手動液壓堆高車設(shè)計

35頁 12000字?jǐn)?shù)+論文說明書+任務(wù)書+11張CAD圖紙【詳情如下】

從動鏈輪.dwg

任務(wù)書.doc

傳動鏈輪.dwg

大輪子.dwg

大齒輪.dwg

導(dǎo)架體.dwg

小輪子.dwg

手動堆高車總圖.dwg

手動液壓堆高車設(shè)計論文.doc

液壓原理圖.dwg

軸.dwg

連桿.dwg

齒輪軸.dwg

手動液壓堆高車設(shè)計

目錄

1 技術(shù)任務(wù)書 - 1 -

1.1 設(shè)計的依據(jù) - 1 -

1.2產(chǎn)品的用途及使用范圍 - 1 -

1.3主要技術(shù)指標(biāo)和重要技術(shù)參數(shù) - 2 -

1.3.1 該手動液壓堆高車的總體設(shè)計參數(shù) - 2 -

1.3.2 該手動液壓堆高車的設(shè)計參數(shù) - 2 -

1.4主要工作原理 - 2 -

1.5國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 - 3 -

1.5.1 國內(nèi)外發(fā)展概述 - 3 -

1.5.2 常見的堆高車械分類 - 4 -

1.5.3 常見幾種堆高車械工作原理 - 4 -

1.6已經(jīng)考慮過的若干方案的比較 - 5 -

1.6.1手動液壓堆高車的工作設(shè)計方案 - 5 -

1.6.2其他工作設(shè)計方案的比較 - 6 -

1.7關(guān)鍵問題及其解決辦法 - 7 -

1.7.1 增壓機構(gòu)的設(shè)計選擇 - 7 -

1.7.2 幾種增壓方式的實現(xiàn)比較 - 8 -

1.8  機構(gòu)的功能及特點 - 10 -

1.9機構(gòu)設(shè)計與用戶的一致性分析 - 11 -

2.設(shè)計計算說明書 - 12 -

2.1 設(shè)計方案論證 - 12 -

2.1.1手動液壓堆高車的設(shè)計原理 - 12 -

2.1.2 方案的選擇 - 12 -

2.2 齒輪的計算部分 - 13 -

2.2.1機構(gòu)的動力計算 - 13 -

2.2.2齒輪設(shè)計思路及要求 - 14 -

2.2.3.齒輪設(shè)計過程 - 15 -

2.3 軸的計算部分 - 19 -

2.3.1手動液壓堆高車中軸2的設(shè)計 - 19 -

2.3.2手動液壓堆高車中軸1的設(shè)計 - 22 -

2.4 堆高車機械計算部分 - 25 -

2.4.1 堆高車的概述 - 25 -

2.4.2 堆高車的運動分析 - 26 -

2.4.2 堆高車的結(jié)構(gòu)尺寸及相關(guān)參數(shù) - 27 -

2.5 端面齒輪及撥桿的設(shè)計部分 - 28 -

2.5.1端面齒輪和撥桿的概述 - 28 -

2.5.2 端面齒輪和撥桿的運動分析 - 28 -

2.6 結(jié)論 - 32 -

2.6.1  堆高車的使用方法 - 32 -

2.6.1  工作前應(yīng)注意的事項 - 33 -

2.6.3  制造價格及應(yīng)用范圍 - 33 -

3. 使用說明書（SM） - 33 -

3.1設(shè)備的名稱 - 33 -

3.2設(shè)備的安裝 - 34 -

3.3設(shè)備的試車運轉(zhuǎn) - 34 -

3.4設(shè)備的操作和維護 - 34 -

4.標(biāo)注化審核報告（BS） - 35 -

4.1 產(chǎn)品圖樣的審查 - 35 -

4.2產(chǎn)品技術(shù)文件的審查 - 36 -

4.3 標(biāo)注件的使用情況 - 36 -

4.4 審查結(jié)論 - 36 -

參考文獻 - 37 -

致謝 - 39 -

1 技術(shù)任務(wù)書

1.1 設(shè)計的依據(jù)

堆高車械至今已有100多年的歷史，目前人們普遍使用的是電動堆高車械。由于堆高車械多在人口稠密的地區(qū)作業(yè)，流動性大，對機械的震動、噪音、廢氣排放、質(zhì)量等指標(biāo)要求較高?，F(xiàn)在的堆高車多使用內(nèi)燃機作動力，排氣污染量相對于汽車的較少，但其噪聲危害卻很大。美國EPA(美國環(huán)境保護局)及歐盟對割草機等用發(fā)動機的排放均有相應(yīng)的法規(guī)；德國還出臺了控制噪聲污染的《蘭色天使》法規(guī)；歐洲一些城市推出過引導(dǎo)性計劃，通過稅收優(yōu)惠及獎勵等措施鼓勵“綠色經(jīng)營者” 以加速環(huán)保技術(shù)的發(fā)展 。

手動液壓堆高車主要利用滾動的輪子帶動機械運動。手動液壓堆高車結(jié)構(gòu)簡單，連接平穩(wěn)，噪音極小，并且操作十分容易，既給使用人帶來方便，也給周圍的人帶來舒適，安靜的環(huán)境。

1.2產(chǎn)品的用途及使用范圍

目前市面上的堆高車大多需動力引擎，這會產(chǎn)生較大的噪音，帶來環(huán)境污染，在辦公和學(xué)習(xí)的地方，這種需動力引擎的堆高車就顯得非常不受歡迎。由于動力引擎堆高車有動力裝置，保養(yǎng)，維護費用較高；同時動力引擎堆高車主要依靠刀片的高速旋轉(zhuǎn)把草排出，因此，對整機的安全性要求較高，操作時也會給工作人員帶來強烈的震動，使操作很不舒適。雖然，動力引擎手動液壓堆高車工作效率較高，工作效果較好，但是，其價格也較昂貴，就目前來說，一般的用戶難以接受。

通過市場調(diào)研，我們決定設(shè)計一種無引擎驅(qū)動，無噪音污染，工作高度可調(diào)節(jié)，輕便簡潔，操作方便和美觀實用適用于一般用戶的手動液壓堆高車。  

1.3主要技術(shù)指標(biāo)和重要技術(shù)參數(shù)及原理             

1.3.1 該手動液壓堆高車的總體設(shè)計參數(shù)

已知：額定載重量  500kg   自重≤210kg  載荷中心585 mm

貨叉最大高度 ≥1500mm  最小高度88mm 貨叉長度1150 mm  單個貨叉寬度160 mm  

貨叉整體寬度5400 mm  平臺尺寸2200×700mm   通過腳踏式液壓泵提起貨物，

設(shè)置過載安全閥，確保操作者安全。  剎車安全可靠?？稍谏虄?nèi)任意位置停止升降，

1.4國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.4.1 國內(nèi)外發(fā)展概述

l9世紀(jì)中葉，大部分的手動液壓還在使用鐮刀來割草或放牧牛羊來保持草地的整齊性。隨著高爾夫球、網(wǎng)球及足球等運動的興起，保持完善的草地做運動場便成為當(dāng)務(wù)之急。英國人Edwin Budding利用旋轉(zhuǎn)式機械工作的原理發(fā)明了滾刀式堆高車，該產(chǎn)品的問世在英國受到了廣泛的歡迎，隨后傳人美國。1868年，美國第一臺堆高車取得專利，美國的手動液壓業(yè)也由此起步。不過幾年，便有37項有關(guān)堆高車的發(fā)明獲得專利。到1881年，總共有4萬多臺堆高車被生產(chǎn)和銷售 。最初的堆高車均為人力驅(qū)動；1890年，在英國開始設(shè)計有動力驅(qū)動的堆高車。從最初的蒸汽動力驅(qū)動發(fā)展到小型內(nèi)燃機動力驅(qū)動；1909年，美國科學(xué)家Leoni取得了動力型機械式堆高車專利，盡管堆高車由汽油機驅(qū)動，但整個裝置仍由馬拉行走。

在手動液壓修剪機械發(fā)展的歷史上，第二次世界大戰(zhàn)是一個轉(zhuǎn)折點。在20世紀(jì)30年代前后，每年生產(chǎn)的各類堆高車數(shù)量約3萬臺左右。戰(zhàn)后，美國經(jīng)濟得到復(fù)興，允許現(xiàn)役軍人低價買房不付現(xiàn)金，大批建設(shè)房屋并出售，促使手動液壓修剪機械得到迅速發(fā)展，生產(chǎn)量急劇上升，1947年達36萬臺，1974年達700萬臺。20世紀(jì)70年代后期開始，堆高車的市場銷售量逐漸趨向飽和，但每年仍保持在500萬—600萬臺的銷量 。堆高車在數(shù)量增加的同時，其性能也在不斷改進。1950年，美國第一臺無線電操縱的堆高車誕生；1978年，C1arence Noke研制出了一種可進行手動液壓修剪編程的堆高車" ；20世紀(jì)80年代，一些新的手動液壓設(shè)備又投放市場，如Mulching mower，Shredder，Lawndethatcher，String trimmer等，以及清潔手動液壓用的Blower，Lawn vacuum，Lawn sweeper 。到了80年代后期，string trimmer被認為是一件普通的家庭用具。

我國生產(chǎn)堆高車起步較晚，生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模普遍較小，產(chǎn)品用途單一，品種數(shù)量少，遠不能滿足要求，而且質(zhì)量與發(fā)達國家的相比也有很大差距。所以長期以來，手動液壓堆高車多以進口為主，主要來自日本、美國、意大利和瑞典等國。據(jù)統(tǒng)計，1999年的堆高車銷售量在3萬臺左右，其中80％為進口；2000年我國各類手動液壓機械保有量達13余萬臺，堆高車進口量在3．16萬臺左右；近兩年，手動液壓機械平均年增長率達到30％左右，國內(nèi)每年手動液壓機械的銷售總額大約為1．2億～1．3億元人民幣，其中從國外進口的機械占85％，國內(nèi)自行生產(chǎn)的產(chǎn)品占15％左右，其合計銷量約在1萬臺左右 。

2.6.3  制造價格及應(yīng)用范圍

根據(jù)目前市場實際:：制造原材料費用100～150 元，手工費: 50～100 元，因此總造價在300元以內(nèi)。目前使用于我國大部分地區(qū)的園林手動液壓的修建和養(yǎng)護。

3. 使用說明書（SM）

3.1設(shè)備的名稱

    產(chǎn)品的名稱:  手動液壓堆高車

3.2設(shè)備的安裝

安裝工作必須有鉗工、起重工等專業(yè)工人參加。安裝時首先用水平儀找平基礎(chǔ)和安裝支架的水平度，然后使之固定。按制造廠出廠時各段機殼的連接標(biāo)記順序組裝，各段機槽內(nèi)口的連接應(yīng)平整、密合，如有錯位，只允許比堆高車撥桿稍低，其值不得大于1mm。機體組裝后測定其機槽兩側(cè)對稱中心面的對稱度。頭輪、尾輪必須對中。輪軸應(yīng)保持平行，以避免堆高車在運行時跑偏。安裝堆高車時應(yīng)再次檢查往復(fù)運動是否靈活只有運動靈活的堆高車方可進行安裝。

3.3設(shè)備的試車運轉(zhuǎn)

完成堆高車各部分安裝工作后，即可進行空載運轉(zhuǎn)試驗。

運行前應(yīng)做如下工作：

（1）所有軸承、傳動部件和減速器內(nèi)應(yīng)有足夠的潤滑油；

（2）檢查和清除堆高車機槽內(nèi)部遺留的工具、鐵件或其他雜物；

（3）全面檢查堆高車各部分是否完好無損，堆高車的運轉(zhuǎn)松緊度是否合適。

當(dāng)上述各項準(zhǔn)備工作做好后，推動堆高車，觀察小輪和大輪是否與殼體卡碰和跑偏，當(dāng)無缺陷后，可遠距離運轉(zhuǎn)即可進行空載運轉(zhuǎn)。

當(dāng)空載運轉(zhuǎn)并對運轉(zhuǎn)情況認為滿意后，可進行工作試驗。開始需要緩慢的推動堆高車，觀察齒輪、端面齒輪與撥桿嚙合的運轉(zhuǎn)穩(wěn)定情況。運轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，逐漸加快堆高車的運轉(zhuǎn)速度。對工作的狀況進行原始記錄，工作密度，工作后草的基本狀況等。并核對和設(shè)計要求是否吻合。

3.4設(shè)備的操作和維護

(1)設(shè)備的操作

每次使用前，應(yīng)先空載運轉(zhuǎn)一定時間，待設(shè)備運轉(zhuǎn)正常后方可進行工作，應(yīng)保持運轉(zhuǎn)速度的穩(wěn)定，不得大量突增或過載運行，容易對產(chǎn)生較大的破壞。

如無特殊情況，不得在工作過程后，不清理，以增加的使用壽命。

操作人員應(yīng)經(jīng)常檢查機器各部，特別是和驅(qū)動裝置，以及端面齒輪與撥桿組合應(yīng)保持完好無損狀態(tài)。一旦發(fā)現(xiàn)有殘缺損傷的機件（如嚴(yán)重變形或脫落、撥桿的斷裂、彎曲段中間導(dǎo)軌嚴(yán)重磨損等），應(yīng)及時修復(fù)或更換。

(2)設(shè)備的維護

正確的保養(yǎng)和維修不僅能保證設(shè)備的安全運行，而且是提高工作效率、經(jīng)濟效益和延長使用壽命的重要手段。

(3)保養(yǎng)

堆高車在每次使用完畢，應(yīng)對設(shè)進行清掃和檢查。如有剩余物料壓結(jié)在槽內(nèi)，應(yīng)當(dāng)清除干凈,零部件有局部、微小的事故隱患，應(yīng)及時排除。大輪上螺栓過松，應(yīng)進行調(diào)整；出現(xiàn)裂墳或嚴(yán)重磨損，應(yīng)予以更換；潤滑點應(yīng)及時加油。

(4)維修

除應(yīng)對巳損壞的零部件及時修理或更換外，還要對關(guān)鍵部件、易磨損零件定期進行檢查， 并按安全使用要求進行修理， 使設(shè)備繼續(xù)保持最佳的工作狀態(tài)。

4.標(biāo)注化審核報告（BS）

4.1 產(chǎn)品圖樣的審查

   手動液壓堆高車的傳動裝置和設(shè)計已經(jīng)基本完成，現(xiàn)以具備全套圖紙和一線基本數(shù)據(jù)，根據(jù)有關(guān)規(guī)定，對其進行標(biāo)注化審查，結(jié)果如下：

    （1） 產(chǎn)品的圖樣完整、統(tǒng)一、表達準(zhǔn)確清楚、圖樣清楚。符合GB4440-84、GB-83《機械制圖》的規(guī)定。

（2） 產(chǎn)品圖樣公差與配合的選擇與標(biāo)準(zhǔn)符合GB/T1800、3-1998的規(guī)定。

（3） 產(chǎn)品圖樣的編號符合JB/T5054.5-2000《中華人民共和國機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》產(chǎn)品圖樣及設(shè)計的完整性。

（4） 圖紙的標(biāo)題欄與明細欄符合GB/T10609. 1-1989GB/T10690. 2-1989的規(guī)定。

（5） 產(chǎn)品圖樣粗糙度的標(biāo)注符合GB131-83《表面特征代號及注法》的規(guī)定。

（6） 產(chǎn)品圖樣焊縫的代號符合GB324-80《焊縫代號》的規(guī)定。

4.2產(chǎn)品技術(shù)文件的審查

（1） 產(chǎn)品的技術(shù)文件名稱、術(shù)語符合ZB/TJ01和0351-90《產(chǎn)品圖樣及設(shè)計文件術(shù)語》及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

（2） 量和單位符合GB3100—GB3102-93的規(guī)定。

（3）技術(shù)文件所用的編碼符合JB/T8823-1998《機械工業(yè)企業(yè)計算機輔助管理信息分類編碼導(dǎo)則》的規(guī)定。

（4）技術(shù)文件的完整性符合JB/T5054.5-2000《產(chǎn)品圖樣及技術(shù)文件完整性》的規(guī)定及農(nóng)機部門的有關(guān)具體要求。

4.3 標(biāo)注件的使用情況

本設(shè)計所用的緊固件均采用標(biāo)準(zhǔn)的螺栓，材料及材料代號也符合國家標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定。

4.4 審查結(jié)論

經(jīng)過對堆高車裝置和傳動設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化審查，認為該設(shè)計基本貫徹了國家最新頒發(fā)的各種標(biāo)準(zhǔn)，圖紙和設(shè)計文件完整齊全，符合標(biāo)準(zhǔn)化得要求。

參考文獻

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致謝

本文從選題、方案論證到課題的研究都是在導(dǎo)師張淑娟老師的全面、悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的知識、豐富的創(chuàng)造力、高瞻遠矚的學(xué)術(shù)思想，以及敏銳的洞察力，始終令學(xué)生敬佩，并將影響我的一生。值此成文之際，謹(jǐn)向?qū)煴磉_我深深的敬意和衷心的感謝!

通過這次訓(xùn)練，提高了自己的動手能力和設(shè)計能力，為學(xué)生日后順利進入工作崗位作下了鋪墊。本次畢業(yè)設(shè)計，學(xué)生收獲頗多，這與張老師的悉心指導(dǎo)是分不開的。張老師公務(wù)繁忙，但是還是經(jīng)常抽時間來視察學(xué)生畢業(yè)設(shè)計進度，就畢業(yè)設(shè)計過程中遇到的問題給予耐心指導(dǎo)。特別要感謝的是我的父母和家人!感謝父母在我成長的道路上給予的無私的愛。感謝所有關(guān)心和幫助過我的人們!

最后，在本文結(jié)束之際，向所有為我的論文提出寶貴意見的評閱專家們表示衷心的感謝和崇高的敬意! 謝謝!

- 1 - 手動液壓堆高車設(shè)計 目錄 1 技術(shù)任務(wù)書 .................................................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 計的依據(jù) ....................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 品的用途及使用范圍 .................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 要技術(shù)指標(biāo)和重要技術(shù)參數(shù) ........................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 手動液壓堆高車 的總體設(shè)計參數(shù) .................................................... 錯誤 !未定義書簽。 手動液壓堆高車 的設(shè)計參數(shù) ............................................................ 錯誤 !未定義書簽。 要工作原理 .................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ................................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 內(nèi)外發(fā)展概述 .................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 見的 堆高車 械分類 ............................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 見幾種 堆高車 械 工作 原理 ................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 經(jīng)考慮過的若干方案的比較 ........................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 動液壓堆高車 的工作設(shè)計方案 ......................................................... 錯誤 !未定義書簽。 他工作設(shè)計方案的比較 ..................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 鍵問題及其解決辦法 .................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 壓 機構(gòu)的設(shè)計選擇 ............................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 種 增壓 方式的實現(xiàn)比較 .................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 機構(gòu)的功能及特點 ......................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 構(gòu)設(shè)計與用戶的一致性分析 ........................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 ........................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 計方案論證 ................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 動液壓堆高車 的設(shè)計原理 ................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 案的選擇 ............................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 輪的計算部分 ............................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 構(gòu)的動力計算 ..................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 輪設(shè)計思路及要求 ............................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 ......................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 的計算部分 ................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 動液壓堆高車 中軸 2 的設(shè)計 ............................................................. 錯誤 !未定義書簽。 動液壓堆高車 中軸 1 的設(shè)計 ............................................................. 錯誤 !未定義書簽。 - 2 - 高車機械 計算部分 ....................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 高車 的概述 ........................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 高車 的運動分析 ................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 高車 的結(jié)構(gòu)尺寸及相關(guān)參數(shù) ............................................................ 錯誤 !未定義書簽。 面齒輪及撥桿的設(shè)計部分 ........................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 面齒輪和撥桿的概述 ......................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 面齒輪和撥桿的運動分析 ................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 論 ................................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 堆高車 的使用方法 .............................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 工作 前應(yīng)注意的事項 .......................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 制造價格及應(yīng)用范圍 .......................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 3. 使用說明書（ ................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 備的名稱 ........................................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 備的安裝 ........................................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 備的試車運轉(zhuǎn) ................................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 備的操作和維護 ............................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 .............................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 品圖樣的審查 ............................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 品技術(shù)文件的審查 ........................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 注件的使用情況 ........................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 查結(jié)論 ........................................................................................................... 錯誤 !未定義書 簽。 參考文獻 .......................................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 致謝 .................................................................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 1 技術(shù)任務(wù)書 計的依據(jù) 堆高車械至今已有 100 多年的歷史，目前人們普遍使用的是電動堆高車械。由于堆高車械多在人口稠密的地區(qū)作業(yè)，流動性大，對機械的震動、噪音、廢氣排放、質(zhì)量等指標(biāo)要求較高?，F(xiàn)在的堆高車多使用內(nèi)燃機作動力，排氣污染量相對于汽車的較少，但 - 3 - 其噪聲危害卻很大。美國 國環(huán)境保護局 )及歐盟對割草機等用發(fā)動機的排放均有相應(yīng)的法規(guī)；德國還出臺了控制噪 聲污染的《蘭色天使》法規(guī)；歐洲一些城市推出過引導(dǎo)性計劃，通過稅收優(yōu)惠及獎勵等措施鼓勵“綠色經(jīng)營者” 以加速環(huán)保技術(shù)的發(fā)展 。 手動液壓堆高車主要利用滾動的輪子帶動機械運動。手動液壓堆高車結(jié)構(gòu)簡單，連接平穩(wěn)，噪音極小，并且操作十分容易，既給使用人帶來方便，也給周圍的人帶來舒適，安靜的環(huán)境。 目前市面上的堆高車大多需動力引擎，這會產(chǎn)生較大的噪音，帶來環(huán)境污染，在辦公和學(xué)習(xí)的地方，這種需動力引擎的堆高車就顯得非常不受歡迎。由于動力引擎堆高車有動力裝置，保養(yǎng)，維護費用較高；同時動力引擎堆 高車主要依靠刀片的高速旋轉(zhuǎn)把草排出，因此，對整機的安全性要求較高，操作時也會給工作人員帶來強烈的震動，使操作很不舒適。雖然，動力引擎手動液壓堆高車工作效率較高，工作效果較好，但是，其價格也較昂貴，就目前來說，一般的用戶難以接受。 通過市場調(diào)研，我們決定設(shè)計一種無引擎驅(qū)動，無噪音污染，工作高度可調(diào)節(jié)，輕便簡潔，操作方便和美觀實用適用于一般用戶的手動液壓堆高車。 - 4 - 手動液壓堆高車的總體設(shè)計參數(shù) 已知：額定載重量 500 自重≤ 210載荷中心 585 叉最大高度 ≥ 1500最小高度 88叉長度 1150 單個貨叉寬度 160 貨叉整體寬度 5400 平臺尺寸 2200× 700 通過腳踏式液壓泵提起貨物， 設(shè)置過載安全閥，確保操作者安全。 剎車安全可靠?？稍谏虄?nèi)任意位置停止升降， 內(nèi)外發(fā)展概述 紀(jì)中葉，大部分的手動液壓還在使用鐮刀來割草或放牧牛羊來保持草地的整齊性。隨著高爾夫球、網(wǎng)球及足球等運動的興起，保持完 善的草地做運動場便成為當(dāng)務(wù)之 - 5 - 急。英國人 用旋轉(zhuǎn)式機械工作的原理發(fā)明了滾刀式堆高車，該產(chǎn)品的問世在英國受到了廣泛的歡迎，隨后傳人美國。 1868 年，美國第一臺堆高車取得專利，美國的手動液壓業(yè)也由此起步。不過幾年，便有 37 項有關(guān)堆高車的發(fā)明獲得專利。到1881 年，總共有 4 萬多臺堆高車被生產(chǎn)和銷售 。最初的堆高車均為人力驅(qū)動； 1890 年，在英國開始設(shè)計有動力驅(qū)動的堆高車。從最初的蒸汽動力驅(qū)動發(fā)展到小型內(nèi)燃機動力驅(qū)動； 1909 年，美國科學(xué)家 得了動力型機械式堆高車專利，盡管堆高車由 汽油機驅(qū)動，但整個裝置仍由馬拉行走。 在手動液壓修剪機械發(fā)展的歷史上，第二次世界大戰(zhàn)是一個轉(zhuǎn)折點。在 20 世紀(jì) 30年代前后，每年生產(chǎn)的各類堆高車數(shù)量約 3 萬臺左右。戰(zhàn)后，美國經(jīng)濟得到復(fù)興，允許現(xiàn)役軍人低價買房不付現(xiàn)金，大批建設(shè)房屋并出售，促使手動液壓修剪機械得到迅速發(fā)展，生產(chǎn)量急劇上升， 1947 年達 36 萬臺， 1974 年達 700 萬臺。 20 世紀(jì) 70 年代后期開始，堆高車的市場銷售量逐漸趨向飽和，但每年仍保持在 500 萬 — 600 萬臺的銷量 。堆高車在數(shù)量增加的同時，其性能也在不斷改進。 1950 年，美國第一臺無線電操縱的堆 高車誕生； 1978 年， 制出了一種可進行手動液壓修剪編程的堆高車 " ；20 世紀(jì) 80 年代，一些新的手動液壓設(shè)備又投放市場，如 ，以及清潔手動液壓用的 到了 80 年代后期， 認為是一件普通的家庭用具。 我國生產(chǎn)堆高車起步較晚，生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模普遍較小，產(chǎn)品用途單一，品種數(shù)量少，遠不能滿足要求，而且 質(zhì)量與發(fā)達國家的相比也有很大差距。所以長期以來，手動液壓堆高車多以進口為主，主要來自日本、美國、意大利和瑞典等國。據(jù)統(tǒng)計， 1999 年的堆高車銷售量在 3 萬臺左右，其中 80％為進口； 2000 年我國各類手動液壓機械保有量達13 余萬臺，堆高車進口量在 3． 16 萬臺左右；近兩年，手動液壓機械平均年增長率達到30％左右，國內(nèi)每年手動液壓機械的銷售總額大約為 1． 2 億～ 1． 3 億元人民幣，其中從國外進口的機械占 85％，國內(nèi)自行生產(chǎn)的產(chǎn)品占 15％左右，其合計銷量約在 1 萬臺左右 。 - 6 - 壓堆高車的工作設(shè)計方案 我們所設(shè)計的手推式手動液壓堆高車首先要通過一個傳力構(gòu)件將人力傳遞出去。為了讓操作者在正常行走速度下操作，傳遞出去的力應(yīng)通過增壓機構(gòu)繼續(xù)傳遞。因執(zhí)行修工作動作刀片的相對運動方向與人行進的方向垂直，經(jīng)前面增壓機構(gòu)傳遞過來的運動都需要再經(jīng)過一級轉(zhuǎn)換機構(gòu)傳遞到執(zhí)行構(gòu)件。 通過分析得到手推式手動液壓堆高車的組成框圖，如圖 1— 2 所示。 圖 1— 2 手推式手動液壓堆高車的組成框圖 壓機構(gòu)的設(shè)計選擇 增壓機構(gòu)是傳遞動力及變速的核心機構(gòu)。它的速度變化直接改變 的剪切運動。我的手動液壓堆高車采用圓柱凸輪傳動機構(gòu)。 可以利用圓盤側(cè)面的形狀特征，為此圓盤旋轉(zhuǎn)時通過側(cè)面推動固定在滑塊上的撥桿（可橫向調(diào)整）左右運動，這樣就得到了一種新型的凸輪 — 端面凸輪。 種增壓方式的實現(xiàn)比較 （ 1）用組合法實現(xiàn)增壓 為了讓操作者在正常行走速度下操作，傳遞出去的力應(yīng)通過增壓機構(gòu)繼續(xù)傳遞。由于轉(zhuǎn)換機構(gòu)的運動輸入構(gòu)件作定軸轉(zhuǎn)動，這樣在堆高車動力輸入構(gòu)件輪子和轉(zhuǎn)換機構(gòu)的 - 7 - 運動輸入構(gòu)件之間，可以采用鏈傳動，帶傳動和齒輪傳動。為了使所設(shè)計的堆高車結(jié)構(gòu)緊湊，可以采用齒輪傳動。而齒輪 傳動有直齒原著齒輪傳動，斜齒圓柱齒輪傳動，圓錐齒輪傳動和蝸輪蝸桿傳動等。但是蝸輪蝸桿傳動的效率低，一般是蝸桿主動，且軸線空間交錯，應(yīng)用到堆高車械中，會使支撐結(jié)構(gòu)復(fù)雜。圓錐齒輪傳動的軸線相交，且其中一個齒輪需懸置，也會使堆高車支撐結(jié)構(gòu)復(fù)雜。直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪的軸線相互平行，支撐結(jié)構(gòu)較簡單，同時堆高車的速度不高，載荷也不大，因此，可選擇直齒圓柱齒輪作為增壓機構(gòu)。 機構(gòu)的功能及特點 該機采用固定刀片與活動刀片相對錯動的剪切原理，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，質(zhì)量輕，噪音小、無污染，使用方便、靈活，適合小面積 手動液壓的工作處理； 無需引擎驅(qū)動，使用安全、可靠，便于維護； 工作的高度可在 1— 20間調(diào)整，割幅 240形尺寸（長 ? 寬 ? 高：586? 369? 200,質(zhì)量 30料由 45 鋼制作）； 采用耐用的鑄鋁底盤和結(jié)構(gòu)件，具有永不生繡、永不卷曲變形的特點； 前輪采用萬向輪，具有良好的導(dǎo)向性，后 輪的一個輪子裝上壽命長的球軸承，使堆高車轉(zhuǎn)彎時易于推動； 金屬手柄易于折疊，以減少包裝尺寸，手柄長度可伸縮，對于不同身高的操作者同樣適用； 底盤獨特的設(shè)計可防止草堵塞出口通道； 外觀造型美觀，更適合家庭用戶的審美要求； 工作的效果較理想，且成本低，是小面積手動液壓修剪的首選產(chǎn)品。 （ 1）從機構(gòu)運動的功能出發(fā)，按變異 — 組合法和類比法完成機構(gòu)的構(gòu)件和設(shè)計； （ 2）在作品樣機加工前，使用三維造型軟件進行三維造型、虛擬裝配和運動仿真； （ 3）理論上驗證設(shè)計的可行性，然后進行樣機制 作； （ 4）外觀造型新穎，推桿可折疊伸縮，適合家庭用戶使用； - 8 - （ 5）采用齒輪機構(gòu)（實現(xiàn)增壓），提高整機的工作效率，解決了手動堆高車工作效率不高的問題； （ 6）采用端面凸輪機構(gòu)（運動形式轉(zhuǎn)換機構(gòu)），將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€往復(fù)運動，從而滿足工作運動要求，形狀類似冠輪，解決了端面凸輪加工難的問題； （ 7）采用的工作高度調(diào)節(jié)機構(gòu)，解決了目前手動堆高車不易實現(xiàn)高度調(diào)節(jié)的問題； （ 8）產(chǎn)品成本（制造和使用成本）低，符合廣大用戶購買能力的要求。 計方案論證 壓堆高車的設(shè)計原理 該機構(gòu)由輪子帶動，通過一對單級減速器進行傳遞轉(zhuǎn)矩，再由端面齒輪和撥桿組合變化運動方向，最終輸出往復(fù)剪切運動。總體方案設(shè)計如圖 2— 1 所示： - 9 - 圖 2體方案設(shè)計 案的選擇 選擇這個設(shè)計方案能夠更好的實現(xiàn)運動傳遞。無引擎驅(qū)動，節(jié)省能源，無污染（噪音、廢氣），采用綠色環(huán)保設(shè)計。采用齒輪機構(gòu)（實現(xiàn)增壓），提高整機的工作效率，解決了手動堆高車工作效率不高的問題；采用端面凸輪機構(gòu)（運動形式轉(zhuǎn)換機構(gòu)），將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€往復(fù)運動，從而滿足工作運動要求，形狀類似冠輪，解決了端面凸輪加 工難的問題。采用的工作高度調(diào)節(jié)機構(gòu)，解決了目前手動堆高車不易實現(xiàn)高度調(diào)節(jié)的問題。 另一方案，用蝸輪蝸桿傳動，直接帶動割草圓盤，采用割草的方式。機構(gòu)更加簡單，拆裝方便。但草柔軟，且一端自由，采取割的方式將草截斷較難實現(xiàn)，割草的數(shù)目不多。要想割的效率快，必須采用大功率。 我采用的堆高車方案結(jié)構(gòu)比較簡單，與之相比軸的位置較為容易定位，而蝸輪蝸桿傳動的割草機一水平一豎直的軸造成了機架結(jié)構(gòu)的復(fù)雜。并且增壓機構(gòu)采用端面齒輪和撥桿的運動組合，結(jié)構(gòu)簡單，運動實際為一凸輪推桿的運動組。 - 10 - 輪的計算部分 的動力計算 通過實際運用機械的分析，可以假設(shè)所需載荷為 ，同時工作數(shù)量最多為500 根?？傻?F=250N；端面齒輪上所受力的大小為： 12125F F N?? 輪子提供轉(zhuǎn)矩帶動，進行機械運動。假設(shè)輪子的直徑為 200D ；。 假定人的正常行走步數(shù)為 500 /mm s 。 假定所受的力全部來自 輪子的轉(zhuǎn)矩所引起的運動。 則 1 2 1 F v? ? ? 1 軸 ? 上的所傳遞的功率大小為： 12() 1 3 8 . 9 ??? 軸 上的所傳遞的功率大小為： 12 1 4 6 . 1???; 輪子所傳遞的功率大小為： 2 1 4 9 . 1?輪 設(shè)計思路及要求 手動液壓堆高車中的齒輪設(shè)計要求 （ 1）合理選用模數(shù)： 在現(xiàn)代變速箱設(shè)計中，各檔齒輪模數(shù)的選擇是不同的。但為了經(jīng)濟性和用途的要求，初選模數(shù)： 2m? 。 （ 2）合理選用壓力角： 對于同一分度圓的齒輪而言，若其分度圓壓力角不同，基圓也就不同。當(dāng)壓力角越大時，基圓直徑就越小，漸開線就越彎曲，輪齒的齒根就會變厚，齒面曲率半徑增大，從而可以提高輪齒的彎曲強度和接觸強度。 - 11 - 合理選用螺旋角： 為了保證齒輪傳動的平穩(wěn)性、低噪聲和少沖擊，所有齒輪都要選擇較 大的螺旋角，一般都在 30 左右。 （ 3）分析齒頂寬： 對于正變位齒輪，隨著變位系數(shù)的增大，齒頂高也增大，而齒頂會逐漸變尖。所以必須對齒輪進行齒頂變尖的驗算。 （ 4）手動液壓堆高車中齒輪強度的計算方法概述 我國的國家標(biāo)準(zhǔn)局所發(fā)表的漸開線圓柱齒輪承載能力計算方法是參照國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的計算方法所制定的，該方法比較全面地考慮了影響齒輪承載能力的各種因素，現(xiàn)已成為目前最精確的、綜合的齒輪強度計算方法。 影響輪齒載荷的各種因素大致可歸納為四個方面，分別用四個系數(shù)來修正名義載荷，這四個系數(shù)分別為使用系數(shù)、動載系數(shù)、齒向載荷 分布系數(shù)、齒間載荷分配系數(shù)。 各種齒輪強度計算方法所采用的動載系數(shù) 形式上有很大的差別，考慮的因素也不相同。 各種齒輪強度計算方法所采用的齒向載荷分布系數(shù)的計算方法各不相同。 各種齒輪強度計算方法所采用的齒間載荷分配系數(shù)的處理上有很大差別。 由于汽車變速箱的工作特性，使得輪齒的載荷是波動的，對于這種不穩(wěn)定載荷的情況。 從以上四點可看出國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 齒輪強度計算方法是一種比較合理、精確的方法，所以在本論文中齒輪的設(shè)計計算采用此種方法。 齒輪在傳遞動力時，輪齒處于懸臂狀態(tài)，在齒根產(chǎn)生彎曲應(yīng)力 和其它應(yīng)力，并有較大的應(yīng)力集中，為使齒輪在預(yù)定的壽命期內(nèi)不發(fā)生斷齒事故，必須使齒根的最大應(yīng)力小于其許用應(yīng)力。 （ 1）輸出轉(zhuǎn)矩設(shè)計： 轉(zhuǎn)速 1 1 3 . 0 4 / m i 5 6 0? 軸 ? 上的轉(zhuǎn)速 3 3 9 . 1 2 / m i nn n i r? ? ? ? - 12 - 計算輪子傳遞的轉(zhuǎn)矩 69 . 5 5 1 0 PT n? ? ?輪 可得： 1 2 3 3 4 . 5 7T N m m?輪 軸 ? 上的轉(zhuǎn)矩為 : 12 3 9 1 1 . 0 9 m ?? ??? （ 2）齒輪的參數(shù)設(shè)計： 選擇齒輪材料、熱處理、精度等級及其齒數(shù) 堆高車為一般工作機器，齒輪選擇常用材料及熱處理， 8 級精度。小齒輪： 40質(zhì) )，齒面硬度 280齒輪： 45 鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度 240者硬度相差 40 選擇小齒輪齒數(shù)： 3，大齒輪齒數(shù)： 2 1 1 69Z u Z ? ? （ 3）基本參數(shù)的選擇 試選載荷系數(shù)： 選擇的齒寬系數(shù)為： ? 查得彈性系數(shù)為： 1 8 9 按齒面硬度查取接觸疲勞極限： 小齒輪： li m 1 720H M P a? ? , 大齒輪： li m 2 580H M P a? ? ； （ 4）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N 假定工作機載荷有輕微沖擊，每星期左右修剪一次手動液壓，每周工作 8h，預(yù)期使用壽命為 50 年。 小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為： 1160 hN ? 可得： 81 1 2 1 0N ?? 大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為： 712 3 . 7 3 1 0NN i? ? ? （ 5）計算接觸疲勞許用應(yīng)力 查得接觸疲勞壽命系數(shù)：小齒輪 1 , 大齒輪 2 接觸疲勞強度安全系數(shù) ? ? - 13 - 有公式： ? ? ? ?1 l i m 11 5 9 1 . 6H N K M P ??（ 1） ? ? ? ?2 l i m 22 6 6 2 . 4H N K M P ??（ 2） 試算小齒輪分度圓直徑 ? ?21312 1 Z ????? ???? （ 3） 可得： 1 2 2 td m m? 為了保證制造工藝簡單，取 1 40td 模數(shù)： 11 1 . 7 4 ( )dm m 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 2( )m 小齒輪分度圓直徑： 1146d m z m m?? 大齒輪分度圓直徑： 22138d m z m m?? 大齒輪齒寬 21 3 6 . 8dB b d m m?? ? ? ,圓整取 37b ； 小齒輪齒寬 1 42B (加寬 5中心距 ? ?12 922m m??? 小齒輪齒全高 1 1 1 2 2 . 5 4 . 5h h m m? ? ? ? ? 大齒輪齒全高 2 2 2 2 2 . 5 4 . 5h h m m? ? ? ? ? 齒輪的相關(guān)參數(shù)如下表所示： 齒輪 齒數(shù) 模數(shù) 齒形角 全齒高 大齒輪 69 0 齒輪 23 0 - 14 - 表 2數(shù)表 （ 6）計算載荷系數(shù) K 查得使用系數(shù) 圓周力 1 12 1 7 0 . 0 5t ， 1 . 2 5 1 7 0 . 0 5 5 . 7 437b m m??? 查得動載荷系數(shù) 查得齒間載荷分配系數(shù) ? , ? 查得齒向載荷分布系數(shù) ? , 一般經(jīng)仔細跑合，取 1 ?? 計算載荷系數(shù) 2 . 0 3 4A V H K K K???? （ 7）修正計算： 3311 2 . 0 3 44 0 4 3 . 3 31 . 6t d m ? ? 已取 1 4 6 4 3 . 3 3d m m m m?? ,符合接觸疲勞強度條件。 （ 8）齒輪齒根彎曲疲勞強度校核過程 確定設(shè)計參數(shù) 載荷系數(shù) K= 1 . 2 5 1 . 1 7 1 . 2 1 . 2 2 . 0 3 4A V F K K?? ? ? ? ? ? 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 1 3 9 1 1 . 0 9T N m m?? 查得齒形系數(shù) 1 ? , 2 ? ;應(yīng)力修正系數(shù) 1 ? ， 2 ? 查得彎曲疲勞壽命系數(shù)：小齒輪 1 ,大齒輪 2 按 齒 面 硬 度 查 得 彎 曲 疲 勞 極 限 ： 小 齒 輪 li m 1 620F M P a? ? , 大齒輪l i m 2 450F M P a? ? 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 ? ?F? 取彎曲疲勞強度安全系數(shù) ? ? 由公式 ? ? ? ?1 li m 11 F N ?,可得 ? ?1 4 0 5 P a? ? - 15 - 由公式 ? ? ? ?2 l i m 22 F N ?，可得 ? ?2 3 1 1 P a? ? 齒根彎曲應(yīng)力 ? ?11 1 1 112 8 0 . 5F F S Y M P ab d m????? ? ? ? ?12 1 1 212 7 4 . 2F F S Y M P ab d m????? ? ? 結(jié)論 :計算可得彎曲疲勞強度足夠。 的計算部分 設(shè)計 （ 1）選擇軸 的材料 該軸無特殊要求，選擇 45 鋼調(diào)質(zhì)處理， 640B M ? 初步估算軸徑： 按扭轉(zhuǎn)強度估算輸入端的最小軸徑。按 45 鋼，取 116C? 根據(jù)公式5%1 33m i n 210 . 1 3 8 91 1 6 8 . 6 1 5 9 . 0 53 3 9 . 1 2? ? ?加，取 m 10d （ 2）軸 的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸 上零件的軸向定及位周向定位。 從左輪子連接處向右?。? 1 0 1 2 1 4 1 2 1 0m m m m m m m m m m????。 考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性：考慮到軸的結(jié)構(gòu)工藝性，在軸的左端和右段均制成 2 45??倒角。 （ 3）軸 的強度演算 經(jīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計之后，各軸段作用力大小和作用點位置、軸承跨距、各段軸徑等參數(shù)均已知。 齒輪上作用力的大小轉(zhuǎn)矩： 1 2 3 3 4 . 5 7T N m m?輪 - 16 - 齒 輪端面分度圓直徑： 22 2 6 9 1 3 8 ( )c o s c o s 0z m m?? ? ?? 圓周力： 22 1 7 0 . 0 5 ( )輪 徑向力： t a n t a n 2 01 7 0 . 0 5 6 1 . 9 ( )c o s c o s 0 N?? ?? ? ?? 軸向力： t a n 0 ( ) N?? ? ? 受力簡圖如 3— 2 所示： 圖 2— 3 垂直面上受力簡圖 垂直面上軸承的支反力及主要截面的彎矩： 1 2 2 . 5 6 9 3 0 . 9 5 ( )1 2 2 . 5 1 2 2 . 5? ???? 3 0 . 9 5 ( )D V r B F N? ? ? 截面 C 處的彎矩為： 1 2 2 . 5 3 7 9 1 ( ) N m m? ? ?左 1 2 2 . 5 3 7 9 1 ( ) N m m? ? ?右 - 17 - 圖 2— 4 垂直面上截面的彎矩 水平面上軸承的支反力及主要截面的彎矩： 1 2 2 . 5 8 5 ( )1 2 2 . 5 1 2 2 . 5?? 8 5 ( )D H t B F N? ? ? 截面 C 處的彎矩為： 1 2 2 . 5 1 0 4 1 2 ( )C H B N m m? ? ? 圖 2— 5 水平面上截面的支反力 截面 C 處的合成彎矩為： 22 1 1 0 8 1 ( ) M N m m? ? ?左 左 22 1 1 0 8 1 ( ) M N m m? ? ?右 右 - 18 - 圖 2— 6 水平面上截面的彎矩及合成彎矩： 圖 2— 6 水平面上截面的彎矩及合成彎矩 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面強度，取 ，該截面上的計算應(yīng)力： ? ? 22 4 8 . 5 7 ( ) P ???通過查表可知： 材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理的許用應(yīng)力為 ? ?1 60M ? ? ，由于 ? ?1v???? ，故安全。 的設(shè)計 （ 1）選擇軸 ? 的材料 該軸無特殊要求，選擇 45 鋼調(diào)質(zhì)處理， 640B M ? 初步估算軸徑： 按扭轉(zhuǎn)強度估算輸入端的最小軸徑。按 45 鋼，取 116C? - 19 - 根據(jù)公式5%1 33m i n 110 . 1 4 6 11 1 6 1 2 . 6 4 1 3 . 2 71 1 3 . 0 4? ? ?加，取 m 14d （ 2）軸 ? 的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸 ? 上零件的軸向定位周向定位 大齒輪在軸 ? 上為對稱定位，左右兩端靠套筒定位，裝拆，傳力較為簡單；兩端軸承常用同一尺寸，以便于加工、安裝和維修；為便于拆裝軸承，軸承處軸肩不宜太高。 齒輪與軸的軸向固定采用普通平鍵聯(lián)接。 根據(jù)軸的直徑查得齒輪處的鍵截面尺寸為 66b h m m m m? ? ? ，配合為 7 6H r ，滾動軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制。確定各段軸徑和長度通過確定定位軸肩高度，從左輪子連接處向右取 1 4 1 6 1 8 2 2 1 8 1 6 1 4m m m m m m m m m m m m m m? ? ? ? ? ?。 考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性：考慮到軸的結(jié)構(gòu)工藝性，在軸的左端和右段均制成 2 45??倒角。 軸 ? 的強度演算 經(jīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計之后，各軸段作用力大小和作用點位置、軸承跨距、 各段軸徑等參數(shù)均已知。 齒輪上作用力的大小轉(zhuǎn)矩： T? =3911N· 輪端面分度圓直徑： 11 2 2 3 4 6 ( )c o s c o s 0z m m?? ? ?? 圓周力： 12 1 7 0 . 0 5 ( )??徑向力： t a n t a n 2 01 7 0 . 0 5 6 1 . 9 ( )c o s c o s 0 N?? ?? ? ?? 軸向力： t a n 0 ( ) N?? ? ? - 20 - 圖 2— 7 軸 ? 垂直面上受力簡圖 垂直面上軸承的支反力及主要截面的 彎矩： 211 2 0 . 5 2 4 . 5 1 2 0 . 5 2 1 6 . 5 1 3 0 . 5 ( )1 2 2 . 5 1 2 2 . 5 F F ? ? ? ? ? ??? ? 6 8 . 6 ( )D V r B F N? ? ? 方向相反 截面 C 處的彎矩為： 11 2 0 . 5 9 6 3 7 2 5 ( ) F N m m? ? ? ? ?左 2 9 6 1 2 0 . 5 2 0 2 6 6 ( ) F N m m? ? ? ? ?右 圖 2— 8 軸 ? 垂直面上截面的彎矩 水平面上軸承的支反力及主要截面的彎矩： 1 2 0 . 5 8 5 ( )1 2 0 . 5 1 2 0 . 5?? 8 5 ( )D H t B F N? ? ? 截面 C 處的彎矩為： 1 2 0 . 5 1 0 2 4 6 ( )C H B N m m? ? ? - 21 - 圖 2— 9 軸 ? 水平面上截面的支反力 截面 C 處的合成彎矩為： 22 1 0 9 0 2 ( ) M N m m? ? ?左 左 22 2 2 7 0 9 ( ) M N m m? ? ?右 右 圖 2— 10 軸 ? 水平面上截面的彎矩及合成彎矩 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面強度，取 ，該截面上的計算應(yīng)力： ? ? 22 2 1 . 4 4 ( ) P ???通過查表可知： 材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理的許用應(yīng)力為 ? ?1 60M ? ? ，由于 ? ?1v???? ，故安全。 - 22 - 設(shè)計計算部分 概述 手推式剪切機采用剛性切割式，運動方式選擇往復(fù)式運動。 往復(fù)式切割裝置由上、下兩組刀片組成，分動和雙動兩種運動方式。本設(shè)計采用單動運動方式。單動切割器是動刀片在 定刀上作往復(fù)運動；其特點是： 0S t t?? ，刀片的行程與上、下刀片的距離均相等。 剪切機的上、下刀片形狀相同，剪切時，草兩側(cè)同時受到切割，在一個行程中，運動速度的大小有變化，合理切割的方法是利用較大的速度來剪切。刀片的速度圖如圖 2— 11 所示。自 0a 點向右運動時，其速度自零逐漸增加，在沒有達到 1a 之前，因切刀不相接觸，不發(fā)生切割。刀片到達 1a 時，兩刀刃開始接觸，這時 1為始切速，然后刀片繼續(xù)向右運動而進入切割，直到刀片到達 1C 時，兩刀刃相向接觸完畢，這以后不再切割，這時 1為終切速。由 1 1切割速度的變化范圍。由圖 2— 11 可知， 1于終切速 1 圖 2— 11 切割速度的變化 在切割過程中，有些草是在被一刀刃頂斜著推向另一刀刃和剪切機前進而向前傾斜狀態(tài)下切割的，使草叢表面稍欠平整。 - 23 - 運動分析 刀片一個行程時間內(nèi)機器前進的距離稱為切刀的進程，以 H 表示，切刀一秒鐘內(nèi)運動的絕對距離為： 1 0 . 5 12 0 3 6 2 8 6 . 4 90 . 6 2 8 3t n m ? ? ? ? ? ? ? ? 500my v t m m? ? ? 式中： — 機器的前進速度 ） 1t —— 水平運動的距離 C —— 輪子的周長 一個行程所需要的時間為： 10 201 0 . 0 72 8 6 . 4 9? ? ? 一個行程運動的絕對距離： 20x 0 35my v t m m? ? ? 可得切刀的進程 H 為： 0 35mH v t m m? ? ? 由于端面齒輪旋轉(zhuǎn)一周往復(fù)運動 6 次，行程運動呈現(xiàn)對稱的加速減速運動，速度由100變化，從 0 到達 1所需的時間與 1達 0 的時間均為 運動分析可知，呈現(xiàn)勻加速運動，運 動方程式為： 12 10 50 5????? 可得： 1 25 7 1 . 4 3 /1 6 3 2 6 . 5 /av m m sa m m s????? 切刀的平均速度： 0 5 7 1 . 4 3 2 8 5 . 7 /2pv m m s??? 將切刀的平均速度 機器的前進速度 比值 ? 稱為刀機速比。 0 1?? ，據(jù)類似的茶樹修剪機和采茶機 的試驗分析，可得動力轉(zhuǎn)速較小的手 - 24 - 動液壓堆高車傳動的效率較高。 結(jié)構(gòu)尺寸及相關(guān)參數(shù) 刀片是切割裝置的主要部件，由于使用條件和運動參數(shù)的不同，使刀片的參數(shù)隨不同的機型而有些差異。 表 2— 2 手動液壓堆高車的主要參數(shù) 項目 切割器的形式 切割幅寬 刀片間距 刀片運動形式 刀片往復(fù)頻率 刀片形狀 配套動力 操作人數(shù) 凈重 手動液壓堆高車 往復(fù)切割 2400動 860r/形 13r/ 人 30割角的增大使切口變得不整齊。當(dāng)?shù)镀谐淘? 45，刀片的切割角 ? 和楔角 ? 不影響工作的質(zhì)量。往復(fù)式刀刃的切割角 ? 和楔角 ? 如圖 2— 12 所示。 圖 2— 12 往復(fù)式刀刃的切割角 ? 和楔角 ? 試驗分析可知行程與工 作質(zhì)量的關(guān)系： 刀片的刀距行程對工作的質(zhì)量沒有顯著的影響。工作質(zhì)量比較好的行程在2 0 ~ 4 0mm 片也相應(yīng)較少。切割間距在 10 ~ 30，切口平整；切割間距在 30口就不平整；切割間距大于 40，采摘面就象抓采樣的，漏采的也增多。 切割速度比與正常草芽葉、碎片的關(guān)系 手推式剪切機刀片的切割速度比在 下時，正常芽葉多，碎片少。對采摘質(zhì)量 - 25 - 沒有大的影響。對類似作物的試驗，任何往復(fù)刀片，當(dāng)切割速度比在 下 時，正常芽葉稍有減少的趨勢；切割速比在 0 時，工作質(zhì)量無明顯的差別。切割速度比在小于 3 時，工作面切口出現(xiàn)明顯的不平整。 表 2— 3 往復(fù)式刀片的主要技術(shù)參數(shù) 項目 刀片 刀間距 刀高 切割角 刀角 硬度（ 往復(fù)式刀片 動刀片 205'1440 38 55~60 定刀片 64 面齒輪及撥桿的設(shè)計部分 手動液壓堆高車中端面齒輪和撥桿一對運動組合類似于凸輪和推桿，而撥桿的運動直接影響其的往復(fù)運動。由撥桿在端面齒輪凹凸曲面上的規(guī)則運動，從而帶動的運動。 面齒輪和撥桿的運動分析 端面齒輪的形狀如圖 2— 13 所示： 圖 2— 13 端面齒輪的形狀 對撥桿的運動要求為： 當(dāng)端面齒輪轉(zhuǎn)過 26 時，推 桿上升 20 端面齒輪再轉(zhuǎn)過 26 時，撥桿下降 20 - 26 - 推桿繼續(xù)轉(zhuǎn)過 8 時，撥桿又停止不動。 運動狀態(tài)如圖 2— 14 所示。 圖 2— 14 運動分析圖 撥桿在端面齒輪 130? 處安裝，圖中 a 與 b 為撥桿上升對應(yīng)的端面齒輪所旋轉(zhuǎn)的角度26 ， c 為 8 。在端面齒輪上撥桿與端 面齒輪接觸點旋轉(zhuǎn)的角度所對應(yīng)的行程為： 26 2 9 . 5360a d m m?? ? ? 8 9 . 1360c d m m?? ? ? 式中 d 為撥桿與端面齒輪接觸點在端面齒輪上離中心位置的直徑大小。 圖 2— 15 端面齒輪的輪廓曲線 假設(shè)在端面齒輪上的運動行程為 X ,接觸點上下運動的位移為 Y ,可得運動軌跡方程為： 2360? ????? ?? - 27 - 在式中各參數(shù)： ? 為端面齒輪旋轉(zhuǎn)的角度； k 為與端面齒輪運動行程與接觸點上下運動的位移的相關(guān)參數(shù)。 代入特殊值 4 0? ? ， 2 26? ? 可得： 從而得出接觸點上下運動位移的軌跡方程為： 22 360Y k X k d ????? ? ????? 推程階段 1 1326 180???? 22 1360Y k X k d ????? ? ????? 1130,180????? ???? 遠休止階段 2 1326 180???? 20Y? 2 13180??? 回程階段 3 1326 180???? 22 3360Y k X k d ????? ?