便攜式割灌機(jī)設(shè)計(jì)含7張CAD圖

便攜式割灌機(jī)設(shè)計(jì)含7張CAD圖,便攜式,割灌機(jī),設(shè)計(jì),cad 摘 要 割灌機(jī)又稱割草機(jī)、機(jī)動(dòng)鐮、打草機(jī)、除草機(jī)。在農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)以及林業(yè)當(dāng)中發(fā)揮著重要的作用。結(jié)合我國(guó)和世界范圍內(nèi)相關(guān)割草機(jī)設(shè)計(jì)與制造的技術(shù)研究，本文對(duì)便攜式割灌機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。闡述了便攜式割灌機(jī)的國(guó)內(nèi)外狀況、總體設(shè)計(jì)方案、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了相關(guān)校核計(jì)算。本次研究在很多方面進(jìn)行了創(chuàng)新和改動(dòng)，設(shè)計(jì)出了操作簡(jiǎn)單以及適用性更廣的便攜式割草機(jī)。該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)型輕便，工作狀況可以根據(jù)實(shí)際需要情況進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，其性能在諸多方面與過(guò)去傳統(tǒng)的機(jī)器相比發(fā)生了重大突破和改變。研究結(jié)果證明：該機(jī)具有操縱容易、使用和攜帶方便等特點(diǎn),能有效減少工作強(qiáng)度，提高做事效率。 關(guān)鍵詞：割灌機(jī) 便攜 重量輕 ABSTRACT The brush cutter is also called mower, motorized sickle, lawn mower and lawn mower. It plays an important role in agriculture, animal husbandry and forestry. Based on the technical research on the design and manufacture of mowers in China and around the world, this paper designs a portable brush cutter. This paper expounds the domestic and foreign situation, overall design scheme and mechanism design of portable brush cutter, and makes relevant checking calculation. This research has made innovations and changes in many aspects, and designed a portable mower with simple operation and wider applicability. The product is simple in structure, light in model, and can be flexibly adjusted according to actual needs. Compared with the traditional machines in the past, its performance has undergone major breakthroughs and changes in many aspects. The research results show that the machine is easy to operate, use and carry, which can effectively reduce the work intensity and improve the work efficiency. Key words: Brush Cutter Portable Light weight 目 錄 緒 論 1 第一章 便攜式割灌機(jī)的設(shè)計(jì)方案 7 1.1便攜式割灌機(jī)的比較和選擇 7 1.2便攜式割灌機(jī)的組成及工作原理 7 1.2.1便攜式割灌機(jī)的組成 7 1.2.2便攜式割灌機(jī)的工作原理 8 第二章 便攜式割灌機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 2.1發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 9 2.2離合器的設(shè)計(jì)選擇 9 2.2.1確定總體設(shè)計(jì)方案 10 2.2.2確定離合器需要傳遞的扭距 10 2.2.3摩擦式離合器摩擦片參數(shù)與尺寸計(jì)算 11 2.2.4摩擦式離合器圓柱螺旋壓縮彈簧參數(shù)與尺寸計(jì)算 11 2.2.5圓盤摩擦離合器軸用平鍵參數(shù)與尺寸計(jì)算 13 2.3傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 15 2.4減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 15 2.5便攜式割灌機(jī)工作頭的設(shè)計(jì) 22 2.6便攜式割灌機(jī)把手的設(shè)計(jì) 23 2.7背架、后蓋及機(jī)架的設(shè)計(jì) 24 2.8便攜式割灌機(jī)的減振降噪措施 25 第三章 便攜式割灌機(jī)的計(jì)算校核 26 3.1確定離合器需要傳遞的扭矩 26 3.1.1初定結(jié)合轉(zhuǎn)速 26 3.1.2確定離合器結(jié)構(gòu)形式 26 3.1.3初定離心塊質(zhì)量 26 3.2彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 27 3.2.1計(jì)算彈簧剛度 27 3.2.2選擇與驗(yàn)算彈簧具體參數(shù) 28 3.3軸承的選取與校核 28 結(jié) 論 30 參考文獻(xiàn) 31 致 謝 32 II 緒 論 1．國(guó)外發(fā)展概況 國(guó)外切割灌溉機(jī)械的發(fā)展和研究起步較早，起點(diǎn)與后期發(fā)展的水平相對(duì)較高。而且在發(fā)展中與其他學(xué)科相互滲透，很多現(xiàn)代科技成果與其相結(jié)合，例如工程塑料、無(wú)接觸電子點(diǎn)火技術(shù)的運(yùn)用，使產(chǎn)品的外觀、性能、操作方式都得到了優(yōu)化，衍生出相對(duì)應(yīng)的產(chǎn)業(yè)鏈，使國(guó)外的切割灌溉機(jī)械的發(fā)展邁上了更高的臺(tái)階。 產(chǎn)品動(dòng)力排量從22CC到56.5CC，功率從0.6kw到2.8kw的巨變的實(shí)現(xiàn)，德國(guó)的ST IHL和SOLO 公司做得最為典型。在日本，多種型號(hào)的割灌機(jī)被各企業(yè)生產(chǎn)了出來(lái)。通過(guò)調(diào)查研究我們也可以發(fā)現(xiàn)，日本所生產(chǎn)的這些割灌機(jī)基本多數(shù)為輕型和中型，重型少之又少，可見(jiàn)輕中型的割灌機(jī)的研究設(shè)計(jì)更受關(guān)注和重視[1]。其中輕型有QT20 和BCF01,中型的有BCD20、BCD29、FBC12、FBC22、FBC24、FBC26、FBC26 和FBC28,重型的只有FBC33[2]。工作中涉及到的相關(guān)零部件可以根據(jù)實(shí)際操作中的需要調(diào)進(jìn)行靈活的調(diào)節(jié)設(shè)置。使用者能工作在他的肩上割灌機(jī)背方面，該機(jī)搭配的右手利于工作中樹(shù)木的鋸開(kāi)[3]。MNC大型除灌機(jī)與白俄羅斯型拖拉進(jìn)行機(jī)相結(jié)合,使機(jī)器前端具有壓灌功能,后部有割灌切碎處理功能。隨著機(jī)器在使用中不斷向前推，機(jī)器將灌木折彎充盈并壓在一起，從根部將灌木進(jìn)行切割，最后切灌木和由分散在地球上的切碎機(jī)裝置切絲，該機(jī)可以在除了填充用于大操作的區(qū)域。在近幾年，Enso 除灌機(jī)被加拿大Windsor 公司生產(chǎn)了出來(lái)。它的獨(dú)特之處是在普通的割灌裝置后面加裝了農(nóng)藥噴灑裝置, 在切割的同時(shí)將化學(xué)養(yǎng)護(hù)結(jié)合在了一起，通過(guò)切割順便也完成了農(nóng)藥灌溉[4]，節(jié)省了時(shí)間和精力，提高了工作效率，豐富了割灌機(jī)工作的功能。而且德國(guó)制造的FS200AV割灌機(jī)通過(guò)減振裝置的增加[5]，使工作中的噪音以及振動(dòng)得到緩解，使用難度再次得到降低。 克拉馬爾在德國(guó)研制出了懸浮于四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)前部灌溉機(jī)。機(jī)器被推動(dòng)前進(jìn)時(shí), 前方的灌木可以被經(jīng)過(guò)旋切刀接觸而被切成碎塊，如Sabre灌溉機(jī)、12型灌木切碎機(jī)。一把水平軸錘和水平錘子是英國(guó)制造的大型灌木切割機(jī)的主要裝置。在英國(guó)制造的這個(gè)大型灌木切割機(jī)中，懸梁臂上安裝有鋸片，而且它可以向前伸展以保持機(jī)器的平衡。后面的平衡塊可以根據(jù)需要更換鋸片，也就是說(shuō)這個(gè)機(jī)器平衡的保持是通過(guò)更換懸梁臂上的鋸片來(lái)實(shí)現(xiàn)的。鋸片的長(zhǎng)度，重量以及形態(tài)會(huì)影響機(jī)器的平衡感。而且性能較高的鋸片安裝在其中?？梢允箼C(jī)器切斷半徑為2到10英寸的樹(shù)木。在1990到2000年的這一段時(shí)間里，許多灌木收獲機(jī)械技術(shù)先進(jìn)國(guó)家已經(jīng)將相關(guān)機(jī)器投入種植領(lǐng)域內(nèi)使用。國(guó)外對(duì)灌木收割機(jī)械工程技術(shù)的研究比較完善和成熟，相關(guān)的產(chǎn)品功能也非常的齊全，性能良好，但是成本較高，這決定了機(jī)器售賣的價(jià)格也相對(duì)較高。如果能使產(chǎn)品的性價(jià)比得到改良，那么市場(chǎng)前景將更加廣闊。就目前而言，在歐洲幾乎所有的國(guó)家以及美國(guó)的許多農(nóng)機(jī)生產(chǎn)公司生產(chǎn)出來(lái)的灌木收割機(jī)器已經(jīng)能夠滿足多種采伐作業(yè)的需求[6]。其產(chǎn)品實(shí)用性，適應(yīng)性，安全性以及多個(gè)方面的功能得到了優(yōu)化和發(fā)展。 其主要構(gòu)造，技術(shù)進(jìn)行功能分析指標(biāo)至今沒(méi)有大的變化,只是在工作舒適性和電子計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究方面可以有所創(chuàng)新。 如圖1所示，是德國(guó)生產(chǎn)的產(chǎn)品型號(hào)FS-120的割灌機(jī) 圖1 FS120型便攜式割灌機(jī) 日本小松背負(fù)式割灌機(jī)如圖2所示 圖2 日本本田GX-35背負(fù)式割灌機(jī) 圖3是本田GXV160割灌機(jī)。其發(fā)動(dòng)機(jī)性能優(yōu)良，在使用過(guò)程中能自動(dòng)將燃料量及溫度值控制在一個(gè)較好的范圍內(nèi)，這個(gè)技術(shù)的運(yùn)用也讓這個(gè)機(jī)器比普通的草坪割灌機(jī)更加省油。省油率甚至高達(dá)50%。同時(shí)，廢氣和廢料的排出適度，利于空氣良好的保持和環(huán)境的建設(shè)，比較具有環(huán)保性。 圖3 本田GXV160割灌機(jī) 2．國(guó)內(nèi)發(fā)展概況 在國(guó)內(nèi)，割灌機(jī)的發(fā)展呈現(xiàn)出以下的特點(diǎn)，首先是產(chǎn)品質(zhì)量一般，性能未得到很好的優(yōu)化。割灌機(jī)的品種單一，規(guī)格和型號(hào)較少。沒(méi)有形成系列的產(chǎn)品以及相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈，各種用戶的具體需求無(wú)法得到全面充分的滿足[7]。因此，國(guó)內(nèi)割灌機(jī)的發(fā)展的空間和可提高的余地是非常大的。 1992年，在黑龍江省頒發(fā)給木材采伐研究所中“明確山林機(jī)開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目的目標(biāo)中指出，重型級(jí)中型灌木切割設(shè)備可以提高開(kāi)采和利用的效率和質(zhì)量。加大對(duì)中型重型灌木切割設(shè)備的設(shè)計(jì)和相關(guān)機(jī)械的研究是非常有必要的。并在后期的“山地清林機(jī)”的研制項(xiàng)目中，2G- 200懸掛式割灌機(jī)成了這個(gè)項(xiàng)目的階段性研究成果。它的動(dòng)力源是J- 50履帶驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)，在拖拉機(jī)前懸掛有多圓鋸片的主要設(shè)備。 該機(jī)的采伐速度快，可以滿足社會(huì)工業(yè)用材的需求而且利于人工速生豐產(chǎn)林基地的發(fā)展。 此外，還有一個(gè)比較有特色的發(fā)展是遼寧推出的改造后的東風(fēng) - 2小麥?zhǔn)崭顧C(jī)。因?yàn)槲覈?guó)的自然地理和人文地理的特征存在特殊性，而且小麥種植過(guò)程的時(shí)間較短，小麥?zhǔn)崭顧C(jī)這一機(jī)器的使用時(shí)間較短，閑置時(shí)間又較長(zhǎng)。但生產(chǎn)一臺(tái)設(shè)備的成本并不低，這也就意味著購(gòu)買一臺(tái)小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的價(jià)格比較高昂。為了改善其性價(jià)比。他們對(duì)其機(jī)器的構(gòu)造和相關(guān)設(shè)計(jì)進(jìn)行改革后。使它具有了收獲苜蓿的功能。這樣既使這個(gè)機(jī)器的功能得到擴(kuò)展，性價(jià)比得到提高，而且縮短了研制收獲苜蓿這一作物相關(guān)機(jī)器的研制時(shí)長(zhǎng)和成本，一舉多得。 其次，山西研制出了適合灌木、桑樹(shù)綠化草坪以及紅柳等方面作業(yè)的的收割機(jī)，對(duì)檸條與麻黃的收割都有很好的適應(yīng)性。 2GB- 081型背負(fù)式割灌機(jī)被福建省林科所成功的研發(fā)生產(chǎn)了出來(lái)。這個(gè)機(jī)器在農(nóng)村以及很多的企業(yè)當(dāng)中被廣泛的使用，且受到了良好的反響。這離不開(kāi)它身上所具備的各種優(yōu)點(diǎn)，例如它的質(zhì)量較輕，在使用過(guò)程當(dāng)中產(chǎn)生的震動(dòng)較小，而且對(duì)地形和環(huán)境的要求較低，適應(yīng)性較強(qiáng)，用途也非常的廣泛，而且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，操作便利。 3GC- 1.5割灌機(jī)的性能優(yōu)良，走在國(guó)內(nèi)技術(shù)水平的前端，適用的范圍較廣。例如到目前為止，這個(gè)割灌機(jī)的使用大到東北的林區(qū)，小到我們周邊的公園，等都得到了廣泛的應(yīng)用。此外，該機(jī)還被運(yùn)用到了水稻的收割當(dāng)中，深受中國(guó)農(nóng)民的歡迎和企業(yè)的喜愛(ài)。 綜上可知，中國(guó)森林采伐機(jī)械工業(yè)起步較晚，與歐美等起步較早的發(fā)達(dá)國(guó)家在技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)制造以及推廣使用過(guò)程進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)還是存在相應(yīng)差距的，而且中國(guó)研制的割灌機(jī)的產(chǎn)品單一，性能沒(méi)有得到良好的優(yōu)化，操作不是特別的便捷，生產(chǎn)成本也較高。但結(jié)合中國(guó)目前的實(shí)際需要和發(fā)展?fàn)顩r，對(duì)割灌機(jī)的發(fā)展提出了更高更好的要求[8]。我國(guó)割灌機(jī)的開(kāi)發(fā)和研制起步較晚，而且基本都停留在模仿的基礎(chǔ)之上，缺乏創(chuàng)新。其作用主要就是清除灌木和一些硬雜草。如圖4，圖5所示的割灌機(jī)，它主要被用于園林綠化，庭院維護(hù)，公路清理這幾個(gè)方面。 圖4 1E40F-6 型便攜式割灌機(jī) 圖5 HHGT-005A便攜式割灌機(jī) 在國(guó)內(nèi)，市場(chǎng)對(duì)便攜式割灌機(jī)的需求是非常廣闊的。而且隨著時(shí)代的發(fā)展以及建設(shè)美麗中國(guó)方針政策的提出，在開(kāi)采中結(jié)合相應(yīng)的撫育，成了我國(guó)林業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中一項(xiàng)非常重要的工作[9]。這個(gè)過(guò)程也叫作撫育間伐。即在開(kāi)采的過(guò)程中，對(duì)未成熟的林木和已成熟的林木做出一個(gè)精確的區(qū)分，將已成熟的林木進(jìn)行砍伐而保留下未成熟的以及具有更多發(fā)展價(jià)值的林木。將開(kāi)采與保護(hù)相結(jié)合的過(guò)程就是撫育間伐。通常情況下自幼林郁閉狀態(tài)開(kāi)始到成熟可以采伐，通常需要三至四次撫育間伐。如果缺乏這樣的撫育間伐，由于林木的生長(zhǎng)時(shí)間和生長(zhǎng)狀態(tài)存在差異，可能導(dǎo)致未成熟的林木被開(kāi)采。降低其開(kāi)發(fā)和利用的價(jià)值以及經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)出。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，我國(guó)林總面積的70%是中幼林，其中有80%的中幼林沒(méi)能得到及時(shí)的撫育，有的甚至被過(guò)早采伐。林業(yè)的價(jià)值遭到了破壞。并在后期的調(diào)查了解中知道缺乏這樣的撫育間伐是由于相關(guān)機(jī)械的缺乏。撫育間伐對(duì)割灌機(jī)器做出了更高的要求。他需要機(jī)器對(duì)林木的狀態(tài)做出一個(gè)明確的識(shí)別和劃分。但目前而言，我國(guó)的撫育間伐通常是通過(guò)人工勞動(dòng)進(jìn)行。效率較低，工作難度較大，較為辛苦。這樣的狀況導(dǎo)致了我國(guó)撫育間伐程度較低，極大地阻礙了林業(yè)的良好發(fā)展。 在園藝以及城市的相關(guān)綠化建設(shè)方面。從90年代以來(lái)，我國(guó)的草坪增長(zhǎng)率高達(dá)30%至40%。國(guó)家對(duì)城市綠化的重視程度也更加的大。因此對(duì)其相映的投入也非常的大，但結(jié)合我國(guó)現(xiàn)在的現(xiàn)實(shí)狀況，我國(guó)目前綠化面積較大，但是對(duì)其養(yǎng)護(hù)也是異常的難[10]。一是技術(shù)的缺乏，二是機(jī)器不夠性能優(yōu)良。很多機(jī)器只是滿足了單一的修剪的需要而并未將修剪與農(nóng)藥噴灑的功能結(jié)合在一起。而且目前的機(jī)器對(duì)地形等自然環(huán)境的要求較高，適用性較低。因此就園藝方面而言，提升割灌機(jī)的性能，增加割灌機(jī)的功能，改善割灌機(jī)的操作方式是極其重要的。 而在農(nóng)業(yè)方面，農(nóng)業(yè)的機(jī)械化生產(chǎn)與自動(dòng)化生產(chǎn)，這個(gè)認(rèn)知在人們心中逐漸被普及以后，人們對(duì)收割機(jī)提出了非常多的期待。但到目前為止，華北平原和東北的一部分地區(qū)得到了較為廣泛的運(yùn)用。受我國(guó)地形等自然條件的制約，以及我國(guó)所種植作物品種多樣的影響，許多高原山地以及丘陵地區(qū)并沒(méi)有辦法很好的將收割機(jī)和割灌機(jī)進(jìn)行應(yīng)用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化并沒(méi)有全面的充分的推廣開(kāi)來(lái)。結(jié)合這一現(xiàn)實(shí)，我們要做的就是改變傳統(tǒng)割灌機(jī)的功能和性能增加其適應(yīng)性，擴(kuò)大它的使用范圍，使它既能在平原地帶得到良好的運(yùn)用。同樣的也想使它在高原山地以及丘陵等地區(qū)也能得到較好的使用和發(fā)展。滿足不同地區(qū)人們的個(gè)性化需求。而且我國(guó)作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，這些弊端的克服以及適用性的擴(kuò)展并增加割灌機(jī)的功能，(例如農(nóng)藥的噴灑，作物的收割以及收割后糧食的進(jìn)一步細(xì)化處理。)，做好產(chǎn)品論證和宣傳工作，一定能在市場(chǎng)當(dāng)中受到良好的反響，增加經(jīng)濟(jì)收益。 綜上所述，便攜式割灌機(jī)發(fā)展的前景良好，市場(chǎng)廣闊。我們應(yīng)結(jié)合相關(guān)的技術(shù)對(duì)其進(jìn)行大膽的創(chuàng)新和發(fā)展，優(yōu)化其性能是國(guó)產(chǎn)的割灌機(jī)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，并在市場(chǎng)上起到重要作用。 3．本文研究的目的及意義 隨著建設(shè)美麗中國(guó)的方針政策的提出，以及綠水青山就是金山銀山的決定的不斷落實(shí)，我國(guó)居民的環(huán)保意識(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)環(huán)境的優(yōu)良性做出了更高的要求。而且對(duì)我國(guó)林業(yè)來(lái)說(shuō)，砍伐的需求逐漸向下減少，護(hù)林以與開(kāi)采結(jié)合的發(fā)展方式需求逐漸向上增多。因此，我國(guó)林業(yè)的保護(hù)以及合理的開(kāi)采就變得迫在眉睫。但由于國(guó)內(nèi)的林業(yè)作業(yè)種類較多，各個(gè)林地的具體情況存在著差異。人工對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)和保護(hù)就特別的困難，而且通過(guò)人工的方式進(jìn)行開(kāi)發(fā)和保護(hù)，除了工作難度較大以外，工作效率也是特別的低。因此，如果改變我國(guó)過(guò)去的林業(yè)開(kāi)采機(jī)械中，只能進(jìn)行采伐而無(wú)法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的現(xiàn)象。但是經(jīng)過(guò)創(chuàng)新升級(jí)的割灌機(jī)作為林營(yíng)機(jī)械的一種，他的用途更為廣泛，操作更加簡(jiǎn)單，使用也更加靈活，而且適用性也更加的廣泛，必然大受歡迎由此可見(jiàn)它具有良好的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。 除此之外，在相關(guān)割灌機(jī)的發(fā)展方面，國(guó)外許多國(guó)家該領(lǐng)域在世界的經(jīng)濟(jì)和政治格局當(dāng)中占據(jù)著重要的地位。但由于中國(guó)起步較晚，技術(shù)較為落后。它的發(fā)展一直受到國(guó)外許多國(guó)家的壓制。為了提高我國(guó)割灌機(jī)領(lǐng)域在世界范圍內(nèi)的話語(yǔ)權(quán)，獲得更多良好的發(fā)展機(jī)會(huì)。開(kāi)發(fā)性能較高，適用較廣，操作方便快捷的割灌機(jī)勢(shì)在必行[11]。 本次實(shí)踐課題主要研究的是小型便攜式割灌機(jī)，從目前的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，本次設(shè)計(jì)可以從以下幾個(gè)方面取得突破：減輕機(jī)具的震動(dòng)以及在機(jī)具質(zhì)量上的減輕。也是本次設(shè)計(jì)的討論重點(diǎn)。 第一章 便攜式割灌機(jī)的設(shè)計(jì)方案 1.1便攜式割灌機(jī)的比較和選擇 在該領(lǐng)域內(nèi)，常見(jiàn)的便攜式灌溉機(jī)有手持式灌溉機(jī)和懸掛式灌溉機(jī)。側(cè)掛式及背負(fù)式是便攜式割灌機(jī)的兩種形式。兩者的傳動(dòng)方式存在差異。手扶式割灌機(jī)由可以經(jīng)過(guò)操作者推動(dòng)，使機(jī)器發(fā)生位移，從而進(jìn)行相關(guān)作業(yè)。懸掛式割灌機(jī)在小面積的作業(yè)中難以施展，更適合大面積的割灌作業(yè)。 就目前而言，割灌機(jī)的使用是特別普遍的，我們?cè)诤芏喙ぷ髦卸寄芸吹礁罟鄼C(jī)的使用。例如森林中細(xì)化種植的推廣，蘆葦?shù)茸魑锏氖崭?。但最為普遍的就是?duì)草坪的修剪和綠化的相關(guān)作業(yè)。隨著國(guó)家與居民對(duì)生態(tài)環(huán)境的重視進(jìn)一步加深，國(guó)家對(duì)綠化的投入與環(huán)境建設(shè)的投入大幅提高，相應(yīng)的對(duì)于綠化所使用到的機(jī)器和設(shè)備的。更新也比較快，投入的成本也相對(duì)較多。但通過(guò)考察相映的機(jī)械市場(chǎng)，我們發(fā)現(xiàn)在該領(lǐng)域中，國(guó)外的機(jī)械設(shè)備占據(jù)了較大的比例。中國(guó)有著巨大的消費(fèi)市場(chǎng)，但是相應(yīng)的生產(chǎn)并沒(méi)有跟上時(shí)代的步伐。國(guó)產(chǎn)的便攜式割灌機(jī)在該領(lǐng)域中并沒(méi)有較多的話語(yǔ)權(quán)。但國(guó)家對(duì)環(huán)境建設(shè)的投入不斷增多，使得眾多商機(jī)的大幅出現(xiàn)，這給國(guó)外的很多商家提供了發(fā)展機(jī)會(huì)。中國(guó)相應(yīng)的機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)想要獲得更好的發(fā)展，在人類命運(yùn)共同體的構(gòu)建當(dāng)中，必須積極地向國(guó)外學(xué)習(xí)借鑒優(yōu)良的技術(shù)，取其精華，棄其糟粕，為我所用。并對(duì)其進(jìn)行大膽的創(chuàng)新，使其獲得更好的發(fā)展[12]。 不同類別的便攜式割灌機(jī)，它們?cè)谛阅?、使用方式、以及適用對(duì)象等各方面都各不相同。側(cè)懸式割灌機(jī)更適合除草與灌木修剪等作業(yè)[13]。背負(fù)式割灌機(jī)中，隔震膠片也被設(shè)計(jì)安裝在了相應(yīng)的位置上。柔性軸是套在柔性管中傳遞扭矩的鋼絲柔性軸。橡膠軟管涂覆有金屬保護(hù)套包裹辮纏繞的條帶螺紋管，對(duì)相關(guān)零件起到保護(hù)作用。對(duì)于一些比較崎嶇地方，便攜式割灌機(jī)更能充分發(fā)揮其市場(chǎng)效果，而以軟軸傳動(dòng)的背負(fù)式割灌機(jī)，在作業(yè)時(shí)更加具有靈巧、方便。 1.2便攜式割灌機(jī)的組成及工作原理 1.2.1便攜式割灌機(jī)的組成 本次課題對(duì)背負(fù)式割灌機(jī)進(jìn)行了研究。該機(jī)器分為背負(fù)和機(jī)器兩個(gè)模塊。發(fā)動(dòng)機(jī)、負(fù)載托架和離合器組成其動(dòng)力部分。機(jī)器部分主要包括軟軸傳動(dòng)組、工作桿齒輪箱操作手柄和切削工藝裝置。 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下： 1.軟軸傳動(dòng)組 2.離合器 3.發(fā)動(dòng)機(jī) 4.油箱 5.背墊 6.背帶 7.切割裝置 8.齒輪箱 9.保護(hù)罩 10.工作桿 11.前把手 12.背負(fù)架 13.后把手 圖1.1 便攜式割灌機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1.2.2便攜式割灌機(jī)的工作原理 使用者將背起背負(fù)架，使相關(guān)部件根據(jù)實(shí)際需要來(lái)適應(yīng)操縱桿的角度變化，通過(guò)操縱桿的轉(zhuǎn)動(dòng)改變動(dòng)力輸出，這是便攜式割灌機(jī)的工作原理。該機(jī)器的轉(zhuǎn)速可以通過(guò)使用人員調(diào)節(jié)裝配在工作桿上的手油門改變供油量來(lái)得到控制。離合力在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到相關(guān)水平時(shí)發(fā)生作用。使軟軸轉(zhuǎn)動(dòng)，繼而帶動(dòng)硬軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并經(jīng)斜錐齒輪的減速換向，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)切割裝置，完成切割作業(yè)?？刂朴烷T的供油量可以實(shí)現(xiàn)便攜式割灌機(jī)的開(kāi)與關(guān)不同狀態(tài)間的相互轉(zhuǎn)換。若要關(guān)閉便攜式割灌機(jī)，則將供油量關(guān)至為零，在割灌機(jī)停止作業(yè)后，可以進(jìn)行工作地點(diǎn)的更換。在使用割灌機(jī)前對(duì)其進(jìn)行細(xì)致的檢查和做一定的準(zhǔn)備工作是非常有必要的。首先把機(jī)器放在平地上，然后檢查油箱和冷卻水箱是否處于正常狀態(tài)，例如是否存在泄漏等非密封的情況。然后打開(kāi)水箱蓋，按設(shè)計(jì)要求，加入適量的冷卻水后關(guān)閉蓋子，開(kāi)啟油箱蓋，用緩慢的速度往里加燃油，但避免油料過(guò)滿，蓋上并擰緊油箱蓋。接下來(lái)放置在水平位置，觀察燃油與水是否發(fā)生泄漏，若均顯示情況正常，那么可以開(kāi)始正常的使用。 第二章 便攜式割灌機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 本次研究設(shè)計(jì)采用風(fēng)冷二沖程，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速為3000r/min，輸出功率是1.25kw，排量為40-50cc，油箱容量1.2升的發(fā)動(dòng)機(jī)。 發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理如下：它有三個(gè)孔，即進(jìn)排氣口和發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上的通氣孔，三個(gè)孔被活塞關(guān)閉在給定時(shí)間。根據(jù)活塞運(yùn)動(dòng)的不同方式，該發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)有兩個(gè)行程。氣孔在活塞自下而上移動(dòng)的時(shí)候被關(guān)閉，這時(shí)候，氣缸里面的氣體被壓縮。當(dāng)活塞在最上方被壓縮后，氣體產(chǎn)生膨脹推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)活塞向下運(yùn)動(dòng)使進(jìn)氣口被關(guān)閉，當(dāng)他移動(dòng)到最下方的時(shí)候，排氣口被打開(kāi)，這時(shí)候里面產(chǎn)生的廢氣得以排出。排氣結(jié)束后換氣孔被打開(kāi)，空氣交換可在這時(shí)有效的進(jìn)行。發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖如下所示： 圖2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖 2.2離合器的設(shè)計(jì)選擇 發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱之間有一個(gè)特殊的位置，是屬于離合器安裝的。離合器安裝的過(guò)程當(dāng)中一些零部件可以使其更加穩(wěn)固。這些部件往往出現(xiàn)在飛輪的后面。離合器的輸出軸，也就是變速箱的輸入軸，它們是共用的。離合器的工作原理類似于開(kāi)關(guān)，離合器的結(jié)合就相當(dāng)于是開(kāi)關(guān)的打開(kāi)，而離合器的分離則相當(dāng)于是開(kāi)關(guān)的關(guān)閉。離合的存在使整個(gè)系統(tǒng)能夠有效地進(jìn)行運(yùn)行，是整個(gè)系統(tǒng)中必不可少的部分。離合器種類繁多，性能各有差異，結(jié)合實(shí)際，摩擦離合器的性能更符合本次研究設(shè)計(jì)的需要。 摩擦式離合器見(jiàn)下圖： 圖2.2 A摩擦式離合器 圖2.2B 摩擦式離合器三視圖 2.2.1確定總體設(shè)計(jì)方案 在此設(shè)計(jì)中，由于離合器適用外徑偏小但滑塊有兩塊，并為了設(shè)計(jì)中其他零件的正確安裝，所以選擇數(shù)據(jù)壓縮空氣彈簧的形式，為更好地進(jìn)行分析計(jì)算。離心塊和被動(dòng)盤間隙取是1毫米。 2.2.2確定離合器需要傳遞的扭距 離合器安裝軸轉(zhuǎn)速==6000r/min 根據(jù)公式,可得=9550=2.3875（Nm） =（Nm） 式中：β≥1—扭距儲(chǔ)備系數(shù)，一般β=1.2 ～2，此處取β=1.2 故= ==1.2×2.3875=2.865（Nm） 2.2.3摩擦式離合器摩擦片參數(shù)與尺寸計(jì)算 摩擦盤工作面平均直徑計(jì)算公式=(2.5～4）d 摩擦盤工作面外直徑=1.25Dp、內(nèi)直徑=0.75Dp 通過(guò)驗(yàn)算與校核，所取值不滿足設(shè)計(jì)條件，不可采用。因此，將摩擦盤外直徑改為=120mm，內(nèi)直徑=90mm 由公式=（+）=×（120+90）mm=105mm 摩擦盤寬度b===15mm 摩擦面對(duì)數(shù)：m=1 摩擦盤脫開(kāi)時(shí)所需的間隙取1mm 根據(jù)公式Tc=確定計(jì)算轉(zhuǎn)矩。 其中，T是離合器理論轉(zhuǎn)矩，可取最大工作轉(zhuǎn)矩，即T=4.011N.m, K是離合器工況系數(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與要求，此處K取1.2 Km是離合器接合頻率系數(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與要求，此處Km取1 KV為離合器滑動(dòng)速度系數(shù)，根據(jù)公式=(m/s) ==32.97(m/s) 據(jù)設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與要求可得KV=0.924 可得，Tc=5209（Ncm) 壓緊力：Q=，μ為摩擦面的摩擦系數(shù)，本設(shè)計(jì)采用黃銅，μ取0.17 代入后Q=3830（N) 許用傳遞轉(zhuǎn)矩：應(yīng)滿足=π()≥Tc 其中是許用壓強(qiáng)，據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，本設(shè)計(jì)取20～402 K1是摩擦片數(shù)修正系數(shù)，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，取K1=1 將參數(shù)代入公式得 =π×（122-92)×10.5×1×0.17×40×1=8828(Ncm) 因此可知≥，滿足校核條件。 摩擦面壓強(qiáng)：應(yīng)滿足p=≤pp 將已知量代入公式可得p=37.442 據(jù)相關(guān)的要求，許用壓強(qiáng)為20～402，所以符合。 2.2.4摩擦式離合器圓柱螺旋壓縮彈簧參數(shù)與尺寸計(jì)算 1.原始條件 最小工作載荷： = 0 N 最大工作載荷： 3830 N 工作行程： h = 8 mm 端部結(jié)構(gòu)：端部并緊，磨平，兩端支撐圈各一圈 彈簧材料：碳素彈簧鋼絲 C 級(jí) 參數(shù)計(jì)算: 初算彈簧剛度 P` ： P` = = = 478.75( N / mm) 工作極限載荷 ，故 =3830 N 彈簧材料直徑 d 及彈簧中徑 D 與有關(guān)參數(shù) 根據(jù) 與 D 條件從《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》11-24 頁(yè)表 11.2.19 查表得 表2.1彈簧參數(shù) d D ?j Pd` 10 40 4615 2.991 1543 有效圈數(shù) n ： n=== 3.22 圈 按照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》11-17 頁(yè)表 11.2.10 取標(biāo)準(zhǔn)值為 n=3.25 總?cè)?shù) ： = n +2 = 3.25 + 2 = 5.25 圈 彈簧剛度 P ` ： P`= == 474.77 N / mm 工作極限載荷下的變形量 == 3.25 × 2.991 = 9.72mm9.7mm 節(jié)距 t ： t =+d=+10= 12.98mm 自由高度 H0= 1.5d = 3.25×12.98 + 1.5×10 = 57.2mm 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》11-17 頁(yè)表 11-2-12 取標(biāo)準(zhǔn)值為 H0=58mm 彈簧外徑 = D + d = 40 + 10 =50mm 彈簧內(nèi)徑 = D - d =40 +10= 30mm 螺旋角ɑ===5.8970 展開(kāi)長(zhǎng)度 L： L=== 663.24mm 驗(yàn)算： 最小載荷時(shí)的高度：-= 58mm 最大載荷時(shí)的高度： --=50mm 極限載荷時(shí)的高度：-- 實(shí)際工作行程： h = H1- H n = 58 - 50 = 8mm 高徑比： b ==1.45 ≤ 2.6 獲得資格，不具備穩(wěn)定性檢查。 2.2.5圓盤摩擦離合器軸用平鍵參數(shù)與尺寸計(jì)算 1.摩擦盤用平鍵參數(shù)選擇 根據(jù)要求，離合器軸和摩擦片間采用平鍵連接。離合器主動(dòng)摩擦盤安裝軸半徑是10毫米，查表選用以下尺寸的平鍵： 表2.2平鍵參數(shù) 軸的公稱直徑d 鍵尺寸b*h 鍵槽 深度 半徑 軸 t1 轂 t2 最小 最大 17~22 6*6 3.5 2.8 0.16 0.25 長(zhǎng)度 L 28 2.鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算： 其中 T：為轉(zhuǎn)矩 T=52090N.mm D：軸的直徑 D=20 mm k：鍵與輪轂的接觸高度 k=2.8mm，即 t2, l：鍵的工作長(zhǎng)度( mm)，選用 B 型平鍵，l=L =28mm ：許用擠壓應(yīng)力，按照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》5-227頁(yè)表 2.1 查表得取 100~120MPa 代入公式得： 滿足校核條件。 鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算： 根據(jù)題目要求，此處為平鍵的靜聯(lián)接，應(yīng)用的計(jì)算公式為 其中 T：為轉(zhuǎn)矩 T=52090Nmm D：軸的直徑 D=25 mm k：鍵與輪轂的接觸高度 k=3.3mm，即 t2, l：鍵的工作長(zhǎng)度 mm，選用 B 型平鍵，l=L =28mm ：許用擠壓應(yīng)力，按照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》5-227頁(yè)表 5.3.17 查表得取 100~120MPa代入公式得： 滿足校核條件。 4.圓盤摩擦離合器軸承參數(shù)與尺寸選用 此處軸承的作用是信息傳遞軸向力，因此我們選用不同軸承。軸直徑 d=25mm，根據(jù)在《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四百一十八頁(yè)當(dāng)中的表2.3中查找得出，單向推力球軸承選擇使用下面的類型： 表2.3軸承參數(shù) 基本尺寸 /mm d 25 D 42 T 11 基本額定載荷 / Ca 15.2 C0a 30.2 最小載荷常數(shù) A 0.005 極限轉(zhuǎn)速 r/min 脂 4300 油 6000 質(zhì)量 /kg W 0.055 軸承代號(hào) 51000型 51105 其他尺寸 /mm D1 26 D1 42 r 0.6 安裝尺寸 /mm da 35 Da 32 r a 0.6 此類型號(hào)的離合器軸承滿足使用。 離合器剩余數(shù)據(jù)和尺寸精度的確認(rèn) 墊片的查找選用：以安裝軸尺寸為基礎(chǔ)在《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的第5-150頁(yè)中的表?格5-1-157查找得出。使用平墊圈國(guó)標(biāo)?C?級(jí)（GB/T95—2002）平均外徑為?d=12mm，外緣直徑為?=24mm，內(nèi)緣直徑為=13.5mm，厚度為?h=2.5mm 螺栓的查找選用：依照安裝軸的尺寸為基礎(chǔ)，在《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中第5-86頁(yè)中的表格?5-1-83查找得出，選擇使用的螺栓尺寸為M12。 2.3傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)軸為擁有高速轉(zhuǎn)動(dòng)、少量支承特點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)體，對(duì)于它來(lái)說(shuō)動(dòng)平衡比較重要的。通常來(lái)說(shuō)在出廠之前會(huì)對(duì)傳動(dòng)軸完成動(dòng)平衡的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，并且在實(shí)驗(yàn)完成后使用平衡機(jī)對(duì)它的動(dòng)平衡做出相應(yīng)的改進(jìn)。本次設(shè)計(jì)的便攜式割灌機(jī)相關(guān)的部件經(jīng)軟軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)控制相關(guān)部件，更好地確保機(jī)器的正常工作。 就像圖2.3所展現(xiàn)出的構(gòu)成圖： 圖2.3 傳動(dòng)部分結(jié)構(gòu)圖 圖2.4 傳動(dòng)部分三視圖 2.4減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 減速器作為一種精密機(jī)械，它能根據(jù)實(shí)際需要降低工作轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩，是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可或缺的部分。通常被分為國(guó)家通用減速器和特種減速器兩類。這兩種減速器的性能是不一樣的。在選用減速器時(shí)應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)的實(shí)際需要以及綜合多方面的考慮分析，進(jìn)行相關(guān)的研究對(duì)比，挑選處于需求最為匹配的減速器。本次采用了錐齒輪減速器。根據(jù)具體需求，錐齒輪傳動(dòng)可以設(shè)計(jì)成不一樣的形式[14]。 1.設(shè)計(jì)參數(shù) 據(jù)國(guó)家相關(guān)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求，在進(jìn)行相關(guān)強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，我們選用的計(jì)算依據(jù)是齒寬中點(diǎn)處的等效齒輪。 齒數(shù)比u、齒距R、分度圓直徑、分度圓平均直徑與等效齒輪分度圓直徑的關(guān)系如下： 圖2.5齒距R 分度圓直徑 分度圓平均直徑與等效齒輪分度圓直徑的關(guān)系 直齒錐齒輪傳動(dòng)的幾何參數(shù)： (2.1) 大、小齒輪都選用45鋼，選用8級(jí)精度，選取=16，=22，則u==1.375 ， ， ， (2.2) 計(jì)算得： (2.3) 令，叫作錐齒輪傳動(dòng)的齒寬系數(shù)，通常取，常用的值為。于是： (2.4) 計(jì)算得： 由圖10能寫出當(dāng)量直齒圓柱齒輪的分度圓半徑與平均分度圓直徑的關(guān)系式為： (2.5) 現(xiàn)以表示當(dāng)量直齒圓柱齒輪的模數(shù)，亦即錐齒輪平均分度圓上齒輪的模數(shù)（簡(jiǎn)稱平均模數(shù)），則當(dāng)量齒數(shù)為： (2.6) 齒輪明顯等效傳動(dòng)比，錐齒輪，使底切將避免產(chǎn)生，應(yīng)不小于當(dāng)量的門齒的正齒輪的齒的數(shù)目。另外，由式（2.4）極易得出平均模數(shù)和大端模數(shù)m的關(guān)系為： (2.7) 計(jì)算得： 頂隙：c=c*me=0.2×1=0.2mm 大端齒頂高：ha1=(1+x1）me=(1+0.18)×1=1.18mm,ha2=0.82mm 大端齒根高：hf1=(1+c*-x1)me=（1+0.2-0.18)×1=1.02mm hf2=(1+c*-x2)me=（1+0.2+0.18)×1=1.38mm 全齒高：h=(2+c*)me=（2+0.2)×1=2.2mm 齒根角：==4.28884° ==5.79358° 齒頂角：=5.79358°，θa2=θf(wàn)1=4.28884° 頂錐角：36.02737°+5.79358°=41.820950° 53.97263°+4.28884°=58.26147° 根錐角：36.02737°-4.28884°=31.73853° -53.97263°-5.79358°=48.17905° 大端齒頂圓直徑：16+2×1.18×0.808736=17.909mm 22+2×0.82×0.588171=22.965mm 當(dāng)量齒數(shù)：19.784mm，37.404mm 當(dāng)量齒輪分度圓直徑：=16.875mm， ==31.904mm 當(dāng)量齒輪根圓直徑：=15.857mm，=29.980mm 當(dāng)量齒輪傳動(dòng)中心距：av=24.390mm 2.輪齒的受力分析 在這個(gè)錐齒輪齒所擁有的工作面上，它承受到的法向載荷帶來(lái)的作用力基本上都被看作是在平均計(jì)算分度圓上面被全部集中作用掉，就是齒寬中點(diǎn)法向截面（Pabc平面）內(nèi)。和圓柱齒輪原理相同，通過(guò)使法向載荷分解成兩個(gè)方向的力：和分度圓錐面相切的周向分力（圓周力）、和分度圓錐母線相垂直的分力,最后讓垂直的分力分解成兩個(gè)：徑向分力還有軸向分力。作用在這個(gè)輪齒上的所有力的角度方向在下圖2.6進(jìn)行解析展示，各個(gè)作用力的值為： 圖2.6受力分析圖 直齒錐齒輪的輪齒受力分析： 式中，與及與大小相等，方向相反。 3. 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 直齒錐齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度可近似地按平均分度圓處的當(dāng)量圓柱齒輪進(jìn)行計(jì)算。因而可直接沿用式得： 直齒錐齒輪的載荷相關(guān)系數(shù)進(jìn)行同樣為，其中使用系數(shù)可查表得到，??；動(dòng)載系數(shù)可按圖2.7中低一級(jí)的精度線及查??； 圖2.7 動(dòng)載系數(shù)值與的關(guān)系 齒尖載荷分配系數(shù)及可取為1；齒向載荷分布系數(shù)可按下式計(jì)算： 式中，是軸承系數(shù)，可從表2.4中查取。 引入式（2.2），得： （2.8） =1.25；=1.16；1.65；1.0；=350N 、分別是齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)，按當(dāng)量齒輪查表2.4。 表2.4 軸承系數(shù) 應(yīng) 用 小輪和大輪的支承 兩者都是兩端軸承 一個(gè)兩端支承一個(gè)軸臂 兩者都是懸臂 飛機(jī) 1.00 1.10 1.25 車輛 1.00 1.10 1.25 工業(yè)用、船舶用 1.10 1.25 1.50 表2.4（1）齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù) 17 18 19 20 21 22 2.97 2.91 2.85 2.80 2.76 2.72 1.52 1.53 1.54 1.55 1.56 1.57 表2.4（2）齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù) 23 24 25 26 27 28 2.69 2.65 2.62 2.60 2.57 2.55 1.575 1.58 1.59 1.595 1.60 1.61 引入式（2.2），得： 并將 代入上式可得： （2.9） 式(2.8)為設(shè)計(jì)計(jì)算公式；式（2.9）為校核計(jì)算公式。兩式中、的單位為，m的單位為mm，其余各符號(hào)的意義和單位同前。 4.齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 直線錐齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度用平均分度圓處的等效圓齒輪計(jì)算， 工作齒是斜齒的寬度在根據(jù)公式計(jì)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度時(shí)，公式中的綜合曲率為 得： （2.10） 將式（2.10）即，等代入下式，并令接觸線長(zhǎng)度，得： 對(duì)的直齒錐齒輪，，于是可得： （2.11） （2.12） 式（2.11）為設(shè)計(jì)計(jì)算公式；式（2.12）為校核計(jì)算公式。兩式中、的單位為，m的單位為mm，其余各符號(hào)的意義和單位同前。 復(fù)合齒形系數(shù)：YFS1=4.5；YFS2=4.45， 重合度系數(shù)：=0.25+=0.71， 錐齒輪系數(shù)：=1 載荷分配系數(shù)：==1 齒根彎曲應(yīng)力計(jì)算值：784 齒根許用彎曲應(yīng)力： ， 齒根抗彎疲勞強(qiáng)度基本值：， 壽命系數(shù)：，長(zhǎng)期工作，取為無(wú)限壽命設(shè)計(jì) 相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)： 相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)： 尺寸系數(shù)：1 最小安全系數(shù)： 許用彎曲應(yīng)力值： 齒根彎曲強(qiáng)度校核結(jié)果：；；比較發(fā)現(xiàn)，曲齒錐齒輪在傳動(dòng)過(guò)程中表現(xiàn)出了很多的優(yōu)勢(shì)，無(wú)論是運(yùn)行效率，亦或是產(chǎn)生的噪音等外顯因素，都超出了人們的預(yù)期。因此，受到了市場(chǎng)的認(rèn)可與歡迎。 由齒輪、軸和軸承三部分組成了減速器。在使用的過(guò)程中應(yīng)該注意使用的規(guī)范性，同時(shí)對(duì)相應(yīng)的軸進(jìn)行相關(guān)的養(yǎng)護(hù)，各齒輪間應(yīng)該定時(shí)定量的用潤(rùn)滑脂或者潤(rùn)滑稀油進(jìn)行涂抹，以改善各部件的運(yùn)行狀態(tài)，延長(zhǎng)相關(guān)部件的使用壽命。 為了禁止來(lái)自外部的潤(rùn)滑油和灰塵進(jìn)入盒，應(yīng)該在相應(yīng)位置設(shè)置密封元件。 箱體是減速器的關(guān)鍵部件。箱體制造選材也是極為關(guān)鍵的，選材的科學(xué)性將影響到箱體的使用壽命和整個(gè)機(jī)器系統(tǒng)的使用壽命。一個(gè)好的箱體可以提高機(jī)器的品質(zhì)。通常情況下箱體的選材一般使用灰鑄鐵，這得益于它的減震效果明顯。此外鑄鋼也使用得較為廣泛。為了在后期的使用當(dāng)中滿足拆卸修理與再次組件安裝改良的需要，箱體的是設(shè)計(jì)采用分體式，也就是說(shuō)箱體是可以相互進(jìn)行拆分的。按設(shè)計(jì)規(guī)定，我們將身體分為上蓋與下蓋兩個(gè)部分。但上蓋與下蓋的連接是通過(guò)螺栓的存在而實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)螺栓是箱體構(gòu)造當(dāng)中的關(guān)鍵部分，所以在預(yù)先進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，螺栓的位置應(yīng)該被精確地預(yù)留出來(lái)。相應(yīng)的還應(yīng)留出一定的空間滿足用扳手進(jìn)行以便操作擰緊螺栓的需要。在減速器的設(shè)計(jì)當(dāng)中，除了箱體的材料以及螺栓選用和安裝需要注意相關(guān)問(wèn)題外，其他零部件的選用和安裝也應(yīng)該進(jìn)行慎重考慮。 錐齒輪軸如圖所示： 圖2.9 錐齒輪軸 2.5便攜式割灌機(jī)工作頭的設(shè)計(jì) 本文研究的小型便攜式割灌機(jī)可用三角刀片或尼龍絲等進(jìn)行切割，將其安裝在工作頭上便可進(jìn)行工作，刀片轉(zhuǎn)速3000r/min，切割直徑4cm以內(nèi)的灌木、雜草。如圖2.10所示： 圖2.10A 刀片 圖2.10 B工作頭3D圖 圖2.10 C工作頭三視圖 2.6便攜式割灌機(jī)把手的設(shè)計(jì) 本文研究了手柄寬度和握把點(diǎn)的空間位置對(duì)最大展開(kāi)水平和操作力的影響。在林地經(jīng)營(yíng)中，用刀片采伐灌木時(shí)，作業(yè)力水平應(yīng)較高，作業(yè)力水平影響人的水平。特別是在噪聲、振動(dòng)、熱負(fù)荷能力和重量負(fù)荷的綜合治理下，如果系統(tǒng)運(yùn)行力過(guò)大導(dǎo)致人體失去平衡而導(dǎo)致跌倒，那么人體的平衡系統(tǒng)功能將受到社會(huì)的影響。如果一個(gè)巨大的水平力作用在身體上，墜落的潛在風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)增加，故研究手柄與使用人員之間的幾何關(guān)系對(duì)降低水平操作力有重要意義[15]。 手柄的寬度，高度和向后操作的抓地力具有顯著的相互影響。因此，小型便攜式灌溉切割機(jī)前后手柄設(shè)計(jì)的合理程度將會(huì)影響使用者的操作體驗(yàn)以及整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性分析以及家庭作業(yè)管理的效率有著重要的影響[16]。 所示左右把手圖如下： 圖2.11A左右把手 圖2.11BU型手柄三視圖 2.7背架、后蓋及機(jī)架的設(shè)計(jì) 靠背載體是一個(gè)重要的灌木切割機(jī)的載體，由操作員背框可以更方便攜帶割灌機(jī)和有效的操作，以及固定設(shè)備靠背框架，減震防震的效果[17][17]。如圖2.12所示為此次設(shè)計(jì)的背負(fù)背架： 圖2.12A背負(fù)背架 圖2.12B 背負(fù)背架三視圖 機(jī)殼是本次研究設(shè)計(jì)的小型便攜式割灌機(jī)的重要因素組成一個(gè)部分，不但起著固定資產(chǎn)保護(hù)機(jī)體的作用，還要充分考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)管理工作時(shí)的散熱技術(shù)問(wèn)題，如圖2.13所示為本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的機(jī)殼部分： 圖2.13A機(jī)殼 圖2.13 B后蓋 機(jī)架位于整個(gè)設(shè)計(jì)的底部，有重要的作用。它固定在整個(gè)機(jī)體上，還承載著整機(jī)的重力，保護(hù)油箱。機(jī)架設(shè)計(jì)如下所示： 圖2.14A 機(jī)架 圖 2.14B機(jī)架三視圖 2.8便攜式割灌機(jī)的減振降噪措施 盡管便攜式割灌機(jī)工作的靈巧，方便，但相對(duì)噪聲會(huì)對(duì)操作者產(chǎn)生更大的影響，高速機(jī)械噪聲是主要來(lái)源之一。在4kHz附近易影響聽(tīng)力損害，長(zhǎng)期直接導(dǎo)致職業(yè)性耳聾。因此，割灌機(jī)在工作時(shí)，應(yīng)盡量采用消聲器等多種途徑防止企業(yè)產(chǎn)生過(guò)大的噪聲。  第三章 便攜式割灌機(jī)的計(jì)算校核 3.1確定離合器需要傳遞的扭矩 由最大輸出扭矩是5209，b≥1─扭矩儲(chǔ)備系數(shù)，所以其最大輸出扭矩。 3.1.1初定結(jié)合轉(zhuǎn)速 因結(jié)合轉(zhuǎn)速 這里系數(shù)取1.25，由發(fā)動(dòng)機(jī)怠速 計(jì)算得 3.1.2確定離合器結(jié)構(gòu)形式 由初始給定數(shù)據(jù)條件，離心塊數(shù)量是2，即Z=2； 確定被動(dòng)盤直徑D=120mm,壁厚取2mm，離合器離心塊與被動(dòng)盤間隙，因摩擦配合為石棉——石棉，石棉厚度取為4mm，則被動(dòng)盤半徑R=60-2-6-1=51mm； 由離心塊質(zhì)心半徑選取范圍，再結(jié)合初步確定的離心塊結(jié)構(gòu)和形狀，初步選r=45mm； 離心塊與被動(dòng)盤材料都選45號(hào)鋼，由于摩擦配合為石棉——石棉， 故離心塊與被動(dòng)盤結(jié)合面均貼一層石棉，摩擦系數(shù)f選為0.5。 3.1.3初定離心塊質(zhì)量 1. 離心塊質(zhì)量須滿足兩個(gè)條件 (1) 結(jié)合轉(zhuǎn)速時(shí) 式中：─結(jié)合轉(zhuǎn)速時(shí)離心塊產(chǎn)生的離心力； ─彈簧對(duì)離心塊張緊力的徑向分力； ─結(jié)合轉(zhuǎn)速時(shí)的角速度。 (2) 傳遞最大扭矩時(shí) 式中： ─發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩時(shí)的轉(zhuǎn)速； ─發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩時(shí)的角速度； f─離心塊與被動(dòng)盤內(nèi)表面的摩擦系數(shù)（鋼對(duì)鋼：f＝0.15；鋼對(duì)石棉：f＝0.30；石棉對(duì)石棉：f＝0.36～0.50，這里取0.5） 由發(fā)動(dòng)機(jī)外特性參數(shù)：，， 代入其他數(shù)據(jù)：，，，，，計(jì)算得。 (3)計(jì)算彈簧在各個(gè)工況下受力 結(jié)合轉(zhuǎn)速時(shí)： 。 怠速時(shí)彈簧壓縮力：。 驗(yàn)證離合器高度： 因離合器允許高度為20mm，而h取值范圍為（1~2）d； 選定滑塊結(jié)構(gòu)為扇形，包角，中間挖空一定尺寸放置彈簧與螺栓，則由，列方程得： 材料為45鋼，故這里 解得， ,故離合器高度滿足要求。 (4) 滑塊的質(zhì)心運(yùn)算 由扇形形心計(jì)算公式：，設(shè)計(jì)滑塊； 再由組合圖形的形心計(jì)算公式：，計(jì)算得滑塊質(zhì)心約為21mm； 驗(yàn)算結(jié)合轉(zhuǎn)速，與理論計(jì)算值相差不大，故初選質(zhì)心符合要求。 3.2彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.2.1計(jì)算彈簧剛度 由： 怠速時(shí)彈簧所受壓力： 結(jié)合時(shí)彈簧最大工作壓力： 由胡克定律：， 計(jì)算得 故彈簧初始 3.2.2選擇與驗(yàn)算彈簧具體參數(shù) 彈簧材料選碳素鋼絲，初選彈簧指數(shù)C=5，中徑，查表得 K=1.3 ，估算簧絲直徑，查表得， 簧絲直徑：由 計(jì)算得： 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圓整為 工作圈數(shù)： 由，而 計(jì)算得，圓整為3.5. 總?cè)?shù)n：彈簧選擇冷卷，則總?cè)?shù)n=2+3.5=5.5 工作極限載荷： 工作極限載荷下的變形： 余隙： 節(jié)距：，取為3.6mm 中徑： 外徑： 內(nèi)徑： 自由高度：，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圓整為18mm 螺紋升角：，在之間，符合使用條件 展開(kāi)長(zhǎng)度： 驗(yàn)算穩(wěn)定性：，故C值符合要求 疲勞強(qiáng)度校核：彈簧滿足條件，可用。 3.3軸承的選取與校核 由輸出軸直徑與軸所受的載荷，初選軸承為GB/T292—1994 7004AC角接觸軸承， 主要尺寸為 由于軸承所受的最大徑向力為， 軸向力主要為軸的軸向竄動(dòng)，可認(rèn)為，故。 由機(jī)械的工作情況查表可得 軸承在此離合器中壽命為 而由： n取最高轉(zhuǎn)速，，，此軸承的基本額定載荷。 極限動(dòng)載荷 ——壽命系數(shù)，由軸承要求壽命查表取得2.52 ——轉(zhuǎn)速系數(shù)，由輸出軸最高轉(zhuǎn)速查表取得0.16 ——?jiǎng)虞d荷系數(shù)，由軸承工作環(huán)境情況查表取得1.4 ——溫度系數(shù)，由軸承估計(jì)工作溫度查表取得1 計(jì)算得，得，故軸承滿足工作條件。  結(jié) 論 本課題對(duì)便攜式割灌機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)以及分析。通過(guò)設(shè)計(jì)參數(shù)以及大學(xué)所學(xué)知識(shí)對(duì)其進(jìn)行研究計(jì)算，并對(duì)其重要部分進(jìn)行分析并進(jìn)行說(shuō)明。其中對(duì)離合器，減速器進(jìn)行了計(jì)算研究。 主要進(jìn)行了以下幾方面的設(shè)計(jì)： 1．便攜式割灌機(jī)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r及研究目的、意義； 2．便攜式割灌機(jī)的方案設(shè)計(jì)； 3．便攜式割灌機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇； 4．便攜式割灌機(jī)離合器，傳動(dòng)軸，減速器，工作頭，把手，后蓋，背架及機(jī)架的設(shè)計(jì)； 5．便攜式割灌機(jī)的計(jì)算審核。 通過(guò)對(duì)便攜式割灌機(jī)的研究，讓我知道了我國(guó)割灌機(jī)還不如外國(guó)的靈活方便，因此我們應(yīng)加快研究，并側(cè)重在靈活方便上，來(lái)減少勞動(dòng)力的同時(shí)提高我們的工作效率。目前，我國(guó)小型汽油機(jī)技術(shù)水平落后，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)性能受限、重量大、功率低。因此，我們應(yīng)該改進(jìn)和更換現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備，包括模具設(shè)計(jì)、制造和加工工藝，以達(dá)到減輕重量的目的。促進(jìn)該領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)水平的快速發(fā)展。  參考文獻(xiàn) [1] Physiological reactions during brush saw operation.Tnt Arch Occun Environ Health(1990). [2] 顧正平，沈瑞珍．90年代世界營(yíng)林機(jī)械發(fā)展特點(diǎn)[J]．北京：林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備, 1999. [3] 梁桂清．割灌機(jī)把手振動(dòng)分析[J]．北京：林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2000. [4] Epidemiological studies of vibration disease.Int Arch Occup Environ Health (1984). [5] 揚(yáng)文大．我國(guó)畜牧機(jī)械現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[M]．北京：畜牧業(yè)機(jī)械化，2000. [6] Jon Newton.Profitable organic Farming. Blackwell Science，1995. [7] 梁桂清．我國(guó)割灌機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及前景[J]．廣西：廣西機(jī)械，2000. [8] 張永志，王運(yùn)泰，辛宗生．中幼林撫育與機(jī)械化[J]．北京：林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，1999. [9] 林益民．論我國(guó)營(yíng)林機(jī)械化現(xiàn)狀及發(fā)展與對(duì)策[J]．北京：林業(yè)科技情報(bào)，2002. [10] 李育才．主編向21世紀(jì)的林業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略[M]．北京：中國(guó)林業(yè)出版社，1996. [11] 宋代平．生態(tài)植樹(shù)機(jī)發(fā)展綜述[J]．北京：林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2004. [12] 施昆山．美國(guó)林業(yè)[Z]．北京：中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院科技情報(bào)所，1988. [13] 金東清．談森林撫育機(jī)械化[ J]．北京：林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2001. [14] 徐顴，邱宣懷．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000. [15] 梁桂清．割灌機(jī)把手振動(dòng)分析[J]．北京：林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2000. [16] 戴濤亮．隨機(jī)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)[J]．北京：清華大學(xué)出版社，1984. [17] 汪風(fēng)泉，鄭萬(wàn)洽．試驗(yàn)振動(dòng)分析[J]．江蘇：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1988.  致 謝 時(shí)光匆匆，我的大學(xué)生活即將結(jié)束，四年生活使我受益匪淺。在這幾個(gè)月里我的論文在一次次的資料查詢，整理和修改中，終于完成了。 首先對(duì)導(dǎo)師多年的辛勤培養(yǎng)和關(guān)心表示衷心的感謝，表達(dá)我深深的敬意。還有感謝我的同學(xué)，在我困惑時(shí)，他們常帶給我開(kāi)拓性和建設(shè)性的意見(jiàn)。感謝關(guān)注我論文的所有老師和同學(xué)，在他們的幫助和支持下，我順利完成我的論文工作，我在此對(duì)他們表示衷心的感謝。 同時(shí)我的論文是在張廣杰老師的指導(dǎo)和幫助下完成的，我還要把最誠(chéng)摯的謝意獻(xiàn)給他，他嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、一絲不茍的工作作風(fēng)、誨人不倦的學(xué)者風(fēng)范、創(chuàng)造性的思維方法都極大地影響和教育了我，并成為我今后的學(xué)習(xí)和生活中寶貴的財(cái)富。 最后我要感謝參加我答辯的教授老師，感謝你們抽出寶貴的時(shí)間評(píng)閱我的論文。同時(shí)我在未來(lái)的日子里更加努力的學(xué)習(xí)工作，來(lái)報(bào)答父母的支持。 39