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购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计遥控割草机机械部分设计THE DESIGN OF REMOTE CONTROL LAWN MOWERABOUT MECHANIC OPPONENT学生姓名：学 号： 年级专业及班级： 指导老师及职称： 副教授学 部：理工学部湖南长沙提交日期：2012 年 05 月购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。同时，本论文的著作权由本人与湖南农业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。毕业设计作者签名： 年 月 日购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396目 录摘要 .1关键词 .11 前言 .21.1 课题研究的目的及意义 .21.2 课题研究的范围和技术要求 .31.3 课题解决的主要问题 .32 系统主要结构及总体设计 .32.1 系统功能描述 .32.2 割草机工作原理 .42.3 功能解析 .42.4 遥控割草机整体方案设计 .42.4.1 遥控割草机驱动方案的选择 .62.4.2 割台方案的选择 .62.4.3 调高方案的选择 .63 遥控割草机的机械本体设计 .63.1 车体驱动电机的选择 .63.2 遥控割草机车体减速箱的设计 .103.2.1 各主要部件的选择 .103.2.2 分配传动比 .103.2.3 传动系统的运动和动力参数的设定 .103.2.4 设计齿轮 .113.2.5 输入轴及其轴承装置、键的设计 .153.2.6 输出轴及其轴承装置、键的设计 .193.2.7 润滑与密封 .233.2.8 箱体结构尺寸 .243.2.9 割台设计 .24购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 1972163963.3.0 刀片有关参数的确定及驱动机参数的确定 .253.3.1 割刀的运动分析 .253.3.2 割刀的转速确定 .263.3.3 刀片数的确定 .27334 割刀的技术数据 .27335 割草机割草部分驱动机的选择 .2834 遥控割草机体设计 .2935 草坪修剪高度调节机构的设计 .303. 5. 1 修剪高度调节范围的确定 .3035. 2 高度调节机构原理 .3035. 3 调高机构的计算 .3136 扶手的人机工程学设计 .334 结论 .35参考文献 .35致 谢 .36购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 1972163961遥控割草机机械部分设计学 生：王虹凯指导老师：向 阳（湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128）摘 要：本文对国内外市场现存的割草机进行了介绍和比较，指出了现在割草机研制过程中需注意的关键技术，并结合以往的成功经验和遥控割草机控制系统的要求，进行了遥控机械本体设计。首先，选择了结构容易实现的三轮车体机构。其后，建立了自动割草机的运动学和动力学模型，并根据相关计算确定了所需驱动电动机的参数，并以此为基础进行了电机选型。再后根据选择的电机情况为遥控割草机设计了驱动系统的减速箱。最后，结合遥控割草机的任务特点，为其设计了割草的机构。作为割草机的主体部分，割台及调高部分技术成熟，性能稳定。本文在这方面采用传统设计理念，和遥控部分配合，做了适当的调整。关键词：遥控；割草机；差速驱动；人机工程学Design of Remote Control Lawn Mower about Mechanic OpponetStudent:Wang HongKaiTutor:Xiang Yang(College of Engineering,Hunan Agricultural Univercity,Changsha 410128,China) Abstract: This article introduces and compares to existing lawn mower , the key technologies and the successful experience for remote control lawn mower development be pointed out, scheme out the mechanical framework of remote control lawn mower. First, chose a simple tricycle structure. Second, establish the kinematics and dynamics model of autonomous robot lawn mower,confirm the driving motor parameters by corresponding calculation, and use those parameters as the basis select the driving motors.1 Third, based on the selected driving motors, design a gear box for the remote control lawn mower.Finally, design a special adjustable cutting mechanism for the robot according to its lawn trimming task.The construction technique of mowing platform and turning up, which are the main part of my lawn mower, is mature degree and reliable performance. In this respect, my text applies a conventional technology and makes 购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 1972163962some appropriate readjustments to adapt to remote control.2 At the end of the text, I finish ergonomics design of hand holding bracket and the adaptive design of chassis. Keywords: remote control; lawn mower; differential driving; man-machine engineering 1 前言1.1 课题研究的目的及意义伴随着各国城市城区的绿化程度的提高，许多的高尔夫球场，足球草坪场，街道草坪等公共绿地都需要进行维护。在维护作业中，以草皮的修剪工作最为繁重，不仅枯燥而且重复性强。而在割草工作中消耗人力和物力最大的就是在人力跟随上。为了降低草坪维护的劳动强度和成本，西方国家曾导出了一系列改进机型。其技术比较成熟，且性能比较完善的为乘坐式草坪割草机。虽很大程度降低了劳动的强度，为了将人从人力跟随中解脱出来。近年来，一些国家提出了用现代电子技术和智能控制技术改造和提升草坪机械产业的战略，希望在不久的将来更加聪明的割草机取代传统的割草机。所以遥控割草机就应运而生了。遥控割草机的研究不但满足了市场需求，而且具有一定的学术价值。遥控割草机属于新型的新一代机电一体化产品，需要单片机等相关技术的配合。怎样实现动力输出变化与微电子遥控稳定，有效结合及在远程遥控后机械所面临的细部的环境并对此作出的反应是本课题的重点。本课题也是进一步深入的研究，制造可大批量生产的智能割草机的技术基础 3。如今，草坪业已经成为了我国的新兴产业。根据统计，上世纪 80 年代中期注册第一家草坪公司来，历经 90 年代的迅速发展后，目前从事草坪或草坪相关产业的公司已超过 5000 家，其中年经营额在 500 万以上的有 50 多家。在我国，草坪机械和灌溉公司有 10 家，草坪基本上已经在全国城市园林绿化、运动场建设中普遍运用。经过多年的快速发展后，草坪行业逐渐从高峰期过渡到平缓期。草坪行业从此进入了一个缓慢、稳定也是积蓄力量的时期。这样促使了草坪行业开始由一个劳动密集型到了知识密集型的转变时期，尤其是草坪的修建维护工作，迫切需要一种效率更高，并且人员消耗和能源消耗更低的草坪机械。但是，国外自动割草机器设备价格贵和技术垄断的制约了我国在智能草坪机械这方面的推广进度。为此，我们必须依靠自己的力量和经验来研究具有自己特色的遥控割草机。购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 1972163963综上，遥控割草机的研究具有很重要的商业价值、一定学术价值和积极的社会价值，它也能展现出我国机电一体化技术的发展水平。因此，对遥控割草机的研究是十分必要的。1.2 课题研究的范围和技术要求本课题研究主要是关于割草机机械部分的设计和计算，要用现有的科技成果和经验来完成机械部分的设计，而且能够和遥控部分有机结合，从而来完成遥控割草机的整体设计。由于本课题研究割草机本身构造不复制，所以本课题的研究对技术方面要求比较高。机械方面掌握的机械原理，基础理论力学，空气动力学，刀具相关知识即可。机械的驱动部分运用汇合力串行排列，这要加强对电动机和汽油机的工作的原理和类别，以及多种机械知识的综合运用。1.3 课题解决的主要问题（1）遥控割草机的割草部件及其传动系统的设计和计算；（2）遥控割草机本体驱动方案的设计及计算；（3）遥控割草机的外观设计和人机工程学设计；（4）遥控割草机的为调节部件设计及计算；（5）遥控割草机在远程的环境中突发情况的相应动作部件的设计及计算。2 系统主要结构及总体设计遥控割草机的主要结构有框架，电池，配电器，遥控器，驱动机构，转向驱动机构，机械传动机构，割刀等装置组成。遥控割草机是机电一体化的产品，以实际的需求为出发点，合理的选择遥控割草机的本体选型方案，割台系统方案和调高件选择等多方面的内容，最后给定设计主要参数。本文的是以作者调研并结合对国内外最新资料为基础并在遥控割草机自身性能特点而是进行设计。2.1 系统功能描述遥控割草机用于远程割草控制，是现在一定范围内通过单片机控制和草机按要求完成修剪草坪的工作。购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 1972163964图 1 遥控割草机的设计任务及功能构成Fig .1 The mission and function formation of remote control lawn mower2.2 割草机工作原理割草机按割草方式可以分为推进式、坐骑式（乘坐式） 、手推随行式（自走式）和拖拉机悬挂式（或牵引式）等几种割草机。虽然这些割草机在功能上不够完善，但是性能稳定，并以发展出序列，有一定的技术基础。本遥控割草机以推进式和手推式割草机的机构为基础，遥控割草机的驱动由电动机完成，电动机连接减速器带动刀具旋转割草，此过程中产生的回转气流把割下来的草带出，电机轴通过链传动方式和联轴器联接，再通过减速箱的输出轴带动电动机行走，通过小电动机和转向机构由遥控来控制其转向，以期达到遥控割草的目的。2.3 功能解析遥控割草机的设计需要完成设计割台、驱动机构、控制系统等。本次设计侧重于遥控割草机机械部分设计，则在本文中只呈现机械部分的设计，其机械部分的功能分解后的功能如图所示购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 1972163965图 2 遥控割草机的功能图Fig .2 Function-tree of remote control lawn mower2.4 遥控割草机整体方案设计本文以遥控割草机性能的要求为侧重点，配合控制部分，进行遥控割草机的本体驱动方案的选择，以及割台方案和调高方案的选择。文中下面的部分就是围绕这部分展开。图 3 驱动方式的选择Fig 3 Driving mode selection of mower2.4.1 遥控割草机驱动方案的选择遥控割草机为户外作业的移动性机器，为此有许多可供参考的驱动方案。购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 1972163966其中应用作为广泛的是履带式、轮式、和足式等。较平整的路面应用较多的是轮式和履带式，而特殊的、条件相对恶劣的环境运用较多的是足式。割草机一般在条件较好的草坪上作业，结合其工作要求割草机选用轮式驱动方式。轮式驱动方式按轮子的数目可分为三轮、四轮和六轮，能够满足一般需求，其应运也相对较为广泛，如图 3（a） ， （b）所示。四轮式的稳定性好，承载能力比较大，但是结构相对来说复杂，如图 3（c） ， （ d）所示。六轮式和四轮式相类似，并且具有更高的承载能力、柔性和稳定性，大部分用于未知环境的探测。按转向方式的不同，轮式驱动方式又可以分为差动转向式和铰轴转向式这两种，差动转向式如图 3（b） ， （d）所示，这种方式是在车体两侧的驱动轮上都装有不同的控制电机，靠两轮的速度比来实现车体的转向。铰轴转向式如图3（a） ， （ c）所示，这种方式是转向轮装在转向铰轴上，转向电机通过减速器和机械连杆机构控制铰轴从而用来控制转向轮的转向 3。由于遥控割草机属于小型机械，要求尽可能选择简洁、控制难度低的驱动方案。综上，选择了典型的三轮差动的驱动方式，如图 3 中的（d）所示。此方式的特点是运动灵活、结构简单和能够实现零半径转弯，其不足和之处在于实现两电机同步转动对电机的同轴度及控制系统的精度要求比较高。2.4.2 割台方案的选择传统的割草机虽然功能不够完善，比如体力输出大、工作环境恶劣（尘土飞扬、噪音大） ，但是性能稳定并以发展出序列，有一定的标准化基础。推进式和手推式结构简单、成本低及应用较为广泛，可供选择的配件较多。如果用远程控制能够弥补工作环境恶劣的缺点，在本文中研究的遥控割草机以手推式和推进式割草机结构为基础，对其行走系及其他结构完成改进。推进式和手推式的主体部分就是割台，二者割台部分也十分相似。市场上采用这种结构的也较多。如果对割台进行新研发：一是研究的周期会很长，增加了额外的开支；二是没有对应的厂商制造基础，产品零件配换困难，产品广度上的再开发也艰难；再者短期内采用大量没时间积累的产品很难在质量上保证。此遥控割草机的割台部分直接借用了传统割草机的割台，适当做部分调整，兼顾整机的性能。2.4.3 调高方案的选择目前，对草坪割草机的割茬高度调节机构主要有两种。一种是前后轮同时联动的四连杆调节机构。其优点是调节敏捷简便、结构简单，许多割草机都运用此结构；缺点是其参数的设计和选择比较困难，合理的选择与否直接影响机购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 1972163967器的作业质量。另一种是分别独立调节割草机的前后轮来改变切割平面到地面的距离，起到了调节割茬高度的目的。其优点是能够够很好的保证割刀的旋转平面与地面之间平行；缺点是调节机构的数量增加了，调节相对而言较复杂，且生产成本高。本文中的遥控割草机选用的是四连杆调节机构。3 遥控割草机的机械本体设计图 4 驱动轮受力图Fig 4 Force Analysis of driving遥控割草机本体采用四轮小车机构设计，前轮是有导向作用的车轮，两后轮为两电机利用差动的原理分别驱动的驱动轮，其优点是：实现控制简单，只要分别控制后两轮驱动电机的转速和转角，能够准确的控制遥控割草机的动作，转弯灵活，尤其是能实现零半径转弯，有利于遥控割草机在行走的过程中对路面障碍进行实时避障。3.1 车体驱动电机的选择根据遥控割草机的行走部分的要求，选择的电动机要具备广调速功能，并具有冲击，确定选用直流无刷电机。驱动电机的功率由割草机的质量 M、运行的速度 v、驱动轮的直径 d 来确定。分析和计算割草机的受力情况时，假设遥控割草机在平地上直线加速行驶，不考虑行驶过程中的空气阻力。遥控割草机驱动轮受力如图 4 所示，其中 Mt，为作用在驱动轮的驱动力矩，P1 为驱动轮上的载荷， N1 为地面对驱动轮的法向作用反力，m 1 为驱动轮的质量，X1 为驱动轴对驱动轮的阻力，U 1 为地面对驱动轮的切向反作用力。假设割草机的加速度为 ，对应车轮的角加速度为 。dtvdtw1由 wi= 可得ir购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 1972163968= ， （i=1,2） ri 为车轮半径dtw1irtv根据平衡条件U1X 1=m1 tM1M nU 1r1=J1 dtwMn 为驱动轮滚动阻力力矩，其值为 Mn=N1e1 为驱动轮的转动惯量联立和式得X1+（m 1+ ） 3 (1)1rt1n2rJdtv由此可见，实际驱动力要克服三种阻力，即由驱动轴传来的阻力 X1、驱动轮本身的加速阻力 m1 和驱动轮本身的滚动阻力。而后者由旋转质量产生的t加速阻力 和由平移质量产生的加速阻力 m， dv 组成。21rJdtv遥控割草机的从动轮受力如图 5 所示，其中 P2 为从动轮上的载荷，m 2 为从动轮的质量，N 2 为地面对从动轮的法向反作用力， U2 为地面对从动轮的切向反作用力，X 2 为从动轮的推力。根据平衡条件 X2U 2=m2 MtM f1U 1R1= J1dtvdtw图 5 从动轮受力图Fig 5 Force Analysis of followingMf2 为从动轮滚动阻力力矩，其值为 Mf2=N2e2; J2 为驱动轮的转动惯量。由上式可得X2= +（m+ ）2rf 2rJdtv由此可知，从动轮在推动时需要克服两种阻力：即从动轮的滚动阻力和从购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 1972163969动轮的加速阻力。而后者又由平移质量产生的加速阻力 m2 和由旋转质量产dtv生的加速阻力 组成。2rJdtv遥控割草机车体框架受力图如图 6 所示， 根据平衡条件得图 6 车体框架受力图Fig. 6 Force Analysis of mower bodyX1X 2= m2 其中 mA 为车身质量dtv由式可得= + +（M+ + ）1rMt1f2rf 21rJdtv其中，遥控割草机的总体质量 M= m1+ m2+mA由此可知，遥控割草机的驱动力是用来克服车轮的滚动阻力、平移质量的加速阻力和车轮旋转质量的加速阻力。所以驱动力必须大于滚动阻力才能加速行驶，如果驱动力小于滚动阻力则遥控割草机无法启动，则有 +1rMt1f2rf当驱动力增大到一定值的时候，驱动轮与地面会发生滑移现象，为此，增大驱动力只能使驱动轮加速旋转，地面切向反作用力 U1 不会增加，电机经过减速后达到驱动轴的力矩 Mt 之后，根据要求的行驶速度 v，并且考虑机构的传动效率 ，初步确定单个电动机的功率 PtPt=KMt 1rv其中，K 为安全系数取遥控割草机车体 40Kg,驱动轮直径 200mm，行走速度 3.5Km/h，安全系数为 2，则选择的电机的功率约为 174W，输出转矩 1.96Nm，目前市场上的直流电动机并没有符合该特性的电机产品，可选择性能与之相近的电动机，利用购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 19721639610减速箱来实现预期的目标。按照遥控割草机的实际需求和要求，选择佛朗克电机厂生产的 FBL92F系列的直流电动机，所选用的电机型号为 FBL92F30061RS。该电机参数如表1 所示，其中外形和实物图为图 7 所示。表 1 电机基本性能参数Table 1 Parameter for electromotor型号 FBL92F输出转速 600r/min输出转矩 3.18Nm最大转矩 6.37Nm额定电压 36v额定电流 6.94A最大电流 13.89A极对数 4表 2 电机外形尺寸参数Table2 Electromotors sizeD E F G K N R T Y M 4-4S X12 30 4 9.5 27 83h7 12 2 90 104 4- 787.5图 7 电机实物图Fig7 Electromotor3.2 遥控割草机车体减速箱的设计3.2.1 各主要部件的选择表 3 减速器部件选择Title3 Selection of gearbox目的 过程分析 结论齿轮 斜齿轮传动平稳 斜齿轮轴承 此减速器轴承所受轴向力不大 球轴承联轴器 传动轴变速频繁，有冲击 弹性套柱销联轴器3.2.2 分配传动比购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 19721639611初步选定遥控割草机的移动速度约为 3Km/h，两驱动轮直径为 d=200mm，则后轮的转速为nr= 92.9r/mind60v1选定的电机的实际转速为 600r/min，则需要设计一个减速比约为 6.45 左右的减速器以控制速度。查机械设计课程设计手册可知单机减速传动比为46，为了使遥控割草机的减速器结构简单，并且又能使遥控割草机的行走性能不受阻碍，选择减速器的传动比为 6.则驱动轮的转速为 100r/min。假设车轮作纯滚动时，小车的行驶速度为 v=n 实 =100r/min3.140.2m=1.05m/s结论：i=63.2.3 传动系统的运动和动力参数的设定由传动比计算得 i=6，假设电机的输入轴 0 轴、减速器输入轴 1 轴、输入轴 2、输出轴 3 轴、车轮轴 4 轴的转速分别为 n0、n 1、n 2、n 3、 ；对应于 0 轴和其余各轴的输入功率分别为 P0、P 1、P 2、P 3；对应于 0 轴和其余各轴的输入转矩分别为 T0、T 1、T 2、T 3；相邻两个轴之间的传动比分别为 i01、i 12、i 23；相邻两轴的传动效率分别为 、 、 。0123表 4 减速器基本参数Table4 Basic parameters of gearbox轴号电动机0 轴圆柱减速器1 轴 2 轴工作机3 轴转速 n(r/min) n0=600 n1=600 n2=100 n3=100功率 P（W） P0=200 P1=198 P2=196 P3=194转矩 T（Nm） T0=3.18 T1=3.15 T2=18.7 T3=18.5两轴联接 联轴器 齿轮 联轴器传动比 i i01=1 i12=6 i23=1传动效率 =0.99 =0.99 =0.9901 12233.2.4 设计齿轮（1）选精度等级、材料和齿数1.选用斜齿圆柱齿轮2.选用 8 级精度3.材料选择。大小齿轮的材料均为 45 钢（表面淬火） ，硬度为 48HRC，4.选小齿轮的齿数为 Z1=19，大齿轮的齿数为 Z2=iZ1=619=114,取购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 19721639612Z2=114.由于齿轮传动比较大且为整数，在工作过程中，长时间和同样位置齿轮啮合，不利于齿轮的维护，所以将齿轮 2 的齿数设定为 112，传动比约为5.85，误差小于 1%。选取螺旋角。初步选定螺旋角 015按下式计算，即d1t 4 (2)2)(2HEdtZTK（2）按齿轮面接触强度设计确定公式内各计算数值1.先试选 =1.1tK2.查图表得，选取的区域系数 =2.337HZ3.查图得 =0.78 =0.88 = + =1.661a2aa12a4.小齿轮的传递转矩 =3.15Nm=3.15 Nmm1T305.从表中选取齿宽系数 45.0d6.查表得材料的弹性影响系数 Z =189.8MPaE7.由图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 =600MPa，大齿轮的1lim接触疲劳强度极限 =550MPa2limH8.计算接触强度的许用应力取失效的概率为 1%，安全系数为 S=1.1，得= =1H2 MPaSKHN28.107lim1计算试算小齿轮分度圆的直径 d ,由计算公式得，d 1t=19.53mmt1计算圆周速度=0.618m/s061nvt计算齿宽 b 及模数 mntb= =0.45 19.53=8.76mmtd1m = =0.999mmnt 195cos3.cos01Zt购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 19721639613计算纵向重合度 =0.832 =0.832 0.45 19 tan15 =1.906tan1Zd0计算载荷系数已知系数 =1.35AK根据 七级精度，查得动载荷系数 =1.058，smv/618.0 VK查得 =1.000 =1.646HH故载荷系数 =2.351VAK按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式可得=19.7mm31/tttd计算模数 nm= =1mmn1cosZ结论： d7.91mn（3）按齿根弯曲强度设计由式 ，确定计算得参数321cosFSdn YZKTm计算载荷系数35.FVA根据纵向重合度 ，从图查得螺旋角的影响系数719.06Y计算当量齿数09.215cos331ZV4.0332V查取齿形系数，查表得 1.4FY92.F查取应力校正系数，查表得 56S71SY购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 19721639614查表得，小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ，大齿轮的弯曲疲劳强度MPaFE150极限 MPaFE1502由表查得弯曲疲劳强度寿命系数069.21FNK计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，由式 1012 得 MPaSFENF 5.862.10121 计算大小齿轮的 FSY078.5.86291341FS1.2FSY大齿轮的数值大，故应校核小齿轮的弯曲强度。设计计算（3）432186.0cosFSdn YZKTm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 小于由齿根弯曲疲劳强nm度计算的法面模数，取 m=1.0mm，可满足弯曲强度。结论：齿数 1932（4）几何尺寸计算计算中心距 mZn.68cos2)(1将中心距圆整为 69mm按圆整后的中心距修正螺旋角162)(arcos1nZ由于 值改变不多，故参数 等不需修正。HK、 计算大小齿轮的分度圆直径购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 19721639615mZdn7.19cos13.822计算大小齿轮的齿根圆直径mdnf 9.15.2721计算齿轮宽度bd8.1圆整后取 B4B92结论： 中心距 螺旋角 m25.14分度圆直径 d7.19md3.82齿根圆直径 f f9齿轮宽度 mB41B2（5）验算（1）验算齿轮弯曲强度MPaaF2.7096.231（2）齿轮圆周速度smV/8.0对照表可知选用 8 级精度是合适的 5。3.2.5 输入轴及其轴承装置、键的设计（1） 输入轴上的功率 ，转速 wP201min/601rnNT318（2） 求作用在车轮上的力NFdTtntrt 59.861tan5.32a2cos0tcos5.37.981 （3）初步选定轴的最小直径购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 19721639616选择轴的材料为 45 钢，调质处理。查表，取 则由式 2 初步估算轴10A的最小直径 这是安装联轴器处的轴的mnPAd63.70/2.1/330min最小直径 ，此处要开键槽，所以校正值 ，联21 md935.7%)4(21轴器的计算转矩 查表 14-1 取 ，则1TKAca .AKNTAca 9.4378.1查机械设计手册 （软件版） ，选用 GB/T 3852-1997 中的 LT2 型弹性柱销联轴器，其公称转矩为 16000N 。半联轴器的孔径 12 ,轴孔长度 L=20m,J 型轴孔，A 型键，联轴器主动端的代号为 LT2 12*12 GB5014-1985，对应m的，轴段 1 的直径 ，轴段 1 上的长度应比联轴器主动端轴孔的长度d12稍长，故取 ，输入轴的最小直径应该确定为 12 。l35 m（4）轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案（如图 8 所示）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度初选型号 6002 的深沟球轴承参数如下：基本额定动载荷93215BDdmda4.17D6.29图 8 输入轴Fig.8 The input axle 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度初选型号 6002 的深沟球轴承参数如下： 基本额定动载荷93215BDdmda4.17D6.29，基本额定静载荷 ，再加上中间齿轮端面到壳体壁KNCr58.KNCr850的距离 9 ，则 ，轴段 5 的长度是轴承宽度加上齿轮端面到壳m42体的距离，所以取 。l185轴段 3 上安装齿轮，由于齿轮和轴半径小，可将轴与齿轮作为一体，成为购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 19721639617齿轮轴。故 ，齿宽 ，故取 。md62.13mb14l143查机械设计手册可得，轴承盖凸缘厚度 ，取联轴器轮毂端me0离 。K20键联结联轴器，选择圆头平键 hb1041t5.2。mt8.1轴的受力分析画轴的受力简图计算支承反力在水平面上NFtH58.1621在垂直面上mL.0322MNLdFarv 96.372/231故 NFvrv63.812购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 19721639618图 9 输入轴受力图Fig.9 Figure of the input axle under force总支承反力NFvH94.1865221画弯矩图画转矩图校核轴的强度最小直径剖面处，由于弯矩大，有转矩，还有键槽产生的应力集中，故此为危险剖面轴传递的转矩购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 19721639619NmMdFLNmvHvHH15.36740286.15/.39.222112121故 NmdFTt94021危险截面的当量弯矩假如认为轴的切应力是脉动循环应力，取折合系数 ，得6.007.219.3)(. 40.1.05)(32322mebTeMPaWmdtbNMT.6 PaTm01.32轴的材料为 45 钢，进行调质处理，查表得 ，MB64Pa2751，都大于对应的安全值，所以危险截面安全 5。MPa15按弯矩合成应力校核轴的强度对于单向转动的转轴，通常转矩按脉动循环处理，故取折合的 6.0则MPaWTc 45.20)(2查表 15-1 得， ，为此 ，所以安全。61c1校核键的联结强度联轴器： 5 MPahldTP3.164（4）购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 19721639620由表查得 ，所以强度满足要求。MPaP120P校核轴承的寿命轴承载荷轴承 1：径向： NFr53.164轴向： 轴承 2：径向： r2.82轴向： F34查表得 6.0eeFrr23.06.11由表查得径向的当量动载荷 NFPrr 59.1221径向基本额定动载荷 的计算C由于轴的结构要求两端选择相同尺寸的轴承，而 ，则轴承的径向当2riP量动载荷 为依据。因为轴承收轻微冲击，查表得 ，其工作温度正1rP 1.pf常，查表得 。则： =952.29Ntf 31611)0(htrprLnfPC查手册得轴承径向基本额定动载荷 。又 ，所以选 6002 深KNr58.rC1沟球轴承符合要求 6。hPCnLrh138)(60从表 13-3 中查得预期计算寿命 hhL10结论：选用 HL1 型弹性销联轴器轴的尺寸（ ： )m712ld5l1462.3ld754l校核结果：轴校核安全，键校核安全，轴承选用 6002 深沟球轴承，校核安全。寿命（h）为 hLh8购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396213.2.6 输出轴及其轴承装置、键的设计输出轴上的功率 ，转速 ，转KWP196.03min/103rnNmT421087.求作用在车轮上的力Fdntrt 13.68a12初步确定轴的最小直径选则轴的材料为 45 钢，进行正火处理。选取 于是初步估算轴的10A小直径 为安装联轴器处轴的最小直径 ，因为此mPAd7.13/30min 21d处要开键槽，取 ，联轴器的计算转矩 ，46.05in 1TKAc查表得 ，所以.1AK NmTKAc 4.23108741从机械设计手册 （软件版） ，为了配合同步带轮，通过计算，初步取输出轴的直径为 12 。轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案（如图 10 所示）图 10 输出轴 Fig 10 The output axle根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足半联轴器上的轴向定位要求，1-2 轴段右端需制出一轴肩，轴肩的度 h=0.07 ,所以取 2 段的直径d1.0md182初选型号为 6004 的深沟球轴承参数如下： 40BDKNCr.93r5.60基本额定动载荷 基本额定静载荷md2537 r8.KNCr0.购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 19721639622故： ，轴段 7 的长度和轴承宽度一样，取 。md2073 ml127轴段 4 上安装齿轮，为了齿轮的安装， 应略大于 ，所以选取 =254d34d，齿轮左端采用套筒固定，为了使套筒端面顶在齿轮左端面上，轴段 4 的长度 应比齿轮毂长略短，若毂长和齿宽相同，已知齿宽 b=9 ,则取4l8齿轮右端用肩来固定，可以确定轴段 5 的直径，轴肩的高度现取 ， ，所以取 ，为了减小应力集dh1.07. m284hl4.1ml5中的问题，考虑右轴承的拆卸，轴段 6 的直径应根据 6004 深 沟球轴承的定位轴肩直径 来确定，即 。d5取齿轮的端面与机体内壁间留有足够的间距 H，取 H=10 ，取轴承的宽度 ，所以 。现取齿轮齿宽的中间威力的作用点，mC12l4l71可得： L5.93mL632键的联结齿轮：选平键 键 bh1=8mm7mm7mmT=4.0mm t1=3.3mm r=0.25轴的受力分析画轴的受力简图购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 19721639623图 11 输出轴受力图Fig.11 Figure of the output axle under force计算支承反力在水平面上 NFtH58.162.321 在垂直面上 rv 09总支承反力 vH4.72121画弯矩图 M1H=M2H=F1HL2=2585.28N.mmmNLFvV .893212 故 0.21画转矩图校队轴的强度C 剖面左侧，因弯矩大，有转矩，还有键槽引起的应力集中，故 C 剖面左购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 19721639624侧危险剖面323.147)(1.0mdtbW3238.9)(2.trMpaba04.m轴的材料为 45 钢，正火处理。查得都大于相应值，故危险截面安全。papapaB 140,250,5201按弯矩合成应力校盒轴的强度对于单向转动的转轴，通常转矩按脉动循环处理，故取折合系数 a=0.6，则 查得 因此 ，故安全。,601Mpa 112 L0mm齿轮端面与箱体内壁距离2 2 9 mm两齿轮端面距离 A 4=20 20 mmdf，d1，d2 至外机壁距离 CI=I.2d+(58) Clf=20mmCl l=16mmC12=14mmdf，d1，d2 至凸台边缘距离 C2 C2f=18mmC2 l=14mmC22=12mm机壳上部(下部)凸缘宽度 K=C1+C2 Kl=38mmK2=26mmK2=26mm轴承孔边缘到螺钉 dl 中心线距离 e=(11.2)d1 10.5mm轴承座凸起部分宽度 L1Clf+C2f+(35) 38 mm吊环螺钉直径 dq=08df 12mm3.2.9 割台设计遥控割草机的割台设计要求是能够适应小面积草坪各种品种草的修剪，在草坪修剪高度范围内能实现有级调节，确保草坪修剪质量(衡量指标：平整度、割桩的平滑度)，尽可能提高工作效率；减小修剪费用。割台部分的设计需与行走部分和电器遥控很好的结合起来实现上述要求，其尺寸及重量要求尽可能小，为了确保遥控割草机的动力性要求，所设计的割台部分质量不得超过 25kg，同时尽可能让装配好的遥控割草机的重心在遥控割草机的底盘面上的投影离运动中心近一些以确保遥控割草机具有较好的动力学性能 8。目前草坪机械主要有两个基本类型：滚刀式修剪机和旋刀式修剪机，而滚购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 19721639627刀价格较高，且要求严格的保养，所以割台部分采用旋刀式设计，即以高速水平旋转的刀片把草割下。所设计割草机构的刀片由汽油机驱动。围绕遥控割草机的设计要求，经分析割台部分的设计主要包括：汽油机参数的确定、刀片有关参数的确定、草坪修剪高度调节机构的设计等。 3.3.0 刀片有关参数的确定及驱动机参数的确定对于采用单个刀片的割草机而言，其刀片的直径等于割幅，割幅指的是割草机运行一次所能割掉的草坪宽度。刀片相关的参数为：刀片的直径 Q(mm)、根部刃口半径 r(mm)(如图所示 )以及刀片的位置；汽油机的主要参数为：汽油机的转速 n(rmin)与功率 P(w) 3.3.1 割刀的运动分析圆盘式割草机的割刀运动是刀盘的水平旋转与机器前进运动所合成
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