除草機(jī)的結(jié)構(gòu)及參數(shù)計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u16191.1雙行除草機(jī)的工作原理 1145371.2動力分析 277342.1動力的選擇 3282682.2動力計(jì)算 3224032.3傳動比數(shù)為的分配計(jì)算 4236492.4第一級鏈傳動設(shè)計(jì) 5120592.5第二級鏈傳動設(shè)計(jì)計(jì)算 88122.6中間軸零件的設(shè)計(jì) 10214232.7刀具軸主體結(jié)構(gòu) 151除草機(jī)的原理與分析1.1雙行除草機(jī)的工作原理本文主要是關(guān)于在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對作物壟溝中的雜草進(jìn)行機(jī)械去除的方法。大型農(nóng)業(yè)機(jī)械無法在其中作業(yè)。它的主要部件是框架，擋泥板，限深裝置，除草刀和除草機(jī)。圖2-1雙行除草機(jī)整機(jī)圖除草機(jī)扶手2-擋泥板3-培土刀部件4-鉸鏈5-柴油發(fā)動機(jī)6-帶傳動裝置7-支架行走輪9-限深桿10-限深輪整機(jī)凈重（kg）50工作幅寬（mm）500~600發(fā)動機(jī)功率、轉(zhuǎn)速7.5kw1800r/min作業(yè)行寬2刀具入土深度（mm）20~501.2動力分析其中大部分動力通過輸出鏈傳動齒輪傳遞到軸零件，然后中間刀具軸分別將動力傳遞到除草刀具，除草刀通過螺栓連接在兩側(cè)。除草機(jī)的兩側(cè)分別用鉸鏈安裝活動擋泥板和帶有行走輪的壟溝限深裝置，除草機(jī)清理壟溝內(nèi)的雜草時，然后，除草機(jī)在溝渠底部耕種土壤，然后將土壤拋向壟面，以完成除草。第2章機(jī)構(gòu)的選擇和計(jì)算2.1動力的選擇柴油機(jī)的具有的優(yōu)點(diǎn)是扭矩大，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)越。當(dāng)自動活塞高度靠近氣缸tdc時,燃油氣體供應(yīng)控制系統(tǒng)的自動燃油氣體噴嘴系統(tǒng)會在非常短的工作時間內(nèi)以極高的氣缸壓力將大量燃油氣體噴射到活塞氣缸內(nèi)的燃燒室中。可燃性是混合物自身因著火燃燒而劇烈加熱膨脹以后所產(chǎn)生的巨大爆炸力,該爆炸力將活塞向下推動以起作用。此時,溫度較小可以直接達(dá)到,壓力較大可以直接達(dá)到個人最大氣壓而且扭矩較大,因此該型柴油機(jī)廣泛地應(yīng)用于大型公路柴油運(yùn)輸設(shè)備。并且柴油機(jī)在轉(zhuǎn)速相同時，產(chǎn)生的扭矩最大，適合較大農(nóng)業(yè)機(jī)械中使用。考慮到小型除草機(jī)的應(yīng)用范圍和區(qū)域，選擇了柴油機(jī)。2.2動力計(jì)算鏈?zhǔn)烬X輪傳動是通過鏈條由齒從主動鏈嚙合后傳輸至從動鏈的鏈?zhǔn)絺鲃友b置通過將不同傳動尺寸的每條鏈輪的來回齒與固定鏈的每個鏈輪來回齒作為連接動力。選擇的皮帶傳動系統(tǒng)會容易造成皮帶打滑滑動現(xiàn)象,因此采用鏈傳動系統(tǒng)可以永久保持固定的皮帶傳動比例和系數(shù),鏈傳動工作效率高。而且由于鏈?zhǔn)綇较騻鲃硬灰欢ㄐ枰獜埦o鏈條,因此自動變速器的兩個傳動鏈輪之間都具有一定旋轉(zhuǎn)角度,并且徑向傳遞軸上也具有一定徑向傳動壓力，因此鏈條傳動并不容易。同時，鏈?zhǔn)絺鲃涌梢栽诓煌h(huán)境中作業(yè)而不影響其性能，尤其是在除草機(jī)中，除草機(jī)會受到不同硬度土壤以及在工作過程中的瞬間過載影響。且仍然可以正常工作。因此，鏈?zhǔn)絺鲃痈m用于除草機(jī)械。圖3-3傳動系統(tǒng)圖2.3傳動比數(shù)為的分配計(jì)算主發(fā)動機(jī)參數(shù)發(fā)動機(jī)功率、轉(zhuǎn)速7.5kW1800r/min行走輪直徑（mm）400小皮帶輪直徑（mm）87大皮帶輪直徑（mm）231主機(jī)傳動減速箱齒輪動力輸出軸轉(zhuǎn)速（r/min）678轉(zhuǎn)速設(shè)定為1800r/min，整機(jī)最大前進(jìn)速度為約為2.54m/s。除草機(jī)本體在作業(yè)過程中需要對多種附加配件分配總功率，便于功率的最大化應(yīng)用，將整機(jī)行進(jìn)時分配速度為4kw,故將所有剩余2.5kw動力分配至土地配套運(yùn)動[17]。2.2.1動力輸出軸到除草刀的傳動比系數(shù)主減速箱輸出轉(zhuǎn)速n1=678r/min此次設(shè)計(jì)選用刀具回轉(zhuǎn)中心半徑為R=195mm；動力中心軸、中間軸以及零件、刀具的圓周轉(zhuǎn)速分別應(yīng)標(biāo)記為ω1、ω2、ω3；推動刀具的整機(jī)刀具的圓周速度Vp應(yīng)大于整機(jī)前進(jìn)的速度，即(3-1)rad/s(3-2)取值ω3=19.06rad/s得n3=172.54r/min符合技術(shù)要求。n1=678/min=70.96rad/s輸出軸至刀具軸的總傳動比：(3-3)根據(jù)總動力矢量減速傳動比和減速比的系數(shù)的計(jì)算行為,把一級動力傳動矢量減速比數(shù)設(shè)置為二級動力傳動矢量減速,第一級的總動力傳動矢量減速比的系數(shù)為其中i1和i2及i1=1.87,第二級的總動力傳動矢量減速比的系數(shù)為其中i1和i2，i2=2.08。2.4第一級鏈傳動設(shè)計(jì)鏈傳動裝置作為一種目前應(yīng)用很廣的新型機(jī)械傳動控制裝置。與傳統(tǒng)皮帶傳動系統(tǒng)相比,鏈傳動系統(tǒng)具有平均軸向傳動應(yīng)力比數(shù)為準(zhǔn)確,傳動控制效率高,軸向大于軸向的應(yīng)力小,可在高溫下有效低速傳動。齒狀鏈也稱為無聲鏈。它由一組齒板鉸接。內(nèi)置的導(dǎo)板工作可以準(zhǔn)確地將各個鏈條上的傳動導(dǎo)向定位并按方法在合適的傳動位置,因此傳動導(dǎo)向性好,運(yùn)行可靠,適合高速、重載、低噪音的使用情況下進(jìn)行工作,通過導(dǎo)板工作可使鏈板和鏈條的輪齒漸漸展開線形的齒形結(jié)構(gòu)進(jìn)行鏈輪嚙合后的傳動,因此鏈輪傳動結(jié)構(gòu)簡單運(yùn)行可靠性高,但導(dǎo)引性能較差,外導(dǎo)板與銷軸之間的鉚接接頭為容易松動。齒鏈導(dǎo)板結(jié)構(gòu)(外導(dǎo)板)根據(jù)它的鉸鏈導(dǎo)板結(jié)構(gòu),齒鏈導(dǎo)板可以細(xì)分為三種不同類型:圓形直銷型,軸承襯套型和滾子型。鉸鏈連接傳動系統(tǒng)軸承鉸鏈連接占地面積小,壓力大,磨損嚴(yán)重,使用越來越少。銷軸軸承安裝在一個銷孔中,與整個銷軸軸承緊密配合的銷孔軸承傳動襯套直接嵌入位于銷軸兩側(cè)的銷孔短槽中。其中為在鉸鏈部件中的傳遞壓力如果是相同時,襯套部件類型鉸鏈傳遞的傳送負(fù)載約等于為整個圓銷襯套類型的傳遞負(fù)載的兩倍或者更多。滾子鉸鏈類型沒有連接銷,兩個彎曲狀的滾子連接組成的圓形鉸鏈。當(dāng)兩個滾子相鄰的鏈接環(huán)節(jié)相對方向旋轉(zhuǎn)時,兩個相鄰滾子的滾動工作順平面相對方向滾動。負(fù)載在整個傳動鏈條縱向傳動帶的寬度上均勻方向分布,并可以使用滾動式齒輪摩擦機(jī)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)滑動式齒輪摩擦,從而大大降低了有害阻力。其中鏈條關(guān)節(jié)相對方向旋轉(zhuǎn)時,滾動中心就可能會發(fā)生變化,實(shí)際螺距也將會發(fā)生變化,這可以補(bǔ)償鏈條傳動傳動的"多邊形效應(yīng)"。其中已知傳動條件：鏈輪連接的動力軸轉(zhuǎn)速為n1=678r/min，兩側(cè)除草刀具的轉(zhuǎn)速為n3=172.54r/min，不計(jì)算功率損耗，發(fā)動機(jī)實(shí)際功率4KW，預(yù)期達(dá)到功率4KW，則傳動比為i=1.87。`（1）鏈輪齒數(shù)Z1、Z2由于嚙合齒輪是自動降速，小鏈輪為主動力，大鏈輪作為是驅(qū)動中間軸承的零件,鏈齒選用標(biāo)準(zhǔn)尺寸,小鏈輪齒：z1=15,大鏈輪：z2=1.87

;i1=15×1.87=28.05取整數(shù)28(3-4)（2）當(dāng)量單排鏈功率查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》式為(3-5)式中：—作業(yè)設(shè)計(jì)系數(shù)，查閱文獻(xiàn)資料得數(shù)為1—發(fā)動機(jī)主鏈輪齒查閱文獻(xiàn)資料得數(shù)為1.46—當(dāng)為多鏈時，此值為1=（3）鏈條型號和節(jié)距鏈條型號是根據(jù)單排鏈功率主動輪轉(zhuǎn)速為查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》鏈條傳動節(jié)距，ISO鏈號為10A。（4）鏈節(jié)數(shù)和中心距a0=30~50中心距a0=30~50(3-6)a0=（30~50）×15.8=476.2~792.7取值=600mm。計(jì)算連接數(shù)(3-7)為了避免鏈接數(shù)過多，因此計(jì)算出的鏈接數(shù)調(diào)整為偶數(shù),節(jié)，鏈傳動的最大中心距：a=(3-8)查《機(jī)械設(shè)計(jì)》選取的數(shù)值=0.24970a==501mm（5）鏈速及鏈條潤滑v===2.69m/s(3-9)查《機(jī)械設(shè)計(jì)》,根據(jù)鏈速和鏈號不同選擇甩油和滴油潤滑的方式,查《機(jī)械設(shè)計(jì)》得:卸油采用密封不漏氣卸油的塑料外殼可以確保卸油密封性,在卸油鏈輪側(cè)邊緣處安裝一個甩料卸油盤,以油池飛濺的甩油形式進(jìn)行潤滑。旋轉(zhuǎn)加油盤的速度必須大于其平均供油量:潤滑深度為13~40mm。（6）壓軸力FPFP(3-10)式中：Fe—圓周力—(3-11)水平值為，壓軸力FP=1710.3N綜上所述可分析得出，小齒輪齒數(shù)，，節(jié)，。2.5第二級鏈傳動設(shè)計(jì)計(jì)算已知條件包括：中間軸零件轉(zhuǎn)速n2，（3-12）主減速箱功率系數(shù)4kw，計(jì)算當(dāng)有功率的的損失，，傳動比。（1）鏈輪齒數(shù)Z3、Z4：中間軸大鏈輪，刀具軸小鏈輪，鏈齒的尺寸長、寬值鋸齒系數(shù)均為標(biāo)準(zhǔn)尺寸,，小鏈輪齒數(shù)Z3=10，大鏈輪齒數(shù)為Z4，則有：，Z4=Z3，i2=102=20 (3-13)（2）計(jì)算功率查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》得(3-14)—作業(yè)設(shè)計(jì)系數(shù)，查閱文獻(xiàn)資料得數(shù)為1—發(fā)動機(jī)主鏈輪齒查閱文獻(xiàn)資料得數(shù)為2.8—當(dāng)為多鏈時，查閱文獻(xiàn)資料此值為1=（3）鏈條型號及節(jié)距=10.752kw轉(zhuǎn)速n：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》手冊得到鏈條傳動節(jié)距ISO鏈號：（4）鏈條鏈節(jié)數(shù)和齒輪中心距中心距=（30~50）(3-15)=（30~50）×31.75mm=952.5~1587.5mm。取值=1200mm。鏈節(jié)數(shù)LP0(3-16)=91.25計(jì)算出鏈接數(shù)須為偶數(shù)，LP=92節(jié)，最大中心距為：a(3-17)取值=0.24978a=(3-18)=0.2497831.75[292-(10+20)]=1221.29mm（5）計(jì)算鏈速v，確定潤滑方法v===1.91m/s(3-19)查《機(jī)械設(shè)計(jì)》根據(jù)平均滴油鏈速與鏈號不同可分別采用快速滴油法和潤滑兩種方法:裝有簡易油的外殼,用一個油杯向內(nèi)加一滴油。（6）壓軸力FP可取近似值為FP(3-20)式中：—查閱文獻(xiàn)資料，改設(shè)計(jì)值為圓周所受力—查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》壓軸力水平時取值為1.15，當(dāng)壓軸力為垂直時取值為1.05=2010.47N(3-21)鏈輪的設(shè)計(jì)系數(shù)為，壓軸力為FP小結(jié)：第二級鏈輪,小齒輪：Z3=10、大鏈輪：，節(jié)，。2.6中間軸零件的設(shè)計(jì)通常，在特定應(yīng)用情況下必須注意確保兩個組件同軸傳動系統(tǒng)部件上的軸承頭和軸頸保持同軸的精度,否則將可能會嚴(yán)重影響組件傳動系統(tǒng)部件的正常傳動工作精度,并且也會因此產(chǎn)生大量噪音。與軸承匹配的支撐軸徑表面粗糙度為2.6.1分析中間軸零件的功率,轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩查《機(jī)械原理》得，p=2.8×0.9=2.4，轉(zhuǎn)速：(3-22)(3-23)2.6.2選用軸最小直徑材料40cr，調(diào)質(zhì)處理，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》取值=97，得：(3-24)刀具軸的最小直徑與傳遞軸最小直徑是鏈輪互相嚙合的部位。2.6.3軸零件設(shè)計(jì)1.軸件裝配圖3-5中間動力傳遞軸2.軸直徑和長度承(1)因?yàn)槎ㄎ环绞讲煌S的Ⅰ軸段左端配合須制軸肩，因此取值Ⅱ段的直徑21mm，(2)初步選擇滾動軸承dⅡ，dⅥ除草機(jī)實(shí)際作業(yè)狀況并根據(jù)dⅡ=21mm，dⅥ=21mm查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》此類代號為6004的軸承，其基本尺寸為d×D×B=20×40×10mmdⅡ左端軸承也需要軸肩定位，選定軸肩的高度h=2mm，因此，取值dⅢ=23mm。dⅡ右端與軸承蓋配合。dⅦ右端滾動軸承采用軸肩定位，取值定位方法高度，所以取值dⅥ=30mm,dⅦ=24mm，dⅦ左端與軸承蓋配合。(3)安裝傳動軸承和擋圈，查得《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，擋圈,軸徑為22mm,dⅥ=18mm(4)軸左端放置高度為dⅥ=20mm，齒輪左端用夾角120°來攻牙面，用螺絲固定，安裝鏈輪Z2在軸段Ⅵ右端，鏈輪右端斜角牙120°，以螺絲向內(nèi)固定，確保無打滑，根據(jù)結(jié)果確定軸的各段所需直徑已經(jīng)基本達(dá)到工作要求。2.軸及附件的徑向定位大齒輪、小齒輪、鏈輪和軸的徑向定位都需要平鍵連接來保證配合的緊密型和穩(wěn)定性。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》取尺寸為bh=2514（mm），鍵槽用銑刀進(jìn)行精加工，誤差不得超過0.01，長8mm，輪轂和鏈輪配合都須要具有良好的對中性，因此選擇齒輪、鏈輪輪轂和軸的配合選用；滾動軸承和軸之間的公差配合方法為過渡配合，本次選軸直徑公差為m6.4.軸件圓角與軸端倒角尺寸查《機(jī)械設(shè)計(jì)》取值軸端倒角為245°2.6.4軸上載荷的計(jì)算1.軸件個部位受力計(jì)算根據(jù)各種軸承支撐類型和結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)方法來詳細(xì)分析軸承支撐和反力的主要作用點(diǎn)。2.中間軸零件的受力分析軸件傳輸轉(zhuǎn)矩：(3-25)鏈輪所受圓周力：(3-26)軸上所受到鏈輪的徑向力：Fr=Ft=1926.7N(3-27)軸上的軸向力：Fx=0N最大轉(zhuǎn)矩：=FrLⅤ=1926.720=385342.計(jì)算軸安全系數(shù)值該機(jī)循環(huán)工作的循環(huán)值為彎值，因此，查閱文獻(xiàn)資料取得彎曲應(yīng)力值為(3-28)W—此值為工程力學(xué)中的抗彎截面系數(shù)，在本文設(shè)計(jì)選值d即(3-29)剪切應(yīng)力數(shù)值:,因?yàn)閃=，故(3-30)==62.61MPa查得表《機(jī)械設(shè)計(jì)》，剪切疲勞極限數(shù)值。根據(jù)計(jì)算公式：(3-31)式中：—查閱文獻(xiàn)資料，該機(jī)有效應(yīng)力取值1.8較為合適；—查閱文獻(xiàn)資料表面質(zhì)量值適用于1—設(shè)計(jì)尺寸對整機(jī)影響數(shù)值0.55—查閱文獻(xiàn)資料，此平均值為0.35(3-32)計(jì)算公式：(3-33)式中：—查閱文獻(xiàn)資料，該機(jī)有效應(yīng)力取值1.35較為合適；—查閱文獻(xiàn)資料表面質(zhì)量值適用于1—設(shè)計(jì)尺寸對整機(jī)影響數(shù)值0.59—查閱文獻(xiàn)資料，此平均值為0.0.25S===1.23故安全設(shè)計(jì)系數(shù)大于S,該軸是安全的。2.7