路边绿化带修剪机的设计

I摘要中国绿植栽培历史源远流长，且栽培区域广阔，因此发展机械修整工具显得至关重要，它能有效替代传统修整方法，从根本上解决劳动力短缺问题并缩减生产成本。然而，对普通修整机进行重修理通常会导致过度损耗，故通常不建议采取此类做法。由此设计出一种全新的绿植修剪机械设备，并对整机各结构部件进行设计。采用的传动系统主要由发动机、传动轴、齿轮箱以及传动带等部件组成。汽油机产生的动力通过传动轴传递至齿轮箱，齿轮箱内部的齿轮转换动力方向并调整转速，最后通过传动带驱动修剪部分的旋转刀片当传动带开始运转时，它带动刀片进行高速旋转，从而实现对绿化带的修剪。对修剪机所用刀片的材料、结构进行分析，研制配套的传动系统，相应的带轮，轴，机架，并进行计算和装配图的绘制。关键字：修剪机刀片绿植AbstractThehistoryofgreenplantcultivationinChinaislongandextensive,makingthedevelopmentofmechanicaltrimmingtoolscrucial.Theycaneffectivelyreplacetraditionaltrimmingmethods,fundamentallysolvelaborshortages,andreduceproductioncosts.However,heavyrepairstoordinaryrepairmachinesoftenleadtoexcessivewearandtear,soitisgenerallynotrecommendedtoadoptsuchpractices.Abrandnewgreenplantpruningmechanicalequipmentwasdesignedbasedonthis,andthevariousstructuralcomponentsoftheentiremachineweredesigned.Thetransmissionsystemusedmainlyconsistsofcomponentssuchastheengine,transmissionshaft,gearbox,andtransmissionbelt.Thepowergeneratedbythegasolineengineistransmittedtothegearboxthroughthetransmissionshaft.Thegearsinsidethegearboxchangethedirectionofpowerandadjustthespeed.Finally,therotatingbladesofthetrimmingpartaredrivenbythetransmissionbelt.Whenthetransmissionbeltstartstooperate,itdrivesthebladestorotateathighspeed,therebyachievingthetrimmingofthegreenbelt.Analyzethematerialandstructureofthebladesusedinthetrimmingmachine,developamatchingtransmissionsystem,correspondingpulleys,shafts,andframes,andperformcalculationsanddrawassemblydrawings.Keywords:TrimmingmachineBladeGreenplant目录TOC\o"1-3"\h\u11160第1章绪论 2133831.1研究的背景及意义 2247211.2内国外研究现状 293771.2.1内国外研究现状 2270981.2.2内国外研究现状 3249341.3绿植修剪机的应用价值 429387第2章总体设计 5116342.1设计步骤和技术指标 5276942.2设计思路 5292702.3整体设计 611636第3章零部件设计与分析 754443.1传动设计方案 7195953.2汽油机型号的确定  8276533.2.1汽油机功率计算 8187763.2.2汽油机的选取 869213.3普通V带传动设计 9210353.3.1普通V带Ⅰ设计 9114103.3.2普通V带Ⅱ设计 12206453.4刀片的设计 14293133.4.1刀片材料的选择 15109783.4.2刀片的结构设计 1539253.4.3刀片加工路线 16171283.5轴的设计 17103313.5.1轴Ⅰ的设计 17201433.5.2轴Ⅱ的设计 1946393.5.3轴Ⅲ的设计 21136243.6机架设计 2245093.6.1机框的设计 22167853.6.2机头的设计 2324515结论 2517073参考文献 2619013致谢 27第1章绪论1.1研究的背景及意义绿植修剪是一项重要的园艺技术，旨在通过人为干预调控植物的生长过程。通过抑制顶端主枝的生长优势，激发低位芽的萌发，可以有效增强树势，优化树冠结构，进而提升产量和品质。修剪方法多种多样，主要是针对重新种植绿植的定型修剪、成龄绿植的轻修剪和深度修剪，也有针对老化绿植的重修剪等。重度修剪是针对半老先衰和未老先衰的植物.虽然这几种植物的主干枝生长能力很强，但其结果枝的萌芽力已经明显下降。轻度和深度的修枝通常都不能达到理想的效果，所以需要进行重修。重修剪通常是在离地面30-40厘米的高度进行修剪。台刈是一种更加全面地改变树冠结构的修剪方法，特别适合那些老化严重的植物。绿色植物可以从根部长出新的枝条，再长成新的树冠。但因其所需枝条粗壮，目前的修枝设备很难完成，造成了作业效率低下和露枝现象频发。所以，很多地区还在使用手工劈、剪、修的方式，这种方式不但工作环境差，技术也比较落后，还严重影响了绿色植物的生长。1.2国内国外研究现状1.2.1国内国外研究现状目前，国科研人员在绿植修剪领域的研究主要聚焦于轻度和中度修剪机械的研发与应用。尽管如此，针对老化或早衰绿植的重度修剪机械研究与应用尚处于初级阶段。鉴于国绿植种植历史悠久且地域分布广泛，对机械修剪工具的需求日益迫切。在绿植修剪机具的研制方面，国内已取得显著进展，多家单位成功推出了多款绿植修剪机。南京秦淮园林机械厂是一种单人多用途电动绿化修剪设备，其主要性能如下：主机重2.5kg，电压24V，杆长110cm，功率100W，最高转速为6000rpm。该设备具有环保、节能、效率高、能耗低、绿色环保等优势，在国内绿化整形行业取得了重大突破。浙江省生产的PSM110绿化修剪机，是一种两人同时操作的双提式绿化修剪设备。该机采用两个锯齿形叶片作相对往复的动作来实现修整作业。本机以日本三菱TL33PVD汽油为动力，保证了整枝工作的效率和稳定性。在发动机转速达到一定转速后，离合器先带动风扇转动，再把功率传送到减速器。减速器和偏心机构都是在一个箱体中进行的，经过一阶传动装置的减速，然后把动力传给偏心机构。偏心机构上的双凸台，其偏心角度为180°，使连接杆带动叶片作往复运动，实现了精确、有效的切削工作。1.2.2国内国外研究现状日产E7B-750单人剪草机，采用日本生产的二冲程1.03kW单缸汽油机，采用平刃往复切削工艺，可实现750mm的裁断宽度。本发明的优点是：设计轻便，方便一人作业，平、弯的伞盖均能适应，适应性强；本机具有优异的性能，操作简便，在机体上设置了方便的驻车按键和速度调节把手，使刀片的动，停，快，慢均可自由调整。当前，我国绿化中、轻型修剪机械的研发和应用已经比较成熟，并逐渐向规模化发展。手工刈割作业，每个人工作8个小时，只能作业0.02公顷，报酬为每公顷1750元；而使用剪草机，2人8小时可割0.4公顷，平均人手可达10倍以上，比手工刈割可节约每公顷1312.5元。当进行大规模整枝作业时，一个人平均工作八个小时，只能作业0.0133公顷，每天的报酬为40元，报酬为3000元；如果采用剪草机，则由两名工作人员进行主要的修剪工作，一名工作人员负责对剩余枝和侧枝进行清理，三个人就可以完成0.2公顷的修剪工作，效率比手动剪高出五倍，每公顷的产量为1963元，与人工修剪相比，每公顷可以节约1037元。例如，在临安市，一九九九年进行深松作业，可节省人工1050人，节省生产费用30580多元；大量的整枝作业可以节省费用13820多元，节省800个人工。在上述研究的基础上，刘万真提出了采用机械式修枝技术来解决人工短缺、降低生产成本的方法。但是，一般的剪草机被用来进行再修剪是有损的，所以不推荐。同时，他们也提出了一些建议，希望制造商能够研制出专门的重型剪板机，来满足客户的需要。此外，华南农业大学的覃松林对单、双人绿植修剪机的使用进行了深入研究，并特别指出，单人修剪机和双人修剪机都不建议使用于老绿植的深修剪和重修剪，以避免机器因超载而损坏。经过科技人员的深入研究，可以明确指出，无论是单人还是双人操作的绿植修剪机，都无法满足对老化绿植进行重型修剪的需求。因此，国内科技界急需研发出专门用于老化绿植重型修剪的机械装置。从全球范围来看，当前对于老化绿植重型修剪的研究相当有限，主要聚焦于修剪工作对绿植的具体影响及效应分析。至于重型修剪机械的开发、研制及应用，几乎仍处于空白状态。1.3绿植修剪机的应用价值每人每8小时可进行0.02小时的人工刈割，报酬1750元/小时；八个小时的时间，两个人就可以完成0.4个小时的工作，每个人的效率是手动的十倍，相比于人力，每小时可以节省1312.5元。当再修时，再修一人仅可修0.0133小时2米，修枝时间8个小时。日工资100，奖金每平方米7500元；用剪草机来维持工作环境，两个人负责修剪，一个人用一台机器，对残留的树枝和边缘的树枝进行修剪，三个人可以修剪0.2h/㎡，效率是手工修剪的5倍，劳动成本是4907元/h㎡。相对于人工操作，每小时平方米节约成本2593元。一九九九年，仅临安市一项深松作业，就节省了1050名劳力，节省了30580多元的生产成本；加强整枝作业可以节省费用13820多元，节省800人的劳动力。绿化剪草机可以极大地提高修剪作业的效率与品质。与传统的人工修剪方法相比，该机器能更快、更精确地完成修剪工作，极大地节约了人工和时间成本。与此同时，修剪过的植物也变得更加美丽、整洁，因为它们的操作更加准确、更加稳定。

第2章总体设计2.1设计步骤和技术指标经过深入研究绿植相关知识，对绿植修剪的基本理论与操作步骤形成了全面透彻的理解。为了设备设计与研发的准确性，广泛参阅了与绿植修剪设备及机械技术紧密相关的权威文献资料。根据实际工作需求，精确制定了绿植修剪设备的技术规格与性能标准。结合设备的技术参数及实际工作环境，进行了系统而周密的设计与尺寸分析。在此基础上，初步构建了整机的构造框架，并详细规划了传动系统的实施方案。精心挑选并设计了每一个零部件，确保所有部件的性能均达到预设标准，并经过了严格的校验与审核。最终，完成了设备的装配图纸及各零部件的详细制图。关于设备性能参数，刀具的使用寿命预计为720小时左右。设备能够修剪树高在30-70cm之间的绿植，修剪幅宽范围为80-110cm。在工作效率方面，设备最高可达到0.24公顷/小时的工作效率。同时，注重修剪质量，确保切口平整度平均达到80%，以满足高标准的修剪需求。2.2设计思路经过审慎分析，当前绿植修剪机主要在户外作业，因此电动机作为动力源并不适宜。相较之下，虽然柴油动力马达比较笨重，但小型汽油机成为首选，以确保机械传动动力满足切割工作的需求。在追求机械传动简化的同时，力求降低生产成本。鉴于此，摒弃了齿轮传动，选择了皮带传动方案。在修剪幅宽方面，根据绿植的实际幅宽，设计了机架前端的修剪位置，并在此处并列安装了四个刀片。这些刀片通过相对带轮结构驱动工作，并通过轴传递动力，连接带轮和刀片。为了确保轴的稳固和顺畅转动，在轴的两端安装了轴承。为提高操作的柔性、高效、减轻劳动强度，以及对各种复杂地形的适应性，可以考虑使用手动推进的方法。这样既可以降低修剪机的重量，又可以提高修剪机的适应性。针对这一问题，本发明提出了一种可调角度的定位销钉，用于对绿化修剪机进行高度调节。全部零件都装在架子上，架子前面也可以装上鼻子，以便最大限度地提高修剪工作的效率。综合考量传动方式、技术指标和结构位置等因素，已经形成了清晰的设计思路。2.3整体设计整体设计必须确保工作稳定可靠，传动效率达到最优水平。同时，设计应便于使用和维护，结构力求简洁，体积小巧，重量轻，成本低，且工艺精良。在规划传动方案时，首要考虑的是满足工作机器的功能需求，确保各项性能指标达标，从而为用户提供高效、可靠的设备体验。从经济角度出发，结合整机的总体结构，以及对传动精度的要求，绘制出了整机的原理图，如图2.1所示。图2.1整体设计结构图第3章零部件设计与分析3.1传动设计方案根据前述的结构设计，提出了两种传动方案。在这两幅图示中，四个刀片结构以垂直于纸面的方式并列安装在机架上，以确保实现预设的修剪幅宽。这一设计思路旨在确保刀片结构能够高效、稳定地完成修剪任务。1.带轮2.汽油机3.传动轴4.刀片图3.1传动方案一1.汽油机2.联轴器3.减速器4.带轮5.传动轴6.刀片图3.2传动方案二方案一采纳了V带传动机制，由汽油机直接驱动带轮，以简洁高效的结构展现其优势。相反，方案二选择通过联轴器和减速器来传递动力给带轮，尽管同样能完成动力传输，但这无疑提高了制造成本，加大了维修复杂性，并且不可避免地使设备体积膨胀，重量增加。综合考虑经济性、机器整体结构以及传动精度等因素，在进行了详细的分析之后，我们决定使用一种比较简单的滑轮传动，也就是第一种。3.2汽油机型号的确定 经过对绿植修剪相关资料的深入研究，确定了刀片在修剪过程中的关键参数。依据《木结构设计规范》中规定的木材横纹抗剪强度范围，即最大值为3.5N/mm²，最小值为3.2N/mm²。考虑到修剪绿植时，顶面枝叶相较于茎更为细小，因此，将刀片的切削力设定为F=200N。此外，为了确保修剪效率与效果，将刀片的切削最大半径设定为R=60mm，并将刀片转速设定为n=1500r/min。基于这些参数，可以进一步计算刀片的功率需求，从而选择适合的汽油机型号。刀片如图3.3所示。 图3.3刀片示意图3.2.1汽油机功率计算T1=FR=200×0.06=12N.mPw=Tn/9550=12×1500/9550＝1.8kwP1=1.8/（0.98×0.94³）＝2.2kwP2=1.8/（0.98×0.94²）＝2.1kwP3=1.8/（0.98×0.94）＝2kwPD=P1+P2+P3=6.3kw3.2.2汽油机的选取经过文献调研，选定2E60C型汽油机。其额定功率P=7.4kw，额定转速n1=2500r/min。它的外观大小是317.5×354.5×353毫米，净重15.8公斤。3.3普通V带传动设计普通V带传动系统的设计核心涵盖了对带Ⅰ与带Ⅱ的精确设计，以及与之匹配的带轮设计。在传动机构中，各带及带轮的具体布局如附图所示。由于带Ⅱ和带Ⅲ及带Ⅳ是同步带，故设计其中之一就可以，这里设计的是带二。图3.4各带及带轮的具体布局3.3.1普通V带Ⅰ设计设计V带传动时，一般已知条件是：传递的功率P，转速、（或传动比i），旋转定位需求及操作环境。设计涵盖的内容涉及选择皮带的截面形状、长度、数量、传动轴间距，以及带轮的基本直径和构造尺寸等要素。设计计算通常遵循以下流程：确定计算功率、选择V带型号。依据所要传输的额定功率P、负荷特性及每日运行时长等条件来决定V带的类型。式中——工况系数，查表3.1可得。表3.1工作情况系数KA工况KA空、轻载起动重载起动每天工作小时数/h<1010~16>16<1010~16>16载荷变动微小液体搅拌机，通风机，和鼓风机（≤7.5kW）、离心式水泵和压缩机、轻型输送机1.01.11.21.11.21.3载荷变动小带式输送机（不均匀载荷）、通风机（>7.5kW）、旋转式水泵和压缩机、发电机金属切削床、旋转筛、剧木机和木工机械1.11.21.31.21.31.4载荷变动较大制砖机、斗式提升机、往复式水泵和压缩机、起重机、磨粉机、冲剪机、橡胶机械、振动筛、纺织机械、重载运送机1.21.31.41.41.51.4载荷变动很大破碎机（旋转式。颚式等）、磨碎机（球磨、棒磨、管磨）1.31.41.51.51.61.8查表得工作情况系数为Ka=1.1，由查询公式得（3.1）选择V带型号经过参考相关文献中的普通V带选型图，并结合给定的数据（pca1=8.14kw，n1=2500r/min），经过严谨的计算与分析，决定选择B型普通V带以满足使用需求。这一选择基于其优良的传动性能和适中的成本效益，能够确保设备的稳定运行和长久使用寿命。根据带传动总体尺寸的限制条件或者是要求的中心距，确定带轮直径：表3.2v带轮最小直径带型基准直径Y20,22.4,25,28,31.5,35.5,40,45,50,56,80,90,100,112,125Z50,56,63,71,75,80,90,100,112,125,132,140,150,160,180,200,224,250,280,315,355,400,500,630A75,80,85,90,95,100,106,112,118,125,132,140,150,160,180,200,224,250,280,315,355,400,450,500,560,630,710,800B125,132,140,150,160,170,180,200,224,250,280,315,355,400,450,500,560,600,630,710,750,800,900,1000,1120C200,212,224,236,250,265,280,300,315,335,355,400,450,500,560,600,630,710,750,800,900,1000,1120,1250,1400,1600,2000D355,375,400,425,450,475,500,560,600,630,710,750,800,900,1000,1060,1120,1250,1400,1500,1600,1800,2000E500,530,560,600,630,670,710,800,900,1000,1120,1250,1400,1500,1600,1800,2000,2240,2500计算大带轮的基准直径，根据表3.2选取dd1=140mm并且。大带轮的直径为（3.2）根据普通V带轮的标准直径系列表，选取标准值dd2=236mm。（3）确定V带的中心距和基准长度按结构设计要求初定中心距，由初选带传动的中心距公式得：0.7（dd1+dd2）<a01<2(dd1+dd2)263mm<a01<752mm初定中心距为a01=500mm由带长公式得：（3.3）=1590.5mm由V带的基准长度系列表查得，基准长度Ld1=1600mm根据实际中心距公式得（3.4）=505mm中心距范围计算带的根数，根据dd1=140mm，n1=2500r/min,查文献中V带基本额定功率表，用插值法得：P01=3.8kw。查文献中表得，带长度修正系数KL1=0.93。查得包角修正系数Ka1=0.99。根据传动比i=1.2，查V带额定功率的增量表得，。由确定带的根数公式得（3.5）圆整后得Z1=23.3.2普通V带Ⅱ设计（1）确定带Ⅱ上的功率P1=P2==6.8kw（3.6）主动轮的转速为nI=1500r/min,从动轮的转速为nII=1500r/min查表得KA=1.1。Pca2=KAP1==7.48kw （3.7）选择V带的带型根据Pca2=7.48kw，nI=1500r/min,选用B型普通V带。确定带轮的基准直径选取ddI=125mm，且ddI=125mm>75mm。大带轮直径为：=125mm。选取标准值为125mm，则实际的传动比为I，从动轮的实际转速分别为：=1（3.8）=1500r/min（3.9）（4）确定带的基准长度Ld2和实际中心距aI按结构设计要求初定中心距a02由相应计算公式得0.07（ddI+ddII）<a02<2(ddI+ddII)175mm<a02<500mm，取a02=200mm。由中心距近似公式得（3.10）==792.5mm选取基准长度Ld2=800mm。aI≈（3.11）=200+=204mm中心距的范围amin2=aI-0.015Ld2=304-0.015800=188mmamax2=aI+0.03Ld2=304+0.03800=224mm（5）计算V带的根数根据ddI=125mm，nI=1500r/min,用插值法得：P02=3.23kw。带长度修正系数KL2=0.97，包角修正系数Ka2=1。根据传动比I=1，查表得额定功率增量为：。（3.12）==1.9圆整后得带II的根数为：Z2=2。鉴于带轮Ⅲ与Ⅳ的基准直径相等，且安装位置的轴直径也一致，为了简化加工流程和确保互换性，决定采用与带轮Ⅰ规格完全一致的带轮。3.4刀片的设计绿植修剪机中，刀片是实现高效切割功能的核心组件，对于确保修剪作业的质量与效率至关重要。国产刀片在设计和制造过程中，注重材料的选择与结构的优化，以确保其使用寿命达到300小时以上的稳定表现。为了满足不同切割场景的需求，刀片在材料选择上要兼顾硬度和韧性，以承受切割过程中的高强度应力。同时，在结构设计上，刀片需具备合理的几何形状和刃口设计，以提供稳定的切割效果和延长使用寿命。通过综合考虑材料与结构因素，国产刀片在绿植修剪机中展现出卓越的性能和可靠性。3.4.1刀片材料的选择在切割作业中，刀片通过带轮机构驱动轴旋转，使刀片在轴端高速旋转以完成切割任务。在此过程中，刀片会承受巨大的摩擦力、阻抗力和挤压力。因此，刀片的材料必须具备出色的耐磨性、韧性和高硬度。其中，W18Cr4V高速工具钢因其广泛的应用而备受推崇。经热处理，硬度达到63~66HRC，弯曲强度达到3500MPa，显示出卓越的硬度特性。此外，该材料通用性强，易于进行磨削加工，且工艺成熟，为切割作业提供了可靠的支持。3.4.2刀片的结构设计刀片采用独特的圆形刀盘结构，两侧对称安装刀片，确保切削过程的稳定性与平衡性。刀片采用一次性精密铸造工艺，确保刀刃的坚固与耐用。在高速旋转过程中，滚刀与树干紧密贴合，层层剥离树干表面，实现高效切削。刀刃部分特别设计了一个半径为30mm的弧度，这一创新设计不仅有效锁定树干，还能在切削过程中顺势割断树枝，显著降低了撕裂现象，大幅提升了切口的平滑度与整洁度。这一结构特点使得刀片在林业、木工等领域具有广泛的应用前景。图3.5刀片结构示意图3.4.3刀片加工路线高速工具钢的加工工艺已经实现高度的成熟度和稳定性，足以精准地打造出所述的刀片结构。从原材料的选择到最终的包装环节，刀具的生产过程需要历经超过三十道精细打磨的工序，每一道工序都体现了严谨与精密的工艺要求。刀具的制造流程如下：先原材料的开料处理，接着是冲坯，形成刀具的初步形状，进行打唛和冲眼，为刀具的进一步加工做准备。调直和迫刀，确保刀具的直线度和精确度。热处理是提升刀具性能的关键步骤，紧接着是水磨，包括单面和双面磨削，以达到所需的表面光滑度。刀具进入打砂阶段，包括刀背、刀面和刀柄的打磨；随后是抛光，采用机械抛光技术，进一步提升表面质量。接下来是开刃口，采用机械方式精确开刃，确保刀具的锋利度和使用寿命。打披锋是为了去除刃口上的毛刺，提升刀具的安全性。钉刀环节，将刀具固定到刀柄上；注塑是为刀柄增加握持部分，提供舒适的握感。批水口和改刀是进一步调整和完善刀具形态的过程。接着是打水磨砂带，对刀具进行最后的打磨，去除可能存在的瑕疵。最后，经过除腊和表面处理，刀具的制造流程完成。3.5轴的设计3.5.1轴Ⅰ的设计（1）轴Ⅰ的设计计算P4=P12=7.40.94=7kw（3.13）为了确保轴在承受载荷时能够表现出良好的力学性能和安全性，必须对其许用应力进行合理的评估和确定。经过深入的分析与研究，选择使用45钢作为轴的材料，并对其进行了调质处理，以提高其综合机械性能。根据常用材料及其主要力学性能的数据，得知45钢经过调质处理后的拉伸强度极限达到了640MPa。这一数值反映了材料在拉伸状态下所能承受的最大应力，为轴的设计提供了重要的参考依据。同时，还确定了45钢的许用弯曲应力为60MPa。（2）按扭转强度估算轴的最小直径DI查得A0=107～118cm。由轴的直径公式可得(3.14)≈18.19～20.1mm取DI=20mm。a.确定各轴段的直径：带轮的另一端需要轴肩定位，由DI=20mm，轴肩高度h1=（0.07～0.1）DI=（1.4～2.0）mm。取h1=2.5mm,则DII=DI+2h1=25mm。直径为DII处的轴段是一轴环，轴环的宽度L11.4h1=3.5mm，取L1=10mm。再由h2=（0.07～0.1）DII=（1.75～2.5）mm。取h2=2.5mm，则DIII=DII+2h2=30mm，该轴段专用于轴承的安置。初步决定采用型号为6406GB/T276-1994的轴承，其内径为30mm,外径90mm,宽度为23mm。依据据轴承内圈的最小安装尺寸为dmin=39mm，取DIV=42mm第V段轴同为轴承的安装位置，所以DV=DIII=30mm。在轴承的另一端，需利用轴肩进行定位，damin<DIV<d，综合考虑此处定位。考虑到轴承的安装需要与刀片应保持适当间距，取第VI段轴的直径设为DVI=DII=25mm。第VII段轴其作用在于固定刀片，为了加工便利，取第VII段轴的直径为DVII=DI=20mm。综上所述:DI=DVII=20mmDII=DVI=25mmDIII=DV=30mmDIV=42mmb.确定各轴段长度：依据汽油机的高度及其整体构造，确定轴Ⅰ的总长为470mm。参照带轮Ⅰ的设计，得知带轮Ⅰ的宽度B1=37mm。采用的垫圈为钢结构用扭剪型螺栓配套垫圈，其最大厚度Smax=4.8mm。在直径为DI处的轴段，考虑到双槽带轮的配置，结合带轮宽度、垫圈厚度以及装配要求，该处轴的长度LI=140mm。直径为DII处的轴段长度，依据设计惯例，我们设定定轴承端面至带轮的距离为LII=24mm。直径为DIII处的轴段长度是轴承的宽度LIII=B=23mm。直径为D7处的轴段是用来承载刀片，依据刀片的厚度、螺母的长度以及垫片的厚度确定轴长设定为LVII=50mm。直径为D5处的轴段同样用于安装轴承，所以长度设为LV=23mm。直径为D6处的轴段和D2处一样长LVI=24mm。剩余的轴长则构成第4段轴的长度了，LIV=186mm。轴Ⅰ的最终尺寸如图3.6所示。图3.6轴Ⅰ结构图三个轴承在轴线方向上的位置是一致的，为了保证整个结构的统一和稳定，这里只对I轴的位置进行了详细的说明。在此基础上，对轴、轴承的支承进行了设计，以保证结构的可靠性和适应性。为保证轴承的准确安装和稳定工作，必须按照特定的外部尺寸进行设计。使用12根直径7毫米的螺钉，把轴承牢固地固定在轴承支座上。（4）键的选取： 考虑到此处要求的结构应当便于安装和拆卸，并确保高精度的对准，我们决定采用平键连接作为主要设计选择。决定采用键6×110GB/T1096-2003的圆头普通A型平键，以满足连接要求。3.5.2轴Ⅱ的设计（1）轴Ⅱ的功率计算（3.15）由于设计的轴对于材料没有特定限制，我们选用经过调质处理的45钢，以保证其足够的抗拉强度，许用弯曲应力[]=60MPa查表得A0=107～118cm（3.16）≈17.1～18.9mm对于d100mm的轴，当在最小轴径位置设置一个键槽时，需相应地增加轴径的尺寸5%～7%，为18.8mm～20.6mm根据轴的长度标准GB2822-81，取DI=20mm（2）确定各轴段的直径带轮的另一端需要轴肩定位，由DI=20mm，轴肩高度h1=（0.07～0.1）DI=（1.4～2.0）mm。取h1=2.5mm,则DII=DI+2h1=25mm，直径为DII处的轴段是一轴环，轴环的宽度L21.4h1=3.5mm，取L2=10mm。再由h2=（0.07～0.1）DII=（1.75～2.5）mm。取h2=2.5mm，则DIII=DII+2h2=30mm，这段轴是用来安装轴承的。查表初步选用型号为6406GB/T276-1994的轴承，轴承宽度B=23mm。轴承内圈安装尺寸damin=39mm，取DIV=42mm。第V段轴也是来安装轴承的，故DV=DIII=30mm。轴承另一端需要轴肩定位，damin<DIV<d，综合考虑此处定位。由于轴承的安装需要和刀片保持一定距离，取第VI段轴的直径为DVI=DII=25mm。第VII段轴是用来安装刀片的，为了便于加工，取第VII段轴的直径为DVII=DI=20mm。综上所述:DI=DVII=20mmDII=DVI=25mmDIII=DV=30mmDIV=42mm（3）确定各轴段长度基于汽油发动机的高度和整体构造，确定轴Ⅱ的总长为360mm带轮宽公式为B=（z-1）e+2f(3.17)式中：z-轮槽数；e-槽间距；f-槽边距；取e=15mm，f=11mm，代入数据得2轮槽的带轮宽度B3=37mm。垫圈采用钢结构用扭剪型螺栓用垫圈，其最大厚度Smax=4.8mm。直径为DI处的轴段主要用来安装1个2轮槽的带轮，该长度考虑了带轮宽度和垫圈厚度以及安装结构确定此处的轴长LI=100mm。直径为DII处的轴段长度，可以根据设计经验，确定轴承端面和带轮的距离为LII=24mm。直径为DIII处的轴段长度是轴承的宽度LIII=B=23mm。直径为D7处的轴段是用来安装刀片，根据刀片的厚度、螺母的长度以及垫片的厚度确定轴长为LVII=50mm。直径为D5处的轴段也是用来安装轴承，长度LV=23mm。直径为D6处的轴段和D2处一样长LVI=24mm。剩余的轴长则构成了第4段轴的长度了，LIV=116mm。轴Ⅱ的最终结构尺寸如图3.7所示。图3.7轴Ⅱ结构图（4）键的选取经过深入的文献查阅与技术分析，决定选用符合6×90GB/T1096-2003标准的圆头普通A型平键。该选择旨在确保设备的稳定性与安全性，同时符合现行国家与行业标准。3.5.3轴Ⅲ的设计（1）轴Ⅲ的功率计算（3.18）由于设计的轴对于材料没有特定限制，我们选用经过调质处理的45钢，以保证其足够的抗拉强度，许用弯曲应力[]=60MPa轴Ⅲ的最终尺寸如图3.8所示。图3.8轴Ⅲ结构图（2）键的选取选取键6×40GB/T1096-2003的圆头普通A型平键。3.6机架设计在上述设计工作完成之后，根据所确定的设计元素，对车架的具体结构和尺寸进行了说明。其中包括机身与机头的结构设计、前文所提到的皮带、主轴等尺寸参数的确定。车架是车架的主要部件，它承担着发动机、机头和车轮支承轴的作用，同时也为后面的传动轴、滑轮和皮带的安装奠定了基础。在对各种设计参数进行全面考虑之后，才能编制出满足需求的总体框架结构尺寸方案。3.6.1机框的设计设计参数：修剪宽度500毫米；发动机排气量15.8千克，外型尺寸317.5×354.5×353毫米；一个人大约有170厘米高。安装电源的位置尺寸可以从汽油发动机的外部尺寸来确定，因为人的高度是170厘米，在斜坡上的水平长度是277厘米，所以倾斜角度是：在安装支架上的直径在51毫米的标准系列中被选择，而修剪的宽度是500毫米，所以机器框架的宽度是500毫米，其它尺寸的设计参照非标零件的设计，在此省略。设计的机框的结构尺寸如图3.9