電動(dòng)茶園修剪機(jī)的設(shè)計(jì),電動(dòng)茶園修剪機(jī)的設(shè)計(jì),電動(dòng),茶園,修剪,設(shè)計(jì) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 機(jī)電工程系 填寫時(shí)間：2015年1月1日 課題名稱 電動(dòng)茶園修剪機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 專業(yè)、學(xué)號(hào) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 基本要求、重點(diǎn)需要 研究的問題 要求：完成電動(dòng)茶園修剪機(jī)的設(shè)計(jì)，該修剪機(jī)工作原理可行、同時(shí)具有輕便、安全、易攜帶等特點(diǎn)，完成1份15000左右設(shè)計(jì)說(shuō)明書及2張A0的設(shè)計(jì)圖紙。 主要內(nèi)容：完成電動(dòng)茶園修剪機(jī)設(shè)計(jì)，包含電源的選擇、傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、主要工作部件的設(shè)計(jì)。 需要解決的關(guān)鍵問題：考慮修剪機(jī)輕便、安全等特點(diǎn)。 計(jì)劃 進(jìn)度 安排 （1）查找、了解相關(guān)資料，并完成開題報(bào)告。3.0周 （2）查找資料并確定設(shè)計(jì)的方案及論文大綱。2.0周 （3）完成總體設(shè)計(jì)及零部件的設(shè)計(jì)及零配件選型及圖紙的繪制。6 周 （4）整理平時(shí)收集的資料并完善設(shè)計(jì)說(shuō)明書。3.0周 （5）答辯及其準(zhǔn)備。1.0周 應(yīng)收集 的資料 及主要 參考文獻(xiàn) 茶園修剪的農(nóng)業(yè)要求 蓄電池、電機(jī)的選用 常見機(jī)械機(jī)構(gòu)的選擇 機(jī)械傳動(dòng)相關(guān)資料 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 指導(dǎo)教師（簽名）： 職稱：副教授 系（教研室）主任（簽名）： 分管院長(zhǎng)（簽章）： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 設(shè)計(jì)題目： 電動(dòng)茶園修剪機(jī)的設(shè)計(jì) 專業(yè)年級(jí)： 11級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 116712147 姓　 名： 指導(dǎo)教師、職稱： 2015年 1 月 23 日 一、本設(shè)計(jì)課題的目的意義，主要及擬解決的關(guān)鍵性問題（附參考文獻(xiàn)） 茶起源于中國(guó)，栽培歷史已有三千多年， 是人類三大飲品之一，消費(fèi)量超過(guò)咖啡和可可。飲茶有益于人的身體健康，其主要作用是：興奮解倦，利尿明目，解毒止渴，消食去膩，益思少睡，增加營(yíng)養(yǎng)，抵抗衰老，降壓減肥，強(qiáng)化血管，抑癌。宋代大詩(shī)人蘇東坡深有體會(huì)“人不可一日無(wú)茶”，著名營(yíng)養(yǎng)學(xué)家于若木稱“茶是大自然給予人類的最好的飲料”，日本人則稱茶為“原子時(shí)代的飲料”。 茶樹修剪機(jī)是茶園管理專用作業(yè)機(jī)械，用于茶樹的輕修剪、定型修剪、深修剪、重修剪等作業(yè)場(chǎng)合。以往，茶樹修剪多是用修枝剪刀進(jìn)行手工修剪，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，作業(yè)質(zhì)量較差。對(duì)于機(jī)械化茶園來(lái)說(shuō)，要保證樹冠整齊，形成理想的茶樹采摘面，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化采茶，就必須采用機(jī)械化修剪作業(yè)。 由于我國(guó)茶葉歷史悠久，種植地域廣泛，迫切需要機(jī)械修剪器具來(lái)代替手工修剪，機(jī)械修剪是解決勞動(dòng)力不足和降低生產(chǎn)成本的根本途徑。電動(dòng)茶園修剪機(jī)的設(shè)計(jì)即針對(duì)茶樹修剪面臨的問題及現(xiàn)有修建設(shè)備的不足等研究出的一種新型的修建機(jī)械設(shè)備，并對(duì)整機(jī)各結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行協(xié)調(diào)，對(duì)修剪機(jī)所用的刀片材料、結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，研制配套的傳動(dòng)系統(tǒng)，相應(yīng)的帶輪，電源的選擇及其他部件的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行計(jì)算和裝配圖的繪制。 擬解決的關(guān)鍵問題：考慮修剪機(jī)輕便、安全等特點(diǎn)。 參考文獻(xiàn)： [1]西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室.機(jī)械設(shè)計(jì)第八版.高等教育出版社.2002：395-773. [2]吳宗澤，羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2006. [3]南京林產(chǎn)工業(yè)學(xué)院.木材切削原理與刀具[M].北京：中國(guó)林業(yè)出版社.1993：177-181. 二、本設(shè)計(jì)課題的主要設(shè)計(jì)、預(yù)期設(shè)計(jì)結(jié)果 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容：完成電動(dòng)茶園修剪機(jī)設(shè)計(jì)，包含電源的選擇、傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、主要工作部件的設(shè)計(jì)。 預(yù)期設(shè)計(jì)結(jié)果：代替手工修剪，使茶樹修剪簡(jiǎn)潔方便，提高工作效率。 三、設(shè)計(jì)方法和步驟 1、查閱并收集資料，確定電動(dòng)茶園修剪機(jī)設(shè)計(jì)的總體方案； 2、確定電動(dòng)機(jī)及電源系統(tǒng)的選擇； 3、確定傳動(dòng)系統(tǒng)及其他主要部件的設(shè)計(jì)； 4、利用CAD繪制出總裝配圖以及零部件圖； 5、編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 四、設(shè)計(jì)工作的總體安排及進(jìn)度 2015年1月23日：查找、了解相關(guān)資料，并完成開題報(bào)告； 2015年3月20日：確定本設(shè)計(jì)的總體方案及論文大綱； 2015年4月25日：完成總體設(shè)計(jì)及零部件的設(shè)計(jì)或選型及圖紙的繪制； 2015年5月1日：整理平時(shí)收集的資料并完善設(shè)計(jì)說(shuō)明書； 2015年5月16日：提交畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書及相關(guān)圖紙，準(zhǔn)備論文答辯。 五、指導(dǎo)教師審查意見： 簽字：　　　　　　 年　月　日 六、系(教研室)審查意見： 簽字：　　 年　月　日 七、學(xué)院審查意見： 分管院長(zhǎng)簽章： 年　月　日 說(shuō)明書 　　 設(shè)計(jì)題目： 電動(dòng)茶園修剪機(jī)的設(shè)計(jì) 專業(yè)年級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化2011級(jí) 學(xué) 號(hào)： 116712147 姓　　名： 指導(dǎo)教師、職稱： 2015 年 5 月 27 日 目錄 摘要 I Abstract II 1緒論 - 1 - 1.1 茶園修剪機(jī)的發(fā)展 - 1 - 1.1.1國(guó)內(nèi)外電展概況 - 1 - 2系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 - 3 - 2.1總體結(jié)構(gòu) - 4 - 2.1.1主要技術(shù)參數(shù) - 5 - 3動(dòng)力選取 - 6 - 4.傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì) - 7 - 4.1齒輪設(shè)計(jì) - 7 - 4.1.1試求小齒輪分度圓直徑 - 7 - 4.1.2計(jì)算載荷系數(shù) - 7 - 4.1.3按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 - 7 - 4.1.4按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) - 8 - 4.2軸的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核計(jì)算 - 9 - 4.2.1求作用在齒輪上的力 - 10 - 4.2.2按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件效核 - 11 - 4.2.3選擇軸承 - 12 - 4.2.4初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 - 12 - 4.2.5求基本額定動(dòng)載荷 - 12 - 4.2.6滾動(dòng)軸承的驗(yàn)算 - 12 - 5 背架的設(shè)計(jì)及其他部件的選擇 - 14 - 6 結(jié)論 - 15 - 參考文獻(xiàn) - 16 - 致 謝 - 17 - 摘要 茶園修剪機(jī)是一種小型茶園修剪器械。每年，茶園必須進(jìn)行修剪，這對(duì)維 護(hù)茶園旺盛的生長(zhǎng)，加強(qiáng)樹冠新梢的密度，有著良好的作用，并能達(dá)到培育有要求的樹冠面。因此，修剪是茶園生長(zhǎng)的主要技術(shù)措施之一?，F(xiàn)有茶園修剪機(jī)存在著手持部分重量過(guò)重，勞動(dòng)強(qiáng)度大的缺點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)了一種便攜式雙刃面往復(fù)式茶園修剪機(jī)，采用電機(jī)為動(dòng)力，通過(guò)減速裝置傳遞到工作部分，與執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接。 減速器采用直齒圓柱齒輪，減速器將動(dòng)力傳到曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，由曲柄 滑塊機(jī)構(gòu)帶動(dòng)切割刀片做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，切割刀片根據(jù)實(shí)地調(diào)研設(shè)計(jì)成與現(xiàn)種植茶園植物的寬幅相應(yīng)的寬度，采用單動(dòng)、雙面刃刀片。本文所設(shè)計(jì)的往復(fù)式茶園修剪機(jī)能在很大程度上降低勞動(dòng)者的作業(yè)難度。本文所設(shè)計(jì)的手提往復(fù)式茶園修剪機(jī)具有以下特點(diǎn)： 1、機(jī)體自帶電機(jī),外接電源，適應(yīng)性強(qiáng)，操作安全。 2、減輕了工人操作時(shí)勞動(dòng)的強(qiáng)度。 3、作業(yè)質(zhì)量較好，性能穩(wěn)定。 4、一機(jī)多用，既可用作茶園修剪整形，又可作為茶樹修剪。 5、適應(yīng)范圍廣 關(guān)鍵詞：茶園修剪機(jī)；電動(dòng)；方便；環(huán)保 Abstract Hedge trimmer is a small garden pruning machinery each year, the hedge must be trimmred, which maintains. Hedge exuberant growth, enhance the density of the canopy shoots, have a good effect, and can meet the requirements of the canopy surface nurturing. Therefore, Hedge trimmer is the growth of the main technical measures. There is an existing hedge trimmers hand some of the weight is too heavy, labor-intensive shortcomings. This paper presents a double-hedgde surface portable reciprocating hedge trimmers, power section using portable structure, using a small internal combusion engine, the power transmitted through the shaft to the working parts are connected with reducer. Using spur gear reducer, reducer will power to the slider-crank mechanism, slider-crank mechanism driven by a reciprocating cutting blade, cutting blade is desgned based on field research with the existing hedgerow planting width corresponding to the width of the plant, single action, double-hedged blade. This article is designed reciprocating hedge trimmer function largely reduce works’neat crown job. This design of this portable reciprocating hedge trimmers have the following characteristics. 1:The body comes generators, power without an external power supply, adaptable, safe operation. 2:Reducing the labor intensity of workers when operating. 3:The job quality is better and stable performance. 4:A multi-purpose machine, both as a hedge trimmer shaping, but also as a lawn edges. 5:Wide. Keywords: Hedge; Trimmers; Reciprocating; Reduce - 16 - 1緒論 1.1 茶園修剪機(jī)的發(fā)展 1.1.1國(guó)內(nèi)外電展概況 茶園修剪機(jī)的知名品牌主要有 STIHL、HUSQVARNA和HOMELITE 等。美國(guó)RYOBI公司生產(chǎn)的HT系列茶園修剪機(jī)有3個(gè)型號(hào),即HT816R、 HT818R和HT822R,都使用工頻交流電動(dòng)機(jī),HT822R的功率為348 W,重量2.7 kg,修剪枝條最大直徑9.5mm。HUSQVARNA生產(chǎn)的600HEL型茶園修剪機(jī),功率600W,重量3.3 kg,修剪枝條直徑為1.4 cm,割幅55cm。德國(guó)STIHL生產(chǎn)的鋸鏈導(dǎo)板式高枝剪,功率0.9 kW,重量6.7 kg,裝在伸縮桿上可用于修剪高 或?qū)挼牟鑸@。日本小松公司生產(chǎn)的E7B70和HT750型，具有體積小、質(zhì)量輕、噪音小和工作效率高等特點(diǎn)。 我國(guó)對(duì)于茶園修剪機(jī)的研制起步比較早，有如下幾種類型，比如北京園林機(jī)械廠研制的以中頻電機(jī)動(dòng)力的雙動(dòng)往復(fù)刀片式，上海園林工具廠研究的電動(dòng)旋刀式。我國(guó)生產(chǎn)的LJ3型便攜式茶園修剪機(jī)由二沖程小汽油機(jī)驅(qū)動(dòng),功率0.75kW,切割裝置為雙刀片往復(fù)式,每分鐘往復(fù)1000次,修剪枝條直徑15mm,割幅500mm,重量8kg。目前在我國(guó)采用的是各種茶園修剪機(jī)，主要有手持式、背負(fù)式和機(jī)載自行式等幾種，由于修剪茶園和茶樹造型的作業(yè)地點(diǎn)變化較大，多采用以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的設(shè)備，也有一些小型的修剪設(shè)備以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力， 1.1.2 對(duì)茶園修剪機(jī)識(shí) 茶園修剪機(jī)又稱茶園機(jī)，是指以汽油機(jī)或電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力用作茶園的修剪、整形等專用的機(jī)械，主要用于茶園修剪。茶園修剪機(jī)按其動(dòng)力可分為手持式汽油修剪機(jī)和手持式電動(dòng)修剪機(jī)；按刀刃數(shù)量又分為單刃茶園修剪機(jī)和雙刃茶園修剪機(jī)。目前以小型汽油機(jī)為動(dòng)力的茶園剪機(jī)是主流產(chǎn)品。 茶園修剪是人為地抑制頂端主枝生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)的措施，可刺激著生部位較 低的芽萌電新技，增強(qiáng)樹勢(shì)，培養(yǎng)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)樹冠。茶園修剪方法主要有幼齡茶園的定形修剪、成齡茶園的輕修剪與深修剪，衰老茶園的重修剪等。我國(guó)以往的茶園修剪多是采用人工修枝剪進(jìn)行的，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，作業(yè)質(zhì)量較差。從70年代中期開始研制茶園修剪機(jī)，目前已有單人、雙人和重修剪機(jī)等機(jī)種。 本文是根據(jù)單人修剪機(jī)修改進(jìn)行設(shè)計(jì)電動(dòng)式的單人茶樹修剪機(jī)，而單人修剪機(jī)是由 一人手提操作，主要用于茶園的輕修剪和深修剪，同時(shí),也可用作機(jī)械化茶園的修邊，使 茶園行間留出20厘米的間距，以利機(jī)器的通過(guò)和操作。單人修剪機(jī)有機(jī)動(dòng)和電動(dòng)兩種類型。70 年代中期，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所等單位研制的中頻電動(dòng)手提式茶園修剪機(jī)，就是以汽油機(jī)帶動(dòng)的中頻電電機(jī)組為電源，中頻微型電機(jī)作動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)型，使用雙動(dòng)往復(fù)刀片，切割幅寬300毫米。但是，使用較多的還是以汽油機(jī)為動(dòng)力的機(jī)動(dòng)型，采用平行往復(fù)刀片，切割幅寬750毫米，中國(guó)農(nóng)科院茶葉研究所和安徽省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所近年來(lái)研制的單人修剪機(jī)都屬這種類型。這種修剪機(jī)由動(dòng)力、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、減速機(jī)構(gòu)等組成。 動(dòng)力為0.75kw小汽油機(jī)．切割器使用往復(fù)式刀片，動(dòng)，往復(fù)頻率為1000次/分。整機(jī)重量5公斤，工作時(shí)由一人手提操作，產(chǎn)生的動(dòng)力，通過(guò)離合器、減速器和偏心凸輪帶動(dòng)刀片作往復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)茶樹的切割，每小時(shí)可修剪茶地0.3畝左右。由于使用的汽油機(jī)應(yīng)用了膜片式汽化器，并且吸油裝置采用軟管形式，使進(jìn)油口在任何時(shí)候均可處于油箱內(nèi)最低處，因此，可保證電動(dòng)機(jī)能正常工作。由于刀片鋒利，轉(zhuǎn)速高，所以直徑在10毫米以下的枝條，可一刀利落地切斷。修剪后的蓬面整齊，能修剪出所要求的形狀，修剪質(zhì)量大大超過(guò)人工。在我國(guó)廣大茶園，尤其在山區(qū)中特別適用。 圖1-1 單人手提式茶園修剪機(jī) 2系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 根據(jù)圖1-1修改設(shè)計(jì)的電動(dòng)茶園修剪機(jī)首先要通過(guò)一個(gè)動(dòng)力源將動(dòng)力傳遞出去。為了讓往復(fù)式剪刀片達(dá)到所需要的速度，傳遞出去的動(dòng)力應(yīng)通過(guò)減速機(jī)構(gòu)傳遞給轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)再傳遞到執(zhí)行構(gòu)件。 圖2-1電動(dòng)茶園修剪機(jī)的結(jié)構(gòu)組成 本文可用的方案可分為蓄電池置于機(jī)架桿上和置于背架上兩種，因此該機(jī)器有以下幾種可能的方案可供選擇： a電瓶和電機(jī)組合，且電瓶和電機(jī)都置于機(jī)架上的方案,；由于電瓶的能量密度不高不適于較長(zhǎng)時(shí)間的工作，且電瓶和電機(jī)的尺寸空間和重量受到限制因此影響切削的進(jìn)行。 b將電機(jī)置于機(jī)架上，考慮到使用時(shí)的方便性，把電瓶放在背部背著。這樣不僅整體的空間更大，也使整機(jī)更加輕巧，所以此方案為更好。 圖2-2a方案a的設(shè)計(jì) 圖2-2b方案b的設(shè)計(jì) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方案： 執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是刀片，刀片有圓盤鋸和往復(fù)式刀片，本文采用的是單動(dòng)雙刃往復(fù)式刀片。 圖2-3 往復(fù)式刀片 最終的方案： 確定總方案為電機(jī)置于機(jī)架上，電瓶放在背部背著，刀片為單動(dòng)雙刃往復(fù)式刀片。 2.1總體結(jié)構(gòu) 總體結(jié)構(gòu)由以下幾個(gè)方面組成（結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-4所示）： （1）動(dòng)力源： 電動(dòng)機(jī)； （2）減速機(jī)構(gòu)：齒輪減速器； （3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：往復(fù)式刀片機(jī)構(gòu)； （4）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：主要是轉(zhuǎn)動(dòng)軸； 圖2-4 總體布置圖 圖2-4 總體布置圖 2.1.1主要技術(shù)參數(shù) 剪切力F=100N； 切割幅寬750mm（茶樹寬大約1000mm）； 剪切最大直徑10mm； 刀片切割頻率1000次/min； 整機(jī)重8kg（根據(jù)所選材料并稱量所得，機(jī)器5kg，電瓶3kg） 效率：0.3畝/小時(shí)； 3動(dòng)力選取 修剪過(guò)程中的功率： 本文采用無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，刀片為單動(dòng)雙刃往復(fù)式刀片。 由上文提到汽油機(jī)式的修剪機(jī)功率為0.75KW，由此查找相匹配的無(wú)刷式直流電動(dòng)機(jī)功率為0.8KW，電機(jī)轉(zhuǎn)速為4000r/min,由上文結(jié)構(gòu)圖2-1可以了解總體機(jī)構(gòu)為3級(jí)傳動(dòng)，則有η=η1η2η3，根據(jù)主要技術(shù)參數(shù)可知刀片切割頻率為1000次/min因此傳動(dòng)比取4為合適。 計(jì)算傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比計(jì)算為： i=nm/nw=4000/1000=4 n2=n1/i=4000/4=1000r/min n3=n2=1000r/min 電機(jī)的選擇所選電機(jī)型號(hào)：10DK230-12 圖3-2 電機(jī)構(gòu)造圖 4.傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì) 4.1齒輪設(shè)計(jì) 該機(jī)一天工作8小時(shí)，工作年限為10年，鋸切工作較平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。齒輪傳動(dòng)有直齒和圓錐齒。電動(dòng)茶園修剪機(jī)為往復(fù)式剪刀切，沖擊較小，工作速度不是很高，故可選用7級(jí)精度。根據(jù)[1]選擇直齒圓柱齒輪為45號(hào)鋼。硬度為240HBS，而齒輪的材料為20Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為56-60HRC，精度等級(jí)為7級(jí)。按硬度下限值，由[1]中圖10-21（d）中的MQ級(jí)質(zhì)量指標(biāo)查的Бlim1=Бlim2=600MPa；由[2]圖10-20（d）中的MQ級(jí)質(zhì)量指標(biāo)查得 БEF1=БEF2=420Mpa, БFlim1=БFlim2=200MPa 選小齒輪齒數(shù)Z1=14，大齒輪齒數(shù)Z2=4×14=56 4.1.1試求小齒輪分度圓直徑 由[1]中設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10－9a） 進(jìn)行試算。既; d1t≥2.323(KtT1/?d·u+1/u·ZHZE/[H])? (4-1) 4.1.2計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)V=4.68m/s，7級(jí)精度，由[1]圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv=1.14 直齒輪KHa=KFa=1.2,由[1]表10-2查得使用系數(shù)Ka=2 由[1]表10-4查得7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)于支承非對(duì)稱布置時(shí)，KHb=1.423 由b/h=11.17/2.79=4.00，KHb =1.423查[1]圖10-13得KFb=1.38 故 : K=Ka×Kv×KHa×KHb=2×1.14×1.2×1.423=3.89 4.1.3按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 由式[1]（10-10a）得 m=d1/z1=26.46/18=1.47 (4-6) 4.1.4按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式[1]（10-5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 m≥(2KT1/Φd·(YFaYsa/[БF]))1/3 (4-7) 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1）由[1]圖10-2c查得БFE1=420MPa；БFE2=420MPa； 2）由[1]圖10-18查得系數(shù)KFN1=0.87；KFN2=0.90； 取安全系數(shù)S=1.4，由式（10-12）得 [δF]1= KFN1δFE1/S=(0.87×420)/1.4=261 [δF]2= KFN2δFE2/S=(0.90×420)/1.4=270 載荷系數(shù) K=3.77 3）查齒形系數(shù) YFa1= 2.91；YFa2=2.236； 4）查應(yīng)力校正系數(shù) 由[1]表10-5查得 Ysa2=2.45 Ysa1=1.53； 5）計(jì)算大、小齒輪的[БF]并加以比較 YFa1Ysa1/[δF]1=(2.91×1.53)/261=0.01956 YFa2Ysa2/[δF]2=(2.236×1.754)/270=0.01453 小齒輪的數(shù)值大 設(shè)計(jì)計(jì)算 m≥(2KT1/Φd·(YFaYsa/[БF]))1/3 (4-8) =1.289 綜合分析考慮，取 m=1.5 d1=21mm 算出小齒輪齒數(shù) Z1=d1/m=21/1.5=14 大齒輪的齒數(shù) Z2=uZ1=4×14=56 這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的齒輪傳動(dòng)，即滿足了接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根疲勞強(qiáng)度。 幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算分度圓直徑 d1=z1m=14×1.5=21 d2=z2m=56×1.5=84　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 a=(d1+d2)/2=52.5　　　　　　　　 計(jì)算齒輪寬度 b=Φdd1=0.5×21=10.5 B1=6 B2=8 驗(yàn)算 Ft=2T1/d1=2×3300/27=102.22N KaFt/b=2×102.22/13.5=15.14N/mm<100N/mm 假設(shè)成立，計(jì)算有效。 4.2軸的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核計(jì)算 4.2.1求作用在齒輪上的力 因已知大小齒輪的分度圓直徑分別為 d1=z1m=14×1.5=21 d1=z1m=56×1.5=84 所以大小齒輪上的垂直切向力分別為： Ft1=2T1/d1=354 Ft2=2T2/d2=81 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)[1]表26.3-2，取A01=130，A02=115，于是得 d1min=A01(P1/n1) 1/3 =9.210mm (4-9) d2min=A02(P2/n2) 1/3 =7.985mm (4-10) 軸的最小直徑顯然是在安裝齒輪的地方。而這兩端還開出兩個(gè)鍵槽，因此軸的直徑在以上基礎(chǔ)上還應(yīng)當(dāng)增加15%，再將軸圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑。加上增量的軸直徑為：d=9.645mm。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 已知齒輪軸的最小直徑為：9.645mm，將值圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，取10mm,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取裝軸承處的直徑為12mm。具體尺寸如圖所示： 圖10 軸結(jié)構(gòu)圖 4.2.2按扭轉(zhuǎn)條件校核 τT=T/WT≈95000/.2d3≤[τT] (4-11) 式中：τT——扭矩切應(yīng)力，單位為MPa T——軸所受的扭矩，單位MPa WT——軸的抗扭截面系數(shù)，單位mm3 n——軸的轉(zhuǎn)速，單位r/min P——軸傳遞的功率，單位為KW； d——計(jì)算截面處軸的直徑，單位為mm [τT]——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為MPa 注：[τT]式中值是考慮了彎矩影響而降低了許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。 在下列情況時(shí)，[τT]取較大值,A0取較小值：彎矩較小或只受扭矩作用、載荷平穩(wěn)、無(wú)軸想載荷或只喲較小的軸向載荷、減速器的低速軸、軸只作單向旋轉(zhuǎn)、；反之，[τT]取較小值，[τT]取較大值。 作彎矩圖 分別按水平和垂直方向計(jì)算各力產(chǎn)生的彎矩. 水平方向 Mh=990×16=14.4N.m 垂直方向 Mv=146×20=3.0N.m 最大扭矩為 τT=8.05N.m 圖11 彎矩及扭矩圖 4.2.3選擇軸承 由[2]表28.2-6選取6302型深溝球軸承。（d=15mm，D=42mm寬度13mm） 4.2.4初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 根據(jù)式P=fp·Fr，按[1]表13-6，fp=1.0-1.4，取fp=11.4 故P=fp·Fr＝1.2×285＝342N (4-14) 4.2.5求基本額定動(dòng)載荷 根據(jù)[1]式（13-6），求軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷值 C=Pz(60nLn1/106)1/2 =85.45KN (4-15) 4.2.6滾動(dòng)軸承的驗(yàn)算 此軸承的基本額定靜載荷C0=5.08kN。驗(yàn)算如下： 1）求當(dāng)量動(dòng)載荷 p=1.2×285=342N 2）驗(yàn)算6302軸承的壽命，根據(jù)式 Lh=(106/60n)(c/p)z=12.65×106h>24000h (4-16) 由此可見，軸承的壽命高于預(yù)期計(jì)算壽命，符合要求。 5 背架的設(shè)計(jì)及其他部件的選擇 1）根據(jù)減速器和電動(dòng)機(jī)得尺寸來(lái)初步確定背架的外型 2) 保護(hù)罩 3) 齒輪罩 4) 背帶 5) 控制架 6）蓄電池的選擇 圖5 配電接線 6 結(jié)論 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程綜合應(yīng)用實(shí)踐訓(xùn)練，是從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過(guò)程。我今天認(rèn)真的進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 說(shuō)實(shí)話，畢業(yè)設(shè)計(jì)真的有點(diǎn)累。然而，當(dāng)我一著手清理自己的設(shè)計(jì)成果，慢慢回味這幾個(gè)月的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消。雖然這是我剛學(xué)會(huì)走完的第一步，也是人生的一點(diǎn)小小的勝利，然而它令我感到自己成熟的許多，另我有了一中“春眠不知曉”的感悟。 通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我深深體會(huì)到，干任何事都必須耐心，細(xì)致。畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，許多計(jì)算有時(shí)不免令我感到有些心煩意亂：有幾次次因?yàn)椴恍⌒奈矣?jì)算出錯(cuò)，只能毫不留情地重來(lái)．但一想起全臘珍教授平時(shí)對(duì)我們耐心的教導(dǎo)，想到今后自己應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任，想到世界上因?yàn)槟承┘?xì)小失誤而出現(xiàn)的令世人無(wú)比震驚的事故，我不禁時(shí)刻提示自己，一定呀養(yǎng)成一種高度負(fù)責(zé)，認(rèn)真對(duì)待的良好習(xí)慣。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我在工作作風(fēng)上得到了一次難得的磨練， 短短幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識(shí)是真正如此的缺乏，自己綜合應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)能力是如此的不足，幾年來(lái)的學(xué)習(xí)了那么多的課程，今天才知道自己并不會(huì)用。想到這里，我真的心急了，老師卻對(duì)我說(shuō)，這說(shuō)明畢業(yè)設(shè)計(jì)確實(shí)使你有收獲了。老師的親切鼓勵(lì)了我的信心，使我更加自信。 最后，我要感謝我的指導(dǎo)老師教授，是您嚴(yán)厲批評(píng)喚醒了我，是您的敬業(yè)精神感動(dòng)了我，是您的教誨啟發(fā)了我，是您的期望鼓勵(lì)了我，我感謝老師您今天又為我增添了一幅堅(jiān)硬的翅膀。今天我為你們而驕傲，明天你們?yōu)槲叶院馈? 參考文獻(xiàn) [1]西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室.機(jī)械設(shè)計(jì)第八版.高等教育出版社.2002：395-773. 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[16] 劉晉春,趙家齊，趙萬(wàn)生.特種加工[M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2004. 致 謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們知識(shí)運(yùn)用能力的一次全面的考核，也是對(duì)我們進(jìn)行科學(xué)研究基本功的訓(xùn)練，培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立地分析問題和解決問題的能力，為以后撰寫專業(yè)學(xué)術(shù)論文和工作打下良好的基礎(chǔ)。 本次設(shè)計(jì)能夠順利完成，首先我要感謝我的母校，是她為我們提供了學(xué)習(xí)知識(shí)的土壤，使我們?cè)谶@里茁壯成長(zhǎng)；其次我要感謝工學(xué)院的老師們，他們不僅教會(huì)我們專業(yè)方面的知識(shí)，而且教會(huì)我們做人做事的道理。最后感謝校方為我們提供一個(gè)良好的環(huán)境，使本次設(shè)計(jì)圓滿完成。 1 前言 .3 2 設(shè)計(jì)思想 .4 2.1 總體方案設(shè)計(jì) .5 2.1.1 總體結(jié)構(gòu) .5 2.1.2 傳動(dòng)路線 .5 4.傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì) .9 4.1 齒輪設(shè)計(jì) .9 4.1.1 設(shè)計(jì)功率 .9 4.1.2 選定帶型 .9 4.1.3 確定齒輪的基準(zhǔn)直徑 dd1并驗(yàn)算帶速 V.9 4.1.4 確定齒輪的中心距 a 和基準(zhǔn)長(zhǎng)度 .9 4.1.5 包角計(jì)算 .9 4.1.6 齒輪根數(shù)計(jì)算 .10 4.1.7 計(jì)算單根齒輪的初拉力得最小值 .10 4.1.8 計(jì)算壓軸力 Fp.10 4.2 齒輪設(shè)計(jì) .10 4.2.1 試算小齒輪分度圓直徑 .10 4.2.2 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 .10 4.2.3 計(jì)算圓周速度 .11 4.2.4 計(jì)算齒寬與齒寬齒高之比 bh.11 4.2.5 計(jì)算載荷系數(shù) .11 4.2.6 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 .11 4.2.7 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) .11 4.3 軸的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核計(jì)算 .13 4.3.1 求作用在齒輪上的力 .13 4.3.2 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件效核 .14 4.3.3 選擇軸承 .17 4.3.4 初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 .17 4.3.5 求基本額定動(dòng)載荷 .17 4.3.6 滾動(dòng)軸承的驗(yàn)算 .17 5 背架的設(shè)計(jì)及其他部件的選擇 .18 6 結(jié)論 .19 參考文獻(xiàn) .19 致 謝 .20 Comment A1: Comment A2: Comment A3: Comment A4: Comment A5: 1 電動(dòng)茶園修剪機(jī)的設(shè)計(jì) 摘要：為實(shí)現(xiàn)修剪工作的現(xiàn)代化，國(guó)內(nèi)外研制了不少電動(dòng)茶園修剪機(jī)。然而在茶園修剪機(jī)系 列中，對(duì)電動(dòng)茶園修剪機(jī)的研究尚處于薄弱環(huán)節(jié)，為了減輕廣大茶園工作者的工作強(qiáng)度，提高工 作效率，研究一種用動(dòng)力代替人工清除的電動(dòng)茶園修剪機(jī)具有重要的意義。為了解決以上的問題， 我們以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，動(dòng)力通過(guò)軸傳給錐齒輪然后帶動(dòng)圓盤鋸修剪電動(dòng)，切削力度大；采用支 撐桿，效果好。 關(guān)鍵詞：茶園修剪機(jī)；電動(dòng)；設(shè)計(jì)；高效率 Comment A6: 2 Abstract: To realize the modernization of cutting work at home and abroad, many cutting machines are developed. However, in cutting machine series, the study of shrubs cutter remains weak links, to reduce the mountain forest workers work strength and improve work efficiency, So studying a kind of with the power to replace artificial clear mountain shrub cutting machine has the vital significance.In order to solve the above problems, we use petrol engine to power sources, the power through the shaft to bevel gear and then drive disc curium cut shrubs, cutting strength big, can cut 40 shrub; Using support bar, the effect is good. Keyword: knapsack; shrubs cutting machine; shrubs; design; efficient Comment A7: Comment A8: Comment A9: 不通順 Comment A10: 機(jī)械化 Comment A11: Comment A12: Comment A13: Comment A14: Comment A15: Comment A16: Comment A17: Comment A18: Comment A19: 3 1前言 在當(dāng)今社會(huì)，追求效率已經(jīng)是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)主宰下的一個(gè)普遍的現(xiàn)象。正如工廠會(huì)追求效率以求 達(dá)到最大的利潤(rùn)，政府會(huì)追求政府官員辦事效率以求在最短的時(shí)間內(nèi)滿足群眾的需求來(lái)塑造一個(gè) 服務(wù)性政府所以，在效率至上的社會(huì)中，節(jié)省辦事所耗費(fèi)的時(shí)間就是金錢，就是生命。在現(xiàn) 實(shí)生活中，維護(hù)茶園的綠化正是一件耗費(fèi)大量人力物力的事情，同時(shí)也是一件復(fù)雜無(wú)比的工作。 電動(dòng)修剪，除蟲等，這些過(guò)程是一個(gè)都不能省的，因此，如何在這些過(guò)程中提高電動(dòng)茶園修剪機(jī)、 等工具的科技含量，工作效率，操作性能等，這些都是當(dāng)今時(shí)代所重點(diǎn)研究的課題。 為實(shí)現(xiàn)修剪工作的現(xiàn)代化，國(guó)內(nèi)外研制了不少茶園修剪機(jī)。這些修剪切機(jī)可以應(yīng)用于廣大茶 園插場(chǎng)所。然而在茶園修剪機(jī)系列中，對(duì)電動(dòng)茶園修剪機(jī)的研究尚處于薄弱環(huán)節(jié)，而現(xiàn)代化電動(dòng) 修剪要求越來(lái)越強(qiáng)烈。一是因?yàn)闃淠颈旧砩L(zhǎng)的需要，二是因?yàn)殡妱?dòng)有些影響總體美觀，對(duì)茶園 工作者的工作造成了一定的影響，故這些電動(dòng)必須除去。而現(xiàn)有的電動(dòng)清除技術(shù)仍不夠效率，人 工勞動(dòng)強(qiáng)度大，清除效果也不太好（容易殘留一些電動(dòng)） 。由此可見，研究一種用動(dòng)力代替人工清 除的電動(dòng)茶園修剪機(jī)具有重要的意義。 就電動(dòng)茶園修剪機(jī)的研制而言，現(xiàn)在尚未發(fā)現(xiàn)國(guó)外的定型產(chǎn)品及有關(guān)研究資料。國(guó)內(nèi)某些園 林實(shí)業(yè)公司曾生產(chǎn)過(guò)一些電動(dòng)茶園修剪機(jī)，使用性能欠佳，達(dá)不到使用要求，沒有被廣泛使用， 現(xiàn)在廠家已經(jīng)停產(chǎn)。本設(shè)計(jì)在一定程度上更加提高了電動(dòng)茶園修剪機(jī)的科技含量，因此，該電動(dòng) 茶園修剪機(jī)的設(shè)計(jì)目的，一方面，是為了能夠盡可能的進(jìn)一步將物理原理和傳感、人工智能等的 新科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到各種行政領(lǐng)域和密切的我們的日常生活。這樣，在普通的生活中，我們就能夠 與新科技更加接近，這樣在一方面也能促進(jìn)更多的人進(jìn)行科學(xué)研究，有一定的教育意義。 本人從電動(dòng)茶園修剪機(jī)出發(fā)，是因?yàn)殡妱?dòng)茶園修剪機(jī)是我們生活中十分普通的一件機(jī)器，但 在現(xiàn)實(shí)中，卻往往忽略了最大化地去發(fā)揮電動(dòng)茶園修剪機(jī)的功能，為實(shí)現(xiàn)修剪工作的現(xiàn)代化，國(guó) 內(nèi)外研制了不少電動(dòng)茶園修剪機(jī)。這些修剪切機(jī)可以應(yīng)用于公共綠化場(chǎng)所、賓館機(jī)關(guān)、學(xué)校、企 業(yè)、高尚住宅等。然而在電動(dòng)茶園修剪機(jī)系列中，對(duì)電動(dòng)茶園修剪機(jī)的研究尚處于薄弱環(huán)節(jié)，而 現(xiàn)代化電動(dòng)修剪要求越來(lái)越強(qiáng)烈。一是因?yàn)闃淠颈旧砩L(zhǎng)的需要，二是因?yàn)殡妱?dòng)有些影響總體美 觀，對(duì)園林工作者的工作造成了一定的影響，故這些電動(dòng)必須除去。而現(xiàn)有的電動(dòng)清除技術(shù)仍不 夠效率，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，清除效果也不太好（容易殘留一些電動(dòng)） 。由此可見，研究一種用動(dòng)力 代替人工清除的園林電動(dòng)茶園修剪機(jī)具有重要的意義。 為了解決以上的問題，我們以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，動(dòng)力通過(guò)軸傳給錐齒輪然后帶動(dòng)圓盤鋸修剪 電動(dòng)，切削力度大，可剪 40 的電動(dòng)；采用支撐桿，效果好。 Comment A20: 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 Comment A21: Comment A22: 畫出兩方案示意圖 4 2設(shè)計(jì)思想 這里所設(shè)計(jì)的電動(dòng)茶園修剪機(jī)首先要通過(guò)一個(gè)動(dòng)力源將動(dòng)力傳遞出去。為了讓往復(fù)式剪刀片 達(dá)到所需要的速度，傳遞出去的動(dòng)力應(yīng)通過(guò)減速機(jī)構(gòu)繼續(xù)傳遞。經(jīng)前面減速機(jī)構(gòu)傳遞過(guò)來(lái)的動(dòng)力 需再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)傳遞到執(zhí)行構(gòu)件。通過(guò)分析得到電動(dòng)茶園修剪機(jī)的組成框圖，如圖所示 圖 2-1電動(dòng)茶園修剪機(jī)的結(jié)構(gòu)組成 此機(jī)可用的方案有電瓶電機(jī)、電動(dòng)機(jī)作動(dòng)力兩大類，而電瓶電機(jī)又可分為電機(jī)置于工作桿上 和置于背架上兩種，蓄電池動(dòng)力源式可分為軟軸類傳動(dòng)和軸類傳動(dòng)，因此該機(jī)器有以下幾種可能 的方案可供選擇。 a電瓶電機(jī)組合，且電瓶電機(jī)都置于背架上的方案,；由于電瓶電機(jī)由于電瓶的能量密度不 高不適于較長(zhǎng)時(shí)間的工作，且電機(jī)的尺寸又受重量限制因此扭矩的大小也因此而受到限制，從而 影響切削的進(jìn)行。 b電瓶電機(jī)組合，將電機(jī)置于背架上的軟軸傳動(dòng)方案,；由于軟軸傳動(dòng)效率不如軸，且國(guó)內(nèi) 外軟軸應(yīng)用較少，所以此方案不合適 c動(dòng)力源采用電動(dòng)機(jī)，將電動(dòng)機(jī)置于背架上的軸傳動(dòng)方案；電動(dòng)機(jī)由于功率大、體積小、質(zhì) 量小且能輸出大的扭矩。相對(duì)電瓶電機(jī)的動(dòng)力源有明顯的優(yōu)勢(shì)，考慮到使用時(shí)的方便性，采用軸 傳動(dòng)的方案。將減速器置于背架上的以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源的方案為最優(yōu)的方案。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方案 最終的方案： Comment A23: 刪除 Comment A24: 總體布置圖 5 2.1總體方案設(shè)計(jì) 2.1.1總體結(jié)構(gòu) 總體結(jié)構(gòu)由以下幾個(gè)方面組成（結(jié)構(gòu)示意圖如下所示）： （1）動(dòng)力源：指電動(dòng)機(jī) （2）減速機(jī)構(gòu)：指減速器; （3）轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)：由聯(lián)軸器，軸，錐齒輪軸組成； （4）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：剪刀機(jī)構(gòu) （5）支撐件：主要指電動(dòng)茶園修剪機(jī)機(jī)身及背架； （6）電動(dòng)茶園修剪機(jī)高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)：由控制桿和背架帶組成； （7）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：主要是轉(zhuǎn)動(dòng)軸； 2.1.2傳動(dòng)路線 手提式電動(dòng)茶園修剪機(jī)的傳動(dòng)路線如圖 6所示，由（電動(dòng)機(jī)）產(chǎn)生的動(dòng)力經(jīng)過(guò)齒輪傳動(dòng)到 （減速機(jī)）上，在經(jīng)（聯(lián)軸器）傳遞到主軸上，再經(jīng)過(guò)一對(duì)（錐齒輪）傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞到 執(zhí)行機(jī)構(gòu)（往復(fù)式剪刀盤）上。 從此種傳動(dòng)方案上可以看出有以下幾種優(yōu)點(diǎn)： （1）傳動(dòng)路線簡(jiǎn)單，緊湊，而且還能很好的保證大小齒輪的傳動(dòng)比，從而保證修剪的速度。 （2）使用齒輪機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)效率高。 Comment A25: 茶園參數(shù)，切割速度 6 2.1.3主要技術(shù)參數(shù) 剪切力 F=4.2N， 剪切最大直徑 50mm， 效率：2 畝/小時(shí) 1.動(dòng)力源 2.齒輪 3.減速器 4.聯(lián)軸器 5.主軸 6.執(zhí)行機(jī)構(gòu) 圖 6 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 7 3 動(dòng)力選取 修剪過(guò)程中的功率： 本機(jī)采用電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，往復(fù)式剪刀鋸片，最高轉(zhuǎn)速約在 1000r/min 左右， 總效率 = 1 2 3 4 5 6 7=0.87， 1 2 3 4 5 6 7為從動(dòng)力源到往復(fù)式剪刀片之間傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)和軸承效率，由 查的齒輪傳動(dòng) 1=0.96。滾動(dòng)軸承 2= 4= 6=0.97，圓柱齒輪傳動(dòng) 3=0.97，齒輪傳動(dòng) 5= 7=0.96。 故 Pd=P/=2.56/0.87=2.8 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在 3000-6500r/min 左右，因此傳動(dòng)比選 3-5 之間，取 4 為合適 電機(jī)的選擇 電機(jī)是把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置，廣泛的說(shuō)，所有依靠電能工作的動(dòng)力源都是電機(jī)。電機(jī) 的運(yùn)動(dòng)形態(tài)可以是直線的也可以是旋轉(zhuǎn)的，還可以是震動(dòng)的，無(wú)論如何運(yùn)動(dòng)，都是因?yàn)殡姍C(jī)能夠 產(chǎn)生電磁力。從供電形式上電機(jī)可分為交流電機(jī)和直流電機(jī)，本此設(shè)計(jì)采用的電機(jī)為直流旋轉(zhuǎn)式 電機(jī)。它由轉(zhuǎn)子和定子兩大部分組成。 所選電機(jī)型號(hào)：10DK230-12 圖 3 電機(jī)外形圖 圖 3-1 電機(jī)外形圖 8 計(jì)算傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比 1）傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比 i=nm/nw=4000/1000=4 n2=n1/i=4000/4=1000r/min n3=n2=1000r/min 各軸輸出功率 按電動(dòng)機(jī)額定功率 Ped計(jì)算各軸輸入功率 P Po=Ped=2.8 P1=P0 1=2.80.96=2.43KW P2=P1 2 3=2.430.970.97=2.21KW P3=P2 4 5=2.210.970.96=2.04KW P4=P3 6 7=2.04.960.97=1.98KW 各軸的轉(zhuǎn)矩 T0=9550P0/no=95502.8/4000=6.65Nm T1=9550P1/n1=95502.43/4000=6.43Nm T2=9550P2/n2=95502.21/4000=6.65Nm T3=9550P3/n3=95502.04/4000=6.65Nm T4=9550P4/n4=95501.98/4000=6.65Nm 9 4.傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì) 4.1 齒輪設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)與減速器之間用普通齒輪傳動(dòng)，電動(dòng)機(jī)額定功率為 0.8kw，轉(zhuǎn)速 n1=4000r/min,減速器 的輸入轉(zhuǎn)速 n2=1000r/min，沖擊較小，每天工作 8 小時(shí)。 4.1.1 設(shè)計(jì)功率 根據(jù)工作情況由 1表 8-7 查的工況系數(shù) KA=1.1， Pd=KAP=1.12.8=2.96KW （4-1） 4.1.2 選定帶型 根據(jù) Pd=2.96KW 和 n1=4000r/min，由圖 8-11 選定 Z 型 計(jì)算傳動(dòng)比 i i=n1/n2=1 4.1.3 確定齒輪的基準(zhǔn)直徑 dd1并驗(yàn)算帶速 V 小齒輪基準(zhǔn)直徑 dd1由 1表 8-6 和 1表 8-8 取小齒輪基準(zhǔn)直徑 dd1=50mm 帶速 v=d 1n1/601000=504000/601000=1.05m/s （4-2） 大齒輪基準(zhǔn)直徑 dd2=60mm 4.1.4 確定齒輪的中心距 a 和基準(zhǔn)長(zhǎng)度 初定軸間距 0.7(dd1+dd2) a 02(d d1+dd2) （4- 3） 0.7(dd1+dd2) a 02(d d1+dd2) 取 a0=100mm 所需齒輪基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld0=2a0+/2(d d1+dd2)+( dd2- dd1)/4a0=357mm (4- 4) 查 1表 8-2 選取 Ld=400mm mLd4 實(shí)際軸間距 aa 0+(Ld-Ld0)/2=100+(400-357)/2=121mm (4-5) 10 4.1.5 包角計(jì)算 1=180(dd2- dd1)57.3=180 (4-6) 4.1.6 齒輪根數(shù)計(jì)算 單根齒輪的基本額定功率： 根據(jù) dd1=50mm 和 n1=4000r/min 由 1表 84a 得 Z 型齒輪的 P1=0.26kw 額定功率的增量 P 根據(jù) n1=4000r/min 和 i=1 由 1表 84b 得 Z 型齒輪的 10P 根據(jù) 1=180查 1表 8-5 得 K=1 根據(jù) Ld=400mm 查 1表 8-2 的 K=0.87 所以齒輪的根數(shù) Z Z= Pd/(P1+P1)K KL ) =2.96/0.98=3 (4-7) 所以取 3 根. 4.1.7 計(jì)算單根齒輪的初拉力得最小值 F0=500(2.5/ K -1) Pd/(zv)+mv2 (4-8) 由 1表 8-3 查得 Z 型帶 m=0.06kg/m，所以 F0=500(2.5/ K -1) Pd/(zv)+mv2 =165N (4-9) 4.1.8 計(jì)算壓軸力 Fp 壓軸力的值為 Fp=2Z sina/2=990N0 4.2 齒輪設(shè)計(jì) 該機(jī)一天工作 8 小時(shí)，工作年限為 10 年，鋸切工作較平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。齒輪傳動(dòng)有直齒和圓錐齒。 電動(dòng)茶園修剪機(jī)為往復(fù)式剪刀切，沖擊較小，工作速度不是很高，故可選用 7 級(jí)精度。根據(jù) 選2 擇直齒圓柱齒輪為號(hào)鋼。硬度為 240HBS，而齒輪的材料為 20Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒 面硬度為 56-60HRC，精度等級(jí)為 7 級(jí)。按硬度下限值，由 中圖 10-21（d）中的 MQ 級(jí)質(zhì)量指2 標(biāo)查的 lim1= lim2=600MPa；由 2圖 10-20（d）中的 MQ 級(jí)質(zhì)量指標(biāo)查得 EF1= EF2=420Mpa, Flim1= Flim2=200MPa 選小齒輪齒數(shù) Z1=18，大齒輪齒數(shù) Z2=418=72 4.2.1 試算小齒輪分度圓直徑 由 中設(shè)計(jì)計(jì)算公式（109a） 進(jìn)行試算。既1 d1t2.32 3(KtT1/du+1/uZHZE/H) (4-10) 11 4.2.2 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1) 試選載荷系數(shù) Kt=1.3 2) 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T1=9550P1/n1=95502.43/4000=6.43Nm 3) 由 1中表 10-7 選取齒寬系數(shù) d=0.5 N1=60n1jLh=601000(830010)=5.76109 (4-11) 由 1圖 10-19 查得接觸疲勞系數(shù) KNH1=0.90，K NH2=0.95 4) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，由 式（10-12）得1 H1= KNH1 Hlim1/S=0.90600=540MPa H2= KNH2 Hlim2/S=0.95600=570MPa d1t2.32 3(KtT1/ du+1/uZHZE/H) =22.34mm (4-12) 4.2.3 計(jì)算圓周速度 V=3.1422.344000/601000=4.68m/s (4-13) 4.2.4 計(jì)算齒寬與齒寬齒高之比 bh b=0.522.34=11.17mm 模數(shù) m=22.34/18=1.24mm (4-14) 齒高 h=2.251.24=2.79mm b/h=11.17/2.79=4.00 4.2.5 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù) V=4.68m/s，7 級(jí)精度，由 圖 10-8 查得動(dòng)載荷系數(shù) Kv=1.141 直齒輪 KHa=KFa=1.2,由 表 10-2 查得使用系數(shù) Ka=21 由 表 10-4 查得 7 級(jí)精度，小齒輪相對(duì)于支承非對(duì)稱布置時(shí)，K Hb=1.4231 由 b/h=11.17/2.79=4.00，K Hb =1.423 查 1圖 10-13 得 KFb=1.38 故載荷系數(shù) K=KaKvKHaKHb=21.141.21.423=3.89 4.2.6 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 由式 1（10-10a）得 m=d1/z1=26.46/18=1.47 (4-15) 12 4.2.7 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式 1（10-5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 m(2KT1/ d(YFaYsa/ F)1/3 (4-16) 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1）由 1圖 10-2c 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 FE1=420MPa；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 FE2=420MPa； 2）由 1圖 10-18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1=0.87；K FN2=0.90； 3） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4，由式（10-12）得 F1= KFN1 FE1/S=(0.87420)/1.4=261 F2= KFN2 FE2/S=(0.90420)/1.4=270 載荷系數(shù) K=3.77 4）查取齒形系數(shù) YFa1= 2.91；Y Fa2=2.236； 5）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由 表 10-5 查得1 Ysa2=2.45 Ysa1=1.53； 6）計(jì)算大、小齒輪的 F并加以比較 YFa1Ysa1/ F1=(2.911.53)/261=0.01956 YFa2Ysa2/ F2=(2.2361.754)/270=0.01453 小齒輪的數(shù)值大 設(shè)計(jì)計(jì)算 m(2KT1/ d(YFaYsa/ F)1/3 (4-17) =0.889 綜合分析考慮，取 m=1.5 d1=27mm 算出小齒輪齒數(shù) Z1=d1/m=27/1.5=18 13 大齒輪的齒數(shù) Z2=u Z1=414=72 這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的齒輪傳動(dòng)，即滿足了接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根疲勞強(qiáng)度。 幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算分度圓直徑 d1=z1m=181.5=27 d2=z2m=721.5=108 計(jì)算中心距 a=(d1+d2)/2=67.5 計(jì)算齒輪寬度 b= dd1=0.527=13.5 B1=15 B2=20 驗(yàn)算 Ft=2T1/d1=21380/27=102.22N KaFt/b=2102.22/13.5=15.14N/mm24000h (4-25) 由此可見，軸承的壽命高于預(yù)期計(jì)算壽命，符合要求。 18 5 背架的設(shè)計(jì)及其他部件的選擇 1）根據(jù)減速器和電動(dòng)機(jī)得尺寸來(lái)初步確定背架的外型。 2) 保護(hù)罩 為了起安全和避免木屑的飛濺，在圓盤鋸的外圍加上一工程塑料的保護(hù)罩。 3) 齒輪罩 為了防止灰塵和避免油污弄臟衣物，在齒輪外圍加上一工程塑料的齒輪罩。 4) 背帶 為了使工作者能舒適的使用此機(jī)器，在工作桿上加一背帶，工作者可以通過(guò)背帶將整個(gè)機(jī)器背負(fù) 肩上。 5) 控制架 為了便于操控工作桿，特在其上加以控制架，并置一開關(guān)在控制架上，用來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的工作與 否。 6) 離合器的設(shè)計(jì) 采用電磁離合器，通過(guò)開關(guān)來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的工作。 7) 鋸片的選擇 選擇長(zhǎng)度為 650mm 的往復(fù)式剪刀片。 8）蓄電池的選擇 電池滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求。密封鉛酸蓄電池滿足 JB/T10262 的要求。電動(dòng)茶園修剪機(jī)配備 10Ah 電池。 圖 5 配電接線 19 6 結(jié)論 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，著是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一 個(gè)必不少的過(guò)程?！扒Ю镏惺加谧阆隆?，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句千古名言的真 正含義。我今天認(rèn)真的進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會(huì)大 潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 說(shuō)實(shí)話，畢業(yè)設(shè)計(jì)真的有點(diǎn)累。然而，當(dāng)我一著手清理自己的設(shè)計(jì)成果，慢慢回味這幾個(gè)月的 心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消。雖然這是我剛學(xué)會(huì)走完的第一步，也是人生的 一點(diǎn)小小的勝利，然而它令我感到自己成熟的許多，另我有了一中“春眠不知曉”的感悟。 通過(guò) 畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我深深體會(huì)到，干任何事都必須耐心，細(xì)致。畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，許多計(jì)算有時(shí)不免 令我感到有些心煩意亂：有幾次次因?yàn)椴恍⌒奈矣?jì)算出錯(cuò)，只能毫不留情地重來(lái)但一想起全臘 珍教授平時(shí)對(duì)我們耐心的教導(dǎo)，想到今后自己應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任，想到世界上因?yàn)槟承┘?xì)小失 誤而出現(xiàn)的令世人無(wú)比震驚的事故，我不禁時(shí)刻提示自己，一定呀養(yǎng)成一種高度負(fù)責(zé)，認(rèn)真對(duì)待 的良好習(xí)慣。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我在工作作風(fēng)上得到了一次難得的磨練， 短短幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)， 使我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識(shí)是真正如此的缺乏，自己綜合應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)能力是如此的不 足，幾年來(lái)的學(xué)習(xí)了那么多的課程，今天才知道自己并不會(huì)用。想到這里，我真的心急了，老師 卻對(duì)我說(shuō)，這說(shuō)明畢業(yè)設(shè)計(jì)確實(shí)使你有收獲了。老師的親切鼓勵(lì)了我的信心，使我更加自信。 最后，我要感謝我的指導(dǎo)老師教授，是您嚴(yán)厲批評(píng)喚醒了我，是您的敬業(yè)精神感動(dòng)了我，是您 的教誨啟發(fā)了我，是您的期望鼓勵(lì)了我，我感謝老師您今天又為我增添了一幅堅(jiān)硬的翅膀。今天 我為你們而驕傲，明天你們?yōu)槲叶院馈?參考文獻(xiàn) 20 1西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室.機(jī)械設(shè)計(jì)第八版.高等教育出版社.2002：395-773 2吳宗澤，羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2006. 3南京林產(chǎn)工業(yè)學(xué)院.木材切削原理與刀具M(jìn).北京：中國(guó)林業(yè)出版社，1993：177-181。 4肖正福，劉淑琴，胡宣萱.木材切削刀具學(xué)M.哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社.1993：383-387 5劉學(xué)龍，金洪，于濤，5ZDB-185A 型便攜式電動(dòng)園林整枝機(jī)J.林業(yè)機(jī)械于木工機(jī)械， 2000， （8）：32-33 6H李斯特 A匹辛格.內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)總輪M.機(jī)械工業(yè)出版社，1983：286-292 7溫松明.互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)M，湖南大學(xué)出版社，2003：8-17。 8洪鐘德，簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M，同濟(jì)大學(xué)出版社，2002：395-773 9木工技術(shù)問答編寫組.木工技術(shù)問答M.北京出版社，1986：82-128 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們?cè)谶@里茁壯成長(zhǎng)；其次我要感謝工學(xué)院的老師們，他們不僅教會(huì)我們專業(yè)方面的知識(shí)，而且教 會(huì)我們做人做事的道理；尤其要感謝在本次設(shè)計(jì)中給與我大力支持和幫助的老師，每有問題，老 師總是耐心的解答，使我能夠充滿熱情的投入到畢業(yè)設(shè)計(jì)中去；還要感謝我的同學(xué)們，他們熱心 的幫助，使我感到了來(lái)自兄弟姐妹的情誼；最后還要感謝相關(guān)資料的編著者和給予我們支持的社 會(huì)各界人士，感謝您們?yōu)槲覀兲峁┮粋€(gè)良好的環(huán)境，使本次設(shè)計(jì)圓滿完成。