小型割草机的设计.docx

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1、摘要发展草坪和地被植物是维护生态平衡、保护环境卫生、美化城市面貌、减少大气污染、防止水土流失的有效措施之一，特别是针对我国北方的沙尘暴天气。同时它们对减少城市里二次扬尘和减轻噪声污染也有较好的效果。而维持草坪的美观与整齐就要对其进行定期修剪。修剪的过程要靠剪草机来完成。本文对割草机驱动装置、传动装置、切割装置等具体装置做了详细介绍，并且重点计算确定了传动系统中齿轮和轴等的基本尺寸，对各个标准零件、非标准零件的选取也做了相应的计算。本文设计的割草机适于家庭庭院及私人花园等小型草地使用，修剪草坪时保证了节省原料、造价低、污染小，符合环保要求。关键词： 割草机；驱动装置设计；传动装置设计；动刀装置设

2、计；强度计算ABSTRACTDevelopment of lawns and ground cover is to maintain the ecological balance, protecting the environment and health, beautify the city appearance, to reduce atmospheric pollution, one of the effective measures to prevent soil erosion, especially for the sandstorm weather in the north of

3、 China. Them at the same time to reduce the secondary dust and reduce the noise pollution in city also has a better effect. And to maintain the lawn is beautiful and neat is to be trimmed regularly. Pruning process is to be completed by lawnmower.In this paper, the lawn mower driving device, transmi

4、ssion device, cutting device, such as the specific device is made in detail, and the key drive system of the calculate and determine the basic size of gear and shaft, the selection of various standard parts, non-standard parts and do the corresponding calculations. In this paper, design of lawn mowe

5、r is suitable for home garden and private garden use small grass, when mowing the lawn to ensure the save raw material, low cost, little pollution, meet environmentalrequirements.knife device designKeywords:The glass cutting machine; Drive design; Transmission device design; The;Strength calculation

6、目录1. 引言12. 割草机的概述23. 总体方案43.1 设计要求63.2 整体结构64 驱动装置设计75 传动装置设计75.1 传动装置运动和动力参数计算75.2 减速器齿轮设计95.2.1 材料选择95.2.2 主要尺寸设计95.2.3 精度等级及公差值确定105.2.4 弯曲强度校核115.3 减速器轴设计115.3.1 从动轴设计115.3.2 主动轴设计165.4 减速器箱体设计176 切割装置设计186.1 材料的选择196.2 切割装置的运动196.3 动刀结构206.4 刀片间隙调整206.5 双曲柄设计206.5.1 双曲柄半径 r 的设计206.5.2 双曲柄结构设计21

7、7 总结23参考文献24致谢25临沂大学机械工程学院 2014 届本科毕业设计1. 引言在所有花草园林用具中，割草机的使用可谓是最为广泛的，也是应用机率最大的。像油锯、高枝油锯、割灌机、地钻之类的应用概率就会偏低那么一点。也就是说使用次数越多，其出故障的概率就会增大，下面概述下草坪割草机的类型、使用方式、保养维护。1 、草坪割草机的分类按使用动力类型割草机可分为以汽油为燃料的发动机式、以电为动力的电动 机式和无动力静音式；按行走方式割草机可分为自走式、非自走手推式和座骑式； 按排草类型割草机可分为集草袋式和侧排式：按刀片数量割草机可分为单刀片式、双刀片式和复合刀片式；按刀片运行方式草坪割草机可

8、分为滚动刀式和旋转刀式。一般常用的割草机为发动机式、自走式、集草袋式、单刀片式、旋刀式机型。2、草坪割草机的使用机械在工作之前，必须要先将割草区域内的相关杂物清除，要检查发动机的 机油数量、汽油面、空气滤清器过滤性能、螺钉的松动程度、刀片的紧密和锋利 程度。当机器在冷机的情况下时，要先将风门关闭，然后要将润滑器重压不少于 3 回，将油门打到最大程度。当割草机启动之后在适当的打开风门。在割草的过程 中，如果草的高度太高，可以分期和分阶段进行作业，可以说最好的高度是每次 只将草的总高度 1/3 割掉，这样就可以避免草地在修割后出现草黄的现象，另外当机器工作区域的坡度很陡，必须要顺从高处向低处割草，

9、当坡度大于 30 度时， 机械作业是不可取的，但如果机械需要工作区域的面积非常大，割草机作业时间 应小于 4 小时。3、使用割草机的一般性安全事项汽油处理启动割草机时，不要让启动拉绳忽然弹回；割草时工作人员要注视前方0.9-1.2 米的地方；当穿过马路或车道时，割草机必须关闭；当在陡坡上作业时， 手扶自走式割草机必须横穿斜坡割草；除非割草机火花塞连线断开，否则割草机 一定不要离开视线；不调整割草机发动机仍在运转的割草机的高度、处理排草口 或装拆集草袋；切勿倾斜割草机，保证割草机四个轮子始终着地；切勿向您所在 的位置挪动割草机；切勿抬起或维修引擎正在作业的割草机；不要靠近发热的发动机。消音设备的

10、温度可高达 1200F（648C）；不在房屋内存放汽油或在密闭环境24中向油箱里灌油；汽油溅溢出来要立即清理；往油箱里加入汽油时不要超过油箱 体积的 3/4，汽油遇热会膨胀；当往油箱里加入燃料时不准有明火；注入油料时， 火花塞接线必须断开，并让发动机冷却 2 分钟。燃油遇到热的发动机可能会引起爆燃。4、使用之后的维护与故障处理当机器设备工作完成后，要进行全面的清理，并且要及时的检查连接部分是 否有松动，再检查设备中的油面是否符合要求标准，空气滤清器的过滤性能和刀 片都是否完好和是否伤损等等，最后还要根据设备的相关应用设备标准提高容易 损坏的部位的检查，并定期进行维护。2 .割草机的概述割草机使

11、用之前，镰刀是草坪修剪的主要工具，牛羊放牧也是维护草地平整很重要方法。随着高尔夫球、棒球及橄榄球等运动的崛起，人们对拥有平整美观的草地做体育场地的需求越来越迫切。1805 年英国人奥普拉内特发明了第一台收获谷物并能切割杂草的机器，由人推动机器，通过齿轮驱动带动旋转刀片割草，这就是旋转刀割草机的原型。1830 年，英国纺织工程师比尔.布丁获得了滚筒割草机的专利，1832 年兰赛姆斯农机公司开始大规模生产滚筒割草机，1902 年英国人伦敦恩斯发明了以内燃机为动力的滚筒式割草机，其原理仍在使用。在西方发达国家，20 世纪初期，割草机就取得了快速的发展。修剪是草坪维护和保养的基本工作之一。选择正确的草

12、坪割草机是保证草坪修剪质量的前提，选择草坪割草机的类型要根据草坪的功能而定，高尔夫球场的果岭、发球台选用果岭机及发球台草坪割草机；球道及运动场草坪，如足球场、橄榄球场等，滚刀式草坪修剪车是最佳选择，也可以选用旋刀式草坪修剪车；普通绿地，景观草坪等，选用旋刀式草坪割草机；高尔夫球场斜坡选用悬浮式草坪修剪机；林间草坪或障碍物较多的草坪可选用割灌割草机。用于生产的往复式割草机应用于在 19 世纪 50 年，最初由动物牵引驱动，由地轮驱动割刀。20 世纪后发展到由拖拉机牵引割草机，30 年代出现由拖拉机悬挂往的复式割草机。依靠切割机上移动和固定刀片的相对剪切运动切割牧草，其特点是 割茬整齐，所需功率较

13、小，但对牧草的适应性差，容易堵塞，适用于普通、平坦天 然草场和人工草场操作。在 70 年代中期开始生产和使用旋转式割草机。依靠高速的刀片冲击切割牧草。其特点是工作稳定，对牧草的适应能力强，适用于高产草场；但切割不够整齐，重切较多，所需消耗能量较多。因为割草稠密汁多，往复式割草机切割器上割刀的切割速度应该大于谷物收割机。对于往复式割草机，割刀的平均速度应在 1.62.0 米/秒之间或者是更高,最低的切割速度也应大于 2.15 米/秒。旋转式割草机的切割速度为 6090 米/秒。 往复式割草机割茬平整，草坪破损率低，降低了单位割幅的金属用量和功率消耗，因而成本较低。它的操作速度一般为 68 公里/

14、小时。增加割刀的往复次数和解决割刀的整体平衡问题后，操作速度可以增加到 1012 公里/小时。往复式割草机适合于切割站立立和生长密度十分高的草坪。旋转式割草机工作性能稳定，对草坪的适应性能强，特别适用于厚密、倒伏、缠连的牧草，能以 816 公里/小时的操作速度工作，高效率。但是制造复杂，生产成本高，单位割幅内消耗功率大。大部分割草机选用切割器为 GB1209121386 的标准型。护刀器选用单体类型，其顶部上扬，与护刀器梁加载到一体，采用沉头螺栓连接。定刀片是齿刃， 移动刀片为齿刃（下刻齿）和光刃两种。移动刀片是光刃时割茬平整，消耗功率低， 但需经常研磨刀片。移动刀片是齿刃时，制造很复杂，消耗

15、功率多，但不需要经常 研磨磨刀片。因为草坪生长厚密，水分含量较大，要求的割茬很低，选择的切割速度大，而进距较小，一般割刀在 1.6 米/秒以上，进距是 5974 毫米。综上所述，该设计选用的是往复式 I 型切割器。无论是哪种类型的割草机对草坪修剪都有一样的基本要求：1. 剪草高度能按照要求调整，适用大范围高度调整，当对草坪的修剪要求很低时能达到要求。2. 剪草整洁、平齐，同一进度剪草前后高度一样，两次工作行程连接平整、没有接茬。3. 对地形的适应能力强，执行能力强，符合地形变化前后剪草高度要求。4. 割草机对草坪破坏轻、损害少。5. 草屑收集干净，或被切削部分细碎性能好（草屑撒在草坪中当肥料时

16、），以保证洒落在草坪下及时衰变。6. 割草低故障，机质量好，节省燃料和效率高。7. 割草机操作方便、灵活轻便、方便维修和调试，零部件之间良好的通用性和互换性。8. 合理把握草坪修剪的时间和发展科学的修剪高度和割草频率。如何安全操作割草机：（1） 工作时，一定不要赤脚或穿凉鞋，一般应穿上工作服和工作鞋。（2） 熟悉机器操作流程，工作环境，认真阅读割草机的使用说明书，知道在紧急情况下，如何及时关闭发动机。（3） 确保草地上没有树枝、石子、电线和其他杂物，避免割草机的刀片把它们抛起来伤人。（4） 使用前认真检查所有部分，保证机器刀片与割草机连接紧固。要整套替换破旧的和损坏的刀片和螺丝，以免造成机器性

17、能不稳定。破损的刀片和螺丝都是非常危险的。（5） 时常维护所有螺帽、螺丝和螺钉，以保证割草机处在平稳状态。(6)工作过程中要慢慢的推割草机往前走，前进速度不要太快。（7） 坡地割草时，要保证高度稳定。在坡上调整方向时，必须要特别小心。 不要在坡度很陡的坡地上割草。（8） 割草过程中，不要提升和移动割草机。3. 割草机总体方案的设计驱动手推式割草机的是行走轮驱动，即推力的驱动。根据人机工程手册， 人步行速度约为3到5千米/时，也就是说48 64米/分，因为要推动割草机来切割， 选择人的步行速度为48米/分，即0.8米/秒。参照机械设计手册得到以下数据： 成年男性身高：1825周岁15541830

18、 毫米2635周岁15451851 毫米3660周岁15531798 毫米平均身高：1860周岁15431814 毫米成年女性身高：1825周岁14571709 毫米2635周岁14493660周岁1445平均身高：1698 毫米1683 毫米1860周岁14491697 毫米成年男性臂长：1825周岁279350 毫米2635周岁280349 毫米3660周岁278348 毫米平均臂长：1860周岁279349 毫米成年女性臂长：1825周岁253319 毫米2635周岁253320 毫米3660周岁251317 毫米平均臂长：1860周岁252319 毫米立姿工作岗位工作高度： 男 性 ：

19、 95010501150毫米105012001300 毫 米女性：8509501050毫米100011001200 毫 米综上所述，根据性别的不同和年龄的不同设计站立工作时操作相关尺寸，以及人体可能需要的活动空间.设计原则：工作场所的高度取决于作用力、工作人员的高度、工作人员操作对象的尺寸和视野。A：精密工作，使用肘的支撑。（针对男性的设计尺寸：105115mm针对女性的设计尺寸：100110 mm）B：虎钳固定于工作台上的高度：113 mmC: 光手作业。（男性：95100 mm 女性：9095 mm）D:劳动强度大的工作。（男性：8095 mm 女性：7590 mm） 这个设计属于D范围内

20、的设计。由于这个割草机是手推式的，动力来自于操作人员的行走和推力。应该把结构尺寸方面的因素考虑在内，所以外轮直径不要过大。加入轮子直径很大，那么很容易推行机器，比较省力，其速度要求应该超过0.8米/秒速度要求,假如达不到该速 度,那么草将被撕裂和扯断,而不是被切割了;如果轮子直径太小,则推动起来比较 费力,达不到设计要求,要达到人的推力在200N左右就能推动该机器才可以。3.1 设计要求1. 驱动装置0.81.8 千瓦的汽油机2.割幅5075 厘米3. 割茬高度35 厘米4. 牧草合适高度2560 厘米5. 机器重量25千克左右3.2 整体结构1. 离合器与主动轴连接装置2.轴承3.主动轴4.

21、下箱体5.切割装置6.偏心轮7.联轴器8.从动轴9.大齿轮10.轴承11.上箱体图 1 小型割草机工作示意图割草机根据它的切割装置可分为刀片往复运动的收割机和回转运动的旋转式收割机。往复式收割机所需动力比旋转式收割机小，所以选用往复式类型。考虑到收割机要求高工作效率，而只有一个动刀移动刀片，切割速度慢，工作时稳定性能差；双刀收割机是两组刀片向彼此相反方向运动，操作速度快，动态平衡好。因此该设计选用双动往复式割草机。该小型割草机主要由三部分构成：驱动装置、传动装置和切割装置。4. 驱动装置设计此小型割草机用汽油驱动。因为割草机工作所消耗的功率由空转功率 Pk 及切割茎杆的功率 Pg 两部分组成，

22、即Pw = Pg + Pk其中Pg = vm B Pi1000(kw)式中vm 设备进速度 （米/秒），本机为 0.73 米/秒B 割设备幅（米），本机为 0.75 米Pi 切割每平方米面积的作物茎杆消耗的功率（ 200-300 N mm2N mm2）， 取空转功率Pk 的大小和切割器的安装调整技术相关联，一般每前进 1 米所需空转功率为 0.6-1.1kw。取所以Pw = Pg + Pk = 0.93kw汽油机所需输出功率P0 = Pw hh 为汽油机到工作部位的总效率，有一对离合器hc = 0.99 ，两对轴承hr = 0.995 ，hg = 0.95 P = 0.8kwh= 0.99一对

23、齿轮h =hkh2 h，一对联轴器 c。h = 0.92则crgcP0 = Pw h = 0.930.92 = 1.01kw因此，取输出功率P0 = 1.5kw 的汽油机，该机器转速在 3000-6000r/min 范围内， 取作业转速 n=4000r/min。5. 传动装置设计5.1 传动装置运动和动力参数计算1） 计算传动装置的总传动比由汽油机满载时转速与工作转速，可以计算出传动装置的总传动比 i=4，总传动比很少用一级传动。2） 计算传动装置的运动和动力参数（1） 各轴转速n I = ni0I = 4000 rminnP = nI iI P = 4000 4 = 1000 rmin（2）

24、 各轴输入功率PI = P0 hc = 1.5 0.99 = 1.485 kwPP = PI hr hg = 1.485 0.995 0.95 = 1.404 kwPw = PPhrh = 1.404 0.995 0.99 = 1.39 kwc（3） 各轴输入转矩TI = 9550 PI nI = 3.548 N m TI = 9550 PP nP = 13.4N m Tw = 9550 Pw nw = 13.27 N m由以上计算得参数列表如下表：表 1 传动装置运动和动力参数（1）参数汽油机轴轴轴工作轴转速 n4000400010001000（r/min）功率 P1.51.4841.404

25、1.39（kw）表 2 传动装置运动和动力参数（2）参数汽油机轴与轴轴与轴轴与工作轴转矩 T3.54513.413.27（Nm）传动比 i141效率0.990.9450.9855.2 减速器齿轮设计5.2.1 材料选择 1）查阅资料选用齿轮材料为：小齿轮：40Cr，表面淬火，HRC=48-55大齿轮：45 钢，调质，HB=217-2552） 按 HRC=51,查阅资料知小齿轮疲劳极限为s H lim 1 = 1170 Mpa按 HB=236,查阅资料知大齿轮疲劳极限为s H lim 2 = 565 Mpa3） 查阅资料得最小安全系数SH lim = 14） 计算各齿轮的许用应力s H 1 =

26、s H lim1 SH lim = 1170 Mpas H 2 = s H lim 2 SH lim = 565 Mpa5.2.2 主要尺寸设计 1）根据上面计算知小齿轮所需传递的转矩TI = 3.548 N m 2）查资料选定载荷系数 K=1.83） 查资料得齿宽系数F d= 0.6KTI (i + 1)F dHo 2i1.8 3.548 (4 + 1)0.6 11702 44） 确定小齿轮分度圆直径d1d1 768 = 768= 16.36mm取 d1=18mm 5）计算齿轮模数 ma = d1 (1 + i) 2 = 18 (1 + 4)2 = 45m = (0.007 0.02)a =

27、 0.315 0.9按标准取 m=16) 确定齿轮齿数z1 z2z1 = d1 m = 18z2 = iz1 = 4 18 = 72 7）确定齿轮主要尺寸齿轮分度圆直径：d1 = mz1 = 118 = 18 mmd2 = mz 2 = 4 18 = 72 mma齿顶圆直径：da1= d1+ 2h*m = 20 mmda 2= d2+ 2h*m = 74 mmaa齿根圆直径：d f 1d f 2= d1= d2- 2(h* + c*)m = 15.5mma- 2(h* + c*)m = 69.5mm齿轮传动的中心距：a = (d1 + d2 ) 2 = (18 + 72) 2 = 45mm齿轮

28、宽度：b2 = F d d1 = 0.6 18 = 10.8mm取b2 = 10 mmb1 = 10 + 5 = 15mm图 2 齿轮结构图5.2.3 精度等级及公差值确定1）计算齿轮精度等级计算齿轮的圆周速度 v 并选择齿轮精度v = pd1n1 60 1000 = 3.14 18 4000 60 1000 = 3.768 ms由齿轮工作条件可知，工作平稳是齿轮的基本要求，根据计算查资料可以确定齿轮第公差组精度等级为 8 级，第公差组精度等级为 8 级，并选用第公差组精度等级为 9 级，。2）齿厚公差的确定由公差等级确定齿厚公差齿厚上偏差：Ess = Ess1 = Ess 2 = -80um

29、齿厚下偏差：Est1 = -120 um Est 2 = -160 um齿厚公差：Ts1 = Ess1 - Est1 = 40umTs 2 = Ess 2 - Est 2 = 80um5.2.4 弯曲强度校核查资料知齿轮的许用弯曲应力s F1 = 358 MPas F 2 = 220 MPa的值：两齿轮齿形系数YF1 = 2.89YF 2 = 2.25比较YF s FYF1 s F1 = 0.0081 YF 2 s F 2 = 0.01，因此按大齿轮来计算，2计算大齿轮齿根的弯曲应力为：oF 2= 2000KYF 2 b2m2 z= 2000 1.8 13.4 2.2510 1 72= 150

30、 s F1 = 358因此齿轮弯曲强度足够。5.3 减速器轴设计5.3.1 从动轴设计1） 选择轴的材料轴的材料主要有碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用扎制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。因为碳钢比合金钢价格，敏感性的低应力集中，同时也可用热处理或化学处理等办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，因此用碳钢制造轴尤为广泛，其中最常用的是45 钢。合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更高的淬火性能。因此，在传递大的动力时，并且要求减小尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或者低温条件下工作的轴，常采用合金钢。各种热处理（高频淬火、渗碳、氮化、氰化等）以及表面强化处理（喷丸、滚压），对提高轴的抗疲劳强度都有着显著

31、的影响。高强度铸铁和球墨铸铁容易作成复杂的形状，且具有廉价、良好的吸振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低的优点，可以用于制造外形比较复杂的轴。根据资料轴的材料选用 40Cr，调制处理。2） 按钮转强度计算轴外伸端的直径查资料取 C=102PPnP14041000d C= 102 = 11.42mm ，取 d=12mm3） 轴的结构设计轴的设计也和其它零件的设计相似，包括两方面的内容结构设计和工作能力计算。轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求， 合理地确定轴的结构形式和尺寸。轴的结构设计不合理，会影响轴的工作能力和轴上零件的工作可靠性，还会增加轴的制造成本和轴上

32、零件装配的困难等。因此，轴的结构设计是轴设计中的重要内容。轴的工作能力计算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算。多数情况下，轴的工作能力主要取决于轴的强度。这时只需要对轴进行强度计算，以防止断裂或塑性变形。而对于刚性要求较高的轴（如车床主轴）和受力大的细长轴，还应进行刚度计 算，以防止工作时产生过大的弹性变形。对高速运转的轴还应进行振动稳定性计算， 以防止发生共振而破坏。轴的结构设计又包括制定处合理的外形和全部结构尺寸。轴的结构主要取决于以下因素：轴在机器中的安装位置及形式；轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及和轴联结的方法；载荷性质、大小、方向及分布情况； 轴的加工工艺等。而影响轴的

33、因素较多，且其结构形式又要随着具体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式。设计时，必须使轴满足以下条件：轴和轴上工作的零件要有准确的工作位置；轴上的零件应便于装卸和调整；轴应具有良好的制造工艺等。4） 确定轴上零件的位置和固定方式根据减速器结构，齿轮应该布置在两个轴承之间，为防止零件在运转时产生轴向移动，零件在轴线方向需要固定，左轴承靠轴肩和轴承盖，右轴承靠套筒和轴承盖做轴向定位；为传递运动和转矩，轴上零件应与轴作周向固定，齿轮和轴选用平键和过盈配合（H7/r6）作周向定位，两端轴承选过渡配合（k6）作周向定位。5） 确定轴的各段直径各轴段的直径是在扭转强度计算的情况下而得的最小直径的基础上

34、，考虑轴上零件的轴向定位及装拆，由轴端起逐段加以确定的。各轴段的长度，主要取决于各零件与轴配合部分的轴向尺寸和零件间必要的轴向间隔距离。按工艺和强度要求，将轴制成阶梯形，根据外伸端直径 d=12mm，考虑到联轴器的轴向定位，在轴上作轴肩，取轴肩圆角 r=1mm，故轴承盖处直径为 14mm，右端轴颈直径按滚动轴承标准取为 15mm，装齿轮的轴头取为 20mm，轴环直径取 25mm，宽取 4mm，左轴颈直径取与右直径相同的直径，即亦为 15mm，考虑轴承定位，左轴承与轴环间的轴段直径取 18mm。图 3 传动轴结构图6） 确定轴各段长度根据齿轮宽度 10mm，取轴头长为 9mm，以保证套筒与轮毂端

35、面贴紧，102 轴承宽度为 10mm，故左端轴颈为 10mm，为使齿轮端面、轴承端面与箱体内壁均保持一定距离，取套筒宽为 8mm，轴穿过轴承盖部分长度为 10mm，轴外伸端长度根据联轴器尺寸取 24mm。根据轴的结构草图得两轴承跨距为 34mm。7） 轴强度校核8（1） 画轴的受力图（图 2）从动轴上的转矩T = 9550 Pn2 = 9550 1.0 1000 = 9.55 N m齿轮上的圆周力Ft 2 = 2000 T d2 = 2000 9.55 72 = 530 N径向力Fr 2 = Ft 2 tana = 530 tan 20 = 193 N（2） 作水平面弯矩图（b）支座反力R R

36、A = RRB = Ft 2 2 = 265 NC 截面处的弯矩M HC = RRA 0.041 2 = 5.30 N m（3） 作垂直面弯矩图（c）支座反力RVA = RVB = Fr 2 2 = 96.5NC 截面处的弯矩MVC= RVA 0.0412 = 1.93 N mM HC + MVC（4） 作合成弯矩图（d）MC = 5.64N m（5） 作扭矩图T = 9.55N m8） 校核轴强度图 4 从动轴受力图分析可知在截面 C 处弯矩和扭矩最大，故为轴的危险截面，因是单向传动，扭矩可以认为：按脉动循环变化，故取校正系数=0.6。危险截面上的最大当量弯矩M e =M+ (aT )= 8

37、.04N m22c查得 40Cr 调制的s B = 750 MPa ，许用应力s-1 b = 70 MPa轴的危险截面上所需直径为：M ed 1030.1s-1 b= 10.4mm考虑到该截面上开有键槽，故将轴颈增大 5%，即 d=10.9220mm（设计尺度） 因此该强度足够，设计结构尺寸合理。5.3.2 主动轴设计1）材料选择主动轴设计为齿轮轴，根据资料选择 40Cr，调质处理。2）按扭转强度计算轴外伸端的直径取 C=102，则PInI14844000d C= 102 = 7.34mm取 d=8mm3)轴的结构设计(1) 确定轴上零件的位置和固定方式根据减速器结构，齿轮应布置在两轴之间，为

38、防止零件在运转时产生轴向移动， 零件在轴线方向需要固定左轴承靠轴肩和轴承盖，右轴承靠轴肩和轴承盖作轴向定 位，由于齿根圆直径与轴颈相差不大，故将齿轮和轴承制成一体齿轮轴。(2) 确定轴的各端直径按工艺和强度要求，将轴制成阶梯形，根据外伸端直径 d=8mm，考虑到联轴器的轴向定位，在轴上作轴肩，取轴肩圆角 r=1mm，故轴承盖处直径为 10mm，右端轴颈直径按滚动轴承标准取为 12mm，装齿轮的轴头取为 20 mm，左轴颈直径取与右直径相同的直径，即亦为 12mm，考虑轴承定位，左轴承与轴环间的轴段直径取 15mm。（3）确定轴各段长度根据齿轮宽带 15mm,轴承宽度为 8mm,为使齿轮端面与箱

39、体内壁均保持一定距离，取端面到齿轮端面距离为 5.5mm，轴外伸端长度根据离合器与主动轴连接部分数据取 24mm。根据轴的结构草图得两轴承跨距为 34mm。图 5 主动轴结构图5.4 减速器箱体设计1）材料选择根据资料选择材料 HT200 2 ）结构设计箱体是支撑和固定减速器及保证传动件啮合精度的重要机件，其重量约占减速器总重量的 50%，对减速器的性能、尺寸、重量和成本均有很大影响。根据减速器中的传动件、轴系部件和轴的结构，设计箱体。图 6 箱体结构图3)减速器的润滑和密封根据资料采用脂润滑，选用二硫化钼锂，轴伸出处得密封采用轴承盖便可。6. 切割装置设计采用标准型切割器 GB1209121

40、386。护刀器为单体式，其尖部上翘，与护刀器梁装成一体，采用沉头螺栓安装。动刀片有齿刃（下刻齿）和光刃两种，定刀片为赤刃。动刀片为光刃时割茬整齐，功率消耗少，但需经常磨刃。动刀片为齿刃时，制造较复杂，功率消耗大，但不需要磨刃。由于草坪生长稠密，含水量较大，要求的割茬较低，采用的切割速度大，而进距较小，一般割刀为 1.6m/s 以上，进距为 5974mm。切割器是由做往复运动的割刀、装有定刀片的护刃器、压刃器、护刃器梁等组 成的。割刀相对护刃器做往复运动，并与机器一起前进。因此，动定刀片形成割副， 定刀片是切割时的固定支架，它在切割时与剪刀的原理相似，必须使刀片之间保持 正确的间隙，才可以使得切

41、割整齐，所以采用压刃器来实现这一要求。带齿的动刀片有不宜磨钝，使用寿命较长的优点，因此，在切割器上被广泛使用。动刀片应该牢固的铆接在刀杆上，并且可、接缝要严密，如有松动，应该及时铆紧。动刀片齿纹应该完整，如果有 5 毫米以上的缺口，或者有一出连续掉齿达到三个以上并且刀片磨钝，齿高小于 4 毫米，应该拆掉换新的。定刀片采用光刃刀片，当刃厚度超过 0.3 毫米上时，应该拆下来磨刃，当刀片宽度小于护刃器宽度时，应该更换新的。护刃器不得有裂纹和变形。护刃器变形轻的可以直接在护刃器梁上矫正，变形严重可以拆下定刀片，加热约 800 摄氏度，进行热较核。护刃器全部装到护刃器梁上要保证全部定刀片的工作面在同一

42、个平面上，护刃器之间的距离应该保持一致， 偏差不得差异于正负 3 毫米。各部状态良好的部件组装在一起之后，应能达到在切割器行程处于左右极限位置时，动定刀片中心线应该重合，或者左右偏差相同的数值。动刀片和定刀片的前端应该贴合，或者有小于 0.5 毫米的间隙，后端的间隙不得大于 1.5 毫米。刀杆应该平直，不应该有裂纹、弯曲、扭曲 。刀杆在导向套槽中两侧间隙应该一致，以减少导向套和刀杆之间的磨损和阻力。状态好的切割器，用手拉动刀杆应该非常的轻松，不发卡。整列调整：护刃器安装好后，各护刃器尖端应该相距相等，且应该在同一水平 线上。检查方法可以用拉线法检查，在两端的护刃器尖端拉一直线，中间各护刃器 的

43、尖端允许在线上上下高低 3 毫米。定刀片也应该处在同一水平面上，用直尺检查，5 个低刃偏差不得超过 0.5 毫米，如果不符合要求，应该重新铆合，否则，作业中回导致塞刀、崩齿、撕拉茎杆等故障。对中调整：当割刀处在极端位置的时候，所有动刀片的中心线应该与所有的 相应的护刃器的中心线均匀重合，其工作幅宽小于两米的切割器，偏差不得超过 3毫米，工作幅宽超过 2 米的，偏差不得超过 5 毫米。密接调整：这里指的是动刀片和定刀片的接合状态。如果密接不良，在切割的 过程中容易导致根拔和堵塞，不能顺利的输送和脱粒。当割刀处在极限位置，动、 定刀片的前端应该贴合，最大允许有 0.5 毫米的间隙，后端应该有 0.

44、31 毫米的间隙，最大允许有1.5 毫米的误差。但是间隙达到的程度不能超过全部护刃器的1/3。密接程度可以用压刃器来调整。压刃器与动刀片之间的间隙不得超过 0.5 毫米。调整好的切割器应该保持手拉动自由灵活。6.1 材料的选择割草机刀片必须采用高强度优质钢材，经过特殊热处理工艺保证刀片有较高的强度、锋利 度、耐磨性、抗冲击韧性。刀架及刀片外形应该符合空气动力学要求，尽量减少运动时的空气 阻力，以降低功率消耗。装配、调整刀具时，必须保证两端力矩平衡，以减少振动和噪声。6.2 切割装置的运动双动割草机，是由偏心轮旋转运动来变换成割刀的往复运动。割刀的平均速度Vm ，可以根据行程 s 和转速 n 计算Vm = 2sn 60Vm 和割草机前进速度