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1、 第一章 緒論 1.1 　我國(guó)草坪業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步,人們對(duì)生存環(huán)境的要求越來(lái)越高。 草坪綠化已成為衡量一個(gè)國(guó)家、地區(qū)或城市文明與發(fā)展程度的一個(gè)重要指標(biāo)，在美化環(huán)境、固土護(hù)坡、凈化空氣等方面已成為人類的共識(shí)，在生態(tài)環(huán)境建設(shè)和保護(hù)方面將扮演著越來(lái)越重要的角色。我國(guó)的草坪建設(shè)也得到了迅速發(fā)展,如城市園林綠化、興建休閑場(chǎng)所等都需要大量的高質(zhì)量草坪,江河堤壩、高速公路、鐵路等交通水利設(shè)施的護(hù)坡以及屋頂花園、室內(nèi)綠化也都需要優(yōu)質(zhì)草坪。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),在全國(guó)500城市66萬(wàn)hm綠地面積中,草坪占18萬(wàn)hm,19

2、94 年上海草坪綠化面積為300 hm1997 年為800 hm,以后每年以400hm的速度增長(zhǎng);1997 年北京綠地面積已突破2 000hm,人均公共綠地面積為7. 8m,現(xiàn)在每年草坪以300 hm的速度增長(zhǎng)。修剪是草坪區(qū)別于其它一些植物的特殊要求。草坪通過(guò)修剪,可以阻止草坪的草抽穗、開(kāi)花、結(jié)果;修剪可以阻止草坪的草一味地向上生長(zhǎng),使草橫向發(fā)展而成為坪;修剪可以有效地阻止雜草的生長(zhǎng)和病蟲(chóng)害。因此,草坪業(yè)的迅猛發(fā)展必并將帶動(dòng)一系列產(chǎn)業(yè)的興起。我國(guó)的草坪業(yè)發(fā)展自 20 世紀(jì) 80 年代才起步，在 90 年代后期發(fā)展迅速，到2000 年為止，全國(guó)已建成各類草坪3 億m以上，經(jīng)營(yíng)草業(yè)的公司有 500

3、0多家，草坪業(yè)從業(yè)人員 20 多萬(wàn)人，總產(chǎn)值超過(guò) 100億元，而且規(guī)模呈逐年擴(kuò)大趨勢(shì)。 在我國(guó)500 個(gè)城市66 萬(wàn)h m 綠地面積中,草坪占18 萬(wàn)h m,并呈高速增長(zhǎng)趨勢(shì)。90 年代以來(lái)我國(guó)的草坪業(yè)年增長(zhǎng)率高達(dá)30 %～40 %。隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)、固土防沙意識(shí)的日益增強(qiáng)，退耕還草政策的進(jìn)一步實(shí)行，草坪業(yè)必然快速發(fā)展。修剪是草坪區(qū)別于其它一些植物的特殊要求，草坪業(yè)的迅猛發(fā)展，意味著草坪剪草機(jī)械的大量需求。 1.2 草坪剪草機(jī)的國(guó)內(nèi)市場(chǎng) 從世界上第一臺(tái)滾刀式剪草機(jī)的問(wèn)世,到現(xiàn)在已經(jīng)過(guò)了100 多年 ,原來(lái)主要應(yīng)用于牧場(chǎng)的機(jī)械已經(jīng)發(fā)展成為有幾十個(gè)品種,適用于不同場(chǎng)合的剪草機(jī)。根據(jù)其工

4、作原理和形式可分為滾刀式、懸刀式和掃雷式三種類型。我國(guó)生產(chǎn)剪草機(jī)起步較晚,生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模普遍較小,產(chǎn)品用途較為單一,均沒(méi)有形成規(guī)模批量,所以長(zhǎng)期以來(lái),草坪剪草機(jī)均以進(jìn)口為主。據(jù)統(tǒng)計(jì),到1999 年底我國(guó)有各種園林機(jī)械保有量達(dá)10 萬(wàn)臺(tái),1999 年的剪草機(jī)銷售量在3 萬(wàn)臺(tái)左右,其中80 %為進(jìn)口。 國(guó)內(nèi)目前生產(chǎn)的剪草機(jī)械按動(dòng)力劃分可以分為機(jī)動(dòng)和人推的兩類。。按動(dòng)力又分為柴油機(jī)、汽油機(jī)騎式(駕乘式)；按配套動(dòng)力和作業(yè)方式分為手推式、手扶推行式、手扶自行式、駕乘式、拖拉機(jī)式等。剪草機(jī)的剪草幅寬一般為 400～1000mm，剪草高度從 15～100mm 有幾個(gè)調(diào)節(jié)擋位。 以刀具類型可分為滾刀式和旋

5、刀式兩大類。滾刀式剪草機(jī)由帶有刀片的滾筒和不動(dòng)的床刀組成。它較旋刀式剪草機(jī)有更好的修剪質(zhì)量,是高質(zhì)量草坪最常用的剪草機(jī)型。適用于草高3～80 mm 的草坪,其問(wèn)題主要是價(jià)格貴,維修保養(yǎng)要求嚴(yán)格。而旋刀式剪草機(jī)(又稱懸刀式) 是由橫向懸掛在直立軸上的刀片高速旋轉(zhuǎn)打切草的上部葉片,它適于25～80 mm 范圍內(nèi)剪草。它的價(jià)格相對(duì)低廉，保養(yǎng)、維修和使用都很方便，是國(guó)內(nèi)外目前最流行的剪草機(jī)。此外，還有甩繩式和甩刀式剪草機(jī)。 據(jù)調(diào)查,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)剪草機(jī)的廠家約有50 家左右。多數(shù)為園藝系統(tǒng)的公司以及轉(zhuǎn)產(chǎn)剪草機(jī)的機(jī)械廠。市場(chǎng)上草坪修剪機(jī)的品牌很多,有進(jìn)口產(chǎn)品,也有國(guó)內(nèi)制造和中外合資的。功率從2. 6～16.

6、 2 kW,剪幅從43. 2～127 cm不等。 進(jìn)口剪草機(jī)主要來(lái)自于日本、美國(guó)、意大利和瑞典等國(guó),主要品牌和售價(jià)詳見(jiàn)表1—1。 表1—1 　進(jìn)口剪草機(jī)的主要品牌和售價(jià) 國(guó)別 型式 價(jià)格 日本 本田H1011 坐騎式帶草袋76 cm H3011 坐騎式帶草袋71 cm LM5360HX自行可控刀式帶草袋53 cm 5. 2 萬(wàn)元/ 臺(tái) 5. 8 萬(wàn)元/ 臺(tái) 1. 08 萬(wàn)元/ 臺(tái) 美國(guó) MID(美神) : B560C 坐騎式帶草袋76 cm 38C 自行式側(cè)除草53 cm 2. 98 萬(wàn)元/ 臺(tái) 0. 5 萬(wàn)元/ 臺(tái) Murray(美麗) : 2

7、. 6～2. 8 kW手推式后草袋型 22355 型、22545 型手推式側(cè)排草 21386 型手推式、21855 型自行式 21975、22855、22856 型適用大面積長(zhǎng)時(shí)間剪草 意大利 花園牌: R484TR 自行式帶草箱46 cm R484 手推式帶草箱46 cm 0. 43 萬(wàn)元/ 臺(tái) 0. 38 萬(wàn)元/ 臺(tái) 瑞典 Kusovarna 系列剪草機(jī) 1.3 　我國(guó)剪草機(jī)市場(chǎng)預(yù)測(cè) 1.3.1 　按城市人均應(yīng)有的草坪面積來(lái)預(yù)測(cè) 根據(jù)國(guó)外有關(guān)專家的研究,城市人均應(yīng)有25～30 m的草坪才能解決人們的二氧化碳和氧氣交換的需要。國(guó)外一些城市人均草

8、坪面積與中國(guó)及北京的對(duì)比表見(jiàn)表1—2。 從表1—2可以看出,我國(guó)人均占有草坪面積與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,有著較大的差距。全國(guó)現(xiàn)有各類草坪面積約為18萬(wàn)hm ,若每公頃需5 臺(tái)剪草機(jī),現(xiàn)有市場(chǎng)容量就達(dá)90萬(wàn)臺(tái)。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,剪草機(jī)的市場(chǎng)容量將成倍增長(zhǎng)。 表1—2 　國(guó)外一些城市和中國(guó)及北京人均草坪面積 名稱 面積/ m2 名稱 面積/ m2 倫敦 70. 4 巴黎 24. 7 紐約 45. 7 堪培拉 70. 5 莫斯科 37. 0 中國(guó) 1 華沙 73. 5 北京 8 1.3.2 　按種草草坪面積來(lái)預(yù)測(cè) 新建草坪有兩種方式,一種是以

9、種草種為主,另一種是移植草皮。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),歷年進(jìn)口草種的噸數(shù)如下,1995 年前約為6 000 t ,1996 年為2 500 t ,1998 年為5 000 t ,1999 年為6 000 t 。一般1 m 需20g 草種,按此計(jì)算,1999 年種草面積為3 萬(wàn)hm ,移種面積為9 萬(wàn)hm ,共約12 萬(wàn)hm ,若按每公頃需5 臺(tái)剪草機(jī),僅1999 年時(shí)就需剪草機(jī)60 萬(wàn)臺(tái)。 1.3.3 　按國(guó)家建設(shè)部規(guī)劃來(lái)預(yù)測(cè) 按國(guó)家建設(shè)部規(guī)定,2000 年后城市綠化面積需達(dá)到30 %。目前深圳、珠海、廈門等城市的綠化面積已超過(guò)此值。城市人均綠地面積需達(dá)到7 m 以上。照此估計(jì)每年約需5～6 萬(wàn)hm

10、草坪,剪草機(jī)30 萬(wàn)臺(tái)。在草坪的建設(shè)過(guò)程中,隨之而來(lái)的相關(guān)園林設(shè)備的市場(chǎng)無(wú)疑是十分廣闊的。 1.4 選題目的意義： 綜上所述,我國(guó)綠化環(huán)境使剪草機(jī)行業(yè)的迅速發(fā)展勢(shì)在必行,為此必須防止為爭(zhēng)奪這一市場(chǎng)一哄而起、在低水平低質(zhì)量上重復(fù)建廠生產(chǎn)的不良局面,建議有志于開(kāi)發(fā)這類產(chǎn)品的企業(yè)聯(lián)合起來(lái)開(kāi)發(fā)產(chǎn)銷對(duì)路的產(chǎn)品。在創(chuàng)名牌,上規(guī)模,上品種,上檔次等方面進(jìn)行有益的競(jìng)爭(zhēng),抓住這個(gè)商機(jī),充分利用原有的廠房設(shè)備,適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行技術(shù)改造進(jìn)行一定規(guī)模的生產(chǎn)。 根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，剪草機(jī)必須符合當(dāng)今人類對(duì)環(huán)境保護(hù)方面的需求,目前市面上的剪草機(jī)大多都是動(dòng)力引擎這會(huì)產(chǎn)生較大的噪音，帶來(lái)環(huán)境污染，在辦公和學(xué)習(xí)的地方，這種動(dòng)

11、力引擎的剪草機(jī)非常不受歡迎。由于動(dòng)力引擎剪草機(jī)有動(dòng)力裝置，保養(yǎng)維護(hù)費(fèi)用較高;同時(shí)動(dòng)力引擎剪草機(jī)主要依靠刀片的高速旋轉(zhuǎn)把草割斷，通過(guò)旋轉(zhuǎn)氣流把草排出，因此，對(duì)整機(jī)的安全性要求較高，操作時(shí)也會(huì)給工作人員帶來(lái)強(qiáng)烈的震動(dòng)，使得操作很不舒服。雖然動(dòng)力引擎剪草機(jī)剪草效率較高，剪草效果較好，但是價(jià)格也較昂貴，對(duì)于一般的用戶難以接受。所以研究一種無(wú)引擎驅(qū)動(dòng)且造價(jià)較低的剪草機(jī)勢(shì)在必行！ - 38 - 第二章 方案設(shè)計(jì) 2.1 工作原理 通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，我們決定設(shè)計(jì)一種無(wú)引擎驅(qū)動(dòng)，無(wú)噪音污染，剪草高度可調(diào)節(jié)，簡(jiǎn)潔輕便

12、，操作舒適和美觀適用的草坪剪草機(jī)。工作原理如圖2—1所示，剪草機(jī)工作時(shí)由人推動(dòng)機(jī)器行走，從而使剪草機(jī)的后輪1轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)大齒輪2的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪2和1組成的增速機(jī)構(gòu)使得速度得以提升，并帶動(dòng)大鏈輪4回轉(zhuǎn)，通過(guò)大鏈輪4帶動(dòng)小鏈輪5運(yùn)動(dòng)將運(yùn)動(dòng)傳遞給滾刀，使固定其上的刀片與固定在底刀軸上的固定刀片形成剪切運(yùn)動(dòng)。 圖 2—1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 我們所設(shè)計(jì)的手推式草坪剪草機(jī)首先要通過(guò)一個(gè)傳力構(gòu)件將人力傳遞出去。為了讓操作者在正常行走的速度下操作，傳遞出去的力應(yīng)該通過(guò)增速機(jī)構(gòu)繼續(xù)傳遞，運(yùn)動(dòng)傳遞到滾刀。通過(guò)分析得到手推式草坪剪草機(jī)的組成框圖，如圖2—2所示。 2.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 能夠?qū)崿F(xiàn)手推草坪剪草

13、機(jī)功能的技術(shù)原理很多，但各有利有弊，具體分析如下： 驅(qū)動(dòng)方式選擇： 1） 用腳驅(qū)動(dòng) 用腳驅(qū)動(dòng)時(shí)，一般操作者都需要站在或者坐在被驅(qū)動(dòng)的的機(jī)器上用力操作，這樣所設(shè)計(jì)的剪草機(jī)除了要完成剪草動(dòng)作外，還要承受操作者的自重，且要有方向控制裝置，使的機(jī)器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、尺寸較大，不適合小面積草坪使用。 2） 用手驅(qū)動(dòng) 用手驅(qū)動(dòng)可以避免用腳驅(qū)動(dòng)時(shí)存在的問(wèn)題，使得所設(shè)計(jì)的剪草機(jī)小巧，且可以靈活操作。因此我們選擇設(shè)計(jì)手動(dòng)式剪草機(jī)。 傳 力 機(jī) 構(gòu) 增 速 機(jī) 構(gòu) 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 圖2—2 草坪剪草機(jī)的組成框圖 斷草方式選擇： 1）

14、用割的方式 即用刀將草截?cái)?。但是草柔軟，而且一端自由，采用割的方式將草截?cái)噍^難以實(shí)現(xiàn)。 2） 用打的方式 即用刀片或打草繩將草打斷。用這種方法修草時(shí)所需要的速度非常高，要求在草還沒(méi)被打倒之前將草打斷，這樣的修草產(chǎn)品也有，但是都得用引擎驅(qū)動(dòng)，不符合我們的環(huán)保設(shè)計(jì)要求。 3） 用剪斷的方式 即用刀將草剪斷，用兩個(gè)刀片作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的原理較容易將草剪斷，而且不需要很高的速度。因此我們選擇設(shè)計(jì)剪斷方式斷草。 手動(dòng)的形式又有用手搖動(dòng)和用手推動(dòng)兩種。機(jī)械容易實(shí)現(xiàn)的是簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)動(dòng)，如果用手搖動(dòng)手柄實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件的往復(fù)移動(dòng)，由于剪草機(jī)還要靠人力推著向前行進(jìn)，操作者要完成的動(dòng)作太多，操作很不方便。要使得操作

15、者只通過(guò)簡(jiǎn)單的操作即可完成剪草動(dòng)作，可以用手推著剪草機(jī)向前行進(jìn)，靠剪草機(jī)輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)將轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成往復(fù)移動(dòng)而輸出到執(zhí)行構(gòu)件。顯然設(shè)計(jì)成手推動(dòng)式草坪剪草機(jī)是合理可行的。 2.3 用組合法實(shí)現(xiàn)增速 為了讓操作者在正常行走速度下操作，傳遞出去的力應(yīng)通過(guò)增速機(jī)構(gòu)繼續(xù)傳遞。由于轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)輸入構(gòu)件作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣在剪草機(jī)動(dòng)力輸入構(gòu)件輪子和執(zhí)行構(gòu)件滾刀之間，可以采用鏈傳動(dòng)，帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)。由此，設(shè)計(jì)了以下幾種傳動(dòng)方案。為了讓設(shè)計(jì)的剪草機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，可以采用齒輪傳動(dòng)。而齒輪傳動(dòng)有直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，圓錐齒輪傳動(dòng)和蝸輪蝸桿傳動(dòng)等。由于蝸輪蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)效率低，一般是蝸桿為主動(dòng)輪，且軸線空

16、間交錯(cuò)，用來(lái)做剪草機(jī)，會(huì)使得支撐結(jié)構(gòu)復(fù)雜。圓錐齒輪傳動(dòng)的軸線相交，且其中一個(gè)齒輪需懸掛，也會(huì)使剪草機(jī)機(jī)構(gòu)復(fù)雜。直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪的軸線互相平行，支撐結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，同時(shí)剪草機(jī)的速度不高，載荷也不大，因此，可以選擇直齒圓柱齒輪作為增速機(jī)構(gòu)。由于齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比不能太大，增速不夠明顯，因此采用直齒輪加鏈輪傳動(dòng)的組成方案。機(jī)構(gòu)組成方案如圖2—3所示。 圖2—3 機(jī)構(gòu)組成方案 2.4刀架高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 我們還希望所設(shè)計(jì)的剪草機(jī)能實(shí)現(xiàn)剪草高度的調(diào)節(jié)。要實(shí)現(xiàn)此功能，還需要增加一個(gè)能使刀架（包括活動(dòng)刀片和固定刀片）沿垂直方向移動(dòng)的移動(dòng)副，同時(shí)又要保證兩鏈輪之間的中心距保持不變，因此選用

17、曲面滑塊,如圖2—4所示。 圖2—4 曲面滑塊 第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì) 3.1.1 齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 選定齒輪的類型，精度等級(jí)，材料以及齒數(shù) 1） 按照?qǐng)D2—1所示的傳動(dòng)方案，因?yàn)辇X輪受軸向力很小，故選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，制作比較簡(jiǎn)單可以降低成本。 2） 該剪草機(jī)工作時(shí)的速度較低，所以選擇8級(jí)精度（GB10095-88）。 3） 材料選擇。由輪齒的失效形式可知，設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，應(yīng)該使齒面具有較高的抗磨損、抗點(diǎn)蝕、抗膠合以及抗塑性變形的能力，而齒根要有較高的抗折斷的能力。因此，對(duì)齒輪的材料性能基本要

18、求為：齒面要硬、齒芯要韌。一般齒輪材料有鋼，鑄鐵，以及非金屬材料。 齒輪材料的選擇原則：齒輪材料必須滿足工作的要求；應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小、毛坯成型的方法以及熱處理和制造工藝：如正火碳鋼，不論毛坯的制作方法如何，只能用于制作在載荷平穩(wěn)或輕度沖擊下工作的齒輪，不能承受大的沖擊載荷；調(diào)質(zhì)碳鋼可以用于制作在中等沖擊載荷平穩(wěn)下工作的齒輪；合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下的齒輪；飛行器中的齒輪傳動(dòng)，要求齒輪尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處理的高強(qiáng)度合金鋼；金屬制作的軟齒面齒輪，配對(duì)兩輪齒面的硬度差應(yīng)保持為30~50HBS或更多。由剪草機(jī)的工作條件可知對(duì)齒輪材料要求不高，而且大尺寸的齒輪一般采用鑄造

19、毛坯，因此可選用鑄鋼或鑄鐵作為齒輪材料。 根據(jù)齒輪材料選擇的原則以及常用材料的力學(xué)特性選擇大小齒輪的材料為ZG310-570，采用表面淬火。 2 齒輪尺寸設(shè)計(jì) 開(kāi)式（半開(kāi)式）齒輪傳動(dòng)，由于輪齒主要為磨損失效，為使得輪齒不至于過(guò)小，故小齒輪不適宜選用過(guò)多的齒數(shù)，一般可取Z=17~20。本設(shè)計(jì)中選擇小齒輪齒數(shù)z=20，大齒輪的齒數(shù)，取。設(shè)計(jì)傳動(dòng)比。人正常行走時(shí)的速度為大約1.2m/s,步距60~75cm?？紤]到剪草時(shí)的實(shí)際情況，取0.8m/s。設(shè)計(jì)剪草機(jī)的后輪直徑為430mm。設(shè)想剪草機(jī)工作時(shí)處于理想狀況下即輪子只滾動(dòng)不滑動(dòng)。由此可得，后輪軸的轉(zhuǎn)速約為。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得：橡膠輪胎對(duì)土路面的

20、滾動(dòng)摩擦力臂為10~15/mm，由于設(shè)計(jì)要求剪草機(jī)質(zhì)量不大于50Kg，則車輪沿地面的最大滾動(dòng)阻力矩為。設(shè)計(jì)剪草機(jī)工作壽命為8年。 3 軸Ⅰ和軸Ⅱ上齒輪2和齒輪1的設(shè)計(jì) 基本參數(shù) ⒈ 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，即 ≥ 1） 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 （1）試選載荷系數(shù) （2）小齒輪轉(zhuǎn)矩 注：由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得：圓柱齒輪機(jī)械傳動(dòng)7級(jí)精度的傳動(dòng)效率為0.98-0.995 （3）選取齒寬系數(shù) （4）材料的彈性影響系數(shù) （5）由齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 （6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （7）查得接觸

21、疲勞壽命系數(shù); （8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得 2）計(jì)算 （1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑，代入接觸疲勞許用應(yīng)力中的較小值 ≥ （2）計(jì)算圓周速度與齒寬 （3）計(jì)算齒寬與齒高之比 模數(shù) 齒高 （4） 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)速度,7級(jí)精度，查得動(dòng)載系數(shù); 直齒輪，假設(shè)＜查得; 使用系數(shù); 7級(jí)精度小齒輪對(duì)稱支撐布置，； 由，得；故載荷系數(shù) 2. 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 彎曲疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 ≥ 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 （1）查得小齒輪的彎曲疲勞極限；齒輪的彎曲疲勞極限； （2）查得彎曲疲勞壽命

22、系數(shù)；; （3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，得 （4）計(jì)算載荷系數(shù) （5）查取齒形系數(shù) ； （6）查取應(yīng)力校正系數(shù),; （7）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較得： 大齒輪的數(shù)值大。 2） 設(shè)計(jì)計(jì)算 ≥ 由上可得，小齒輪的分度圓直徑大于22.5mm，模數(shù)大于1.013即可滿足齒輪強(qiáng)度要求?？紤]到加工難易以及軸的強(qiáng)度故取模數(shù)m=6.5，小齒輪分度圓直徑為130mm。 3. 幾何尺寸計(jì)算 1） 計(jì)算分度圓直徑 2） 計(jì)算中心距 3） 計(jì)算齒輪寬度

23、 取 , . 4） 計(jì)算齒頂圓直徑 5） 計(jì)算齒根圓直徑 齒輪結(jié)構(gòu)通常與其幾何尺寸，材料及制造工藝有關(guān)，一般多采用鑄造或者鍛造毛坯。當(dāng)毛坯直徑大于400mm時(shí)，可以考慮鑄造毛坯；當(dāng)齒輪根圓直徑與該處軸所需直徑差值過(guò)小時(shí)，為避免由于鍵槽處輪轂過(guò)于薄弱而發(fā)生失效，應(yīng)將齒輪與軸加工成一體；由于小齒輪的齒頂圓直徑＜160mm，所以可以做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪。如圖示：

24、 圖 3—1 齒輪結(jié)構(gòu)形式圖 圖3—2 小齒輪形狀結(jié)構(gòu)圖 而大齒輪的齒頂圓直徑＞160mm，所以大齒輪的形狀結(jié)構(gòu)如圖3-3所示： 圖3—3 大齒輪形狀結(jié)構(gòu)圖 3.1.2 鏈輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 鏈傳動(dòng)主要用在要求工作可靠，且兩軸相距較遠(yuǎn)，以及其它不宜采用齒輪傳動(dòng)的場(chǎng)合。其中滾子鏈?zhǔn)褂米顝V，且齒形鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高，制造較難，故此處采用滾子鏈鏈傳動(dòng)。 鏈輪的材料應(yīng)能保證輪齒具有足夠的耐磨性和強(qiáng)度。由于小鏈輪輪齒的嚙合次數(shù)比大鏈輪輪齒的嚙合次數(shù)多，所受沖擊也較嚴(yán)重，故小鏈輪應(yīng)采用較好的材料制造。

25、所以大鏈輪的材料選用35鋼，小鏈輪則選用20鋼。 1. 選擇鏈輪齒數(shù) 假設(shè)鏈速v=0.6—3m/s，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取小鏈輪齒數(shù)；大鏈輪齒數(shù)。 2. 計(jì)算功率 由手冊(cè)查得工作情況系數(shù),故 3. 確定鏈條鏈節(jié)數(shù) 初定中心距，則鏈節(jié)數(shù)為 取節(jié) 4. 確定鏈條的節(jié)距P 由小鏈輪轉(zhuǎn)速估計(jì)，鏈工作在功率曲線頂點(diǎn)左側(cè)時(shí)，可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞。查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù) ; ; 選取單排鏈，,故得所需傳遞的功率為 由小鏈輪轉(zhuǎn)速及功率,考慮到剪草時(shí)的實(shí)際情況，根據(jù)手冊(cè)選取鏈號(hào)為10A單排鏈。同時(shí)也證實(shí)原估計(jì)鏈工作在額定功率曲線頂點(diǎn)左側(cè)是正確的。再查得鏈節(jié)距P=15.875mm

26、。 5. 確定鏈長(zhǎng)L及中心距a 中心距減少量 實(shí)際中心距 取 6. 驗(yàn)算鏈速 與原假設(shè)相符。 7. 驗(yàn)算小鏈輪轂孔 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得小鏈輪轂孔許用最大直徑為45mm。 8. 幾何尺寸計(jì)算 1） 計(jì)算分度圓直徑 2） 計(jì)算齒頂圓直徑 因此，取 因此，取 3） 計(jì)算齒根圓直徑 小直徑的直徑可制成整體式，中等尺寸的鏈輪可制成孔板式。由計(jì)算結(jié)果可以得出大小鏈輪的形狀結(jié)構(gòu)。如圖3-4，3-5所示： 圖3—4 小鏈輪形狀結(jié)構(gòu)圖 圖3—5 大鏈輪形狀結(jié)構(gòu)圖 3.1.3 軸的設(shè)計(jì) 1 軸的材料選擇

27、 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。 由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造尤為廣泛，其中最常用的是45號(hào)鋼。 合金鋼比碳鋼具有更高的力學(xué)性能和更好的淬火性能。因此，在傳遞大動(dòng)力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常采用合金鋼。 必須指出：在一般工作溫度下（低于200℃），各種碳鋼和合金鋼的彈性模量均相差不多，因此在選擇鋼的種類和決定鋼的熱處理方法時(shí)，所根據(jù)的是強(qiáng)度與耐磨性，而不是軸的彎曲或扭轉(zhuǎn)剛度。但也應(yīng)當(dāng)注意，在既定

28、條件下，有時(shí)也可以選擇強(qiáng)度較低的鋼材，而用適當(dāng)增大軸的截面面積的辦法來(lái)提高軸的剛度。 各種熱處理（如高頻淬火、滲碳、氮化、氰化等）以及表面強(qiáng)化處理（如噴丸、滾壓等），對(duì)提高軸的抗疲勞強(qiáng)度都有著顯著的效果。 高強(qiáng)度鑄鐵和球墨鑄鐵容易作成復(fù)雜的形狀，且具有價(jià)廉，良好的吸振性和耐磨性，以及對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低等優(yōu)點(diǎn)，可用于制造外形復(fù)雜的軸。 根據(jù)軸的常用材料及其主要力學(xué)性能，結(jié)合此處的實(shí)際的情況，所受載荷小而且轉(zhuǎn)速低所以三個(gè)軸均選擇用45鋼（調(diào)質(zhì)）。 2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。 軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置以及形式；軸上零件

29、的類型，尺寸，數(shù)量以及和軸聯(lián)接的方法；載荷的性質(zhì)，大小，方向以及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結(jié)構(gòu)因素較多，而且結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而不同，所以軸沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計(jì)時(shí)必須針對(duì)不同情況進(jìn)行具體的分析。但是，不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)該滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。 軸上零件的軸向定位是以軸肩、套筒、圓螺母、軸端擋圈和軸承端蓋等來(lái)保證的。 軸肩　分為定位軸肩和非定位軸肩兩類，利用軸肩定位是最方便可靠的方法，但采用軸肩就必然會(huì)使軸的直徑加大，而且軸肩處將因截面突變而引起應(yīng)力集中。另外，軸肩過(guò)多時(shí)也不

30、利于加工。因此，軸肩定位多用于軸向力較大的場(chǎng)合。 套筒定位　結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定位可靠，軸上不需開(kāi)槽﹑鉆孔和切制螺紋，因而不影響軸的疲勞強(qiáng)度，一般用于軸上兩個(gè)零件之間的定位。如兩零件的間距較大時(shí)，不宜采用套筒定位，以免增大套筒的質(zhì)量及材料用量。因套筒與軸的配合較松，如軸的轉(zhuǎn)速較高時(shí)，也不宜采用套筒定位。 圓螺母　定位可承受大的軸向力，但軸上螺紋處有較大的應(yīng)力集中，會(huì)降低軸的疲勞強(qiáng)度，故一般用于固定軸端的零件，有雙圓螺母和圓螺母與止動(dòng)墊片兩種型式。當(dāng)軸上兩零件間距離較大不宜使用套筒定位時(shí)，也常采用圓螺母定位。 軸承端蓋　用螺釘或榫槽與箱體聯(lián)接而使?jié)L動(dòng)軸承的外圈得到軸向定位。在一般情況下，整個(gè)軸的軸

31、向定位也常利用軸承端蓋來(lái)實(shí)現(xiàn)。 軸上零件的周向定位的目的是限制軸上零件與軸發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的周向定位零件有鍵﹑花鍵、銷﹑緊定螺釘以及過(guò)盈配合等，其中緊定螺釘只用在傳力不大之處 有配合要求的軸段，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑。安裝標(biāo)準(zhǔn)件（如滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器、密封圈等）部位的軸徑，應(yīng)取為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值及所選配合的公差。 為了使齒輪、軸承等有配合要求的零件裝拆方便，并減少配合表面的擦傷，在配合軸段前應(yīng)采用較小的直徑。為了使與軸作過(guò)盈配合的零件易于裝配，相配軸段的壓入端應(yīng)制出錐度；或在同一軸段的兩個(gè)部位上采用不同的尺寸公差。 確定各軸段長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)還要保證零件所需的裝配或調(diào)整空間。軸

32、的各段長(zhǎng)度主要是根據(jù)各零件與軸配合部分的軸向尺寸和相鄰零件間必要的空隙來(lái)確定的。為了保證軸向定位可靠，與齒輪和聯(lián)軸器等零件相配合部分的軸段長(zhǎng)度一般應(yīng)比輪轂長(zhǎng)度短2～3mm。 結(jié)合以上設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)各個(gè)軸的結(jié)構(gòu)尺寸如下： （1） 軸Ⅰ的設(shè)計(jì) 1） 求作用在軸Ⅰ上齒輪2的力 因?yàn)? ，故 （） 由此可見(jiàn)，軸所承受的力很小。 2） 初步確定軸的最小直徑 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得，取=112,于是得 考慮到需要開(kāi)鍵槽以及加工工藝，故取。顯然，軸的最小直徑是安裝車輪處，即。 3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 ①為了滿足車輪的軸向定位要求，車輪外用M16的螺母定位

33、；內(nèi)用套筒定位。 ②初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)承受的徑向和軸向力均很小，故選用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)，參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 276-1994,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0組基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列深溝球軸承6004，其尺寸為，由于需要安裝擋油環(huán)，所以軸承內(nèi)用套筒定位，套筒用軸肩定位；外用軸承端蓋定位。軸承安裝在軸承架里，其周向定位是借助過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。。 ③由于軸上齒輪之間的配合原因，故?、螅舳蔚闹睆綖椋蝗?。 ④取安裝齒輪處的軸段Ⅴ－Ⅵ的直徑；。齒輪的右端采用軸肩定位，軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度。齒輪左端采用圓螺母定位，取用M27圓螺母，螺紋。

34、 ⑤；。 ⑥軸承端蓋采用M5的螺釘固定，軸承端蓋的總寬度為20mm，故取。 至此，已初步確定了軸Ⅰ的各段直徑和長(zhǎng)度。 ⑦軸上零件的周向定位 齒輪、車輪與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。按由手冊(cè)查得平鍵截面（摘自GB/T 1095-2003），鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為50mm（摘自GB/T 1096-2003）。 同時(shí)為了保證齒輪與軸的配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為H7/n6；同樣車輪與與軸的聯(lián)接，選用B型平鍵，車輪與軸的配合為H7/k6. ⑧由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得，M16螺紋倒角為245；M27螺紋倒角為145；各軸肩處的圓角半徑取R1。 初步確定的軸Ⅰ的結(jié)構(gòu)如圖3—6所示。

35、 圖3—6軸Ⅰ的結(jié)構(gòu) （2） 軸Ⅱ的設(shè)計(jì) 參照軸Ⅰ的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 1） 求作用在軸Ⅱ上齒輪1的力 2） 初步確定軸的最小直徑 取=112 考慮到需要開(kāi)鍵槽以及加工工藝，故取=20mm。顯然，軸的最小直徑是安裝軸承處。 3） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 ①初步選擇滾動(dòng)軸承。 由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0組基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列深溝球軸承6004，其尺寸為，外部定位方式為軸承架定位，內(nèi)部為套筒定位。故取。 ②；。 ③Ⅲ-Ⅳ段和Ⅶ-Ⅷ段是安裝大鏈輪的軸段，故其直徑為30mm，長(zhǎng)度為10mm。左右兩端定位分別為軸肩定位和套筒

36、定位。軸肩直徑為，長(zhǎng)度為，。 ④Ⅴ－Ⅵ段為小齒輪。分度圓直徑為130mm。長(zhǎng)度為134mm，左端用圓螺母定位，右端用軸肩定位。圓螺母選取M42,該段長(zhǎng)25mm。軸肩直徑為52mm，長(zhǎng)10mm。 ⑤軸上零件的周向定位 齒輪和鏈輪與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。選用平鍵分別為和B型平鍵，配合為H7/n6。 ⑥取軸端倒角為145，各軸肩處的圓角半徑取R1。 初步確定的軸Ⅱ的結(jié)構(gòu)如圖3—7所示。 圖3—7 軸Ⅱ的結(jié)構(gòu) （3） 軸Ⅲ的設(shè)計(jì) 參照軸Ⅰ，軸Ⅱ的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以得出： 取軸Ⅲ的=20mm亦滿足強(qiáng)度要求

37、。顯然，軸的最小直徑是安裝軸承處。 3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 ①取=13mm。 ②初步選擇滾動(dòng)軸承。 由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取兩組軸承均為0組基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列深溝球軸承6004，其尺寸為，兩軸承與鏈輪之間用套筒定位。外側(cè)采用軸承架定位。。 ③；。 ④Ⅲ-Ⅳ段和Ⅶ-Ⅷ段是安裝小鏈輪的軸段，故選其直徑為30mm，長(zhǎng)度為10mm。左右定位均用套筒定位。 ⑤Ⅳ-Ⅴ段為安裝滾刀處。采用套筒定位。直徑為，長(zhǎng)度為。 ⑥軸上零件的周向定位 小鏈輪與軸的周向定位均采用B型平鍵聯(lián)接。選用平鍵為B型平鍵，滾刀與軸的聯(lián)接選用平鍵，配合均為H7/n6。 ⑦取軸端倒角為

38、145，各軸肩處的圓角半徑取R1。 初步確定的軸Ⅲ的結(jié)構(gòu)如圖3—8所示。 圖3—8 軸Ⅲ的結(jié)構(gòu) （4）底刀軸的設(shè)計(jì) 根據(jù)以上軸的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可做出底刀軸的結(jié)構(gòu)如下： ①取33.5mm。并外接直徑為30的旋轉(zhuǎn)手柄。 ②初步選擇滾動(dòng)軸承。 選用同上軸同樣的滾動(dòng)軸承。內(nèi)部采用軸肩定位，外部一端用軸承架定位，有外接手柄的一端用軸承端蓋定位。， ③；。 ④Ⅳ－Ⅴ段是安裝底刀的部分，取。 ⑤軸承端蓋的總寬度為31mm，用M5螺釘固定。 ⑥底刀與軸之間的定位采用過(guò)渡配合和螺紋聯(lián)接。 ⑦取軸端倒角，螺紋倒角為145，各軸

39、肩處的圓角半徑取R1。 初步確定的底刀軸的結(jié)構(gòu)如圖3—9所示。 圖3—9 底刀軸的結(jié)構(gòu) 3 提高軸強(qiáng)度的措施 (1) 合理布置軸上零件以減小軸的載荷； (2) 改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)以減小應(yīng)力集中的影響； 軸通常是在變應(yīng)力條件下工作的,軸的截面尺寸發(fā)生突變處要產(chǎn)生應(yīng)力集中,軸的疲勞破壞往往在此發(fā)生。為了提高軸的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)盡量減少應(yīng)力集中源和降低應(yīng)力集中程度。為此軸肩處應(yīng)采用較大的過(guò)渡圓角半徑r來(lái)降低應(yīng)力集中。但對(duì)定位軸肩，還必須保證零件得到可靠的定位。當(dāng)靠軸肩定位的零件的圓角半徑很小時(shí)，為了增大軸肩處的圓角半徑，可采用內(nèi)

40、凹圓角或加裝隔離環(huán)。 (3)改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)以減小軸的載荷； (4)改進(jìn)軸的表面質(zhì)量以提高軸的疲勞強(qiáng)度； 軸的表面粗糙度和表面強(qiáng)化處理方法也會(huì)對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生影響。軸的表面愈粗糙，疲勞強(qiáng)度也愈低。因此，應(yīng)合理減小軸的表面及圓角處的加工粗糙度值。 表面強(qiáng)化處理的方法有：表面高頻淬火等熱處理；表面滲碳、氰化、氮化等化學(xué)熱處理；碾壓、噴丸等強(qiáng)化處理。通過(guò)碾壓、噴丸進(jìn)行表面強(qiáng)化處理時(shí)可使軸的表層產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，從而提高軸的抗疲勞能力。 各個(gè)軸均采用淬火處理。 4 軸的結(jié)構(gòu)工藝性 軸的結(jié)構(gòu)工藝性是指軸的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)便于加工和裝配軸上零件，并且生產(chǎn)率高，成本低。一般地說(shuō),軸的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單,

41、工藝性越好。因此,在滿足使用要求的前提下,軸的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)盡量簡(jiǎn)化。 為了便于裝配零件并去掉毛刺，軸端應(yīng)制出45的倒角；需要磨削加工的軸段，應(yīng)留有砂輪越程槽；需要切制螺紋的軸段，應(yīng)留有退刀槽。它們的尺寸可參看標(biāo)準(zhǔn)或手冊(cè)。 為減少加工了減少裝夾工件的時(shí)間，在同一軸上，不同軸段的鍵槽應(yīng)布置（或投影）在軸的同一母線上。為了刀具種類和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，軸上直徑相近的圓角、倒角、鍵槽寬度、砂輪越程槽寬度和退刀槽寬度等應(yīng)盡可能采用相同的尺寸。 3.1.4 軸承校核 滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的零件之一，它是依靠主要元件間的滾動(dòng)接觸來(lái)支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。常用的滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)工廠大量

42、制造即供應(yīng)各種規(guī)格常用的軸承。 滾動(dòng)軸承的構(gòu)成：包括：內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體、保持架 內(nèi)圈用來(lái)和軸頸裝配，外圈用來(lái)和軸承座孔裝配。通常是內(nèi)圈隨軸頸回轉(zhuǎn)，外圈固定，但也可以用于外圈回轉(zhuǎn)而內(nèi)圈不動(dòng)，或是內(nèi)、外圈同時(shí)回轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。當(dāng)內(nèi)、外圈相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體即在內(nèi)、外圈的滾道內(nèi)滾動(dòng)。保持架的作用主要是均勻地隔開(kāi)滾動(dòng)體。 滾動(dòng)體的基本類型有：鋼球、圓柱滾子、圓錐滾子、滾針、鼓形滾子、不對(duì)稱鼓形滾子。 與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承具有旋轉(zhuǎn)精度高、啟動(dòng)力矩小、是標(biāo)準(zhǔn)件、選用方便等特點(diǎn)。 與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)： 1、一般條件下，滾動(dòng)軸承的效率和液體動(dòng)力潤(rùn)滑軸承相當(dāng)，但較混合潤(rùn)

43、滑軸承要高一些； 2、徑向游隙比較小，向心角接觸軸承可用預(yù)緊可用預(yù)緊力消除游 隙， 運(yùn)轉(zhuǎn)精度高； 3、對(duì)于同尺寸的軸徑，滾動(dòng)軸承的寬度比滑動(dòng)軸承小，可使機(jī)器的 軸向結(jié)構(gòu)緊湊； 4、大多數(shù)滾動(dòng)軸承能同時(shí)受徑向和軸向載荷，故軸承組合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； 5、消耗潤(rùn)滑劑少，便于密封，易于維護(hù)； 6、不需要有用有色金屬； 7、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，成批生產(chǎn)，成本低； 與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承的缺點(diǎn)： 1、承受沖擊載荷能力較差； 2、高速重載載荷下軸承壽命較低； 3、振動(dòng)及噪聲較大； 4、徑向尺寸比滑動(dòng)軸承； 能否正確選用滾動(dòng)軸承，對(duì)主機(jī)能否獲得良好的工作性能，延長(zhǎng)使用壽命；對(duì)企業(yè)能否縮短維修時(shí)間

44、，減少維修費(fèi)用，提高機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)率，都有著十分重要的作用。因此，不論是設(shè)計(jì)制造單位，還是維修使用單位，在選擇滾動(dòng)軸承時(shí)都必須高度重視。一般來(lái)說(shuō)，選擇軸承的步驟可能概括為：1.根據(jù)軸承工作條件（包括載荷方向及載荷類型、轉(zhuǎn)速、潤(rùn)滑方式、同軸度要求、定位或非定位、安裝和維修環(huán)境、環(huán)境溫度等），選擇軸承基本類型、公差等級(jí)和游隙；2.根據(jù)軸承的工作條件和受力情況和壽命要求，通過(guò)計(jì)算確定軸承型號(hào)，或根據(jù)使用要求，選定軸承型號(hào)，再驗(yàn)算壽命；3.驗(yàn)算所選軸承的額定載荷和極限轉(zhuǎn)速。 選擇軸承的主要考慮因素是極限轉(zhuǎn)速、要求的確良?jí)勖洼d荷能力，其它的因素則有助于確定軸承類型、結(jié)構(gòu)、尺寸及公差等級(jí)和游隙工求的最終方

45、案。類型選擇，各類滾動(dòng)軸承具有不同的特性，適用于各種機(jī)械的不同使用情況。選擇軸承類型時(shí)，通常應(yīng)考慮下列因素。一般情況下：對(duì)承受推力載荷時(shí)選用推力軸承、角接觸軸承，對(duì)高速應(yīng)用場(chǎng)合通常使用球軸承，承受重的徑向載荷時(shí)，則選用滾子軸承。總之，選用人員應(yīng)從不同生產(chǎn)廠家、眾多的軸承產(chǎn)品中，選用合適的類型。軸承所占機(jī)械的空間和位置在機(jī)械設(shè)計(jì)中，一般先確定軸的尺寸，然后，根據(jù)軸的尺寸選擇滾動(dòng)軸承。通常是小軸選用球軸承，大軸選用滾子軸承。但是，當(dāng)軸承在機(jī)器的直徑方向受到限制時(shí)，則選用滾針軸承、特輕和超輕系列的球或滾子軸承；當(dāng)軸承在機(jī)器的軸向位置受到限制時(shí)，可選用窄的或特窄系列的球或滾子軸承。軸承所受載荷的大小、

46、方向和性質(zhì)載荷是選用軸承的最主要因素。滾子軸承用于承受較重的載荷，球軸承用于承受較輕的或中等載荷，滲碳鋼制造或貝氏體淬火的軸承，可承受沖擊與振動(dòng)載荷。在載荷的作用方向方面，承受純徑向載荷時(shí)，可選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承。承受較小的純軸向載荷時(shí)，可選用推力球軸承；承受較大的純軸向載荷時(shí)，可選用推力滾子軸承。當(dāng)軸承承受徑向和軸向聯(lián)合載荷時(shí)，一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。對(duì)于懸臂支撐結(jié)構(gòu)，常采用圓錐滾子軸承或角接觸球軸承，且成對(duì)使用。 滾動(dòng)軸承類型選擇應(yīng)注意的問(wèn)題: 1、考慮軸承的承受載荷情況 方向：受徑向力時(shí)，用向心軸承；受軸向力時(shí)，用推力軸承；徑向力和周向力聯(lián)合作用時(shí)，

47、用向心推力軸承； 大?。菏艿捷^大載荷時(shí)，可用滾子軸承，或尺寸系列較大的軸承；受到較小載荷時(shí)，可用球軸承，或尺寸系列較小的軸承 2、考慮對(duì)軸承尺寸的限制 當(dāng)對(duì)軸承的徑向尺寸嚴(yán)格限制時(shí)，可選用滾針軸承； 3、考慮軸承的轉(zhuǎn)速 一般來(lái)講，球軸承比滾子軸承能適應(yīng)更高的轉(zhuǎn)速，輕系列的軸承比重系列的軸承能適應(yīng)更高的轉(zhuǎn)速；此外，各類推力軸承的極限轉(zhuǎn)速很低，不易用于高轉(zhuǎn)速的情況。 4、考慮對(duì)軸承的調(diào)心性要求 調(diào)心球軸承和調(diào)心滾子軸承均能滿足一定的調(diào)心要求（即：軸心線與軸承座孔心線可適當(dāng)偏轉(zhuǎn)），而圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承、滾針軸承滿足調(diào)心要求的能力幾乎為零 根據(jù)各個(gè)軸承的特點(diǎn)以及選用原則，可以

48、肯定我們初步選定的型號(hào)6004深溝球軸承滿足要求。 由于軸3所承載的載荷最大，且軸3的轉(zhuǎn)速最大，故軸3上的軸承最危險(xiǎn)。若此軸承壽命滿足要求，則其它軸承亦可滿足要求。所選6004深溝球軸承的基本額定動(dòng)載荷C為9.38kN假設(shè)鏈傳動(dòng)的效率為0.9。 顯然，軸承壽命滿足要求。 3.2 剪草機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3.2.1 斷草方式選擇 1 用割的方式 即用刀將草截?cái)?。但是草比較柔軟，而且一端自由，采用割的方式將草截?cái)噍^難以實(shí)現(xiàn)。 2 用打的方式 即用刀片或打草繩將草打斷。用這種方法修草時(shí)所需要的速度非常高，要求在草還沒(méi)被打倒之前將草打斷，這樣的修草產(chǎn)品以有，但是都是得用引擎驅(qū)動(dòng)

49、，不符合我們的環(huán)保設(shè)計(jì)要求。 3 用剪斷的方式 即用刀將草剪斷，用兩個(gè)刀片作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的原理較容易將草剪斷，而且不需要很高的速度。 綜合以上幾種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)理念以及實(shí)際需求，我們選擇設(shè)計(jì)剪斷方式斷草。 3.2.2 刀架設(shè)計(jì) 1　剪切裝置 剪切裝置由的滾刀和底刀組成。底刀固定在底刀架上 ,剪草時(shí)位置不動(dòng) ,刀刃為直線型。滾刀結(jié)構(gòu)如圖 3—10所示 ,滾刀的刀片形狀為螺旋曲面 ,刀刃為螺旋線 ,五片刀片均勻分布固定在刀架上。剪草時(shí) ,滾刀向前轉(zhuǎn)動(dòng) ,刀刃由一端開(kāi)始與底刀刃逐點(diǎn)組成剪口 ,草隨著滾刀刀片螺旋面的旋轉(zhuǎn)被卷進(jìn)剪口內(nèi) ,并被剪斷。上下刀刃在剪草過(guò)程中始終為點(diǎn)接觸。

50、 2 刀刃間隙調(diào)整裝置 刀刃間隙調(diào)整裝置由圖 3—11中的旋轉(zhuǎn)手輪、螺紋聯(lián)接組成。旋轉(zhuǎn)手輪 ,使軸沿螺紋因旋合的長(zhǎng)短而帶動(dòng)底刀架以軸為支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng) ,隨著底刀架的轉(zhuǎn)動(dòng) ,底刀便上下移動(dòng) ,就可調(diào)整底刀與滾刀刀刃之間的間隙。手柄左旋 ,間隙增大；手柄右旋 ，間隙減小。 3.2.3 刀架高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 為了實(shí)現(xiàn)剪草高度的調(diào)節(jié)，我們?cè)O(shè)計(jì)了刀架沿著垂直方向的移動(dòng)副，通過(guò)兩側(cè)的導(dǎo)向槽確定了移動(dòng)的軌跡，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)螺栓跟滑塊相聯(lián)接，通過(guò)螺栓的轉(zhuǎn)動(dòng)即可調(diào)節(jié)刀架的高度，同時(shí)通過(guò)螺栓的自鎖將滑塊固定在需要的位置。其結(jié)構(gòu)如圖3—11所示 1 2 1-滾

51、刀片 2-滾刀底座 圖3—10 滾刀 5 4 3 2 1 1-軸承架 2-調(diào)節(jié)手柄 3-手柄固定件 4-滑塊固定件 5-滑塊 圖3—11 刀架高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 3.3 前輪總成選擇 根據(jù)實(shí)際需要和成本考慮選擇由佛山市南海區(qū)環(huán)球工業(yè)腳輪廠生產(chǎn)的前輪總成，如圖3—10其參數(shù)如下： 型號(hào)：3303626 輪徑：100 mm 輪寬：30mm 載荷：60kg 安裝尺寸高度

52、：105mm 螺桿參數(shù)：M1225 圖3—12 前輪總成 3.3 整機(jī)三維裝配 圖3—11 三維裝配圖 第四章 功能特點(diǎn)以及創(chuàng)新點(diǎn) 本設(shè)計(jì)作品的主要功能及特點(diǎn)如下： 1、該機(jī)采用固定刀片與活動(dòng)刀片相對(duì)滑動(dòng)的剪切原理，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，質(zhì)量輕，噪音小，無(wú)污染，使用靈活方便，適合小面積草坪的剪草處理； 2、無(wú)需引擎驅(qū)動(dòng)，使用安全可靠，便于維修； 3、剪草高度可以在20～100mm之間調(diào)整，割幅400mm,外型尺寸（長(zhǎng)寬高：800634400mm）； 4、前輪采用萬(wàn)向輪，具有良好的導(dǎo)向性，使得剪草機(jī)轉(zhuǎn)彎時(shí)易于推動(dòng)； 5、金屬手柄易于折疊，以減小包

53、裝尺寸，手柄長(zhǎng)度可伸縮，對(duì)于不同身高的操作者都適用； 6、外觀造型美觀，適合家庭用戶的審美要求； 7、采用滾刀刀具，剪草效果理想，而且成本較低，是小面積草坪修剪的首選產(chǎn)品。 該設(shè)計(jì)作品的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下： 1、無(wú)引擎驅(qū)動(dòng)，節(jié)省能源，無(wú)污染（噪音、廢氣），采用綠色環(huán)保設(shè)計(jì)； 2、采用齒輪—鏈輪機(jī)構(gòu)（實(shí)現(xiàn)增速），提高整機(jī)的工作效率，解決了手動(dòng)剪草機(jī)工作效率不高的問(wèn)題； 3、采用了剪草高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，解決了目前手動(dòng)剪草機(jī)不易實(shí)現(xiàn)高度調(diào)節(jié)的 問(wèn)題； 4、外觀造型新穎，推桿可折疊伸縮，適合家庭用戶使用。 總 結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)成果的總結(jié)，是對(duì)我將來(lái)的學(xué)習(xí)、工作最為有力的

54、一次鍛煉。它促進(jìn)我將所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，并且深深的體會(huì)到了自己所學(xué)專業(yè)的博大精深。盡管在設(shè)計(jì)中遇到許多難題與不曾接觸過(guò)的東西，但在老師的幫助和我的刻苦努力下都一一克服，并學(xué)到了許多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。盡管我所設(shè)計(jì)的東西可能還有許多欠缺，但是我確實(shí)在此次設(shè)計(jì)中學(xué)得了很多東西，它將對(duì)我以后的學(xué)習(xí)與工作產(chǎn)生很大的影響。 我這次設(shè)計(jì)的題目是：草坪剪草機(jī)設(shè)計(jì)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中做了如下工作： 1、查閱有關(guān)的文獻(xiàn)資料，了解當(dāng)今國(guó)內(nèi)外剪草機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展前景，也看到了創(chuàng)新設(shè)計(jì)巨大發(fā)展?jié)摿Α? 2、根據(jù)剪草機(jī)的用途，對(duì)剪草機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行了充分的論證，最終確定了方案。 3、對(duì)典型零件如直

55、齒輪、鏈輪、軸以及進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，并進(jìn)行了校核。 4、對(duì)所用軸承進(jìn)行了強(qiáng)度校核和以及壽命計(jì)算。 5、零件的圖紙以及裝配圖設(shè)計(jì)。 6、進(jìn)行了剪草機(jī)的三位設(shè)計(jì)及建模 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我具有了嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的工作作風(fēng)，為自己今后學(xué)習(xí)更多的專業(yè)知識(shí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為我將所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中提供了一次很好的鍛煉機(jī)會(huì)，必將對(duì)我的將來(lái)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 參考文獻(xiàn) [1] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(單行本)機(jī)械傳動(dòng)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2004 [2] 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)

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59、1980. [22]Bedini.R.a.o Academic Research on the Olivetti:SIGMA-system applications. Proceeding of the TshIsIR,Tokyo,1977. [23]Honshizaki J.Bopp E. Robot Application Design Manual. New York:John wiley & Sons.INC,1990 致 謝 近一個(gè)學(xué)期的不懈努力,大學(xué)本科學(xué)習(xí)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)---畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成在即！這是我在畢業(yè)之前對(duì)所學(xué)的各門知識(shí)的一次深入的綜合的總復(fù)

60、習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的真正訓(xùn)練,。因此,它在我四年的大學(xué)生活的占有很重要的地位。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我對(duì)自己的下一個(gè)階段的順利進(jìn)行作了一次適應(yīng)性的演練,很好的鍛煉了自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，回顧了以前的學(xué)習(xí)內(nèi)容并為將來(lái)的學(xué)習(xí)和工作打下了很好的基礎(chǔ)。 在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,我得到了老師的悉心指點(diǎn)。在整個(gè)過(guò)程中老師體現(xiàn)的那種一絲不茍，細(xì)心細(xì)致的科學(xué)精神讓我久久不能忘記,并肅然起敬。特別是李老師的扎實(shí)功底和諄諄教導(dǎo)讓我受益匪淺。我個(gè)人認(rèn)為我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成很大程度上源于老師教導(dǎo)我養(yǎng)成的專心致志，循序漸進(jìn),不斷積累，決不放過(guò)任何一個(gè)含糊問(wèn)題，以高度的責(zé)任感面對(duì)所有的細(xì)節(jié)的良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。 由于自

61、己的能力有限,并且經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的儲(chǔ)備在一定的程度上也限制了我在設(shè)計(jì)上的水平, 但是正是這些缺陷激勵(lì)著我不斷的前行。在以后的學(xué)習(xí)和生活中我會(huì)更加的努力去掌握更多的知識(shí),讓自己的視野更加廣闊,并且這種良好的學(xué)習(xí)精神也將永遠(yuǎn)的保留下去。 所以在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的許多不足之處,期望各位老師和同學(xué)多多包涵并給予指教,以激勵(lì)我更好的改進(jìn),在將來(lái)的生活和學(xué)習(xí)中不斷的完善自己。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我也得到其他老師的指點(diǎn)，以及同組成員的幫助，在此向所有關(guān)心幫助過(guò)本文寫作的老師、同學(xué)及參考文獻(xiàn)的作者表示衷心感謝！ 最后再一次的感謝母校和四年來(lái)辛勤培養(yǎng)我的各位老師,我將永遠(yuǎn)記住您們的教導(dǎo)，我將永遠(yuǎn)以母校為榮耀。