扫描式阵列结构激光杀灭器设计说明书

摘 要本课题是为农业激光杀虫作业而设计的自动扫描机械。它能方面地在田间按照我们所设计的动作快速高效地作业，对减轻劳动人民的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平，实现生产自动化发展有着重要作用。本课题通过应用 AutoCAD 技术对其进行结构设计和液压传动原理设计，运用Pro/E 技术对其进行三维实体造型，使其能将基本的结构更具体的展现在人们面前,它能实行左右移动，上下升降及 360 度旋转。关键字 扫描结构 液压传动 回转体 Scanning laser array structure designing destructionAbstract:This topic is for agricultural laser insecticidal assignments and design of the automatic scanning machine. It can aspects in the design of action in accordance with our homework, quickly and efficiently to reduce labor intensity of the working people, improve working conditions, and improve labor productivity and automation level, and achieve production automation development plays an important role. This topic through the application of its structure AutoCAD technology design and hydraulic transmission design principles, Pro/E technology of three-dimensional modelling, make its basic structure can be more specific. It can execute right movement, movements and 360 .Keywords: scanning structure hydraulic transmission back spin 目 录1 绪论 .11.1 扫描式阵列结构激光杀灭器设计目的 .11.2.1 原始数据 .11.2.2 设计要求 .11.3 扫描式阵列结构激光杀灭器简图 .12 液压油缸的设计 .32.1 油泵 .32.1.1 油泵的选用 .32.1.2 油泵选用型号 .32.2 液压油选用 .42.3 液压油缸选用 .42.3.1 液压油缸类型选择 .42.3.2 安装方式 .42.3.3 液压油缸的主要参数 .42.3.4 液压油缸的一般性能计算 .52.3.5 液压缸壁厚度计算 .62.4 活塞杆稳定性验算 .72.5 活塞杆最大容许行程 .72.6 缸底厚度计算 .82.7 缸筒与缸底连接计算 .92.8 活塞与活塞杆的连接 .102.9 缸体材料的选用及要求 .112.10 活塞 .112.11 活塞杆 .122.12 缸体端部和安装联结部分 .122.13 选择液压辅助元件 .122.14 液压系统原理图 .133 回转体设计 .153.1 电动机的选用 .153.2 蜗轮蜗杆 .153.2.1 蜗轮蜗杆传动特点 .153.2.2 圆柱蜗轮蜗杆参数(GB 10085-88) .153.2.3 圆柱蜗杆蜗轮传动的几何计算 .163.2.4 圆柱蜗杆传动的受力分析 .173.2.5 圆柱蜗杆传动强度计算和刚度验算 .183.2.6 圆柱蜗杆传动滑动速度计算和传动效率估算 .183.2.7 圆柱蜗杆传动精度(GB 10089-88) .193.3 直齿圆柱齿轮 .193.3.1 直齿圆柱齿轮特点 .193.3.2 直齿圆柱齿轮各部分名称及符号 .193.3.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸计算 .193.3.4 轮齿受力分析和计算载荷 .213.4 轴的设计和计算 .243.4.1 轴的最小直径的初步的确定 .243.4.2 轴承的选择 .253.4.3 轴的强度校核 .25参考文献 .28致谢 .2911 绪 论1.1 扫描式阵列结构激光杀灭器设计目的每年全世界由于虫害造成的农作物损失高达 1000 亿美元, 为杀灭农田害虫, 以往的化学农药杀虫方法效果并不太理想, 不仅会使害虫产生抗药性，而且对农作物本身和周围环境也会造成污染。扫描式阵列结构激光杀灭器是利用液压缸的伸缩运动和减速箱的回转运动以达到所需要的运动要求，将激光杀灭器安装在长臂上的安装板上即可利用激光对害虫进行照射，以达到快速有效地杀灭害虫的目的。将此机构安装在拖拉机的尾座上不仅运行安全可靠，并且效率高，可大幅度减轻人们的劳动强度，实现农业自动化作业。1.2 本课题的内容和要求1.2.1 原始数据自由度（三自由度）上下运动范围 100mm左右运动范围 200mm旋转范围 3601.2.2 设计要求a、结构设计图、装配图、各主要零件图（一套）b、液压原理图（一张）c、扫描式阵列结构激光杀灭器三维造型图(一套)d、设计计算说明书（一份）1.3 扫描式阵列结构激光杀灭器简图2图 1-1 扫描式阵列结构激光杀灭器简图32 液压油缸的设计图 2-1 液压缸装配图2.1 油泵2.1.1 油泵的选用单作用式叶片泵，由于可以采用改变定子和转子间偏心距的方法来调节流量，所以一般适宜做成变量泵。叶片泵结构紧凑，外形尺寸运行平稳，输油量均匀，脉动及噪音小，耐久性好，使用寿命长，价格较柱塞泵便宜；效率比齿轮泵高，吸油高度不大于 500mm，适用于中小流量的节流调节的液压系统中，常用于起重等机械中 1。2.1.2 油泵选用型号YB-A6B-FL-Y1其中：YB-级叶片泵A-50 系列6-排量为 6ml/nB-压力分级 B:2580kg/mm2F-法兰安装 图 2-2 YB-A6B-FL-Y1 型油泵L-螺纹连接 Y1-榆 1 型42.2 液压油选用一般来说，该系统所用液压油应该符合的条件为：有高度的化学稳定性，良好的润滑性能，有很高的液膜强度，适宜的粘度和良好的粘温性能，在工作温度变化范围内，粘度变化量小，防火、防爆。在通常用油中选用 20 号机械油（HJ-20） GB443-6450C 时 运动粘度系数为（厘池）：1723恩氏粘度（E）：2.63.31 1 2.3 液压油缸选用2.3.1 液压油缸类型选择根据设计要求可知，该机构所用的到液压系统需要两边都可以通入液压油，因此选取用两油液缸都选用双作用单杆活塞式液压油缸。 2.3.2 安装方式根据系统设计要求可以知道，升降液压油缸缸底可以用矩形法兰安装，头部内螺纹安装；左右移动液压油缸用缸底内螺纹安装，头部使用内螺纹安装 1。2.3.3 液压油缸的主要参数根据设计要求及查询国家标准液压油缸的主要参数可以选用如下：锻钢=11001200kg/cm2无缝钢管 =10001100kg/cm2油缸工作压力 P=25kg/cm2螺纹间距 t11； T3小齿轮所传递的转矩(N.mm)； K载荷系数，见表； 23b齿宽(mm) b=16.5mm ； a中心距(mm)； b齿宽系数； b=0.9 H齿轮材料许用接触应力(MPa) ， H=250MPa因此有： 3332 2(1)1.457(.31)76.476. 8.5090dHKTd m332 2(1).145(7.1)68685.3H Hb 43342 2().9(.)7.7. .700dHKTd m442 2(1).15(7.31)6868.54H Hb 其中： 340.3.99503*/(8275)PT Nmn因此可以选用齿根弯曲疲劳强度计算齿根弯曲疲劳强度计算是为了防止齿根出现疲劳折断.轮齿可看作为一悬臂梁，根据力学的相关理论并结合齿轮的传动的特点，可得齿根弯曲疲劳强度的校核公式为：tFAVFFaSFKYbm查表有: 使用系数 动载系数 1. 0.1VK齿向载荷分布系数 齿形系数 38F 5FaY应力修正系数 SaY.6齿形修正系数 103FaMP螺旋角系数 75.1.05Y24合格1319.8tFAVFFaSFnKYbm3.4 轴的设计和计算 该轴在此传动设计中是承受扭矩作用的传动轴，所以应该在扭转强度条件下计算轴的直径。扭转强度条件为：(3-8)950TTPnW式中: 轴的扭转切应力 TMa轴所受的扭矩 .Nm轴的抗扭截面模量 T 3轴的转速 ninr轴的许用扭转切应力 TMPa轴所传递的功率 PKW已知该轴为实心轴，所以 5163dT3.4.1 轴的最小直径的初步的确定公式： (3-9)35(90)TPdn考虑到经济效益和生产成本等因素和工作情况的要求，所以选择轴的材料为碳钢 45# 正火处理（硬度 ） ，则可知轴的一些强度如下：HBS217抗拉强度极限 bMPab590屈服强度极限 s s弯曲疲劳极限 1 21剪切疲劳极限 Pa40轴的许用扭转切应力 ，根据所选择的材料确定的。T MT25已知条件：轴所受的力: 12.50.3/6PFKNv21.7052.8336/PFKNv3.814./轴的转速: 10minr23.658minr3.5式中： 电机传到各轴的功率 P1.PKW21.705K35683311578.5.1440tdTm3322.23t 335951.440tdTm通过计算可知各轴的最小直径,根据实际要求可以取:1min5.2mind3min27.d3.4.2 轴承的选择该轴承的选择是要与传动轴配合使用的，所以选用滚动轴承。通过对轴的要求和工作情况的考虑，轴承主要受径向力和轻微的轴向力，且该轴转速比较低，同时考虑到经济效益和生产成本等因素的影响，所以选择用圆柱和圆锥滚子轴承。分别选用：轴承 6204、轴承 6004、轴承 30216 和轴承 303053.4.3 轴的强度校核已知该轴受到轴向力和径向力的共同作用，所以应该采用弯扭合成应力校核该轴的强度。已知条件：轴所受的力 ， ， ,轴的剪切疲劳极限 10.5FKN25.833184.FKN26,轴的许用扭转切应力: ，轴的大小 , MPa140 MPaT401min5.d, .2mind3min274d则对轴上的力分析：图 3-4 轴 2 受力分析由上图知蜗轮 Z2 所在轴的面为危险截面,如下图所示 :图 3-5 蜗轮 Z2 受力情况画出弯矩图：图 3-6 弯矩图由前面计算可得： 19084FrN5804FN27又通过公式可知: abMzFrLabyFL可得到公式:2 220.64190854153.7*r Nm又有 457*eTNm由于轴受到弯扭组合的共同作用，按第三理论强度进行校核，则由公式：(3-10)2TcaWM而：33159062390.6256Tdm合格224.77.435ca TMPaPa 28参考文献1 机械设计手册联合编写组.机械设计手册(下册)M.石油化学工业出版社,1976 年2 成大先主编.机械设计手册(第三版,第三卷),第十四篇M.化学工业出版社,1992 年3 吴伦楷,康夏松译.液压传动装置M.国防工业出版社，1977 年4 液压传动简明手册编写组.液压传动简明手册M. 北京：煤炭工业出版社，1978 年5 任嘉卉，肖陵，刘念荫主编.公差配合M.机械工业出版社，1990 年6 郑文纬主编,吴克坚.机械原理（第七版）M.高等教育出版社,1996 年7 陈奎生主编.液压与气压传动M.武汉理工大学出版社,2005 年8 天津大学工业机械手编写组.工业机械手设计基础M.天津科学技术出版社,1980 年9 谭建荣，张树有，陆国栋等主编.图学基础教程M.北京,高等教育出版社,1999.1010邵立新,夏素民,孙江宏等主编.Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 中文版M.清华大学出版社,2007.611于永泗,齐民主编.机械工程材料(第五版) M.大连,大连理工大学出版社,2003.512杨明忠,朱家诚主编.机械设计M.武汉,武汉理工大学出版社,2001.1013刘鸿文主编.材料力学(第四版) M.北京,高等教育出版社,2004.129致 谢经过这几个月的努力，在各位老师的督促指导，以及一起学习的同学们的支持下，本次毕业设计已圆满结束，由于自身经验的匮乏和学习上的欠缺，整个设计中肯定还存在尚未发现的缺点和错误，设计上还有许多考虑不周全的地方，恳请评阅的各位老师，多予指正，不胜感激在我将在以后工作中一定会逐步改正。首先，我要特别感谢指导老师这段时间对我的悉心指导。每次与导师见面的时候，指导老师总是会仔细询问我们的设计状况，我设计内容中遇到困难，指导在百忙之中通过邮件来给我指出错误并附加说明，细心的为我讲解设计中的疑惑，让我改正，让我能更好的完成毕业设计。他严谨的治学和科研精神是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。其次，我要感谢大学里所有给予我知识的老师。正是有了你们的教导，我学到了丰富的专业知识，使自己的知识储备得到了升华。你们无私的奉献促使我们尽早的成