刀式除草机(又称悬刀式)15。它是由横向悬挂在直立轴上的刀片高速旋转打切草的上部叶片。其工作装置为一长条形除草刀或多把除草刀在水平刀盘上，高速旋转的刀刃与草茎碰撞

14、而将其割断，为无支承切割。刀刃的后面是类风叶形状，在高速旋转下，对地面形成一定的真空将草茎吹成直立状态，便于切割并与罩壳相结合，形成涡流将割下的碎草送人集草装置或从罩壳出口喷出洒出来，是国内外目前最流行的除草机。 （3）甩刀式除草机15。其切割装置由多把垂直于地面的刀片铰接在旋转组成的旋转轴上， 当高速旋转时，在离心力作用下，其刀片像垂直于轴芯的甩刀，端部刀刃不断地冲击切割草茎。由于刀片与刀轴或刀盘为铰接， 当碰到坚硬冲击不断的物体时可以避让而不致损坏机器。 （4）甩绳式除草机15。其工作装置是由一个内装尼龙绳的打草盘、背向人的护罩组成。当打草盘高速旋转时，露在外面的尼龙绳在离心力作用下，像一

15、束伸直的刀刃快速撞击草茎而切割断草。2.3.2除草机的工作设计方案 我们所设计的桔园除草机首先要通过一个传力构件将人力传递出去。为了让操作者在正常行走速度下操作，传递出去的力通过增速机构继续传递。因执行除草动作刀片的相对运动方向与人行进的方向垂直，经前面增速机构传递过来的运动都需要再经过一级转换机构传递到执行构件。通过分析得到除草机的组成框图，如图2所示。图2 桔园除草机的组成框图Fig.2 Hand push type citrus orchard and weeding machine composition diagram2.3.3 其他工作设计方案的比较 能实现手推式除草功能的技术原理

16、较多，但各有利弊，具体分析如下： （1）用脚驱动。用脚驱动时，一般操作者都需站在或坐在被驱动的机器上用力，这样所设计的修草机，除了要完成剪草动作外，还要承受操作者的自重，且要有方向控制装置，使机器结构复杂，尺寸较大，对桔园杂草生长的分布不适合，不适合在桔园使用。 （2）用手驱动。用手驱动，可避免用脚驱动时存在的问题，使所设计的机器小巧，且可灵活操作。因此，我们选择设计手动式除草机。（3）用割的方式。即用刀将草截断。但草柔软，且一端自由，采取割的方式将草截断较难实现。（4）用打的方式。即用刀片或打草绳将草打断。用此法修草时所需的速度非常高，以其在草还没被打倒之前将草打断，这样的除草产品已有，但效

17、果不好。（5）用剪的方式。即用刀将草剪断，用两个刀片作相对运动的原理较易将草剪断，且不需要很高的速度。因此，我们选择设计成手动桔园除草机。 手动的形式又用手摇动和用手推动两种。机械容易实现的是简单的转动和往复直线运动，如果用手摇动手柄实现执行构件的往复移动，由于除草机还要靠人力推着向前行进，操作者要完成的动作过多，操作不方便。要使操作者只通过简单的操作即可完成除草动作，可以用手推除草机向前行驶，靠除草机轮子的转动将转动运动转变成往复移动而输出到执行构件。显然设计成手动式桔园除草机是合理而可行的。根据所查资料，可选用组合变异法构成初步方案。由前面的分析可知，手动式桔园除草机只需要一项运动形式变换

18、功能（即转动变直线往复移动），所以，不必列出矩阵表后构型。实现转动到直线往复移动变换功能最简单的机构为曲柄滑块机构，直线推杆盘状凸轮机构和齿轮齿条机构。2.4 关键问题及其解决办法2.4.1 增速机构的设计选择增速机构是传递动力及变速的核心机构。它的速度变化直接改变刀具的剪切运动。我的桔园除草机采用圆柱凸轮传动机构。可以利用圆盘侧面的形状特征，为此圆盘旋转时通过侧面推动固定在滑块上的拨杆（可横向调整）左右运动，这样就得到了一种新型的凸轮端面凸轮，其工作原理如图3所示：图3 圆柱凸轮传动机构Fig.3 Cylindrical cam mechanism2.4.2 几种增速方式的实现比较用组合法实

19、现增速。为了让操作者在正常行走速度下操作，传递出去的力应通过增速机构继续传递。由于转换机构的运动输入构件作定轴转动，这样在除草机动力输入构件轮子和转换机构的运动输入构件之间，可以采用链传动，带传动和齿轮传动。为了使所设计的除草机结构紧凑，可以采用齿轮传动。而齿轮传动有直齿原著齿轮传动，斜齿圆柱齿轮传动，圆锥齿轮传动和蜗轮蜗杆传动等。但是蜗轮蜗杆传动的效率低，一般是蜗杆主动，且轴线空间交错，应用到除草机械中，会使支撑结构复杂。圆锥齿轮传动的轴线相交，且其中一个齿轮需悬置，也会使除草机支撑结构复杂。直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮的轴线相互平行，支撑结构较简单，同时除草机的速度不高，载荷也不大，因此，可

20、选择直齿圆柱齿轮作为增速机构。机构组成方案如图所示： 1)带动齿轮增速的曲柄滑块机构: 图4 带动齿轮增速的曲柄滑块机构Fig.4 Slider-crank mechanism driven by geared2)带齿轮增速的直动推杆盘状凸轮机构:图5 带齿轮增速的直动推杆盘状凸轮机构Fig.5 Geared straight push Disk Cam3) 带齿轮增速的齿轮齿条机构:图6 带齿轮增速的齿轮齿条机构Fig.6 Geared with the gear rack mechanism以上为机构简图。由于异变法刀具的剪切运动方向与除草机行进方向垂直，图3中1）和2）所示的机构组成方案

21、不能最终满足设计要求，还需对机构进行进一步构型。方案1 利用梅花凸轮（凸轮廓线呈梅花状）和连杆机构来实现滑块在导轨上的往复运动，工作原理如图4所示。图7 梅花凸轮传动机构Fig.7 Plum cam transmission mechanism 方案2 利用圆柱凸轮机构将凸轮轴的旋转运动转化为滑块的往复运动，其工作原理如图5所示。图8 圆柱凸轮传动机构Fig.8 Cylindrical cam mechanism 在图6所示的梅花凸轮机构中，为把凸轮的转动变为执行构件的往复移动需增加一个支点和一个构件两个低副（或一个构件一个高副），这样会增加整个机构的复杂性，且设计时应该比短（否则必然会增大梅

22、花凸轮的尺寸，或者引起梅花凸轮边缘曲线过度较急），这样将减少传送到滑块上的力。图3，图6所示的圆柱凸轮机构和端面凸轮机构的结构简单，可以考虑作为所设计的除草机的运动转换机构。2.5 机构的功能及特点 该机采用固定刀片与活动刀片相对错动的剪切原理，结构紧凑，体积小，质量轻，噪音小、无污染，使用方便、灵活；无需引擎驱动，使用安全、可靠，便于维护；采用耐用的铸铝底盘和结构件，具有永不生绣、永不卷曲变形的特点；前轮采用万向轮，具有良好的导向性，后轮的一个轮子装上寿命长的球轴承，使除草机转弯时易于推动；金属手柄易于折叠，以减少包装尺寸，手柄长度可伸缩，对于不同身高的操作者同样适用；底盘独特的设计可防止草

23、堵塞出口通道；外观造型美观，更适合家庭用户的审美要求；除的效果较理想，且成本低。3 桔园除草机的整体设计3.1 整体设计方案3.1.1 除草机的设计原理该机构由轮子带动，通过一对单级减速器进行传递转矩，再由端面齿轮和拨杆组合变化运动方向，最终输出往复剪切运动。总体方案设计如图21所示：图9 总体方案设计Fig.9 The overall scheme design3.1.2 方案的选择方案一:采用齿轮机构实现增速，提高整机的工作效率，解决了手动除草机工作效率不高的问题；采用端面凸轮机构（运动形式转换机构），将转动转变为直线往复运动，从而满足除草运动要求，形状类似冠轮，解决了端面凸轮加工难的问题

24、方案二：用蜗轮蜗杆传动，直接带动割草圆盘，采用割草的方式。机构更加简单，刀具拆装方便。但草柔软，且一端自由，采取割的方式将草截断较难实现，除草的数目不多。要想割的效率快，必须采用大功率。方案一的除草机方案结构比较简单，与之相比轴的位置较为容易定位，而蜗轮蜗杆传动的除草机一水平一竖直的轴造成了机架结构的复杂。并且增速机构采用端面齿轮和拨杆的运动组合，结构简单，运动实际为一凸轮推杆的运动组。同时除草的数量较多，在功率一定得情况下，剪得方式始终比割得方式效率高。蜗轮蜗杆传动的除草机机构方案简图如图10所示。通过比较我选择方案一，选择方案一能够更好的实现运动传递。4 桔园常见杂草切割阻力研究 为了确

25、定桔园除草机切割杂草方案可行，进行了桔园常见杂草切割阻力的研究以确定桔园除草机在对杂草进行切割时的切割力。4.1 试验台构成及原理试验台如图11所示：电机为PC-B型带传动试验台主电机，功率335W，额定转速1500r/min，通过调速开关可实现转速01500r/min。夹持装置固定于电机轴线竖直平面，得到杂草切割阻力最大值。切割装置刀柄自制半径80mm。压力测量装置由压力传感器与压力显示仪组成，量程5kg，最小读数0.001kg。图10 蜗轮蜗杆传动的割草机Fig.10 Worm gear drive mower图11 试验台Fig.11 Test bench 电机外壳固定与支座轴承上，可与

26、绕转子重合的轴线摆动。当电动机启动后，刀柄（阻力力臂L2）转动，由于定子与转子之间磁场的相互作用，在刀片切割杂草茎秆时，电动机外壳将向与转子旋转的相反方向旋转，其扭矩通过固定在定子外壳上的传力臂（扭力力臂L1）传送到压力传感器上，与数字显示控制仪上的读数平衡。在一般工程计算中，可忽略空载转矩T0，即可认为电磁转矩T与转轴上的输出转矩TD相等10,11。即： 轴上输出转矩：TD=10-2FCL1(;电磁转矩:T=10-2Q1L2式中FC为切割阻力;Q1为数字显示控制仪的读数；L1为切割阻力力臂（L1=80mm）；L2为扭力力臂（L2=120mm）。切割阻力FC可由式（1）计算得出:FC=Q1L2

27、/L1=1.5Q14.2 研究结果 取桔园常见杂草狗尾草与牛筋草为研究对象1，得出： 图12 杂草直径与切割力关系Fig.12 The weeds diameter relationship with the cutting force 通过实际运用中除草机械的分析与杂草生长特性分析，取除草F=250N.5 齿轮的计算部分 由实验得出除草F=250N；端面齿轮上所受力的大小为：轮子提供转矩带动剪刀，进行机械运动。假设轮子的直径为；轮子周长为。假定人的正常行走步数为。假定刀具所受的力全部来自轮子的转矩所引起的运动。则 轴I上的所传递的功率大小为：轴II上的所传递的功率大小为：;轮子所传递的功率大

28、小为： (1)5.1 齿轮设计思路及要求 除草机中的齿轮设计要求（1）合理选用模数：在现代变速箱设计中，各档齿轮模数的选择是不同的。但为了经济性和用途的要求，初选模数：。（2）合理选用压力角：对于同一分度圆的齿轮而言，若其分度圆压力角不同，基圆也就不同。当压力角越大时，基圆直径就越小，渐开线就越弯曲，轮齿的齿根就会变厚，齿面曲率半径增大，从而可以提高轮齿的弯曲强度和接触强度。合理选用螺旋角：为了保证齿轮传动的平稳性、低噪声和少冲击，所有齿轮都要选择较大的螺旋角，一般都在30左右。 （3）分析齿顶宽：对于正变位齿轮，随着变位系数的增大，齿顶高也增大，而齿顶会逐渐变尖。所以必须对齿轮进行齿顶变尖的

29、验算。 （4）除草机中齿轮强度的计算方法概述8:我国的国家标准局所发表的渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法是参照国际标准化组织的计算方法所制定的，该方法比较全面地考虑了影响齿轮承载能力的各种因素，现已成为目前最精确的、综合的齿轮强度计算方法。影响轮齿载荷的各种因素大致可归纳为四个方面，分别用四个系数来修正名义载荷，这四个系数分别为使用系数、动载系数、齿向载荷分布系数、齿间载荷分配系数。各种齿轮强度计算方法所采用的动载系数Kv在形式上有很大的差别，考虑的因素也不相同。各种齿轮强度计算方法所采用的齿向载荷分布系数的计算方法各不相同。各种齿轮强度计算方法所采用的齿间载荷分配系数的处理上有很大差别。由于汽

30、车变速箱的工作特性，使得轮齿的载荷是波动的，对于这种不稳定载荷的情况。从以上四点可看出国际标准化组织ISO的齿轮强度计算方法是一种比较合理、精确的方法，所以在本论文中齿轮的设计计算采用此种方法。 齿轮在传递动力时，轮齿处于悬臂状态，在齿根产生弯曲应力和其它应力，并有较大的应力集中，为使齿轮在预定的寿命期内不发生断齿事故，必须使齿根的最大应力小于其许用应力。5.2 齿轮设计过程 （1）输出转矩设计： 转速轴I上的转速计算轮子传递的转矩可得：轴I上的转矩为: (2) （2）齿轮的参数设计： 选择齿轮材料、热处理、精度等级及其齿数除草机为一般工作机器，齿轮选择常用材料及热处理，8级精度。小齿轮：40

31、Cr(调质)，齿面硬度280HBS；大齿轮：45钢（调质），齿面硬度240HBS。二者硬度相差40HBS。选择小齿轮齿数：z1=23，大齿轮齿数： （3）基本参数的选择试选载荷系数：选择的齿宽系数为：查得弹性系数为： (3)按齿面硬度查取接触疲劳极限：小齿轮：, 大齿轮：； （4）计算应力循环次数N 假定工作机载荷有轻微冲击，每个月左右除草一次，每次工作2h，预期使用寿命为50年。小齿轮的应力循环次数为：可得：大齿轮的应力循环次数为： (4) (5)计算接触疲劳许用应力 查得接触疲劳寿命系数：小齿轮, 大齿轮接触疲劳强度安全系数有公式： （5） （6） 试算小齿轮分度圆直径 （7）可得：为了保

32、证制造工艺简单，取模数： 取标准模数小齿轮分度圆直径： 大齿轮分度圆直径： 大齿轮齿宽,圆整取；小齿轮齿宽 (加宽5mm) 中心距 小齿轮齿全高大齿轮齿全高 （6）计算载荷系数K 查得使用系数 圆周力， 查得动载荷系数 查得齿间载荷分配系数, 查得齿向载荷分布系数,一般经仔细跑合，取 计算载荷系数 （7）修正计算： 已取,符合接触疲劳强度条件。 （8）齿轮齿根弯曲疲劳强度校核过程 确定设计参数 载荷系数K= 小齿轮传递的转矩 查得齿形系数, ;应力修正系数， 查得弯曲疲劳寿命系数：小齿轮,大齿轮 按齿面硬度查得弯曲疲劳极限：小齿轮, 大齿轮 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳强度安全系数 由公式

33、可得 由公式，可得 齿根弯曲应力 结论:计算可得弯曲疲劳强度足够。6 轴的计算部分6.1 桔园除草机中轴II的设计 （1）选择轴II的材料。该轴无特殊要求，选择45钢调质处理，初步估算轴径：按扭转强度估算输入端的最小轴径。按45钢，取 根据公式，取 （2）轴II的结构设计。轴II上零件的轴向定及位周向定位。 从左轮子连接处向右取：。 考虑轴的结构工艺性：考虑到轴的结构工艺性，在轴的左端和右段均制成倒角。 （3）轴II的强度演算。经结构设计之后，各轴段作用力大小和作用点位置、轴承跨距、各段轴径等参数均已知。 齿轮上作用力的大小转矩： 齿轮端面分度圆直径： 圆周力： 径向力： 轴向力： (8)

34、受力简图如13所示： 图13 垂直面上受力简图 Fig.13 Vertical surface force diagram 垂直面上轴承的支反力及主要截面的弯矩： 截面C处的弯矩为： 垂直面上截面的弯矩如下所示： 图14 垂直面上截面的弯矩Fig.14 The moment of the vertical plane cross-section 水平面上轴承的支反力及主要截面的弯矩：截面C处的弯矩为：水平面上截面的支反力如14图所示：图15 水平面上截面的支反力Fig.15 Reaction force horizontal plane cross-section 截面C处的合成弯矩为：水平面

35、上截面的弯矩及合成弯矩：图16 水平面上截面的弯矩及合成弯矩Fig.16 Horizontal plane cross-section of the moment and synthetic moment 按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面强度，取，该截面上的计算应力： (9) 通过查表可知： 材料为45钢，调质处理的许用应力为，由于，故安全。6.2 桔园除草机中轴I的设计 （1）选择轴I的材料。该轴无特殊要求，选择45钢调质处理，初步估算轴径： 按扭转强度估算输入端的最小轴径。按45钢，取根据公式，取 （2）轴I的结构设计。轴I上零件的轴向定位周向

36、定位。大齿轮在轴I上为对称定位，左右两端靠套筒定位，装拆，传力较为简单；两端轴承常用同一尺寸，以便于加工、安装和维修；为便于拆装轴承，轴承处轴肩不宜太高。齿轮与轴的轴向固定采用普通平键联接。根据轴的直径查得齿轮处的键截面尺寸为，配合为，滚动轴承内圈与轴的配合采用基孔制。确定各段轴径和长度通过确定定位轴肩高度，从左轮子连接处向右取14mm16mm18 mm22mm18mm16 mm14mm考虑轴的结构工艺性：考虑到轴的结构工艺性，在轴的左端和右段均制成倒角。 轴I的强度演算 经结构设计之后，各轴段作用力大小和作用点位置、轴承跨距、各段轴径等参数均已知。 齿轮上作用力的大小转矩：=3911Nmm齿

37、轮端面分度圆直径：圆周力：径向力：轴向力：轴I垂直面上受力简图：图17 轴I垂直面上受力简图Fig.17 Axis I vertical plane by the force diagram 垂直面上轴承的支反力及主要截面的弯矩： 方向相反截面C处的弯矩为： 轴I垂直面上截面的弯矩图18 轴I垂直面上截面的弯矩Fig.18 Axis vertical plane cross-section of the Moment 水平面上轴承的支反力及主要截面的弯矩：截面C处的弯矩为： 轴I水平面上截面的支反力：图19 轴I水平面上截面的支反力Fig.19 Axis horizontal plane cr

38、oss-section of the reaction forces截面C处的合成弯矩为：轴I水平面上截面的弯矩及合成弯矩如图19。按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面强度取该截面上的计算应力： (10)通过查表可知：材料为45钢，调质处理的许用应力为，由于，故安全。 图20 轴I水平面上截面的弯矩及合成弯矩Fig.20 Axis horizontal plane cross-section of the moment and synthetic Moment 7 刀具的设计计算部分7.1 刀具的概述 桔园除草机采用刚性切割式，运动方式选择往复式运动。

39、 往复式切割装置由上、下两组刀片组成，分动和双动两种运动方式。本设计采用单动运动方式。单动切割器是动刀片在定刀上作往复运动；其特点是：，刀片的行程与上、下刀片的距离均相等。剪切机的上、下刀片形状相同，剪切时，草两侧同时受到切割，在一个行程中，运动速度的大小有变化，合理切割的方法是利用较大的速度来剪切。刀片的速度图如图21所示。剪刀自点向右运动时，其速度自零逐渐增加，在没有达到之前，因切刀不相接触，不发生切割。刀片到达时，两刀刃开始接触，这时称为始切速，然后刀片继续向右运动而进入切割，直到刀片到达时，两刀刃相向接触完毕，这以后不再切割，这时称为终切速。由到为切割速度的变化范围。由图21可知，大于

40、终切速。切割速度的变化：图21 切割速度的变化Fig.21 Cutting speed of change 在切割过程中，有些草是在被一刀刃顶斜着推向另一刀刃和剪切机前进而向前倾斜状态下切割的。7.2 刀具的运动分析刀片一个行程时间内机器前进的距离称为切刀的进程，以H表示，切刀一秒钟内运动的绝对距离为： 式中： 机器的前进速度 刀具水平运动的距离 轮子的周长一个行程所需要的时间为： 一个行程运动的绝对距离： 可得切刀的进程H为： 由于端面齿轮旋转一周刀具往复运动6次，刀具行程运动呈现对称的加速减速运动，速度由变化，从0到达的所需的时间与到达0的时间均为。运动分析可知，刀具呈现匀加速运动，运动方

41、程式为： 可得： 切刀的平均速度： 将切刀的平均速度与机器的前进速度的比值称为刀机速比： (11)据类似的茶树修剪机和采茶机的试验分析，可得动力转速较小的桔园除草机传动的效率较高。7.3 刀具的结构尺寸及相关参数 刀片是切割装置的主要部件，由于使用条件和运动参数的不同，使刀片的参数随不同的机型而有些差异。 表2 桔园除草机的主要参数Table2 Hand thrust lawnmowers main parameters项目切割器的形式切割幅宽刀片间距刀片运动形式刀片往复频率刀片形状配套动力操作人数净重桔园除草机往复切割240mm20mm单动860r/min平形149.1W113r/min1人

42、30kg切割角的增大使切口变得不整齐。当刀片行程在时，刀片的切割角和楔角不影响剪草的质量。往复式刀刃的切割角和楔角如图22所示。往复式刀刃的切割角和楔角如图22. 往复式刀片的主要技术参数如表4所示.图22 往复式刀刃的切割角和楔角Fig.22 Reciprocating blade cutting angle and wedge angle 表3 往复式刀片的主要技术参数Table3 A reciprocating blade and the main technical parameters项目刀片刀间距刀高切割角刀角硬度（HRC）往复式刀片动刀片20mm定刀片8 端面齿轮及拨杆的设计部分8.1端面齿轮和拨