環(huán)保型剪草機(jī)設(shè)計(jì)【除草機(jī)】【割草機(jī)】【說(shuō)明書+CAD+SOLIDWORKS】
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摘 要
環(huán)保型剪草機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
摘 要
本文基于機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理和Solidworks三維繪圖軟件等相關(guān)知識(shí)與理論，通過(guò)搜集環(huán)保型剪草機(jī)的相關(guān)資料、閱讀相關(guān)的文獻(xiàn)與書籍以及參考市面上的環(huán)保型剪草機(jī)實(shí)體，首先對(duì)環(huán)保型剪草機(jī)的主要機(jī)構(gòu)零部件模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，其次利用Solidworks三維繪圖軟件將設(shè)計(jì)好的零部件模型進(jìn)行零件建模，然后將建好的所有零部件模型進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)，得到相應(yīng)的裝配體模最后對(duì)裝配體模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。
關(guān)鍵字：環(huán)保型剪草機(jī)，Solidworks，零件建模，裝配設(shè)計(jì)，運(yùn)動(dòng)仿真
Abstract
ABSTRACT
This paper is based on the machinery design and machinery principle and the 3d drawing software and related knowledge and theory, by collecting relevant data of sewing machine and reading the related literature books and referring to the sewing machine in the tailor shop, first of all, design the main parts institutional model of the sewing machine, secondly use the Solidworks 3D drawing software to conduct the part modeling which was designed well, and then conduct assembly design which the parts was built, get the corresponding assembly model, finally conduct movement simulation to the corresponding assembly model.
Key Words: sewing machine, Solidworks, part modeling ,assembly design, movement simulation
目 錄
第1章引言 1
1.1 選題背景 1
1.2 研究思路 1
1.3 研究的目標(biāo)與意義 1
第2章環(huán)保型剪草機(jī)的概述 2
2.1 環(huán)保型剪草機(jī)的組成部件 2
2.2 環(huán)保型剪草機(jī)的主要機(jī)構(gòu)及其功能 3
2.3 環(huán)保型剪草機(jī)的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)與傳動(dòng)路線 5
第3章環(huán)保型剪草機(jī)主要零件三維建模 6
3.1 三維軟件Solidworks的簡(jiǎn)介 6
3.2 零件介紹 7
3.3 零件建模 7
3.3.1 草圖繪制 7
3.3.2 部分零件三維模型建立過(guò)程 8
3.3.3 Solidworks Toolbox的引用 16
第4章環(huán)保型剪草機(jī)的總體裝配 17
4.1 裝配的定義及意義 17
4.2 環(huán)保型剪草機(jī)兩個(gè)主要機(jī)構(gòu)的裝配 17
4.2.1 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配過(guò)
4.2.2 帶傳動(dòng)的裝配過(guò)程 22
第5章環(huán)保型剪草機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真模擬 27
5.1 干涉檢查 27
5.2 環(huán)保型剪草機(jī)的動(dòng)畫制作及其主要零部件的運(yùn)動(dòng)圖解 30
總結(jié) 42
參考文獻(xiàn) 43
致謝 44
第一章 緒論
1.1 我國(guó)草坪業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步,人們對(duì)生存環(huán)境的要求越來(lái)越高。 草坪綠化已成為衡量一個(gè)國(guó)家、地區(qū)或城市文明與發(fā)展程度的一個(gè)重要指標(biāo)，在美化環(huán)境、固土護(hù)坡、凈化空氣等方面已成為人類的共識(shí)，在生態(tài)環(huán)境建設(shè)和保護(hù)方面將扮演著越來(lái)越重要的角色。我國(guó)的草坪建設(shè)也得到了迅速發(fā)展,如城市園林綠化、興建休閑場(chǎng)所等都需要大量的高質(zhì)量草坪,江河堤壩、高速公路、鐵路等交通水利設(shè)施的護(hù)坡以及屋頂花園、室內(nèi)綠化也都需要優(yōu)質(zhì)草坪。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),在全國(guó)500城市66萬(wàn)hm2綠地面積中,草坪占18萬(wàn)hm2,1994 年上海草坪綠化面積為300 hm21997 年為800 hm2,以后每年以400hm2的速度增長(zhǎng);1997 年北京綠地面積已突破2 000hm2,人均公共綠地面積為7. 8m2,現(xiàn)在每年草坪以300 hm2的速度增長(zhǎng)。修剪是草坪區(qū)別于其它一些植物的特殊要求。草坪通過(guò)修剪,可以阻止草坪的草抽穗、開(kāi)花、結(jié)果;修剪可以阻止草坪的草一味地向上生長(zhǎng),使草橫向發(fā)展而成為坪;修剪可以有效地阻止雜草的生長(zhǎng)和病蟲(chóng)害。因此,草坪業(yè)的迅猛發(fā)展必并將帶動(dòng)一系列產(chǎn)業(yè)的興起。我國(guó)的草坪業(yè)發(fā)展自 20 世紀(jì) 80 年代才起步，在 90 年代后期發(fā)展迅速，到2000 年為止，全國(guó)已建成各類草坪3 億m2以上，經(jīng)營(yíng)草業(yè)的公司有 5000多家，草坪業(yè)從業(yè)人員 20 多萬(wàn)人，總產(chǎn)值超過(guò) 100億元，而且規(guī)模呈逐年擴(kuò)大趨勢(shì)。
在我國(guó)500 個(gè)城市66 萬(wàn)h m2 綠地面積中,草坪占18 萬(wàn)h m2,并呈高速增長(zhǎng)趨勢(shì)。90 年代以來(lái)我國(guó)的草坪業(yè)年增長(zhǎng)率高達(dá)30 %～40 %。隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)、固土防沙意識(shí)的日益增強(qiáng)，退耕還草政策的進(jìn)一步實(shí)行，草坪業(yè)必然快速發(fā)展。修剪是草坪區(qū)別于其它一些植物的特殊要求，草坪業(yè)的迅猛發(fā)展，意味著草坪剪草機(jī)械的大量需求。
1.2 草坪剪草機(jī)的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)
從世界上第一臺(tái)滾刀式剪草機(jī)的問(wèn)世,到現(xiàn)在已經(jīng)過(guò)了100 多年 ,原來(lái)主要應(yīng)用于牧場(chǎng)的機(jī)械已經(jīng)發(fā)展成為有幾十個(gè)品種,適用于不同場(chǎng)合的剪草機(jī)。根據(jù)其工作原理和形式可分為滾刀式、懸刀式和掃雷式三種類型。我國(guó)生產(chǎn)剪草機(jī)起步較晚,生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模普遍較小,產(chǎn)品用途較為單一,均沒(méi)有形成規(guī)模批量,所以長(zhǎng)期以來(lái),草坪剪草機(jī)均以進(jìn)口為主。據(jù)統(tǒng)計(jì),到1999 年底我國(guó)有各種園林機(jī)械保有量達(dá)10 萬(wàn)臺(tái),1999 年的剪草機(jī)銷售量在3 萬(wàn)臺(tái)左右,其中80 %為進(jìn)口。
國(guó)內(nèi)目前生產(chǎn)的剪草機(jī)械按動(dòng)力劃分可以分為機(jī)動(dòng)和人推的兩類。。按動(dòng)力又分為柴油機(jī)、汽油機(jī)騎式(駕乘式)；按配套動(dòng)力和作業(yè)方式分為手推式、手扶推行式、手扶自行式、駕乘式、拖拉機(jī)式等。剪草機(jī)的剪草幅寬一般為 400～1000mm，剪草高度從 15～100mm 有幾個(gè)調(diào)節(jié)擋位。
以刀具類型可分為滾刀式和旋刀式兩大類。滾刀式剪草機(jī)由帶有刀片的滾筒和不動(dòng)的床刀組成。它較旋刀式剪草機(jī)有更好的修剪質(zhì)量,是高質(zhì)量草坪最常用的剪草機(jī)型。適用于草高3～80 mm 的草坪,其問(wèn)題主要是價(jià)格貴,維修保養(yǎng)要求嚴(yán)格。而旋刀式剪草機(jī)(又稱懸刀式) 是由橫向懸掛在直立軸上的刀片高速旋轉(zhuǎn)打切草的上部葉片,它適于25～80 mm 范圍內(nèi)剪草。它的價(jià)格相對(duì)低廉，保養(yǎng)、維修和使用都很方便，是國(guó)內(nèi)外目前最流行的剪草機(jī)。此外，還有甩繩式和甩刀式剪草機(jī)。
據(jù)調(diào)查,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)剪草機(jī)的廠家約有50 家左右。多數(shù)為園藝系統(tǒng)的公司以及轉(zhuǎn)產(chǎn)剪草機(jī)的機(jī)械廠。市場(chǎng)上草坪修剪機(jī)的品牌很多,有進(jìn)口產(chǎn)品,也有國(guó)內(nèi)制造和中外合資的。功率從2. 6～16. 2 kW,剪幅從43. 2～127 cm不等。
進(jìn)口剪草機(jī)主要來(lái)自于日本、美國(guó)、意大利和瑞典等國(guó),主要品牌和售價(jià)詳見(jiàn)表1—1。
表1—1 進(jìn)口剪草機(jī)的主要品牌和售價(jià)
國(guó)別
型式
價(jià)格
日本
本田H1011 坐騎式帶草袋76 cm
H3011 坐騎式帶草袋71 cm
LM5360HX自行可控刀式帶草袋53 cm
5. 2 萬(wàn)元/ 臺(tái)
5. 8 萬(wàn)元/ 臺(tái)
1. 08 萬(wàn)元/ 臺(tái)
美國(guó)
MID(美神) :
B560C 坐騎式帶草袋76 cm
38C 自行式側(cè)除草53 cm
2. 98 萬(wàn)元/ 臺(tái)
0. 5 萬(wàn)元/ 臺(tái)
Murray(美麗) :
2. 6～2. 8 kW手推式后草袋型
22355 型、22545 型手推式側(cè)排草
21386 型手推式、21855 型自行式
21975、22855、22856 型適用大面積長(zhǎng)時(shí)間剪草
意大利
花園牌:
R484TR 自行式帶草箱46 cm
R484 手推式帶草箱46 cm
0. 43 萬(wàn)元/ 臺(tái)
0. 38 萬(wàn)元/ 臺(tái)
瑞典
Kusovarna 系列剪草機(jī)
1.3 我國(guó)剪草機(jī)市場(chǎng)預(yù)測(cè)
1.3.1 按城市人均應(yīng)有的草坪面積來(lái)預(yù)測(cè)
根據(jù)國(guó)外有關(guān)專家的研究,城市人均應(yīng)有25～30 m2的草坪才能解決人們的二氧化碳和氧氣交換的需要。國(guó)外一些城市人均草坪面積與中國(guó)及北京的對(duì)比表見(jiàn)表1—2。
從表1—2可以看出,我國(guó)人均占有草坪面積與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,有著較大的差距。全國(guó)現(xiàn)有各類草坪面積約為18萬(wàn)hm2 ,若每公頃需5 臺(tái)剪草機(jī),現(xiàn)有市場(chǎng)容量就達(dá)90萬(wàn)臺(tái)。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,剪草機(jī)的市場(chǎng)容量將成倍增長(zhǎng)。
表1—2 國(guó)外一些城市和中國(guó)及北京人均草坪面積
名稱
面積/ m2
名稱
面積/ m2
24. 7
紐約
倫敦
70. 4
70. 5
莫斯科
37. 0
中國(guó)
1
華沙
73. 5
北京
8
1.3.2 按種草草坪面積來(lái)預(yù)測(cè)
新建草坪有兩種方式,一種是以種草種為主,另一種是移植草皮。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),歷年進(jìn)口草種的噸數(shù)如下,1995 年前約為6 000 t ,1996 年為2 500 t ,1998 年為5 000 t ,1999 年為6 000 t 。一般1 m2 需20g 草種,按此計(jì)算,1999 年種草面積為3 萬(wàn)hm2 ,移種面積為9 萬(wàn)hm2 ,共約12 萬(wàn)hm2 ,若按每公頃需5 臺(tái)剪草機(jī),僅1999 年時(shí)就需剪草機(jī)60 萬(wàn)臺(tái)。
1.3.3 按國(guó)家建設(shè)部規(guī)劃來(lái)預(yù)測(cè)
按國(guó)家建設(shè)部規(guī)定,2000 年后城市綠化面積需達(dá)到30 %。目前深圳、珠海、廈門等城市的綠化面積已超過(guò)此值。城市人均綠地面積需達(dá)到7 m2 以上。照此估計(jì)每年約需5～6 萬(wàn)hm2草坪,剪草機(jī)30 萬(wàn)臺(tái)。在草坪的建設(shè)過(guò)程中,隨之而來(lái)的相關(guān)園林設(shè)備的市場(chǎng)無(wú)疑是十分廣闊的。
1.4 選題目的意義：
綜上所述,我國(guó)綠化環(huán)境使剪草機(jī)行業(yè)的迅速發(fā)展勢(shì)在必行,為此必須防止為爭(zhēng)奪這一市場(chǎng)一哄而起、在低水平低質(zhì)量上重復(fù)建廠生產(chǎn)的不良局面,建議有志于開(kāi)發(fā)這類產(chǎn)品的企業(yè)聯(lián)合起來(lái)開(kāi)發(fā)產(chǎn)銷對(duì)路的產(chǎn)品。在創(chuàng)名牌,上規(guī)模,上品種,上檔次等方面進(jìn)行有益的競(jìng)爭(zhēng),抓住這個(gè)商機(jī),充分利用原有的廠房設(shè)備,適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行技術(shù)改造進(jìn)行一定規(guī)模的生產(chǎn)。
根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，剪草機(jī)必須符合當(dāng)今人類對(duì)環(huán)境保護(hù)方面的需求,目前市面上的剪草機(jī)大多都是動(dòng)力引擎這會(huì)產(chǎn)生較大的噪音，帶來(lái)環(huán)境污染，在辦公和學(xué)習(xí)的地方，這種動(dòng)力引擎的剪草機(jī)非常不受歡迎。由于動(dòng)力引擎剪草機(jī)有動(dòng)力裝置，保養(yǎng)維護(hù)費(fèi)用較高;同時(shí)動(dòng)力引擎剪草機(jī)主要依靠刀片的高速旋轉(zhuǎn)把草割斷，通過(guò)旋轉(zhuǎn)氣流把草排出，因此，對(duì)整機(jī)的安全性要求較高，操作時(shí)也會(huì)給工作人員帶來(lái)強(qiáng)烈的震動(dòng)，使得操作很不舒服。雖然動(dòng)力引擎剪草機(jī)剪草效率較高，剪草效果較好，但是價(jià)格也較昂貴，對(duì)于一般的用戶難以接受。所以研究一種無(wú)引擎驅(qū)動(dòng)且造價(jià)較低的剪草機(jī)勢(shì)在必行！
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第二章 方案設(shè)計(jì)
2.1 工作原理
通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，我們決定設(shè)計(jì)一種無(wú)引擎驅(qū)動(dòng)，無(wú)噪音污染，剪草高度可調(diào)節(jié)，簡(jiǎn)潔輕便，操作舒適和美觀適用的草坪剪草機(jī)。工作原理如圖2—1所示，剪草機(jī)工作時(shí)由人推動(dòng)機(jī)器行走，從而使剪草機(jī)的后輪1轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)大齒輪2的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪2和1組成的增速機(jī)構(gòu)使得速度得以提升，并帶動(dòng)大鏈輪4回轉(zhuǎn)，通過(guò)大鏈輪4帶動(dòng)小鏈輪5運(yùn)動(dòng)將運(yùn)動(dòng)傳遞給滾刀，使固定其上的刀片與固定在底刀軸上的固定刀片形成剪切運(yùn)動(dòng)。
圖 2—1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
我們所設(shè)計(jì)的手推式草坪剪草機(jī)首先要通過(guò)一個(gè)傳力構(gòu)件將人力傳遞出去。為了讓操作者在正常行走的速度下操作，傳遞出去的力應(yīng)該通過(guò)增速機(jī)構(gòu)繼續(xù)傳遞，運(yùn)動(dòng)傳遞到滾刀。通過(guò)分析得到手推式草坪剪草機(jī)的組成框圖，如圖2—2所示。
2.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
能夠?qū)崿F(xiàn)手推草坪剪草機(jī)功能的技術(shù)原理很多，但各有利有弊，具體分析如下：
驅(qū)動(dòng)方式選擇：
1） 用腳驅(qū)動(dòng) 用腳驅(qū)動(dòng)時(shí)，一般操作者都需要站在或者坐在被驅(qū)動(dòng)的的機(jī)器上用力操作，這樣所設(shè)計(jì)的剪草機(jī)除了要完成剪草動(dòng)作外，還要承受操作者的自重，且要有方向控制裝置，使的機(jī)器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、尺寸較大，不適合小面積草坪使用。
2） 用手驅(qū)動(dòng) 用手驅(qū)動(dòng)可以避免用腳驅(qū)動(dòng)時(shí)存在的問(wèn)題，使得所設(shè)計(jì)的剪草機(jī)小巧，且可以靈活操作。因此我們選擇設(shè)計(jì)手動(dòng)式剪草機(jī)。
傳
力
機(jī)
構(gòu)
增
速
機(jī)
構(gòu)
執(zhí)
行
機(jī)
構(gòu)
圖2—2 草坪剪草機(jī)的組成框圖
斷草方式選擇：
1） 用割的方式 即用刀將草截?cái)?。但是草柔軟，而且一端自由，采用割的方式將草截?cái)噍^難以實(shí)現(xiàn)。
2） 用打的方式 即用刀片或打草繩將草打斷。用這種方法修草時(shí)所需要的速度非常高，要求在草還沒(méi)被打倒之前將草打斷，這樣的修草產(chǎn)品也有，但是都得用引擎驅(qū)動(dòng)，不符合我們的環(huán)保設(shè)計(jì)要求。
3） 用剪斷的方式 即用刀將草剪斷，用兩個(gè)刀片作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的原理較容易將草剪斷，而且不需要很高的速度。因此我們選擇設(shè)計(jì)剪斷方式斷草。
手動(dòng)的形式又有用手搖動(dòng)和用手推動(dòng)兩種。機(jī)械容易實(shí)現(xiàn)的是簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)動(dòng)，如果用手搖動(dòng)手柄實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件的往復(fù)移動(dòng)，由于剪草機(jī)還要靠人力推著向前行進(jìn)，操作者要完成的動(dòng)作太多，操作很不方便。要使得操作者只通過(guò)簡(jiǎn)單的操作即可完成剪草動(dòng)作，可以用手推著剪草機(jī)向前行進(jìn)，靠剪草機(jī)輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)將轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成往復(fù)移動(dòng)而輸出到執(zhí)行構(gòu)件。顯然設(shè)計(jì)成手推動(dòng)式草坪剪草機(jī)是合理可行的。
2.3 用組合法實(shí)現(xiàn)增速
為了讓操作者在正常行走速度下操作，傳遞出去的力應(yīng)通過(guò)增速機(jī)構(gòu)繼續(xù)傳遞。由于轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)輸入構(gòu)件作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣在剪草機(jī)動(dòng)力輸入構(gòu)件輪子和執(zhí)行構(gòu)件滾刀之間，可以采用鏈傳動(dòng)，帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)。由此，設(shè)計(jì)了以下幾種傳動(dòng)方案。為了讓設(shè)計(jì)的剪草機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，可以采用齒輪傳動(dòng)。而齒輪傳動(dòng)有直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，圓錐齒輪傳動(dòng)和蝸輪蝸桿傳動(dòng)等。由于蝸輪蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)效率低，一般是蝸桿為主動(dòng)輪，且軸線空間交錯(cuò)，用來(lái)做剪草機(jī)，會(huì)使得支撐結(jié)構(gòu)復(fù)雜。圓錐齒輪傳動(dòng)的軸線相交，且其中一個(gè)齒輪需懸掛，也會(huì)使剪草機(jī)機(jī)構(gòu)復(fù)雜。直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪的軸線互相平行，支撐結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，同時(shí)剪草機(jī)的速度不高，載荷也不大，因此，可以選擇直齒圓柱齒輪作為增速機(jī)構(gòu)。由于齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比不能太大，增速不夠明顯，因此采用直齒輪加鏈輪傳動(dòng)的組成方案。機(jī)構(gòu)組成方案如圖2—3所示。
圖2—3 機(jī)構(gòu)組成方案
2.4刀架高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)
我們還希望所設(shè)計(jì)的剪草機(jī)能實(shí)現(xiàn)剪草高度的調(diào)節(jié)。要實(shí)現(xiàn)此功能，還需要增加一個(gè)能使刀架（包括活動(dòng)刀片和固定刀片）沿垂直方向移動(dòng)的移動(dòng)副，同時(shí)又要保證兩鏈輪之間的中心距保持不變，因此選用曲面滑塊,如圖2—4所示。
圖2—4 曲面滑塊
第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)
3.1.1 齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
1 選定齒輪的類型，精度等級(jí)，材料以及齒數(shù)
1） 按照?qǐng)D2—1所示的傳動(dòng)方案，因?yàn)辇X輪受軸向力很小，故選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，制作比較簡(jiǎn)單可以降低成本。
2） 該剪草機(jī)工作時(shí)的速度較低，所以選擇8級(jí)精度（GB10095-88）。
3） 材料選擇。由輪齒的失效形式可知，設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，應(yīng)該使齒面具有較高的抗磨損、抗點(diǎn)蝕、抗膠合以及抗塑性變形的能力，而齒根要有較高的抗折斷的能力。因此，對(duì)齒輪的材料性能基本要求為：齒面要硬、齒芯要韌。一般齒輪材料有鋼，鑄鐵，以及非金屬材料。
齒輪材料的選擇原則：齒輪材料必須滿足工作的要求；應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小、毛坯成型的方法以及熱處理和制造工藝：如正火碳鋼，不論毛坯的制作方法如何，只能用于制作在載荷平穩(wěn)或輕度沖擊下工作的齒輪，不能承受大的沖擊載荷；調(diào)質(zhì)碳鋼可以用于制作在中等沖擊載荷平穩(wěn)下工作的齒輪；合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下的齒輪；飛行器中的齒輪傳動(dòng)，要求齒輪尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處理的高強(qiáng)度合金鋼；金屬制作的軟齒面齒輪，配對(duì)兩輪齒面的硬度差應(yīng)保持為30~50HBS或更多。由剪草機(jī)的工作條件可知對(duì)齒輪材料要求不高，而且大尺寸的齒輪一般采用鑄造毛坯，因此可選用鑄鋼或鑄鐵作為齒輪材料。
根據(jù)齒輪材料選擇的原則以及常用材料的力學(xué)特性選擇大小齒輪的材料為ZG310-570，采用表面淬火。
2 齒輪尺寸設(shè)計(jì)
開(kāi)式（半開(kāi)式）齒輪傳動(dòng)，由于輪齒主要為磨損失效，為使得輪齒不至于過(guò)小，故小齒輪不適宜選用過(guò)多的齒數(shù)，一般可取Z=17~20。本設(shè)計(jì)中選擇小齒輪齒數(shù)z=20，大齒輪的齒數(shù)，取。設(shè)計(jì)傳動(dòng)比。人正常行走時(shí)的速度為大約1.2m/s,步距60~75cm。考慮到剪草時(shí)的實(shí)際情況，取0.8m/s。設(shè)計(jì)剪草機(jī)的后輪直徑為430mm。設(shè)想剪草機(jī)工作時(shí)處于理想狀況下即輪子只滾動(dòng)不滑動(dòng)。由此可得，后輪軸的轉(zhuǎn)速約為。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得：橡膠輪胎對(duì)土路面的滾動(dòng)摩擦力臂為10~15/mm，由于設(shè)計(jì)要求剪草機(jī)質(zhì)量不大于50Kg，則車輪沿地面的最大滾動(dòng)阻力矩為。設(shè)計(jì)剪草機(jī)工作壽命為8年。
3 軸Ⅰ和軸Ⅱ上齒輪2和齒輪1的設(shè)計(jì)
基本參數(shù)
⒈ 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，即
≥
1） 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值
（1）試選載荷系數(shù)
（2）小齒輪轉(zhuǎn)矩
注：由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得：圓柱齒輪機(jī)械傳動(dòng)7級(jí)精度的傳動(dòng)效率為0.98-0.995
（3）選取齒寬系數(shù)
（4）材料的彈性影響系數(shù)
（5）由齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
（6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
（7）查得接觸疲勞壽命系數(shù);
（8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得
2）計(jì)算
（1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑，代入接觸疲勞許用應(yīng)力中的較小值
≥
（2）計(jì)算圓周速度與齒寬
（3）計(jì)算齒寬與齒高之比
模數(shù)
齒高
（4） 計(jì)算載荷系數(shù)
根據(jù)速度,7級(jí)精度，查得動(dòng)載系數(shù);
直齒輪，假設(shè)＜查得;
使用系數(shù);
7級(jí)精度小齒輪對(duì)稱支撐布置，；
由，得；故載荷系數(shù)
2. 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
彎曲疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為
≥
1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
（1）查得小齒輪的彎曲疲勞極限；齒輪的彎曲疲勞極限；
（2）查得彎曲疲勞壽命系數(shù)；;
（3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，得
（4）計(jì)算載荷系數(shù)
（5）查取齒形系數(shù)
；
（6）查取應(yīng)力校正系數(shù),;
（7）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較得：
大齒輪的數(shù)值大。
2） 設(shè)計(jì)計(jì)算
≥
由上可得，小齒輪的分度圓直徑大于22.5mm，模數(shù)大于1.013即可滿足齒輪強(qiáng)度要求?？紤]到加工難易以及軸的強(qiáng)度故取模數(shù)m=6.5，小齒輪分度圓直徑為130mm。
3. 幾何尺寸計(jì)算
1） 計(jì)算分度圓直徑
2） 計(jì)算中心距
3） 計(jì)算齒輪寬度
取 , .
4） 計(jì)算齒頂圓直徑
5） 計(jì)算齒根圓直徑
齒輪結(jié)構(gòu)通常與其幾何尺寸，材料及制造工藝有關(guān)，一般多采用鑄造或者鍛造毛坯。當(dāng)毛坯直徑大于400mm時(shí)，可以考慮鑄造毛坯；當(dāng)齒輪根圓直徑與該處軸所需直徑差值過(guò)小時(shí)，為避免由于鍵槽處輪轂過(guò)于薄弱而發(fā)生失效，應(yīng)將齒輪與軸加工成一體；由于小齒輪的齒頂圓直徑＜160mm，所以可以做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪。如圖示：
圖 3—1 齒輪結(jié)構(gòu)形式圖
圖3—2 小齒輪形狀結(jié)構(gòu)圖
而大齒輪的齒頂圓直徑＞160mm，所以大齒輪的形狀結(jié)構(gòu)如圖3-3所示：
圖3—3 大齒輪形狀結(jié)構(gòu)圖
3.1.2 鏈輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
鏈傳動(dòng)主要用在要求工作可靠，且兩軸相距較遠(yuǎn)，以及其它不宜采用齒輪傳動(dòng)的場(chǎng)合。其中滾子鏈?zhǔn)褂米顝V，且齒形鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高，制造較難，故此處采用滾子鏈鏈傳動(dòng)。
鏈輪的材料應(yīng)能保證輪齒具有足夠的耐磨性和強(qiáng)度。由于小鏈輪輪齒的嚙合次數(shù)比大鏈輪輪齒的嚙合次數(shù)多，所受沖擊也較嚴(yán)重，故小鏈輪應(yīng)采用較好的材料制造。所以大鏈輪的材料選用35鋼，小鏈輪則選用20鋼。
1. 選擇鏈輪齒數(shù)
假設(shè)鏈速v=0.6—3m/s，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取小鏈輪齒數(shù)；大鏈輪齒數(shù)。
2. 計(jì)算功率
由手冊(cè)查得工作情況系數(shù),故
3. 確定鏈條鏈節(jié)數(shù)
初定中心距，則鏈節(jié)數(shù)為
取節(jié)
4. 確定鏈條的節(jié)距P
由小鏈輪轉(zhuǎn)速估計(jì)，鏈工作在功率曲線頂點(diǎn)左側(cè)時(shí)，可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞。查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)
;
;
選取單排鏈，,故得所需傳遞的功率為
由小鏈輪轉(zhuǎn)速及功率,考慮到剪草時(shí)的實(shí)際情況，根據(jù)手冊(cè)選取鏈號(hào)為10A單排鏈。同時(shí)也證實(shí)原估計(jì)鏈工作在額定功率曲線頂點(diǎn)左側(cè)是正確的。再查得鏈節(jié)距P=15.875mm。
5. 確定鏈長(zhǎng)L及中心距a
中心距減少量
實(shí)際中心距
取
6. 驗(yàn)算鏈速
與原假設(shè)相符。
7. 驗(yàn)算小鏈輪轂孔
由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得小鏈輪轂孔許用最大直徑為45mm。
8. 幾何尺寸計(jì)算
1） 計(jì)算分度圓直徑
2） 計(jì)算齒頂圓直徑
因此，取
因此，取
3） 計(jì)算齒根圓直徑
小直徑的直徑可制成整體式，中等尺寸的鏈輪可制成孔板式。由計(jì)算結(jié)果可以得出大小鏈輪的形狀結(jié)構(gòu)。如圖3-4，3-5所示：
圖3—4 小帶輪形狀結(jié)構(gòu)圖
圖3—5 大V帶輪結(jié)構(gòu)圖
3.1.3 軸的設(shè)計(jì)
1 軸的材料選擇
軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。
由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造尤為廣泛，其中最常用的是45號(hào)鋼。
合金鋼比碳鋼具有更高的力學(xué)性能和更好的淬火性能。因此，在傳遞大動(dòng)力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常采用合金鋼。
必須指出：在一般工作溫度下（低于200℃），各種碳鋼和合金鋼的彈性模量均相差不多，因此在選擇鋼的種類和決定鋼的熱處理方法時(shí)，所根據(jù)的是強(qiáng)度與耐磨性，而不是軸的彎曲或扭轉(zhuǎn)剛度。但也應(yīng)當(dāng)注意，在既定條件下，有時(shí)也可以選擇強(qiáng)度較低的鋼材，而用適當(dāng)增大軸的截面面積的辦法來(lái)提高軸的剛度。
各種熱處理（如高頻淬火、滲碳、氮化、氰化等）以及表面強(qiáng)化處理（如噴丸、滾壓等），對(duì)提高軸的抗疲勞強(qiáng)度都有著顯著的效果。
高強(qiáng)度鑄鐵和球墨鑄鐵容易作成復(fù)雜的形狀，且具有價(jià)廉，良好的吸振性和耐磨性，以及對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低等優(yōu)點(diǎn)，可用于制造外形復(fù)雜的軸。
根據(jù)軸的常用材料及其主要力學(xué)性能，結(jié)合此處的實(shí)際的情況，所受載荷小而且轉(zhuǎn)速低所以三個(gè)軸均選擇用45鋼（調(diào)質(zhì)）。
2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。
軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置以及形式；軸上零件的類型，尺寸，數(shù)量以及和軸聯(lián)接的方法；載荷的性質(zhì)，大小，方向以及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結(jié)構(gòu)因素較多，而且結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而不同，所以軸沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計(jì)時(shí)必須針對(duì)不同情況進(jìn)行具體的分析。但是，不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)該滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。
軸上零件的軸向定位是以軸肩、套筒、圓螺母、軸端擋圈和軸承端蓋等來(lái)保證的。
軸肩 分為定位軸肩和非定位軸肩兩類，利用軸肩定位是最方便可靠的方法，但采用軸肩就必然會(huì)使軸的直徑加大，而且軸肩處將因截面突變而引起應(yīng)力集中。另外，軸肩過(guò)多時(shí)也不利于加工。因此，軸肩定位多用于軸向力較大的場(chǎng)合。
套筒定位 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定位可靠，軸上不需開(kāi)槽﹑鉆孔和切制螺紋，因而不影響軸的疲勞強(qiáng)度，一般用于軸上兩個(gè)零件之間的定位。如兩零件的間距較大時(shí)，不宜采用套筒定位，以免增大套筒的質(zhì)量及材料用量。因套筒與軸的配合較松，如軸的轉(zhuǎn)速較高時(shí)，也不宜采用套筒定位。
圓螺母 定位可承受大的軸向力，但軸上螺紋處有較大的應(yīng)力集中，會(huì)降低軸的疲勞強(qiáng)度，故一般用于固定軸端的零件，有雙圓螺母和圓螺母與止動(dòng)墊片兩種型式。當(dāng)軸上兩零件間距離較大不宜使用套筒定位時(shí)，也常采用圓螺母定位。
軸承端蓋 用螺釘或榫槽與箱體聯(lián)接而使?jié)L動(dòng)軸承的外圈得到軸向定位。在一般情況下，整個(gè)軸的軸向定位也常利用軸承端蓋來(lái)實(shí)現(xiàn)。
軸上零件的周向定位的目的是限制軸上零件與軸發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的周向定位零件有鍵﹑花鍵、銷﹑緊定螺釘以及過(guò)盈配合等，其中緊定螺釘只用在傳力不大之處
有配合要求的軸段，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑。安裝標(biāo)準(zhǔn)件（如滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器、密封圈等）部位的軸徑，應(yīng)取為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值及所選配合的公差。
為了使齒輪、軸承等有配合要求的零件裝拆方便，并減少配合表面的擦傷，在配合軸段前應(yīng)采用較小的直徑。為了使與軸作過(guò)盈配合的零件易于裝配，相配軸段的壓入端應(yīng)制出錐度；或在同一軸段的兩個(gè)部位上采用不同的尺寸公差。
確定各軸段長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)還要保證零件所需的裝配或調(diào)整空間。軸的各段長(zhǎng)度主要是根據(jù)各零件與軸配合部分的軸向尺寸和相鄰零件間必要的空隙來(lái)確定的。為了保證軸向定位可靠，與齒輪和聯(lián)軸器等零件相配合部分的軸段長(zhǎng)度一般應(yīng)比輪轂長(zhǎng)度短2～3mm。
結(jié)合以上設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)各個(gè)軸的結(jié)構(gòu)尺寸如下：
（1） 軸Ⅰ的設(shè)計(jì)
1） 求作用在軸Ⅰ上齒輪2的力
因?yàn)? ，故
（）
由此可見(jiàn)，軸所承受的力很小。
2） 初步確定軸的最小直徑
根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得，取=112,于是得
考慮到需要開(kāi)鍵槽以及加工工藝，故取。顯然，軸的最小直徑是安裝車輪處，即。
3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
①為了滿足車輪的軸向定位要求，車輪外用M16的螺母定位；內(nèi)用套筒定位。
②初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)承受的徑向和軸向力均很小，故選用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)，參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 276-1994,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0組基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列深溝球軸承6004，其尺寸為，由于需要安裝擋油環(huán)，所以軸承內(nèi)用套筒定位，套筒用軸肩定位；外用軸承端蓋定位。軸承安裝在軸承架里，其周向定位是借助過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。。
③由于軸上齒輪之間的配合原因，故?、螅舳蔚闹睆綖?；取。
④取安裝齒輪處的軸段Ⅴ－Ⅵ的直徑；。齒輪的右端采用軸肩定位，軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度。齒輪左端采用圓螺母定位，取用M27圓螺母，螺紋。
⑤；。
⑥軸承端蓋采用M5的螺釘固定，軸承端蓋的總寬度為20mm，故取。
至此，已初步確定了軸Ⅰ的各段直徑和長(zhǎng)度。
⑦軸上零件的周向定位
齒輪、車輪與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。按由手冊(cè)查得平鍵截面（摘自GB/T 1095-2003），鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為50mm（摘自GB/T 1096-2003）。 同時(shí)為了保證齒輪與軸的配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為H7/n6；同樣車輪與與軸的聯(lián)接，選用B型平鍵，車輪與軸的配合為H7/k6.
⑧由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得，M16螺紋倒角為2×45°；M27螺紋倒角為1×45°；各軸肩處的圓角半徑取R1。
初步確定的軸Ⅰ的結(jié)構(gòu)如圖3—6所示。
圖3—6軸Ⅰ的結(jié)構(gòu)
（2） 軸Ⅱ的設(shè)計(jì)
參照軸Ⅰ的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，
1） 求作用在軸Ⅱ上齒輪1的力
2） 初步確定軸的最小直徑
取=112
考慮到需要開(kāi)鍵槽以及加工工藝，故取=20mm。顯然，軸的最小直徑是安裝軸承處。
3） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
①初步選擇滾動(dòng)軸承。
由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0組基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列深溝球軸承6004，其尺寸為，外部定位方式為軸承架定位，內(nèi)部為套筒定位。故取。
②；。
③Ⅲ-Ⅳ段和Ⅶ-Ⅷ段是安裝大鏈輪的軸段，故其直徑為30mm，長(zhǎng)度為10mm。左右兩端定位分別為軸肩定位和套筒定位。軸肩直徑為，長(zhǎng)度為，。
④Ⅴ－Ⅵ段為小齒輪。分度圓直徑為130mm。長(zhǎng)度為134mm，左端用圓螺母定位，右端用軸肩定位。圓螺母選取M42,該段長(zhǎng)25mm。軸肩直徑為52mm，長(zhǎng)10mm。
⑤軸上零件的周向定位
齒輪和鏈輪與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。選用平鍵分別為和B型平鍵，配合為H7/n6。
⑥取軸端倒角為1×45°，各軸肩處的圓角半徑取R1。
初步確定的軸Ⅱ的結(jié)構(gòu)如圖3—7所示。
圖3—7 軸Ⅱ的結(jié)構(gòu)
（3） 軸Ⅲ的設(shè)計(jì)
參照軸Ⅰ，軸Ⅱ的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以得出：
取軸Ⅲ的=20mm亦滿足強(qiáng)度要求。顯然，軸的最小直徑是安裝軸承處。
3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
①取=13mm。
②初步選擇滾動(dòng)軸承。
由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取兩組軸承均為0組基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列深溝球軸承6004，其尺寸為，兩軸承與鏈輪之間用套筒定位。外側(cè)采用軸承架定位。。
③；。
④Ⅲ-Ⅳ段和Ⅶ-Ⅷ段是安裝小鏈輪的軸段，故選其直徑為30mm，長(zhǎng)度為10mm。左右定位均用套筒定位。
⑤Ⅳ-Ⅴ段為安裝滾刀處。采用套筒定位。直徑為，長(zhǎng)度為。
⑥軸上零件的周向定位
小鏈輪與軸的周向定位均采用B型平鍵聯(lián)接。選用平鍵為B型平鍵，滾刀與軸的聯(lián)接選用平鍵，配合均為H7/n6。
⑦取軸端倒角為1×45°，各軸肩處的圓角半徑取R1。
初步確定的軸Ⅲ的結(jié)構(gòu)如圖3—8所示。
圖3—8 軸Ⅲ的結(jié)構(gòu)
（4）底刀軸的設(shè)計(jì)
根據(jù)以上軸的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可做出底刀軸的結(jié)構(gòu)如下：
①取33.5mm。并外接直徑為30的旋轉(zhuǎn)手柄。
②初步選擇滾動(dòng)軸承。
選用同上軸同樣的滾動(dòng)軸承。內(nèi)部采用軸肩定位，外部一端用軸承架定位，有外接手柄的一端用軸承端蓋定位。，
③；。
④Ⅳ－Ⅴ段是安裝底刀的部分，取。
⑤軸承端蓋的總寬度為31mm，用M5螺釘固定。
⑥底刀與軸之間的定位采用過(guò)渡配合和螺紋聯(lián)接。
⑦取軸端倒角，螺紋倒角為1×45°，各軸肩處的圓角半徑取R1。
初步確定的底刀軸的結(jié)構(gòu)如圖3—9所示。
圖3—9 底刀軸的結(jié)構(gòu)
3 提高軸強(qiáng)度的措施
(1) 合理布置軸上零件以減小軸的載荷；
(2) 改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)以減小應(yīng)力集中的影響；
軸通常是在變應(yīng)力條件下工作的,軸的截面尺寸發(fā)生突變處要產(chǎn)生應(yīng)力集中,軸的疲勞破壞往往在此發(fā)生。為了提高軸的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)盡量減少應(yīng)力集中源和降低應(yīng)力集中程度。為此軸肩處應(yīng)采用較大的過(guò)渡圓角半徑r來(lái)降低應(yīng)力集中。但對(duì)定位軸肩，還必須保證零件得到可靠的定位。當(dāng)靠軸肩定位的零件的圓角半徑很小時(shí)，為了增大軸肩處的圓角半徑，可采用內(nèi)凹圓角或加裝隔離環(huán)。
(3)改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)以減小軸的載荷；
(4)改進(jìn)軸的表面質(zhì)量以提高軸的疲勞強(qiáng)度；
軸的表面粗糙度和表面強(qiáng)化處理方法也會(huì)對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生影響。軸的表面愈粗糙，疲勞強(qiáng)度也愈低。因此，應(yīng)合理減小軸的表面及圓角處的加工粗糙度值。
表面強(qiáng)化處理的方法有：表面高頻淬火等熱處理；表面滲碳、氰化、氮化等化學(xué)熱處理；碾壓、噴丸等強(qiáng)化處理。通過(guò)碾壓、噴丸進(jìn)行表面強(qiáng)化處理時(shí)可使軸的表層產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，從而提高軸的抗疲勞能力。
各個(gè)軸均采用淬火處理。
4 軸的結(jié)構(gòu)工藝性
軸的結(jié)構(gòu)工藝性是指軸的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)便于加工和裝配軸上零件，并且生產(chǎn)率高，成本低。一般地說(shuō),軸的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單,工藝性越好。因此,在滿足使用要求的前提下,軸的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)盡量簡(jiǎn)化。
為了便于裝配零件并去掉毛刺，軸端應(yīng)制出45°的倒角；需要磨削加工的軸段，應(yīng)留有砂輪越程槽；需要切制螺紋的軸段，應(yīng)留有退刀槽。它們的尺寸可參看標(biāo)準(zhǔn)或手冊(cè)。
為減少加工了減少裝夾工件的時(shí)間，在同一軸上，不同軸段的鍵槽應(yīng)布置（或投影）在軸的同一母線上。為了刀具種類和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，軸上直徑相近的圓角、倒角、鍵槽寬度、砂輪越程槽寬度和退刀槽寬度等應(yīng)盡可能采用相同的尺寸。
3.1.4 軸承校核
滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的零件之一，它是依靠主要元件間的滾動(dòng)接觸來(lái)支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。常用的滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)工廠大量制造即供應(yīng)各種規(guī)格常用的軸承。
滾動(dòng)軸承的構(gòu)成：包括：內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體、保持架 ?
內(nèi)圈用來(lái)和軸頸裝配，外圈用來(lái)和軸承座孔裝配。通常是內(nèi)圈隨軸頸回轉(zhuǎn)，外圈固定，但也可以用于外圈回轉(zhuǎn)而內(nèi)圈不動(dòng)，或是內(nèi)、外圈同時(shí)回轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。當(dāng)內(nèi)、外圈相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體即在內(nèi)、外圈的滾道內(nèi)滾動(dòng)。保持架的作用主要是均勻地隔開(kāi)滾動(dòng)體。
滾動(dòng)體的基本類型有：鋼球、圓柱滾子、圓錐滾子、滾針、鼓形滾子、不對(duì)稱鼓形滾子。
與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承具有旋轉(zhuǎn)精度高、啟動(dòng)力矩小、是標(biāo)準(zhǔn)件、選用方便等特點(diǎn)。
與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)：
1、一般條件下，滾動(dòng)軸承的效率和液體動(dòng)力潤(rùn)滑軸承相當(dāng)，但較混合潤(rùn)滑軸承要高一些；
2、徑向游隙比較小，向心角接觸軸承可用預(yù)緊可用預(yù)緊力消除游 隙， 運(yùn)轉(zhuǎn)精度高；
3、對(duì)于同尺寸的軸徑，滾動(dòng)軸承的寬度比滑動(dòng)軸承小，可使機(jī)器的 軸向結(jié)構(gòu)緊湊；
4、大多數(shù)滾動(dòng)軸承能同時(shí)受徑向和軸向載荷，故軸承組合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；
5、消耗潤(rùn)滑劑少，便于密封，易于維護(hù)；
6、不需要有用有色金屬；
7、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，成批生產(chǎn)，成本低；
與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承的缺點(diǎn)：
1、承受沖擊載荷能力較差；
2、高速重載載荷下軸承壽命較低；
3、振動(dòng)及噪聲較大；
4、徑向尺寸比滑動(dòng)軸承；
能否正確選用滾動(dòng)軸承，對(duì)主機(jī)能否獲得良好的工作性能，延長(zhǎng)使用壽命；對(duì)企業(yè)能否縮短維修時(shí)間，減少維修費(fèi)用，提高機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)率，都有著十分重要的作用。因此，不論是設(shè)計(jì)制造單位，還是維修使用單位，在選擇滾動(dòng)軸承時(shí)都必須高度重視。一般來(lái)說(shuō)，選擇軸承的步驟可能概括為：1.??????根據(jù)軸承工作條件（包括載荷方向及載荷類型、轉(zhuǎn)速、潤(rùn)滑方式、同軸度要求、定位或非定位、安裝和維修環(huán)境、環(huán)境溫度等），選擇軸承基本類型、公差等級(jí)和游隙；?2.??????根據(jù)軸承的工作條件和受力情況和壽命要求，通過(guò)計(jì)算確定軸承型號(hào)，或根據(jù)使用要求，選定軸承型號(hào)，再驗(yàn)算壽命；?3.??????驗(yàn)算所選軸承的額定載荷和極限轉(zhuǎn)速。
?選擇軸承的主要考慮因素是極限轉(zhuǎn)速、要求的確良?jí)勖洼d荷能力，其它的因素則有助于確定軸承類型、結(jié)構(gòu)、尺寸及公差等級(jí)和游隙工求的最終方案。類型選擇，各類滾動(dòng)軸承具有不同的特性，適用于各種機(jī)械的不同使用情況。選擇軸承類型時(shí)，通常應(yīng)考慮下列因素。一般情況下：對(duì)承受推力載荷時(shí)選用推力軸承、角接觸軸承，對(duì)高速應(yīng)用場(chǎng)合通常使用球軸承，承受重的徑向載荷時(shí)，則選用滾子軸承。總之，選用人員應(yīng)從不同生產(chǎn)廠家、眾多的軸承產(chǎn)品中，選用合適的類型。軸承所占機(jī)械的空間和位置?在機(jī)械設(shè)計(jì)中，一般先確定軸的尺寸，然后，根據(jù)軸的尺寸選擇滾動(dòng)軸承。通常是小軸選用球軸承，大軸選用滾子軸承。但是，當(dāng)軸承在機(jī)器的直徑方向受到限制時(shí)，則選用滾針軸承、特輕和超輕系列的球或滾子軸承；當(dāng)軸承在機(jī)器的軸向位置受到限制時(shí)，可選用窄的或特窄系列的球或滾子軸承。軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)?載荷是選用軸承的最主要因素。滾子軸承用于承受較重的載荷，球軸承用于承受較輕的或中等載荷，滲碳鋼制造或貝氏體淬火的軸承，可承受沖擊與振動(dòng)載荷。在載荷的作用方向方面，承受純徑向載荷時(shí)，可選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承。承受較小的純軸向載荷時(shí)，可選用推力球軸承；承受較大的純軸向載荷時(shí)，可選用推力滾子軸承。當(dāng)軸承承受徑向和軸向聯(lián)合載荷時(shí)，一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。對(duì)于懸臂支撐結(jié)構(gòu)，常采用圓錐滾子軸承或角接觸球軸承，且成對(duì)使用。
滾動(dòng)軸承類型選擇應(yīng)注意的問(wèn)題:
1、考慮軸承的承受載荷情況
方向：受徑向力時(shí)，用向心軸承；受軸向力時(shí)，用推力軸承；徑向力和周向力聯(lián)合作用時(shí)，用向心推力軸承；
大?。菏艿捷^大載荷時(shí)，可用滾子軸承，或尺寸系列較大的軸承；受到較小載荷時(shí)，可用球軸承，或尺寸系列較小的軸承
2、考慮對(duì)軸承尺寸的限制
當(dāng)對(duì)軸承的徑向尺寸嚴(yán)格限制時(shí)，可選用滾針軸承；
3、考慮軸承的轉(zhuǎn)速
一般來(lái)講，球軸承比滾子軸承能適應(yīng)更高的轉(zhuǎn)速，輕系列的軸承比重系列的軸承能適應(yīng)更高的轉(zhuǎn)速；此外，各類推力軸承的極限轉(zhuǎn)速很低，不易用于高轉(zhuǎn)速的情況。
4、考慮對(duì)軸承的調(diào)心性要求
調(diào)心球軸承和調(diào)心滾子軸承均能滿足一定的調(diào)心要求（即：軸心線與軸承座孔心線可適當(dāng)偏轉(zhuǎn)），而圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承、滾針軸承滿足調(diào)心要求的能力幾乎為零
根據(jù)各個(gè)軸承的特點(diǎn)以及選用原則，可以肯定我們初步選定的型號(hào)6004深溝球軸承滿足要求。
由于軸3所承載的載荷最大，且軸3的轉(zhuǎn)速最大，故軸3上的軸承最危險(xiǎn)。若此軸承壽命滿足要求，則其它軸承亦可滿足要求。所選6004深溝球軸承的基本額定動(dòng)載荷C為9.38kN假設(shè)鏈傳動(dòng)的效率為0.9。
顯然，軸承壽命滿足要求。
3.2 剪草機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
3.2.1 斷草方式選擇
1 用割的方式 即用刀將草截?cái)?。但是草比較柔軟，而且一端自由，采用割的方式將草截?cái)噍^難以實(shí)現(xiàn)。
2 用打的方式 即用刀片或打草繩將草打斷。用這種方法修草時(shí)所需要的速度非常高，要求在草還沒(méi)被打倒之前將草打斷，這樣的修草產(chǎn)品以有，但是都是得用引擎驅(qū)動(dòng)，不符合我們的環(huán)保設(shè)計(jì)要求。
3 用剪斷的方式 即用刀將草剪斷，用兩個(gè)刀片作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的原理較容易將草剪斷，而且不需要很高的速度。
綜合以上幾種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)理念以及實(shí)際需求，我們選擇設(shè)計(jì)剪斷方式斷草。
整機(jī)三維裝配
4
圖3—11 三維裝配圖
第四章 功能特點(diǎn)以及創(chuàng)新點(diǎn)
本設(shè)計(jì)作品的主要功能及特點(diǎn)如下：
1、該機(jī)采用固定刀片與活動(dòng)刀片相對(duì)滑動(dòng)的剪切原理，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，質(zhì)量輕，噪音小，無(wú)污染，使用靈活方便，適合小面積草坪的剪草處理；
2、無(wú)需引擎驅(qū)動(dòng)，使用安全可靠，便于維修；
3、剪草高度可以在20～100mm之間調(diào)整，割幅400mm,外型尺寸（長(zhǎng)×寬×高：800×634×400mm）；
4、前輪采用萬(wàn)向輪，具有良好的導(dǎo)向性，使得剪草機(jī)轉(zhuǎn)彎時(shí)易于推動(dòng)；
5、金屬手柄易于折疊，以減小包裝尺寸，手柄長(zhǎng)度可伸縮，對(duì)于不同身高的操作者都適用；
6、外觀造型美觀，適合家庭用戶的審美要求；
7、采用滾刀刀具，剪草效果理想，而且成本較低，是小面積草坪修剪的首選產(chǎn)品。
該設(shè)計(jì)作品的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：
1、無(wú)引擎驅(qū)動(dòng)，節(jié)省能源，無(wú)污染（噪音、廢氣），采用綠色環(huán)保設(shè)計(jì)；
2、采用齒輪—鏈輪機(jī)構(gòu)（實(shí)現(xiàn)增速），提高整機(jī)的工作效率，解決了手動(dòng)剪草機(jī)工作效率不高的問(wèn)題；
3、采用了剪草高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，解決了目前手動(dòng)剪草機(jī)不易實(shí)現(xiàn)高度調(diào)節(jié)的 問(wèn)題；
4、外觀造型新穎，推桿可折疊伸縮，適合家庭用戶使用。
總 結(jié)
這次環(huán)保型剪草機(jī)的設(shè)計(jì)，是我第一次較全面的運(yùn)用綜合知識(shí)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，使得我們對(duì)機(jī)械設(shè)備開(kāi)發(fā)的整個(gè)過(guò)程有了大致的了解，對(duì)環(huán)保型剪草機(jī)有了一個(gè)較為系統(tǒng)全面的認(rèn)識(shí)，加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和運(yùn)用，初步培養(yǎng)了我們理論結(jié)合實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練了綜合運(yùn)用相關(guān)課程的理論。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分析和解決工程問(wèn)題的能力，鞏固、加深和擴(kuò)展了有關(guān)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。通過(guò)制定設(shè)計(jì)方案，合理選擇各標(biāo)準(zhǔn)零件類型，正確計(jì)算零件的工作能力，以及針對(duì)課程設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的內(nèi)容查閱資料，大大擴(kuò)展了我們的知識(shí)面，培養(yǎng)了我們?cè)诒緦W(xué)科方面的興趣和實(shí)際動(dòng)手能力，對(duì)將來(lái)我們?cè)诠ぷ鞣矫嬗泻艽蟮膸椭?。本次課程設(shè)計(jì)是我們所學(xué)知識(shí)運(yùn)用的一次嘗試，是我們?cè)谝簤褐R(shí)學(xué)習(xí)方面的一次有意義的實(shí)踐。
在本次課程設(shè)計(jì)中，我獨(dú)立完成了自己的設(shè)計(jì)任務(wù)，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，弄懂了一些書本中難以理解的內(nèi)容，加深了對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的鞏固。在設(shè)計(jì)中，通過(guò)老師的指導(dǎo)，使自己在設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)技能等方面都得到了一次良好的訓(xùn)練。
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致 謝
本文是在導(dǎo)師xx老師的悉心指導(dǎo)下完成的，字里行間都凝聚者導(dǎo)師的智慧和心血。半年來(lái)，導(dǎo)師不僅在學(xué)術(shù)上循循善誘，引導(dǎo)學(xué)生不斷進(jìn)取、精益求精，而且在思想方法上諄諄教誨，傳授學(xué)生生活和做人的道理。導(dǎo)師活躍的學(xué)術(shù)思想、淵博的學(xué)識(shí)和對(duì)工作一絲不茍的工作作風(fēng)將對(duì)我的一生產(chǎn)重要的影響。在畢業(yè)之際，謹(jǐn)向?qū)熤乱陨钌畹闹x意。
感謝導(dǎo)師xxx老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的關(guān)心和支持。
也感謝各位同學(xué)在設(shè)計(jì)過(guò)程中的鼎立相助。
原此次設(shè)計(jì)順利完成，以答謝各位老師和同學(xué)的支持！
最后，向在百忙之中評(píng)閱本文的各位老師表示衷心的感謝！
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