畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 任 務(wù) 書機(jī)械工程 學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（數(shù)控技術(shù)）專業(yè)論文題目 新型手推式割草機(jī)設(shè)計(jì) （機(jī)械部分設(shè)計(jì)） 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 起訖日期 指導(dǎo)教師姓名（簽名） 指導(dǎo)教師職稱 指導(dǎo)教師工作單位 院（系）領(lǐng)導(dǎo)簽名 下發(fā)任務(wù)書日期 ： 題 目 新型手推式割草機(jī)設(shè)計(jì)（機(jī)械部分設(shè)計(jì)）論文時(shí)間 2013 年 2 月 25 日至 2013 年 6 月 14 日課題的主要內(nèi)容及要求(含技術(shù)要求、圖表要求等)本課題設(shè)計(jì)一款完全新型的割草機(jī)，四輪手推式，操作簡(jiǎn)單，靈活，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用。其具體要求為：1.動(dòng)力小于6馬力，割幅小于600mm。2.手推式割草機(jī)總體設(shè)計(jì)。3.傳動(dòng)部件，罩殼部件設(shè)計(jì)。4.相關(guān)零部件圖紙?jiān)O(shè)計(jì)與繪制。5.寫讀書報(bào)告，調(diào)研報(bào)告。6.設(shè)計(jì)說明書。7.外文翻譯。課題的實(shí)施的方法、步驟及工作量要求1.查閱有關(guān)資料和設(shè)計(jì)手冊(cè)，了解國家或行業(yè)對(duì)手推式割草機(jī)要求等；2.確定設(shè)計(jì)方案，擬定滿足設(shè)計(jì)要求的機(jī)械原理圖；3.確定割草機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)方案，完成總裝配圖及零件圖，完成圖紙工作量累計(jì) 3 張零號(hào)圖紙以上；4.完成外文翻譯漢字 5000 字以上；5.完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（1 萬漢字以上） 。指定參考文獻(xiàn) [1]濮良貴 紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].第七版.北京：高等教育出版社，2001[2]王世剛等.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐[M].哈爾濱工程大學(xué)出版社，2003[3]程祥之.園林機(jī)械[M]. 中國林業(yè)出版社，1995[4]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第一卷.第四版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001[5]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第二卷.第四版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001[6]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第三卷.第四版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001[7]George E.Dieter.Engineering Design[M].McGraw Hill,Inc,1983[8]J,J.Hanan,W.D.Holley,K,L,Goldsberry.Greenhouse Management[M].SpringerVerlag,19789.Marchant J,A,An Electorstatic Spinning Disc Atomizer[M].ASAE,1985畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)進(jìn)度計(jì)劃(以周為單位) 第 1 周（2013 年 2 月 25 日----2013 年 3 月 3 日）：檢查寒假外文翻譯情況，下達(dá)具體畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，指導(dǎo)學(xué)生撰寫開題報(bào)告，熟悉設(shè)計(jì)內(nèi)容，查閱有關(guān)資料第 2 周 ——第 3 周（2013 年 3 月 4 日----2013 年 3 月 17 日）：參觀實(shí)驗(yàn)室或有關(guān)廠家，增加感性認(rèn)識(shí)，方案論證并確定設(shè)計(jì)方案.第 4 周 ——第 5 周（2013 年 3 月 18 日----2013 年 3 月 31 日）：完成割草機(jī)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)方案，總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。第 6 周 ——第 7 周（2013 年 4 月 1 日----2013 年 4 月 14 日）：完成割草機(jī)機(jī)械部分設(shè)計(jì)總圖及有關(guān)零件設(shè)計(jì)圖第 8 周（2013 年 4 月 9 日----2013 年 4 月 21 日）：提交第 1-8 周的《指導(dǎo)記錄表 》 、 《實(shí)習(xí)報(bào)告》和已做的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容，由指導(dǎo)老師初審后上交學(xué)院第 9 周 ——第 13 周（2013 年 4 月 22 日----2013 年 5 月 26 日）：在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下修改并完成設(shè)計(jì)，完成相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙，同時(shí)撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，并提交指導(dǎo)老師初審第 14 周 ——第 16 周（2013 年 5 月 27 日----2013 年 6 月 14 日）：修改畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙及說明書，完成后參加畢業(yè)答辯備注注：表格欄高不夠可自行增加。此表由指導(dǎo)教師在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作開始前填寫，每位畢業(yè)生兩份，一份發(fā)給學(xué)生，一份交院（系）留存。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 新型手推式割草機(jī)設(shè)計(jì) 機(jī)械 院（系） 機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化 專業(yè)學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 職稱 導(dǎo)師工作單位 起訖日期 摘 要該設(shè)計(jì)是一種由小型汽油機(jī)帶動(dòng)刀片運(yùn)動(dòng)切割草株，人工推動(dòng)機(jī)具前進(jìn)完成作業(yè)的草坪修剪機(jī)。該機(jī)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，旋刀，機(jī)殼支撐座和集草袋等組成。采用XY168F 發(fā)動(dòng)機(jī)，最大輸出功率：5.5HP/3600rpm。工作裝置為一條形割草刀直接裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸上，作業(yè)時(shí)高速旋轉(zhuǎn)切割草莖。將割草刀的非刃口做成風(fēng)機(jī)葉片，割草作業(yè)時(shí)對(duì)地面形成一定的真空降草莖吹成直立狀態(tài)，便于切割并與罩殼相結(jié)合形成渦流將割下來的碎草送入集草裝置。護(hù)罩為渦流形狀，是草坪修剪機(jī)的支架，為沖壓件，用于保護(hù)操作者和行人安全，并形成護(hù)罩內(nèi)渦流，給切下物導(dǎo)向和安裝行走裝置，發(fā)動(dòng)機(jī)和工作裝置。集草裝置為集草袋，主要用于草坪切下物的收集，安裝于草坪修剪機(jī)的后部，并可以容易的安裝或拆下。行走裝置為行走輪和割草裝置高度調(diào)節(jié)裝置組成。行走輪通過一個(gè)手柄可以相對(duì)草坪修剪機(jī)的護(hù)罩進(jìn)行調(diào)節(jié)，將輪子升高，割草機(jī)下降，割草高度降低，反之割草高度上升。關(guān)鍵詞 割草機(jī)；刀具；傳動(dòng)軸；罩殼及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)AbstractThis design in one kind cuts grass by the small gasoline engineimpetus bit movement, the artificial impetus machines advance completes the work lawn pruning machine. This machine is mainly made up of engine, Transmission system, Turning tool,Cabinet, Composition supporting turn and collecting straw bag and so on. The engine: YX168F, Peak power output: 5.5HP/3600rpm.The installment of work is a knife of linearity cuts grass fixing direct on the output shaft of the engine, When revolving at high speed it cuts the grass. The non-cutting edge of the knife is made up to the air blower leaf blade, when working it forms the certain real general grass stalk to the ground to blow stands erect the condition. Is advantages for cuts and unifies with the lagging with form the garrulous grass which the turbulent flow will cut to send in the collection grass installment. The guard shield is the turbulent flow shape. Is the lawn pruning machine support. For pressing part, with by protects the operator and the pedestrian safety.and forms in the guard shield the turbulent flow. For cuts the guidance and the installment walks the installment, Engine and work installment. The collection grass installment is the collection straw bag. Mainly use in the lawn cuts the collection. Installment in lawn pruning machine behind, and may the easy installment or dismantles. Walks the installment to walk turn and cuts grass the altitude mixture control installment composition. Walks turn may the relative lawn pruning machine guard shield carry on the adjustment through a handle. Elevates the wheel, the grass cutter drops, cute grass reduces highly. Otherwise cuts grass on highly.Key words: grass cutter；reamer；transmission shaft；mantle；design of structure目 錄第 1 章 總體設(shè)計(jì).1第 2 章 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).42.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇.42.2 旋刀設(shè)計(jì)42.2.1 刃口設(shè)計(jì)42.2.2 翼片分析62.2.3 刀具的固定.72.3 外殼設(shè)計(jì)72.4 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算72.4.1 初步確定傳動(dòng)軸的最小直徑72.4.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)82.4.3 軸的校核92.5 離合器的設(shè)計(jì).102.6 調(diào)高裝置設(shè)計(jì).112.7 車輪及手把的選擇11結(jié)束語.12致謝.13參考文獻(xiàn).14第 1 章 總體設(shè)計(jì)該機(jī)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，旋刀，機(jī)殼，支承輪和集草袋等組成。如圖1-1 所示。三江學(xué)院 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由離合器，傳動(dòng)軸等組成。傳動(dòng)軸由兩只軸承支承在機(jī)殼箱體上，如圖 1-2 所示。輸出軸固定旋轉(zhuǎn)刀片。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，離合器的離合塊在離心力作用下被甩出，與離合碟接合，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳給旋轉(zhuǎn)刀片，是旋轉(zhuǎn)刀片告訴旋轉(zhuǎn)，完成剪草工作。三江學(xué)院 2013 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2旋刀主要由刀體，刀片，螺栓，止動(dòng)墊片和螺母等組成，如圖 1-3 所示。刀體以 45 號(hào)鋼制成，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，用于牢固支承兩只刀片。刀片用65Mn 鋼制成，具有適宜的硬度和韌度。刀片的前端的翼片以適當(dāng)?shù)慕嵌群托螤顦?gòu)成混流風(fēng)葉，并與機(jī)殼的下表面渦殼狀腔室配合，用以在剪刀的同時(shí)產(chǎn)生軸向和縱向的氣流，被剪下的草屑帶入集草袋。刀片和刀體采用螺栓固定，并用止動(dòng)墊片防松。旋刀以鎖緊螺母固定在傳動(dòng)箱的傳動(dòng)軸上。發(fā)動(dòng)機(jī)，四個(gè)行走輪以及手把，集草袋全部固定在機(jī)殼上。機(jī)殼用 3mm 厚的三江學(xué)院 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3優(yōu)質(zhì)鋼板沖壓成型后焊接合而成（見圖 G530-01-00） ，強(qiáng)度很高，安全可靠，能防止切割過程中的意外事故。四個(gè)行走輪用螺栓固定在輪軸上，行走輪輪軸焊接與支撐板上，行走輪隨同支撐板可以繞支撐軸相對(duì)于機(jī)殼轉(zhuǎn)動(dòng)。采用撥桿組件調(diào)整支撐板的轉(zhuǎn)角，并由撥桿組件上的定位臺(tái)與機(jī)殼上的五個(gè)定位孔實(shí)現(xiàn)定位。前后行走輪通過連接在支撐板上的連接桿連接在一起，可以同時(shí)調(diào)節(jié)高度。這樣調(diào)節(jié)行走輪 相對(duì)于機(jī)殼的位置，即可升高或降低修剪機(jī)（即調(diào)節(jié)刀片距地面的高度） ，達(dá)到調(diào)節(jié)留草高度的目的。集草袋通過四個(gè)掛鉤固定在機(jī)殼上。技術(shù)參數(shù)：汽油機(jī)功率：5.5 馬力割刀轉(zhuǎn)速：3600r/min切割幅寬：530mm設(shè)計(jì)切割高度：20mm--80mm（5 檔）（詳圖見圖紙 G530-00）三江學(xué)院 2013 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4第二章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)功率要求小于 5kw，轉(zhuǎn)速達(dá)可切割草速度，取 3600r/min，選發(fā)動(dòng)機(jī)YX168F，詳細(xì)參數(shù)如下： 型號(hào)：YX168F發(fā)動(dòng)機(jī)型式量：?jiǎn)胃?，四沖程，氣缸中心斜置 25 缸徑 X 行程：68mmX45mm氣缸排量：163mm壓縮比： 8：5：1最大輸出功率：5.5HP/3600rpm最大扭矩：1.1kg。M/2500rpm點(diǎn)火系統(tǒng)：無觸點(diǎn)晶體管點(diǎn)火起動(dòng)方式：反沖式手拉起動(dòng)空氣濾清器：半干，油浴，雙式，雙靜噪，旋風(fēng)濾燃油箱容量：3.6L尺寸（長*寬*高）：312mm*362mm*335mm凈重：15kg2.2 旋刀設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)式切割器的切割速度高，且各能力強(qiáng)，其回轉(zhuǎn)慣性力容易平衡，震蕩較小，割刀的結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，在園林機(jī)械，特別是草坪修剪機(jī)中得到廣泛的應(yīng)用，因此采用旋轉(zhuǎn)式切割器。2.2.1 刃口設(shè)計(jì) 旋刀式草坪修剪機(jī)的切割器是在水平內(nèi)回轉(zhuǎn)。旋刀式草坪修剪機(jī)的切割器為一把剪草旋刀，如圖 1-3 所示，由刀片和刀體組成。為了簡(jiǎn)化分析，現(xiàn)將其簡(jiǎn)化成線狀刀進(jìn)行分析，如圖 2-1 所示，其中 aa0 和 bb0為刀片刃口，刀片在水平平面內(nèi)繞 O 軸以角速度 ω 旋轉(zhuǎn)，并沿 X 軸以速度 Vm向前運(yùn)動(dòng)。在切割過程中，刃口 aa0 的運(yùn)動(dòng)軌跡為相鄰的。并行的余擺線，而 bb0的運(yùn)動(dòng)軌跡為另兩條相鄰的，并行的余擺線，如圖 2-1 所示。其中畫有斜線的面積為漏割區(qū)，畫有交叉線的面積為重割區(qū)，其余為掃過區(qū)。三江學(xué)院 2013 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5圖 2-1 旋刀式切割器切割圖分析得，點(diǎn) a 的位移方程式為Xa=Vmt+RsinwtYa=Rcoswt式中 R---刀片半徑。點(diǎn) b 的位移方程式為Xa=Vmt+Rsin(wt-π)Ya=Rcos(wt-π)要使畫有斜線的漏割區(qū)消除，必須使： Xb”-Xa”=h 式中 h---刀片刃口高度。從圖中可以看到，刃口 aa0 上的 a 點(diǎn)轉(zhuǎn)到 X 軸時(shí)，其轉(zhuǎn)角為 ωt=π/2，即經(jīng)過t=π/2ω 后，刀片轉(zhuǎn)了 1/4 周，則有Xa” =Vmt+Rsin(wt-π)=(V mπ/2ω)+R當(dāng)刃口 bb0上的 b 點(diǎn)轉(zhuǎn)到 X 軸上時(shí)，其轉(zhuǎn)角為 ωt=π/2+π，即經(jīng)過了 t=3π/2ω后，刀片轉(zhuǎn)了 3/4 周，則有Xb”= Vmt-Rsinwt=3Vmπ/2ω+R將 xb″和 xa″代入式 xb″-xa″=h，得到ω=V mπ/h三江學(xué)院 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）6則有Vm=hω/π=hn/30或h=Vmπ/ω=30V m/n式 ω=V mπ/h 表示刀片旋轉(zhuǎn)角速度 ω 與機(jī)具前進(jìn)速度之間的關(guān)系，比值 Vm/h越高，即機(jī)具前進(jìn)速度越高或刃口高度越小，則旋轉(zhuǎn)刀片的轉(zhuǎn)速應(yīng)越快；根據(jù)式 Vm=hω/π=hn/30 可在選定了刃口高度 h 和轉(zhuǎn)速 n 情況，計(jì)算出機(jī)具前進(jìn)速度，可以看出，當(dāng)適當(dāng)?shù)脑龃笕锌诟叨然蜣D(zhuǎn)速時(shí)，就能使機(jī)具的前進(jìn)速度增大，從而提高效率。由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速得刀具最大轉(zhuǎn)速 3600r/min，取刃口高度為 50mm，可計(jì)算出機(jī)具行走速度 Vm=0.6m/s，符合人行走速度，故適合。2.2.2 翼片分析 圖 2-2 為圖 1-3 所示旋刀端部刃口及翼片的主視圖，俯視圖和側(cè)視圖以及空氣質(zhì)點(diǎn) A 的速度矢量圖，R a為翼片圓柱面形成半徑，α 為翼片沖角，L 為翼弦長度。當(dāng)旋刀在刀殼內(nèi)繞其傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，翼片上質(zhì)點(diǎn) A 一方面以角速度 ω 繞旋刀的傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，另一方面繞翼片圓柱面的軸心線以 ω′轉(zhuǎn)動(dòng)（相對(duì)運(yùn)動(dòng)） ，同時(shí)還由于離心慣性力影響沿著翼片母線以速度 向刀殼裙部運(yùn)動(dòng)。以修剪機(jī)為dV?參考體，令質(zhì)點(diǎn) A 的絕對(duì)速度為 （圖中未畫出） ，它是牽連速度 與相對(duì)速度V? hV?（相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的瞬間速度）和 的矢量和，即GV? dch????三江學(xué)院 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7而 Vc可以分解為：bacV???以及 fidahj ??從而有：bfiV??式中 ——質(zhì)點(diǎn) A 的絕對(duì)速度 在水平面的兩個(gè)分速度，前者與牽連fiV?， ?速度同向，后者垂直于牽連速度；——絕對(duì)速度 垂直于水平面的分速度。b?從式 可以看出，旋刀的翼片能使空氣質(zhì)點(diǎn) A 由垂直于水平面bfi???上的分速度 向前（與牽連速度方向相同）的分速度 ，以及向外（垂直于牽bViV?連速度而指向刀殼裙部）的分速度 ，形成了向前，向上和向外的氣流，這樣也fV?就將草屑向前，向上和向外輸送。在相應(yīng)位置配置集草通道和集草袋就可達(dá)到集草的目的。2.2.3 刀具的固定一個(gè)刀柄與兩個(gè)刀片采用四個(gè)螺栓連接，并用止動(dòng)墊片以及螺母緊固防松。刀具與傳動(dòng)軸利用方孔傳動(dòng)扭矩，使刀具旋轉(zhuǎn)切割草株，并能使鎖緊螺母及止動(dòng)墊片緊固連接，防止工作時(shí)松動(dòng)甩出。具體結(jié)構(gòu)見圖紙 G530-00，G530-15，G530-16.2.3 外殼設(shè)計(jì)罩殼用 3mm 厚的優(yōu)質(zhì)鋼板沖壓成型焊和而成，采用渦流狀集草通道，以配合刀具上的旋轉(zhuǎn)翼片實(shí)現(xiàn)排草。下部采用圓形護(hù)罩，用以防止刀具松動(dòng)甩出時(shí)發(fā)生意外。排草口設(shè)在后部，罩殼上有四個(gè)掛鉤，使集草袋固定在其上。具體結(jié)構(gòu)見圖紙 G530-01-00.三江學(xué)院 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）82.4 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算2.4.1 初步確定軸的最小直徑 1.求出輸出軸上的功率 P，轉(zhuǎn)速 N 和轉(zhuǎn)矩 T假設(shè)無損耗，輸出軸上最大功率即為發(fā)動(dòng)機(jī)功率P=5.5 馬力=4.125kw又 n=3600r/min于是 T=95500P/n=95500×4.125÷3600=1094.27Nmm2.初步確定軸的最小直徑按式 初步估算出軸的最小直徑。選取軸的材??33 /2.0/95dnPAnoT???料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)參考材料[1]表 15-3，取 A0=112，于是得mpAo 7.160/15.4/33min??輸出軸的最小直徑顯然是安裝離合器離合碟處的直徑的 d （見圖 2-3） 。??-因?yàn)橛幸粋€(gè)鍵槽，軸徑增大 5%-7%,取最小徑為 15mm。2.4.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.擬定軸上零件的裝配方案方案見圖 1-1 所示的裝配方案，軸具體結(jié)構(gòu)見圖 2-3 2.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和要求①為了滿足離合器的軸向定位要求，Ⅰ—Ⅱ軸段需制出一軸肩，故?、颉蠖蔚闹睆?dⅡ-Ⅲ =20mm；上端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑 D=22mm，由結(jié)構(gòu)?、瘛蜉S段的長度 lⅠ—Ⅱ =16mm。②初步選取滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)承受軸向力和徑向力作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù) dⅡ-Ⅲ =20mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取單列圓錐滾子軸承 30304，其尺寸為 d×D×T=20mm×52mm×16.25mm,故 dⅡ-Ⅲ =20mm，l Ⅱ—三江學(xué)院 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9Ⅲ =15mm。參照工作要求及設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要求，另一個(gè)軸承取單列圓錐滾子軸承 30205，其尺寸為 d×D×T=25mm×52mm×16.25mm,故 dⅣ—Ⅴ =22mm，l Ⅳ—Ⅴ =12mm。③兩軸承間根據(jù)結(jié)構(gòu)要求軸段直徑 dⅢ—Ⅳ =22mm，l Ⅲ—Ⅳ =15mm。④根據(jù)軸承定位要求，Ⅳ—Ⅴ軸段左側(cè)應(yīng)有一個(gè)軸肩，故取 dⅥ—Ⅶ =30mm，由結(jié)構(gòu)選取此段長度 lⅥ—Ⅶ =25mm。⑤Ⅶ—Ⅷ軸段應(yīng)與刀具體以方孔配合，?、鳌S段截面為 16mm×16mm 的方形的柱體，根據(jù)刀具厚度，取此段長度 lⅦ—Ⅷ =9mm。⑥Ⅷ—Ⅸ軸段僅為固定刀具用，不受扭矩作用，取 M10，長度根據(jù)鎖緊螺母等取為lⅧ—Ⅸ =10mm。至此，已初步確定了各軸的直徑和長度。3.軸上零件的周向定位軸與離合器的離合碟采用平鍵連接。按 dⅠ—Ⅱ 由手冊(cè)查的平鍵截面b×h=5mm×8mm（GB1096-1990） 。滾動(dòng)軸承與周向定位是借過度配合來保證的。此處選軸的直徑尺寸公差為 k6.4.確定軸上圓角和倒角尺寸根據(jù)參考資料[1]表 15-2，取軸端倒角為 1×45°，各軸肩處的圓角半徑見圖紙 G530-06 2.4.3 軸的校核1.求軸上的載荷由于傳動(dòng)軸只受扭矩作用，可得軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖和軸的扭矩圖 2-4 如下：2.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，顯然Ⅱ截面為危險(xiǎn)截面，由于傳動(dòng)軸只受扭矩作用，故只需將扭矩 T 帶入。??12222ca /)()/(4)/M?????? ????WMTW（取 α=0.6 三江學(xué)院 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1032323 17.5/)315(2/15/)(/dWmdtb ?????????軸的計(jì)算應(yīng)力MPaW.7./.0946./TM22ca?）（ ??前已經(jīng)選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由參考資料[1]表 15-1 查得[ ]1-?=60MPa。因此 ，故安全。][1ca???3.精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1）判斷危險(xiǎn)截面軸上只受扭矩作用，且等大，又因軸段Ⅰ—Ⅱ處最細(xì)，且有鍵槽，截面Ⅱ處有軸肩，為應(yīng)力集中處，故只校核截面Ⅱ右側(cè)即可。2）截面Ⅱ右側(cè)校核抗扭截面系數(shù) 32323T 4.615/)3(156//)(/dW mdtb ?????????截面Ⅱ上的扭矩 T 為 T=1094.27Nmm截面上的扭矩切應(yīng)力MPa45.23.46/27.109W/T???軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。由參考資料[1]表 15-1 查得MPa51-截面上由于軸肩形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) 按參考資料[1]表 3-2 查取。??因經(jīng)插值后可查得,3.15/20/,1.05/6.d/r ??dD4.??又由參考資料[1]附圖 3-1 可得軸的材料的敏感性系數(shù)為 85.0q??故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式（參考資料[1]附 3-4）為284.1-3.85.01-1k???）（）（ ???由參考資料[1]附圖 3-3 得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 2??軸按磨削加工，由參考資料[1]附圖 3-4 得表面質(zhì)量系數(shù)為 9.0??軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 ，則得綜合系數(shù)為1q??三江學(xué)院 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11653.192.0/8./24.1/kK????????????又由參考資料[1]§3-1 以及§3-2 得碳鋼的特性系數(shù)，取 .05.—?? 5.??于是，計(jì)算安全系數(shù)為5.1S3.74)2/5.02/4.63.1/()/(S1- ????????maK???故可知安全。2.5 離合器的設(shè)計(jì)比較各種離合器，離心離合器利用自身的轉(zhuǎn)速來控制兩軸的結(jié)合或脫開，其特點(diǎn)是可直接與發(fā)動(dòng)機(jī)連接，使發(fā)動(dòng)機(jī)在空載下平穩(wěn)啟動(dòng)，改善發(fā)熱，但由于未達(dá)額定轉(zhuǎn)速前，因打滑產(chǎn)生摩擦熱，故不宜使用頻繁啟動(dòng)的場(chǎng)合，且輸出功率與轉(zhuǎn)速有關(guān)，故不宜用于變速傳動(dòng)的軸系。 離心離合器符合本課題的要求，且自由閘塊式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，啟動(dòng)過程較平穩(wěn)，過載時(shí)能打滑，有安全保護(hù)作用，故采用此結(jié)構(gòu)。具體結(jié)構(gòu)見圖紙 G530-05-00.發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸與離合器主動(dòng)套筒通過平鍵連接。離合器從動(dòng)輪與軸間采用平鍵連接后，共同放入傳動(dòng)箱箱體內(nèi)，構(gòu)成傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。傳動(dòng)箱箱體結(jié)構(gòu)見圖紙 G530-03。2.6 調(diào)高裝置設(shè)計(jì)調(diào)高手柄與輪軸支撐板焊接在一起，結(jié)構(gòu)見圖 G530-06-00。手柄上有一個(gè)凸臺(tái)，使其與機(jī)架罩殼上的五個(gè)方孔配合，調(diào)節(jié)凸臺(tái)與方孔的位置，手柄與罩殼的相對(duì)位置也隨之改變，形成一轉(zhuǎn)角，使輪軸與罩殼間產(chǎn)生新的高度差，從而使車輪相對(duì)罩殼升高或降低，即刀具與地面的高度升高而降低，使其改變留草高度。前后行走輪通過連接在支撐板上的連接桿連接在一起，可以同時(shí)調(diào)節(jié)高度。其配合見圖紙 G530-00. 2.7 車輪及手把的選擇車輪選用 GB/T 標(biāo)準(zhǔn)車輪，型號(hào) 13B-200×50 的車輪，內(nèi)部帶有滾動(dòng)軸承，可直接安裝在輪軸上。手把采用無縫鋼管制成，根據(jù)人體適合高度設(shè)計(jì)長度，使垂直地面在 830mm-三江學(xué)院 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12850mm 間可調(diào)。三江學(xué)院 2013 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13結(jié)語束該設(shè)計(jì)是一種小型汽油機(jī)帶動(dòng)刀片運(yùn)動(dòng)切割草株，人工推動(dòng)機(jī)具進(jìn)行完成作業(yè)的草坪修剪機(jī)，這種機(jī)具構(gòu)造簡(jiǎn)單，但生產(chǎn)效率不高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，只適合于小面積草坪修剪。三江學(xué)院 2013 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14致 謝本文是在導(dǎo)師龐偉副教授悉心指導(dǎo)和熱情關(guān)懷下完成的，其中浸透著龐老師的心血和期盼。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)識(shí)、敏銳的科學(xué)思維、大膽創(chuàng)新的科學(xué)精神以及寬容仁愛的為人方式使我受益匪淺、終生難忘。一個(gè)學(xué)期以來，龐老師激勵(lì)我在割草機(jī)領(lǐng)域里不斷探索，自始自終地給予耐心的教誨和細(xì)心地指導(dǎo)，不僅傳授科研治學(xué)的思路和方法，更讓我懂得為人處世的道理和準(zhǔn)則，值此論文完成之際，謹(jǐn)向恩師致以最崇高的敬意和最誠摯的感謝！我還要感謝我的學(xué)友們，感謝他們以不同的方式給予我學(xué)術(shù)上的啟發(fā)、學(xué)業(yè)上的協(xié)助和支持。由衷的感謝你們！三江學(xué)院 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14參考文獻(xiàn)[1]濮良貴 紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].第七版.北京：高等教育出版社，2001[2]王世剛等.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐[M].哈爾濱工程大學(xué)出版社，2003[3]程祥之.園林機(jī)械[M]. 中國林業(yè)出版社，1995[4]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第一卷.第四版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001[5]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第二卷.第四版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001[6]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第三卷.第四版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001[7]George E.Dieter.Engineering Design[M].McGraw Hill,Inc,1983[8]J,J.Hanan,W.D.Holley,K,L,Goldsberry.GreenhouseManagement[M]. SpringerVerlag,1978Marchant J,A,An Electorstatic Spinning Disc Atomizer[M].ASAE,1985[9]Creveling C M.，公差設(shè)計(jì)。最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)手冊(cè)。Addison-Wesley 出版社，1997。[10]Gao J S， Chase K W， Magleby S P.小運(yùn)動(dòng)調(diào)整量機(jī)械裝配的廣義三維公差分析 llE 傳動(dòng)。1998．30 [11]李盛林，王宏平，魏敏.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探討[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2005，22（7）：98-102. [12]陸萍，董玉平.機(jī)械設(shè)計(jì)課程 CAI 系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討[J].山東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997， （4）:95-96. [13]劉美玲，雷振德.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：科學(xué)出版社，2005.[14] Cole Thompson Associates． “Directory of Intelligent Buildings”1999.[15] Ester Dyson．Adesign for living in the Digital Age．RELEASE 2．0：1997.[16] 吳濤、李德杰，彭城職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，虛擬裝配技術(shù)，2001，16（2）：99-102.[17] 葉修梓、陳超祥，ProE 基礎(chǔ)教程：零件與裝配體，機(jī)械工業(yè)出版社，2007.[18] 鄧星鐘，機(jī)電傳動(dòng)控制（第三版） ，華中科技大學(xué)出版社，2001. 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 新型手推式割草機(jī)設(shè)計(jì) 機(jī)械 院（系） 機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化 專業(yè)學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 職稱 導(dǎo)師工作單位 起訖日期 摘 要該設(shè)計(jì)是一種由小型汽油機(jī)帶動(dòng)刀片運(yùn)動(dòng)切割草株，人工推動(dòng)機(jī)具前進(jìn)完成作業(yè)的草坪修剪機(jī)。該機(jī)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，旋刀，機(jī)殼支撐座和集草袋等組成。采用XY168F 發(fā)動(dòng)機(jī)，最大輸出功率：5.5HP/3600rpm。工作裝置為一條形割草刀直接裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸上，作業(yè)時(shí)高速旋轉(zhuǎn)切割草莖。將割草刀的非刃口做成風(fēng)機(jī)葉片，割草作業(yè)時(shí)對(duì)地面形成一定的真空降草莖吹成直立狀態(tài)，便于切割并與罩殼相結(jié)合形成渦流將割下來的碎草送入集草裝置。護(hù)罩為渦流形狀，是草坪修剪機(jī)的支架，為沖壓件，用于保護(hù)操作者和行人安全，并形成護(hù)罩內(nèi)渦流，給切下物導(dǎo)向和安裝行走裝置，發(fā)動(dòng)機(jī)和工作裝置。集草裝置為集草袋，主要用于草坪切下物的收集，安裝于草坪修剪機(jī)的后部，并可以容易的安裝或拆下。行走裝置為行走輪和割草裝置高度調(diào)節(jié)裝置組成。行走輪通過一個(gè)手柄可以相對(duì)草坪修剪機(jī)的護(hù)罩進(jìn)行調(diào)節(jié)，將輪子升高，割草機(jī)下降，割草高度降低，反之割草高度上升。關(guān)鍵詞 割草機(jī)；刀具；傳動(dòng)軸；罩殼及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)AbstractThis design in one kind cuts grass by the small gasoline engineimpetus bit movement, the artificial impetus machines advance completes the work lawn pruning machine. This machine is mainly made up of engine, Transmission system, Turning tool,Cabinet, Composition supporting turn and collecting straw bag and so on. The engine: YX168F, Peak power output: 5.5HP/3600rpm.The installment of work is a knife of linearity cuts grass fixing direct on the output shaft of the engine, When revolving at high speed it cuts the grass. The non-cutting edge of the knife is made up to the air blower leaf blade, when working it forms the certain real general grass stalk to the ground to blow stands erect the condition. Is advantages for cuts and unifies with the lagging with form the garrulous grass which the turbulent flow will cut to send in the collection grass installment. The guard shield is the turbulent flow shape. Is the lawn pruning machine support. For pressing part, with by protects the operator and the pedestrian safety.and forms in the guard shield the turbulent flow. For cuts the guidance and the installment walks the installment, Engine and work installment. The collection grass installment is the collection straw bag. Mainly use in the lawn cuts the collection. Installment in lawn pruning machine behind, and may the easy installment or dismantles. Walks the installment to walk turn and cuts grass the altitude mixture control installment composition. Walks turn may the relative lawn pruning machine guard shield carry on the adjustment through a handle. Elevates the wheel, the grass cutter drops, cute grass reduces highly. Otherwise cuts grass on highly.Key words: grass cutter；reamer；transmission shaft；mantle；design of structure目 錄第 1 章 總體設(shè)計(jì).1第 2 章 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).42.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇.42.2 旋刀設(shè)計(jì)42.2.1 刃口設(shè)計(jì)42.2.2 翼片分析62.2.3 刀具的固定.72.3 外殼設(shè)計(jì)72.4 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算72.4.1 初步確定傳動(dòng)軸的最小直徑72.4.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)82.4.3 軸的校核92.5 離合器的設(shè)計(jì).102.6 調(diào)高裝置設(shè)計(jì).112.7 車輪及手把的選擇11結(jié)束語.12致謝.13參考文獻(xiàn).141第 1 章 總體設(shè)計(jì)該機(jī)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，旋刀，機(jī)殼，支承輪和集草袋等組成。如圖1-1 所示。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由離合器，傳動(dòng)軸等組成。傳動(dòng)軸由兩只軸承支承在機(jī)殼箱體上，如圖 1-2 所示。輸出軸固定旋轉(zhuǎn)刀片。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，離合器的離合塊在離心力作用下被甩出，與離合碟接合，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳給旋轉(zhuǎn)刀片，是旋轉(zhuǎn)刀片告訴旋轉(zhuǎn)，完成剪草工作。2旋刀主要由刀體，刀片，螺栓，止動(dòng)墊片和螺母等組成，如圖 1-3 所示。刀體以 45 號(hào)鋼制成，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，用于牢固支承兩只刀片。刀片用65Mn 鋼制成，具有適宜的硬度和韌度。刀片的前端的翼片以適當(dāng)?shù)慕嵌群托螤顦?gòu)成混流風(fēng)葉，并與機(jī)殼的下表面渦殼狀腔室配合，用以在剪刀的同時(shí)產(chǎn)生軸向和縱向的氣流，被剪下的草屑帶入集草袋。刀片和刀體采用螺栓固定，并用止動(dòng)墊片防松。旋刀以鎖緊螺母固定在傳動(dòng)箱的傳動(dòng)軸上。發(fā)動(dòng)機(jī)，四個(gè)行走輪以及手把，集草袋全部固定在機(jī)殼上。機(jī)殼用 3mm 厚的優(yōu)質(zhì)鋼板沖壓成型后焊接合而成（見圖 G530-01-00） ，強(qiáng)度很高，安全可靠，能3防止切割過程中的意外事故。四個(gè)行走輪用螺栓固定在輪軸上，行走輪輪軸焊接與支撐板上，行走輪隨同支撐板可以繞支撐軸相對(duì)于機(jī)殼轉(zhuǎn)動(dòng)。采用撥桿組件調(diào)整支撐板的轉(zhuǎn)角，并由撥桿組件上的定位臺(tái)與機(jī)殼上的五個(gè)定位孔實(shí)現(xiàn)定位。前后行走輪通過連接在支撐板上的連接桿連接在一起，可以同時(shí)調(diào)節(jié)高度。這樣調(diào)節(jié)行走輪 相對(duì)于機(jī)殼的位置，即可升高或降低修剪機(jī)（即調(diào)節(jié)刀片距地面的高度） ，達(dá)到調(diào)節(jié)留草高度的目的。集草袋通過四個(gè)掛鉤固定在機(jī)殼上。技術(shù)參數(shù)：汽油機(jī)功率：5.5 馬力割刀轉(zhuǎn)速：3600r/min切割幅寬：530mm設(shè)計(jì)切割高度：20mm--80mm（5 檔）（詳圖見圖紙 G530-00）4第二章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)功率要求小于 5kw，轉(zhuǎn)速達(dá)可切割草速度，取 3600r/min，選發(fā)動(dòng)機(jī)YX168F，詳細(xì)參數(shù)如下： 型號(hào)：YX168F發(fā)動(dòng)機(jī)型式量：?jiǎn)胃?，四沖程，氣缸中心斜置 25 缸徑 X 行程：68mmX45mm氣缸排量：163mm壓縮比： 8：5：1最大輸出功率：5.5HP/3600rpm最大扭矩：1.1kg。M/2500rpm點(diǎn)火系統(tǒng)：無觸點(diǎn)晶體管點(diǎn)火起動(dòng)方式：反沖式手拉起動(dòng)空氣濾清器：半干，油浴，雙式，雙靜噪，旋風(fēng)濾燃油箱容量：3.6L尺寸（長*寬*高）：312mm*362mm*335mm凈重：15kg2.2 旋刀設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)式切割器的切割速度高，且各能力強(qiáng)，其回轉(zhuǎn)慣性力容易平衡，震蕩較小，割刀的結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，在園林機(jī)械，特別是草坪修剪機(jī)中得到廣泛的應(yīng)用，因此采用旋轉(zhuǎn)式切割器。2.2.1 刃口設(shè)計(jì) 旋刀式草坪修剪機(jī)的切割器是在水平內(nèi)回轉(zhuǎn)。旋刀式草坪修剪機(jī)的切割器為一把剪草旋刀，如圖 1-3 所示，由刀片和刀體組成。為了簡(jiǎn)化分析，現(xiàn)將其簡(jiǎn)化成線狀刀進(jìn)行分析，如圖 2-1 所示，其中 aa0 和 bb0為刀片刃口，刀片在水平平面內(nèi)繞 O 軸以角速度 ω 旋轉(zhuǎn)，并沿 X 軸以速度 Vm向前運(yùn)動(dòng)。在切割過程中，刃口 aa0 的運(yùn)動(dòng)軌跡為相鄰的。并行的余擺線，而 bb0的運(yùn)動(dòng)軌跡為另兩條相鄰的，并行的余擺線，如圖 2-1 所示。其中畫有斜線的面積為漏割區(qū)，畫有交叉線的面積為重割區(qū)，其余為掃過區(qū)。三江學(xué)院 2013 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5圖 2-1 旋刀式切割器切割圖分析得，點(diǎn) a 的位移方程式為Xa=Vmt+RsinwtYa=Rcoswt式中 R---刀片半徑。點(diǎn) b 的位移方程式為Xa=Vmt+Rsin(wt-π)Ya=Rcos(wt-π)要使畫有斜線的漏割區(qū)消除，必須使： Xb”-Xa”=h 式中 h---刀片刃口高度。從圖中可以看到，刃口 aa0 上的 a 點(diǎn)轉(zhuǎn)到 X 軸時(shí)，其轉(zhuǎn)角為 ωt=π/2，即經(jīng)過t=π/2ω 后，刀片轉(zhuǎn)了 1/4 周，則有Xa” =Vmt+Rsin(wt-π)=(V mπ/2ω)+R當(dāng)刃口 bb0上的 b 點(diǎn)轉(zhuǎn)到 X 軸上時(shí)，其轉(zhuǎn)角為 ωt=π/2+π，即經(jīng)過了 t=3π/2ω后，刀片轉(zhuǎn)了 3/4 周，則有Xb”= Vmt-Rsinwt=3Vmπ/2ω+R將 xb″和 xa″代入式 xb″-xa″=h，得到ω=V mπ/h6則有Vm=hω/π=hn/30或h=Vmπ/ω=30V m/n式 ω=V mπ/h 表示刀片旋轉(zhuǎn)角速度 ω 與機(jī)具前進(jìn)速度之間的關(guān)系，比值 Vm/h越高，即機(jī)具前進(jìn)速度越高或刃口高度越小，則旋轉(zhuǎn)刀片的轉(zhuǎn)速應(yīng)越快；根據(jù)式 Vm=hω/π=hn/30 可在選定了刃口高度 h 和轉(zhuǎn)速 n 情況，計(jì)算出機(jī)具前進(jìn)速度，可以看出，當(dāng)適當(dāng)?shù)脑龃笕锌诟叨然蜣D(zhuǎn)速時(shí)，就能使機(jī)具的前進(jìn)速度增大，從而提高效率。由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速得刀具最大轉(zhuǎn)速 3600r/min，取刃口高度為 50mm，可計(jì)算出機(jī)具行走速度 Vm=0.6m/s，符合人行走速度，故適合。2.2.2 翼片分析 圖 2-2 為圖 1-3 所示旋刀端部刃口及翼片的主視圖，俯視圖和側(cè)視圖以及空氣質(zhì)點(diǎn) A 的速度矢量圖，R a為翼片圓柱面形成半徑，α 為翼片沖角，L 為翼弦長度。當(dāng)旋刀在刀殼內(nèi)繞其傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，翼片上質(zhì)點(diǎn) A 一方面以角速度 ω 繞旋刀的傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，另一方面繞翼片圓柱面的軸心線以 ω′轉(zhuǎn)動(dòng)（相對(duì)運(yùn)動(dòng)） ，同時(shí)還由于離心慣性力影響沿著翼片母線以速度 向刀殼裙部運(yùn)動(dòng)。以修剪機(jī)為dV?參考體，令質(zhì)點(diǎn) A 的絕對(duì)速度為 （圖中未畫出） ，它是牽連速度 與相對(duì)速度V? hV?（相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的瞬間速度）和 的矢量和，即GV? dch????7而 Vc可以分解為：bacV???以及 fidahj ??從而有：bfiV??式中 ——質(zhì)點(diǎn) A 的絕對(duì)速度 在水平面的兩個(gè)分速度，前者與牽連fiV?， ?速度同向，后者垂直于牽連速度；——絕對(duì)速度 垂直于水平面的分速度。b?從式 可以看出，旋刀的翼片能使空氣質(zhì)點(diǎn) A 由垂直于水平面bfi???上的分速度 向前（與牽連速度方向相同）的分速度 ，以及向外（垂直于牽bViV?連速度而指向刀殼裙部）的分速度 ，形成了向前，向上和向外的氣流，這樣也fV?就將草屑向前，向上和向外輸送。在相應(yīng)位置配置集草通道和集草袋就可達(dá)到集草的目的。2.2.3 刀具的固定一個(gè)刀柄與兩個(gè)刀片采用四個(gè)螺栓連接，并用止動(dòng)墊片以及螺母緊固防松。刀具與傳動(dòng)軸利用方孔傳動(dòng)扭矩，使刀具旋轉(zhuǎn)切割草株，并能使鎖緊螺母及止動(dòng)墊片緊固連接，防止工作時(shí)松動(dòng)甩出。具體結(jié)構(gòu)見圖紙 G530-00，G530-15，G530-16.2.3 外殼設(shè)計(jì)罩殼用 3mm 厚的優(yōu)質(zhì)鋼板沖壓成型焊和而成，采用渦流狀集草通道，以配合刀具上的旋轉(zhuǎn)翼片實(shí)現(xiàn)排草。下部采用圓形護(hù)罩，用以防止刀具松動(dòng)甩出時(shí)發(fā)生意外。排草口設(shè)在后部，罩殼上有四個(gè)掛鉤，使集草袋固定在其上。具體結(jié)構(gòu)見圖紙 G530-01-00.82.4 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算2.4.1 初步確定軸的最小直徑 1.求出輸出軸上的功率 P，轉(zhuǎn)速 N 和轉(zhuǎn)矩 T假設(shè)無損耗，輸出軸上最大功率即為發(fā)動(dòng)機(jī)功率P=5.5 馬力=4.125kw又 n=3600r/min于是 T=95500P/n=95500×4.125÷3600=1094.27Nmm2.初步確定軸的最小直徑按式 初步估算出軸的最小直徑。選取軸的材??33 /2.0/95dnPAnoT???料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)參考材料[1]表 15-3，取 A0=112，于是得mpAo 7.160/15.4/33min??輸出軸的最小直徑顯然是安裝離合器離合碟處的直徑的 d （見圖 2-3） 。??-因?yàn)橛幸粋€(gè)鍵槽，軸徑增大 5%-7%,取最小徑為 15mm。2.4.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.擬定軸上零件的裝配方案方案見圖 1-1 所示的裝配方案，軸具體結(jié)構(gòu)見圖 2-3 2.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和要求①為了滿足離合器的軸向定位要求，Ⅰ—Ⅱ軸段需制出一軸肩，故?、颉蠖蔚闹睆?dⅡ-Ⅲ =20mm；上端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑 D=22mm，由結(jié)構(gòu)?、瘛蜉S段的長度 lⅠ—Ⅱ =16mm。②初步選取滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)承受軸向力和徑向力作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù) dⅡ-Ⅲ =20mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取單列圓錐滾子軸承 30304，其尺寸為 d×D×T=20mm×52mm×16.25mm,故 dⅡ-Ⅲ =20mm，l Ⅱ—9Ⅲ =15mm。參照工作要求及設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要求，另一個(gè)軸承取單列圓錐滾子軸承 30205，其尺寸為 d×D×T=25mm×52mm×16.25mm,故 dⅣ—Ⅴ =22mm，l Ⅳ—Ⅴ =12mm。③兩軸承間根據(jù)結(jié)構(gòu)要求軸段直徑 dⅢ—Ⅳ =22mm，l Ⅲ—Ⅳ =15mm。④根據(jù)軸承定位要求，Ⅳ—Ⅴ軸段左側(cè)應(yīng)有一個(gè)軸肩，故取 dⅥ—Ⅶ =30mm，由結(jié)構(gòu)選取此段長度 lⅥ—Ⅶ =25mm。⑤Ⅶ—Ⅷ軸段應(yīng)與刀具體以方孔配合，?、鳌S段截面為 16mm×16mm 的方形的柱體，根據(jù)刀具厚度，取此段長度 lⅦ—Ⅷ =9mm。⑥Ⅷ—Ⅸ軸段僅為固定刀具用，不受扭矩作用，取 M10，長度根據(jù)鎖緊螺母等取為lⅧ—Ⅸ =10mm。至此，已初步確定了各軸的直徑和長度。3.軸上零件的周向定位軸與離合器的離合碟采用平鍵連接。按 dⅠ—Ⅱ 由手冊(cè)查的平鍵截面b×h=5mm×8mm（GB1096-1990） 。滾動(dòng)軸承與周向定位是借過度配合來保證的。此處選軸的直徑尺寸公差為 k6.4.確定軸上圓角和倒角尺寸根據(jù)參考資料[1]表 15-2，取軸端倒角為 1×45°，各軸肩處的圓角半徑見圖紙 G530-06 2.4.3 軸的校核1.求軸上的載荷由于傳動(dòng)軸只受扭矩作用，可得軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖和軸的扭矩圖 2-4 如下：2.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，顯然Ⅱ截面為危險(xiǎn)截面，由于傳動(dòng)軸只受扭矩作用，故只需將扭矩 T 帶入。??12222ca /)()/(4)/M?????? ????WMTW（取 α=0.6 1032323 17.5/)315(2/15/)(/dWmdtb ?????????軸的計(jì)算應(yīng)力MPaW.7./.0946./TM22ca?）（ ??前已經(jīng)選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由參考資料[1]表 15-1 查得[ ]1-?=60MPa。因此 ，故安全。][1ca???3.精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1）判斷危險(xiǎn)截面軸上只受扭矩作用，且等大，又因軸段Ⅰ—Ⅱ處最細(xì)，且有鍵槽，截面Ⅱ處有軸肩，為應(yīng)力集中處，故只校核截面Ⅱ右側(cè)即可。2）截面Ⅱ右側(cè)校核抗扭截面系數(shù) 32323T 4.615/)3(156//)(/dW mdtb ?????????截面Ⅱ上的扭矩 T 為 T=1094.27Nmm截面上的扭矩切應(yīng)力MPa45.23.46/27.109W/T???軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。由參考資料[1]表 15-1 查得MPa51-截面上由于軸肩形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) 按參考資料[1]表 3-2 查取。??因經(jīng)插值后可查得,3.15/20/,1.05/6.d/r ??dD4.??又由參考資料[1]附圖 3-1 可得軸的材料的敏感性系數(shù)為 85.0q??故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式（參考資料[1]附 3-4）為284.1-3.85.01-1k???）（）（ ???由參考資料[1]附圖 3-3 得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 2??軸按磨削加工，由參考資料[1]附圖 3-4 得表面質(zhì)量系數(shù)為 9.0??軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 ，則得綜合系數(shù)為1q??11653.192.0/8./24.1/kK????????????又由參考資料[1]§3-1 以及§3-2 得碳鋼的特性系數(shù)，取 .05.—?? 5.??于是，計(jì)算安全系數(shù)為5.1S3.74)2/5.02/4.63.1/()/(S1- ????????maK???故可知安全。2.5 離合器的設(shè)計(jì)比較各種離合器，離心離合器利用自身的轉(zhuǎn)速來控制兩軸的結(jié)合或脫開，其特點(diǎn)是可直接與發(fā)動(dòng)機(jī)連接，使發(fā)動(dòng)機(jī)在空載下平穩(wěn)啟動(dòng)，改善發(fā)熱，但由于未達(dá)額定轉(zhuǎn)速前，因打滑產(chǎn)生摩擦熱，故不宜使用頻繁啟動(dòng)的場(chǎng)合，且輸出功率與轉(zhuǎn)速有關(guān)，故不宜用于變速傳動(dòng)的軸系。 離心離合器符合本課題的要求，且自由閘塊式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，啟動(dòng)過程較平穩(wěn)，過載時(shí)能打滑，有安全保護(hù)作用，故采用此結(jié)構(gòu)。具體結(jié)構(gòu)見圖紙 G530-05-00.發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸與離合器主動(dòng)套筒通過平鍵連接。離合器從動(dòng)輪與軸間采用平鍵連接后，共同放入傳動(dòng)箱箱體內(nèi)，構(gòu)成傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。傳動(dòng)箱箱體結(jié)構(gòu)見圖紙 G530-03。2.6 調(diào)高裝置設(shè)計(jì)調(diào)高手柄與輪軸支撐板焊接在一起，結(jié)構(gòu)見圖 G530-06-00。手柄上有一個(gè)凸臺(tái)，使其與機(jī)架罩殼上的五個(gè)方孔配合，調(diào)節(jié)凸臺(tái)與方孔的位置，手柄與罩殼的相對(duì)位置也隨之改變，形成一轉(zhuǎn)角，使輪軸與罩殼間產(chǎn)生新的高度差，從而使車輪相對(duì)罩殼升高或降低，即刀具與地面的高度升高而降低，使其改變留草高度。前后行走輪通過連接在支撐板上的連接桿連接在一起，可以同時(shí)調(diào)節(jié)高度。其配合見圖紙 G530-00. 2.7 車輪及手把的選擇車輪選用 GB/T 標(biāo)準(zhǔn)車輪，型號(hào) 13B-200×50 的車輪，內(nèi)部帶有滾動(dòng)軸承，可直接安裝在輪軸上。手把采用無縫鋼管制成，根據(jù)人體適合高度設(shè)計(jì)長度，使垂直地面在 830mm-12850mm 間可調(diào)。三江學(xué)院 2013 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13結(jié)語束該設(shè)計(jì)是一種小型汽油機(jī)帶動(dòng)刀片運(yùn)動(dòng)切割草株，人工推動(dòng)機(jī)具進(jìn)行完成作業(yè)的草坪修剪機(jī)，這種機(jī)具構(gòu)造簡(jiǎn)單，但生產(chǎn)效率不高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，只適合于小面積草坪修剪。三江學(xué)院 2013 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14致 謝本文是在導(dǎo)師龐偉副教授悉心指導(dǎo)和熱情關(guān)懷下完成的，其中浸透著龐老師的心血和期盼。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)識(shí)、敏銳的科學(xué)思維、大膽創(chuàng)新的科學(xué)精神以及寬容仁愛的為人方式使我受益匪淺、終生難忘。一個(gè)學(xué)期以來，龐老師激勵(lì)我在割草機(jī)領(lǐng)域里不斷探索，自始自終地給予耐心的教誨和細(xì)心地指導(dǎo)，不僅傳授科研治學(xué)的思路和方法，更讓我懂得為人處世的道理和準(zhǔn)則，值此論文完成之際，謹(jǐn)向恩師致以最崇高的敬意和最誠摯的感謝！我還要感謝我的學(xué)友們，感謝他們以不同的方式給予我學(xué)術(shù)上的啟發(fā)、學(xué)業(yè)上的協(xié)助和支持。由衷的感謝你們！14參考文獻(xiàn)[1]濮良貴 紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].第七版.北京：高等教育出版社，2001[2]王世剛等.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐[M].哈爾濱工程大學(xué)出版社，2003[3]程祥之.園林機(jī)械[M]. 中國林業(yè)出版社，1995[4]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第一卷.第四版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001[5]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第二卷.第四版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001[6]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第三卷.第四版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001[7]George E.Dieter.Engineering Design[M].McGraw Hill,Inc,1983[8]J,J.Hanan,W.D.Holley,K,L,Goldsberry.GreenhouseManagement[M]. SpringerVerlag,1978Marchant J,A,An Electorstatic Spinning Disc Atomizer[M].ASAE,1985[9]Creveling C M.，公差設(shè)計(jì)。最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)手冊(cè)。Addison-Wesley 出版社，1997。[10]Gao J S， Chase K W， Magleby S P.小運(yùn)動(dòng)調(diào)整量機(jī)械裝配的廣義三維公差分析 llE 傳動(dòng)。1998．30 [11]李盛林，王宏平，魏敏.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探討[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2005，22（7）：98-102. [12]陸萍，董玉平.機(jī)械設(shè)計(jì)課程 CAI 系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討[J].山東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997， （4）:95-96. [13]劉美玲，雷振德.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：科學(xué)出版社，2005.[14] Cole Thompson Associates． “Directory of Intelligent Buildings”1999.[15] Ester Dyson．Adesign for living in the Digital Age．RELEASE 2．0：1997.[16] 吳濤、李德杰，彭城職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，虛擬裝配技術(shù)，2001，16（2）：99-102.[17] 葉修梓、陳超祥，ProE 基礎(chǔ)教程：零件與裝配體，機(jī)械工業(yè)出版社，2007.[18] 鄧星鐘，機(jī)電傳動(dòng)控制（第三版） ，華中科技大學(xué)出版社，2001.