手推式割草機(jī)的設(shè)計和實現(xiàn)機(jī)械制造自動化專業(yè)

手推式割草機(jī)的設(shè)計摘要：近年來，中國經(jīng)濟(jì)正在不斷蓬勃發(fā)展，在此背景下，人們的生活質(zhì)量與日俱增，對于當(dāng)前賴以生存的生態(tài)環(huán)境，也愈加提出一系列亟待解決的根本要求。人們常在公園里、馬路旁鋪設(shè)大片草坪，這些草坪既可以大大地減少環(huán)境污染，而且整齊劃一的綠化帶還非常具有觀賞價值，傳統(tǒng)人工操作繁瑣又效率低下，無法滿足人們對草坪修剪的需要，而割草機(jī)的出現(xiàn)解決了這個問題，它使得修剪草坪變得簡單又高效。本設(shè)計希望通過設(shè)計一種割草機(jī)來提高割草效率，并通過Solidworks實現(xiàn)運(yùn)動仿真，最終得出結(jié)論此割草機(jī)可以完成預(yù)期要求，那就是把割下來的草屑打的夠碎，省卻別的割草機(jī)的草屑搜集步驟，從而有效增強(qiáng)現(xiàn)有的草坪修剪效率。關(guān)鍵詞：草坪修剪；運(yùn)動仿真；割草機(jī)；修剪效率DesignOfHand-pushMowerAbstract:Inrecentyears,China'seconomyisconstantlydevelopingvigorously.Underthisbackground,people'squalityoflifeisincreasingdaybyday.Fortheecologicalenvironmentonwhichthecurrentsurvivaldepends,aseriesoffundamentalrequirementsthatneedtobesolvedareincreasinglyraised.Peopleoftenlaylargelawnsintheparkandontheroadside.Theselawnscangreatlyreduceenvironmentalpollution,andtheuniformgreenbeltsarealsoveryornamental.Thetraditionalmanualoperationiscumbersomeandinefficient,whichcannotmeettheneedsofpeopleforlawnpruning.Theemergenceofalawnmowersolvesthisproblem,makingiteasyandefficienttomowingthelawn.Thisdesignhopestoimprovethemowingefficiencybydesigningalawnmower,andrealizethemotionsimulationthroughSolidworks.Itisconcludedthatthemowercanfulfilltheexpectedrequirements,thatis,thecutgrassclippingsarebrokenenoughtosaveThegrassclippingprocessofotherlawnmowerseffectivelyenhancestheexistinglawntrimmingefficiency.KeyWords:Lawnpruning;motionsimulation;lawnmower;pruningefficiency緒論1.1課題的基本背景及其實際意義過去在修剪草坪的過程當(dāng)中，一般僅僅運(yùn)用到鐮刀進(jìn)行手工修剪?，F(xiàn)如今，中國經(jīng)濟(jì)正在不斷蓬勃發(fā)展，人們的生活質(zhì)量與日俱增，在此背景下，人們愈發(fā)想要看到平坦整齊的草坪，來保持身心愉快。1805年，西方發(fā)達(dá)國家英國的發(fā)明家普拉克內(nèi)特，曾經(jīng)首次研發(fā)出可自主收割的機(jī)器，并重點(diǎn)將其作用于收割谷物，輔助去除雜草。人類僅需推動機(jī)器，即可帶動齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)，從而達(dá)到收割雜草的效果。1830年，西方發(fā)達(dá)國家英國的知名學(xué)者比爾.布丁，成功申請到關(guān)于滾筒割草機(jī)的發(fā)明專利。在此之后，1832年，蘭賽姆斯農(nóng)機(jī)企業(yè)獲得專利授權(quán)，決定量產(chǎn)這種類型的滾筒剪草機(jī)。1902年，西方發(fā)達(dá)國家英國學(xué)者敦恩斯，曾經(jīng)以內(nèi)燃機(jī)為基礎(chǔ)，研發(fā)出更為優(yōu)良的滾筒式剪草機(jī)，這項研究原理持續(xù)沿用至今。歐洲等國盛行千禧年，在此期間，割草機(jī)逐步獲得相對穩(wěn)定的迅猛發(fā)展。割草機(jī)通常又被人們稱之為草坪修剪機(jī)，旨在針對草坪以及植被等，進(jìn)行干凈利落的修剪。其中重點(diǎn)涵蓋刀盤、行走輪、刀片以及相應(yīng)的控制部分等。其中，刀片位于發(fā)動機(jī)當(dāng)中，并在外緣部分層層疊加刀盤以及行走輪。刀片借助于發(fā)動機(jī)的極高轉(zhuǎn)速，將能迅速操作起來，有效節(jié)約不必要的人力成本。并且效率比人工鋤草提升8至10倍，傷苗率低，除苗清潔率高。1.2割草機(jī)的發(fā)展概況根據(jù)相關(guān)調(diào)查結(jié)果得知，中國從事生產(chǎn)割草機(jī)的企業(yè)，大約存在50余個。在這之中，大部分企業(yè)均和園藝系統(tǒng)息息相關(guān)。在現(xiàn)今的市場當(dāng)中，存在一系列草坪修剪機(jī)品牌，國內(nèi)制作還有中外合資的都有，工作功率也參差不齊，一般位于2.6-1.2KW的范圍內(nèi)，與此同時，剪幅通常位于43.2-127cm的范圍內(nèi)。對于中國而言，生產(chǎn)割草機(jī)數(shù)量最多的企業(yè)，即為泛亞園林機(jī)械企業(yè)，其所生產(chǎn)的備受消費(fèi)者青睞的草坪剪草機(jī)，即為立特牌-NEAT草坪剪草機(jī)，中國約有一半的割草機(jī)均為該型號，年均生產(chǎn)大約5000余臺。值得一提的是，該企業(yè)現(xiàn)今正試圖以本田發(fā)動機(jī)為基礎(chǔ)，達(dá)到年產(chǎn)50000萬余臺割草機(jī)的目標(biāo)。除此之外，南通機(jī)床廠也在致力于生產(chǎn)轉(zhuǎn)產(chǎn)割草機(jī)。其中尤為典型的產(chǎn)品為56cm自走式草坪剪草機(jī)(4.5kw)以及84cm電啟動式剪草機(jī)(7.8kw)等。需要注意的是，該企業(yè)還生產(chǎn)各種類型的零部件，但發(fā)動機(jī)主要從美國引進(jìn)?，F(xiàn)如今，中國已經(jīng)積極構(gòu)建出科學(xué)完善的草坪割草機(jī)試驗臺，致力于針對現(xiàn)今測試割草機(jī)所含有的各項性能，進(jìn)行相對深入的細(xì)致測試。實際上，我國的割草機(jī)在國際市場上占有一定的市場，可美中不足的是，這些產(chǎn)品良莠不齊。談到割草機(jī)不得不談的是它的安全問題，但是目前而言對于安全指標(biāo)來說，僅有檢測方法，缺乏成熟的撞擊試驗專用設(shè)備。為解決這個問題，進(jìn)而對割草機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)合理的測試，中國積極構(gòu)建出科學(xué)完善的草坪割草機(jī)試驗臺。對于此類試驗臺而言，其表現(xiàn)出相對較高的自動化水平，并借助于傳動技術(shù)以及相應(yīng)的氣動調(diào)速技術(shù)等一系列技術(shù)的作用，含有良好的安全性，可以經(jīng)受劇烈的撞擊試驗。根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果得知，此試驗臺已經(jīng)滿足國家提出的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并表現(xiàn)出迅猛的檢測效率。[3]1.3割草機(jī)基本類型及其相關(guān)特征割草機(jī)旨在針對草坪以及植被等，進(jìn)行干凈利落的修剪。其中重點(diǎn)涵蓋刀盤、行走輪、刀片以及相應(yīng)的控制部分等。如果基于切割器種類進(jìn)行細(xì)分，則其一般包含旋刀式、滾刀式以及甩繩式等基本類型。在這之中，滾刀式割草機(jī)已經(jīng)獲得相對廣泛的實際應(yīng)用。1.3.1旋刀式割草機(jī)對于此類割草機(jī)而言，其刀片可達(dá)的切割速度為60～90m/s。工作過程極為平穩(wěn)，并且運(yùn)行速度一般超過15km/h。與此同時，其不僅含有常規(guī)的安全裝置，而且在切割器的上方位置，配備專用防護(hù)罩，能夠有效保障操作者的基本安全。1.3.2往復(fù)式割草機(jī)對于此類割草機(jī)而言，其旨在借助于切割器當(dāng)中所存在的動刀，與定刀之間表現(xiàn)出的剪切運(yùn)動，來執(zhí)行割草操作。該類型的割草機(jī)在操作時極為干凈利落，并且無需耗費(fèi)過高的功率。然而，其對外部環(huán)境的變化適應(yīng)性不高，極易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。故而一般適用于廣闊的單一草場。由于其在運(yùn)行過程中，通常伴隨著極大的振動，故而切割速度一般不高于3m/s，運(yùn)行速度通常位于6～8km/h的范圍內(nèi)。1.3.3滾筒式割草機(jī)滾筒式割草機(jī)因為構(gòu)造特殊（傳動裝置位于切割器上方），因此又稱為上傳動旋轉(zhuǎn)式割\o"滾筒式割草機(jī)原理圖"草機(jī)。每臺滾筒式割草機(jī)大都擁有并列的1～4個立式圓柱形或圓錐形滾筒。在這些個滾筒下方裝有刀盤，刀盤裝有鉸接的2～6個刀片，為避免避免漏割，相鄰刀盤上刀片的回轉(zhuǎn)軌跡被設(shè)計來有一些重疊量。滾筒的傳動方式為膠帶或錐齒輪傳動，大抵能滿足切割要求,缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)不夠緊湊。1.3.4轉(zhuǎn)盤式割草機(jī)轉(zhuǎn)盤式割草機(jī)（Rotarymower）與其他割草機(jī)不同，它的傳動裝置的位置是位于刀盤的下方的，因此它的刀盤位置較高。為保障低割以及減少重割，在設(shè)計時同常將刀盤設(shè)計為傾斜一定角度的。同時為保障人身安全，當(dāng)面臨的阻力過大或遇障礙時刀片會向后擺動。還有一種靠的是離心力割草，它將刀片鉸接尼龍繩，利用尼龍繩旋轉(zhuǎn)來割草。和滾筒式割草機(jī)類似相鄰刀盤上刀片的回轉(zhuǎn)軌跡被設(shè)計來有一些重疊量。刀盤一般由齒輪傳動并且相鄰刀盤被設(shè)計成轉(zhuǎn)向相反。結(jié)構(gòu)緊湊，傳動平穩(wěn)、可靠。1.4現(xiàn)有割草機(jī)所存在的主要問題現(xiàn)有割草機(jī)都多多少少的存在著點(diǎn)缺陷，我國草坪機(jī)械產(chǎn)品在全線接受檢驗時，經(jīng)常暴露出―些質(zhì)量問題，有專家分析這些問題主要來自于下述內(nèi)容：其一、在當(dāng)前時期，大部分企業(yè)并未專門針對草地草坪業(yè)務(wù)，進(jìn)行集中的投資，甚至在近年來出現(xiàn)撤資現(xiàn)象，這就導(dǎo)致許多割草機(jī)制作廠家紛紛因缺乏資金而不得不倒閉。與此同時，由于中國在技術(shù)方面以及工藝方面，相較于西方發(fā)達(dá)國家還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及，這些都進(jìn)一步拉大了彼此的差距；其二、中國現(xiàn)有的產(chǎn)品品種尚未表現(xiàn)出良好的多樣性，難以配套齊全。例如：西方發(fā)達(dá)國家美國當(dāng)中的約翰迪爾企業(yè)，所生產(chǎn)的割草機(jī)高達(dá)13個品種，其中涉及的49個機(jī)型，因為品種多類型全可供小中大經(jīng)營規(guī)模的消費(fèi)者進(jìn)行合理選擇。然而，對于中國而言，由于品種尚未趨于多樣化，故而即使消費(fèi)者想來采購，也無法找到和自己尤為匹配的機(jī)型；其三、中國現(xiàn)有的產(chǎn)品技術(shù)質(zhì)量還有待于進(jìn)一步提高。從表面來看，割草機(jī)極為簡單，但其實則蘊(yùn)含著諸多技術(shù)。在這幾十年以來，割草機(jī)產(chǎn)業(yè)由于極度匱乏足夠的資金支撐，故而企業(yè)無法對其進(jìn)行針對性創(chuàng)新，久而久之，自然止步不前。當(dāng)前我國的割草機(jī)類型還是上個世紀(jì)國外的成果，這幾十年來一直墨守成規(guī)，服務(wù)態(tài)度也有待改進(jìn)。綜上所述，割草機(jī)的質(zhì)量不佳，及不上歐美等發(fā)達(dá)國家的原因有很多，但其中的關(guān)鍵因素是缺乏資金支持以及缺乏相關(guān)的人才。1.5本課題研究的內(nèi)容和任務(wù)從本質(zhì)上而言，有效拓寬地被植物的范圍，不僅能夠有助于保護(hù)人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境，而且能夠起到美化城市的作用，還可有效預(yù)防水土流失現(xiàn)象的發(fā)生。而割草機(jī)對于維持草坪的美觀與整齊有著重要的作用。課題任務(wù)如下：1.能夠根據(jù)不同草坪的生長情況調(diào)整割草高度；2.割完的草坪要整齊、美觀，在割草機(jī)的運(yùn)行路徑上草的高度一致；3.要能夠適應(yīng)不同的地形；4.將草屑打碎鋪在草坪上當(dāng)做肥料。2.手推式割草機(jī)的總體設(shè)計2.1手推式割草機(jī)概述2.1.1手推式割草機(jī)的特點(diǎn)對于此類割草機(jī)而言，其在實際該在過程當(dāng)中，所遵循的基本原理如下：借助于電機(jī)的作用來帶動刀片，從而執(zhí)行割草操作。與此同時，借助于行進(jìn)輪的作用，來有效推進(jìn)割草機(jī)不斷行走，以此來實現(xiàn)某區(qū)域草坪的持續(xù)修剪工作。對于該設(shè)計而言，其旨在強(qiáng)調(diào)環(huán)保的重要性，并設(shè)計出合理的雙層刀片，力求將草屑完全打碎，使其成為土壤賴以吸收的肥料，這樣將能有效增強(qiáng)既定的割草效率。2.1.2手推式割草機(jī)的基本組成該機(jī)器重點(diǎn)涵蓋電機(jī)、割草裝置以及相應(yīng)的控制機(jī)構(gòu)等，其基本結(jié)構(gòu)示意圖，詳見圖1：圖1整體結(jié)構(gòu)圖Fig1Theoverallstructurediagram圖1整體結(jié)構(gòu)圖Fig1Theoverallstructurediagram機(jī)架總成的核心構(gòu)成部件是割草機(jī)箱體、前后軸支撐架，為了支撐和安裝其他部件，我們在設(shè)計時將它們設(shè)計為成一體。如圖2所示：圖2機(jī)架總成示意圖Fig2Aframeassemblydiagram圖2機(jī)架總成示意圖Fig2Aframeassemblydiagram割草裝置的主要構(gòu)成部件都有割草電機(jī)、導(dǎo)流罩、傳動軸、割刀盤和割刀，他們的位置關(guān)系是導(dǎo)流罩在割草電機(jī)的下方，導(dǎo)流罩內(nèi)則是通過傳動軸安裝的刀盤和割刀，割刀為了保證它既耐磨又鋒利，需要采用優(yōu)質(zhì)合金工具鋼制造，如圖3所示：圖3割草裝置基本示意圖Fig3Cuttinggrassdeviceschemes通常情況下，其中所含的調(diào)高機(jī)構(gòu)，一般涉及到車輪搖臂，調(diào)高手柄以及后軸等相關(guān)元件。與此同時，控制機(jī)構(gòu)重點(diǎn)涵蓋控制手柄以及開關(guān)盒等相關(guān)元件。詳見圖4：1手柄示意圖2控制手柄示意圖3控制按鈕示意圖4開關(guān)盒示意圖圖4扶手基本示意圖Fig4Armrestschemes一般情況下，其中所含的行走裝置，通常涉及到行走輪以及軸承等相關(guān)元件。詳見圖5：圖5輪胎示意圖Fig5Tireschemes2.2手推式割草機(jī)研究綜述因為以上種種原因，所以手推式割草機(jī)在當(dāng)今社會有很大的存在價值?，F(xiàn)今，通過對它的結(jié)構(gòu)與工作方式有了更深入的研究，我們對現(xiàn)有割草機(jī)的一些不足進(jìn)行完善。綜上所述，割草機(jī)工作要能達(dá)到以下要求：1.能夠根據(jù)不同草坪的生長情況調(diào)整割草高度；2.割完的草坪要整齊、美觀，在割草機(jī)的運(yùn)行路徑上草的高度一致；3.要能夠適應(yīng)不同的地形；4.將草屑打碎鋪在草坪上當(dāng)做肥料。初步估計本設(shè)計能達(dá)到以上要求。2.3總體方案的確定對于割草機(jī)而言，如果基于切割器種類進(jìn)行細(xì)分，則其一般包含旋刀式、滾刀式以及甩繩式等基本類型。在這之中，滾刀式割草機(jī)已經(jīng)獲得相對廣泛的實際應(yīng)用，本文即選用該種類型。如果基于配套動力以及相應(yīng)的作業(yè)方式進(jìn)行細(xì)分，則其通常包含手推式、手扶自行式等，在此選用手推式動力方式。如果基于牽引方式以及相應(yīng)的懸掛方式進(jìn)行細(xì)分，則其一般涵蓋前置式及其后置式等。本文旨在選用旋刀式手推隨行式割草機(jī)。另外通過雙層刀片切割的方式將草屑切碎，使其鋪在草坪上用作肥料。3.手推式割草機(jī)的設(shè)計計算3.1電動機(jī)的合理選擇通常情況下，若想使得割草的作用力尤為顯著，則應(yīng)當(dāng)至少保持3000r/min左右的實際轉(zhuǎn)速，本文旨在采用Y802-2所涉及的一系列技術(shù)參數(shù)，詳細(xì)如下。功率設(shè)定為：1.1KW轉(zhuǎn)速設(shè)定為：2830r/min質(zhì)量設(shè)定為：18kg本文選用此類電動機(jī)的根本因素，在于其質(zhì)量不大，但可保證良好的轉(zhuǎn)速。3.2刀片設(shè)計過程及其計算過程在本次設(shè)計過程當(dāng)中，旨在將刀片材質(zhì)選定為鋼材，至少應(yīng)當(dāng)選擇硬度表現(xiàn)為的HRC45，與此同時，脆性必須滿足彎曲試驗的基本要求。為滿足將草屑打碎當(dāng)做肥料的設(shè)計目的，此割草機(jī)計劃在軸上安裝雙層刀片。彎曲試驗過程如下：首先，本文借助于16毫米半徑的圓沖頭，通過施加20mm/S的沖壓速度，使其彎曲于某特定的區(qū)域內(nèi)，并使得刀片呈現(xiàn)出ａ°。在這之中，彎曲角度的合理選擇，詳見表1。表1刀片厚度所應(yīng)滿足的彎曲角度Table1bladethicknessofthecorrespondingbendingAngle厚度s/mm角度a°s3.53.5s<4.5s4.575°45°30°非平刀片由于種種原因，我們在實驗時選用它最脆弱的地方展開試驗，與此同時，必須將彎曲中心和刀片中心保持相同。在這之中，支承距離L需要通過下述公式，進(jìn)行細(xì)致計算：(12)需要注意的是，如果手推式割草機(jī)當(dāng)中的刀片，所表現(xiàn)出的不平衡量已經(jīng)滿足M的情況下，則割草機(jī)必須在一小時內(nèi)，保持不受任何影響的穩(wěn)定運(yùn)行。在這之中：在上述公式中：M—旨在代表刀片不平衡量，單位為kg·m;d—旨在代表刀尖圓的實際直徑，單位為m。還需注意的是：（1）刀尖所表現(xiàn)出的最大線速度，不得高于96.5m/s。（2）如果以手推式割草機(jī)為例，當(dāng)其割草范圍的實際寬度，不超過600mm的情況下，則刀片制動時間不得高于3S；1.沖頭示意圖2.刀片示意圖3.支承示意圖4.彎曲區(qū)示意圖圖7實驗?zāi)Ｐ突臼疽鈭DFig7Theexperimentmodel（3)通常情況下，如果在最大行走速度低于13km/h的情況下，則單位制動距離應(yīng)該滿足0.19m，反之則需要基于下述公式進(jìn)行細(xì)致計算：(13)在上述公式中：S—旨在代表制動距離，單位為m；V—旨在代表行走速度，單位為km/h。3.3割刀軸的設(shè)計過程和建模過程3.3.1軸的基本設(shè)計在本次設(shè)計過程當(dāng)中，旨在將軸的基本設(shè)計細(xì)分為兩大內(nèi)容，其中涵蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計，此外還涉及到工作能力計算。從本質(zhì)上而言，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計旨在針對軸所表現(xiàn)出的結(jié)構(gòu)形式及其相應(yīng)的尺寸，進(jìn)行科學(xué)合理的及時判定。其一般基于安裝零件以及軸的制造工藝等方面的要求。假設(shè)軸的構(gòu)造設(shè)計不合理，不僅僅影響軸的性能以及裝在軸上零件的性能，而且會大大放大軸的制作成本，影響往軸上裝配零件的難易度。故而對于軸的整體設(shè)計而言，其中所涉及的結(jié)構(gòu)設(shè)計實則尤為關(guān)鍵。除此之外，軸的工作能力計算實則即針對軸所表現(xiàn)出的剛度等基本參數(shù)，進(jìn)行相對深入的細(xì)致計算。在絕大多數(shù)情況下，軸所含有的工作能力，一般取決于軸所表現(xiàn)出的強(qiáng)度。故而在此過程中，應(yīng)當(dāng)首先針對軸所表現(xiàn)出的強(qiáng)度，進(jìn)行科學(xué)精準(zhǔn)的計算，從而有效預(yù)防軸發(fā)生斷裂等現(xiàn)象。一般情況下，可能會存在某些必須含有良好剛性的軸。在此情況下，僅僅對其進(jìn)行強(qiáng)度計算遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需進(jìn)行相應(yīng)的剛度計算，從而切實預(yù)防在實際工作的過程當(dāng)中，出現(xiàn)尤為顯著的彈性變形。除此之外，對于某些不得不進(jìn)行高速運(yùn)轉(zhuǎn)的特定軸而言，其還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行必要的振動穩(wěn)定性計算，以此來有效預(yù)防振動破壞的產(chǎn)生。綜上所述，能夠?qū)S產(chǎn)生一系列影響的基本因素趨于多樣化，故而結(jié)構(gòu)形式的合理選擇，一般取決于特定的情況。從這一角度來看，軸所表現(xiàn)出的結(jié)構(gòu)形式，并不存在規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)。在實際設(shè)計的過程當(dāng)中，僅需滿足下述條件即可：1.軸及其所涉及的諸多零件，必須處于規(guī)定的精確位置；2.安裝于軸當(dāng)中的零件，應(yīng)當(dāng)易于拆卸；3.軸必須表現(xiàn)出極為優(yōu)良的制造工藝。3.3.2軸的合理材料通常情況下，軸所涉及的材料重點(diǎn)涵蓋碳鋼以及相應(yīng)的合金鋼。因為碳鋼的經(jīng)濟(jì)成本較低，并且相對于應(yīng)力集中情況尤其敏感，能夠基于各類熱處理方式，來有效增強(qiáng)其自身的耐磨性。故而該材料在實際工程當(dāng)中，已經(jīng)獲得相對廣泛的實際應(yīng)用。在這之中，尤為典型的碳鋼即為45鋼。然而，相較于碳鋼而言，合金鋼實則表現(xiàn)出更為良好的力學(xué)性能以及相應(yīng)的淬火性能。故而當(dāng)處于高溫環(huán)境下亦或為低溫環(huán)境下，則一般選擇合金鋼。然而，本文考慮到經(jīng)濟(jì)因素以及實用性，故而決定選擇碳鋼45。要想提高軸的抗疲勞強(qiáng)度，需要對某特定的軸，進(jìn)行科學(xué)得當(dāng)?shù)臒崽幚恚渲兄攸c(diǎn)涵蓋高頻淬火以及氮化等。此外，表面強(qiáng)化處理重點(diǎn)涵蓋噴丸以及相應(yīng)的滾壓等。3.3.3軸的基本計算（1）計算軸的最小直徑在此次設(shè)計過程當(dāng)中，旨在選擇45鋼進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)質(zhì)處理,故而選定為A0=112，由此得到(1)故而將能采用直徑表現(xiàn)為d1=20mm，d2=22mm，d3=24mm，d4=20。（d1：刀片連接器；d2：與軸承配合處；d3：限制軸承處；d4：與電機(jī)連接）（2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計本文旨在選擇7206c型角接觸球軸承，其所表現(xiàn)出的內(nèi)徑為30mm,并且寬度表現(xiàn)為16mm.因為軸承端面需要與箱體內(nèi)壁之間，保持恰當(dāng)適宜的距離，故而本文將套筒長設(shè)定為20mm，同理，本文將密封蓋軸段長設(shè)定為55mm。值得一提的是，由于安裝齒輪段的實際長度，需要低于輪轂寬度2mm,由此得知，=2\*ROMANII段長應(yīng)該如下：（2)=3\*ROMANIII段的實際直徑應(yīng)該如下：d3=35mm(3)Ⅳ段的實際直徑應(yīng)該如下：d4=45mm通過查閱相關(guān)手冊，將能得知：(4)由于長度需要等同于右面套筒，故而L4=20mm經(jīng)由綜合考量，本文通過查閱相關(guān)手冊，可知安裝尺寸應(yīng)該為h=3.所以該段直徑需滿足：故而本文決定將Ⅳ段，細(xì)致設(shè)計為相應(yīng)的階梯形，并將左段直徑設(shè)定成36mm。由此可知，Ⅴ段直徑為，并且長度為。綜上計算可知，軸支承跨距實則為L=100mm(3)基于彎矩復(fù)合強(qiáng)度，進(jìn)行相對精準(zhǔn)的計算①求解得知分度圓直徑：本文設(shè)定為d1=50mm。②求解得知實際轉(zhuǎn)矩：本文設(shè)定為T2=50021.8N·mm。③求解得知圓周力Ft基于公式，將能得知：(5)④求解得知徑向力Fr基于相關(guān)公式，能夠得知：(6)⑤因為軸承兩端對稱，故而(1)軸所表現(xiàn)出的受力示意圖，詳見圖a(2)軸所表現(xiàn)出的垂直彎矩示意圖，詳見圖b其中，軸承支反力詳細(xì)如下：因為截面C的兩端彎矩表現(xiàn)為對稱狀態(tài)，故而其計算結(jié)果如下(7)(3)軸所表現(xiàn)出的水平彎矩示意圖，詳見圖c6彎矩圖基本示意圖Figure6bendingmomentfigure由上圖可知，截面C表現(xiàn)出的彎矩如下：(8)(4)軸所表現(xiàn)出的合彎矩示意圖，詳見圖d(9)(5)軸所表現(xiàn)出的扭矩示意圖，詳見圖e計算轉(zhuǎn)矩如下：(10)(6)繪制出相應(yīng)的當(dāng)量彎矩圖本文將設(shè)定為α=1，則截面C位置所表現(xiàn)出的當(dāng)量彎矩如下：(11)(7)校核危險截面C所含有的強(qiáng)度由式（11）σe=Mec/0.1d33=99.6/0.1×413=14.5MPa<[σ-1]b=60MPa結(jié)論是強(qiáng)度符合要求。3.4刀片與割刀軸軸連接健的強(qiáng)度校核3.4.1鍵的設(shè)計刀片與割刀軸之間將采用圓頭平鍵連接，割刀軸直徑為25mm,根據(jù)書中p106表6-1可得出以下數(shù)據(jù)：鍵寬b=8,鍵高h(yuǎn)=7，鍵的長度L=16。3.4.2鍵的強(qiáng)度校核及其相應(yīng)的計算通常情況下，當(dāng)平鍵和相應(yīng)的傳遞轉(zhuǎn)矩進(jìn)行相互連接時，其中所涉及的多樣化零件，而表現(xiàn)出的受力情況，詳見下圖。本文旨在基于工作面當(dāng)中存在的擠壓應(yīng)力，來完成相對深入的強(qiáng)度校核計算。如果載荷已經(jīng)于鍵的工作面當(dāng)中，呈現(xiàn)出均勻分布的實際狀態(tài)。則在此情況下，普通平鍵連接所需滿足的強(qiáng)度條件，應(yīng)該如下：σ=2000T/kld=4000T/hld≤[σ]式中:T-傳遞的轉(zhuǎn)矩；k-旨在代表鍵和輪轂鍵槽彼此之間存在的接觸高度，本文設(shè)定為k=0.5h；l-旨在代表鍵所表現(xiàn)出的工作長度；d-旨在代表軸的直徑，單位為mm；[σ]-旨在代表最弱材料所表現(xiàn)出的容許擠壓應(yīng)力，單位為MPa；[p]-在代表最弱材料所表現(xiàn)出的容許壓力，單位為MPa。詳見P106表6-2。在此次的割草機(jī)設(shè)計中，轉(zhuǎn)矩T=48N·m；k=0.5h=3.5mm;l=L-b=8mm;d=25mmσ=2000T/kld=4000T/hld=137.14≤[σ]結(jié)論為鍵的強(qiáng)度條件符合要求。3.5內(nèi)置調(diào)高機(jī)構(gòu)的設(shè)計和計算3.5.1連桿和搖臂因為受到來源于眾多因素的種種局限，故而處于機(jī)器內(nèi)部的連桿和搖臂，無法被設(shè)計為平行四連桿機(jī)構(gòu),必須基于實際的安裝情況，來對其角度以及長度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。然而，在此過程中，卻很容易發(fā)生臂長與搖臂安裝的角度無法完全保持一致的現(xiàn)象，詳見下圖?；跉んw當(dāng)中的空間，若能切實保障搖臂轉(zhuǎn)角完全一致，才能微調(diào)安裝角度及其連桿長度等。這類做法不僅可以借助于人工繪圖的方式加以呈現(xiàn)，而且還能借助于計算機(jī)的作用，來達(dá)到持續(xù)優(yōu)化的效果。連桿及其搖臂計算模型基本示意圖Connectingrodandrockercalculationmodel在這之中，連桿長度l需要基于下述公式進(jìn)行細(xì)致計算:l=(14)為盡可能保障良好的計算精度，本文當(dāng)針對各種類型的零件，進(jìn)行實際設(shè)計的過程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)為基于空間允許的前提下，使得搖臂長度最佳。值得一提的是，當(dāng)進(jìn)行實際設(shè)計的過程中，任何運(yùn)動零件均需進(jìn)行科學(xué)合理的運(yùn)動校核,并且連桿及其殼體彼此之間存在的間隙，應(yīng)當(dāng)位于5～10mm的范圍內(nèi)。除此之外，連桿和旋刀彼此之間存在的間隙，必須超過20mm。3.5.2回位助力彈黃在本篇設(shè)計中，旨在將回位助力彈簧，選定為性能優(yōu)良的扭簧，詳見下圖。助力扭簧基本示意圖在進(jìn)行實際設(shè)計的過程當(dāng)中，若將扭簧放置于彎折前軸當(dāng)中,則將不會影響到割草機(jī)所操作的工作空間。從本質(zhì)上而言，扭簧所表現(xiàn)出的安裝扭矩，一般與割草機(jī)的質(zhì)地優(yōu)劣息息相關(guān)。其基本公式詳細(xì)如下：(15)在上述公式中:k：旨在代表扭簧剛度，單位為N·mm/°；φ1：中檔時扭簧變形角(安裝變形角)(°)G：割草機(jī)重量(N);αm：中檔時車輪搖臂水平夾角(°);R：車輪搖臂長度(mm);對于本文選擇的試制機(jī)型而言，其所涉及的彈簧參數(shù)詳細(xì)如下:工作變形角通常設(shè)定為φ2=162°；變形角通常設(shè)定為φ=66°；安裝變形角通常設(shè)定為φ1=96°；彈簧自由角通常設(shè)定為φ0=120°；在此之中，彈簧材料最好采用碳素彈簧，其基本參數(shù)大致如下:旋繞比切變模量彈性模量抗拉強(qiáng)度許用彎曲應(yīng)力彈簧中徑曲度系數(shù)K1=1鋼絲直徑d=4.0(mm)有效圈數(shù)n=8實際剛度k=78.11(N·mm/°)安裝拉桿受力(最高割草)