帶式割灌機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含9張CAD圖

帶式割灌機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含9張CAD圖,帶式割灌機(jī),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),cad 帶式割灌機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘 要 割灌機(jī)作為林業(yè)機(jī)械的一種，可以用于灌木切割、幼林撫育、采伐等作業(yè)。本次設(shè)計(jì)的帶式割灌機(jī)是懸掛在拖拉機(jī)后方的，靠拖拉機(jī)輸出動(dòng)力，通過(guò)帶傳動(dòng)傳遞動(dòng)力完成割灌作業(yè)，它能切割半徑9cm以內(nèi)的灌木。本次設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)帶式割灌機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)萬(wàn)向軸連接拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸和主傳動(dòng)軸，用錐齒輪將動(dòng)力傳遞給以及傳動(dòng)軸，完成主要的動(dòng)力傳動(dòng)；設(shè)計(jì)帶式割灌機(jī)的切割系統(tǒng)，通過(guò)帶傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞給切割軸，切割軸下端裝夾鋸片；設(shè)計(jì)帶式割灌機(jī)的張緊系統(tǒng)，使用張緊輪張緊的方法；確定帶式割灌機(jī)各個(gè)部件的布局方式，完成帶式割灌機(jī)的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：割灌機(jī)；帶傳動(dòng)；張緊機(jī)構(gòu) Abstract Cutting machine as a kind of forestry machinery, can be used for shrub cutting,young forest tending and cutting etc. The design of belt type cutting machine is a hanging on in the rear of the tractor, rely on the tractor power output, cut through the belt transmission power filling operation,it can cutting radius shrubs within 9 cm.This design mainly is to design the belt type cutting machine main drive system, through the universal shaft connection and the main transmission shaft,the tractor motive power output shaft with bevel gear pass power and transmission shaft,completed the main power transmission;Design the belt type cutting machine cutting system,pass power to cut by belt transmission shaft,shaft bottom clamping blade cutting;Design the belt type cutting machine tension system using the tension wheel tensioning method;Determine the belt cutting machine parts layout,complete the design of belt type cutting machine. Keywords：Cutting machine;Tape drive; Tensioning mechanism 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒 論 1 1.1 割灌機(jī)的概述 1 1.2 國(guó)內(nèi)、外帶式割灌機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.3 割灌機(jī)的市場(chǎng)前景 4 1.4 割灌機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 4 1.5 割灌機(jī)存在的問(wèn)題 5 1.6 割灌機(jī)的特點(diǎn)和用途 5 1.7 割灌機(jī)的分類 5 1.8 割灌機(jī)的正確使用 6 1.9 本文主要研究設(shè)計(jì)的內(nèi)容 7 第2章 割灌機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 2.1 帶式割灌機(jī)的設(shè)計(jì)要求 8 2.2 帶式割灌機(jī)的總體構(gòu)造 8 2.3 本章小結(jié) 9 第3章 割灌機(jī)的重要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 3.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 3.1.1 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 10 3.1.2 軸的設(shè)計(jì) 12 3.1.3 主傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 13 3.1.4 帶輪軸的設(shè)計(jì) 14 3.2 切割機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 16 3.3 張緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 17 3.4 機(jī)架的設(shè)計(jì) 19 3.5 本章小結(jié) 22 第4章 校核計(jì)算 23 4.1 軸的校核計(jì)算 23 4.2 軸承的選擇與校核計(jì)算 24 4.3 機(jī)架的校核計(jì)算 25 4.4 本章小結(jié) 25 結(jié) 論 26 致 謝 27 參考文獻(xiàn) 28 IV 第1章 緒 論 1.1 割灌機(jī)的概述 割灌機(jī)可以對(duì)半徑在9cm以內(nèi)的各種灌木和雜草進(jìn)行切割，它的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，操作起來(lái)比較方便，是一種較為理想的用于撫育幼林的林業(yè)機(jī)械，它是靠高速旋轉(zhuǎn)的鋒利刀片對(duì)灌木進(jìn)行切割，是一種用途廣、操作簡(jiǎn)單的林業(yè)機(jī)械，主要用于低矮灌木的割除以及中幼林的撫育、人工林的間伐等。我國(guó)林業(yè)發(fā)展的一個(gè)非常重要的方向是撫育間伐，所謂撫育間伐，就是在尚未長(zhǎng)成的樹林中定期地、重復(fù)多次地對(duì)部分林木進(jìn)行砍伐，為其余部分的樹木創(chuàng)造良好的生長(zhǎng)環(huán)境，促使其更好的生長(zhǎng)，一般從幼林生長(zhǎng)開始，一直到樹木成熟可以采伐前的木材要進(jìn)行3~4次的撫育間伐。 我國(guó)林業(yè)部門的近年來(lái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示我國(guó)林木總面積的71%(約80萬(wàn)hm2)都是中幼林，其中約有82%的中幼林未能及時(shí)的進(jìn)行撫育，迫切需要撫育的約有55萬(wàn)hm2，所以割灌機(jī)的撫育幼林的作用就得以應(yīng)用在大面積的幼林撫育中來(lái)。眾所周知，我國(guó)的國(guó)土面積巨大，所以我國(guó)的灌木資源極為豐富，而且近幾年來(lái)，為了防止水土流失，改善我國(guó)的生態(tài)環(huán)境，國(guó)家在西部地區(qū)持續(xù)大面積的種植灌木。灌木是一種防止水土流失物種，生物學(xué)家指出，根據(jù)沙生灌木的生物學(xué)特性，每隔3至5年就需要對(duì)生長(zhǎng)中的灌木進(jìn)行一次切割，切割可以使灌木更好的生長(zhǎng)。在切割時(shí)如果采用人力資源進(jìn)行割灌作業(yè)，對(duì)于大面積的灌木林來(lái)說(shuō)，其勞動(dòng)強(qiáng)度太大而且效率也非常低，而且不能及時(shí)的完成整個(gè)割灌作業(yè)因此只有使用割灌機(jī)械才能更好的提高切割的效率，保證短時(shí)間內(nèi)大面積的灌木切割。 割灌機(jī)有很多種，手扶式割灌機(jī)、懸掛式割灌機(jī)、側(cè)掛式割灌機(jī)等等，不同種類的割灌機(jī)適用于不同的割灌環(huán)境和工作量。而且它們的動(dòng)力來(lái)源也不同，由拖拉機(jī)牽引的割灌機(jī)是由割灌機(jī)來(lái)提供動(dòng)力，手扶式割灌機(jī)是由汽油或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)提供動(dòng)力。21世紀(jì)，科技正在日益發(fā)展和創(chuàng)新，所以割灌機(jī)也在不斷的發(fā)展和進(jìn)步，我們必須與技術(shù)進(jìn)步保持一致的步伐，使割灌機(jī)的技術(shù)越來(lái)越成熟，創(chuàng)造出更為先進(jìn)的割灌機(jī)。 1.2 國(guó)內(nèi)、外帶式割灌機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)外對(duì)于割灌機(jī)的開發(fā)研究是比較早的，我們不得不承認(rèn)由于國(guó)外的科技水平發(fā)達(dá)，起點(diǎn)高，水平也較高，廣泛采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，達(dá)到減輕整機(jī)的質(zhì)量，增大功率的目的，并形成了系列化的產(chǎn)品。歐洲中以德國(guó)STILHL公司為代表的生產(chǎn)廠家，其產(chǎn)品的動(dòng)力排量和功率種類多，可見其產(chǎn)品應(yīng)用范圍非常廣。前蘇聯(lián)生產(chǎn)的Cekowp-3型割灌機(jī)可用于幼林的撫育、灌木的采伐等。到了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)的被引入國(guó)內(nèi)。國(guó)外生產(chǎn)的割灌機(jī)械有著非常完善的技術(shù)，性能可靠，但價(jià)格比較昂貴，個(gè)人使用不劃算目前為止，國(guó)外很多國(guó)家?guī)缀跛械霓r(nóng)業(yè)機(jī)械制造公司都在生產(chǎn)割灌機(jī)械，能滿足各種割灌作業(yè)的需要。割灌機(jī)的主要結(jié)構(gòu)以及技術(shù)性能指標(biāo)目前為止都沒有太大的變化，只是在操作的靈活性和自動(dòng)化應(yīng)用方面有一定的改變。 國(guó)內(nèi)林業(yè)收割機(jī)械的開發(fā)研制的時(shí)間比較晚，與歐美的一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比，在技術(shù)水平、制造方法等方面還有一定的距離，主要缺點(diǎn)就是產(chǎn)品的種類少，產(chǎn)品所應(yīng)用的技術(shù)水平也較低。我國(guó)割灌機(jī)的開發(fā)、研究開始于1960年，目前國(guó)內(nèi)的割灌機(jī)生產(chǎn)廠家依然很少，而且產(chǎn)品的質(zhì)量不夠輕便，性能不先進(jìn)，種類單一，無(wú)法滿足各種用戶的不同需求。1992年原國(guó)家林業(yè)部為了研發(fā)制造一種可以提高割灌效率的收割灌木的機(jī)械給，黑龍江省木材采運(yùn)研究所下發(fā)了“山地清林機(jī)的研制”的項(xiàng)目。2G-200型懸掛式割灌機(jī)是該項(xiàng)目的一個(gè)重要成果，非常適合我國(guó)廣大農(nóng)村的各種經(jīng)營(yíng)作業(yè)。 如圖1-1，為現(xiàn)有一種手扶式割灌機(jī)，單人即可操作進(jìn)行割灌作業(yè)，缺點(diǎn)是作業(yè)范圍小，浪費(fèi)人力、時(shí)間。 圖1-1 本田L(fēng)T-CG2601型割灌機(jī) 我們必須承認(rèn)我國(guó)由于建國(guó)之前的很多坎坷，國(guó)家建立的很晚，這就導(dǎo)致在很多領(lǐng)域我們不能和歐美的一些國(guó)家相比較，但是我們也應(yīng)該看到，建國(guó)60多年來(lái)，我國(guó)能發(fā)展到今天這個(gè)水平已經(jīng)是個(gè)奇跡了，所以我們必須堅(jiān)信只要我們繼續(xù)努力，積極進(jìn)取，我們有一天會(huì)追上那些發(fā)達(dá)國(guó)家的。割灌機(jī)的發(fā)展也是一樣，雖然我們的技術(shù)落后，但是我們必須認(rèn)識(shí)到時(shí)間帶來(lái)的差距，所以隨著時(shí)間的推移，國(guó)內(nèi)創(chuàng)造的割灌機(jī)一定會(huì)在各個(gè)方面趕上國(guó)外的割灌機(jī)的。 我國(guó)灌木樹種資源極為豐富，近幾年來(lái)，為了防風(fēng)固沙、保持水土、改善生態(tài)系統(tǒng)、維持生態(tài)平衡，正在持續(xù)大面積種植灌木，僅內(nèi)蒙古鄂爾多斯市就有沙生灌1200多萬(wàn)畝，我國(guó)西部地區(qū)沙生灌木資源也非常豐富且集中。根據(jù)沙生灌木的生物學(xué)特性，每3到5年就需進(jìn)行平茬，平茬后生長(zhǎng)加快，萌發(fā)力加強(qiáng)，具有復(fù)壯作用。平茬收割時(shí)若手工勞作，其勞動(dòng)強(qiáng)度大且生產(chǎn)效率低，因此只有使用專業(yè)的割灌機(jī)械才能提高生產(chǎn)效率。 國(guó)外對(duì)割灌機(jī)的開發(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，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2CC到56.5CC，功率從0.6kW到2.8kW。日本生產(chǎn)的割灌機(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，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型割灌機(jī)可用于幼林的撫育、灌木的采伐和割草等。割灌機(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)操作人員可將割灌機(jī)背在肩上，用右手操作機(jī)器，左手扶著鋸切的樹木。前蘇聯(lián)制造的MNC大型除灌機(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)。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和胡斯克法爾納165R割灌機(jī)，后者還帶有可以更換的尼龍除草絲轉(zhuǎn)盤。德國(guó)制造的FS200AV割灌機(jī)上還配有減振裝置。 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)割灌機(jī)的開發(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、茶樹更新?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。 1.3 割灌機(jī)的市場(chǎng)前景 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)造良好的生長(zhǎng)環(huán)境，促使其生長(zhǎng)發(fā)育，一般自幼林郁閉開始到成熟林主伐前的用材要進(jìn)行3至4次撫育間伐。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)林分總面積的70%(約80萬(wàn)hm2)是中幼林，其中約80%的中幼林未及時(shí)進(jìn)行撫育，待撫育的約53萬(wàn)hm2。目前我國(guó)中幼林撫育間伐作業(yè)只有少量利用機(jī)械，大部分還靠手工作業(yè)(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。割灌機(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，質(zhì)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，使林業(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)/hm2計(jì)算，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。我國(guó)灌木樹種資源極為豐富，灌木林不僅是重要的生態(tài)林，而且是經(jīng)濟(jì)效益很高的商品林。灌木具有耐干旱、抗風(fēng)沙、天然更新快、萌發(fā)能力強(qiáng)和根系發(fā)達(dá)等特點(diǎn)，是我國(guó)造林綠化的重要樹種，也是西北地區(qū)防沙治沙和一些特殊自然地理區(qū)植被建設(shè)的重要森林群落。同時(shí)，灌木林還是重要的薪炭林、飼料林、工業(yè)原料林和景觀觀賞林，在林業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)中具有不可替代的地位。大力發(fā)展灌木林，充分發(fā)揮灌木林在生態(tài)建設(shè)、生態(tài)安全、生態(tài)文明中的突出優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。 1.4 割灌機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 割草機(jī)開始逐步取代步行自走式割草機(jī)手推式剪草機(jī)。特別是能實(shí)現(xiàn)零轉(zhuǎn)彎半徑，機(jī)動(dòng)性能非常好，能一機(jī)多用的全液壓草坪拖拉機(jī)一問(wèn)世，就得到了廣大用戶的普遍歡迎，預(yù)計(jì)不久的將來(lái)，還會(huì)有自動(dòng)化程度更高、操作更舒適的草坪機(jī)械出現(xiàn)。國(guó)內(nèi)21世紀(jì)生產(chǎn)的草坪割草機(jī)仍然以步行推手推割草機(jī)為主，是國(guó)外打發(fā)達(dá)國(guó)家20世紀(jì)80年代的水平，在國(guó)外已屬淘汰產(chǎn)品。 進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)除草機(jī)行業(yè)保持著多年高速增長(zhǎng)，并隨著我國(guó)加入WTO，直到2012年，除草機(jī)行業(yè)的出口也形勢(shì)喜人，2008年，全球金融危機(jī)爆發(fā)，我國(guó)除草機(jī)行業(yè)發(fā)展也遇到了一些困難，如國(guó)內(nèi)需求下降，出口減少等，除草機(jī)行業(yè)普遍出現(xiàn)了經(jīng)營(yíng)不景氣和利潤(rùn)下降的局面。 2009年，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)刺激計(jì)劃出臺(tái)和全球經(jīng)濟(jì)走出低谷，我國(guó)除草機(jī)行業(yè)也逐漸從金融危機(jī)的打擊中恢復(fù)，重新進(jìn)入良性發(fā)展軌道。 進(jìn)入2010年，全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的前景面臨波折，國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的呼聲逐漸升溫，貿(mào)易保護(hù)主義的抬頭，除草機(jī)行業(yè)中技術(shù)含量低的人力密集型企業(yè)，缺乏品牌的出口導(dǎo)向型企業(yè)面臨發(fā)展危機(jī)，而注重培養(yǎng)品牌和技術(shù)創(chuàng)新能力較強(qiáng)的企業(yè)將占得先機(jī)，除草機(jī)行業(yè)企業(yè)如何面對(duì)新的經(jīng)濟(jì)環(huán)境和政策環(huán)境，制定適合當(dāng)前形勢(shì)和自身特點(diǎn)的發(fā)展策略與競(jìng)爭(zhēng)策略，是除草機(jī)行業(yè)企業(yè)在未來(lái)兩年我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整大潮中立于不敗之地的關(guān)鍵。 2010-2016年中國(guó)除草機(jī)行業(yè)市場(chǎng)研究及投資發(fā)展預(yù)測(cè)報(bào)告將從宏觀和微觀環(huán)境對(duì)我國(guó)除草機(jī)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，政策環(huán)境，競(jìng)爭(zhēng)策略，投資前景，市場(chǎng)容量，進(jìn)出口形勢(shì)等方面進(jìn)行全面而權(quán)威的分析。 1.5 割灌機(jī)存在的問(wèn)題 隨著割灌機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，工作環(huán)境和工作量的不同導(dǎo)致了我們對(duì)不同類型割灌機(jī)的需求，所以現(xiàn)有割灌機(jī)所存在的問(wèn)題也就逐漸的顯現(xiàn)出來(lái)了。 目前市場(chǎng)上存在著不同品牌的、國(guó)內(nèi)、外生產(chǎn)的各種各樣的割灌機(jī)，但是通過(guò)我們對(duì)現(xiàn)有割灌機(jī)的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)割灌機(jī)都屬于手扶式小型割灌機(jī)，這種割灌機(jī)只能應(yīng)用于小范圍內(nèi)的割灌作業(yè)，并且需要工作人員投入很大的體力來(lái)完成割灌。國(guó)內(nèi)研制生產(chǎn)的一些型號(hào)的割灌機(jī)存在著很多問(wèn)題，比如性能不先進(jìn)，只徘徊在一、兩個(gè)品種規(guī)格上，沒能形成系列化的產(chǎn)品，面對(duì)國(guó)內(nèi)眾多的用戶，無(wú)法滿足其使用要求。對(duì)于這么多的缺陷，我認(rèn)為割灌機(jī)發(fā)展到了今天，技術(shù)水平逐日提高，我們必須充分利用現(xiàn)代的先進(jìn)技術(shù)，努力開發(fā)研制，使國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的割灌機(jī)早日達(dá)到國(guó)際的先進(jìn)水平。 根據(jù)上述的許多問(wèn)題，我們認(rèn)識(shí)到必須要增加割灌機(jī)的類型，以保證可以適用于不同的割灌作業(yè)。所以本次設(shè)計(jì)的帶式割灌機(jī)是一種懸掛式割灌機(jī)，可以用于大面積的切割灌木的林區(qū)作業(yè)。 1.6 割灌機(jī)的特點(diǎn)和用途 割草機(jī)主要應(yīng)用在園林裝飾修剪、草地綠化修剪、城市街道、綠化景點(diǎn)、田園修剪、田地除草，特別是公園內(nèi)的草地和草原，足球場(chǎng)等其他用草場(chǎng)地，私人別墅花園，以及農(nóng)林畜牧場(chǎng)地植被等方面的修整，還可用在秋收之時(shí)。不過(guò)，割草機(jī)在鄉(xiāng)村田邊、地頭、山地割草時(shí)具有一定的局限性，主要原因在于地勢(shì)不平、供電方式和割草機(jī)的重量便攜性等問(wèn)題?，F(xiàn)今常用的割草機(jī)為汽油割草機(jī)，又名汽油鋸。用途廣泛，主要用于公園草地、綠化帶、工廠草地、高爾夫球場(chǎng)、家里花園、草地、果園等場(chǎng)所的草坪修剪和美化。 其特點(diǎn)是工作平穩(wěn)，操作簡(jiǎn)單，對(duì)所需要切割的對(duì)象，主要是草類的切割性強(qiáng)，適用于高產(chǎn)草場(chǎng)與大型公園等。割草機(jī)依靠切割器上動(dòng)刀和定刀的相對(duì)剪切運(yùn)動(dòng)切割草類，其特點(diǎn)是割茬整齊，所需功率較小，但對(duì)牧草的適應(yīng)性差，易堵塞，適用于平坦天然的草場(chǎng)和人工草場(chǎng)作業(yè)。80年代中期開始生產(chǎn)并使用旋轉(zhuǎn)式割草機(jī)。依靠高速旋轉(zhuǎn)刀盤上的刀片沖擊切割牧草。隨著科技的提高，新改良的割草機(jī)產(chǎn)品的工作能力增強(qiáng)許多，在速度方面提高很多，節(jié)省了除草工人的作業(yè)時(shí)間，節(jié)約了大量的人力資源。 1.7 割灌機(jī)的分類 割灌機(jī)的工作頭部分有兩種，即刀片和尼龍頭，一般情況下，對(duì)于作業(yè)環(huán)境較好，沒有石塊等雜物時(shí)，可采用帶有刀片的割灌機(jī)，反之，則選用尼龍頭式割灌機(jī)，這樣更能提高工作效率，同時(shí)作業(yè)也更安全。按照動(dòng)力的不同，割灌機(jī)分為電動(dòng)和內(nèi)燃動(dòng)力，而內(nèi)燃動(dòng)力又可分為二沖程和四沖程汽油機(jī)；按照傳動(dòng)方式的不同，割灌機(jī)分為直桿傳動(dòng)和軟軸傳動(dòng)；按照發(fā)動(dòng)機(jī)供油方式的不同，割灌機(jī)分為浮子式、泵膜式。 目前，我國(guó)的割灌機(jī)大多是背負(fù)式輕型割灌機(jī)，而大功率的割灌機(jī)則都懸掛在履帶拖拉機(jī)上，其體積龐大、耗油量大，不適合小林區(qū)作業(yè)。背負(fù)式輕型割灌機(jī)可分為側(cè)掛式割灌機(jī)和后背式割灌機(jī)。 側(cè)掛式割灌機(jī)：國(guó)產(chǎn)2GC-3、DG-3型割灌機(jī)即屬側(cè)掛式割灌機(jī)，此類型的割灌機(jī)又稱硬軸割灌機(jī)，靠背帶上的吊鉤掛在操作者的側(cè)面，兩手握住手柄操縱機(jī)器，其發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸與傳動(dòng)軸位于同一直線上，動(dòng)力通過(guò)離心式離合器、剛性軸傳至減速器，帶動(dòng)工作部件旋轉(zhuǎn)進(jìn)行作業(yè)。 后背式割灌機(jī)：國(guó)產(chǎn)FBG-1.3型割灌機(jī)即屬后背式割灌機(jī)，此類型的割灌機(jī)又稱軟軸割灌機(jī)，其發(fā)動(dòng)機(jī)和皮帶減速裝置安裝在機(jī)架上，用背帶背負(fù)進(jìn)行作業(yè)，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過(guò)離心式離合器、減速器、鋼絲軟軸及軸承架帶動(dòng)工作部件，由于傳動(dòng)軸與刀片的夾角可以調(diào)整以適應(yīng)不同身高的操作者及在不同坡地上作業(yè)，為此操作者只需用手握托住手把就可操縱工作部件。兩種割灌機(jī)在構(gòu)造上存在一定的差異，致使其具有不同的使用特點(diǎn)，為此，使用者需根據(jù)具體的使用條件及作業(yè)對(duì)象來(lái)正確選擇合適的割灌機(jī)機(jī)型，并通過(guò)使用實(shí)踐來(lái)掌握各自的操作要領(lǐng)。 1.8 割灌機(jī)的正確使用 熟悉割灌機(jī)的構(gòu)造、工作原理和使用規(guī)則是正確、安全使用割灌機(jī)的前提。因此，操作人員必須經(jīng)過(guò)培訓(xùn)，在首次使用割灌機(jī)前要認(rèn)真、仔細(xì)地閱讀使用說(shuō)明書，在詳細(xì)了解其操作規(guī)則的基礎(chǔ)上方可進(jìn)行操作，否則不能使用。為了保證操作人員的安全，以下幾類人群不能使用割灌機(jī)：未成年人、過(guò)度疲勞的人、患病的人、喝酒的人、因吃藥而會(huì)影響工作的人等。 機(jī)器的技術(shù)狀態(tài)直接影響使用安全性，因此，使用前和使用后都應(yīng)做好割灌機(jī)各零部件的檢查、調(diào)整和保養(yǎng)工作，使割灌機(jī)始終處于正常的技術(shù)狀態(tài)，尤其是要保證其每個(gè)工作部件都符合規(guī)定的技術(shù)要求。在使用前，首先，要檢查割灌機(jī)的刀片，看其是否鋒利，避鄉(xiāng)包“跳刀”事故發(fā)生；其次，要檢查螺母或螺釘?shù)木o固狀況，查看其是否有損壞、斷裂的情況，否則立即更換、擰緊。 在運(yùn)用割灌機(jī)進(jìn)行林業(yè)操作的過(guò)程中，需予以必要的勞動(dòng)保護(hù)。為避免危險(xiǎn)，操作人員不可穿短袖、裙子和工作大衣，需穿緊身的長(zhǎng)袖上衣、長(zhǎng)褲進(jìn)行作業(yè)；作業(yè)時(shí)要戴好安全工作帽、工作手套、防護(hù)眼鏡以及耳塞等保護(hù)用具，穿防滑工作鞋，不可扎領(lǐng)帶、戴圍巾和首飾，留有長(zhǎng)發(fā)的女士要將之扎起，以防被樹權(quán)纏住。另外，如連續(xù)、強(qiáng)烈的作業(yè)，一定要安排好休息和睡眠。 在用割灌機(jī)進(jìn)行作業(yè)時(shí)，應(yīng)特別注意使用方法。割小灌木及割草時(shí)可用連續(xù)切割方式，作業(yè)時(shí)刀片應(yīng)自右向左切割，不允許反向切割；必須先把安全裝置裝配牢固后再操作，并注意怠速的調(diào)整，應(yīng)保證松開油門后刀頭不能跟著轉(zhuǎn)；操作時(shí)一定盡量避免碰撞 石塊或樹根，如碰撞到石塊、鐵絲等硬物，或是刀片受到撞擊時(shí)，應(yīng)將發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，檢查刀片是否損傷，如果有異?，F(xiàn)象時(shí)，不要使用。 作業(yè)時(shí)要注意環(huán)境。作業(yè)前要檢查工作區(qū)域是否存有電線、石頭、金屬物體及妨礙作業(yè)的雜物；在高溫和寒冷的天氣作業(yè)時(shí)，不要長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)操作，而雨天為了防止滑倒不要進(jìn)行作業(yè)，大風(fēng)天氣或大霧等惡劣氣候下也不要進(jìn)行作業(yè)；在作業(yè)點(diǎn)周圍應(yīng)設(shè)立危險(xiǎn)警示牌，以提醒人們注意，無(wú)關(guān)人員最好遠(yuǎn)離15米以外；工作中要想接近其他人，請(qǐng)?jiān)?0米以外的地方給信號(hào)，然后從正面接近。 1.9 本文主要研究設(shè)計(jì)的內(nèi)容 這次設(shè)計(jì)的是帶式割灌機(jī)，它是靠液壓懸掛系統(tǒng)懸掛在拖拉機(jī)的后面，通過(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)幾組刀具進(jìn)行灌木切割作業(yè)。帶式割灌機(jī)主要包括主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、切割機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、張緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和機(jī)架的設(shè)計(jì)。 第2章 割灌機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 帶式割灌機(jī)的設(shè)計(jì)要求 隨著地球環(huán)境的逐漸惡化，植樹造林已經(jīng)深入人心，各個(gè)國(guó)家都在大范圍的植樹造林，我國(guó)也在大面積的種植各種樹木，為了防止水土流失，灌木是非常有效的樹種，由于灌木本身的高度不高，可以很好的保護(hù)土壤。墾區(qū)林區(qū)正在快速發(fā)展，大量的人出現(xiàn)在墾區(qū)林區(qū)，如果只靠人工用刀具撫育管理不能適應(yīng)大面積造林的需要。對(duì)于大面積的灌木，切割時(shí)如果只靠人工使用手扶式割灌機(jī)不能適應(yīng)切割積灌木的需要。所以為了提高割灌作業(yè)效率，使工作可以及時(shí)完成，就需要使用割灌機(jī)來(lái)配合工作。使用割灌機(jī)進(jìn)行灌木切割可以提高割灌效率，所以割灌機(jī)越來(lái)越受到人們的青睞。實(shí)踐證明，林業(yè)生產(chǎn)中使用割灌機(jī)，既能減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，又能按時(shí)完成工作任務(wù)，是林業(yè)作業(yè)上一種高效的工具。 目前市場(chǎng)上存在著不同品牌的、國(guó)內(nèi)、外生產(chǎn)的各種各樣的割灌機(jī)，但是通過(guò)我們對(duì)現(xiàn)有割灌機(jī)的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)割灌機(jī)都屬于手扶式小型割灌機(jī)，這種割灌機(jī)只能應(yīng)用于小范圍內(nèi)的割灌作業(yè)，并且需要工作人員投入很大的體力來(lái)完成割灌。國(guó)內(nèi)研制生產(chǎn)的一些型號(hào)的割灌機(jī)存在著很多問(wèn)題，比如性能不先進(jìn)，只徘徊在一、兩個(gè)品種規(guī)格上，沒能形成系列化的產(chǎn)品，面對(duì)國(guó)內(nèi)眾多的用戶，無(wú)法滿足其使用要求。對(duì)于這么多的缺陷，我認(rèn)為割灌機(jī)發(fā)展到了今天，技術(shù)水平逐日提高，我們必須充分利用現(xiàn)代的先進(jìn)技術(shù)，努力開發(fā)研制，使國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的割灌機(jī)早日達(dá)到國(guó)際的先進(jìn)水平。根據(jù)上述的許多問(wèn)題，我們認(rèn)識(shí)到必須要增加割灌機(jī)的類型，以保證可以適用于不同的割灌作業(yè)。所以本次設(shè)計(jì)的帶式割灌機(jī)是一種懸掛式割灌機(jī)，可以用于大面積的切割灌木的林區(qū)作業(yè)。 本設(shè)計(jì)屬于懸掛式割灌機(jī)，以鐵牛-724拖拉機(jī)為動(dòng)力，如圖2-1所示為鐵牛724型拖拉機(jī)，由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸系統(tǒng)、液壓懸掛系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、張緊機(jī)構(gòu)、割灌機(jī)構(gòu)、機(jī)架組成，設(shè)計(jì)的側(cè)重點(diǎn)是主傳動(dòng)系統(tǒng)、切割機(jī)構(gòu)以及張緊機(jī)構(gòu)。 圖2-1 鐵牛724 拖拉機(jī) 2.2 帶式割灌機(jī)的總體構(gòu)造 帶式割灌機(jī)由主傳動(dòng)系統(tǒng)、切割機(jī)構(gòu)、張緊機(jī)構(gòu)以及機(jī)架四大部分構(gòu)成。主傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)方式為帶傳動(dòng)，帶傳動(dòng)為一級(jí)傳動(dòng)。切割機(jī)構(gòu)由帶輪、軸、軸承、軸承座、刀片組成。根據(jù)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，張緊機(jī)構(gòu)選用張緊輪進(jìn)行張緊。機(jī)架由整體框架、聯(lián)架組成。 主傳動(dòng)系統(tǒng)中，主傳動(dòng)軸通過(guò)錐齒輪傳遞動(dòng)力給一級(jí)傳動(dòng)軸，使一級(jí)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)。切割機(jī)構(gòu)主要由軸、帶輪、軸承、軸承座、套筒、鋸片、壓板、開口圓螺母、墊圈組成。一級(jí)傳動(dòng)軸通過(guò)帶傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞給切割軸，鋸片由壓板以及開口圓螺母固定在切割軸下方，隨著切割軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)鋸片轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行灌木切割。張緊部分采用張緊輪張緊，我們采用密封軸承作為張緊輪。機(jī)架部分主要是將所有的部件結(jié)合成一個(gè)整體，我們要將整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和切割機(jī)構(gòu)放在機(jī)架中，以達(dá)到機(jī)架的支撐、固定的作用，除了整體機(jī)架以外，帶式割灌機(jī)是懸掛在拖拉機(jī)上的，還應(yīng)有一個(gè)聯(lián)架，作為拖拉機(jī)和帶式割灌機(jī)之間連接的橋梁。 整個(gè)帶式割灌機(jī)是由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸輸出動(dòng)力，經(jīng)由萬(wàn)向軸和萬(wàn)向軸聯(lián)軸器傳遞動(dòng)力給主傳動(dòng)軸，主傳動(dòng)軸通過(guò)錐齒輪將動(dòng)力傳遞給一級(jí)傳動(dòng)軸，一級(jí)傳動(dòng)軸上有帶輪，通過(guò)帶傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞給切割軸，鋸片位于切割軸下方，隨著切割軸的轉(zhuǎn)動(dòng)完成切割作業(yè)。如圖2-2所示： 圖2-2 割灌機(jī)總體結(jié)構(gòu) 2.3 本章小結(jié) 本章確定了帶式割灌機(jī)的設(shè)計(jì)要求為懸掛式割灌機(jī)，以鐵牛-724拖拉機(jī)為動(dòng)力，由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸系統(tǒng)、液壓懸掛系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、張緊機(jī)構(gòu)、割灌機(jī)構(gòu)、機(jī)架組成，設(shè)計(jì)的側(cè)重點(diǎn)是主傳動(dòng)系統(tǒng)、切割機(jī)構(gòu)以及張緊機(jī)構(gòu)。 第3章 割灌機(jī)的重要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 這次設(shè)計(jì)的帶式割灌機(jī)是以鐵牛-724拖拉機(jī)為動(dòng)力，由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸將動(dòng)力傳遞給主傳動(dòng)軸，主傳動(dòng)軸再通過(guò)錐齒輪將動(dòng)力傳遞給帶輪軸，帶輪軸通過(guò)帶傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞給切割機(jī)構(gòu)，完成整個(gè)割灌機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)，如圖3-1所示為主傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖。 圖3-1 主傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖 3.1.1 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 通過(guò)查驗(yàn)資料，我們知道在相同條件下，V帶能傳遞較大的功率，即在傳遞相同的功率時(shí)，V帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)更加緊湊，此外V帶傳動(dòng)允許的傳動(dòng)比也較大，所以在本次設(shè)計(jì)中我們選用普通V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)方式。 本次設(shè)計(jì)的帶式割灌機(jī)是由鐵牛-724拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸傳遞動(dòng)力，鐵牛-724拖拉機(jī)的額定功率為53KW，額定轉(zhuǎn)速為2200r/min，動(dòng)力輸出轉(zhuǎn)速720r/min，動(dòng)力輸出功率為17Kw。 1.計(jì)算功率Pc： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》一書中查得工作情況系數(shù)KA=1.2，Pc=KAP=(1.2×17)Kw=20.4Kw 2.選取普通V帶型號(hào)： 根據(jù)Pc=20.4kW，n1=720r/min，由資料確定選用B型。 3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd，并驗(yàn)算帶速v 查得，dd應(yīng)不小于125mm，現(xiàn)取dd=170mm，ε≈0，傳動(dòng)比i=1。(實(shí)際中可能會(huì)有一部分動(dòng)力損失) 驗(yàn)算帶速v： ()m/s m/s (3-1) 在5～25 m/s范圍內(nèi)，帶速合適。 4.確定帶長(zhǎng)和中心距并驗(yàn)算帶輪包角 由0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)得280≤a0≤800 初步選取中心距a0=500mm，得帶長(zhǎng)： (3-2) []mm 1628mm 查資料選用基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=1800mm?？山朴?jì)算實(shí)際中心距 (3-3) 小于700mm，中心距滿足要求。 中心距調(diào)整范圍 amax=a+0.03Ld=(586+0.03×1800)mm=640mm amin=a-0.05Ld=(586-0.05×1800)mm=496mm 驗(yàn)算帶輪包角α，由式得 (3-4) 包角合適。 5.確定V帶根數(shù)z 查得 P0=3.30kW，查得 △P0=0.17kW 查得 Kα=1.00，查得 KL=0.95， (3-5) 取4根。 6.確定初拉力 查得 q=0.17kg/m，得單根V帶的張緊力 (3-6) 7.求壓軸力FQ 壓軸力為 (3-7) 8.帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) V帶輪由輪緣、輪轂和連接這兩部分的輪輻或腹板組成，其中輪緣用于安裝V帶，輪轂與軸相配合，由于V帶是標(biāo)準(zhǔn)件，所以V帶輪輪緣的尺寸與帶的型號(hào)和帶的根數(shù)有關(guān)。 在前面我求得V帶根數(shù)為4根，帶輪的基準(zhǔn)直徑dd=170mm，我根據(jù)實(shí)際情況初定帶輪段軸的直徑為50mm，根據(jù)dd≤(2.5～3)ds(ds為軸的直徑，mm)我采用實(shí)心式帶輪。 查資料我確定bp=14mm，ha=4mm，f=12mm，hf=12mm，δ=48mm，da=178mm。 V帶參數(shù)之間的關(guān)系如下： dh=2ds=130mm，L=1.5ds=120mm，B=84mm。 如圖3-2為帶輪的結(jié)構(gòu)圖。 圖3-2 帶輪結(jié)構(gòu)示意圖 輪槽的工作面要進(jìn)行精加工，保證適當(dāng)?shù)拇植诙戎?，以減少帶的磨損，保證帶的疲勞壽命。帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用材料的牌號(hào)為HT150或HT200。 3.1.2 軸的設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的帶式割灌機(jī)有主傳動(dòng)軸一根，一級(jí)傳動(dòng)軸一根。其中每根傳動(dòng)軸上均有皮帶輪一個(gè)，軸上采用圓錐滾子軸承進(jìn)行固定，圓錐滾子軸承主要承受徑向載荷，也可以承受一定的雙向軸向載荷。它的摩擦阻力小，極限轉(zhuǎn)速高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，應(yīng)用范圍最廣。 3.1.3 主傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 1.初估軸的最小直徑 軸的材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》一書中查得σb=640MPa。查資料取C=110，得 (3-8) 2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1) 擬定軸上零件裝配方案 根據(jù)安裝要求，首先確定了軸上主要零件的相互位置。從左到右依次是軸承座、軸承、錐齒輪、軸承、軸承座。所以我們確定裝配方案為軸承、軸承座依次由軸的左端裝入，錐齒輪、軸承、軸承座依次從軸的右端裝入，如圖3-3所示： 圖3-3 軸上零件的位置 圖3-4 主傳動(dòng)軸示意圖 (2) 初定各段直徑 如圖3-4所示： 裝軸承軸端Ⅰ—Ⅱ，因?yàn)閐≥31.57mm，所以dⅠ—Ⅱ=40mm； 自由段Ⅱ—Ⅲ，dⅡ—Ⅲ=55mm； 裝錐齒輪段Ⅲ—Ⅳ，dⅢ—Ⅳ=45mm； 裝軸承軸端Ⅳ—Ⅴ，dⅣ—ⅤdⅤ—Ⅵ=40mm； 自由段Ⅴ—Ⅵ，dⅤ—Ⅵ=38mm。 (3) 確定各段長(zhǎng)度 裝軸承軸段Ⅰ—Ⅱ，lⅠ—Ⅱ=20mm； 裝套筒軸段Ⅱ—Ⅲ，lⅡ—Ⅲ=170mm； 裝錐齒輪軸段Ⅲ—Ⅳ，lⅢ—Ⅳ=38mm； 裝軸承軸段Ⅳ—Ⅴ，lⅣ—Ⅴ=68mm； 自由段Ⅴ—Ⅵ，lⅤ—Ⅵ=93mm。 (4) 軸上零件的周向固定 皮帶輪與軸的軸向固定采用平鍵連接。按dⅢ—Ⅳ由手冊(cè)查得普通平鍵剖面bh=16mm10mm(GB/T 1096—2003)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為30mm。 (5) 考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性 考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性，軸肩處的圓角半徑R的值為2mm，軸端倒角C=2mm。 3.1.4 帶輪軸的設(shè)計(jì) 1.初估軸的最小直徑 軸的材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》一書中查得σb=640MPa。查資料取C=110，得 (3-9) 2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1) 擬定軸上零件裝配方案 根據(jù)安裝要求，首先確定了軸上主要零件的相互位置。從左到右依次是開口圓螺母、墊圈、帶輪、軸承、套筒、錐齒輪。所以我們確定裝配方案為開口圓螺母、帶輪依次由軸的上端裝入，軸承、套筒、錐齒輪、開口圓螺母、墊圈依次從軸的下端裝入，如圖3-5所示： 圖3-5 軸上零件的位置 (2) 初定各段直徑 如圖3-6所示： 圖3-6 帶輪軸示意圖 裝皮帶輪軸段Ⅲ—Ⅳ，由于前面求出皮帶輪直徑170mm，這段軸的直徑dⅢ—Ⅳ=50mm； 裝開口圓螺母Ⅰ—Ⅱ，因?yàn)閐≥31.57mm，所以dⅠ—Ⅱ=48mm； 自由段Ⅱ—Ⅲ，dⅡ—Ⅲ=44mm； 自由段Ⅳ—Ⅴ，dⅣ—Ⅴ=65mm； 裝軸承軸段Ⅴ—Ⅵ，dⅤ—Ⅵ=55mm； 裝套筒、錐齒輪軸段Ⅵ—Ⅶ，dⅥ—ⅦⅦ=45mm； 自由段Ⅶ—Ⅷ，dⅦ—Ⅷ =38mm； 裝開口圓螺母軸段Ⅷ—Ⅸ，dⅧ—Ⅸ=42mm。 (3) 確定各段長(zhǎng)度 裝開口圓螺母Ⅰ—Ⅱ，lⅠ—Ⅱ=31mm； 自由段Ⅱ—Ⅲ，lⅡ—Ⅲ=2mm； 裝皮帶輪軸段Ⅲ—Ⅳ，lⅢ—Ⅳ=200mm； 自由段Ⅳ—Ⅴ，lⅣ—Ⅴ=50mm； 裝軸承軸段Ⅴ—Ⅵ，lⅤ—Ⅵ=60mm； 裝套筒、錐齒輪軸段Ⅵ—Ⅶ，lⅥ—Ⅶ=90mm； 自由段Ⅶ—Ⅷ，lⅦ—Ⅷ=2mm； 裝開口圓螺母軸段Ⅷ—Ⅸ，lⅧ—Ⅸ=18mm。 (4) 軸上零件的周向固定 皮帶輪與軸的軸向固定采用平鍵連接。按dⅢ—Ⅳ由手冊(cè)查得普通平鍵剖面bh=22mm14mm(GB/T 1096—2003)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為172mm。 (5) 考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性 考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性，軸肩處的圓角半徑R的值為2mm，軸端倒角C=2mm。 3.2 切割機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 切割機(jī)構(gòu)是安裝在二級(jí)傳動(dòng)軸上的，隨著軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，下面的刀片對(duì)灌木進(jìn)行切割。本次設(shè)計(jì)的帶式割灌機(jī)可以切割直徑在18cm以內(nèi)的各種灌木。 首先，我們選擇的切割刀具是圓形鋸齒刀具，和電鋸上的刀類似，灌木雖然比較細(xì)，但是也比較硬，所以選擇用鋸齒刀進(jìn)行割灌作業(yè)。這種鋸齒刀在市場(chǎng)上被稱為鋸片。我們選擇木工鋸片，市場(chǎng)上鋸片的種類很多，材料也有所不同，有鐵鋸片、鋼鋸片、合金鋸片，合金鋸片雖然價(jià)格貴一點(diǎn)，但由于結(jié)實(shí)耐用，現(xiàn)在用的比較多，所以我們選擇合金鋸片。 圖3-9 合金鋸片 圖3-10 合金鋸片 如圖3-9、3-10，為現(xiàn)在市場(chǎng)中的兩種合金鋸片，我們可以根據(jù)灌木的種類、粗細(xì)選擇我們所要用的鋸片的型號(hào)、種類。 切割部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)： 圖3-11 切割機(jī)構(gòu)示意圖 切割機(jī)構(gòu)主要由軸、帶輪、軸承、軸承座、套筒、鋸片、壓板、開口圓螺母、墊圈組成。 一級(jí)傳動(dòng)軸通過(guò)帶傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞給切割軸，鋸片由壓板以及開口圓螺母固定在切割軸下方，隨著切割軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)鋸片轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行灌木切割。 3.3 張緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 采用各種材料制作成的V帶都不是完全的彈性體，在帶的初拉力的作用下，V帶經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的工作后，就會(huì)因?yàn)樗苄宰冃味l(fā)生松弛的現(xiàn)象，使初拉力F0降低。為了繼續(xù)保持帶傳動(dòng)的工作能力，應(yīng)該定期的檢驗(yàn)初拉力的值，如果檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)初拉力值不是初始值時(shí)，必須重新進(jìn)行帶的張緊，才能恢復(fù)正常工作。 我們常用的張緊方式有三種，分別是定期張緊裝置、自動(dòng)張緊裝置和采用張緊輪的裝置。 定期張緊裝置是通過(guò)定期調(diào)整機(jī)械的中心距的方法來(lái)將帶重新張緊。在水平或傾斜不大的傳動(dòng)中，可用圖3-12中(a)的方法，將帶有帶輪的電動(dòng)機(jī)安裝在制有滑道的基板上。要調(diào)節(jié)帶的拉力時(shí)，松開基板上各螺栓，旋動(dòng)調(diào)節(jié)螺釘，將電動(dòng)機(jī)向右推移到所需的位置，然后擰緊螺栓。在垂直的或接近垂直的傳動(dòng)中，可用圖3-12中(b)所示的方法，將帶有帶輪的電動(dòng)機(jī)安裝在可調(diào)的擺駕上，通過(guò)調(diào)節(jié)螺桿使擺動(dòng)架繞一定軸旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)張緊的目的。 (a) 移動(dòng)式 (b) 擺動(dòng)式 圖3-12 定期張緊裝置 自動(dòng)張緊裝置常用于中、小功率的傳動(dòng)。將帶有帶輪的電動(dòng)機(jī)安裝在浮動(dòng)的擺駕上，如圖3-13所示，利用電動(dòng)機(jī)和擺駕的自重，使帶輪同電動(dòng)機(jī)繞固定的軸線運(yùn)動(dòng)，以自動(dòng)維持張緊力。但當(dāng)傳動(dòng)功率過(guò)大或啟動(dòng)力矩過(guò)大時(shí)，傳動(dòng)帶將擺駕上提此時(shí)要在擺駕上加輔助裝置以消除振動(dòng)。自動(dòng)張緊裝置不能應(yīng)用在高速度的帶傳動(dòng)中。 圖3-13 自動(dòng)張緊裝置 當(dāng)機(jī)械的中心距不能調(diào)整的時(shí)侯，可以采用張緊輪來(lái)將帶進(jìn)行張緊。張緊輪一般應(yīng)放在帶松邊的內(nèi)側(cè)，使帶只承受單向彎曲，以減少帶使用壽命的縮減。同時(shí)張緊輪還應(yīng)盡量的貼近大帶輪，以免影響帶在小帶輪上的包角。 本次設(shè)計(jì)的是V帶的固定中心距傳動(dòng)，根據(jù)帶傳動(dòng)的張緊要求，我們選擇張緊輪裝置進(jìn)行帶的張緊。 圖3-14 張緊機(jī)構(gòu)示意圖 如圖3-14，為采用張緊輪進(jìn)行帶的張緊的張緊機(jī)構(gòu)示意圖。 3.4 機(jī)架的設(shè)計(jì) 機(jī)架是機(jī)器中的典型的非標(biāo)準(zhǔn)零件，是底座、機(jī)體、床身、車架、橋架(起重機(jī))、殼體、箱體以及基礎(chǔ)平臺(tái)等零件的統(tǒng)稱，起到支撐、容納其他零部件和保證其相對(duì)位置的作用。 機(jī)架根據(jù)外形結(jié)構(gòu)的不同，可分為梁柱式、框架式、板塊式和箱殼式。按材料不同，可分為金屬機(jī)架和非金屬機(jī)架，金屬機(jī)架的常用制造方法有鑄造和焊接兩種，分別為鑄造機(jī)架和焊接機(jī)架；按構(gòu)件的幾何特征不同，機(jī)架還可以分為桿系結(jié)構(gòu)、板殼結(jié)構(gòu)和實(shí)體結(jié)構(gòu)，但有時(shí)候很難將一具體機(jī)架劃歸于一種結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)計(jì)算，而常常需要將其簡(jiǎn)化為幾種結(jié)構(gòu)的組合，用有限元法計(jì)算。 機(jī)架作為非標(biāo)準(zhǔn)零件，同樣應(yīng)滿足零件設(shè)計(jì)的一般要求，即功能要求、加工工藝要求和經(jīng)濟(jì)性等要求。機(jī)架設(shè)計(jì)應(yīng)著重考慮機(jī)架的強(qiáng)度、剛度、精度、尺寸穩(wěn)定性、吸振性及耐磨性等，還要求造型美觀、質(zhì)量輕、成本低、結(jié)構(gòu)及工藝性合理。 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求，我們選擇的機(jī)架外形結(jié)構(gòu)為框架式的金屬機(jī)架。本次設(shè)計(jì)的機(jī)架主要起支撐、固定的作用，采用焊接方法加工，材料選擇方鋼，方鋼的焊接性能好、成本較低、耐磨和吸振性好，所以應(yīng)用較廣。機(jī)架需要進(jìn)行時(shí)效處理，以使機(jī)架在精加工前釋放鑄造所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，使機(jī)架充分變形，形狀趨于穩(wěn)定后再進(jìn)行精加工，從而保證長(zhǎng)期使用的幾何精度。 機(jī)架的抗拉或抗壓強(qiáng)度和剛度，一般僅與其斷面面積的大小有關(guān)，而與斷面形狀無(wú)關(guān)。合理調(diào)整截面的形狀，提高其慣性矩和截面系數(shù)，對(duì)于機(jī)架零件的強(qiáng)度和剛度有較大的提高，從而充分發(fā)揮出材料的優(yōu)點(diǎn)，所以說(shuō)機(jī)架的截面形狀的確定是否合理是機(jī)架設(shè)計(jì)中的一個(gè)主要方面。截面形狀應(yīng)與機(jī)架所受載荷種類相適應(yīng)，方形截面的抗扭慣性矩較大。 首先我們確定機(jī)架的形狀，如圖3-15所示。 圖3-15 機(jī)架結(jié)構(gòu)示意圖 圖3-16 機(jī)架結(jié)構(gòu)示意圖 圖3-15、3-16所示的這個(gè)機(jī)架是采用焊接手段完成的，材料是方鋼，材料的截面為邊長(zhǎng)35mm、45mm的正方形，材料如圖3-17所示： 圖3-17 方鋼示意圖 機(jī)架上還有鋼板，肋板，材料如圖3-18所示： 圖3-18 鋼板示意圖 在本次設(shè)計(jì)中，機(jī)架部分主要是將所有的部件結(jié)合成一個(gè)整體，我們要將整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和切割機(jī)構(gòu)放在機(jī)架中，以達(dá)到機(jī)架的支撐、固定的作用，如圖3-19所示： 圖3-19 機(jī)架示意圖 此外，除了整體機(jī)架以外，帶式割灌機(jī)是懸掛在拖拉機(jī)上的，還應(yīng)有一個(gè)聯(lián)架，作為拖拉機(jī)和帶式割灌機(jī)之間連接的橋梁，聯(lián)架如圖所示： 圖3-20 聯(lián)架示意圖 圖3-21 聯(lián)架示意圖 3.5 本章小結(jié) 本章主要設(shè)計(jì)了帶式割灌機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)、帶傳動(dòng)、軸、主傳動(dòng)軸、帶輪軸、切割機(jī)構(gòu)、張緊機(jī)構(gòu)、機(jī)架。對(duì)這些部位的尺寸，選材等進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 特別是機(jī)架部分，是機(jī)器中的典型的非標(biāo)準(zhǔn)零件，是底座、機(jī)體、床身、車架、橋架(起重機(jī))、殼體、箱體以及基礎(chǔ)平臺(tái)等零件的統(tǒng)稱，起到支撐、容納其他零部件和保證其相對(duì)位置的作用。 切割機(jī)構(gòu)是割灌機(jī)的重要結(jié)構(gòu)，是安裝在二級(jí)傳動(dòng)軸上的，一級(jí)傳動(dòng)軸通過(guò)帶傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞給切割軸，鋸片由壓板以及開口圓螺母固定在切割軸下方，隨著切割軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)鋸片轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行灌木切割。選擇的切割刀具是圓形鋸齒刀具，灌木雖細(xì)但硬，所以選擇用鋸齒刀進(jìn)行割灌作業(yè)，這種鋸齒刀在市場(chǎng)上被稱為鋸片。而選擇木工鋸片，市場(chǎng)上鋸片的種類很多，材料也有所不同，有鐵鋸片、鋼鋸片、合金鋸片，合金鋸片雖然價(jià)格貴一點(diǎn)，但由于結(jié)實(shí)耐用，現(xiàn)在用的比較多，所以我們選擇合金鋸片。 第4章 校核計(jì)算 4.1 軸的校核計(jì)算 1.軸的受力分析 (1) 求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩(T)： (4-1) (2) 求軸上作用力： 帶輪上的圓周力： (4-2) 軸所受的徑向力只有由軸的自重而受的重力。 2.校核軸的強(qiáng)度 (1) 作軸的空間受力簡(jiǎn)圖，如圖4-1所示： 圖4-1 軸的空間受力簡(jiǎn)圖 (2) 作轉(zhuǎn)矩T圖，如圖4-2所示： T= 圖4-2 轉(zhuǎn)矩T圖 (3)作當(dāng)量彎矩圖，如圖4-3所示： 因單向回轉(zhuǎn)，視扭矩為脈動(dòng)循環(huán)，α≈0.6，則截面處的當(dāng)量彎矩為： (4-3) 圖4-3 當(dāng)量彎矩圖 (4) 按當(dāng)量彎矩校核軸的強(qiáng)度。由圖4-3可見，截面處當(dāng)量彎矩最大，故應(yīng)對(duì)此截面校核。截面處的強(qiáng)度公式按式(4-4) 得 (4-4) 查得，對(duì)于45鋼，，故軸的強(qiáng)度足夠。 因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的三根軸轉(zhuǎn)速一致，所受轉(zhuǎn)矩、彎矩也相同，所以三根軸的強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)、使用要求。 4.2 軸承的選擇與校核計(jì)算 本次設(shè)計(jì)中的軸承主要工作是將軸固定，軸承的內(nèi)圈與軸之間是采用過(guò)盈配合的。 1.初選軸承型號(hào) 根據(jù)工作需要和安裝軸承段軸的直徑，初選GB/T 29-1994圓錐滾子軸承30000型02系列。由手冊(cè)查得： C=51000N，e=0.37，Y=1.6 2.軸承壽命的計(jì)算 因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)中所用的軸承都是一樣的，所以按其中的一個(gè)來(lái)計(jì)算軸承的使 用壽命。由于工作溫度是在1200以下的，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》一書中查得ft=1。由此可求得： (4-5) 軸承得使用壽命比較長(zhǎng)，所以選用圓錐滾子軸承30000型02系列可以承擔(dān)使用需要。 4.3 機(jī)架的校核計(jì)算 我們整個(gè)機(jī)架所采用的為邊長(zhǎng)45mm的實(shí)心方鋼。 1.計(jì)算機(jī)架重量G總 首先計(jì)算總長(zhǎng)度： L=15120+4864+3460+472+52=23968mm 查資料可知，邊寬40mm的方鋼每米重量，我們可以計(jì)算出我們所采用的方鋼每米重量為： 所以可得機(jī)架總重為： 2.機(jī)架的強(qiáng)度校核 根據(jù)材料力學(xué)所學(xué)知識(shí)，可計(jì)算出機(jī)架上最大正應(yīng)力為83.6MPa，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，可查得許用應(yīng)力~460MPa，取安全因數(shù)n=3，125~153 MPa。 因?yàn)?，所以機(jī)架強(qiáng)度足夠。 根據(jù)材料力學(xué)所學(xué)知識(shí)，利用疊加法求彎曲變形，計(jì)算可得最大變形處撓度為1.9mm。由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，在懸臂梁中，受彎構(gòu)件的跨度為懸臂梁的懸伸長(zhǎng)度的兩倍。 <2=3.3mm，符合要求，所以機(jī)架的剛度滿足要求。 4.4 本章小結(jié) 本章對(duì)軸、軸承以及機(jī)架進(jìn)行了校核計(jì)算，軸的受力分析，軸的強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)、使用要求，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的三根軸轉(zhuǎn)速一致，所受轉(zhuǎn)矩、彎矩均相同，因此軸滿足使用要求。根據(jù)工作需要和安裝軸承段軸的直徑及軸承的使用壽命，選定GB/T 29-1994圓錐滾子軸承30000型02系列。機(jī)架所采用的為邊長(zhǎng)45mm的實(shí)心方鋼，確定了機(jī)架的重量、長(zhǎng)度。計(jì)算機(jī)架的剛度。 結(jié) 論 本次設(shè)計(jì)的帶式割灌機(jī)是懸掛在拖拉機(jī)后方的，靠拖拉機(jī)輸出動(dòng)力，通過(guò)帶傳動(dòng)傳遞動(dòng)力完成割灌作業(yè)，它能切割半徑9cm以內(nèi)的灌木。本次設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)了帶式割灌機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)萬(wàn)向軸連接拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸和主傳動(dòng)軸，用錐齒輪將動(dòng)力傳遞給以及傳動(dòng)軸，完成主要的動(dòng)力傳動(dòng)；設(shè)計(jì)了帶式割灌機(jī)的切割系統(tǒng)，通過(guò)帶傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞給切割軸，切割軸下端裝夾鋸片；設(shè)計(jì)了帶式割灌機(jī)的張緊系統(tǒng)，使用張緊輪張緊的方法；設(shè)計(jì)了機(jī)架和聯(lián)架，確定了帶式割灌機(jī)各個(gè)部件的布局方式，完成了帶式割灌機(jī)的設(shè)計(jì)。 不積小流無(wú)以成江海。畢業(yè)接近尾聲，再回首設(shè)計(jì)過(guò)程，深切體會(huì)到無(wú)論做什么事情都是從一點(diǎn)一滴開始的，從一個(gè)小小的開始，到中途的不斷休整，再到最后的不斷完善。通過(guò)反復(fù)地實(shí)踐和親身體會(huì)，才能不斷完善自己。 本次設(shè)計(jì)可以說(shuō)是對(duì)各門專業(yè)知識(shí)綜合運(yùn)用，對(duì)以前所學(xué)點(diǎn)滴知識(shí)的再一次系統(tǒng)性的綜合考察和檢驗(yàn)。通過(guò)查閱和研究一些資料，進(jìn)一步開闊了自己的視野，也是通過(guò)查閱資料，提高了進(jìn)行文獻(xiàn)檢索的能力。也培養(yǎng)鍛煉自己的自學(xué)能力和綜合能力，利用所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。 致 謝 本論文的研究工作是在姜峰老師的精心指導(dǎo)和悉心關(guān)懷下完成的。***老師淵博的專業(yè)知識(shí)、誨人不倦的敬業(yè)精神、敏銳的洞察力與身體力行的工作作風(fēng)給我留下了深刻的印象。在課題進(jìn)展遇到困難的時(shí)候，**老師給予我極大的支持，提出了許多建設(shè)性的建議，極大的促進(jìn)了課題的進(jìn)展。在本次論文的寫作過(guò)程中給予我悉心指導(dǎo)，從開始收集材料到論文完成的過(guò)程中遇到諸多困難，都是她給我鼓勵(lì)和指引，使我能夠克服重重困難，將論文順利的完成，在此向**老師致以誠(chéng)摯的感謝，您的幫助使我成長(zhǎng)。 其次，同樣感謝其他的老師們?cè)谶@4年的大學(xué)生活中對(duì)我的關(guān)愛，也要感謝我親愛的同學(xué)們、朋友們，對(duì)我的照顧和支持。大學(xué)生活即將結(jié)束了，在這里，我祝福老師們身體健康生活美滿，祝我的同學(xué)們都能順利畢業(yè)有個(gè)好前程。 最后，感謝所有給予我關(guān)心和支持的親人、師長(zhǎng)、同學(xué)與朋友們。 參考文獻(xiàn) [1] 潘毓學(xué).機(jī)械原理[M].華中科技大學(xué)出版社，2016年1月. 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