手推旋刀式割草机设计【SolidWorks三维图+仿真动画+毕业论文】
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手推式
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摘 要 I 摘 要 本次设计的手推旋刀式割草机主要由行走轮、支架、扶手和割草机构组成，行走轮的内部由滚轴外部由轮子内外端盖组成。滚刀的轴架在发动机与机身连接的基座内 ，该轴的两端分别连着刀片与发动机。滚刀刀片其刀刃为扭曲弧度形固定于刀架 上，且在刀刃的前后设有切削角度，这样当割草机工作时，刀刃与草形成 一定合适的角度，有力的提高了刀片与草之间的切削力，从而尽量的减小了滚刀片在切割草的同时撕拉草筋而损伤草根的程度，有效地提高了割草机的割草效率，对草坪的长远发展更有好处。本次设计的手推割草机适于家里庭院及私人花园等草地使用，需要柴油机为动力，采油机采用消音器噪音小及无杂物等污染，符合现代环保要求。人们在割草工作中，既可以锻炼身体又可以达到修整草坪的目的。 关键字： 割草机，环保， 割草 I he of of at of on of is to ho is on on of of of of 录 录 第 1 章 引言 1 题的背景与意义 1 第 2 章 割草机的整体设计 4 4 6 9 9 10 11 11 11 13 13 13 草机刀片上轴的设计 14 16 17 18 20 20 24 24 25 26 第 3 章 割草机的仿真 28 28 35 37 目录 39 42 第 4 章 装配图的设计 54 54 56 第 5 章 总结 65 参考文献 66 致谢 67 外文资料原文 68 68 译文 71 割草 机 ： 72 第 1 章 引言 1 引言 题的背景与意义 世界的格局在发生不断的变化，由以前的手工业到现在的重工业发展 。人类现在走向一个机器化时代的发展自然 割草机在当代少不了它的存在。在割草机的发展史上较为有代表型的国家是英国和美国。因为世界上公认的第一台割草机最早出现在英国，割草机的大部分革新是来自于英国；而美国的草坪业的发展和割草机产业的蓬勃发展在 20世纪后半叶是史无前例的。 割草机（ 称除草机、剪草机、草坪修剪机等。割草机是一种用于修剪草坪、植被等的机械工具，它是由刀盘、发动机、行走轮、行走机构、刀片、扶手、控制部分组成。刀盘装在行走轮上，刀盘上装有发动机，发动机的输出轴上装有刀片，刀片利用发动机的高速旋转，对草坪进行修剪。割草机在当代具有许多种类，在 19世纪初割草机的雏形便已经出现。发展过程； 1805 年，英国人普拉克内特发明了第一台收割谷物并可以杂草的机器，由人推动机器，通过齿轮带动旋刀割草，这就是割草机的雏形。 1830年，英国纺织工程师比尔 1831年，英国纺织大师卡比利亚取得了滚草机世界独家专利。 1832年，兰塞姆斯农机公司开始批量生产滚筒式割草机。 1902 年英国人伦敦恩斯制造了内燃机作动力的滚筒式割草机，其原理延用至今。随着草坪业的迅速崛起，在园林机械中割草机发展得异常快。 我国的农业人口数量是世界上最多的国家，而且农业人口占到了我国总人口的大部分。国家始终将三农问题视为国之首要，因此发展农业机械，发展生产力在我们这样一个农业大国显得尤为迫切，除草作为农业生产中最基本而又不可或缺的操作方式，对提高作物产量有着直接的影响。 随着 现代农业的发展， “ 锄禾日当午，汗滴禾下土 ” 的传统劳作方式不仅耗费人力而且效率低下显然已经满足不了生产的需求，除草方式也由人工操作发展电子科技大学成都学院本科毕业设计论文 2 到后来的化学制剂除草，但是化学制剂有不可避免的会产生化学残留，在人们对食物质量要求越来越高的今天，绿色环保越来越被人们所关注，因此更为环保的机械式除草得到了人们的认可并迅速发展 。 由于采用机械式除草措施，对农作物生长有很好的促进作用，同时有利于保护生态环境，减少化学除草对农作物的农药残留，提高作物的有机质含量，有益了人们的健康，但与此同时怎样处理好在保证除草效率的前提下使得农作物 的受损率控制在一个可接受的范围之内也是除草机械需要解决的一个难题，同时对于不同 的农作物以及不同的作物生长环境也都要设计出相应的合理的除草机械。 割草机的未来发展割草机 :开始逐步取代步行自走式割草机手推式剪草机。特别是能实现零转弯半径，机动性能非常好，能一机多用的全液压草坪拖拉机一问世，就得到了广大用户的普遍欢迎，预计不久的将来，还会有自动化程度更高、操作更舒适的草坪机械出现。国内 21 世纪生产的草坪割草机仍然以步行推手推割草机为主，是国外发达国家 20 世纪 80 年代的水平，在国外已属淘汰产品。 我们应当研究和跟 踪西方国家园林机械发展的历史，借鉴他们的经验和教训，以便缩小和西方国家在产品水平上的差距。进入二十一世纪以来，随着我国国民经济的高速发展，我国除草机行业保持了多年高速增长，并随着我国加入 直到 2012年，除草机行业的出口也形势喜人， 2008年，全球金融危机爆发， 我国除草机行业发展也遇到了一些困难，如国内需求下降，出口减少等。 除草机行业普遍出现了经营不景气和利润下降的局面， 2009 年 随着我国经济刺激计划出台和全球经济走出低谷，我国除草机行业也逐渐从金融危机的打击中恢复，重新进入良性发展轨道，进入 2010年，全球经济复苏的前景面临波折，国内经济结构调整的呼声逐渐升温，贸易保护主义的抬头，除草机行业中技术含量低的人力密集型企业，缺乏品牌的出口导向型企业面临发展危机，而注重培养品牌和技术创新能力较强的企业将占得先机，除草机行业企业如何面对新的经济环境和政策环境，制定适合当前形势和自身特点的发展策略与竞争策略，是除草机行业企业在未来两年我国经济结构调整大潮中立于不败之地的关键， 2010策环境、竞争策略，投资前景， 市场容量，进出口形势等方面进行全面而权威的分析。 工作原理图如下 传动装置采用花键链接 2、 3： 第 1 章 引言 3 原理图 图 1刀片 、 2内花键工作轴 、 3外花键传动轴 、 4轴承 、 5 发动机 、 6机壳 、 7基座 电子科技大学成都学院本科毕业设计论文 4 割草机的整体设计 草机的使用及安全： （一）割草机的分类 割草机的种类繁多，分类方法也多种多样。 按割草方式可分为滚刀 (滚筒 )式、旋刀式、甩刀（连枷）式、甩绳式和往复式割草机。其中，目前应用最多的是滚刀式割草机和旋刀式割草机。 按行进方式可分为推行式、手推随行式 (自走式 ) 、坐骑式和拖拉机悬挂式割草机 4种。其中应用最多的是手推随行式割草机。 按动力驱动方式主要可分为人畜力驱动、发动机驱动和电力驱动 3 种形式割草机。其中，以发动机驱动的割草机最多，发动机大多为单缸汽油机。太阳能割草机虽然已有生产，但应用较少。动力驱动割草机按牵引或悬挂方式可分为前置式、侧置式、后置式和中置式割草机。目前应用最多的是旋刀手推随 行式割草机，大部分采用中置悬挂，而滚刀收腿随行式割草机多采用前置式挂连，大型割草机则采用混合式牵引方式。 (二 ) 割草机的要求、使用 应高度调整范围大，当草坪要求修草很低时，能达到要求。 整，同一行程前后割草高度一致 ，两次作业行程衔接平滑，无接茬。 形能力强，随地形变化前后割草高度一致。 轻伤害少。 便于洒落在草坪下及时腐解。 便灵活、维修调试方便，零部件 通用性和互换性好。 作业前仔细阅读与产品对应的使用说明书，熟悉机器的性能和操作方法。 未成年人及老年人、病残体弱的人、酒后或服用兴奋剂、麻醉剂的人严禁第 2 章 割草机的整体设计 5 操作割草机。 作业前仔细检查安全防护装置是否完好，检查刀片螺钉，松动应拧紧。 刀片切割组件磨损或损坏应及时更换，以保持平衡，机器无保护罩严禁使用，经加油试机，确认正常后，方可开机操作。 彻底检查作业场地并清除所有的石块、棍棒、金属物、骨头和其他丢弃物。 加油时必须停止发动机运转、禁止汽油溢出，加油现场禁止吸烟、用明火照明查看油箱内油位。 加注燃油后，应擦净洒在机器表面的燃油，并将机器推离加油点 5m 以外，方可启动。 备用燃油应放在专用容器内，并远离明火。 (2)割草机作业使用过程中： 作业时要配带保护镜和防护设施，穿着粗底坚固的工作鞋及长袖工作服，扎好衣袖口，女工必须将头发压入工作帽内，切勿打赤脚、穿凉鞋或轻便旅游鞋操作机器。 必须按说明书要求起动发动机，同时脚应远离刀片。 发动机起动之前脱开所有的刀片和离合器，任何人不得擅自改变发动机的调速装置或使发动机超速运转。 只能在白天或充足的灯光下割草，工作区域 15米范围之内无关人员严禁 进入，工作 小时后停机，待机器冷却后再进行工作（暑期时间进一步缩短）。 应避免在潮湿的草地上和在陡峭的坡地上操作机器，在缓坡地上作业时应站稳，保持机器稳定，采取横坡作业方式，严禁顺破和逆坡作业 操作时只能行走，不可跑动作业。在坡地上调转方向时和在倒退或朝自己方向拉动割草机时，应特别当心。当通过不是草地的地面，以及出入作业场地时，若割草机必须倾斜，应将停机进行。 护罩或护板损坏，或在原位上没有安全装置如导流板和集草器的割草机，不能使用。操作者不得把手和脚靠近旋转部件或放在旋转件下面。应始终使排草口保持清洁，及时清理集草袋中碎草，防止造成阻塞，影响机器运行，清除集草电子科技大学成都学院本科毕业设计论文 6 袋或者排除排草口积草时，必须停机并等刀片完全停稳。 在发动机运转过程中严禁提起和搬动割草机。 在下列情况时，应立即停机： 清除堵塞物和油污； 检查、清理或维护割草机； 割草机出现不正常振动； 操作者离开割草机。 (3)割草机作业完毕后： 工作结束后，清理干净现场碎草等污物，保持现场干净。 作业完毕后应拧紧所有的螺母、螺栓和螺钉，检查、更换磨损或损坏的部件； 应清除发动机、消声器、蓄电池和油箱上的草、树叶和油污以消除火灾的隐患； 当机器油箱内存有燃油时，绝不可存放在室内，若必须排空燃油箱，应在室外进行。 机器贮存进任何封闭物（各类箱、柜等）之前应使发动机冷却，且存放割草机的区域应远离火源。 草机的尺寸设计 毕业设计主要是手推式柴油电动割草机，其动力来源于采油机。要得到割草机的高度需查询机械设计手册得到以下数据： 成年男性身高： 18 15546 15456 1553性手臂长： 18 2796 280 2 章 割草机的整体设计 7 36 278年女性身高： 18 14576 14496 1445性手臂长： 18 2536 2536 251阅人机工程手册得男性平均身高： 18 1543性平均手臂长： 18 279性平均身高： 18 1449性平均手臂长： 18 252姿工作岗位高度男性： 950 1050性： 850 1000上所得，设计扶手和支架的尺寸，并且根据不同性别和不同年龄将其设计高度和倾斜角度设计成可以调节的。由人机工程手册查得人平均身高 170推杆距离地面高度取 1008其 850合身体作业高度。 其割草机长度和宽度设计根据操作者的操作物件的尺寸、以及视野范围。 精密工作，靠肘支撑工作。设计尺寸男性 ： 105性为： 100钳固定在工作台上的高度： 113手工工作。男性： 95性： 90劲大的工作。男性： 80性： 75计的割草机属于 3范围内，由以上分析可以确定割草机的各项参数： 电子科技大学成都学院本科毕业设计论文 8 割草机的整体宽度： 570草机的整体长度： 1100草高度： 20草类型：后集草袋集草 行进方式：手推式 用三维建模画出图形如下： 割草机模型 完整割草机模型 图 2为扶手机构、 2扶手杆、 3为扶手螺栓、 4发 动机、 5 为集草袋、 6第 2 章 割草机的整体设计 9 大轮子、 7为基座、 8为小轮。 草机长度及其宽度设计 根据上一章整机长度及其宽度设计： 割草机的整体宽度： 570草机的整体长度： 1100计其机身前后轮间距为： 550计前轮至集草袋距离： 960计割草机的机身长度宽度和高度要根据现实的尺寸及其人的适应度而设计，其原理和婴儿车差不多。在现实中让人操作起来方便、安全。不能太长也不能太宽，要能复合人的视野范围。 草机外形设计 割草机外形有多种多样，这里主要设计成圆盘式。其如下图： 机身 这种在市场上最多见，其操作性可靠。这是割草机机身的模型。割草机高度的调节是通过调整地轮相对于割刀的高度来实现的。图 5割草机高度调节示意图，首先朝轮子方向扳动高度调节器，使卡销从卡槽中脱出，转动至所需高度，电子科技大学成都学院本科毕业设计论文 10 在放开卡销使其卡在卡槽内。高度调节机构有 4 个轮子分别调整的，也有通过杠杆机构一次调整同一侧前后 2 个轮子的，还有通过杠杆机构 4 个轮子一次性调节的。不同的机型调节机构略有差异，单原理是相同的。 扶手装置 割草机的操纵机构设计： 合器杆），安全手杆在剪草机把手的上方（或后方、前方）。将安全 手杆靠近把手扳动时，剪草机会自动前进。工作时要握紧，不可时紧时松。如果需要停机，只需轻轻松开安全操纵手杆即可。这是属于安全措施，禁止采取任何改动取消其功能。大部分通过皮带传动动力的旋刀式割草机，安全手杆的作用原理是通过安全手杆控制皮带张紧轮，实现结合和分离行走动力；部分剪草机通过控制齿盘的结合与分离来实现结合和分离行走动力。 部分主要与割草机机身相连，后部分主要是用于人操作方便安全。螺丝装饰主要是链接前扶手与后扶手，同时在螺丝上的五角形为装饰同时易于操作。 草机轮子设计 轮子由轮毂架、轮胎、轮孔以及轮子端盖组成。大轮和小轮的组成一样 ，下图为轮子组成： 第 2 章 割草机的整体设计 11 轮子 子的选材 轮子选材包括两方面，一方面是轮架，另一方面是轮胎的选材。第一轮架的选材：好一点的割草机可以选择好一点的材料 塑料，差一点的割草机可以选择差一点的塑料。根据其造价成本决定。第二轮胎选材：轮胎选材很简单就用橡胶就可以了。橡胶材料可以起到减震的效果，可以保证机车的高速性、稳定性、舒适性和安全性。 子尺寸的设计 轮子尺寸包括轮子直径尺寸、大轮尺寸、小轮尺寸、轮子厚度等。小轮子直径大小设计在 100可，大轮子不能比小轮子大太多也不能小太多。大轮子直径要 130 子外形设计 这节主要是轮子外形设计及轮胎设计，轮子肯定都是设计成圆形的。外轮轮胎胎面设计成网格状防滑。轮子外端为端盖链接，内部孔主要是轮孔。 电子科技大学成都学院本科毕业设计论文 12 轮带 轮孔端盖是用来挡住轮子与轮子孔不至滑落，它的组成有 4 个孔与一个大的圆柱孔。 4个小的圆柱孔是螺栓孔大典圆柱孔是轮子轴孔 。 轮孔端盖 轮子孔 第 2 章 割草机的整体设计 13 草机刀片设计及轴的设计 刀片 实物图 草机刀片选材 割草机刀片分为直板刀、活络刀、双联旋刀、带风叶板的刀滚刀式刀片，这里主要设计的是直板刀。割草机刀片必须采用高强度优质钢材，经过特殊热处理工艺保证刀片较高的强度、锋利度、耐磨性、抗冲击韧性。刀架及刀片外形应该符合动力学要求，尽量减少运动时空气阻力，以降低功率消耗。装配、调整刀具时，必须保证两边力矩平衡。刀片的选材一般为 65号锰钢或是锰钢合金。本设计方案为 65号锰钢。 草机刀片形状设计 如上图 5示刀片设计为两端都向上翘起，方便于割草。刀片的刀（翘起部分）与刀片 角度为 125。刀片长度设计为 36为 5草机刀片的厚度为 2间孔的为螺纹孔直径为 侧两圆孔的直径为 1纹孔位于中间圆孔与螺纹孔相距 1设计方案设计的是直板刀，故直接副图。刀片经过一段时间的使用后，会产生磨损，有时还会磨损不均匀，应进行打磨修复，磨修后要进行静平衡测试，方法是用一个螺丝刀穿在刀片中间安装圆孔中，横向挑起为固定定位孔，通过螺栓与刀片驱动刚性连接，以避免刀片与动力轴产生水平相对运动。刀片上中间的孔为螺纹孔主要是用来链接螺栓连接工作轴。 电子科技大学成都学院本科毕业设计论文 14 草机刀 片上轴的设计 割草机传动部分设计图： 传动装置 的用途及分类 轴是组成机器的主要零件之一。一切做回转运动的传动零件（如齿轮、蜗轮等），都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。因此轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。 按照承受载荷的不同，轴可分为转轴、心轴和传动轴三类。工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴。这类轴在各种机器中最为常见。只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为心轴。心轴又分为转动心轴和固定心轴两种。只承受扭矩而不承受弯矩（或弯矩很小）的轴称为传动轴。 轴还可按照轴线形状的不 同，分为曲轴和直轴两大轴。通过曲轴连杆可以将旋转运动改变为往复直线运动，或作相反的运动改变。直轴根据外形不同，可分为光轴和阶梯轴两种。光轴形状简单，加工容易，应力集中源减少，但轴上的零件不易装配及定位；阶梯轴则正好与光轴相反。因此光轴主要用于心轴和传动轴，阶梯轴则用于转轴。 设计的主要内容 轴的设计也和其他零件的设计相似，包括结构设计和工作能力计算两方面的内容。 轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，第 2 章 割草机的整体设计 15 合理地确定轴的结构形式和尺寸。轴的结构设计不合理，会影响轴的工作能力和轴上零件的工作可靠性，还会增加轴的制造成本和轴上零件装配的困难等。因此，轴的结构设计是轴设计中的重要内容。 轴的工作能力计算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算。多数情况下，轴的工作能力主要取决于轴的速度。这时只需要对轴进行强度计算，以防止断裂或塑性变形。而对刚度要求高的轴（如车床主轴）和受力大的细长轴，应进行刚度计算，以防止工作时产生过大的弹性变形。对高速运转的轴，还应进行稳定性计算，以防止发生共振而产生的破坏。 的材料 轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的则是直接用圆钢。 由于碳钢比合金钢廉价，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的方法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造轴较为广泛，其中最常用的是 45号钢。 合金钢比碳化钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。因此，在传递大动力，并要求减少尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或低温条件下工作轴，常采用合金钢。 的结构设计 轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸，由于割草机特殊的结构故输出 轴和工作轴链接不是使用齿轮链接而是花键连接。 轴的结构主要取决于以下因素：轴在机器中的安装位置及形式；轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及和轴连接的方法；载荷的性质、大小、方向及分布情况；轴的加工工艺等。由于影响轴的结构的因素较多，且其结构形式又要随着具体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式。设计时，必须针对不同情况进行具体的分析。但是，不论何种情况，轴的结构都应满足：轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；轴上的零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。下面讨论轴的结构设计中要解决的几个重要问题 。第一是拟定轴上零件的装配方案，第二轴上零件的定位，第三各轴段直径和长度的确定，第四提高轴的强度的常用措施，第五轴的结构工艺性。 电子科技大学成都学院本科毕业设计论文 16 草机轴的相关计算 发动机的选用： 发动机 发动机另侧 本设计方案主要是选择割草机的发动机才能够设计出轴以及轴的相关计算。 柴油机 手推自走式割草机技术参数： 动机本田四冲程，功率 动是手动，行驶速度 3h，轮径前轮 100轮 130承是球型轴承，切割宽度 3605身材料压铸铝。 发动机机壳另一部分的设计 阶段，如下图 2 第 2 章 割草机的整体设计 17 发动机机壳 图 2 1 为轴承端盖， 2 为轴承， 3 为输出轴， 4 为螺纹孔。轴承的选择：选择角接触球轴承，可以同时承受径向载荷和轴向载荷，也可以单独承受轴向载荷。能在较高速下正常工作。由于 一个轴承只能承受单向的轴向力，因此，一般成对使用。承受轴向载荷的能力与接触角有关。接触角大的，承受轴向载荷的能力也越高。 动部分设计 传动部 分主要由工作轴和传动轴通过花键连接的主要部分，花键采用标准方案。其具体数据如下： N d D B=6 23 26 6。 d 22.0、a D 为大圆的直径， 花键参数图 材料为 45 号钢，调质处理，硬度 250部花键连接。花键连接由内花键电子科技大学成都学院本科毕业设计论文 18 和外花键组成。由图可知，花键连接是平键连接在数目上的发展。但是，由于结构形式和制造工艺不同，与平键连接相比较，花键连接在强度、工艺和使用方面有很多优点： 1）因为在轴上与毂孔上直接而均称地制出较多的齿与槽，故连接受力很均匀； 2）因槽较浅，齿根处应力集中较小，轴与毂的强度削弱较少； 3)齿数较多，总接触面积较大，因而可受较大的载荷； 4）轴上零件与轴的对中性好； 5）导向性较好。因此花键连接适用于定心精度高、载荷大或经常滑移的连接。花键连接的齿数、尺寸、配合等均应按标准取。这里主要是采用矩形花键。 动力传动形式 其传 动如下图所示： 由发动机 动力传递给 传动轴 动力传递给 工作轴 动力传递给 刀片 旋刀式割草机的传动没有齿轮传动故不消耗能量，传动轴和工作轴之间的传递是花键连接故无能量损失。采油机的转速为 n 为 3600r/片的转速也是3600 r/割草机传动比 1n/ 。 径的初步计算 传动轴的设计： 传动轴 实物图 根据式： 第 2 章 割草机的整体设计 19 d( P / n ) ) / 0 . 29 5 5 0 0 0 0(=T / W = (2式中： T 扭转切应力， T 轴所受的扭矩， N 轴的抗扭截面系数， n 轴的转速， r/ P 轴传递的功率， d 计算截面处轴的直径， T 许用扭转切应力， 表 15 查表 15材料为 45号钢的 T 为 40 115。其中：由式（ 15得轴的直径： 30333 5 0 0 0 0n 5 0 0 0 0(2式中，30 ,查表 15于空心轴，则 3 40 （ 2式中， ，即空心轴的内径 外径 常取 在 已知 600r/取轴的材料为 45号钢 640B 355S2751- T 为 40 115。 将其带入式中，得： 实心轴的轴径 电子科技大学成都学院本科毕业设计论文 20 空心轴的轴径 ）（ 故所以输出轴的实心部分最小轴径要大于 心轴部分最小轴径要大于 的结构设计 花键尺寸一拿按标准取故： 80了满足内部花键连接的轴向定位要求，故取 的直径为 35轴要与采油机相连接故取轴直径长为 55花键长度为 90 键连接的强度计算 花键连接的强度计算与键连接、齿轮相似，首先根据连接的结构特点、使用要求和工作条件选定花键类型和尺寸，然后进行必要的强度校核。 载荷计算：输入转矩 3 1 5N=)(1 36 0 0 9 54 9=9 54 9P /n=T (2名义切向力 : 244. 897N= 52000 4 .= 2000 T /d=F (2单位载荷 : 第 2 章 割草机的整体设计 21 m m= ）645/= ）FW t (2齿面接触强度计算： 齿面压应力 : w (2取 面许用压应力 M P 275)/( 43211 H (2计算结果： 的强度条件，安全 齿根弯曲强度计算 齿根弯曲应力取 S , 7 . 8 3 M P a=/ 1 . 2 5）6 x 1 . 5 x 1 . 3 6=/（W (2齿根许用弯曲应力 2 2 5 . 6 7 5 M P a=）51 . 1 x 1 . 1 x 1 2 5 x 1 . 2 5 x（640/=）K K K K S（/ F (2计算结果： = F 符合要求，安全 齿根剪切强度计算： h 力集中系数： 电子科技大学成都学院本科毕业设计论文 22 6 . 8 3 ) . 5223 2 . 3 8)0 . 61 . 50 . 1(16 . 3 8)0 . 61 . 50 . 13 . 9 4(10 . 61 . 51 . 0 7 0 71）（）（）（ 剪切应力 1 M P a= 0 0 0 0 0 033T(2齿根最大剪切应力 a= m(2许用剪切应力 11 2. 84M 2 5. 675 /2=/2= (2计算结果： 安全 齿面耐磨能力计算： 齿面压应力 面磨损许用压应力 110=1算结果： 1 符合强度条件 花键副长期工作无磨损时耐磨能力计算 齿面压应力 2 章 割草机的整体设计 23 齿面磨损许用压应力（查表 56 =0 2 7=2算结果： 2 符合强度条件，故安全 外花键的扭转与弯曲强度计算 弯矩 0b M 曲应力 0 M P a= 0 0 0 0 0 033当量应力 n F(2许用压应力 9 6 . 97 M P a=）51 . 1 1 x 2 5x 1 . 2 5x（2 7 5/=）K K K K S（/1 (2计算结果： v 符合强度条件，故安全 电子科技大学成都学院本科毕业设计论文 24 作轴的设计 工作轴 实物图 选取材料为 45 号钢，调质处理，硬度为 250 B =640 S =355 1- =275上一端是花键，结构如上图 2 步确定轴的最小直径 根据式（ 15 d( P / n ) ) / 0 . 29 5 5 0 0 0 0=T / W =（ (2式中： T 扭转切应力， T 轴所受的扭矩， N 轴的抗扭截面系数， n 轴的转速， r/ P 轴传递的功率， d 计算截面处轴的直径， T 许用扭转切应力， 表 15 查表 15材料为 45号钢的 T 为 40 115。其中：由式（ 15得轴的直径 第 2 章 割草机的整体设计 25 30333 5 0 0 0 0n 5 0 0 0 0(2式中，30 ,查表 15于空心轴，则 3 40 （ (2式中，即空心轴的内径 外径 常取 在 已知 600r/取轴的材料为 45号钢 T 为 40115。 将其带入式中，得： 实心轴的轴径 空心轴的轴径 ）（ 所以工作轴最小轴径要大于 的结构设计 根据前面提到的花键的尺寸均按照标准来取。上图中依次定义轴段为 1电子科技大学成都学院本科毕业设计论文 26 外花键长度为 900在 取 的直径为 11也是一个轴肩所以轴直径长为 140键连接只有一处故只计算一次即可。 要部位的强度校核 本设计方案输出轴与工作轴是花键连接，运动过程中受力最大就是扭转。选取材料为 45 号钢，调质处理，硬度为 250 B =640 S =355 1-=275 受力图 工作轴所受到的力： 扭矩图 工作轴所受扭矩： 549=MN(2轴的扭转变形用每米长的扭转角 来表示。圆轴扭转角 单位为（） /m的计算公式为： 阶梯轴： 第 2 章 割草机的整体设计 27 (2式中： T 轴所受的扭矩， N m； G 轴的材料的剪切弹性模量， 于钢材， 轴截面的
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