2411 除草機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2411 除草機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),除草機(jī),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)除草機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系部名稱： 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 08-3 班 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： XXXX 大 學(xué)2012 年 6 月The Graduation Design for Bachelor's DegreeThe Structure Design of The Forest Brush BreakerCandidate： Specialty：Mechanical Design and Manufacture and AutomationClass： Supervisor：Lecturer. of Technology2012-06·HarbinⅠ摘 要本設(shè)計(jì)介紹了一種林區(qū)除草機(jī)產(chǎn)品：自走式除草機(jī)。設(shè)計(jì)中根據(jù)林區(qū)路面狀況，以及清林撫育的作業(yè)情況，而設(shè)計(jì)出能夠適應(yīng)林區(qū)崎嶇路面及道路狹窄等惡劣環(huán)境的自走式除草機(jī)，具有很高的實(shí)用性和推廣價(jià)值。該自走式除草機(jī)由行走部分，割灌部分，駕駛臺(tái)以及排障部分等組成，可以鋸切加工直徑范圍在 10 ～80mm 的灌木。整個(gè)機(jī)器由兩個(gè)汽油機(jī)提供動(dòng)力，一個(gè)提供行走動(dòng)力，另一個(gè)提供割灌動(dòng)力。鋸片位于整個(gè)機(jī)器的前下端，由駕駛臺(tái)控制桿控制其離地面高度，以適應(yīng)林區(qū)路面狀況。通過(guò)頂部的排障桿使高于機(jī)器頂部的灌木倒向預(yù)定方向，達(dá)到排障目的。該自走式除草機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易維修，操作簡(jiǎn)單。在文章中，對(duì)該自走式除草機(jī)的主要部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算（例如：皮帶輪，軸，軸承，鍵，四連桿等 ） ，并對(duì)主要部件進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹和說(shuō)明，對(duì)使用中涉及到的潤(rùn)滑，保養(yǎng)及注意事項(xiàng)也作了說(shuō)明。關(guān)鍵詞：自走式；除草機(jī)；除草部分；行走部分；駕駛臺(tái)；排障桿ⅡAbstractA self preceded trash breaker, a new forestry machine has been presented in this paper. According to forest road surface conditions, and working situations of clearing fostering trees, the self-propelled brush breaker was designed to adapt to any atrocious environment, such as rugged road surface, narrowness of road and so on. It was highly practicability and generalizing value.This self-propelled brush breaker is consist of walking port, cutting port，bridge and breaching of obstacles part and can saw brush in diameter range from 10mm to 80mm.The power of whole machine is supplied by two petrol motors, one is for running power，the other is for breaking brush power. Saw blade was under the machine，the control stick on driving stand control its height away from ground to adapt to the forest road surface condition. The bushes that are higher than the machine can be controlled by a pilot bar, which can make bushes fall along the pre-designed direction and get rid of obstacles. This structure of self-propelled brush breaker is simple, is easy to maintain, and is operated easily as well.The main parts of the self-propelled brush breaker have been compeered and tested in this paper, such as pulley, axes, bearing, bond，four link rods and so on, and the main parts have been introduced and explained systemically, and have lubrication ,maintenance and other matters n related in using.Key words：Self-propelled； brush breaker； the cutting port；the walking port；bridge,；pilot bar目 錄摘要……………………………………………………………………………………………ⅠAbstract……………………………………………………………………………………Ⅱ第 1 章緒論……………………………………………………………………………………11.1 引言……………………………………………………………………………………1 1.2 除草機(jī)的應(yīng)用范圍……………………………………………………………………11.3 除草機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀……………………………………………………………………21.4 我國(guó)除草機(jī)的市場(chǎng)及前景……………………………………………………………61.5 除草機(jī)的發(fā)展方向……………………………………………………………………71.6 自走式除草機(jī)設(shè)計(jì)的意義……………………………………………………………8第 2 章 結(jié)構(gòu)概述 ………………………………………………………………………… 92.1 工作原理……………………………………………………………………………… 92.2 結(jié)構(gòu)分析……………………………………………………………………………… 92.3 本章小結(jié)…………………………………………………………………………… 10第 3 章 行走部分設(shè)計(jì)…………………………………………………………………… 113.1 方案的確定…………………………………………………………………………113.2 機(jī)構(gòu)選擇……………………………………………………………………………123.3 動(dòng)力選擇……………………………………………………………………………133.4 主要設(shè)計(jì)參數(shù)………………………………………………………………………133.5 本章小結(jié)……………………………………………………………………………14第 4 章除草機(jī)部分設(shè)計(jì)…………………………………………………………………… 154.1 方案的確定…………………………………………………………………………154.2 汽油機(jī)輸出帶輪設(shè)計(jì) ……………………………………………………………154.3 中間傳動(dòng)軸的計(jì)算…………………………………………………………………20 4.4 中間傳動(dòng)軸的校核 …………………………………………………………………204.5 中間傳動(dòng)軸軸承的校核 ……………… ……………………………………………244.6 中間軸的鍵的選擇和校核 …………………………………………………………274.7 本章小結(jié)……………………………………………………………………………28第 5 章 駕駛臺(tái)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………295.1 方案確定……………………………………………………………………………295.2 本章小結(jié)……………………………………………………………………………30第 6 章 排障部分設(shè)計(jì) …………………………………………………………………316.1 方案確定……………………………………………………………………………316.2 本章小結(jié)……………………………………………………………………………32結(jié)論……………………………………………………………………………………………33參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………34致謝……………………………………………………………………………………………35哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)1第 1 章 緒 論1.1 引言隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保意識(shí)的進(jìn)一步加強(qiáng)，特別是 1998 年長(zhǎng)江等流域的特大洪水, 給世人敲響了警鐘, 我國(guó)政府出臺(tái)了一系列保護(hù)生態(tài)環(huán)境的政策,禁伐天然林,嚴(yán)格控制砍伐人工林。林業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變化,伐木工人變成了營(yíng)林工人,使得林業(yè)部門(mén)對(duì)林業(yè)機(jī)械的需求也發(fā)生了重大變化; 伐木機(jī)械需求量急劇減少,以油鋸為例, 2007 年全國(guó)油鋸銷量在 4.5 萬(wàn)臺(tái)左右, 2008 年下降至 3.5 萬(wàn)臺(tái),2009 年則降 2.5 萬(wàn)臺(tái), 因而營(yíng)林機(jī)械必將有很大的增加。由于營(yíng)林作業(yè)的種類繁多, 因而營(yíng)林機(jī)械的種類也很多, 本文介紹一種用途廣泛、操作簡(jiǎn)便、使用靈活的營(yíng)林機(jī)械——除草機(jī)。除草機(jī)，又稱打草機(jī)、割草機(jī)、機(jī)動(dòng)鐮，它是靠高速旋轉(zhuǎn)的鋒利刀片切割樹(shù)木枝椏、藤蔓或半木質(zhì)化草株，因此，其主要用于林地的雜草清除、低矮灌木割除和樹(shù)木邊緣的修剪，以及中幼林撫育、人工林間伐等。在林業(yè)方面，撫育間伐是我國(guó)林業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)重要工作。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)全國(guó)林區(qū)總面積的 70%(約 80 萬(wàn)公頃)是中幼林，其中約 80%的中幼林未及時(shí)進(jìn)行撫育，即急待撫育的約 53 萬(wàn)公頃。目前我國(guó)中幼林撫育間伐作業(yè)只有少量機(jī)械，而大部分靠手工勞動(dòng)，大斧子、油鋸、彎把鋸伐木，其勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低已不能適應(yīng)撫育生產(chǎn)的要求。為了提高工作效率，保證幼林撫育管理任務(wù)的完成，必須使割灌機(jī)配合工作。隨著植樹(shù)造林的深入，墾區(qū)林業(yè)已有長(zhǎng)足發(fā)展，越來(lái)越多的人出現(xiàn)在墾區(qū)大地上，單靠人工用鐮刀撫育管理越來(lái)越不適應(yīng)大面積造林的需要。實(shí)踐證明，割灌機(jī)應(yīng)用于林業(yè)生產(chǎn)，既能減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，又能按季節(jié)連續(xù)完成各種林業(yè)生產(chǎn)任務(wù)，節(jié)能低耗，是林業(yè)生產(chǎn)上一種省工高效的工具。1.2 除草機(jī)的應(yīng)用范圍1.2.1 在園林業(yè)的應(yīng)用除草機(jī)在林業(yè)上用于林地清理、幼林和成林撫育、次生林撫育改造等多種作業(yè)。哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)2要以切割直徑 18cm 以內(nèi)的多種林木和雜草。其結(jié)構(gòu)緊湊、操作靈便,是一種比較理想的撫育機(jī)械。使用除草機(jī)可減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,提高工效、保證作業(yè)質(zhì)量;可加快中幼林的撫育間伐速度,提高森林經(jīng)營(yíng)水平,加快林木生長(zhǎng)。在園藝方面,可用于綠化草坪的修剪,特別是小面積草坪如公園、城市、公路、學(xué)校等,更顯其操作的靈活性。1.2.2 在農(nóng)、牧業(yè)的應(yīng)用在農(nóng)、牧業(yè)上除可用于割草外,更主要的功能是用于收割,裝上被割物倒向控制裝置,便成為一臺(tái)小型收割機(jī),可割水稻、小麥、黃豆等農(nóng)作物,裝上皮帶輪與脫粒機(jī)相配,可用于作物脫粒,還可與水泵相配,作排灌用。因其具有一機(jī)多用、重量輕轉(zhuǎn)移方便、利用率高、安裝簡(jiǎn)單特點(diǎn),故更適用于山地、丘陵地區(qū)。1.3 除草機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀1.3.1 國(guó)外除草機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外對(duì)除草機(jī)的開(kāi)發(fā)研究較早，起點(diǎn)高，水平亦較高，廣泛采用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，如工程塑料、CDI 無(wú)觸點(diǎn)電子點(diǎn)火等，整機(jī)質(zhì)量輕，功率大，使用操作靈巧，并形成了系列產(chǎn)品。以德國(guó) STIHL 公司、SOLO 公司為代表的廠家，其產(chǎn)品動(dòng)力排量從 22cc到 56.5cc，功率從 0.6KW 到 2.8KW。日本生產(chǎn)的除草機(jī)機(jī)型號(hào)很多,其中 Xenoah 杰納亞割灌機(jī)有輕、中和重型三種。輕型有 QT20 和 BCF01,中型的有BCD20、BCD29、FBC12、FBC22、FBC24、FBC26、FBC26 和 FBC28,重型的只有 FBC33。其中,工作部分使用尼龍除草絲、圓鋸片和除草刀盤(pán),可用于不同高度枝條的收割。1993 年日本研制成功了割灌帶寬 90cm、且能自動(dòng)調(diào)平駕駛座椅的坡地用自行式割灌機(jī)。前蘇聯(lián)生產(chǎn)的 Cekop-3 型除草機(jī)可用于幼林的撫育、灌木的采伐和割草等。除草機(jī)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)部分和鋸木圓鋸片組成。工作時(shí)操作人員可將除草機(jī)背在肩上,用右手操作機(jī)器,左手扶著鋸切的樹(shù)木。前蘇聯(lián)制造的 MNC 大型除草機(jī)裝在白俄羅斯型拖拉機(jī)上,前部為壓灌部分,后部為割灌切碎部分。機(jī)器前進(jìn)時(shí),壓灌部分先將灌木壓彎壓擠在一起,再由割灌裝置自根莖處切斷,最后由切碎裝置將割下的灌木切碎并撒拋在地上,該機(jī)可用于大面積的除灌作業(yè)。哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)3加拿大 Windsor 公司最近也生產(chǎn)了一種 Enso 除灌機(jī),它在割灌裝置后面加裝了除草劑噴灑裝置,能同時(shí)進(jìn)行機(jī)械和化學(xué)撫育,可大大節(jié)省化學(xué)藥劑的噴灑量。此外,中小型的灌木收割機(jī)還有瑞典制造的帕爾.特內(nèi)爾 B173 和胡斯克法爾 165R除草機(jī),后者還帶有可以更換的尼龍除草絲轉(zhuǎn)盤(pán)。德國(guó)制造的 FS200AV 割灌機(jī)上還配有減振裝置。拉馬爾除灌機(jī)懸掛在四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)的前方。機(jī)器前進(jìn)時(shí),旋切刀便將前面的灌木切成碎塊。英國(guó)制造的大型除草機(jī)有薩布列除灌機(jī)、12 型灌木切碎機(jī)、橫軸甩錘式除灌機(jī)和水平甩錘式除灌機(jī)。薩布列除灌機(jī)的除灌鋸片裝在向前伸出的懸臂上,為了保持機(jī)器的平衡后部裝有配重;鋸切部分可以根據(jù)需要更換,這種除灌機(jī)可鋸斷直徑 4～20 英寸的樹(shù)木。20 世紀(jì) 90 年代,這些先進(jìn)國(guó)家的灌木收割機(jī)械陸續(xù)進(jìn)入我國(guó)種植基地。國(guó)外先進(jìn)的灌木收割機(jī)械技術(shù)比較完善,機(jī)具品種齊全,性能可靠,但價(jià)格昂貴。目前,歐美各國(guó)幾乎所有的農(nóng)機(jī)公司都生產(chǎn)灌木收割機(jī)械且已形成系列化,能滿足各種收割作業(yè)的需要。其主要結(jié)構(gòu)、技術(shù)性能指標(biāo)至今沒(méi)有大的變化,只是在操作舒適性和電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面有所改進(jìn)。20 世紀(jì) 90 年代，這些先進(jìn)國(guó)家的灌木收割機(jī)械陸續(xù)進(jìn)入我國(guó)種植基地。國(guó)外先進(jìn)的灌木收割機(jī)械技術(shù)比較完善，機(jī)具品種齊全，性能可靠，但價(jià)格昂貴。目前，歐美各國(guó)幾乎所有的農(nóng)機(jī)公司都生產(chǎn)灌木收割機(jī)械且已形成系列化，能滿足各種收割作業(yè)的需要。其主要結(jié)構(gòu)、技術(shù)性能指標(biāo)至今沒(méi)有大的變化，只是在操作舒適性和電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面有所改進(jìn)。下圖 1-1 為國(guó)外生產(chǎn)的除草機(jī)。哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)4圖 1-11.3.2 國(guó)內(nèi)割灌機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)林木收獲機(jī)械產(chǎn)業(yè)化起步晚,與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相比在技術(shù)、制造手段和工藝等方面都還有一定的差距,主要是產(chǎn)品的品種不全,適應(yīng)性和配套性差,產(chǎn)品的技術(shù)水平比較低。我國(guó)除草機(jī)的開(kāi)發(fā)、研究起步于 20 世紀(jì) 60 年代,目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家仍較少,而且產(chǎn)品質(zhì)量大,性能落后,品種單一,規(guī)格少,不能形成系列產(chǎn)品,無(wú)法滿足各種用戶需求。1992 年原國(guó)家林業(yè)部下達(dá)給黑龍江省木材采運(yùn)研究所“山地清林機(jī)的研制”項(xiàng)目,目的在于研制一種重、中型可提高割灌效率與質(zhì)量的割灌木設(shè)備。2G-200 型懸掛式割灌機(jī)是“山地清林機(jī)的研制”項(xiàng)目的階段性成果,該機(jī)主要是為適應(yīng)營(yíng)造短周期工業(yè)用材林以及人工速生豐產(chǎn)林發(fā)展的需要,它是以 J-50 履帶拖拉機(jī)為動(dòng)力,在拖拉機(jī)前懸掛具有仿行特點(diǎn)的多圓鋸片的中型割灌木設(shè)備。遼寧省法庫(kù)縣農(nóng)機(jī)推廣站對(duì)東風(fēng)-2 型小麥?zhǔn)崭顧C(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)改造。由于小麥種植量少,設(shè)備使用時(shí)間短,該機(jī)每年絕大部分時(shí)間處于閑置狀態(tài),對(duì)其設(shè)計(jì)改造后可收獲苜蓿。其主要以東風(fēng)-2 型收割機(jī)的主機(jī)為動(dòng)力和行走平臺(tái),通過(guò)重新設(shè)計(jì)割臺(tái)、鋪放裝置和傳動(dòng)連接裝置,改造成 9GY-2.3 型牧草收割機(jī),達(dá)到了收割苜蓿的要求。只要更換割臺(tái)就可以進(jìn)行小麥的收割作業(yè)。此項(xiàng)研發(fā)縮短了苜蓿收割機(jī)的研制周期,降低了設(shè)計(jì)和制造成本,實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用。山西省廣靈縣新特服務(wù)部研制成功了檸條收割機(jī)和麻黃收割機(jī)。其主要用途有檸條類叢林灌木的平茬、收割;桑樹(shù)、茶樹(shù)更新?lián)Q代的平茬;冬青、草坪等園林綠化的草和灌木植物的修整;草原牧草(如紅柳、沙柳、花棒、踏郎、紫花苜蓿、沙打旺、草木棲、檸條和篙籽等)的收割。福建省林科所研制成功的 2GB-081 型背負(fù)式割灌機(jī)具有質(zhì)量輕、振動(dòng)小、適應(yīng)性強(qiáng)、用途廣、易于綜合配套等特點(diǎn),非常適合廣大農(nóng)村多種經(jīng)營(yíng)使用。廣西柳州索羅小型動(dòng)力機(jī)廠 1999 年研發(fā)的 3GC-1.5 割灌機(jī),主要性能指標(biāo)具有國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。該割灌機(jī)已在東北林區(qū)、各地公園、機(jī)關(guān)和廠礦等廣泛應(yīng)用。此外,該機(jī)還可用于收割南方水稻,深受農(nóng)民的歡迎。下圖 1-2，1-3，1-4 分別為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的大型割灌機(jī)、便攜式割灌機(jī)和國(guó)內(nèi)外一些割灌機(jī)參數(shù)及特點(diǎn)的對(duì)比。哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)5圖 1-2圖 1-3哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)6圖 1-41.4 我國(guó)除草機(jī)的市場(chǎng)及前景1.4.1 在林業(yè)方面撫育間伐是我國(guó)林業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)重要工作,所謂撫育間伐,即是在未成熟的林分中定期而重復(fù)地砍伐部分林木,為保留的林木創(chuàng)造良好的環(huán)境條件促使其生長(zhǎng)發(fā)育,一般自幼林郁閉開(kāi)始到成熟林主伐前的用材要進(jìn)行 3~4 次撫育間伐。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)全國(guó)林分總面積的 70%(約 80 萬(wàn)公頃)是中幼林,其中約 80%的中幼林未及時(shí)進(jìn)行撫育,即急待撫育的約 53 萬(wàn)公頃。目前我國(guó)中幼林撫育間伐作業(yè)只有少量機(jī)械,而大部分靠手工勞動(dòng)大斧子、彎把鋸伐木,其勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低已不能適應(yīng)撫育生產(chǎn)的要求。除草機(jī)可以切割直徑 18cm 以內(nèi)的各種林木和雜草,其結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、操作靈活,是一種理想的撫育機(jī)械。國(guó)家對(duì)林業(yè)政策的合理調(diào)整,林業(yè)系統(tǒng)有一大批產(chǎn)業(yè)工人從采伐業(yè)轉(zhuǎn)向種植業(yè)。國(guó)家還將投入資金營(yíng)造生態(tài)環(huán)保林,特別是中幼林的改造。按1 臺(tái) 1 公頃,林業(yè)系統(tǒng)對(duì)割灌機(jī)的總需求量在 50 萬(wàn)臺(tái)左右,每年需求量在 5 萬(wàn)臺(tái)以上。哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)71.4.2 在園藝方面從昆明世博會(huì)花卉研討會(huì)上了解到，90 年代以來(lái)，我國(guó)草坪業(yè)增長(zhǎng)率高達(dá) 30%至 40%，至 2005 年已成為新興的大產(chǎn)業(yè)。按國(guó)家建設(shè)部規(guī)定,2000 年城市綠化率要達(dá)到 30%,城市人均綠地面積要達(dá) 7 平方米,專家按此標(biāo)準(zhǔn)測(cè)算,2000 年至 2005 年重點(diǎn)綠化目標(biāo)有各種堤壩、飛機(jī)場(chǎng)、公園、城市居民公共綠地、足球場(chǎng)、高爾夫球場(chǎng)、高速公路邊坡等,至少需要植草坪 28.25 萬(wàn)公頃。在如此大規(guī)模的草坪管理、養(yǎng)護(hù),除了需要大量大型剪草車小型草坪剪草機(jī)外,割灌機(jī)因其操作的靈活性,可以修剪小面積草坪,雜草及陡坡的優(yōu)點(diǎn),仍可在草坪養(yǎng)護(hù)機(jī)械中占有一定的比例,每年需求量在 3 萬(wàn)臺(tái)左右。1.4.3 在農(nóng)業(yè)方面實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化是我國(guó)在八十年代提出的奮斗目標(biāo),目前廣泛使用的是大型的聯(lián)合收割機(jī),主要適用于平原地區(qū)大面積農(nóng)作物收割。由于我國(guó)地域遼闊,地理、氣候環(huán)境復(fù)雜多變,農(nóng)作物的品種繁多,主要有小麥、水稻、高粱、玉米、黃豆等。同時(shí)我國(guó)有三分之一的山區(qū)丘陵,地形復(fù)雜,特別是現(xiàn)在實(shí)行了分田到戶的生產(chǎn)責(zé)任制,丘陵地區(qū)的農(nóng)民田地分散、小塊、交通不便,無(wú)法使用大型的聯(lián)合收割機(jī)。為了讓廣大農(nóng)民從繁重的勞動(dòng)中解脫出來(lái),發(fā)展其它農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì),特別是南方的“雙搶”季節(jié),迫切需要一種小型的、操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低,既能收割,又可脫粒的收割機(jī)器,而割灌機(jī)就滿足了這種要求。通過(guò)對(duì)農(nóng)村市場(chǎng)的促俏,很受農(nóng)民歡迎預(yù)計(jì)每年需求量在 10 萬(wàn)臺(tái)左右,關(guān)鍵是做好產(chǎn)品的示范宣傳,讓農(nóng)民了解這種既實(shí)用,又能買得起的產(chǎn)品。綜上所述, 除草機(jī)在我國(guó)具有廣泛的市場(chǎng),加上草原牧場(chǎng)的需求,每年除草機(jī)的需求量可達(dá) 20 萬(wàn)臺(tái)。1.5 除草機(jī)的發(fā)展方向除草機(jī)發(fā)展到今天,技術(shù)水平日益完善,我們只有充分利用現(xiàn)代科技成果才能使國(guó)產(chǎn)除草機(jī)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,以便能在加入世貿(mào)組織之后,減免進(jìn)口除草機(jī)對(duì)我國(guó)市場(chǎng)的沖擊。根據(jù)我國(guó)除草機(jī)現(xiàn)狀,應(yīng)朝以下兩個(gè)方面發(fā)展:①提高發(fā)動(dòng)機(jī)制造水平,目前我國(guó)小型汽油機(jī)工藝水平落后,致使發(fā)動(dòng)機(jī)在性能方面受到了限制,重量大、功率小。為此應(yīng)改進(jìn)、更換現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備,包括模具設(shè)計(jì)、制造加工工藝,以達(dá)到減輕重量的目的。②發(fā)展多品種的系列產(chǎn)品,根據(jù)用戶的不同,對(duì)除草機(jī)的功率的要求也不同,林哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)8區(qū)作業(yè)要求的功率較大,要達(dá)到 2kW 以上;而園藝割草相對(duì)要求低些,有 1kW 已能滿足使用要求,甚至還可低些;而作為收割、脫粒之用,則要求功率在 1.5kW 左右。1.6 自走式林區(qū)除草機(jī)設(shè)計(jì)的意義由于目前國(guó)內(nèi)除草機(jī)大多是背負(fù)式輕型割灌機(jī)，主要用于園林、綠化等地方，功率小，不能用與林區(qū)割灌。而大功率除草機(jī)都是懸掛在履帶式拖拉機(jī)上的重型設(shè)備，體積龐大，耗油量大，不適合在次生林內(nèi)清林割灌，也不適合我國(guó)國(guó)情。因此設(shè)計(jì)能自走的大功率割灌機(jī)勢(shì)在必行，它能解決背負(fù)式割灌機(jī)功率小的問(wèn)題，也能解決機(jī)器體積龐大、耗油量大的問(wèn)題，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)此領(lǐng)域的空白。哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)9第 2 章 工作原理和結(jié)構(gòu)針對(duì)所存在的問(wèn)題，新型自走式除草機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo)首先影視其工作原理及其結(jié)構(gòu)能夠在農(nóng)林等苛刻的作業(yè)環(huán)境下穩(wěn)步行走，其次才是通過(guò)鋸片的工作來(lái)完成林區(qū)除草及農(nóng)作物收割等作業(yè)。2.1 工作原理該新型自走式除草機(jī)借鑒仿生學(xué)原理，采用平行四邊形機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)，由汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)，既保證整機(jī)穩(wěn)步行走，又能使操作人員和各管機(jī)構(gòu)不受到顛簸。在保證穩(wěn)步行走的前提下，在整機(jī)的前下端安裝四個(gè)不同平面的鋸片，由駕駛臺(tái)控制桿控制其離地高度，以適應(yīng)不同路況，它們由垂直軸式汽油機(jī)提供動(dòng)力，從而完成割灌和作物收割等作業(yè)。該機(jī)的排障功能通過(guò)頂部的排障桿使高于機(jī)器頂部的灌木倒向機(jī)器的右側(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)。2.2 結(jié)構(gòu)分析整個(gè)機(jī)器分為四個(gè)部分：行走部分、割灌部分、駕駛臺(tái)以及排障部分。行走部分由汽油機(jī)、張緊輪、減數(shù)器、機(jī)架以及四組八個(gè)軸向間隔 90 度的平行四邊形機(jī)構(gòu)組成（由于其工作起來(lái)類似于動(dòng)物的“腳” ，在以后的敘述中統(tǒng)一為“腳” ） 。八只腳分別位于行走部分動(dòng)力的兩側(cè)，每側(cè)四個(gè)，軸向間隔 90 度，通過(guò)爪牙式離合器與行走部分動(dòng)力輸出軸相連。每側(cè)四只腳交替著地，保證了任何時(shí)刻內(nèi)，兩側(cè)各有至少一只腳著地，確保機(jī)器平衡。行走部分動(dòng)力由一個(gè) 4.8KW 的宗申 ZS168FB 型汽油機(jī)提供動(dòng)力，經(jīng)過(guò)張緊輪離合器，傳到齒輪減數(shù)箱，最后通過(guò)軸向減數(shù)器兩面輸出。割灌部分由汽油機(jī)、皮帶輪、中間傳動(dòng)軸、機(jī)架、控制機(jī)構(gòu)以及四個(gè)不同平面的鋸片疊加而成。動(dòng)力由一個(gè) 2.9KW 的 ZS1P60FA 型垂直軸式汽油機(jī)提供。經(jīng)過(guò)兩條三角帶傳到中間傳動(dòng)軸上并將速度降低一半，再分別傳到鋸片上，達(dá)到了在狹小的空間里變速并傳遞動(dòng)力的設(shè)計(jì)初衷。鋸片離地面的高低由位于割灌部分機(jī)架兩側(cè)的兩套平行四邊形機(jī)哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)10構(gòu)，通過(guò)手閘鋼絲的牽引實(shí)現(xiàn)平行向上運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)棘輪有級(jí)提升。松開(kāi)手閘，在自重作用下實(shí)現(xiàn)向下運(yùn)動(dòng)。駕駛臺(tái)位于行走部分正上方，通過(guò)四組套筒機(jī)構(gòu)與行走部分連接，并且由四個(gè)凸輪補(bǔ)償由行走機(jī)構(gòu)帶來(lái)的上下震動(dòng)，通過(guò)鋼管架和鋼絲防護(hù)網(wǎng)對(duì)操作人員進(jìn)行保護(hù)。駕駛臺(tái)內(nèi)設(shè)有汽車駕駛座椅，可根據(jù)操作人員的身高進(jìn)行調(diào)節(jié)。在座椅兩邊放置了換向操作桿和割灌部分升降控制機(jī)構(gòu)，便于操作。排障部分位駕駛臺(tái)頂部，由人手動(dòng)提供動(dòng)力。排障桿與位與駕駛臺(tái)后部的鉸鏈連接，以鉸鏈為中心，在限定的區(qū)域內(nèi)旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)將前方高灌木撥到割灌機(jī)右側(cè)實(shí)現(xiàn)其排障的功能，其動(dòng)力由人通過(guò)拉環(huán)和鋼絲提供，然后回程動(dòng)力由一跟拉簧提供，如圖 2-1所示。圖 2-1 自走式除草機(jī)2.3 本章小結(jié)本章介紹了該除草機(jī)的工作原理，并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了概述，對(duì)整個(gè)機(jī)器的四個(gè)部分的結(jié)構(gòu)組成和工作原理進(jìn)行了介紹，讓大家對(duì)該設(shè)計(jì)有一個(gè)初步的了解和熟悉。哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)11第 3 章 行走部分設(shè)計(jì)3.1 方案的確定由于目前國(guó)內(nèi)外林業(yè)機(jī)械沒(méi)有任何能爬上山的小型機(jī)械設(shè)備，傳統(tǒng)的輪結(jié)構(gòu)跟履帶結(jié)構(gòu)在爬山時(shí)都有很大一部分分力白白浪費(fèi)掉了，所以在方案選擇時(shí)必須另辟蹊徑，尋找一套更適合爬山的機(jī)構(gòu)。將傳統(tǒng)機(jī)械行走設(shè)備和人對(duì)比不難發(fā)現(xiàn)，在平地上行走，傳統(tǒng)行走設(shè)備比人有優(yōu)勢(shì)，而在山地上行走時(shí)情況截然相反了。在山地上，傳統(tǒng)行走設(shè)備自身平衡能力差，越障能力差，爬坡能力更差了，而人就跟它完全相反。是什么原因?qū)е逻@樣的結(jié)果呢？研究發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)行走設(shè)備將“腳”緊貼地面，并平行地面向后施加使自身前進(jìn)的動(dòng)力，如下圖 3-1 所示。圖 3-1 傳統(tǒng)行走設(shè)備受力分析圖而人行走時(shí)是先將一只腳抬起，然后向前方邁出，最后落地支撐，這樣絕大多數(shù)分力用來(lái)抬升人體重心，完成爬山動(dòng)作，如下圖 3-2 所示。圖 3-2 人的行走方式圖哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)12對(duì)比二者，發(fā)現(xiàn)人的行走方式更適合爬山，所以確定方案為模仿人的行走方式爬山。3.2 機(jī)構(gòu)選擇確定采用模仿人的行走方式爬山后，在機(jī)械原理中尋找能實(shí)現(xiàn)這一目的的機(jī)構(gòu)，通過(guò)分析，我們認(rèn)為，平行四邊形機(jī)構(gòu)的相對(duì)桿始終保持平行﹐且兩連桿的角位移﹑角速度和角加速度也始終相等，能夠滿足我們的設(shè)計(jì)要求，最后決定選擇平行四邊形機(jī)構(gòu)，如圖 3-3 所示。圖 3-3 平行四邊形機(jī)構(gòu)原理簡(jiǎn)圖平行四邊形機(jī)構(gòu)能完全模擬人腳的行走動(dòng)作，抬起→邁步→落地→支撐→再抬起。考慮平衡問(wèn)題，必須選擇多組平行四邊形配合動(dòng)作才能實(shí)現(xiàn)，而且相互之間不能干涉，所以又引入了曲軸，曲軸各曲柄之間在軸向方向上有固定的角度，這就保證了相互之間不干涉。我們模仿發(fā)動(dòng)機(jī)中的曲軸機(jī)構(gòu)，采用了曲柄組合成組合式曲軸平行四邊形機(jī)構(gòu)。由于平行形變形機(jī)構(gòu)行走時(shí)會(huì)產(chǎn)生垂直方向的震動(dòng)，因此設(shè)計(jì)了凸輪補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。凸輪補(bǔ)償機(jī)構(gòu)由四副相同的凸輪機(jī)構(gòu)組成，他們分布在駕駛臺(tái)的四個(gè)支點(diǎn)上。凸輪每旋轉(zhuǎn)一角度都會(huì)在豎直方向?qū)︸{駛臺(tái)作位移補(bǔ)償，該位移補(bǔ)償量決定于底部行走機(jī)構(gòu)在行進(jìn)使所產(chǎn)生的豎直方向的位移，即底部機(jī)架向上產(chǎn)生位移時(shí)，凸輪補(bǔ)償機(jī)構(gòu)必需使駕駛臺(tái)在相反的方向上相對(duì)于底部機(jī)架產(chǎn)生同樣大小的位移。通俗地講就是底部機(jī)架往上移多少，駕駛臺(tái)就相反地往下移多少，這樣就使得駕駛臺(tái)相對(duì)地面位移為零，從而達(dá)到減少浮動(dòng)臺(tái)振動(dòng)的目的，使得操作人員和割灌部分不會(huì)受到顛簸。哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)133.3 動(dòng)力選擇在市場(chǎng)中調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，可以買到帶離合器和帶 3 個(gè)檔位減數(shù)箱的耕田機(jī)，考慮到制造成本，因此購(gòu)買其動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行改裝。其參數(shù)如表 3-1 所示：表 3-1 耕田機(jī)工作參數(shù)表發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào) 宗申 ZS168FB缸徑×行程（mm×mm） 68×54排量（ml） 194壓縮比 8.5：1最大輸出功率 HP(kw)/rmp 6.5(4.8)/3600額定功率 HP(kw)/rmp 5.7(4.2)/3600最大扭矩 M.m/rmp 13.2/2500燃油容積(L) 3.6機(jī)油容積(L) 0.6最底油耗 g/kw.h 313空濾器型號(hào) 半干、油浴、泡沫濾芯點(diǎn)火方式 晶體管點(diǎn)火發(fā) 動(dòng) 機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)形式 OHV25°傾斜、單缸、四沖程傳動(dòng)方式 皮帶傳動(dòng)離合方式 張緊輪減速比 7變速檔數(shù) 0，1，-1 檔減 速 器變速箱機(jī)油容量(L) 0.953.4 主要設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)行走速度 V=12km/h，初步確定曲柄兩孔中心距為 A=80mm,共四組腳,每組腳間軸向夾角 α=360°/4=90°哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)14步長(zhǎng) L= mm （3-1）1345sin802sin2?????A角速度 （3-sradrvw/9.6/31/2）主軸轉(zhuǎn)速 （3-rpmN5402/59???3）減數(shù)比 i=n/N=3600/564=6.4 取 i=7 （3-4）主軸徑 ,取 22mm （3-mNPAD5.2164/.10/33min ???minD5）行走部分具體結(jié)構(gòu)如圖 3-4 所示。圖 3-4 行走部分結(jié)構(gòu)圖3.5 本章小結(jié)本章是對(duì)除草機(jī)行走部分的設(shè)計(jì)，除草機(jī)能否在農(nóng)林等苛刻的作業(yè)環(huán)境下穩(wěn)步行走，是其能否順利工作的前提條件，也是本設(shè)計(jì)比較重要的部分；首先通過(guò)以往爬上機(jī)械和人爬山的原理的比較，選取較為合適的方案；在方案確定之后，從之前學(xué)的知識(shí)里尋找能實(shí)現(xiàn)其功能的機(jī)構(gòu)；前期的準(zhǔn)備工作完成后就，就是對(duì)行走部分的設(shè)計(jì)，包括動(dòng)力的選擇，主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定。哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)15第 4 章除草部分設(shè)計(jì)4.1 方案的確定由于林區(qū)作業(yè)情況比較惡劣，所以要求割灌部分機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、易于維護(hù)。因此確定如下方案。動(dòng)力由一個(gè) 2.9KW 的 ZS1P60FA 型垂直軸式汽油機(jī)提供。經(jīng)過(guò)兩條三角帶傳到中間傳動(dòng)軸上并將速度降低一半，再分別傳到鋸片上，達(dá)到了在狹小的空間里變速并傳遞動(dòng)力的設(shè)計(jì)初衷。鋸片離地面的高低由位于割灌部分機(jī)架兩側(cè)的兩套平行四邊形機(jī)構(gòu)，通過(guò)手閘鋼絲的牽引實(shí)現(xiàn)平行向上運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)棘輪有級(jí)提升。松開(kāi)手閘，在自重作用下實(shí)現(xiàn)向下運(yùn)動(dòng)。結(jié)構(gòu)如圖 4-1 所示：圖 4-1 除草部分結(jié)構(gòu)圖4.2 汽油機(jī)輸出帶輪設(shè)計(jì)（1）計(jì)算設(shè)計(jì)功率 caP由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 8-7 查的工作情況系數(shù) =1.2AP哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)16(4-kwpKPAca 48.392.1???1）（2）選擇 V 帶的類型根據(jù)設(shè)計(jì)功率 =3.48kw 和帶輪轉(zhuǎn)速 =3600r/min,由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖 8-11，初ca 1n選膠帶類型為 A 型普通 V 帶。（3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 ，1d2根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，初選帶輪基準(zhǔn)直徑由表 8-6 和表 8-8，選 =100mm1計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑：= = （1-0.02） 100=196mm （4-2d11()n??3608?2）由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 8-8，取直徑系列值 =200mm2d（4）驗(yàn)證帶速 VV= = =18.84m/s （4-160dn??3.4106?3）在 5～25m/s 的范圍內(nèi),故帶速合適。（5）確定 V 帶的中心距 0a根據(jù)結(jié)構(gòu)需要,取 =380mm，因?yàn)?2(100+200)=600mm （4-12()d?4）=0.7（100+200）=210mm120.7()因?yàn)?210<380<600，故 選取合適。0a（6）計(jì)算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 dL= （4-0d21120()2()4daa???哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)175）=2 380+ + ≈1237.6mm?3.14(02)?2(01)438??查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 8-2，選基準(zhǔn)帶長(zhǎng) =1250mmdL（7）計(jì)算實(shí)際中心距 a=380+ =386mm （4-002d???15237.6?6）安裝時(shí)所需的最小中心距為（4-dLa015.min??7）=386-（0.015 1250）?=367.25mm張緊或補(bǔ)償伸長(zhǎng)所需的最大中心距為 （4-dLa03.mx??8）=386+0.03 1250?=423.5mm（8）驗(yàn)算小帶輪上的包角 1?（4-218057.3da?????9）= .6? ?=15.2?（9）計(jì)算 V 帶的根數(shù) Z（4-LArcaKP?)(0???10）哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)18因?yàn)?=100mm 和 =3600r/min,1d1n由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 8-4a，查得單根 V 帶基本額定功率 =2.28kw0p額定功率增量（4-)1(0ibKnP???11）由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得彎曲影響系數(shù) =0.773b?310?由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得傳動(dòng)比系數(shù) =1.12i得 △ =0.773 3600（ ）1P3?1.2=0.3kw由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 8-2，查得帶長(zhǎng)系數(shù) =0.93LK由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 8-5，查得包角系數(shù) =0.96?得窄 V 帶根數(shù)（4-LArcaKPZ?)(0???12） 96.03).28(4?=1.51 根取 Z=2 根（10）計(jì)算單根 V 帶的初拉力的最小值 min0)(F（4-2min015.2)( qvZVPKFca???13）查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 8-3，得每米 V 帶的質(zhì)量,q=0.10kg/m得 2min0 84.10.8243)196.5()( ?????F哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)19≈109.6N應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力 min0)(F?壓軸力 ：PF壓軸力的最小值為 （4-14）2si)(2)(1mn0min?ZP?= 65.19.si?=435N（11）小帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)如圖 4-2 所示：圖 4-2 小帶輪計(jì)算結(jié)果總結(jié)：膠帶規(guī)格：A 型，基準(zhǔn)帶長(zhǎng) 1250mm膠帶根數(shù)：2 根帶輪直徑：100mm,200mm中 心 距：380mm壓 軸 力：435N（12）帶輪輪緣尺寸的確定：基 準(zhǔn) 寬 度 =11.0mmdb基準(zhǔn)線上槽深 =2.75mmminah基準(zhǔn)線下槽深 =11.0mmif槽 間 距 e=15 0.3mm?哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)20第一槽對(duì)稱面至端面的距離 f=10 21??最小輪緣厚 =6mmmin?帶 輪 寬 b =(z-1)e+2f=35mm （4-15）外 徑 =105.5mm （4-2adah??16）輪 槽 角 =?0344.3 中間傳動(dòng)軸的計(jì)算確定輸入功率 P，轉(zhuǎn)速 n先初步計(jì)算軸的最小直徑。先選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表 15-3，取 =125，于是得0A（4-mnpd5.2130min?17）所以取 =28mm；1因?yàn)?段的軸肩為非定位軸肩，所以 =28+1+1=30mm；2d2d因?yàn)?段的軸肩為定位軸肩，所以 = +2h= +2（0.07～0.1）d=35mm；（4-3 3218）=30mm；4d=28mm；5= =34mm；1L哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)21= =32mm；2L4=26mm；34.4 中間傳動(dòng)軸的校核由于此軸軸向力為自重，故忽略不計(jì)，將其視為只受轉(zhuǎn)矩和彎矩的傳動(dòng)軸。中間傳動(dòng)軸零件如圖 4-3 所示： Ⅰ Ⅱ圖 4-3 軸結(jié)構(gòu)圖（1）計(jì)算支承反力，軸的受力如圖 4-4 所示：AB圖 4-4 軸受力圖（4-0)(435)(?????cbaFaBA19）（4-)()(cbAB20）因?yàn)?a=42mm; b=40mm; c=42mm;∴由式（4-19）和（4-20）得: ；BAF?0)42(435824????AF01?A哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)22=1348.5(N)401235??BF=1348.5(N)（2）畫(huà)軸的彎矩圖 4-5138.52637(.)AMNm??4B .圖 4-5 軸彎矩圖（3）畫(huà)軸的轉(zhuǎn)矩圖 4-6軸受轉(zhuǎn)矩 （4-662.99.5109.5105386pTNmn?????21） =圖 4-6 軸的轉(zhuǎn)矩圖（4）校核軸徑許用應(yīng)力 用插入法查得： ??MPab5.102??許用應(yīng)力值 6?應(yīng)力校正系數(shù) （4-??100.592b?????22）當(dāng)量彎矩 （4-.593867.4TNm??23）哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)23（4-22()5739.8AMTNm??????24）22().B? ?設(shè)計(jì)的最小直徑 min8d?軸徑 （4-??5.2160.75391.03' ???bAAM?25）；mdBA85.2??（5）疲勞強(qiáng)度校核初步分析 、 兩個(gè)截面有較大的應(yīng)力和應(yīng)力集中，下面以截面 為例進(jìn)行安全I(xiàn) I系數(shù)校核。軸材料選用 45 鋼調(diào)質(zhì)， ，MPaB650??PaS360??對(duì)稱循環(huán)疲勞極限 （4-aBb28654..1?? 26）（4-MPaB195503.0.?? ??27）脈動(dòng)循環(huán)疲勞極限（4-Pabb4862867.1.0??? ?28）（4-Ma31295..0? ?29）等效系數(shù)哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)24（4-18.0486220????? b??30） 25.03129501???? ???（4-31）截面 上的應(yīng)力彎矩 I1348.52637(.)MNm??彎曲應(yīng)力幅 （4-130.2825.aWP??? 32） 彎曲平均應(yīng)力 0m扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 （4-31586..2TMPaW????33）扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力 （4-.5172ama?34） 因在此截面處，有軸直徑變化，過(guò)度圓角半徑 ，由 ，r2?301.728Dd?和 ，經(jīng)查（查值法） ，20.78rd?MPaB650??7.1?k.?k如果一個(gè)截面上有多種產(chǎn)生應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)，則分別求出其有效應(yīng)力集中系數(shù)，從而取最大值。表面狀態(tài)系數(shù)查得)650,2.3(9.0MPamRBa?????由附錄表 6 查得 81.,.r??哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)25彎曲安全系數(shù)設(shè)為無(wú)限壽命， 1?Nk（4-mabS???????35） 8.25.09316??=6.85扭轉(zhuǎn)安全系數(shù) （4-mNkS?????????136）75.120.8192.03????=55.6 復(fù)合安全系數(shù)（4-2?Sa??37）26.507.???][1SS?由以上計(jì)算說(shuō)明，軸是完全符合要求的。4.5 中間傳動(dòng)軸軸承的校核軸承選取為 30206 型圓錐滾子軸承，經(jīng)查手冊(cè)，軸承主要性能參數(shù)如下：哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)26， ， （脂潤(rùn)滑） ，NCr3102.4??NCr3015.??min/60r?e=0.37，Y=1.45， =0.9，計(jì)算步驟及結(jié)果如下：Y（1）確定軸向力：由于中間傳動(dòng)軸是豎直工作，而且軸上只有兩個(gè)皮帶輪，而且 348.5rF?（方向與 相反）2rN1rF0G所以確定軸承 2 被壓緊，故（4-38）YFra21?6.5348?=421.4N（4-GYFra??2139）=471.4N（2）計(jì)算軸承 1、2 的當(dāng)量動(dòng)載荷（4-eFra??31.05482140）（4-era3.051487241）查機(jī)械手冊(cè)表 13-5 得 ， 1?X1Y，220沖擊載荷系數(shù) ，考慮中等沖擊，經(jīng)查df 5.Pf當(dāng)量動(dòng)載荷哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)27（4-)(111arPFYXf??42）=1.5 （1 1348.5+0 421.4）??=2022.75N（4-)(222arPFYXf??43）=1.5 (1 1348.5+0 471.4)??=2022.75N（3）算軸承壽命驗(yàn)算 因 ，只計(jì)算軸承 壽命12P?I（4-?)(016CnLrh44） 3106)75.24(180?=15015251 h?（4）靜載荷驗(yàn)算， 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得 ，0XY0.6X?0.5Y當(dāng)量靜載荷（4-1010arrFYP??45）=0.6 1348.5+0.5 421.4?=1019.8N01348.5rPFN?（4-202arrYX?46）=0.6 1348.5+0.5 471.4?=1044.8N哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)28021348.5rPFN?取大者 ，01348.5rPN?.r安全系數(shù) 正常使用滾子軸承。查得S .20S計(jì)算額定靜載荷 （4-47 ）01012.5348.7rrCPN??? 10rr??（5）許用轉(zhuǎn)速驗(yàn)算載荷系數(shù) （4-1f 4.275.031?PCr48） 4.2175.0321r經(jīng)查 ， 120.85f?載荷分布系數(shù) （4-f 31.05481?raF49） 3.0514872ra經(jīng)查 ， 210.8f?許用轉(zhuǎn)速0211Nf?=0.85 0.8 6000?=4080r/min 均大于工作轉(zhuǎn)速 ，故軸承滿足要求。180/minr哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)294.6 中間軸的鍵的選擇和校核根據(jù)軸的直徑 d=28mm，所以查表 6-1 得，選取平鍵 b h=8 7，?選取 L=28mm（比輪轂寬度小些） ；鍵、軸、輪轂的材料都是鋼，由表 6-2 查得許用擠壓應(yīng)力 100～120MPa；?][p?取其平均值 110MPa；鍵的工作長(zhǎng)度 l=L-b=28-8=20mm； （4-50）鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k=0.5h=0.5 7=3.5mm； （4-?51）由 ； （4-][8.57205.316123pp MPakldT??????51）所以鍵的選擇合適。4.7 本章小結(jié)本章主要對(duì)割灌機(jī)的割灌部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)，由于割灌機(jī)所處的工作環(huán)境惡劣，所以對(duì)割灌部分要求簡(jiǎn)單、可靠且易于維護(hù)，應(yīng)該依據(jù)此來(lái)設(shè)計(jì)。對(duì)于割灌機(jī)的割灌部分，最重要的是中間傳動(dòng)軸，其連接著動(dòng)力輸出系統(tǒng)和切割鋸片，是割灌機(jī)能否正常工作的關(guān)鍵，本章對(duì)中間傳動(dòng)軸及其相關(guān)的零件進(jìn)行了計(jì)算和校核。哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)30第 5 章 駕駛臺(tái)設(shè)計(jì)5.1 方案確定結(jié)構(gòu)如圖 5-1 所示。哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)31圖 5-1 駕駛臺(tái)結(jié)構(gòu)圖1 套筒 2 軋滾 3 棘輪 4 升降控制桿 5 轉(zhuǎn)向控制桿 6 座椅 7 護(hù)罩 8 鋼絲網(wǎng)駕駛臺(tái)位于行走部分正上方，套筒 1 與行走部分的導(dǎo)桿相連接，軋滾 2 與行走部分的凸輪補(bǔ)償機(jī)構(gòu)連接，套筒 1 與軋滾 2 使駕駛臺(tái)與行走部分水平方向相對(duì)位置固定，并使其且具有垂直方向的自由度，便于行走時(shí)平穩(wěn)。升降控制桿 4 的下端與割灌部分的四連桿相連接，利用杠桿原理，通過(guò)掰動(dòng)控制桿 4 上端手柄，實(shí)現(xiàn)割灌部分的垂直方向的升降，并利用割灌部分自重和棘輪機(jī)構(gòu) 3完成有級(jí)升降的固定。轉(zhuǎn)向控制桿 5 也是利用杠桿原理，其下端通過(guò)鋼絲拉線與行走部分的爪牙式離合撥叉相連接，控制離合器的離與合，從而實(shí)現(xiàn)差速轉(zhuǎn)向。座椅 6 利用現(xiàn)有成熟技術(shù)，直接購(gòu)買汽車駕駛員座椅，可根據(jù)駕駛員的身高進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其更方便、舒適的操作，同時(shí)減少了制造成本以及相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算。護(hù)罩 7 位與行走部分腳的正上方，將行走過(guò)程中產(chǎn)生一切煙塵、雜物與駕駛臺(tái)隔離。鋼絲網(wǎng) 8 位與駕駛臺(tái)的前方，并與水平面成 75 度夾角，擴(kuò)大了駕駛員的視野，并保障駕駛員在割灌作業(yè)過(guò)程中的安全。設(shè)計(jì)中考慮到結(jié)構(gòu)林區(qū)實(shí)際狀況，以及人機(jī)工程學(xué)原理，將駕駛臺(tái)設(shè)計(jì)成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、外觀尺寸較小、防護(hù)能力強(qiáng)、安全可靠的結(jié)構(gòu)。哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)325.2 本章小結(jié)駕駛臺(tái)是機(jī)器操作人員工作的地方，所以應(yīng)該充分考慮其安全可靠性和舒適性;設(shè)計(jì)中的凸輪補(bǔ)償機(jī)構(gòu)是減少機(jī)構(gòu)行走時(shí)帶來(lái)的震動(dòng)，鋼管架和鋼絲防護(hù)網(wǎng)對(duì)操作人員進(jìn)行保護(hù)，座椅可根據(jù)操作人員升高進(jìn)行調(diào)節(jié)，這些都是從安全、舒適的角度考慮設(shè)計(jì)的。第 6 章 排障部分設(shè)計(jì)6.1 方案確定結(jié)構(gòu)如圖 6-1 所示。哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)33圖 6-1 排障部分結(jié)構(gòu)圖1 排障桿 2 拉環(huán) 3 轉(zhuǎn)軸 4 套筒 5 拉簧排障桿 1 位于駕駛臺(tái)頂部，一端與套筒 4 焊接，并套在轉(zhuǎn)軸 3 上，另一端懸空，伸出機(jī)器前方，工作時(shí)由繞轉(zhuǎn)軸逆時(shí)針轉(zhuǎn) 35 度，然后回到起始位置，完成一次排障過(guò)程。拉環(huán) 2 通過(guò)鋼絲與排障桿 1 連接，連接點(diǎn)位于排障桿中間位置。排障作業(yè)時(shí)，駕駛員用右手向下拉動(dòng)拉環(huán) 2，即可帶動(dòng)排長(zhǎng)桿繞轉(zhuǎn)軸 3 轉(zhuǎn)動(dòng)，完成排障作業(yè)。轉(zhuǎn)軸 3 位與駕駛臺(tái)后方一跟立管上，一端與立管焊接，另一端與套筒 4 連接，提供排障桿作業(yè)時(shí)的支撐反力以及旋轉(zhuǎn)中心。套筒 4 外部與排障桿焊接，內(nèi)部與轉(zhuǎn)軸連接，為排障桿提供鉸接約束，并防止排障桿自鎖。拉簧 5 一端連在駕駛臺(tái)上，另一端與排障桿連接，提供排障桿回程所需動(dòng)力。設(shè)計(jì)過(guò)程中參照了鏈?zhǔn)椒至蠙C(jī)構(gòu)、平帶式排障機(jī)構(gòu)（哈爾濱林業(yè)機(jī)械研究所） ，由于本機(jī)安裝位置及空間太狹小，無(wú)法安裝鏈?zhǔn)椒至蠙C(jī)構(gòu)。由于排障速度限制，無(wú)法使用平皮帶式排障機(jī)構(gòu)。故采用此排障機(jī)構(gòu)。哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)346.2 本章小結(jié)排障裝置是一種更為人性化的設(shè)計(jì)，它為操作人員提供了良好的視野，讓其可以更順利的完成林區(qū)的割灌工作，保證了工作的效率。結(jié) 論本次設(shè)計(jì)完成了：（1）林區(qū)自走式除草機(jī)整體設(shè)計(jì)，考慮到方案的可行性、實(shí)用性體積、重量、哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)35制造工藝、制造成本、人性化以及可操作性。（2）除草部分動(dòng)力傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算，以及具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（3）對(duì)彎曲強(qiáng)度主軸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)軸承進(jìn)行了強(qiáng)度校核。 本次設(shè)計(jì)尚未很好解決的問(wèn)題：（1）控制割灌部分升降的四連桿以及手閘工作的可靠性。（2）排障部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（3）各操作桿的人性化設(shè)計(jì)。通過(guò)這次比較完整的割灌機(jī)的設(shè)計(jì)， 我認(rèn)識(shí)到了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)和 實(shí)際設(shè)計(jì)之間的差距。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)既鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì) 規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力的水平，而且通過(guò)對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且使我的毅力，意志力以及耐力都得到了不同程度的提高。這些都是我希望得到的 也是畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過(guò)程繁瑣，但我的收獲也是非常的多。各種設(shè)計(jì)方案的適用條件，各種零部件的選用標(biāo)準(zhǔn)，我都是隨著設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會(huì)應(yīng)用的。從畢業(yè)設(shè)計(jì)中學(xué)來(lái)的這些寶貴的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，必然會(huì)讓我在未來(lái)的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強(qiáng)的溝通力和理解力。本次設(shè)計(jì)參考了許多資料，吸取了其優(yōu)點(diǎn)，并在考慮我國(guó)實(shí)際的基礎(chǔ)上完成了自走式除草機(jī)的設(shè)計(jì)，表達(dá)了自己的設(shè)計(jì)思想，完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。但是由于缺乏生產(chǎn)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，問(wèn)題一定很多，這些都需要老師改正，使之更合乎生產(chǎn)實(shí)際。參考文獻(xiàn)[1] 梁桂清.我國(guó)除草機(jī)的現(xiàn)狀和發(fā)展前景[J].廣西機(jī)械,2000(1): 24-25.哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)36[2] 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