小型挖坑機(jī)的設(shè)計(jì),小型,挖坑,設(shè)計(jì) 南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 1 頁(yè)南京林業(yè)大學(xué)南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題題目：目： 小型挖坑機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué)學(xué)院：院： 南方學(xué)院專專業(yè)：業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)學(xué)號(hào)：號(hào)： N090301122學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 徐蘇寧指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 周鳳芳職職稱：稱： 講師二二 O O O O 一一 三三 年年 六六 月月 一一 日日南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 2 頁(yè)目錄目錄目錄目錄1 引言.52 方案對(duì)比與結(jié)構(gòu).52.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀.52.2 挖坑機(jī)的構(gòu)造.72.2.1 挖坑機(jī)的工作條件.72.2.2 挖坑機(jī)的分類.72.2.3 挖坑機(jī)的鉆頭.83 手提式挖坑機(jī)的設(shè)計(jì).93.1 手提式挖坑機(jī)的工作原理.93.2 動(dòng)力選擇.113.3 螺旋鉆頭的設(shè)計(jì)和計(jì)算.123.3.1 螺旋工作面的設(shè)計(jì).123.3.2 刀片的設(shè)計(jì).123.3.3 鉆尖的設(shè)計(jì).133.4 離合器的設(shè)計(jì).143.5 減速器的設(shè)計(jì).224 發(fā)展趨勢(shì).324.1 一機(jī)多能.324.2 人機(jī)和諧.324.3 應(yīng)用范圍.32參考文獻(xiàn).33南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 3 頁(yè)摘要摘要本文介紹了手提式挖坑機(jī)的相關(guān)背景、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、挖坑機(jī)的設(shè)計(jì)要求及其類型、工作原理、技術(shù)性能。通過對(duì)原始數(shù)據(jù)的分析比較、方案的論證以及綜合考慮，完成了手提式挖坑機(jī)的總體設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上對(duì)手提式挖坑機(jī)從結(jié)構(gòu)原理、動(dòng)力選擇 、離合器的設(shè)計(jì)、螺旋鉆頭的設(shè)計(jì)、減速器設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述。擺線針輪行星減速器作為重要的機(jī)械傳動(dòng)部件具有體積小、重量輕、傳動(dòng)效率高的特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)在全面考慮多齒嚙合、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、輪齒均載等運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的要求，實(shí)現(xiàn)高承載能力、高傳遞效率、高可靠性和優(yōu)良動(dòng)力學(xué)性能等指標(biāo)，而且要便于制造、裝配和檢修，設(shè)計(jì)了該具有合理結(jié)構(gòu)的擺線針輪行星減速器。本設(shè)計(jì)建立了合理的動(dòng)力分析數(shù)學(xué)模型，對(duì)擺線針輪傳動(dòng)中的擺線輪、轉(zhuǎn)臂軸承、柱銷及軸進(jìn)行準(zhǔn)確的受力分析，并其求解。計(jì)算并校核主要件的強(qiáng)度及轉(zhuǎn)臂軸承、各支承軸承的壽命，分析結(jié)果可以看到，各軸承性能指標(biāo)均符合要求。利用Auto CAD軟件對(duì)擺線針輪減速器各零件建立幾何三維模型、擺線針輪減速器虛擬裝配及工程圖生成。用本文的方法設(shè)計(jì)擺線針輪減速器，具有設(shè)計(jì)快捷、方便等特點(diǎn)。研究結(jié)果對(duì)提高設(shè)計(jì)的速度、質(zhì)量具有重要意義。南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 4 頁(yè)A Abstractbstract：Thisarticleintroducestheportablediggerincludingtherelevantbackground ，overseas and domestic research status，the design requirements andthe typeof the digger ， operating principle ， technical characteristic 。 Byanalysising and comparing the the original data，The cycloidgear reducer is oneof the most important transmission components of the pumping unit by its smallervolume ， lighter weight and effectivetransmission. In order to realize fourtargets which include high transmission efficiency, high reliability and theexcellent dynamics performance and guarantee credible lubricate ability, receivehigh efficiency of transmission, and make it easy for manufacture, assembly andinspection, we thought over all the requests in the round and design the rationalstructure cycloidgear reducer.In this design，we built the exact force analysis mathematicalmodel of the cycloidgear reducer, analyzed the forces born by the cycloid-gear,the bearings and the shaft, and produce the Matlab language software analyze ofthe forces analysis. We analyzed the forces of parts in the cycloidgear reducerand calculated the intensity and the life of parts. From analyzed the results, wefound the parts are our requests.When we establish the threedimensional structure of the PlanetcycloidReducer model with the software UG，Carry on visual design and virtual assembleand drawing paperThe result of study have the guide meaning to accelerate designspeed and quantities of the Planetcycloid Reducer南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 5 頁(yè)1.1.引言：引言：我國(guó)的森林資源不足，森林覆蓋率很低。從國(guó)家林業(yè)局公布的第六次全國(guó)森林資源調(diào)查結(jié)果來(lái)看，目前我國(guó)森林資源現(xiàn)狀是：林 業(yè)用地面活立木總蓄積量為 124.9 億 m ；森林蓄積量為 112.7 億 m ；除臺(tái)灣省外，全國(guó)人工林 面積為 46666.7 萬(wàn) m3；人工林蓄積為 10.1億 m3。從以上調(diào)查數(shù)字可以看出，全國(guó)森林覆蓋率 為 16.55%，僅相當(dāng)于世界森林覆蓋率(27%)的 61.3%；我國(guó)人均森林面積和人均森林蓄積分別 相當(dāng)于世界人均水平的 1/5 和1/8，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平。我國(guó)在“十二五”規(guī)劃中，把 生態(tài)環(huán)境建設(shè)擺到了突出的戰(zhàn)略位置。我國(guó)三北及長(zhǎng)江流域防護(hù)林體系建設(shè)工程、退耕還林 工程、積為 26329.5 萬(wàn) hm2；森林面積為 15894.1 萬(wàn) mm2；速生豐產(chǎn)用材林基地建設(shè)工程等六大 林業(yè)重點(diǎn)工程的制定和實(shí)施，體現(xiàn)了黨中央、國(guó)務(wù)院對(duì)我國(guó)生態(tài)環(huán)境建設(shè)的高度重視，受到 社會(huì)各界廣泛關(guān)注，農(nóng)民群眾普遍歡迎。近年來(lái)，人們?cè)絹?lái)越重視身邊的生態(tài)環(huán)境， “植樹 造林，保護(hù)環(huán)境”已成為全民參與的一項(xiàng)大型義務(wù)活動(dòng)。然而，人工造林效率低、速度慢且 勞動(dòng)強(qiáng)度大，而機(jī)械化造林則是大勢(shì)所趨，不僅可以提高勞動(dòng)效率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，還能保 證造林質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益。挖坑機(jī)是一種重要的植樹造林整地機(jī)械，它廣泛應(yīng)用于果樹摘植、橡膠定植、小樹移栽、挖道施肥、埋設(shè)樁柱和炸藥等作業(yè)，具有挖坑質(zhì)量好、作業(yè)效率高等優(yōu)點(diǎn)，一般可比人工挖坑提高效率 30 倍左右，而成本只有人工挖坑的十分之一左右。使用挖坑機(jī)可以提高造林質(zhì)量，這對(duì)于解決當(dāng)前造林中成活率低、保存率低和幼林生長(zhǎng)量低的難題，提高造林的經(jīng)濟(jì)效益等有重要意義。2 2 方案對(duì)比與結(jié)構(gòu)方案對(duì)比與結(jié)構(gòu)2.12.1 國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi)外外研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀2.1.12.1.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀在國(guó)內(nèi)懸掛式挖坑機(jī)的生產(chǎn)和應(yīng)用較為廣泛。內(nèi)蒙古赤峰田豐農(nóng)林機(jī)械廠、山東大豐機(jī)械有限公司、哈爾濱林業(yè)福馬機(jī)電設(shè)備公司及寧夏自治區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所等余家單位進(jìn)行了研究制造和銷售。該類挖坑機(jī)通常具有較大的功率，機(jī)動(dòng)性較強(qiáng)，能挖較大和較深的南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 6 頁(yè)坑，大多應(yīng)用于大面積植樹造林，應(yīng)用圍也比較廣）內(nèi)蒙赤峰田豐農(nóng)林機(jī)械廠生產(chǎn)的 3WH-60 型懸掛式挖坑機(jī)結(jié)構(gòu)合理，使用方便靈活，易于操作，每小時(shí)可挖 80-150 個(gè)坑，其可與多種型號(hào) 36.8KW 以上拖拉機(jī)配合使用，用于大面積植樹造林及工業(yè)挖坑，挖坑直徑 250-600mm，深度 0-1200mm，適用于平原丘陵及沙地作業(yè)。）山東大豐機(jī)械廠生產(chǎn)的大豐王系列挖坑機(jī) WKJ-60/70，,可與 18.4-36.8KW 的多種拖拉機(jī)配合使用挖坑直徑 400-800mm，可根據(jù)用戶要求特別制作深度 650-800mm，轉(zhuǎn)速248r/min，每小時(shí)可挖 60 個(gè)坑。）哈爾濱林業(yè)福馬機(jī)電設(shè)備公司生產(chǎn)的懸掛式挖坑機(jī)，可與鐵牛 40.4KW 或 18.4KW以上的具有動(dòng)力輸出和懸掛裝置的拖拉機(jī)配套，挖坑直徑為 250-600mm，挖坑深度為 0-800mm，挖坑效率為 120 坑/h。）手提式挖坑機(jī)在我國(guó)剛剛嶄露頭角，適用于家庭或地形復(fù)雜地區(qū)的小面積植樹造林，也可用于打樁和樹木追肥挖坑，如哈爾濱林業(yè)福馬機(jī)電設(shè)備公司生產(chǎn)的 3WS-2.8 型手提式挖坑機(jī)，采用 051A-1 型發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率為 2.8KW 轉(zhuǎn)速為 280-320r/min，挖坑尺寸坑徑深度為320mm-500mm，質(zhì)量為 17.6kg，該機(jī)主要應(yīng)用于地形復(fù)雜的山地丘陵區(qū)和溝壑區(qū)在坡度 35 以下的荒山荒地,、次生林地以及黃土高原的溝坡進(jìn)行挖坑或整地。國(guó)內(nèi)的一些林業(yè)高等院校和科研院所也對(duì)挖坑機(jī)進(jìn)行了一些研究分析。關(guān)于挖坑機(jī)的論文大約有幾十篇，涉及鉆頭升土理論及鉆頭臨界轉(zhuǎn)速的研究、鉆頭螺旋面強(qiáng)度的分析以及螺旋升角的選擇問題，還得出了在不同條件下的挖坑機(jī)的動(dòng)態(tài)力學(xué)參數(shù)，指出了鉆頭轉(zhuǎn)矩的主要影響因素，對(duì)挖坑機(jī)的一些結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定起到了指導(dǎo)作用，為國(guó)內(nèi)挖坑機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理了論支持。2.22.2.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外研究現(xiàn)狀相比之下國(guó)外的研究狀況要好一些，由日本生產(chǎn)的自走式高性能挖坑整地機(jī)采用柴油機(jī)作動(dòng)力，行走腳與輪胎組合，行走裝置為全液壓式，平時(shí)用輪胎行駛，坡地靠行走腳行走，適用于坡度高達(dá) 56 的陡坡林地作業(yè)。作業(yè)時(shí)只腳可上下左右移動(dòng)，并能保證包括駕駛室在內(nèi)的機(jī)器上半部始終呈水平狀態(tài)。該機(jī)的液壓臂端部可安裝液壓式割灌機(jī)或挖坑機(jī)，每天可南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 7 頁(yè)挖植樹坑 300-400 個(gè)。實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用。日本生產(chǎn)的 A-7 型手提式挖坑機(jī)質(zhì)量?jī)H為 7.0kg，采用 H35D 發(fā)動(dòng)機(jī).A8D 型挖坑機(jī)可挖坑徑范圍為 20-200m。德國(guó)生產(chǎn) BT120C 型挖坑機(jī)如圖所示發(fā)動(dòng)機(jī)功率 1.3KW，質(zhì)量 8.2kg，鉆頭轉(zhuǎn)速 190r/min，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 1.7Nm，鉆頭的轉(zhuǎn)矩79.0Nm。英國(guó)生產(chǎn)的 05H8300 型懸掛式挖坑機(jī)和美國(guó)生產(chǎn)的懸掛式三鉆頭挖坑機(jī)，鉆頭之間的距離是可調(diào)節(jié)的，即行距可調(diào)，適用于平原地區(qū)的大面積植樹造林，工作效率很高。美國(guó)和加拿大生產(chǎn)的手提式挖坑機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)與鉆頭采用分離式，通過液壓傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)鉆頭工作。美國(guó)生產(chǎn)的 HYD-TB11H 型液壓挖坑機(jī),質(zhì)量為 170kg，最大流量為 22.7L/min，最大轉(zhuǎn)速為141r/min，鉆頭最大扭矩 349Nm。美國(guó)生產(chǎn)的 MDL-5B 型挖坑機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)采用動(dòng)力為 4.1KW 的BS Intec Pro OHV 的挖坑機(jī)在工作時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)離操作者有較遠(yuǎn)的距離,大大減少了噪音對(duì)操作者的影響,充分考慮了人機(jī)工程學(xué)原理,有的手提式挖坑機(jī)安裝了個(gè)支點(diǎn)即輪子,使挖坑機(jī)的攜帶比較方便,工作時(shí)還可以把挖坑機(jī)的反向轉(zhuǎn)矩釋放給輪體,減小操作者手上的反向力矩,增加其安全性并減輕了操作者的疲勞程度。2.22.2 挖坑機(jī)的構(gòu)造挖坑機(jī)的構(gòu)造2.2.12.2.1 挖坑機(jī)的工作條件挖坑機(jī)的工作條件挖坑機(jī)的主要作業(yè)地點(diǎn)是荒山坡地、沙荒沙丘、采伐跡地、林間空地、草場(chǎng)、沼澤地、橡膠、果園和城市街道等。這些地方的土壤組成、土層厚度、土壤的物理機(jī)械性質(zhì)等都存在著較大的差異，因此要求工作部件堅(jiān)固耐磨，通過性能要好，同時(shí)由于挖坑機(jī)的作業(yè)受立地條件和作業(yè)技術(shù)的影響，使挖坑機(jī)的工作速度受到一定的限制，即不宜過大。2.2.2.2.2 2 挖坑機(jī)的分類挖坑機(jī)的分類挖坑機(jī)的種類很多，一般按配套動(dòng)力和掛結(jié)方式、傳動(dòng)方式、鉆頭安裝位置進(jìn)行分類。2.2.2.12.2.2.1 按配套動(dòng)力和掛結(jié)方式分按配套動(dòng)力和掛結(jié)方式分一）手提式挖坑機(jī)機(jī)具與小型二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)（2.233.73kW）裝置成整體，由單人或雙人操作，主要應(yīng)用于復(fù)雜的山區(qū)、丘陵區(qū)和溝壑區(qū)，在坡度 350以下的地區(qū)進(jìn)行造林前的整地和挖坑，同時(shí)也可用于果園、桑園、苗圃和城鎮(zhèn)進(jìn)行小樹移植、挖坑追肥以及埋設(shè)樁柱等，坑徑一般 在0.3m 以內(nèi)南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 8 頁(yè)二） 懸掛式挖坑機(jī)鉆頭裝置懸掛在拖拉機(jī)的后方、前方或側(cè)向。懸掛機(jī)構(gòu)通過上拉桿、下拉桿以及三個(gè)鉸鏈與拖拉機(jī)連接，由拖拉機(jī)的液壓系統(tǒng)操縱其挖坑機(jī)鉆頭裝置升降。它可以挖較大的坑徑和較深的坑。用于拖拉機(jī)可以通過的地區(qū)進(jìn)行挖坑作業(yè)。三）自走式挖坑機(jī)1.與手扶拖拉機(jī)配套挖坑機(jī)鉆頭旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力源是由底盤上的動(dòng)力輸出軸經(jīng)過一級(jí)皮帶減速、一級(jí)直角錐齒輪減速器并直接輸?shù)酵诳訖C(jī)的鉆頭。鉆頭是采用 M27 螺紋同箱體聯(lián)接，這樣裝拆方便，又能自動(dòng)防止拆脫，如 1W-40 型挖坑機(jī)就是與工農(nóng)-3 型手扶拖拉機(jī)配套的。該型挖坑機(jī)通過性能較好，但需要人力操縱其鉆頭入土。該型挖坑機(jī)適于在水平帶上作業(yè)或用于茶園施肥、茶苗一只和果園施肥等挖坑作業(yè)。2.與汽車底盤配套與汽車底盤配套的挖坑機(jī)，一般是屬于起重地鉆裝置，如 D70S(E)起重地鉆機(jī)是由汽車動(dòng)力輸出、伸出支撐、回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、起吊變幅系統(tǒng)、伸縮系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和鉆頭裝置等組成。從汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)中輸出驅(qū)動(dòng)油泵，是發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能，以供機(jī)械的各部分。地鉆裝置主要由帶油馬達(dá)的減速器、鉆頭組成。液壓油通過各控制元件來(lái)驅(qū)動(dòng)油馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，從而通過減速器轉(zhuǎn)動(dòng)鉆頭軸，有一方軸裝在鉆頭軸中，此軸只要拔出定位銷及管子向下延伸即可增加挖坑的深度。該機(jī)可挖坑徑 0.45m、坑深 4.5m 的坑。QW-1000 型挖坑機(jī)基本上是屬于這種類型，但它是車載鉆機(jī)的形式。2 2.2.2.2.2.2.2 按鉆頭安裝位置分按鉆頭安裝位置分一）立式挖坑機(jī)立式挖坑機(jī)是常見的一種類型，亦稱立軸式挖坑機(jī)，即鉆頭的鉆桿與減速器輸出軸聯(lián)接是垂直于地面的。該類型的挖坑機(jī)主要用于挖坑作業(yè)。二）臥式挖坑機(jī)臥式挖坑機(jī)亦稱水平軸式挖坑機(jī)，即鉆頭的軸桿幾乎是水平配置的，根據(jù)作業(yè)要求，可調(diào)整氣鉆桿的傾斜角度。南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 9 頁(yè)2.2.32.2.3 挖坑機(jī)的鉆頭挖坑機(jī)的鉆頭2.2.3.12.2.3.1 挖坑機(jī)鉆頭的主要類型挖坑機(jī)鉆頭的主要類型挖坑機(jī)的鉆頭是挖坑機(jī)的主要工作部件，根據(jù)各地區(qū)條件和作業(yè)的技術(shù)要求，分為整地、挖坑和開溝三大類。螺旋式鉆頭的挖坑機(jī)在工作狀態(tài)時(shí)，土壤全部或絕大部分從坑里拋出，該形式主要用于建筑工作和栽植作業(yè)上。而整地用的挖坑機(jī)在工作狀態(tài)時(shí)，土壤不出坑，該形式主要用于播種造林等。開溝用的挖坑機(jī)在工作狀態(tài)時(shí)，土壤是從一側(cè)或兩側(cè)拋出。本設(shè)計(jì)選用螺旋式鉆頭螺旋式鉆頭主要由鉆桿 1、螺旋翼片 2、鉆鏵（刀片）3 和鉆尖 4 組成。工作時(shí)鉆頭旋轉(zhuǎn)同時(shí)向下作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。鉆尖不僅起挖坑機(jī)工作時(shí)的定心作用，并切去中心部分的土壤，繼而按一定軌跡排列的刀片（或鉆鏵）切土，刀片切下的土壤沿著螺旋翼片上升，并拋至坑的四周，土壤出坑的數(shù)量由鉆頭螺旋部分長(zhǎng)度決定。如果鉆頭的長(zhǎng)度小于坑的深度，采用多次旋拋土壤的方式。其工作面的形成為垂直與鉆頭軸線的直線段，沿著圓柱體上劃出的導(dǎo)向螺旋線移動(dòng)而成。利用同心圓柱體來(lái)截鉆頭的表面，則得到多條螺旋線，其螺旋升角隨著圓柱體半徑的減少而增加。螺旋形鉆頭工作面不能展開成平面。螺旋形鉆頭又分為單頭螺旋鉆頭和多頭螺旋鉆頭。單頭螺旋鉆頭工作時(shí)消耗能量較少，但由于切土負(fù)載不對(duì)稱，因此工作穩(wěn)定性比雙頭螺旋鉆頭差。為了克服上述存在的缺陷，單頭螺旋鉆頭可安裝兩個(gè)鉆鏵，按徑向?qū)ΨQ布置。一般小型懸掛式挖坑機(jī)和手提式挖坑機(jī)采用單頭螺旋鉆頭。多頭螺旋鉆頭工作時(shí)穩(wěn)定性較好，但消耗能量較大，一般懸掛式中型挖坑機(jī)常用雙頭螺旋鉆頭。螺旋型鉆頭挖坑范圍很大，能挖 H/D0=0.5-16 的坑（H-坑的深度；D0-坑的直徑） 。3 3 手提式挖坑機(jī)的設(shè)計(jì)手提式挖坑機(jī)的設(shè)計(jì)3 3.1.1 手提式挖坑機(jī)的工作原理手提式挖坑機(jī)的工作原理手提式挖坑機(jī)由小型二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)（2.2-3.68Kw）3、離合器 4、減速器 5、鉆桿及套 6、安全及保護(hù)罩 7 和鉆頭裝置 8 等組成。其工作原理如下：由發(fā)動(dòng)機(jī)通過離合器、減速器而驅(qū)動(dòng)鉆頭作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。操作裝置通常采用可拆卸式的手柄結(jié)構(gòu)。手柄的設(shè)計(jì)要求操作靈敏和便于操作發(fā)動(dòng)機(jī)油門開關(guān)。南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 10 頁(yè)圖 1-手提式挖坑機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1.油箱 2.手柄 3.發(fā)動(dòng)機(jī) 4.離合器 5.減速器 6.鉆桿及套7.安全保護(hù)罩 8.鉆頭裝置由蘇聯(lián)研制的手提式塊狀整地機(jī)，可在坡度為 300地區(qū)作業(yè)，在塊狀整地的同時(shí)其中心部挖出植樹的坑。該機(jī)的工作部件由“友誼”或“烏拉爾”發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。工作部件是螺旋形鉆頭 8，在其軸桿上用兩個(gè)螺栓固定在橫梁 5 上，其橫軸上焊有帶兩個(gè)水平刀 7 的主柱和三個(gè)垂直刀 6。在發(fā)動(dòng)機(jī)的底板上固定有保護(hù)罩 9，它用于防止土壤的拋散。工作時(shí)，松土刀 6切斷水平方向的根系并疏松土壤；水平刀 7 用于切斷垂直根系，消滅雜草和逐漸切下土層。南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 11 頁(yè)圖 1- 手提式塊狀整地機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1.發(fā)動(dòng)機(jī) 2.減速器 3.機(jī)架 4.手柄 5.橫梁 6.垂直刀 7.水平刀8.鉆頭 9.保護(hù)罩 10.平整器該型機(jī)具可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩種作業(yè)，即整地（面積直徑為 0.5-0.55m）并在塊狀地面中心挖出直徑為 0.2m、深為 0.25m 的坑。為了使該機(jī)具可以自走，可以在減速器的輸出軸上裝升降輪組，當(dāng)機(jī)具到達(dá)作業(yè)地點(diǎn)后，取下輪組再換裝其鉆頭。3 3.2.2 動(dòng)力選擇動(dòng)力選擇原始數(shù)據(jù)坑徑：400mm坑深：400mm整機(jī)重量15kg挖坑效率 120 孔/h挖坑的動(dòng)力消耗與坑徑、坑深、土壤硬度和下降速度有關(guān)。通過試驗(yàn)，手提式挖坑機(jī)配南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 12 頁(yè)套動(dòng)力應(yīng)在 2.23.68kW 之間。3 3.3.3 螺旋鉆頭的設(shè)計(jì)與計(jì)算螺旋鉆頭的設(shè)計(jì)與計(jì)算手提式挖坑機(jī)鉆頭由大刀翼 2，小刀翼 4，刀體 3 及其中心刃 1 等組成（圖 1-17） 。其大、小刀翼的切削面磨成 200的刀刃； ；入土角圖 雙頭螺旋式鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖1.鉆桿 2.螺旋翼片 3.鉆鏵 4.鉆尖 5.鉆鏵3 3.3.1.3.1 螺旋工作面的設(shè)計(jì)螺旋工作面的設(shè)計(jì)1 螺旋的外直徑 D根據(jù)挖坑直徑 D0確定D=（0.94-0.95）D0=0.95*400=380mm2 螺旋長(zhǎng)度 H0應(yīng)大于坑深 H=400mm3 螺旋升角（外直徑處）導(dǎo)程 h升角是螺旋線與其軸線垂直平面的夾角南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 13 頁(yè)導(dǎo)程 h 是螺旋線上某一點(diǎn)沿螺旋線圍繞其軸線旋轉(zhuǎn)一周所移動(dòng)的距離tg=h/D90-1-土壤對(duì)螺旋面（鋼）的摩擦角，通常取1=22-310，取1=250。=arctgs/D0s-鉆頭每轉(zhuǎn)一周的進(jìn)給量 s 取 40mm，=1.820.手提式挖坑機(jī)一般取=10-180.按導(dǎo)程計(jì)算手提式：h=（0.55-0.9）D=0.6*380=228mm=arctg h/D=10.8201104 螺旋頭數(shù)一般手提式挖坑機(jī)用單頭5 鉆頭的轉(zhuǎn)速3 3.3.2.3.2 刀片的設(shè)計(jì)刀片的設(shè)計(jì)刀片也稱鉆鏟或鉆鏵，是挖坑機(jī)的主要切土零件，也是工作中最易磨損的零件。它的形狀、刀口鋒利程度、耐磨性以及磨損規(guī)律，對(duì)挖坑機(jī)的阻力矩、生產(chǎn)率都有很大影響。因此，要求在保證足夠強(qiáng)度和沖擊韌性的條件下，提高刀片的耐磨性。常用的刀片有以下三種：見圖，雙刃矩形，梯形和三角形。雙刃矩形刀片一面磨損之后，可以掉頭使用，梯形刀片入土性能較好，阻力??；三角形刀片適用于松軟土壤。試驗(yàn)指出，鉆頭的刀片磨損多在外緣，因?yàn)殡x開鉆軸中心越遠(yuǎn)，刀刃轉(zhuǎn)過的路程越長(zhǎng)，因此鉆頭刀片的外緣磨損快。為了延長(zhǎng)刀片的適用壽命，在易磨損處將刀片加寬形成鑿形刀片，或制成局部加厚的刀片。由于鉆頭工作時(shí)既有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，刀片的實(shí)際后角應(yīng)由刀片該店的運(yùn)動(dòng)方向和刀片后平面之間的夾角來(lái)測(cè)量。刀片上各點(diǎn)的隨著離鉆桿距離增大而增大。只有當(dāng)0 時(shí)，鉆頭才能入土。當(dāng)值不大時(shí)，刀片很快形成寬的背棱，入土所需的力矩和阻力急劇增加，因此，可適當(dāng)增大名義后角0，以達(dá)到增加實(shí)際后角。名義后角0在004525 時(shí)入南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 14 頁(yè)土力矩和阻力均較小。前角過大和過小入土力矩和入土阻力均增加。名義前角0在045時(shí)入土力矩和入土阻力最小。刀片厚度 8-10 毫米，刃厚 0.5-1 毫米。刀片的材料可用 65SiMnRe 鋼或 65Mn 鋼，刃部淬火區(qū)為25-35 毫米，硬度 HRC46-60，非淬火區(qū)硬度不大于 HRC33。刀片用沉頭方頸螺釘安裝于刀座上，刀座通常以鋼板焊接在螺旋工作面背面，刀片與螺旋面的接縫處應(yīng)密合平整，不允許螺旋面高出刀片而增大切削阻力。對(duì)于直徑 300 毫米以下的鉆頭，尤其是手提式挖坑機(jī)可以用單頭螺旋，這樣消耗扭矩小。但是為了使受力平衡，一般也要對(duì)稱地裝兩個(gè)刀片，因此這種結(jié)構(gòu)需要兩個(gè)刀座。3 3.3.3.3.3 鉆尖的設(shè)計(jì)鉆尖的設(shè)計(jì)鉆尖也稱定位尖，它一般用螺釘連接在鉆尖的拖柄上，鉆尖的型式有平面三角形、平面分叉型、錐形小螺旋型和平面三尖型。實(shí)踐證明，分叉型鉆尖入土阻力最小，錐形小螺旋最大，三角型次之。定位性能以錐形小螺旋最好。一般中型挖坑機(jī)（鉆頭重量在 150kg 左右）的鉆頭，應(yīng)選用分叉型鉆尖，而對(duì)于大型的挖坑機(jī)的鉆頭（重在 250kg 左右） ，為防止鉆頭過重和入土過快（靠自重入土的挖坑機(jī)）應(yīng)選用三角形鉆尖。對(duì)于鉆深坑的挖坑機(jī)鉆頭選用平面三尖型的鉆尖更合適。另一方面鉆鏵的切削刃與鉆尖之間的距離 H2越大，鉆尖的迴轉(zhuǎn)直徑 D1（取 0.1-0.16m）越小，那么它的對(duì)中性越好。但是隨著 H2的增加，鉆尖入土所需的麗也增加，土壤從鉆頭表面排出也更困難。此距采用如下范圍較合理0.9D1H21.2D13 3.4.4 離合器的設(shè)計(jì)離合器的設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)背景離心離合器由于有固定的結(jié)合轉(zhuǎn)數(shù)和過載保護(hù)功能而被廣泛應(yīng)用于油鋸、割灌機(jī)、風(fēng)力滅火機(jī)、無(wú)變速器等機(jī)具的傳動(dòng)中，它對(duì)保護(hù)操作者和機(jī)具過載時(shí)的安全是十分重要的?；瑝K離心式離合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、它是由主動(dòng)盤、摩擦塊、壓縮彈簧和被動(dòng)盤組成的。2.設(shè)計(jì)目的通過本課程設(shè)計(jì)，掌握滑塊離心式摩擦離合器的設(shè)計(jì)方法、步驟，進(jìn)一步了解離合器的工作狀況南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 15 頁(yè)和性能，提高機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)能力3.設(shè)計(jì)參數(shù)原始數(shù)據(jù)：離合器配用的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)1E40F離心塊數(shù)量：4摩擦表面：石棉45 鋼1E40F 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)怠速(rpm)最高轉(zhuǎn)速（rpm）額定功率/ 轉(zhuǎn)速(kw/rpm)最大輸出扭矩/ 轉(zhuǎn) 速(N.m/rpm)輸出軸直徑(mm)輸出軸連接形式允許離合器外經(jīng)(mm)允許離合器高度(mm)離合器離心塊與被動(dòng)盤間隙1E40F210080002.97/52505.93/4400144 花鍵80mm24mm1mm4具體設(shè)計(jì)步驟：1）. 確定總體設(shè)計(jì)方案由于滑塊為四塊，而離合器允許外徑偏小，考慮到便于布置零件，故采用壓縮彈簧的形式，離心塊與被動(dòng)盤間隙取為 1mm，滿足要求且便于計(jì)算?；瑝K離心式摩擦離合器主要用于草坪機(jī)械，假定南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 16 頁(yè)以皮帶輪作為輸出結(jié)構(gòu)。2）.確定離合器需要傳遞的扭矩：由m93. 5emax=NM，b1扭矩儲(chǔ)備系數(shù)這里取2 . 1=。發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出扭矩（Nm）故116. 793. 52 . 1emaxf=MMN.m3）.初定結(jié)合轉(zhuǎn)速：因結(jié)合轉(zhuǎn)速()12n45. 125. 1n 這里系數(shù)取12n25. 1n =，由發(fā)動(dòng)機(jī)怠速min/ r2100n1=得min/ r2625n2=計(jì)算得4）.確定離合器結(jié)構(gòu)形式由初始給定數(shù)據(jù)條件，離心塊數(shù)量為 4，即 Z=4；確定被動(dòng)盤直徑 D=100mm,壁厚取 2mm，離合器離心塊與被動(dòng)盤間隙 ，因摩擦配合為石棉石棉，石棉厚度取為 3mm，則被動(dòng)盤半徑 R=50-2-3-1=44mm；由離心塊質(zhì)心半徑選取范圍 ，再結(jié)合初步確定的離心塊結(jié)構(gòu)和形狀，初步選 r=20mm；離心塊與被動(dòng)盤材料均選 45 號(hào)鋼，由于摩擦配合為石棉45 鋼，故離心塊結(jié)合面貼一層石棉，摩擦系數(shù) f 選為 0.08-0.12.5）.初定離心塊質(zhì)量離心塊質(zhì)量須滿足兩個(gè)條件： 結(jié)合轉(zhuǎn)速 n2 時(shí)222nrm=PP式中：P2結(jié)合轉(zhuǎn)速 n2 時(shí)離心塊產(chǎn)生的離心力；Pn彈簧對(duì)離心塊張緊力的徑向分力；南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 17 頁(yè)2結(jié)合轉(zhuǎn)速 n2 時(shí)的角速度。 傳遞最大扭矩 Mf 時(shí)()fn4fMZRPP=244rm=P()Zfrm-rm2224f=RM()ZR=f-rm2224()22224ff-r900m=ZRMmin/ r4400n4=r/min2625n2=()kg03256. 014. 3-22 .3105. 02625-4400020. 0900116. 7m222=式中：n4發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩 Mf 時(shí)的轉(zhuǎn)速；4發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩 Mf 時(shí)的角速度；f離心塊與被動(dòng)盤內(nèi)表面的摩擦系數(shù)（鋼對(duì)鋼：f0.15；鋼對(duì)石棉：f0.30；石棉對(duì)石棉：f0.360.50，這里取 0.15）由發(fā)動(dòng)機(jī)外特性參數(shù)：代入其他數(shù)據(jù)：R=31mm，Z=2，f=0.5， =7.116N.M，r=20mm，計(jì)算得 m=0.03kg。6）.計(jì)算彈簧在各個(gè)工況下受力結(jié)合轉(zhuǎn)速時(shí)：NPP4469.612602100102503256. 023-n2=怠速時(shí)彈簧壓縮力：NP326.392602100102503256. 0231=7）驗(yàn)證離合器高度()d21h =因離合器允許高度為 20mm，而 h 取值范圍為（12）d；選定滑塊結(jié)構(gòu)為扇形，包角 ，中間挖空一定尺寸放置彈簧與螺栓，則由vm=，列方程得南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 18 頁(yè)31材料為 45 鋼，故這里解得 ，h24mm。故離合器高度滿足要求。8）滑塊的質(zhì)心驗(yàn)算由扇形形心計(jì)算公式： ，設(shè)計(jì)滑塊 ；1200再由組合圖形的形心計(jì)算公式：，計(jì)算得滑塊質(zhì)心約為 19mm；驗(yàn)算結(jié)合轉(zhuǎn)速 ，與理論計(jì)算值 相差不大，故初選質(zhì)心符合要求。9）彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算彈簧剛度由： 怠速時(shí)彈簧所受壓力：。140.025N結(jié)合時(shí)彈簧最大工作壓力： 。223.52N由胡克定律： ，計(jì)算得83.295故彈簧初始?jí)嚎s量為1.68mm 選擇與驗(yàn)算彈簧具體參數(shù)彈簧材料選 碳素鋼絲，初選彈簧指數(shù) C=5，中徑 ，查表得 K=1.31估算簧絲直徑 d=D/C=1.6mm，查表得 ，簧絲直徑：計(jì)算得 d= =1.72mm根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圓整為 d=1.8mm工作圈數(shù) ： 由 ，而 = =1+1.78=2.78mm南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 19 頁(yè)計(jì)算得 ，圓整為 3.5.總?cè)?shù) n：彈簧選擇冷卷，則總?cè)?shù) n=2+3.5=5.5工作極限載荷：工作極限載荷下的變形：余隙：=0.1d=0.18mm節(jié)距：t=（0.30.5） 取為 3.6mm中徑： =Cd=9mm外徑： =10.8mm內(nèi)徑： =7.2mm自由高度： =16.3mm，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圓整為 18mm螺紋升角： ，在 之間，符合使用條件展開長(zhǎng)度： =155mm驗(yàn)算穩(wěn)定性： =3.7，故 C 值符合要求疲勞強(qiáng)度校核： = =653彈簧滿足條件，可用。11）花鍵的選擇和校核已知發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率 P=2.97KW，額定轉(zhuǎn)速 n=5250r/min；由初始數(shù)據(jù)，選取矩形花鍵，輕系列鍵的輸入端為發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸，輸出端為離合器，花鍵結(jié)合長(zhǎng)度取 l=86mm工作齒高：=（D-d）/2-2C=1mm。材料取低碳合金鋼，表面滲碳淬火，表面硬度為 5864HRC。此矩形花鍵如下圖：花鍵聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度和耐磨性校核公式：南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 20 頁(yè)T輸入轉(zhuǎn)矩，N.M各齒間載荷分布不均勻系數(shù)，通常取 0.70.8；Z齒數(shù)；h齒的工作高度；l花鍵的工作長(zhǎng)度；平均直徑。由 T=9550P/n=5.40N.M，取 0.7，Z=4，h=1mm，l=86mm， =16mm計(jì)算得=2.80MPa。查表得此花鍵聯(lián)接的許用比壓 =3060MPa，即 p 。故此花鍵聯(lián)接安全。12）軸承的選取與校核由輸出軸直徑與軸所受的載荷，初選軸承為 GB/T29219947004AC 角接觸球軸承，主要尺寸為 d=22mm，D=44mm，B=12mm由于軸承所受的最大徑向力 =126.8N，軸向力主要為軸的軸向竄動(dòng)，可認(rèn)為，故 = =126.8N。由機(jī)械的工作情況查表可得 軸承在此離合器中壽命為 40008000h而由：n 取最高轉(zhuǎn)速 8000r/min，=3，P=126.8N，此軸承的基本額定載荷 =10.5KN。極限動(dòng)載荷 =壽命系數(shù)，由軸承要求壽命查表取得 2.52轉(zhuǎn)速系數(shù)，由輸出軸最高轉(zhuǎn)速查表取得 0.16動(dòng)載荷系數(shù)，由軸承工作環(huán)境情況查表取得 1.4溫度系數(shù)，由軸承估計(jì)工作溫度查表取得 1計(jì)算得 =2.796kN，得 ，故軸承滿足工作條件。南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 21 頁(yè)13）螺釘與墊片根據(jù)實(shí)際使用情況，選擇 GB/T652000M4 開槽圓柱頭螺釘 6 個(gè)，M6 開槽圓柱頭螺釘一個(gè)，GB/T29.11988M4 六角頭頭部帶槽螺栓兩個(gè)；GB/T894.11986A 型軸用彈性擋圈一個(gè)；GB/T952002C 級(jí)平墊圈七個(gè)；GB/T8551988雙耳止動(dòng)墊圈兩個(gè)。14）膠粘劑的選擇：石棉與滑塊，石棉與被動(dòng)盤的連接均使用膠粘劑，根據(jù)離合器各項(xiàng)性能參數(shù)，為保證穩(wěn)定持久和高強(qiáng)度粘接，選用熱固性樹脂：環(huán)氧聚硫橡膠類膠粘劑。五離合器性能曲線：由怠速為 2100r/min 時(shí)，離合器傳遞轉(zhuǎn)矩為 0結(jié)合轉(zhuǎn)速 2625r/min 時(shí)， =126.8N，而（PPn）fRZ ，可得離合器性能曲線如下南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 22 頁(yè)圖中當(dāng)轉(zhuǎn)速為 4400r/min 時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩 =5.83N.m，小于此時(shí)離合器能傳遞的扭矩7.116N.m，故此離合器性能符合使用要求。3.5 減速器的設(shè)計(jì)減速器是手提式挖坑機(jī)的重要部件，它的外形尺寸和重量對(duì)整機(jī)的總重量影響極大，因此必須在速比范圍、傳動(dòng)效率、自重大小以及制造難易、使用可靠性程度等綜合指標(biāo)來(lái)進(jìn)行造型和設(shè)計(jì)。目前國(guó)內(nèi)常用的手提式挖坑機(jī)的減速器大致有擺線針輪行星減速器、少齒差星齒輪減速器和蝸桿減速器等形式。擺線針輪行星傳動(dòng),簡(jiǎn)稱擺線針輪傳動(dòng)。它與漸開線少齒差行星傳動(dòng)一樣，同屬于K-H-V型行星齒輪傳動(dòng)。擺線針輪傳動(dòng)的主要特征是：行星輪齒廓為變幅外擺線的內(nèi)側(cè)等距曲線，中心輪齒廓為圓形。擺線針輪減速器,利用擺線針輪行星傳動(dòng)原理制成的一種減速器,它的優(yōu)點(diǎn)是減速比大、體積小、重量輕、效率高等。南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 23 頁(yè)一）ZB 型減速器1.擺線針輪行星減速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)ZB 型減速器是屬于擺線針輪行星減速器型式。它不僅體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，而且傳遞功率大、承載能力高，與同功率的普通減速器相比，以傳動(dòng)比 i=5 為例，其重量可減少 1/2-1/6。傳動(dòng)效率高。如果傳動(dòng)類型選擇適當(dāng)，結(jié)構(gòu)布置合理，其傳動(dòng)效率可達(dá)到 99。傳動(dòng)比范圍大，目前我國(guó)生產(chǎn)的單級(jí)傳動(dòng)比 i=11-87；二級(jí)傳動(dòng)比 i=121-5133；三級(jí)傳動(dòng)比 i=20399。而且具有傳動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)噪音、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。2 擺線針輪行星傳動(dòng)的傳動(dòng)比2 擺線針輪行星傳動(dòng)的傳動(dòng)比擺線針輪行星傳動(dòng)的原理圖見圖。擺線輪 a 是裝在有偏心距 A 的輸入軸上，當(dāng)輸入軸 H 旋轉(zhuǎn)時(shí)，擺線輪 a 不僅繞其安裝在 H 上的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，而且同時(shí)隨著 H 一起繞著固定的軸線 OH迴轉(zhuǎn)，即擺線輪 a 的軸線 Oa在半徑等于偏心距 A 的一個(gè)圓周上運(yùn)動(dòng)。由此可知，擺線輪 a 同時(shí)具有自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)。在傳動(dòng)過程中，由于擺線輪的軸線 Oa是運(yùn)動(dòng)的，所以其傳動(dòng)比不能用簡(jiǎn)單的齒數(shù)反比來(lái)表示。設(shè)圖南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 24 頁(yè)中各構(gòu)件的絕對(duì)角速度分別為a、b 和H。根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的原理，若給整個(gè)行星傳動(dòng)比加上一個(gè)與轉(zhuǎn)臂角速度H大小相等而方向相反的角速度-H，則各個(gè)構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系保持不變。但是由于加上-H后轉(zhuǎn)臂可視為靜止不動(dòng)，于是這個(gè)行星輪便轉(zhuǎn)化為定軸傳動(dòng)。由于經(jīng)轉(zhuǎn)化后已把行星傳動(dòng)轉(zhuǎn)化為定軸傳動(dòng)，故可應(yīng)用計(jì)算定軸傳動(dòng)比的方法，計(jì)算行星傳動(dòng)轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比，所以式中aH-擺線輪加上-H后的角速度bH-針輪加上-H后的角速度a-擺線輪原來(lái)的絕對(duì)角速度b-針輪原來(lái)的絕對(duì)角速度Za-擺線輪的齒數(shù)Zb-針輪的齒數(shù)當(dāng)針輪 b 固定時(shí)，b=0，將其帶入式中，即可求得轉(zhuǎn)臂 H 與擺線輪的傳動(dòng)比為由于擺線針輪行星傳動(dòng)中的針輪齒數(shù) Zb與擺線輪的齒數(shù) Za的差為 1，所以上式可寫為式中“-”號(hào)表示擺線輪 a 與輸出 a 軸（轉(zhuǎn)臂）H 的轉(zhuǎn)向相反。當(dāng)柱銷固定，擺線輪 a 不能轉(zhuǎn)動(dòng)而只能曲線移動(dòng)時(shí)：a=0，將其帶入（1-2）式，可得轉(zhuǎn)臂 H 與針輪的傳動(dòng)比為因 Zb-Za=1，代入上式得iHb=+Zb式中“+”號(hào)表示針輪 b 的轉(zhuǎn)向與輸入軸 H 的相同。一般都是針輪 b 固定，故傳動(dòng)比等于擺線輪的齒數(shù)，而擺線輪的轉(zhuǎn)向與輸入輪軸的相反。3.擺線針輪行星減速器的輸出機(jī)構(gòu)當(dāng)輸入軸 H 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，擺線輪 a 以絕對(duì)角速度a轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)減速，但是擺線輪 a 的軸線是在半徑等于偏心距 A 的圓周上運(yùn)動(dòng)，為了把擺線輪 a 的運(yùn)動(dòng)以等速比傳到輸入軸 H 同軸線的輸出軸 V 上南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 25 頁(yè)去，必須加一個(gè)傳動(dòng)比等于 1 的等速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)就是輸出機(jī)構(gòu)。擺線輪的角速度是通過孔銷式輸出機(jī)構(gòu)傳給輸出軸的。這種機(jī)構(gòu)的工作原理如圖 1-28 和圖 1-29所示。圖 1-擺線針輪行星傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖H.輸入軸 V.輸出軸 1.偏心套 2.擺線輪 3.針齒銷（套） 4.柱銷（套）擺線輪上沿直徑 D的圓周上均布有 Z個(gè)直徑為 d的圓孔（一般稱為柱銷孔） ，在輸出軸的圓盤上沿直徑 D的圓周上均布有 Z個(gè)直徑為 dp的柱銷，柱銷上套有直徑為 dp的柱銷套。帶套的柱銷分別插在擺線輪的柱銷孔中?？讖脚c柱銷套外徑的差值為偏心距 A 的兩倍，即d-dp=2A式中 d-柱銷孔的直徑dp-柱銷套的直徑A-偏心距當(dāng)擺線輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，柱銷套與柱銷孔保持接觸并帶動(dòng)輸出軸 V 運(yùn)動(dòng)，在設(shè)計(jì)時(shí)已使 OaB=OC=R=d/2；d-dp=2A，所以 BC=（ d-dp）/2=A=OaO，這時(shí)銷孔銷軸，擺線輪和輸出軸中心 B、C、Oa和 O 構(gòu)成一平行四邊形，不論擺線輪轉(zhuǎn)到什么位置，OOaBC 總是平行四邊形，所以 OC 的角速度始終等于 OaB 的南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 26 頁(yè)角速度，而 OaB 的角速度就是擺線輪的角速度a，OC 的角速度就是輸出軸的角速度v，故v=a。4.ZL 型擺線針輪行星減速器的結(jié)構(gòu)形式該型的減速器采用針輪固定，擺線輪旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)方式，其傳動(dòng)比 i=25:1；所以擺線輪齒數(shù) Za=傳動(dòng)比=25；針輪齒數(shù) Zb=Za+1=26。凍土挖坑機(jī)系兩人操作便攜式機(jī)具，要求重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、便于維護(hù)。為此，在結(jié)構(gòu)上采用了單擺線輪結(jié)構(gòu)，輸入軸兩個(gè)偏心軸減為一個(gè)，這樣不僅制造工藝簡(jiǎn)單，而且軸向尺寸縮短，整體重量減輕。該型減速器采取間隔地抽去一個(gè)針齒形式，這樣可使針齒套半徑增大，故針齒銷半徑也可相應(yīng)增大，并可避免過渡的削弱針齒殼的強(qiáng)度。主要零件材料及熱處理要求如下：柱銷、柱銷套、針齒銷套、擺線輪，均選用 GCr15，硬度 HRC58-62。輸入軸、輸出軸，選用 40Cr 鋼，調(diào)質(zhì)硬度 HRC28-32。針齒殼、上殼體、下殼體，選用質(zhì)輕的鎂合金 ZM5。4.5 潤(rùn)滑與密封本減速機(jī)采用油浴潤(rùn)滑，潤(rùn)滑油選擇中極齒輪油。若在低溫或高溫環(huán)境以及在啟動(dòng)頻煩的場(chǎng)合，須跟據(jù)情況重新選擇適宜潤(rùn)滑油。對(duì)于本減速器，在嚴(yán)重惡劣負(fù)荷條件中工作時(shí)，推薦采用雙曲線齒輪油。密封件選擇 J 型無(wú)骨架油封。針齒殼上開有溝槽，油浸深度為 2040mm。4.1 擺線輪、針齒、柱銷的計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算如下：(一) 已知條件1 發(fā)動(dòng)機(jī)本減速器與小型二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)配套。額定功率：N2=2.97(kW)南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 27 頁(yè)額定轉(zhuǎn)速：n2=87.5（s-1）傳動(dòng)效率：321=式中1離合器打滑損失的效率，取1=0.962軸承摩擦等損失的效率，取2=0.923擺線輪傳動(dòng)效率，一般3=0.920.97，取3=0.94所以321=0.960.920.94=0.832 動(dòng)力參數(shù)輸入軸：功率 NH=Ne1=2.970.96=2.85kW轉(zhuǎn)速 nH=ne=87.5（s-1）轉(zhuǎn)矩 Tmax=5.93（Nm）輸出軸：轉(zhuǎn)速 nv=3.5（s-1）轉(zhuǎn)矩mNnNZTHHa=62.1295 .8785. 22518.15918.159（二） 確定傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)型式根據(jù)手提式挖坑機(jī)使用要求，選用立式、一個(gè)擺線輪、針輪固定的結(jié)構(gòu)型式。（三） 確定擺線輪、針輪的齒數(shù)和主要零件的材料擺線輪齒數(shù) Za=25針輪齒數(shù)Zb=26主要零件材料 GCr15，HRC60-64針齒殼材料鎂合金材料針齒套材料GCr15，HRC58-62柱齒銷材料GCr15，HRC60-64柱銷材料GCr15，HRC60-64柱銷套材料GCr15，HRC58-62南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 28 頁(yè)(四） 確定針輪直徑 DZ用經(jīng)驗(yàn)公式估算326vZTD=（4-1）式中VT輸出轉(zhuǎn)矩（Nm） ，VT=129.62（Nm）326vZTD=mm13262.129263=取 DZ=140mm（五） 確定短幅系數(shù) K1和偏心距 e因 Zb=26，故可先取 K1=0.65則mmZRKebZ75. 1267065. 01=圓 整 成 尾 數(shù) 為0.5mm的 倍 數(shù) ， 即 可 取e=2mm ， 則 短 幅 系 數(shù) 為75.0702621=zbReZKmmDDZ7056140)5 . 04 . 0()5 . 04 . 0(1=（4-2）初選擺線輪的寬度gb=0.15RZ=0.1570=10.5mm3106h10n60LFC=計(jì)（4-3）RKFd=取dK=1.2NZRKZTZRKZTRgZbggZbg9 .1853257075. 02612962055. 03 . 155. 03 . 13 . 111=NRF71.22249 .18532 . 12 . 1=min/210255250rnv=min/54602105250rnnnVH=+=+=取 Lh=5000h，所以NCk49.201050005460607 .22243106=計(jì)軸承選擇南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 29 頁(yè)根據(jù)手冊(cè)查的，42305 型軸承的特性額定動(dòng)載荷 C=24.133（kN)軸承外徑D1=0.062m軸承內(nèi)徑d=0.025m軸承寬度b=0.017m滾子長(zhǎng)度lbc取 l=8mm4.計(jì)算軸承壽命hFCnLh46.862571.22242413354606010601031063106=（七）確定針齒尺寸1.按曲率半徑系數(shù)Y計(jì)算針齒套直徑 dz。547.1026sin6 . 1140sin2=bZzZKDd（4-4）式中ZD針輪直徑，ZD=140mm取zd=11mm驗(yàn)算是否產(chǎn)生根切和尖角0627. 01225. 0min=Ya所以不會(huì)產(chǎn)生根切534. 126sin5 . 570sin2=bzZZrRK在zr一定時(shí)，由于根據(jù)ZR和bZ所求得的2K較大，故可不抽齒（4）針齒銷直徑zdzd12=zd（4-5）取1=2mm，且知zd=11mm所以zd=11-22=7mm雙支點(diǎn)式針齒銷南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 30 頁(yè)ZgVwRZKTLLLM121max2 . 2=根據(jù)結(jié)構(gòu)取=10mm=4mm71017=gbbmmmm453114mm31105 . 074105 . 15 . 0b5 . 1mm14105 . 04105 . 05 . 05 . 021g21=+=+=+=+=+=+=LLLLbLg）（mm2096702575. 01296202 . 2453114max=NMwFPzwFdM10.6171 . 020961 . 03max=所以合適（九）驗(yàn)算擺線輪與針齒的接觸強(qiáng)度9 .2783. 1701062.12955. 01200055. 0120002max2=YRbTZgVH83. 1825. 1max=Ymmlbg13585=+=+=222/850/31.61983. 1701312962055. 012000mmNmmNHPH=（十）擺線輪的結(jié)構(gòu)尺寸1.齒頂圓直徑agd=zZdeD+2=140+22-11=133mm2.齒根圓直徑mmdeDdzZfg1291141402=3.齒高mmeddhfgag42222=4.齒側(cè)嚙合間隙南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 31 頁(yè)ZnDC01. 0=mmCn12. 014001. 0=5.擺線輪寬度mmbg10=6.擺線輪內(nèi)孔直徑1DmmD621=7.柱銷孔中心圓直徑wD21DDDiaw+=（4-mmDw5 .95262129=+=8.柱銷孔數(shù)目nZ根據(jù)mmDZ140=由表選取wZ=89.結(jié)構(gòu)上允許的柱銷孔最大直徑wd由式得mm6 .242 . 42-62-9521=DDdww式中-柱銷孔的最小壁厚，一般=0.03Dz=0.030.140=4.2mm又=wsinZDdwwmmdw322 . 48sin95=取上述兩個(gè)值中的較小值，即wd=25mm（十一）確定柱銷、柱銷套和柱銷孔的直徑1.柱銷直徑pd3max1 . 0)5 . 1 (bbcwpbQKd+計(jì)=11.05mm南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 32 頁(yè)取計(jì)pd=12mm柱銷套直徑pd計(jì)pd=計(jì)+2pd暫取=2mm計(jì)pd=12+22=16mm柱銷孔直徑wd計(jì)wdmm25d202216e2w=+=+=計(jì)pd最后定wd=22mmpdmmedw1822222=mm12=pdmm3212-18=4.驗(yàn)算柱銷套與孔的接觸強(qiáng)度pZbpgwwzvHrRkZrbRZRTk1231(10300+=223mm/85069.136)157075. 02615(135 .478107062.12975. 0300NHP=+=（十二）其他零件的計(jì)算從略（十三）減速器 CAD 圖南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 33 頁(yè)5 5發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展趨勢(shì)5.15.1 一機(jī)多能一機(jī)多能在我國(guó)，植樹造林具有季節(jié)性和區(qū)域性的特點(diǎn)，機(jī)具作業(yè)時(shí)間短，間隔時(shí)間長(zhǎng)，單一性能機(jī)具的年利用率很低，因此在今后的設(shè)計(jì)中，盡量考慮一機(jī)多用問題。具體措施：一是更換不同的鉆頭，適應(yīng)不同的土壤條件和工作環(huán)境；二是設(shè)計(jì)通用機(jī)架，在更換其他工作部件后即可完成其他營(yíng)林作業(yè)項(xiàng)目，提高其利用率。5.25.2 人機(jī)和諧人機(jī)和諧凡是人使用的各種機(jī)械機(jī)械設(shè)備，都應(yīng)進(jìn)行完善的人-機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)，以使其符合人的心理與生理學(xué)特性，從而最大限度地減輕使用者的操作疲勞和心理負(fù)擔(dān)，能夠使人舒適和高效率地工作，使整個(gè)人-機(jī)系統(tǒng)具有最和諧的人機(jī)關(guān)系和最優(yōu)的綜合效能。同時(shí)，要盡量減少噪音對(duì)操作者的安全問題，盡量把轉(zhuǎn)矩通過機(jī)械裝置釋放一些，提高操作者的安全系數(shù)。南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 34 頁(yè)5.35.3 應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍挖坑不僅適用于平原、沙地和丘陵，還能夠用于山地和溝壑，不僅適用于坡度 560以下的陡坡林地的整地挖坑，而且還適用于 350以下的坡地挖坑造林。參考文獻(xiàn)：參考文獻(xiàn)：1 機(jī)械設(shè)計(jì)高等教育出版社主編 濮良貴 紀(jì)名剛2 機(jī)械原理高等教育出版社主編 孫桓 陳作模 葛文杰3 工程制圖中國(guó)林業(yè)出版社主編 霍光青 劉潔4 材料力學(xué)高等教育出版社主編 劉鴻文5 互換性與技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ) 高等教育出版社主編 胡鳳蘭6 金屬工藝學(xué)高等教育出版社主編 鄧文英7 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社主編 王文斌8 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)國(guó)防工業(yè)出版社主編 楊黎9 機(jī)械零件設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例 中國(guó)鐵道出版社主編 梁正強(qiáng)10離合器結(jié)構(gòu)圖冊(cè)國(guó)防工業(yè)出版社主編 段廣漢11離合器人民交通出版社主編 任石安12 卓鳳英.挖坑機(jī) 中國(guó)林業(yè)出版社 198913姚昌恬九五期間我國(guó)林業(yè)發(fā)展?fàn)顩r分析 林業(yè)經(jīng)濟(jì)，2001（1） ：05-114朱永法，湯肇元我國(guó)林業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀與可持續(xù)林業(yè)的必然性 浙江林學(xué)院學(xué)報(bào)，1997，14（1） ：73-7715黃仁楚營(yíng)林機(jī)械理論與計(jì)算 北京：中國(guó)林業(yè)出版社，1996南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 35 頁(yè)16武廣濤，前國(guó)勝，李美華國(guó)內(nèi)造林機(jī)械及發(fā)展前景 林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2003（11） ：4-517顧正平90 年代世界營(yíng)林機(jī)械發(fā)展特點(diǎn) 林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，1999（10） ：4-618潘天麗，王藍(lán)在退耕還林中應(yīng)大力發(fā)展林業(yè)機(jī)械 陜西林業(yè)科技，2000（4） ：59-6119林益民論我國(guó)營(yíng)林機(jī)械化現(xiàn)狀及發(fā)展與對(duì)策 林業(yè)科技情報(bào)，2002（1） ：8120 蔣泉山。植樹挖坑機(jī)的設(shè)計(jì) 。林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2006 年第 5 期21 于建國(guó)，屈錦衛(wèi)。國(guó)內(nèi)外挖坑機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。農(nóng)機(jī)化研究， 2006.1222 疏澤民。正確選用挖坑機(jī)。南方農(nóng)機(jī)，2007.123 運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)適用手冊(cè)（下冊(cè)）.北京.化學(xué)工業(yè)出版社，1999.124 史青錄， 連晉毅， 林慕義. 挖坑機(jī)最大理論挖掘力的確定J. 太原科技大學(xué)學(xué)報(bào) ， 2007，(01)25 孟慶華，于建國(guó)，挖坑機(jī)鉆頭主軸縱向振動(dòng)系統(tǒng)模型的建立與控制南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第 36 頁(yè)致謝致謝在順利完成設(shè)計(jì)“小型挖坑機(jī)的設(shè)計(jì)”之際：首先向辛勤指導(dǎo)我的老師周鳳芳老師致以衷心的感謝和崇高的敬意，在這大學(xué)四年中，周老師是我本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師。周老師豐富的專業(yè)知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和科學(xué)的指導(dǎo)方法使我終身受益，讓我學(xué)到很多科學(xué)的設(shè)計(jì)研究的方法。治學(xué)之外，老師也在生活中給予無(wú)微不至的關(guān)心，教我很多有益的人生道理。在此表示感謝！感謝機(jī)械工程系各領(lǐng)導(dǎo)、各老師在這四年中的教導(dǎo)與關(guān)懷！感謝家長(zhǎng)的關(guān)懷與支持，感謝同學(xué)的支持與幫助！