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摘 要 上世紀90 年代初，我國草坪業(yè)處于起步階段，經(jīng)過近20 年的發(fā)展，草坪業(yè)已經(jīng)作為重要的產(chǎn)業(yè)帶動著經(jīng)濟、社會的高速發(fā)展。草坪的繁殖、建植、維護技術日漸成熟，同時也面臨著一系列亟待解決的問題。 草坪業(yè)的快速發(fā)展帶動了國內(nèi)草坪機械的應用，用于根莖采集的草坪根莖采集機的研制，實現(xiàn)了草坪根莖的機械化采集，促進了根莖直播法的推廣，節(jié)約了土地資源，提高了草坪養(yǎng)護的效益，為采集草坪種源、規(guī)?；牟萜航ㄖ蔡峁┲匾ＷC，可扭轉(zhuǎn)優(yōu)良無籽草坪進口品種壟斷國內(nèi)市場的現(xiàn)狀，應用前景廣闊。 本文分析了根莖采集在植草中的作用，通過參照對比各種草坪機械的底盤，研究設計了草坪根莖采集收獲機的自走底盤。本文主要涉及自走驅(qū)動輪的零部件及機架的設計。為了考慮到經(jīng)濟性和實用性在設計中采用了滾筒式的驅(qū)動輪和無梁式機架，并且通過校核驗證滿足了技術上的要求。 關鍵詞：根莖采集；底盤；驅(qū)動滾筒；機架 ABSTRACT In the early 90 century, course of study of our country lawn at the initial stage, after nearly 20 years of development, the lawn industry as an important industry has led the economic, social development. Turf breeding, planting, maintenance and technology maturity, while also facing a series of problems that solve urgently. Lawn industry fast development driven by domestic lawn machinery applications, for the stem of lawn rhizome harvesting machine, realizes the lawn rhizome mechanization acquisition, promoted the roots live law promotion, saving land resources, improve the benefit of lawn, lawn seed source for acquisition, the scale of the lawn and provide an important guarantee, can reverse the excellent seedless turf imported varieties monopoly of the domestic market situation, application prospect. This text analyzed the root-stock collects at plant the function in the grass, pass to according to the mechanical bedrock in every kind of lawn in contrast, the research designed the lawn roo-stock collects to harvest the machine of from walking bedrock. This text involves primarily frpm the design that waliking band driving a roiund the parts of zero and machines. For the sake of in design the roller type drivers a request for with have to no beam type machine , and by checking the certificate satisfied the technique the top . Key words : root-stock collects；bedrock ；drivers roller；machine 目 錄 第一章 緒論………………………………………………………………………1 1.1引言……………………………………………………………………………1 1.2底盤設計概述…………………………………………………………………2 1.3國內(nèi)外的發(fā)展概況…………………………………………………………4 1.4應用前景……………………………………………………………………4 第二章 底盤的總體設計………………………………………………………6 2.1驅(qū)動系統(tǒng)的總體設計…………………………………………………………6 2.2緊固部件的設計校核…………………………………………………………12 2.3前輪的選用及其參數(shù)…………………………………………………………14 2.4傳動鏈輪的參數(shù)確定…………………………………………………………14 2.5底盤架子的設計………………………………………………………………15 第三章 總結………………………………………………………………………17 致謝……………………………………………………………………………………18 參考文獻………………………………………………………………………………20 第一章 緒論 1.1引言 城市化進程是我國未來20年發(fā)展不可阻擋的趨勢。發(fā)展城市綠化是人們最直接、最簡潔、最迅速地得到小區(qū)域利益的一種有效途徑。 城市綠化可以凈化空氣，城鎮(zhèn)的各類綠地,以其巨大的葉面積,濃密的枝干,阻滯、過濾、吸附空中的灰塵、飄塵,同時還能起到滯留、分散、吸收空氣中各種有毒氣體的作用,從而可使空氣得到凈化。樹林是凈化大氣的特殊“過濾器”；城市綠化可以調(diào)節(jié)氣候，首先,園林植物可以調(diào)節(jié)溫度。園林綠化可以調(diào)節(jié)氣溫,起到冬暖夏涼的作用。在炎熱的夏季,樹木龐大的葉面積可以遮陽,能有效地反射太陽輻射,大大減少陽光對地面的直射。樹木通過葉片蒸發(fā)水分,可降低自身的溫度,提高附近的空氣濕度。因而夏季綠地內(nèi)的氣溫較非綠地氣溫低3～5℃,較建筑物地區(qū)的氣溫降低10℃左右。因此,城市綠地面積大、覆蓋率高,能有效地改善居民居住區(qū)小氣候。在綠化好的地方,夏季人們會感到空氣清新,可以消暑納涼、防暑降溫。冬季,樹木能降低風速,減弱冷空氣的侵入,樹林內(nèi)及其背向的一側(cè),溫度可提高1～2℃。其次,園林植物可以調(diào)節(jié)空氣流動。由于綠化區(qū)和非綠化區(qū)之間的溫度存在差異,綠地的氣溫較鄰近的非綠地氣溫要低。按照氣溫擴散升降規(guī)律,冷空氣要向熱空氣地區(qū)流動,有時流動速度可達1m/s,從而可形成輕微的風,使人感到?jīng)鏊怀鞘芯G化能夠有效減弱噪音，現(xiàn)代城市噪音污染越來越嚴重,噪音不僅影響人們的正常生活,嚴重的還能危害人們的健康,影響人們的中樞神經(jīng)系統(tǒng)和精神反應,導致人們出現(xiàn)精神不振、疲勞過度、血壓增高等癥狀。利用喬木的龐大樹冠和枝干,則可以吸收和隔離噪聲；城市綠化還可以美化環(huán)境 ，園林植物是城市景觀的重要組成部分。植物千姿百態(tài)、美麗的外形,豐富了環(huán)境的空間變化。樹木的高低錯落,樹形的各式各樣,樹冠的大小差異,打破了建筑物的平直單調(diào)而變得生動、活潑,從而加深了城市環(huán)境的空間感和層次感。各類植物隨著季節(jié)變化,呈現(xiàn)不同的季相色彩,如五角楓、三角楓、紅瑞木等樹種秋葉變紅,金銀忍冬、雞樹條莢蒾等樹種果穗冬季宿存枝頭,成為寒冷冬天的獨特景觀?；ɑ艿纳矢俏宀世_紛,因此,對城市進行合理的綠化,可以使城市變得色彩斑斕、生機盎然,美麗的生存環(huán)境使人們賞心悅目。 園林綠化、生態(tài)、環(huán)境是人們十分關注的問題。園林綠化不僅表現(xiàn)了人們對美好生活的要求，也體現(xiàn)了一個城市的現(xiàn)代化水平。草坪業(yè)作為園林綠化的基礎組成部分，得以空前發(fā)展，但由于歷史原因和科技水平的限制我國草坪業(yè)的發(fā)展始終停留在低水平低層次上，再加上目前我國目前生產(chǎn)草坪的草種幾乎依賴進口，出口草種的價格偏高，且進口的渠道有限，這些因素極大地限制制約了我國草坪業(yè)良性發(fā)展。 在綠化中，人們已逐步認識到了草坪的重要性，“草坪是衡量一個國家或城市文明與發(fā)達程度的重要標志之一”，在發(fā)達的西方國家有人提出了“不見寸土主義”，將農(nóng)田、建筑、道路、水面以外的土地用草坪覆蓋。在城市綠化中，草坪的運用是十分重要且不可缺少的一環(huán)。城市從整體來看，是由灰色混凝土構成的建筑群，而草坪是綠色的生物，如果有草坪及地被植物的襯托，就可以使固定不變的建筑物富有生氣，增加人工環(huán)境中的自然魅力，使人們在精神上產(chǎn)生舒適的感覺。 和草坪業(yè)發(fā)達的國家相比,中國草坪業(yè)仍存在較大差距。為保證城市居民的正常呼吸,國際標準規(guī)定每人需綠地30～40 m2,在發(fā)達國家的城市人均草坪面積一般都達到或超過這一標準。1973年澳大利亞堪培拉人均達70.5 m2,1976年美國人均30.2 m2,英國30.4 m2,莫斯科44 m2,瑞典斯得哥爾摩80.3 m2,而我國大、中城市人均擁有面積是7 m2。綠化水平較高的城市北京人均只有7.8 m2,大連9.5 m2,要達到國際標準尚需幾代人的努力。2007年7月26日,國家統(tǒng)計局發(fā)布數(shù)據(jù)顯示,我國城市化水平為43.9%,城市化速度的加快必將帶動草坪業(yè)的快速增長,中國草坪業(yè)市場潛力極大。草坪種子國產(chǎn)化、草坪育種、建植、管理 而且我國目前生產(chǎn)商品草皮絕大部分直接種植在田間地頭，每售一茬需要帶走2cm的表土，對地力破壞嚴重， 運輸成本高且草皮工藝落后（目前主要依賴人工鏟運）造成商品草皮厚度不均鋪植后高低不平，這些因素也從一方面制約了草坪業(yè)的發(fā)展。目前國內(nèi)雖然也出現(xiàn)了一些較為先進的商品草皮的生產(chǎn)方法，如無土草毯，植生草毯等，但其生產(chǎn)成本偏高且只適用于少數(shù)品種。 有些草坪品種（如矮生白菜墓大，天堂419，馬尼拉等），利用基根莖較強的萌孽能力的特點，進行根莖直播來建植草坪的方法，早已取得成功，但由于根莖的獲取比較麻煩目前主要手工操作效率低，使得這一成果很難大規(guī)模推廣。 在此情景下，研究草坪根莖規(guī)?；a(chǎn)工藝，探索收獲根莖的方法、新工藝，解決根莖收獲的難點，提高收獲效率，開發(fā)除草籽草皮以外的商品化新種源——“根莖” 因此我們本次的設計志在研究開發(fā)出一臺帶有自走功能的草坪根莖采集收獲機。 1.2底盤設計概述 1.2.1底盤在園林機械中的作用 底盤在汽車行業(yè)中發(fā)展得以完備，它是支承、安裝汽車發(fā)動機及其各部件、總成，形成汽車的整體造型，并接受發(fā)動機的動力，使汽車產(chǎn)生運動，保證正常行駛。汽車底盤由傳動系、行駛系、轉(zhuǎn)向系和制動系四部分組成。 底盤在一般的行走機械中起著支撐動力、架起工作部件的作用，在園林機械中底盤不僅支撐動力，工作部分有時還要帶有收集裝置，是園林機械的重要組成部分。園林機械作為一個整體，其組成部分是相互制約的，也相得益彰，底盤的技術性能是一部機械的動力性、經(jīng)濟性、安全性、環(huán)保等性能的基礎，從機械本身設計制造角度來看，設計出合適的底盤才能發(fā)揮出其優(yōu)勢。 因此，底盤技術水平的提高是提高和發(fā)展園林機械技術的基礎，我們應當重視底盤的開發(fā)研究。 1.2.2底盤的設計思路分析 縱觀園林機械如梳草機，割草機等都有各自有利于其使用及達到性能要求的底盤。如“Blue Bird”牌的手推式梳草機的底盤，由于其結構簡單整車質(zhì)量不高，因此它的底盤采用的是無動力的手推式，發(fā)動機只帶動梳草機的刀具，在底盤上的布置也比較簡單，它的四輪也只采用一般的橡膠實心小輪，采用支耳式裝配就能滿足要求。 再看江蘇丹陽word集團生產(chǎn)的16寸的自走式割草機。它的底盤上的總體部件布置緊湊，底板采用鋼板結構式增加了承載能力。它采用后輪驅(qū)動。驅(qū)動方式是差速器驅(qū)動，采用鏈傳動，工作部件采用帶傳動。驅(qū)動輪采用的是寬為5寸的充氣輪胎，這樣減少了對地的壓力，對草坪起到了保護作用。由于采用了差速器，因此此割草機在轉(zhuǎn)彎方面功能不錯，操作也很靈活。 在參考了大量園林機械后，根據(jù)設計要求工作寬副為600mm設計了一個采用滾筒替代常規(guī)輪子的自走底盤。在設計之初首先考慮的是傳動和驅(qū)動方式以及過彎的靈活性。首先的是差速器的傳動和驅(qū)動。一般差速器采用充氣胎作驅(qū)動輪，它的過彎性能很好，但是成本高。如果設有后橋總成本高，制造上也比較復雜。其次又考慮的是普通鏈傳動。兩輪子在一個有鏈輪的軸上通過鏈來驅(qū)動，這樣設計制作簡單但它的過彎性能不理想，在此基礎上考慮采用牙嵌式離合器裝在驅(qū)動軸上來改良它的轉(zhuǎn)彎性能，但這樣的話鏈輪要裝在軸的中間變速箱，過來的鏈條也要通過中間來聯(lián)接，這樣將與草根采集出口相碰不利于傳動和采集。 1.2.3 底盤設計及優(yōu)點 綜合思路分析及參考一臺英國的割草機選擇滾筒作為驅(qū)動輪，傳動方式為鏈傳動。首先，薄鐵皮做的滾筒在強度上通過校核滿足要求，它的制作成本很低充分考慮到了經(jīng)濟的因素，在滾筒外面包上一層橡膠減輕了對草地的損壞，在裝配方面結構也很簡單很容易，過彎方面雖不如差速器驅(qū)動來的方便，但實際操作起來還是比較方便，它的操作如圖1-1。 圖1-1 在力F的作用下平滾筒產(chǎn)生一個扭矩，很容易就轉(zhuǎn)彎了，這個力F的大小在8～15kg，詳細的操作的設計計算在操作系統(tǒng)的設計中。在底盤機架的設計中考慮到上面要支撐汽油機、變速箱、聯(lián)軸器以及其他一些輔助設備，而且最主要的是采集刀具甩出來的根莖要不干涉其他工作部件，因此采用鋼板經(jīng)過沖壓，折彎來作支架。這樣的優(yōu)點，在于承受穩(wěn)定牢靠，制作簡單。如采用有梁支架制作將相當復雜，增加了成本。 1.3國內(nèi)外的發(fā)展狀況 由于根莖采集在植草中的作用越來越被人重視，國內(nèi)外都在研究開發(fā)生產(chǎn)根莖采集機械，國外以大型機械為主，一般以汽油機為動力工作寬幅一般在1m到2m，它的底盤也較為復雜，主要應用在大型的草坪生產(chǎn)公司。其中做的比較好的是澳洲的沃得公司。 國內(nèi)這方面主要以小型機械為主，這符合中國的國情，因為中國的草坪業(yè)為中小型為主，國內(nèi)做的比較好的有江蘇山水園林建設公司，在近幾年研究制作出了根莖采集機械并探索出了一套根莖采集的工藝。2003 年，江蘇山水建設集團有限公司姚鎖坤等提出了“草坪草根莖規(guī)?；a(chǎn)工藝”，通過：根莖采集———簡單處理、收集———貯藏———直播———養(yǎng)護———成坪，并參考草坪梳草機的原理，創(chuàng)新設計出草坪草根莖采集機。2009 年江蘇山水建設集團有限公司承擔了“草坪根莖采集機優(yōu)化關鍵技術的研究”，進一步優(yōu)化設計，增大了草坪根莖采集機的動力，增加了工作寬幅，改變了刀片的形狀和刀片數(shù)量，通過試驗測試表明，重新設計的草坪根莖采集機具有采集效率高、整機穩(wěn)定性能好等優(yōu)點，目前該機已經(jīng)通過江蘇省農(nóng)業(yè)機械試驗鑒定站的性能檢測。 由于技術上的差距，國內(nèi)的這方面的產(chǎn)品與國外還是有一定的距離的，因此我們作為技術人員將要投入更大的時間和精力來開發(fā)更好的產(chǎn)品。 1.4應用前景 在草坪建植中，應用到的草坪機械大部分以草坪修剪機為主，如割灌打草機、草坪修剪機、草坪修剪車等。據(jù)海關統(tǒng)計，1992 年至1998 年的7 年內(nèi)草坪修剪機進口呈逐年增長趨勢，累計進口草坪修剪機約4 萬臺，平均年進口約為5 000 臺。1999 年進口的草坪修剪機達到2.96 萬臺，2000 年為3.16 萬臺。僅2001 年進口的草坪修剪機就達到4.03 萬臺，為1992 年至1998 年之間累計進口量的總和。我國的草坪機械的研究較晚，起步于20 世紀70 年代末，但發(fā)展很快，目前已有一批企業(yè)開始批量生產(chǎn)各類草坪機械，如南通縱橫國際股份有限公司、中浩園林機械有限公司等。草坪機械品種比較單一，性能、質(zhì)量和制造水平還比較落后。國外發(fā)達國際發(fā)展草坪機械有近百年歷史，發(fā)達國際大部分城市的園林綠化作業(yè)從公共綠地到家庭綠地的建設和養(yǎng)護已經(jīng)全部實現(xiàn)了機械化作業(yè)，著名的品牌有美國的MTD、TORO、JOHNDEERE， 瑞典的HUSQVARNA以及日本的HONDA 等。國內(nèi)，江蘇山水建設集團有限公司研制的“專用草坪根莖采集機”獲得國際發(fā)明專利。 新研制的4JC- 600 型草坪根莖采集機具有工作穩(wěn)定、生產(chǎn)率高，采集質(zhì)量好等優(yōu)點，它適用于采用根莖繁殖的草坪草如狗牙根、天堂草、百慕大、結縷草、假儉草等。根莖種植后經(jīng)過一個月左右就能返青成坪。與傳統(tǒng)的移植草皮進行種植相比，每年能多生產(chǎn)2～3 茬草坪，與人工采集根莖相比，大大提高了生產(chǎn)效率，實現(xiàn)了草坪種莖的規(guī)?；杉?，使得草坪無性繁殖方式———根莖直播法的推廣成為可能。解決了目前草籽幾乎依賴進口的現(xiàn)狀，同時解決了國內(nèi)引進的優(yōu)良草坪草無種籽，需要采用營養(yǎng)體繁殖方式的難題。 機械采集草坪種莖直播種植草坪的方法具有加工簡單、運輸建植成本低等優(yōu)點。用收獲根莖直播建坪的成本不到商品草皮的1/3 ，另外根莖運輸成本不到草皮運輸成本的1/5。經(jīng)試驗，1 m2 的根莖可播植5～8 m2，而草皮間鋪一般為1 m2 可鋪設2～3 m2，直接經(jīng)濟收入1 m2 可增加6～15 元，再加上綠化面積增收18 元以上，因此1 m2 產(chǎn)值可達24～33 元，效益顯著。由于種植方便、成坪迅速、草坪質(zhì)量高，同時還能對現(xiàn)有農(nóng)田實施有效保護，可廣泛應用草坪農(nóng)場、草坪養(yǎng)護公司、企事業(yè)單位的綠化部門以及草坪種植專業(yè)戶等，因此草坪根莖采集機有廣闊的應用前景。 草坪根莖采集機的應用，不但可以節(jié)約土地資源，在不破壞原有草坪的基礎上，規(guī)?；杉o，解決了現(xiàn)實生產(chǎn)建設中需求量大與種源匱乏之間的矛盾；同時可以將原有草坪養(yǎng)護過程中獲得的根莖垃圾加以利用，變“廢”為“寶”，成為草坪新種源，徹底扭轉(zhuǎn)草坪養(yǎng)護只投入無產(chǎn)出的現(xiàn)狀，產(chǎn)生明顯的草坪養(yǎng)護的經(jīng)濟效益。同時，將扭轉(zhuǎn)目前進口優(yōu)良無籽草坪品種壟斷國內(nèi)市場的現(xiàn)狀，并推動我國園林機械化的發(fā)展。 第二章 底盤的總體設計 2.1 驅(qū)動系統(tǒng)的設計 2.1.1驅(qū)動滾筒的設計 滾筒鐵皮的設計要求為滿足承載，在負載情況不易變形，初定滾筒材料為45鋼，厚度為4mm，由于滾筒外面要包3mm厚的橡膠，因此定滾筒外徑R=97mm，內(nèi)徑r=93mm. 由設計變速箱的資料顯示，滾筒所受扭矩為1.76105N·mm 由材料力學公式 得滾筒所受剪應力 = 圖2-1 =0.74MPa 絕對符合條件。 在剪切應力得到保證的情況下，通過加2個加強肋來增加它的抗壓能力，其加強肋形狀如下圖2-2： 圖2-2 底盤承受的總質(zhì)量為120kg，根據(jù)前后承重比例后輪承受質(zhì)量為80kg，則每個加強肋承重40kg。 則所受壓應力P===1.7×106Pa 滿足條件 綜上所述滾筒設計合理。 2.1.2 橡膠滾筒外皮設計 滾筒外包一層橡膠皮有利于對草坪的保護而且橡膠有了彈性起到減振作用參考（美）A·N·詹特主編的《橡膠工程》，采用硫化橡膠。硫化橡膠不僅具有彈性，而且可利用特有的粘彈性消耗能量；它們具有很高的強度，特別是在剪切和壓縮的情況下，在硫化橡膠中選用丁苯橡膠（SBR），SBR常用于汽車輪胎，可換性強。它的各參數(shù)如下表2-3： 表2-1 密度 300%定伸應力 斷裂強度 扯斷伸長率 1140kg/ 17.9MPa 22.1MPa 33% 2.1.3 后輪對地壓力計算 根據(jù)工作幅度600mm以及機架和刀具軸的長度定滾筒長為680mm。 驅(qū)動滾筒與地接觸面積：S=8cm×68cm=544cm2 后輪承重80kg，則每cm2上的承重：m′==0.15kg/cm2 要求草坪的承重能力為0.2kg/cm2，因此總體承重滿足要求。 2.1.4 驅(qū)動軸的設計校核 （1）按扭轉(zhuǎn)強度來定軸的直徑。 根據(jù)《機械設計》第七版公式15-1 式中： —扭轉(zhuǎn)切應力，單位為MPa T——軸所受扭矩，單位為N·mm WT——軸的抗扭截面系數(shù)單位為mm3 n——軸的轉(zhuǎn)速單位為r/min P——軸傳動的功率為kw d——計算截面處軸的直徑單位為mm ——許用扭轉(zhuǎn)切應力單位為MPa 由上式可得 d≥ 其中P=1KW 查《機械設計》表15-3 []取45MPa 由設計要求知前進速度V=1m/s=60m/min 驅(qū)動輪直徑為200mm 由公式V=nπd 其中n為轉(zhuǎn)速 可得n===95.5r/min 把P，[]、n值代入公式d≥ 得d≥22.4mm 即截面處軸的最小直徑不小于22.4mm 在軸的設計中我們?nèi)≈虚g最粗段直徑為40mm，由此數(shù)據(jù)來選擇軸承，再查《機械設計手冊》中軸承的選擇來確定軸直徑為41mm，其中中間軸兩端放軸承的直徑由軸承定為35mm 由于軸上還需要安裝鏈輪利用軸自身的軸肩定位，軸肩高度h=0.07～0.1d 其中d為35mm。 取h=2.5mm 因此鏈輪處軸的直徑定位30mm，且鏈輪也是受力比較大的地方，雖然此處開有鏈槽但d大于22.4mm，不會出現(xiàn)危險。 （2）按彎扭合成強度條件計算 根據(jù)《機械設計》公式9-11 Fe=1000得 F==1000N 由此可得彎矩 M=FS=1000N×58mm=58000N·mm 其中S為鏈輪中心到離輪鏈最近軸承中心的距離。 由已知可得最危險截面為離鏈輪最近的軸承處軸的截面，截面半徑為35mm 由《機械設計》公式15-5得軸的彎扭合成強度條件： 式中：—軸的計算應力，單位為MPa; M—軸所受的彎矩，單位為N·mm; T—軸所受的扭矩，單位為N·mm; W—軸的抗彎截面系數(shù),單位為mm3 —對稱循環(huán)變應力時軸的許用彎曲應力. 可知扭轉(zhuǎn)切應力為靜應力，因此取d=1 對稱循環(huán)變壓力 ==43.2MPa 查《機械設計》表15-1由軸的材料為45鋼得 調(diào)質(zhì)=60 因此< 滿足彎扭條件 （3）精確校核軸的疲勞程度 從應力集中對軸的疲勞強度的影響來看，靠近鏈輪的軸承處所受的應力最集中,受載也最大，因此此處是最危險的，因此只校核此處就行了。 抗彎截面系數(shù) W=0.1d3=0.1353mm3=4288mm3 抗扭截面系數(shù) WT=0.2d3=0.2353mm3=8575mm3 彎矩M為 M=58000N·mm 扭矩T為 T=1.76105 N·mm 此截面上的彎曲應力 ===13.5MPa 截面上的扭轉(zhuǎn)切應力 ===20.5MPa 軸的材料45鋼調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得 截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數(shù)dσ及dτ按《機械設計》附表3-2查取 ，因==0.042 ==1.17 經(jīng)插值后可查得 由附圖3-1可得軸的材料敏性系數(shù)為 故有效應力集中系數(shù)按式（附3-4）為 由附圖3-2（《機械設計》）得尺寸系數(shù) 由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為： 軸未經(jīng)表面強化處理，即則按式（3-12）及（3-12a） 得綜合數(shù)值為 由《機械設計》§3-1及§3-2得碳鋼的特性系數(shù) ,取 ，取 按式（15-6）～（15-8）計算安全系數(shù)值. = 因此此軸的設計安全且滿足技術要求. 2.1.5軸承的設計校核 根據(jù)前面軸的中間直徑為41mm且無軸向力查《機械設計實踐》表14-2選用6007型軸承其基本參數(shù)如下表2： 表2-2 基本尺寸/mm 基本額定載荷/KN 其他尺寸/mm 安裝尺寸 球數(shù) d D B Cr Cor d2≈ D2 rmin damin Damax ramax 2 35 62 14 16.2 10.5 43.3 53.7 1 41 56 1 11 在轉(zhuǎn)彎時后輪承受整車質(zhì)量相當?shù)牧=120kg×10N/kg=1200N. 則每個軸承受徑向力為600N 由前面已知轉(zhuǎn)速為9.5r/min. 設計要求根莖采集機每年工作半年工作時間每天4小時按8年報廢則其壽命 T=小時 根據(jù)《機械設計手冊》公式（7-2-1） 式中：C——基本額定動載荷計算值，N; P——當量動載荷按式7-2-2計算，N; ——壽命因數(shù)，按表7-2-2計算，N; ——速度因數(shù)，按表7-2-9選??； ——力矩載荷因數(shù)，小時選大時 ——沖擊載荷因數(shù)按表7-2-10選??； ——溫度因數(shù)，按表7-2-11選??； ——軸承尺寸及性能表中徑向基本額定動載荷，N; ——軸承尺寸及性能表中軸向基本額定動載荷，N. 由徑向力600N軸徑41mm壽命5760小時轉(zhuǎn)速47r/min查表7-2-8～表7-2-11得 則 根據(jù)式（7-2-6） 查表7-2-14 查表7-2-16 由6007型軸承參數(shù)知 能滿足要求故選6007型軸承. 2.2緊固部件的設計校核 在零部件的裝配中要用到很多緊固件把零件定位在一起，這些緊固件有鍵，銷、套筒等其中各緊固件的強度要滿足要求。 2.2.1鍵的選用及校核 在驅(qū)動軸上的滾筒和鏈輪的走位都是靠鍵來完成的，由于驅(qū)動輪的軸向定位由軸肩和套筒完成，鏈輪的軸上定位也是由軸肩和軸端螺母完成因此鍵的作用只是徑向定位故選用平鍵 查《機械設計實用手冊》表3-3-8 由軸的公稱直徑41選滾筒聯(lián)接的鍵公稱尺寸 b×h=12×8 根據(jù)加強肋的寬度定鍵長度L=24mm 由表5-3-16 公式 P=得 取μ=0.15 T是扭矩，草地阻力500N 滾筒半徑0.1m T=0.5KN×0.1m=0.05KN·m P==130MPa 鍵材料為45鋼,剪切疲勞極限為155MPa，所以滿足條件 查《機械設計實用手冊》表3-3-8 由鏈輪處軸的公稱直徑36mm，選鍵的公稱尺寸bh=126根據(jù)鏈輪處的寬度定鍵長度L=30mm，同樣取μ=0.15 則P= = =132MPa 由鍵的材料是45鋼，因此安全滿足條件。 2.2.2套筒的設計校核 套筒在這里的作用是加強肋的軸上定位，由于軸是階梯型的，因此套筒的設計也是階梯型的，示意圖如下圖2-3 圖2-3 此套筒左端靠加強肋右端靠軸承，對加強肋和軸承都起到軸向定位，左右高度（厚度）h由加強肋和軸承的要求而定，由于軸向力不大，故套筒的強度滿足要求。 2.2.3軸承蓋的參數(shù)計算 軸承蓋的材料一般為鑄鐵（HT150）或鋼件（Q215或Q235），軸承蓋的結構形式可分為凸緣式和嵌入式，這里選凸緣式，如圖2-4： 圖2-4 由于軸承外徑為62mm 故根據(jù)《機械設計實踐》表4-16 取螺釘直徑d3=8mm 螺釘數(shù) n=4 do=d3+（1～2） 取do=9mm 由于無套杯 Do=D+2.5d3=62+20=82mm D2(D1)=Do+（2.5～3）d3=62+22=84mm D4=（0.85～0.9）D 取D4=54mm D5=D=62mm e=1.2d3=9mm e1=（0.1～0.15）D 取e1=9mm M由結構確定 取 8mm 其中透蓋的參數(shù)計算同上其中厚度B由密封作用的氈圈油封確定 2.3前輪的選用及其參數(shù) 草根采集收獲機的前輪采用橡膠輪胎，查《機械設計實用手冊》表1-11-29取輪子大徑D=160mm,，其A級核定載荷為2000N。 車輪材料為軟質(zhì)輪—橡膠。安裝方式：支耳式 其示意圖如下圖2-5： 圖2-5 2.4 傳動鏈輪的參數(shù)確定 由設計變速箱得來的鏈輪的基本參數(shù) P=15.875 Pt=18.11 d1=10.16 b1=9.4 h2=15.09 Z=25 查《機械設計手冊》表13-2-13得 分度圓直徑d== 齒頂圓直徑damax=d+1.25P-d1 =126+1.25×15.875-10.16 =135.68mm damin=d+(1-)P-d1 =126+0.936×15.875-10.16 =130.699mm 取da=134mm 齒根圓直徑df=d-d1=126-10.16=115.84mm 齒側(cè)凸緣直徑dg≤ =15.875cot =109.2mm 取dg=100mm 再查表13-2-14 因為P>12.7 齒寬bf1=0.95b1=0.95×9.4=8.94mm 齒側(cè)倒角ba=0.06P=0.06×15.875=0.9525mm 齒側(cè)凸緣圓角半徑ra=0.04 P=0.635mm 齒側(cè)半徑ry=P=15.875mm 查表13-2-15 輪轂厚度h=K++0.01d =6.4++0.01d=13.66mm 輪轂長度L=3h=13.66×3=40.8mm 輪轂直徑dh=dk+2h=30+2×13.66=57.32mm 2.5 底盤架干的設計 由于底盤上要安裝很多部件，因此不考慮用角鋼組成的架子式，而且在采集草的根莖的過程采用機架式很容易妨礙工作部件的工作。我們決定采用鋼板一體式底盤。它的優(yōu)點在于保護了每個工作部件的正常工作，便于制作和采集根莖，底盤的示意圖如下：圖2-6 底盤俯視圖 底盤主視圖 圖2-6 在示意圖中 1.汽油機 2.變速箱 3.聯(lián)軸器 4.前輪操縱桿 5.采集機構，慣流風機，操縱部件 6.采集刀具 其中AB線為聯(lián)接出料口的邊線與出料口，采用鉚接，CD線采用焊接和鉚接連接操縱部件和慣流風機，其中汽油機在底板上的安裝孔采用長條孔便于汽油機的調(diào)整，前輪操縱機構由設計總體部分的設計，根據(jù)工作幅寬定底板寬度為700mm，長度由各部件的安裝確定，其中汽油機，變速箱的安裝用螺栓聯(lián)接，其他用焊接。 選擇4mm厚的鋼板，通過沖壓成型再折彎做成底架，由于鋼板的強度很大能夠滿足工作上的要求。 第三章 總結 這次畢業(yè)設計是我大學四年的最后一次作業(yè)，也是對我大學四年所學知識的一次測驗。 這次設計的是草坪根莖采集機的底盤，在設計之初我參閱了大量農(nóng)機，園林機械及汽車的底盤方面的知識。通過制定多個方案并進行比較最后制定了本次設計的方案。本設計在安全、性能方面滿足設計要求，制造加工簡單，經(jīng)濟性良好，符合開發(fā)設計的目的。 在設計個部件的計算校核中運用到了大學里所學的各科知識，是對以前所學的一次回顧復習，使我更好的掌握了基礎科目和專業(yè)知識。 在繪制圖紙時使我學到了很多以前沒用過的知識，也讓我認識到了以前我在繪圖中的錯誤，比如焊合圖的畫法以焊合圖中的標注注意點等，在繪圖過程中有的圖是用計算機畫的，在計算機繪圖的過程中，掌握了AutoCAD軟件的應用，以及認識到現(xiàn)代繪圖工具的便利性，重要性。 由于這次的畢業(yè)設計是一個大課題，由我們一組十個人分攤完成，每個人做一部分，由于課題是一個整體，因此要求我們有很好的合作精神和團結精神，我們也充分認識到了這一點，在設計之初我們一組人一起討論方案，確定方案，在設計過程中我們互相糾正幫助，配合努力用最好的方式完成畢業(yè)設計，也使我們學到了團結精神的偉大。 總之這次畢業(yè)設計是將大學四年所學的理論知識結合到實際的操作中來，為我們的以后工作打下了基礎，在這次畢業(yè)設計中我不僅學到了知識，還學會了很多做人的道理。 20 致 謝 四年的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開始。四年的求學生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。 偉人、名人為我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和贊美獻給一位平凡的人，我的導師。我不是您最出色的學生，而您卻是我最尊敬的老師。您治學嚴謹，學識淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營造了一種良好的精神氛圍。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學術目標，領會了基本的思考方式，從論文題目的選定到論文寫作的指導,經(jīng)由您悉心的點撥,再經(jīng)思考后的領悟,常常讓我有“山重水復疑無路,柳暗花明又一村”。 感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報，你們永遠健康快樂是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯謝意！ 同時也感謝學院為我提供良好的做畢業(yè)設計的環(huán)境。 最后再一次感謝所有在畢業(yè)設計中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學，以及在設計中被我引用或參考的論著的作者。 彈指一揮間，大學四年已經(jīng)接近了尾聲。當自己懷著忐忑不安的心情完成這篇畢業(yè)論文的時候，自己也從當年一個從小鎮(zhèn)里走出的懵懂孩子變成了一個成熟青年，回想自己的十幾年的求學生涯，雖然只是一個本科畢業(yè)，但也實屬不容易。首先，從小學到大學的學費和生活費就不是一個小數(shù)目，這當然要感謝我的爸爸媽媽，他們都是普通工人，沒有他們的勤勤懇懇和細心安排，我是無論如何也完成不了我的大學生活。沒有他們的支持和鼓勵，我也不可能完成我從高中文科到大學理科的跨越。當然，一個普通工薪家庭要供應一個大學生上學，沒有別人的幫助和接濟是相當困難的。因此我要感謝那些在我求學時對我經(jīng)濟和精神上幫助的親戚、朋友、老師和同學們，我的生活因你們而精彩和充實。?? 三江學院，這里嚴謹?shù)膶W風、優(yōu)美的校園環(huán)境使我大學四年過的很充實和愉快。?雖然老師和同學都是新的，專業(yè)是新的，但我仍然感受到了那種來自老師和同學們的熱情和融洽！這對我融入新環(huán)境，對新專業(yè)產(chǎn)生興趣是非常重要的。每一位老師都令我我十分難忘，他們嚴謹?shù)膶W術態(tài)度，幽默風趣的授課方式給我留下了深刻的影響。在這篇論文構思和寫作過程，我的論文指導老師龐偉教授，對我論文的完成更是功不可沒，龐偉教授每次對我的疑問給予細心的解答并給出寫作建議，對我的論文進行細心的修改，使得我的論文結構一步一步的完善，內(nèi)容日趨豐滿。沒有龐教授的細心指導，這篇論文是不可能完成的。? 書到用時方恨少，在這篇論文的寫作過程中，我深感自己的水平還非常的欠缺。生命不息，學習不止，人生就是一個不斷學習和完善的過程，敢問路在何方？路在腳下！ 此外，本文最終得以順利完成，也是與機械學院其他老師的幫助分不開的，雖然他們沒有直接參與我的論文指導，但在開題時也給我提供了不少的意見，提出了一系列可行性的建議，在此向他們表示深深的感謝！ 最后我要再一次感謝我們的導師龐偉教授，在我們的設計中遇到困難他們總是耐心的給我們解答，幫我們指明設計中的錯誤，導師認真負責的態(tài)度淵博的知識，感染了我們，沒有龐偉教授的幫助指點，我們是不能很好的完成畢業(yè)設計的。 參考文獻 [1]濮良貴，紀名剛主編。機械設計。北京：高等教育出版社，2001 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