除草机的结构设计-机械毕业设计(含全套CAD图纸).pdf

本科学生毕业设计 除草机的结构设计 系部名称 机电工程学院 专业班级 机械设计制造及其自动化 08 3 班 学生姓名 周 轩 指导教师 任忠先 职 称 教 授 哈哈 尔尔 滨滨 工工 程程 大大 学学 2012 年 6 月 The Graduation Design for Bachelor s Degree The Structure Design of The Forest Brush Breaker Candidate Zhou Xuan Specialty Mechanical Design and Manufacture and Automation Class 08 3 Supervisor Lecturer Ren Zhongxian haerbin Institute of Technology 2012 06 Harbin 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 摘 要 本设计介绍了一种林区除草机产品 自走式除草机 设计中根据林区路面状况 以及清林抚育的作业情况 而设计出能够适应林区崎岖路面及道路狭窄等恶劣环境的 自走式除草机 具有很高的实用性和推广价值 该自走式除草机由行走部分 割灌部分 驾驶台以及排障部分等组成 可以锯切 加工直径范围在 10 80mm 的灌木 整个机器由两个汽油机提供动力 一个提供行走 动力 另一个提供割灌动力 锯片位于整个机器的前下端 由驾驶台控制杆控制其离 地面高度 以适应林区路面状况 通过顶部的排障杆使高于机器顶部的灌木倒向预定 方向 达到排障目的 该自走式除草机结构简单 容易维修 操作简单 在文章中 对该自走式除草机的主要部件进行了设计计算 例如 皮带轮 轴 轴承 键 四连杆等 并对主要部件进行了系统的介绍和说明 对使用中涉及到的 润滑 保养及注意事项也作了说明 关键词关键词 自走式 除草机 除草部分 行走部分 驾驶台 排障杆 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 Abstract A 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 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 目 录 目 录 摘要 Abstract 第 1 章绪论 1 1 1 引言 1 1 2 除草机的应用范围 1 1 3 除草机的发展现状 2 1 4 我国除草机的市场及前景 6 1 5 除草机的发展方向 7 1 6 自走式除草机设计的意义 8 第 2 章 结构概述 9 2 1 工作原理 9 2 2 结构分析 9 2 3 本章小结 10 第 3 章 行走部分设计 11 3 1 方案的确定 11 3 2 机构选择 12 3 3 动力选择 13 3 4 主要设计参数 13 3 5 本章小结 14 第 4 章除草机部分设计 15 4 1 方案的确定 15 4 2 汽油机输出带轮设计 15 4 3 中间传动轴的计算 20 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 4 4 中间传动轴的校核 20 4 5 中间传动轴轴承的校核 24 4 6 中间轴的键的选择和校核 27 4 7 本章小结 28 第 5 章 驾驶台设计 29 5 1 方案确定 29 5 2 本章小结 30 第 6 章 排障部分设计 31 6 1 方案确定 31 6 2 本章小结 32 结论 33 参考文献 34 致谢 35 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 第 1 章 绪 论 1 1 引言 随着国家对环保意识的进一步加强 特别是 1998 年长江等流域的特大洪水 给 世人敲响了警钟 我国政府出台了一系列保护生态环境的政策 禁伐天然林 严格控 制砍伐人工林 林业产品结构发生了重大变化 伐木工人变成了营林工人 使得林业部 门对林业机械的需求也发生了重大变化 伐木机械需求量急剧减少 以油锯为例 2007 年全国油锯销量在 4 5 万台左右 2008 年下降至 3 5 万台 2009 年则降 2 5 万 台 因而营林机械必将有很大的增加 由于营林作业的种类繁多 因而营林机械的种类也很多 本文介绍一种用途广 泛 操作简便 使用灵活的营林机械 除草机 除草机 又称打草机 割草机 机动镰 它是靠高速旋转的锋利刀片切割树木枝 桠 藤蔓或半木质化草株 因此 其主要用于林地的杂草清除 低矮灌木割除和树木 边缘的修剪 以及中幼林抚育 人工林间伐等 在林业方面 抚育间伐是我国林业发展的一项重要工作 据统计 我国全国林区 总面积的 70 约 80 万公顷 是中幼林 其中约 80 的中幼林未及时进行抚育 即急待 抚育的约 53 万公顷 目前我国中幼林抚育间伐作业只有少量机械 而大部分靠手工 劳动 大斧子 油锯 弯把锯伐木 其劳动强度大 生产效率低已不能适应抚育生产 的要求 为了提高工作效率 保证幼林抚育管理任务的完成 必须使割灌机配合工作 随着植树造林的深入 垦区林业已有长足发展 越来越多的人出现在垦区大地上 单靠人工用镰刀抚育管理越来越不适应大面积造林的需要 实践证明 割灌机应用于 林业生产 既能减轻工人的劳动强度 又能按季节连续完成各种林业生产任务 节能 低耗 是林业生产上一种省工高效的工具 1 2 除草机的应用范围 1 2 1 在园林业的应用 除草机在林业上用于林地清理 幼林和成林抚育 次生林抚育改造等多种作业 要以切割直径 18cm 以内的多种林木和杂草 其结构紧凑 操作灵便 是一种比较理想 1 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 的抚育机械 使用除草机可减轻劳动强度 提高工效 保证作业质量 可加快中幼林的 抚育间伐速度 提高森林经营水平 加快林木生长 在园艺方面 可用于绿化草坪的修剪 特别是小面积草坪如公园 城市 公路 学 校等 更显其操作的灵活性 1 2 2 在农 牧业的应用 在农 牧业上除可用于割草外 更主要的功能是用于收割 装上被割物倒向控制装 置 便成为一台小型收割机 可割水稻 小麦 黄豆等农作物 装上皮带轮与脱粒机相 配 可用于作物脱粒 还可与水泵相配 作排灌用 因其具有一机多用 重量轻转移方 便 利用率高 安装简单特点 故更适用于山地 丘陵地区 1 3 除草机的发展现状 1 3 1 国外除草机除草机械发展现状 国外对除草机的开发研究较 早 起点高 水平亦较高 广泛采用现代科学技术 如工程塑料 CDI 无触点电子点 火等 整机质量轻 功率大 使用操作灵巧 并形成了系列产品 以德国 STIHL 公司 SOLO 公司为代表的厂家 其产品动力排量从 22cc 到 56 5cc 功率从 0 6KW 到 2 8KW 日本生产的除草机机型号很多 其中 Xenoah 杰纳亚割灌机有轻 中和重型三种 轻型有 QT20 和 BCF01 中型的有 BCD20 BCD29 FBC12 FBC22 FBC24 FBC26 FBC26 和 FBC28 重型的只有 FBC33 其中 工作部分使用尼龙除草丝 圆锯片和除草刀盘 可 用于不同高度枝条的收割 1993 年日本研制成功了割灌带宽 90cm 且能自动调平驾 驶座椅的坡地用自行式割灌机 前苏联生产的 Cekop 3 型除草机可用于幼林的抚育 灌木的采伐和割草等 除草 机主要由发动机 传动部分和锯木圆锯片组成 工作时操作人员可将除草机背在肩上 2 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 用右手操作机器 左手扶着锯切的树木 前苏联制造的 MNC 大型除草机装在白俄罗斯 型拖拉机上 前部为压灌部分 后部为割灌切碎部分 机器前进时 压灌部分先将灌木 压弯压挤在一起 再由割灌装置自根茎处切断 最后由切碎装置将割下的灌木切碎并 撒抛在地上 该机可用于大面积的除灌作业 加拿大Windsor公司最近也生产了一种Enso除灌机 它在割灌装置后面加装了除 草剂喷洒装置 能同时进行机械和化学抚育 可大大节省化学药剂的喷洒量 此外 中小型的灌木收割机还有瑞典制造的帕尔 特内尔 B173 和胡斯克法尔 165R 除草机 后者还带有可以更换的尼龙除草丝转盘 德国制造的 FS200AV 割灌机上还配 有减振装置 拉马尔除灌机悬挂在四轮驱动拖拉机的前方 机器前进时 旋切刀便将 前面的灌木切成碎块 英国制造的大型除草机有萨布列除灌机 12 型灌木切碎机 横轴甩锤式除灌机和 水平甩锤式除灌机 萨布列除灌机的除灌锯片装在向前伸出的悬臂上 为了保持机器 的平衡后部装有配重 锯切部分可以根据需要更换 这种除灌机可锯断直径4 20英寸 的树木 20 世纪 90 年代 这些先进国家的灌木收割机械陆续进入我国种植基地 国外 先进的灌木收割机械技术比较完善 机具品种齐全 性能可靠 但价格昂贵 目前 欧美 各国几乎所有的农机公司都生产灌木收割机械且已形成系列化 能满足各种收割作业 的需要 其主要结构 技术性能指标至今没有大的变化 只是在操作舒适性和电子计 算机应用方面有所改进 20 世纪 90 年代 这些先进国家的灌木收割机械陆续进入我国种植基地 国外先 进的灌木收割机械技术比较完善 机具品种齐全 性能可靠 但价格昂贵 目前 欧 美各国几乎所有的农机公司都生产灌木收割机械且已形成系列化 能满足各种收割作 业的需要 其主要结构 技术性能指标至今没有大的变化 只是在操作舒适性和电子 计算机应用方面有所改进 下图 1 1 为国外生产的除草机 3 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 图 1 1 1 3 2 国内割灌机械发展现状 我国林木收获机械产业化起步晚 与欧美等发达国家相比在技术 制造手段和工 艺等方面都还有一定的差距 主要是产品的品种不全 适应性和配套性差 产品的技术 水平比较低 我国除草机的开发 研究起步于 20 世纪 60 年代 目前国内生产厂家仍较少 而且 产品质量大 性能落后 品种单一 规格少 不能形成系列产品 无法满足各种用户需 求 1992 年原国家林业部下达给黑龙江省木材采运研究所 山地清林机的研制 项 目 目的在于研制一种重 中型可提高割灌效率与质量的割灌木设备 2G 200 型悬挂 式割灌机是 山地清林机的研制 项目的阶段性成果 该机主要是为适应营造短周期 工业用材林以及人工速生丰产林发展的需要 它是以 J 50 履带拖拉机为动力 在拖拉 机前悬挂具有仿行特点的多圆锯片的中型割灌木设备 辽宁省法库县农机推广站对东风 2 型小麦收割机进行了设计改造 由于小麦种植 量少 设备使用时间短 该机每年绝大部分时间处于闲置状态 对其设计改造后可收获 苜蓿 其主要以东风 2 型收割机的主机为动力和行走平台 通过重新设计割台 铺放 装置和传动连接装置 改造成 9GY 2 3 型牧草收割机 达到了收割苜蓿的要求 只要更 4 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 换割台就可以进行小麦的收割作业 此项研发缩短了苜蓿收割机的研制周期 降低了 设计和制造成本 实现了一机多用 山西省广灵县新特服务部研制成功了柠条收割机和麻黄收割机 其主要用途有柠 条类丛林灌木的平茬 收割 桑树 茶树更新换代的平茬 冬青 草坪等园林绿化的草 和灌木植物的修整 草原牧草 如红柳 沙柳 花棒 踏郎 紫花苜蓿 沙打旺 草木 栖 柠条和篙籽等 的收割 福建省林科所研制成功的 2GB 081 型背负式割灌机具有质量轻 振动小 适应性 强 用途广 易于综合配套等特点 非常适合广大农村多种经营使用 广西柳州索罗 小型动力机厂 1999 年研发的 3GC 1 5 割灌机 主要性能指标具有国内先进水平 该割 灌机已 在东北林区 各地公园 机关和厂矿等广泛应用 此外 该机还可用于收割南方 水稻 深受农民的欢迎 下图 1 2 1 3 1 4 分别为国内生产的大型割灌机 便携式 割灌机和国内外一些割灌机参数及特点的对比 图 1 2 5 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 图 1 3 图 1 4 1 4 我国除草机除草机的市场及前景 1 4 1 在林业方面 抚育间伐是我国林业发展的一项重要工作 所谓抚育间伐 即是在未成熟的林分 6 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 中定期而重复地砍伐部分林木 为保留的林木创造良好的环境条件促使其生长发育 一般自幼林郁闭开始到成熟林主伐前的用材要进行 3 4 次抚育间伐 据统计 我国全国林分总面积的70 约80万公顷 是中幼林 其中约80 的中幼林 未及时进行抚育 即急待抚育的约 53 万公顷 目前我国中幼林抚育间伐作业只有少量 机械 而大部分靠手工劳动大斧子 弯把锯伐木 其劳动强度大 生产效率低已不能适 应抚育生产的要求 除草机可以切割直径 18cm 以内的各种林木和杂草 其结构紧凑 重量轻 操作灵 活 是一种理想的抚育机械 国家对林业政策的合理调整 林业系统有一大批产业工人 从采伐业转向种植业 国家还将投入资金营造生态环保林 特别是中幼林的改造 按 1 台 1 公顷 林业系统对割灌机的总需求量在 50 万台左右 每年需求量在 5 万台以上 1 4 2 在园艺方面 从昆明世博会花卉研讨会上了解到 90 年代以来 我国草坪业增长率高达 30 至 40 至 2005 年已成为新兴的大产业 按国家建设部规定 2000 年城市绿化率要达到 30 城市人均绿地面积要达 7 平方米 专家按此标准测算 2000 年至 2005 年重点绿化 目标有各种堤坝 飞机场 公园 城市居民公共绿地 足球场 高尔夫球场 高速公 路边坡等 至少需要植草坪 28 25 万公顷 在如此大规模的草坪管理 养护 除了需要 大量大型剪草车小型草坪剪草机外 割灌机因其操作的灵活性 可以修剪小面积草坪 杂草及陡坡的优点 仍可在草坪养护机械中占有一定的比例 每年需求量在 3 万台左 右 1 4 3 在农业方面 实现农业机械化是我国在八十年代提出的奋斗目标 目前广泛使用的是大型的联 合收割机 主要适用于平原地区大面积农作物收割 由于我国地域辽阔 地理 气候环 境复杂多变 农作物的品种繁多 主要有小麦 水稻 高粱 玉米 黄豆等 同时我国 有三分之一的山区丘陵 地形复杂 特别是现在实行了分田到户的生产责任制 丘陵地 区的农民田地分散 小块 交通不便 无法使用大型的联合收割机 为了让广大农民 从繁重的劳动中解脱出来 发展其它农业经济 特别是南方的 双抢 季节 迫切需要 一种小型的 操作简单 价格低 既能收割 又可脱粒的收割机器 而割灌机就满足了 这种要求 通过对农村市场的促俏 很受农民欢迎预计每年需求量在 10 万台左右 关 7 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 8 键是做好产品的示范宣传 让农民了解这种既实用 又能买得起的产品 综上所述 除草机在我国具有广泛的市场 加上草原牧场的需求 每年除草机的 需求量可达 20 万台 1 5 除草机除草机的发展方向 除草机发展到今天 技术水平日益完善 我们只有充分利用现代科技成果才能使 国产除草机达到国际先进水平 以便能在加入世贸组织之后 减免进口除草机对我国 市场的冲击 根据我国除草机现状 应朝以下两个方面发展 提高发动机制造水平 目前我国小型汽油机工艺水平落后 致使发动机在性能方面受到了限制 重量大 功率 小 为此应改进 更换现有的生产设备 包括模具设计 制造加工工艺 以达到减轻重 量的目的 发展多品种的系列产品 根据用户的不同 对除草机的功率的要求也不同 林区作业要求的功率较大 要达到 2kW 以上 而园艺割草相对要求低些 有 1kW 已能满 足使用要求 甚至还可低些 而作为收割 脱粒之用 则要求功率在 1 5kW 左右 1 6 自走式林区除草机除草机设计的意义 由于目前国内除草机大多是背负式轻型割灌机 主要用于园林 绿化等地方 功 率小 不能用与林区割灌 而大功率除草机都是悬挂在履带式拖拉机上的重型设备 体积庞大 耗油量大 不适合在次生林内清林割灌 也不适合我国国情 因此设计能 自走的大功率割灌机势在必行 它能解决背负式割灌机功率小的问题 也能解决机器 体积庞大 耗油量大的问题 填补国内此领域的空白 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 9 第 2 章 工作原理和结构 针对所存在的问题 新型自走式除草机的设计目标首先影视其工作原理及其结构能够 在农林等苛刻的作业环境下稳步行走 其次才是通过锯片的工作来完成林区除草及农作物 收割等作业 2 1 工作原理 该新型自走式除草机借鉴仿生学原理 采用平行四边形机构和凸轮机构 由汽油机驱 动 既保证整机稳步行走 又能使操作人员和各管机构不受到颠簸 在保证稳步行走的前 提下 在整机的前下端安装四个不同平面的锯片 由驾驶台控制杆控制其离地高度 以适 应不同路况 它们由垂直轴式汽油机提供动力 从而完成割灌和作物收割等作业 该机的 排障功能通过顶部的排障杆使高于机器顶部的灌木倒向机器的右侧来实现 2 2 结构分析 整个机器分为四个部分 行走部分 割灌部分 驾驶台以及排障部分 行走部分由汽油机 张紧轮 减数器 机架以及四组八个轴向间隔 90 度的平行四边 形机构组成 由于其工作起来类似于动物的 脚 在以后的叙述中统一为 脚 八只 脚分别位于行走部分动力的两侧 每侧四个 轴向间隔 90 度 通过爪牙式离合器与行走 部分动力输出轴相连 每侧四只脚交替着地 保证了任何时刻内 两侧各有至少一只脚着 地 确保机器平衡 行走部分动力由一个 4 8KW 的宗申 ZS168FB 型汽油机提供动力 经过 张紧轮离合器 传到齿轮减数箱 最后通过轴向减数器两面输出 割灌部分由汽油机 皮带轮 中间传动轴 机架 控制机构以及四个不同平面的锯片 叠加而成 动力由一个 2 9KW 的 ZS1P60FA 型垂直轴式汽油机提供 经过两条三角带传到 中间传动轴上并将速度降低一半 再分别传到锯片上 达到了在狭小的空间里变速并传递 动力的设计初衷 锯片离地面的高低由位于割灌部分机架两侧的两套平行四边形机构 通 过手闸钢丝的牵引实现平行向上运动 并通过棘轮有级提升 松开手闸 在自重作用下实 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 现向下运动 驾驶台位于行走部分正上方 通过四组套筒机构与行走部分连接 并且由四个凸轮补 偿由行走机构带来的上下震动 通过钢管架和钢丝防护网对操作人员进行保护 驾驶台内 设有汽车驾驶座椅 可根据操作人员的身高进行调节 在座椅两边放置了换向操作杆和割 灌部分升降控制机构 便于操作 排障部分位驾驶台顶部 由人手动提供动力 排障杆与位与驾驶台后部的铰链连接 以铰链为中心 在限定的区域内旋转 从而实现将前方高灌木拨到割灌机右侧实现其排障 的功能 其动力由人通过拉环和钢丝提供 然后回程动力由一跟拉簧提供 如图 2 1 所示 图 2 1 自走式除草机 2 3 本章小结 本章介绍了该除草机的工作原理 并对其结构进行了概述 对整个机器的四个部分的 结构组成和工作原理进行了介绍 让大家对该设计有一个初步的了解和熟悉 10 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 4 2 汽油机输出带轮设计 1 计算设计功率 ca P 由机械设计手册表 8 7 查的工作情况系数 1 2 A P kwpKP Aca 48 3 9 22 1 4 1 2 选择 V 带的类型 根据设计功率 3 48kw 和带轮转速 3600r min 由机械设计手册图 8 11 初 选胶带类型为 A 型普通 V 带 ca P 1 n 3 确定带轮的基准直径 1 d 2 d 根据机械设计手册 初选带轮基准直径 由表 8 6 和表 8 8 选 100mm 1 d 计算大带轮的基准直径 2 d 1 1 2 1 n d n 3600 1800 1 0 02 100 196mm 4 2 由机械设计手册表 8 8 取直径系列值 200mm 2 d 4 验证带速V V 1 1 60 1000 d n 3 14 100 3600 60 1000 18 84m s 4 3 在 5 25m s的范围内 故带速合适 5 确定带的中心距 根据结构需要 取 380mm 因为 2 100 200 600mm 4 4 0 7 100 200 210mm 因为 210 380 600 故选取合适 6 计算带的基准长度 0 a V 0 a 12 2 dd 12 0 7 dd 0 a d L 11 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 0d L 2 12 012 0 2 24 dd add a 4 5 2 380 3 14 100200 2 2 200 100 4 380 1237 6mm 查机械设计手册表 8 2 选基准带长 1250mm d L 7 计算实际中心距 a 0 0 2 dd LL aa 380 1250 1237 6 2 386mm 4 6 安装时所需的最小中心距为 4 7 386 0 015 d Laa015 0 min 1250 张紧或补偿伸长所需的最大中心距为 4 8 386 0 03 367 25mm d Laa03 0 max 1250 8 验算小带轮上的包角 423 5mm 1 21 1 18057 3 dd a 4 9 200 100 18057 3 386 165 2 9 计算 V 带的根数Z L A r ca KKPP PK P P Z 00 4 10 因为 100mm 和 3600r min 由机械设计手册表 8 4a 查得单根 V 带基本额定功率 2 28kw 额定功率增量 1 d 1 n 0 p 1 1 10 i b K nKP 4 11 12 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 由机械设计手册查得弯曲影响系数 0 773 b K 3 10 由机械设计手册查得传动比系数Ki 1 12 1 1 1 12 3 1 得 1 P 0 773 360 00 0 3kw 由机械设计手册表 8 2 查得带长系数 0 93 L K K 由机械设计手册表 8 5 查得包角系数 0 96 得窄V带根数 L Aca PKP Z r KKPPP 00 4 12 96 093 0 3 028 2 48 3 1 51根 取Z 2根 10 计算单根V带的初拉力的最小值 mi0 F n 2 min0 500 F 1 5 2 qv ZV P K ca a 4 13 查机械设计手册表 8 3 得每米V带的质量 q 0 10kg m 得 2 min0 84 181 0 84 182 48 3 1 96 0 5 2 500 F 109 6N 压轴力的最小值为 应使带的实际初拉力 min00 FF 压轴力 P F 2 sin 2 1 minmin0 FZFP 4 14 165 2 2 109 6 2 sin 2 435N 114 2所示 小带轮结构设如图 13 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 图 4 2 小带轮 计算结果总结 胶带规格 A型 基准带长1250mm 胶带根数 2根 带轮直径 m 200mm 中 心 距 380mm 12 11 0mm 基准线上槽深 11 0mm mm f 1 100m 压 轴 力 435N 带轮轮缘尺寸的确定 d b基 准 宽 度 mian h 2 75mm 基准线下槽深 h minf 槽 间 距 e 15 0 3 0 2 1 第一槽对称面至端面的距离 min 最小轮缘厚 6mm 带 轮 宽 b z 1 e 2f 35mm 4 15 05 5mm 4 16 外 径 2 ada ddh 1 轮 槽 角 0 34 14 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 4 3 确定输入功率 P 转速 n 先初步计算轴的最小直径 先选取轴的材料为 45 钢 调质处理 根据表 15 3 取 125 于是得 中间传动轴的计算 0 A mm n 0min p Ad5 21 3 4 17 因为段的轴肩为非定位轴肩 所以 28 1 1 30mm 因为段的轴肩为定位轴肩 所以 2h 2 0 07 0 1 d 35mm 4 18 30mm 4 4 中间校核 由于此轴轴向力为自重 故忽略不计 将其视为只受转矩和弯矩的传动轴 中间传动轴零件如图 4 3 所示 所以取 1 d 28mm 2 d 2 d 3 d 3 d 2 d 2 d 4 d 5 d 28mm 1 L L34mm 5 2 L L32mm 4 3 L 26mm 传动轴的 图 4 3 轴结构图 15 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 1 计算支承反力 轴的受力如图4 4所示 AB 图 4 4 轴受力图 4 19 0 435 cbabaFaF BA 0 435 cbacbFcF AB 4 20 因为 a 42mm b 40mm c 42mm 由式 4 19 和 4 20 得 BA FF 0 424042 4358242 AA FF 40 124435 A F 1348 5 N 40 124435 F B 2 画轴的弯矩图 4 5 1348 5 N M1348 5 4256637 A N mm 5663745 1348mmNMB 2 N mm N mm 图 4 5 轴弯矩图 轴受转矩 3 画轴的转矩图 4 6 66 2 9 9 55 109 55 1015386 1800 p TN mm n 4 21 16 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 T N mm 图 4 6 轴的转矩图 4 校核轴径 用插入法查得 MPa b 5 102 0 许用应力 许用应力值 MPa b 60 1 应力校正系数 1 0 60 0 59 102 5 b b 4 22 当量弯矩 m0 59 153869077 74TN m 4 23 22 57359 87 A MMTN m m 4 24 22 57359 87 B MMTm N m 设计的最小直径 2dmin8mm 轴径 5 21 601 0 87 57359 1 0 3 3 1 b A A M d 4 25 mmdd BA 28 5 21 初步分析 两个截面有较大的应力和应力集中 下面以截面 为例进行安全 系数校核 轴材料选用 45 钢调质 5 疲劳强度校核 IIII MPa S 360 MPa B 650 4 26 对称循环疲劳极限 MPa Bb 286 65044 0 44 0 1 MPa B 195 65030 030 0 1 4 27 17 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 脉动循环疲劳极限 4 28 MPa bb 486 2867 17 1 10 1956 16 1 10 MPa312 4 29 等效系数 18 0 486 48628622 0 01 b bb 4 30 25 0 312 31219522 0 01 4 31 截面 上的应力弯矩 I 1 1348 5 4256637 MN mm 弯曲应力幅 1 3 56637 0 1 28 25 8 a M W MPa 4 32 弯曲平均应力 0 m 扭转切应力 3 15386 3 5 0 2 28 T T MPa W 4 33 3 5 1 75 22 am MPa 扭转应力幅和平均切应力 4 34 因在此截面处 有轴直径变化 过度圆角半径 由 30 1 07 28 D d mmr2 2 0 07 28 r d 经查 查值法 77 1 k 31 1 k 和 MPa B 650 如果一个截面上有多种产生应力集中的结构 则分别求出其有效应力集中系数 从而取最大值 表面状态系数查得 650 2 3 92 0MPamR Ba 18 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 由附录表 6 查得 88 0 r 81 0 1 N k 弯曲安全系数设为无限寿命 ma bN k k S 1 4 35 8 25 88 092 0 31 1 2861 6 85 扭转安全系数 m N k k S 1 4 36 75 125 05 7 1 81 092 0 31 1 1951 55 6 复合安全系数 22 SS SS S a a 4 37 22 6 5507 5 6 5507 5 5 105 5SS 符合要求的 206 型圆锥滚子轴承 经查手册 轴承主要性能参数如下 由以上计算说明 轴是完全 4 5 中间传动轴轴承的校核 轴承选取为 30 19 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 NCr 3 10 2 43 NC r 3 0 105 50 min 6000 0 rN 脂润滑 e 0 37 Y 1 45 1 确定轴向力 由于中间传动轴是竖直工作 而且轴上只有两个皮带轮 而且 所以确定轴承2被压紧 故 0 Y 0 9 计算步骤及结果如下 1 1348 5 r FN 2 1348 5 r FN 方向与 1r F 相反 50GN Y F F r a 1 1 2 4 38 6 12 5 421 4N 1348 G Y F F r a 2 1 2 4 39 471 4N 2 计算轴承 1 2 的当量动载荷 e F F42 r a 31 0 5 1348 4 1 1 1 4 40 e F Fa2 r 35 0 5 1348 4 471 2 4 41 查机械手册表 13 5 得 1 1 X0 1 Y 2 1X 2 0Y 冲击载荷系数 d f 考虑中等冲击 经查 5 1 P f 当量动载荷 11111arP FYFXfP 4 42 1 5 1 1348 5 0 421 4 20 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 2022 75N 22222arP FYFXfP 4 43 1 1348 5 0 1 5471 4 2022 75N 的下端与割灌部分的四连杆相连接 利用杠杆原理 通过掰动控制 杆 4 上端手柄 实现割灌部分的垂直方向的升降 并利用割灌部分自重和棘轮机构 3 完成有级升降的固定 通过钢拉线与行走部分的爪牙式离合 拨叉相连接 控制离合器的离与合 从而实现差速转向 座椅 6 利用现有成熟技术 直接购买汽车驾驶员座椅 可根据驾驶员的身高进行 调节 使其更方便 舒适操作 同时减少了 切烟尘 杂物与驾驶台隔 平面成 75 度夹角 扩大了驾驶员的视野 并保障驾驶员在割灌作业过程中的安全 以及人机工程学原理 将驾驶台设计成结构简 性 设计中的凸轮补偿机构是减少机构行走时带来的震动 升降控制杆 4 转向控制杆 5 也是利用杠杆原理 其下端丝 的制造成本以及相关的设计计算 护罩 7 位与行走部分脚的正上方 将行走过程中产生一 离 钢丝网 8 位与驾驶台的前方 并与水 设计中考虑到结构林区实际状况 单 外观尺寸较小 防护能力强 安全可靠的结构 5 2 本章小结 驾驶台是机器操作人员工作的地方 所以应该充分考虑其安全可靠性和舒适 钢管架和钢丝防护网对操作人 员进行保护 座椅可根据操作人员升高进行调节 这些都是从安全 舒适的角度考虑 设计的 21 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 第 6 章 排障部分设计 6 1 方案确定 结构如图 6 1 所示 22 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 图 6 1 排障部分结构图 1 排障杆 2 拉环 3 转轴 4 套筒 5 拉簧 排障杆1位于驾 驶台顶部 一端与套筒 4 焊接 并套在转轴 3 上 另一端悬空 伸出机器前方 工作 时由绕转轴逆时针转 35 度 然后回到起始位置 完成一次排障过程 拉环 2 通过钢丝与排障杆 1 连接 连接点位于排障杆中间位置 排障作业时 驾 驶员用右手向下拉动拉环 2 即可带动排长杆绕转轴 3 转动 完成排障作业 转轴 3 位与驾驶台后方一跟立管上 一端与立管焊接 另一端与套筒 4 连接 提 供排障杆作业时的支撑反力以及旋转中心 套筒 4 外部与排障杆焊接 内部与转轴连接 为排障杆提供铰接约束 并防止排 障杆自锁 拉簧 5 一端连在驾驶台上 另一端与排障杆连接 提供排障杆回程所需动 力 设计过程中参照了链式分料机构 平带式排障机构 哈尔滨林业机械研究所 23 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 由于本机安装位置及空间太狭小 无法安装链式分料机构 由于排障速度限制 无法 使用平皮带式排障机构 故采用此排障机构 6 2 本章小结 排障装置是一种更为人性化的设计 它为操作人员提供了良好的视野 让其可以 更顺利的完成林区的割灌工作 保证了工作的效率 24 哈尔滨工程大学本科生毕业设计 结 论 本次设计完成了 1 林区自走式除草机整体设计 考虑到方案的可行性 实用性体积 重量 制造工艺 制造成本 人性化以及可操作性 2 除草部分动力传动设计计算 以及具体结构设计 3 对弯曲强度主轴进行设计计算 对轴承进行了强度校核 本次设计尚未很好解决的问题 1 控制割灌部分升降的四连杆以及手闸工作的可靠性 2 排障部分的结构设计 3 各操作杆的人性化设计 通过这次比较完整的割灌机的设计 我认识到了单纯的理论知识学习和 实际设 计之间的差距 通过这次毕业设计既锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识 解 决实际应用问题的能力 同时也提高我查阅文献资料 设计手册 设计 规范以及电 脑制图等其他专业能力的水平 而且通过对整体的掌控 对局部的取舍 以及对细节 的斟酌处理 都使我的能力得到了锻炼 经验得到了丰富 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 这些都是我希望得到的 也是毕业设计的目的所 在 虽然毕业设计内容繁多 过程繁琐 但我的收获也是非常的多 各种设计方案的 适用条件 各种零部件的选用标准 我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会