骑行式草坪剪草机设计-健身除草机设计【含11张CAD图纸+PDF图】
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骑行式草坪剪草机设计院 系： XX院XX系 专 业： XXXXXXXXXXXX 年 级： 20XX级 学生姓名： XXXXXX 学 号： XXXXXXXXXX 导师及职称： XXXXXXXXX 201 年4月摘 要本次设计的骑行式剪草机主要利用轮子运动传动变速，齿轮实现刀具的往复运动的功能。骑行式割草机由齿轮齿面、拨杆和剪刀等部件组成，面齿轮和拨杆是一个组合的工作。通过齿轮的转动，将旋转方向的力传递给变速杆，从而导致往复运动的水平方向。由于剪草机变矩范围不够大，所以在工具的选择要特别注意提高剪草机的效率是一个重要的原则。本设计采用骑行式驱动，不仅可以实现输入动力，又能节约能源，保护环境；和类似的老理发刀头，通过上刀具的往复直线运动，与固定刀头实现剪切，从而实现割草运动。本设计的创新之处在于切割高度实现连续可调、无发动机剪草机碎草收集功能。通过对身体两侧的割草机底盘螺杆的转动，可以实现连续的刀上下移动，从而实现割草的连续调整高度，充分的碎草及时可以。骑式草坪功能，本设计可满足一般用户的需求。而通过对链条带的运用，依靠待修剪的草坪将已修剪下来的碎草推上剪草机的平带上。本次设计的骑行式草坪剪草机能较好地满足一般用户的需求。 关键词：剪草机；往复刀具；骑行式；无引擎IABSTRACTRiding lawnmower with the design of the main transmission gear wheels move, reciprocating movement to achieve the function of the tool. The riding type lawn mowing machine is composed of a gear tooth surface, a shifting rod, a pair of scissors and other components, and a face gear and a shifting rod are combined. Through the rotation of the gear, the rotation direction of the force transmitted to the transmission, which leads to the horizontal direction of the reciprocating motion. Due to the lawnmower torque range is not big enough, so in the choice of tools to special attention to improving the efficiency of the lawn mower is an important principle.This design uses a riding type drive, not only can realize the power input, and can save the energy, environmental protection; and similar to the old barber cutter head, through the reciprocating motion of the cutter, and the fixed cutter head realization of shear in order to achieve the movement of mowing. The innovation of this design is to achieve continuous cutting height adjustable, no engine lawnmower broken grass collection function. On both sides of the body of the lawnmower chassis screw through the rotation can achieve continuous knife mobile, so as to realize the mowing continuous height adjustment, more humane. According to the use of the belt conveyor, the broken hand pushing lawn belt which is cut off by the trimmed lawn is used, and the flat belt broken grass is installed in the grass mowing collection bag. Users only need to clean up the bag, full of broken grass in a timely manner can be. Riding lawn function, the design can meet the needs of the general user. Through the use of conveyor belt, rely on to be trimmed lawns have been trimmed down broken push lawn mower flat belt, again by a flat belt broken grass into installation in the lawnmower back broken grass collection bag. Users only need to clean up the bag full of broken grass in a timely manner can be. Riding type lawn function of this design can meet the needs of general users.III目 录摘 要IABSTRACT.II1.1 我国草坪业的发展现状11.2 草坪剪草机的国内市场11.3 我国剪草机市场预测21.3.1按城市人均应有草坪面积来预测21.3.2 按新建草坪面积来预测21.3.3 按国家建设部规划来预测21.4选题意义3第二章 设计任务与方案的确定62.1 任务主要内容62.2主要工作原理62.2 传动机构72.3 用组合增速机构82.4刀架高度调节机构82.4 本章小结9第三章 结构设计373.1 传动零件的设计373.1.1 齿轮机构设计373.1.2 链轮机构设计423.1.3 轴的设计453.1.4 轴承校核583.2 剪草机构的设计603.2.1 断草方式设计603.2.2 刀架设计613.2.3刀头设计613.2.3 刀架高度调节机构62 3.3 轮子总成选择633.4 润滑密封设计65第四章 总结67致谢69 第一章 绪 论1.1 我国草坪业的发展现状随着国民经济和社会的发展，人们对物质生活的改善已不再满足，周围环境的质量也越来越受到人们的关注。特别是绿化程度，已成为一个国家、地区、城市文明程度的重要标志。草坪绿化在保护和美化环境中起着越来越重要的作用。近年来，我国建筑业的快速发展，如周围景观和各种娱乐和休闲需求的大面积高质量草坪；斜坡保护周围的河流和湖泊，高速铁路和公路交通设施需要使用草坪；住宅区绿化所需的高品质草坪。据不完全统计，在全国500个城市66绿化面积000公顷，草地占1800万公顷，1994，上海草坪300公顷的面积，1997至800公顷，连年以400的速度增长，1997北京HM；绿地面积已超过2000公顷，7.8平方米的绿地人均公共绿地面积，现在的年增长率为300，HM。修剪是一种不同于其他植物的草坪的特殊要求。通过修剪草坪，可以防止草坪草抽穗、开花。结果；修剪可以防止草坪的生长和病虫害。因此，草坪业的快速发展必然会发展成一系列产业的崛起。中国草坪业实际发展自80年代开始，直到90年代中后期迅速发展，到2000，我国已建成各类超过30亿米，草业管理公司有5000多个，草坪业从业人员超过2000万人，超过1000亿元的总产值，和规模呈逐年上升趋势。在我国500个城市，66万公顷的绿地，草坪占18万公顷，呈增长趋势。自90年代以来，中国草坪业的年增长率高达30%，40%。随着人们对环保、固土的认识不断增强，退耕还林和草政策进一步落实，草坪业将迅速发展，修剪是草坪上其他植物的特殊要求，草坪业的快速发展意味着草坪机械的巨大需求 1 。1.2 草坪剪草机的国内市场世界上第一个往复刀具割草机诞生于100年前。剪草机主要用于牧场。发展到现在，剪草机已经开发了几十个品种可以适用于不同的场合。根据其工作原理，可分为往复刀具式、悬挂式和扫雷式三类。剪草机生产起步较晚，生产规模相对较小，产品的使用也很简单。这么长的时间，国内的草坪割草机为主的进口。据不完全统计，截至1999年底，我国各种园林机械的保有量达10万台，1999 年的剪草机销售量在3万台左右，只有20%为国产。当前，国内生产的剪草机按动力划分可分为机动和人力两类；按配套动力和作业方式可分为骑行式、手扶推行式、手扶自动式、驾乘势、拖拉机式等；根据刀具的类型可以分为往复刀具式和挂刀型。刀具悬刀式剪草机是安装在垂直横向悬挂轴的叶片，通过高速旋转切刀片的草。它具有成本低的优势，维护，维修方便，是目前国内外最流行的割草机。与圆柱形和静床刀气缸式割草机的工具，相对刀割草机修剪效果更理想的悬挂，适用于草坪质量较高。主要的问题是价格太贵，和维护要求的后半部分是比较严格的另外和甩绳式和连枷。剪草机的剪草宽度一般为4001000mm，剪草高度从15100mm有几个调节档位。据有关部门的调查报告，国内生产的草切割机厂家只有50左右。市场上品牌的割草机。从2.6到16.2kw功率；切割宽度范围从43.2到127厘米。剪草机进口主要来自日本、美国、意大利和瑞典等国家。大品牌和价格表1-1列出。1.3 我国剪草机市场预测1.3.1按城市人均应有草坪面积来预测城市人均应有28 m左右的草坪才可以解决人们的呼吸需要。一些外国城市和中国和北京的人均草坪面积相比，见表1 2。可以从表1和2，草坪面积人均在中国与发达国家相比有很大的差距。全国现有草坪面积约为19万hm。预设的草坪需要6套每公顷剪草机，从而计算出114万台的市场容量。随着我国经济的不断发展，数量将呈线性增长。1.3.2 按新建草坪面积来预测新的草坪，在2种方式，种植草和草坪移植。据不完全统计，进口草多年来量如下，1995的总额约5900t，1996 t的结束，1998 1999年6100t 5200t。在1999个单独的草地面积约1200万公顷，如果每公顷6 00000剪草机，只有1999需要剪草机7200万台。1.3.3 按国家建设部规划来预测按根据建设部的规定。2000后，城市的绿化面积达到30%。目前，深圳、珠海、厦门等多个城市达到甚至超过标准。城市人均绿地面积达到7余米，估计每年有5 60000公顷草坪，剪草机300000台。在草坪的建设过程中，其次是大型相关的园林设备市场十分广阔。1.4选题意义从上述情况来看，我国的剪草机的市场是巨大的。据发现，割草机主要发动机功率目前市场的市场调查，由于功率较大，导致大量的噪音。在办公室里，学习到一个安静的地方，剪草机不适用。首先，剪草机是电力设备，维护成本高；第二，它主要依靠叶片旋转切割的草，与旋转的气流将被粉碎的草清除，这样就对整机的安全性要求较高了；同时，此类剪草机工作时会产生强烈的震动，会造成操作者很不舒服；最后，虽然发动机的动力割草机割草效率高，除草效果较好，但价格也比较昂贵，一般用户难以接受。故而，研究一种无引擎驱动、价格低廉的剪草机势在必行！3XXXX学院本科毕业论文 (设计)第二章 设计任务与方案的确定2.1 任务主要内容设计采用脚踏驱动的骑行式剪草机，无动力引擎噪音污染，适合办公、学习等安静场所户外小型草坪修剪。具体内容为：1、查阅文献，收集国内外相关产品资料，并进行分析归纳；2、总体方案设计；3、传动零件、轴系的设计计算及主要零件校核；4、绘制部件图及主要零件的零件图；5、三维建模仿真。2.2主要工作原理通过市场研究，我们决定设计一种无引擎驱动，无污染，操作舒适和经济实用的草坪剪草机。通过人力推动剪草机向前行走，带动剪草机的车轮转动，通过传动机构，形成刀具的剪切运动。一个骑式割草机主要是用轮毂电机驱动变速箱齿轮来实现刀具的往复运动功能设计。割草机式变速齿轮、端面齿轮、拨杆和剪刀等器物，端面齿轮和拨杆是一个相匹配的工作。通过旋转的面齿轮驱动力的旋转方向，由水平方向引起的往复运动，从而使往复运动的工具本身。因为剪草机变速变矩范围不够大，所以在刀具的选择上尤其注重以提升剪草机自身效率为重要原则。 图22 机器的运动简图我们可以设计的骑行式草坪割草机将首先通过一个分力人。为了让操作者在正常行走的速度下操作，传球应继续通过装置的生长，把力的运动传给往复刀具。通过分析框图组成了骑行式草坪割草机。如图2-2所示。2.2 传动机构可实现多功能草坪割草机技术原理，但双刃，具体分析如下：驱动方式选择：1）用脚脚驱动的驱动下，运营商需要站或坐在机器运行的驱动力，除了完整的草的行动的这个割草机的设计，还承担着运营商重。并希望有一个方向控制装置，使机器结构相对复杂，体积大，不适合小面积的草坪。2）用手驱动可以避免用脚驱动的问题，使小割草机的设计，操作灵活。因此我们选择设计手动式剪草机。变速机构工作机构动力机构图22 草坪剪草机的组成框图断草方式选择：1） 用割的方式 即用刀将草截断。但是草是柔软的，自由的，用切割的方法剪下的草是很难做到的。2）用打的方法 打用刀片或稻草绳中断。使用这种方法修复的草是非常高的，要求的速度，在草之前不被中断，基层产品有，但所有必须使用的发动机驱动，不合适我们的环保设计要求。3）用刀切刀会割草，用双刀的相对运动原理容易剪草，而且不需要很高的速度。因此我们选择设计剪断方式断草。机械是很容易实现的简单的旋转，如果用脚摇动手柄，实现执行元件的往复运动，由于剪草机还依靠人力推动的道路，操作者完成动作太多，操作非常方便。为了使操作者只能割草行动通过简单操作，能够通过骑行割草机，割草机行进的车轮旋转，将旋转运动变为往复运动和输出执行元件。显然设计的骑行式草坪割草机是可行的。2.3 用组合增速机构为了使机器在正常的行走速度下运行，应力应通过机构的传动，继续传递。由于输入构件的运动作为一个固定的轴旋转转换机制，使割草机发动机输入部件的轮子和往复刀具之间的执行委员，可用于链传动和带传动和齿轮传动。结果，设计了几种传输方案。为了使剪草机结构设计紧凑，可用于齿轮传动。而齿轮传动有直齿圆柱齿轮传动，斜齿圆柱齿轮传动，圆锥齿轮传动和蜗轮蜗杆传动等。由于蜗杆传动的效率较低，蜗轮蜗杆传动轮和轴的空间交错，作为一个割草机，支撑结构是复杂的。交叉轴斜齿轮传动，齿轮和一个挂将剪草机，复杂的机制。直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮的轴线相互平行，支撑结构相对简单，和剪草机不高，负载的速度不是很大，所以，齿轮可以选择作为一个增长机制。因为齿轮传动比不能过大，增长也不明显，所以对直齿轮和链轮传动的组成方案进行了分析。2.4刀架高度调节机构我们也希望设计能实现草坪修剪高度的调整。为了实现这一功能，还需要增加一个刀架（包括一个移动的叶片和一个固定的刀片）沿垂直运动的移动端，同时也保证中心之间的链轮从保持不变，所以使用滑块。如图24所示。图 2-4 刀架调节第三章 结构设计3.1 传动零件的设计3.1.1 齿轮机构设计1 选定齿轮的类型，精度等级，材料以及齿数1） 如图2-1所示的传动方案，由于轴向力的齿轮小，所以选择直齿圆柱齿轮传动，使简单的能够降低成本。2） 该剪草机工作时的速度较低，因此选择8级精度（GB10095-88）。3） 材料选择。失败表明，牙齿的形态，设计齿轮应，齿面有较高的耐磨性，耐点蚀、胶合和抗塑性变形能力，与根有较高的抗断裂。而齿根要有较高的抗折断的能力。所以，对齿轮的材料性能基本要求为：齿面要硬、齿芯要韧。一般齿轮材料是钢，铸铁，非金属材料。齿轮材料的选择原则：齿轮材料的选材务必满足工作的要求；应考虑齿轮尺寸、毛坯成形方法和热处理工艺等工艺，无论是毛坯的制作方法，都只能用于生产工作或轻微冲击下的齿轮的平稳载荷，不能承受大的冲击载荷；在中等冲击载荷作用下，调质钢可用于齿轮的生产；合金钢通常用于使高速、重载和在冲击载荷下的齿轮；飞机在齿轮传动时，尽可能小齿轮的尺寸，应采用表面硬化处理的高强度合金钢；对采用软齿面齿轮的齿面金属的硬度差，这是两个轮子的匹配应保持30以上 50hbs。本机的工作条件是对齿轮材料的要求不高，而大尺寸齿轮一般采用铸件毛坯，所以可以选用铸铁或铸铁作为齿轮材料。基于齿轮材料的选择原则以及常用材料的机械性能选择ZG310-570齿轮材料的大小，采用表面淬火。2 齿轮尺寸设计 开（半开）齿轮，主要是由于齿磨损失效，不太小的牙齿，所以不适合小齿轮齿数太多，一般z = 20 - 17。本设计中选择小齿轮齿数z=20，大齿轮的齿数，取。设计传动比。人正常步行速度约1.2m/s，步距60 75cm。考虑到草地上，实际情况0.8m/s.后轮直径设计割草机430mm。想象剪草机工作在理想条件下，车轮滚滚不滑。因此，在轴的速度是关于。检查机械设计手册：10 15 /毫米的土路表面滚动摩擦杆橡胶轮胎，因为割草机质量设计要求不超过50公斤，沿地面滚动轮的最大阻力矩。设计剪草机工作寿命为8年。3 轴和轴上齿轮2和齿轮1的设计基本参数 按齿面接触强度设计由设计计算公式进行计算，即1） 确定公式内各计算数值（1）试选载荷系数（2）小齿轮转矩 注：由机械设计手册查得：圆柱齿轮机械传动7级精度的传动效率为0.98-0.995（3）选取齿宽系数（4）材料的弹性影响系数（5）由齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限（6）计算应力循环次数（7）查得接触疲劳寿命系数; （8）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，得2）计算（1）小齿轮节距的计算，允许应力的接触疲劳值不大（2）计算圆周速度与齿宽（3）计算齿宽与齿高之比模数 齿高 （4） 计算载荷系数根据速度,7级精度，查得动载系数;直齿轮，假设查得;使用系数;7级精度小齿轮对称支撑布置，；由，得；故载荷系数2. 按齿根弯曲疲劳强度设计弯曲疲劳强度的设计公式为1） 确定公式内的各计算数值（1）查得小齿轮的弯曲疲劳极限；齿轮的弯曲疲劳极限；（2）查得弯曲疲劳寿命系数；;（3）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，得（4）计算载荷系数（5）查取齿形系数；（6）查取应力校正系数,;（7）计算大、小齿轮的并加以比较得：大齿轮的数值大。2） 设计计算从上面的小齿轮的直径大于22.5mm，和模量大于1.013，可满足齿轮强度要求。考虑到加工难易以及轴的强度故取模数m=6.5，小齿轮分度圆直径为130mm。3. 几何尺寸计算1） 计算分度圆直径 2） 计算中心距 3） 计算齿轮宽度 取 , .4） 计算齿顶圆直径 5） 计算齿根圆直径齿轮的结构及其几何尺寸，通常是相关材料和制造工艺，比较常用的铸造或锻造毛坯。当毛坯直径大于400mm，铸坯可以考虑；当齿轮齿根圆直径与轴的直径差值时，为了避免失败，由于键槽轮毂太弱，齿轮和轴应加工成一个有机的整体；因为小齿轮的齿顶圆直径小于200毫米，所以齿轮可制成固体结构。如图所示： 图 31 齿轮结构形式图 与大齿轮齿顶圆直径大于160毫米，因此大齿轮的结构形状如图3-3所示： 图33 大齿轮形状结构图3.1.2 链轮机构设计 外链传动主要是用在要求可靠和远离轴的情况下，和其他不宜使用的场合进行齿轮传动。其中最广泛使用的滚子链，和齿链结构复杂，价格高，制造难度大，因此，采用滚子链传动。 链轮的材料应能确保轮齿具备足够的耐磨性和强度。小链轮的啮合频率要比大链轮的啮合频率大，影响也比较严重，所以小链轮应用材料制成，具有良好的。因此大链轮的材料选用35钢，小链轮则采用20钢。1. 选择链轮齿数假设链速v=0.63m/s，由机械设计手册选取小链轮齿数；大链轮齿数。2. 计算功率由手册查得工作情况系数,故 3. 确定链条链节数初定中心距，则链节数为取节4. 确定链条的节距P通过对小链轮转速的估计，当工作时处于左电源曲线的顶点链，可能会发生链板疲劳损伤。乍得小链轮齿系数;选取单排链，,故得所需传递的功率为由小链轮转速及功率,考虑到剪草时的实际情况，根据手册选取链号为10A单排链。也证实了原始的估计顶点链的功率曲线的工作在左边是正确。再查得链节距P=15.875mm。5. 确定链长L及中心距a中心距减少量实际中心距取6. 验算链速与原假设相符。7. 验算小链轮毂孔由机械设计手册查得小链轮毂孔许用最大直径为45mm。8. 几何尺寸计算1） 计算分度圆直径 2） 计算齿顶圆直径因此，取因此，取3） 计算齿根圆直径小直径的直径可制成整体式，中等尺寸的链轮可制成孔板式。由计算结果可以得出大小链轮的形状结构。如图3-4，3-5所示：图34 小链轮形状结构图图35 大链轮形状结构图3.1.3 轴的设计1 轴的材料选择轴是碳钢和合金钢的主要材料。绝大多数钢轴毛坯，其中一些是直接轮。钢的低成本比合金钢低，热处理或化学热处理后的耐磨性和疲劳强度得到改善，因而广泛应用于碳钢的制造，其中最常用的是45号钢。合金钢具有较高的力学性能和较高的淬火性能。因此，在大功率的传输，并减少的大小和质量，提高耐磨性的轴，和在高温或低温条件下的轴，使用合金钢。必须指出的是，在一般的操作温度（200以下），对碳钢和合金钢的弹性模量几乎是相同的，所以在选择钢的类型并确定钢的热处理方法，根据的是强度和耐磨性。而不是轴的弯曲或扭转刚度。但应注意的是，在给定的条件下，有时也能够选择较低的强度，并用适当的轴截面面积法增加轴的刚度。各种热处理（如高频淬火、渗碳、氮化、氰化等）和表面强化处理（如喷丸、滚压等），对改善轴的疲劳强度有显著影响。高强度铸铁和球墨铸铁容易制造复杂形状，且价格低廉，具有良好的吸振性和耐磨性，且对应力集中度较低的优点，可用于制造复杂形状的轴。根据轴的常用材料及其主要力学性能，结合实际情况，对45钢进行了三钢的负载小、低速等轴的选择。2 轴的结构设计指定轴的结构设计，包括合理的形状和结构尺寸。轴的结构主要由以下因素决定：安装位置和轴的形式；轴类零件的类型，尺寸，数量和轴的耦合和方法；性质的载荷，尺寸，方向和分布；轴的加工工艺等。由于结构因素对轴、结构形式和结构形式和具体情况的不同而不同，所以对轴的结构没有标准。设计时必须针对不同情况进行具体的分析。但是，无论什么样的特定条件下，轴的结构应满足：轴和安装在轴上的零件的工作位置；在轴上的零件应便于安装和调整；轴应具有良好的工艺性等。轴上零件的轴向定位是以轴肩、套筒、圆螺母、轴端挡圈和轴承端盖等来保障的。轴肩将方向的肩膀和肩部的位置，用肩膀的定位是最方便和最可靠的方法，但使用轴的肩膀会不可避免地使轴的直径，和肩膀会导致应力集中由于交叉部分的突变。此外，轴肩太多时间不利于加工。其结果是，轴向的肩部位置是使用更大的轴向力的场合。套筒结构定位简单，工作可靠，无需开槽、钻削螺纹轴，因此不影响轴的疲劳强度，一般用于轴方向的2个部分之间。如2部分的间隔太大，不应该用以增加定位套的量，以及套筒材质的质量。因套筒与轴的配合较松，如轴的转速较高时，也不宜采纳套筒定位。圆螺母定位可以承受较大的轴向力，但轴有较大的应力集中，可减少轴的疲劳强度，所以常用于固定轴类零件，用双圆螺母和圆螺母和双形式固定垫圈。当两者之间的距离是使用较大的套筒定位轴，通常用于圆螺母定位。用螺钉或卡套管接头端盖轴承，使轴承外圈轴向定位。在一般情况下，整个轴的定位也经常使用轴承端盖。轴的周向方向的方向是限制轴上零件的相对转动。常用零件的圆周定位键、花键、销、螺钉和配合紧固螺钉，这不仅在力。随着轴段的要求，应尽可能使用标准直径。安装标准件（如滚动轴承、联轴器、密封圈等）的轴类零件的直径，应采取相应的标准并选用公差。为了使齿轮、轴承等都具有操作方便的零件的要求，并减少表面磨损，在前面的坐标轴截面应采用较小的直径。为了使干涉配合与轴件容易装配，将压力为轴段匹配系统的轴段的锥度；或对同一轴段的不同尺寸公差。轴向长度的确定，应尽可能使该结构是紧凑的，但也确保部件装配或调整所需的空间。轴的各段长度主要是根据各部分和轴与轴的尺寸和相邻部分的必要的间隙。为了保证轴位的定位和可靠，要配合齿轮和轴的联接等轴的长度要短于一般的23mm的轮。结合以上的设计标准，各轴的设计结构和尺寸如下：（1） 轴的设计1） 求作用在轴上齿轮2的力因为 ，故 （）由此可见，轴所承受的力很小。2） 初步确定轴的最小直径根据机械设计手册查得，取=112,因此得考虑到需要键槽加工技术，所以要取。显然，轴的最小直径是安装在车轮上，即。3）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足车轮的轴向定位要求，车轮外M16螺母套筒定位与定位。 初步选择滚动轴承。因轴承同时承受的径向和轴向力均很小，故选用深沟球轴承。指的是工作要求和依据，根据， 参照国家标准GB/T 276-1994，通过初步选择0组基本组游隙轴承产品目录，6004个标准的精密单列深沟球轴承，尺寸。因为要求安装挡油环，因此轴承内用套筒定位，套筒用轴肩定位；外用轴承端盖定位。轴承安装在轴承架，其周向位置的过渡的保证，对公差的选择轴的直径是M6的。因为轴上齿轮之间的配合原因，故取段的直径为；取。取安装齿轮处的轴段的直径；。齿轮的右端选用轴肩定位，轴环处的直径。轴环宽度。齿轮左端采用圆螺母定位，取用M27圆螺母，螺纹。；。轴承端盖采用M5的螺钉固定，轴承端盖的总宽度为20mm，故取。所以，已初步确定了轴的各段直径和长度。轴上零件的周向定位齿轮、车轮与轴的周向定位均采用平键联接。按由手册查得平键截面（摘自GB/T 1095-2003），键槽用键槽铣刀加工，长为50mm（摘自GB/T 1096-2003）。 同时为了确保齿轮与轴的配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6；同样车轮与与轴的联接，选用B型平键，车轮与轴的配合为H7/k6.由机械设计手册，M16螺纹倒角245；M27螺纹倒角145；各轴肩处的圆角半径取R1。根据轴的轴的结构做一个计算图。作为梁的轴的支承跨距=185mm+170mm=355mm.按照轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中能够看出截面C是轴的危险截面。现将计算出的截面C处的MH、MV及M值列于下表。载荷水平面H垂直面V支反力F=42N, =46NFNV1=15N,FNV2 =17N弯矩M=7820NmmMV=2890 Nmm3.按弯矩合成力校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。按照机械设计式(15-5)及上表中的数据，和单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6，轴的计算应力1）轴=5.39前已选定轴为45钢，调质处理，查表得=60。所以,故安全。2）轴=19.98前已选定轴为45钢，调质处理，查表得=60。因此,故安全。初步确定了轴的结构，如图3 - 6。 图36轴的结构参照轴的结构设计，1） 求作用在轴上齿轮1的力2） 初步确定轴的最小直径取=112 考虑到需要开键槽以及加工工艺，故取=20mm。显然，轴的最小直径是安装轴承处。3） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度初步选择滚动轴承。初步选定由轴承产品目录级0个基本的间隙组，标准精度为6004个单排深槽球轴承，其大小为，外部定位方法定位支架，内部套筒定位。故取。；。-段和-段是安装大链轮的轴段，故其直径为30mm，长度为10mm。左右两端定位分别为轴肩定位和套筒定位。轴肩直径为，长度为，。段为小齿轮。分度圆直径为130mm。长度为134mm，左端用圆螺母定位，右端用轴肩定位。圆螺母选取M42,该段长25mm。轴肩直径为52mm，长10mm。轴上零件的周向定位齿轮和链轮与轴的周向定位均采用平键联接。选用平键分别为和B型平键，配合为H7/n6。取轴端倒角为145，各轴肩处的圆角半径取R1。（一）高速级齿轮传动的设计计算1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮2）按GB/T100951998，选择7级精度3）材料：高速级小齿轮选用40Cr调质，硬度为280HBS，高速级大齿轮选用45钢调质，硬度为240HBS 4）取小齿轮齿数=27，大齿轮齿数Z=i2Z=4.2827=115.56 取Z=115.5）选取螺旋角=122按齿面接触强度设计1） 确定各参数的值:试选=1.45查课本图10-30 选取区域系数 Z=2.45 取0.8由课本公式10-13计算应力循环次数N=60nj =607201（1035016）=2.410hN= N/ i=5.710h 查课本图 10-19得：K=1 K=1.05齿轮的疲劳强度极限取失效概率为1%,安全系数S=1,应用公式10-12得:=1700=700=1.05550=577许用接触应力 查课本由表10-6得： =189.8MP 由表10-7得: =1计算小齿轮传递的转矩T=95.510=95.5107.2/1450=4.74210Nmm2)计算计算圆周速度计算齿宽b和模数 b=44.3mm计算纵向重合度=0.318=3.62计算载荷系数K使用系数=1根据,7级精度, 查课本由表10-8得动载系数K=1.11,查课本由表10-4得K的计算公式:K= +0.2310b =1.12+0.18(1+0.61) 1+0.231043.59=1.42查课本由表10-13得: K=1.35查课本由表10-3 得: K=1.2故载荷系数:KK K K K =2=1.89按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径d=d=43.59=46.07计算模数=3按齿根弯曲疲劳强度设计由弯曲强度的设计公式1） 确定公式内各计算数值载荷系数KKK K K K=51.798根据纵向重合度1.903,从图1028查得螺旋角影响系数Y0.99 计算当量齿数Zv1Z1/cos327/ cos1329.19 Zv2Z2/cos3115/ cos13126 按对称布置，初选齿宽系数1查取齿形系数Y和应力校正系数Y查课本由表10-5得:齿形系数Y2.52 Y2.16 应力校正系数Y1.62 Y1.81计算大小齿轮的 安全系数由表查得S1.4查课本由表10-20c得到弯曲疲劳强度极限小齿轮 大齿轮查课本由表10-18得弯曲疲劳寿命系数:K=0.85 K=0.88 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4=根据实际的负载系数修正计算的节径d3=d3t=72.96=79.46计算模数=3. 按齿根弯曲疲劳强度设计由弯曲强度的设计公式1）确定公式内各计算数值载荷系数K KK K K K=1.45 初选齿宽系数 按对称布置，由表查得1查取齿形系数Y和应力校正系数Y查课本由表10-5得:齿形系数Y2.57 Y2.20 应力校正系数Y1.60 Y1.78参照轴，轴的结构设计，可以得出：取轴的=20mm亦满足强度要求。显然，轴的最小直径是轴承的安装。3）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度取=13mm。初步选择滚动轴承。轴承产品目录由2组轴承的初步选择0组基本的间隙组和标准的精密单排深槽球轴承6004，其大小为，两者之间的轴承和链轮与定位套。外侧采用轴承架定位。；。第III IV、VII、VIII是安装一个小链轮轴，其直径为30mm，长度为10mm。左右定位均用套筒定位。-段为安装往复刀具处。选用套筒定位。直径为，长度为。轴上零件的周向定位小链轮与轴的周向定位均采用B型平键联接。选用平键为B型平键，往复刀具与轴的联接选用平键，配合均为H7/n6。轴倒角145，对轴肩半径R1。（4）底刀轴的设计根据设计中的经验，对轴的设计，使底刀轴的结构如下：取33.5mm。旋转手柄外直径30。初步选择滚动轴承。选用同上轴同样的滚动轴承。内用肩定位，外端支架定位，外部手柄与轴承端盖末端定位。，；。段是安装底刀的部分，取。轴承端盖的总宽度为31mm，用M5螺钉固定。在定位轴之间的刀片和过渡配合和线程连接。轴端倒角、螺纹倒角145，对轴肩半径R1。3 提高轴强度的措施(1) 合理安排轴上的部件，以减少轴的负荷；(2) 改进轴的结构以减小应力集中的影响；轴在不同的应力条件下工作，轴突变截面尺寸产生应力集中，疲劳损伤的轴常发生在这里。为了提高轴的疲劳强度，应尽量减小应力集中源，减小应力集中度。对于这一轴肩较大的过渡半径应采取减少应力集中。但对于定位的定位，也务必保证零件得到可靠的定位。当靠肩部的定位零件的半径是很小的，为了增加轴肩的半径，可以用凹圆的角或加垫片环。(3)改进轴上零件的结构以减小轴的载荷；(4)改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度；轴的表面粗糙度和表面硬化也会影响轴的疲劳强度。轴表面粗糙，疲劳强度也较低。因此，应合理的加工，以减少表面和圆角的轴粗糙度。表面强化处理方法是：表面高频淬火等热处理；表面渗碳、氰化、氮化等化学热处理；碾压、喷丸等强化处理。通过滚压，喷丸强化表面强化处理，产生预压应力能使轴的表面，从而提升轴的疲劳抗力。各个轴均采用淬火处理。4 轴的结构工艺性 结构过程轴指的是轴的结构，应便于轴上零件的加工和装配，且生产率高，成本低。一般而言，轴的结构简单，过程更为好。所以，在满足要求的前提下，应尽量简化轴的结构。为了便于装配零件并去掉毛刺，轴端应制出45的倒角；需要磨削加工的轴段，需要切断轴段的螺纹，应留有一个后刀槽。它们的大小可在标准或手动。为了减少处理时间，减少了工件的装夹，在相同的轴偏差应布置键槽（或投影）在同一总线上的轴。为了刀具种类和提高劳动生产率，轴的直径相同的圆角、倒角、键槽宽度、磨轮、槽宽和槽宽等应尽可能采用相同的尺寸。3.1.4 轴承校核滚动轴承是现代机械中广泛使用的零件之一，它主要依赖于滚动轴承的旋转部件的主要部件。绝大多数常用的滚动轴承已经标准化，并有大量的专业工厂制造，供应各种规格常用的轴承。滚动轴承的构成：包括：内圈、外圈、滚动体、保持架 用于颈和轴总成、外环用于和轴承孔的装配。通常是内圈与轴颈的旋转，外圈是固定的，但也可用于内外环固定旋转，或内外环旋转的同时。当相对旋转内圈、外圈、滚动体的滚动，即外圈滚道。保持架的作用主要是均匀地隔开滚动体。 滚动体的基本类型有：钢球、圆柱滚子、圆锥滚子、滚针、鼓形滚子、不对称鼓形滚子。 与滑动轴承相比，滚动轴承精度高，起动转矩小，转动方便，使用方便等优点。与滑动轴承相比，滚动轴承的优点：1、在一般情况下，滚动轴承和流体动力润滑轴承的效率较高，但混合润滑轴承的轴承更高；2、径向间隙小，向心角接触轴承预紧预紧间隙可消除是可行的，精度高和操作；3、对于同一尺寸的轴径，轴承宽度小于滑动轴承，轴的结构紧凑；4、大多数的滚动轴承都可以是径向和轴向载荷，所以组合结构简单；5、消耗润滑剂少，便于密封，易于维护；6、不需要有用有色金属；7、标准化程度高，成批生产，成本低；与滑动轴承相比，滚动轴承的缺点：1、承受冲击载荷能力较差；2、高速重载载荷下轴承寿命较低；3、振动及噪声较大；4、径向尺寸比滑动轴承；可以正确使用滚动轴承，主机可以获得良好的工作性能，延长使用寿命；企业能否缩短检修时间，降低维修成本，提高机器运行速度，具有十分重要的作用。因此，在选择滚动轴承时，无论是设计制造单元还是维修单元，都必须进行高值的选择。一般而言，选择轴承的步骤可以概括为：1。根据轴承工作条件（包括载荷方向和载荷、转速、润滑方式和同轴度的要求，或不，安装和维护，环境温度等），选择基本型，公差等级，轴承间隙。根据轴承的工作条件和受力情况和寿命要求，通过计算确定轴承类型，或根据所选轴承的要求，计算出寿命；3。所选轴承额定载荷和极限转速的计算。选择轴承极限转速的主要因素，涤纶寿命和承载能力，其他因素有助于确定轴承类型、结构，为最终的解决方案尺寸和公差等级和游隙。类型选择，各种滚动轴承具有不同的特性，适用于各种机械的不同使用。在选择轴承类型时应考虑以下因素。一般：推力轴承选用推力轴承、角接触轴承、滚珠轴承通常用于高速应用，承受径向载荷重量，选用滚子轴承。总之，从不同厂家的人员选择，很多轴承产品，选择合适的类型。针对机械的空间和位置的机械设计，在一般情况下，确定轴的尺寸，然后，根据滚动轴承的轴向尺寸选择。用球轴承通常是小轴，轴选用滚子轴承。但是，当轴承的直径在机器方向的限制，选择针辊轴承，特殊的轻和超轻系列球或滚子轴承；当轴承在轴向位置的机器被限制，可以选择一个狭窄，窄范围的球或滚子轴承。轴承的载荷大小、方向和性质的载荷承载着最重要的因素。托辊轴承是用来进行重载的，球轴承用在轻或中等载荷下，渗碳轴承钢或贝氏体硬化，能承受冲击和振动载荷。在负载的方向上，在纯径向载荷下，可选择深槽球轴承、圆柱滚子轴承或轴承滚子轴承。小纯轴向载荷，可选用推力球轴承；在高纯轴向载荷作用下，可选用推力滚子轴承。当轴承的径向和轴向，角接触球轴承一般选择或圆锥滚子轴承。悬臂支撑结构，常使用或角接触球轴承，圆锥滚子轴承和成对使用。滚动轴承类型选择应注意的问题: 1、考虑轴承的承受载荷情况方向：采用径向力时，径向力为径向轴承，采用轴向力时，采用推力轴承；径向力和周向力联合作用时，用向心推力轴承；尺寸：由较大的载荷，可用的滚子轴承，或较大的一系列轴承的尺寸；当承受小载荷时，可使用滚珠轴承，或一系列较小的轴承尺寸2、考虑对轴承尺寸的限制当对轴承的径向尺寸严格限制时，可选用滚针轴承； 3、考虑轴承的转速一般而言，球轴承比滚子轴承能适应更高的转速，轴承重量轻系列轴承可以适应更高的速度；另外，各种推力轴承极限转速低，不容易为高速旋转速度。4、考虑对轴承的调心性要求自调心球轴承和调心滚子轴承能满足一定的调心的要求（即：轴线与轴承座孔心线可以适当变形），和圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、滚针轴承满足对准能力几乎为零的要求根据各个轴承的特点以及选用原则，可以肯定我们初步选定的型号6004深沟球轴承满足要求。 由于轴3的载荷是最大的，而轴的最大速度为3，这是最危险的轴3。如果轴承寿命满足要求，其他轴承可以满足要求。所选6004深沟球轴承的基本额定动载荷C为9.38kN假设链传动的效率为0.9。显然，轴承寿命满足要求。3.2 剪草机构的设计3.2.1 断草方式设计1 用割的方式 即用刀将草截断。但是草是柔软的，一个末端是自由的，很难用切割的方式来切割草。2 用刀或绳子打，把草折断。使用这种方法修复的草是非常高的，要求的速度，在草之前没有被中断，这样的草产品有，但他们都使用的发动机驱动，不符合我们的环保设计要求。3 用剪断的方式 用一把刀去割草，用相对运动的原理，很容易剪下的草，并且没有需要很高的速度。以上方案的优缺点，结合实际的设计理念和实际需要，我们选择了设计中的隔断草。3.2.2 刀架设计1剪切装置剪切装置由刀和底刀组成。底刀固定在底部的工具后，剪下的草，叶片是线性的时。往复刀结构如图3-10，往复刀具刀片形状的条形曲面，为长条叶片，均匀分布在刀具载体上的五个刀片。草屑，往复刀具旋转前进，开始由叶端和终点的剪切刃口，割草对往复刀具刀片螺钉旋转夹在口面，并已切断。在剪草的过程中，叶片始终是接触的。图3-10 刀具结构图2 刀刃间隙调整装置刀片间隙调整装置由一个旋转轮组成，由螺纹连接组成。转动手轮，使我们沿着螺纹轴的长度和圈底头轴为支点，作为底头底刀的旋转和上下移动，可以调整间隙之间的底刀和往复刀具刀片。左边的手柄，间隙增加，手柄是正确的，并且间隙减少。3.2.3刀头设计在之前的方案设计章节，我们选择用剪断的方式来设计刀具。根据老式理发器（见图3-1）的刀头，我们同样可以考虑用此种刀头作为我们骑行式剪草机的刀具部分。现设计刀头由固定在刀架上的下刀片和可以水平横向往复直线运动的上刀片组成。这样通过上刀片的往复移动将草叶剪断，同时又不需要太高的速度就能够实现。这样就避免了大功率带来的噪音污染。刀头主要尺寸设计如下：下刀片（固定刀片）（如图3-2），厚度3mm，宽度343mm，齿长30mm，齿宽8mm，齿间距8mm；上刀片（活动刀片）（如图3-10）具体尺寸同下刀片；刀头整体装配如图3-10。 端面凸轮（如图3-10），端面凸轮主体是由一个直径250mm，长度38mm的圆柱，以通过圆柱中心的斜面等分成两半组成，因此无论断面凸轮如何旋转，其端面任意水平线的两点距离是不变的，因此与固定装置内爪永远是保持接触，故而可以一直带动固定装置做水平往复直线运动。螺纹杆（如图3-10），螺纹杆整体长度为306mm，直径为30mm，螺纹起始处距离杆底部93mm，螺纹总长130mm。螺纹杆固定装置（如图3-11），其中上面的装置高度26mm，孔径30mm，孔中心距离箱体外表面21mm；下面的装置，高度26mm，孔径23mm。使用M8螺钉与箱体固定。图3-11 剪草机构3.2.3 刀架高度调节机构为了实现对剪草高度调整，我们设计了沿垂直方向移动的刀架，移动是由轨道的两侧的导槽所决定的，我们设计了一个螺栓连接的连接柄，通过螺栓的转动即可调节刀架的高度，同时通过螺栓的自锁将滑块固定在需要的位置。其结构如图311所示 ： 图 3-11 刀架调节方式3.3 轮子总成选择根据实际需要和成本考虑选择由佛山市南海区环球工业脚轮厂生产的前轮总成，如图310其参数如下：轮径：793 mm轮宽：60mm载荷：70kg安装尺寸高度：380mm螺杆参数：M1225图312 前轮总成减速箱（HT200）由铸造，为分体式结构确保齿轮质量好的使用，大端盖分机体采用配合.1. 机体有足够的刚度在车身上加筋，外轮廓为矩形，提高轴承刚度2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。由于其传输速度小于12ms，所以润滑油的入侵，为了避免油搅拌泥沙飞溅和编的油箱底面距离H为40mm为了保证机械盖和底座接缝密封，连接法兰的宽度应该有足够的，连接表面应是好的，表面粗糙度是3. 机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为8，圆角半径为3。身体形状简单，便于方便。4. 对附件设计 A 视孔盖和窥视孔在顶部的机盖打开窥视孔，可以看到齿和传动部件的位置，并有足够的空间，以便可以伸入，窥视孔的盖板，对身体是一个窥视孔和法兰，便于加工和表面强化的承载板的密封垫片，由投铁板，用M8紧固B 油螺塞：底油底油池底，并安排减速器和靠近侧的其它部位，不把油、排油塞堵，使油孔在本体的外壁上，由加工成轴承表面的螺丝头，并加封油圈加以密封。C 通气孔：作为减速器运转时，体温升高，压力增大，为了方便排气，在顶部的机械盖上窥视孔安装了通风装置，从而达到了身体压力的平衡。D 盖螺钉：启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹.E 位销：为了保证轴承孔的分体加工和装配精度，在联轴器法兰长度方向上安装了一个锥形定位销，以提高定位精度.F 吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体.减速器机体结构尺寸如下：名称符号计算公式结果箱座壁厚8箱盖壁厚8箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20地脚螺钉直径M20地脚螺钉数目查手册83.4 润滑密封设计 对二级圆柱齿轮减速器，因为传输的是光，且速度低，所以它是远远比不上的速度，所以使用润滑脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，至规定高度.油的深度为H+ H=177 =19.323所以H+=177+19.323=196.323润滑油粘度大，化学合成油，润滑效果好。为了保证机械盖和底座接头密封连接的密封性能凸缘具有足够的宽度，连接面应良好，表面粗糙度应为 密封的表面要经过刮研。并且，凸缘联接螺柱之间的距离不宜太大，国150mm。并均匀地布置，以保证表面的密封件。第四章 总结毕业设计是对大学四年的总结，对我的学习成果，对我今后的学习、工作是最有力的锻炼一次。它促进我将所学的理论知识与实践有机的结合，并且深深的体会到了自己所学专业的博大精深。虽然在设计中遇到了很多问题，也从来没有接触过东西，但是在老师的帮助下，我克服了一个接一个的辛苦，我学到了很多实践经验。虽然我设计的东西有很多，但在这个设计上我确实有很多东西，这对我将来的学习和工作有很大的影响。本设计的课题是：草坪割草机的设计，下面的工作已经在整个设计过程中所做的：1、查阅相关文献，了解当前的形势和发展当今国内外割草机的前景，也看到了巨大发展潜力的创新设计。2、根据剪草机的用途，对剪草机的传动系统以及执行机构进行了充分的论证，最终确定了方案。3、典型零件如直齿轮、链轮、轴及详细的设计计算，并检查。4、对所用轴承进行了强度校核和以及寿命计算。5、零件的图纸以及装配图设计。6、进行了剪草机的三位设计及建模通过这次毕业设计，使我具有了严谨、认真的工作作风，为自己今后学习更多的专业知识奠定了坚实的基础，也为我将所学的知识应用到实际生产中提供了一次很好的锻炼机会，必将对我的将来产生深远的影响时间就在弹指间流逝，经过近三个月的的刻苦奋战，我完成了毕业设计，也就是完成了一个比较系统的专业知识的温习与归纳。虽然在整个设计过程中遇到了很多的困难，但在指导老师以及同学的帮助下都能最终解决了问题，我终于顺利的完成了毕业设计，再一次的从理性认识上巩固了专业知识，提升了自住学习的能力，思维也得到了充分的开拓。在这次毕业设计中，能力得到提升主要是通过以下的工作得以体现：首先是复习和系统归纳的归纳专业知识，让我对它再次进行了全新的学习，发挥学习的主观能动性。这次设计我在图书馆和网络上查阅了大量国内外文献，搜集资料，从而让我学到了很多新的知识，拓宽了自己的视野，具有了一定的创新思维能力，使我的思维更加严谨而科学。通过这次毕业设计，也使我知道了自身很多的不足之处。对设计的工艺步骤不够明确，缺乏实际的设计经验；没有最大程度上合理利用资源，尽量降低设计的实际成本；在数据的采集和计算公式的应用不够充分等等。在今后的学习和工作中，我会努力工作来纠正和弥补，并不断地学习科学文化知识和实践能力，以开放的心态向大家学习。由于我的水平有限和时间短，在本设计中存在着许多问题，请给我
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