新型手推式割草機設計含12張CAD圖

新型手推式割草機設計含12張CAD圖,新型,手推式,割草機,設計,12,十二,cad XX 設計（XX）任務書 學院 專業(yè) 論文題目 新型手推式割草機設計 （機械部分設計） 學生姓名 學 號 起訖日期 20XX.2.25-20XX.6.14 指導教師姓名（簽名） 指導教師職稱 指導教師工作單位 院（系）領導簽名 下發(fā)任務書日期 ： 20XX年2月 20日 題 目 新型手推式割草機設計（機械部分設計） 論文時間 2013年2月25日至 2013年6月14日 課題的主要內容及要求(含技術要求、圖表要求等) 本課題設計一款完全新型的割草機，四輪手推式，操作簡單，靈活，結構簡單實用。其具體要求為： 1.動力小于6馬力，割幅小于600mm。 2.手推式割草機總體設計。 3.傳動部件，罩殼部件設計。 4.相關零部件圖紙設計與繪制。 5.寫讀書報告，調研報告。 6.設計說明書。 7.外文翻譯。 課題的實施的方法、步驟及工作量要求 1.查閱有關資料和設計手冊，了解國家或行業(yè)對手推式割草機要求等； 2.確定設計方案，擬定滿足設計要求的機械原理圖； 3.確定割草機機械設計方案，完成總裝配圖及零件圖，完成圖紙工作量累計3張零號圖紙以上； 4.完成外文翻譯漢字5000字以上； 5.完成畢業(yè)設計說明書（1萬漢字以上）。 指定參考文獻 [1]濮良貴 紀名剛.機械設計[M].第七版.北京：高等教育出版社，2001 [2]王世剛等.機械設計實踐[M].哈爾濱工程大學出版社，2003 [3]程祥之.園林機械[M]. 中國林業(yè)出版社，1995 [4]機械設計手冊[M].第一卷.第四版.北京：化學工業(yè)出版社，2001 [5]機械設計手冊[M].第二卷.第四版.北京：化學工業(yè)出版社，2001 [6]機械設計手冊[M].第三卷.第四版.北京：化學工業(yè)出版社，2001 [7]George E.Dieter.Engineering Design[M].McGraw Hill,Inc,1983 [8]J,J.Hanan,W.D.Holley,K,L,Goldsberry.Greenhouse Management[M]. SpringerVerlag,1978 9. Marchant J,A,An Electorstatic Spinning Disc Atomizer[M].ASAE,1985 畢業(yè)設計(論文)進度計劃(以周為單位) 第 1 周（2013年2月25日----2013年3月3日）： 檢查寒假外文翻譯情況，下達具體畢業(yè)設計任務，指導學生撰寫開題報告，熟悉設計內容，查閱有關資料 第 2 周——第 3 周（2013年3月4日----2013年3月17日）： 參觀實驗室或有關廠家，增加感性認識，方案論證并確定設計方案. 第 4 周——第 5 周（2013年3月18日----2013年3月31日）： 完成割草機機械部分的設計方案，總體結構設計。 第 6 周——第 7 周（2013年4月1日----2013年4月14日）： 完成割草機機械部分設計總圖及有關零件設計圖 第 8 周（2013年4月9日----2013年4月21日）： 提交第1-8周的《指導記錄表》、《實習報告》和已做的畢業(yè)設計內容，由指導老師初審后上交學院 第 9 周——第 13 周（2013年4月22日----2013年5月26日）： 在指導老師指導下修改并完成設計，完成相關設計圖紙，同時撰寫畢業(yè)設計說明書，并提交指導老師初審 第 14 周——第 16 周（2013年5月27日----2013年6月14日）： 修改畢業(yè)設計圖紙及說明書，完成后參加畢業(yè)答辯 備注 注：表格欄高不夠可自行增加。此表由指導教師在畢業(yè)設計（論文）工作開始前填寫，每位畢業(yè)生兩份，一份發(fā)給學生，一份交院（系）留存。 新型手推式割草機設計 摘 要 該設計是一種由小型汽油機帶動刀片運動切割草株，人工推動機具前進完成作業(yè)的草坪修剪機。 該機主要由發(fā)動機，傳動機構，旋刀，機殼支撐座和集草袋等組成。采用XY168F發(fā)動機，最大輸出功率：5.5HP/3600rpm。 工作裝置為一條形割草刀直接裝在發(fā)動機的輸出軸上，作業(yè)時高速旋轉切割草莖。 將割草刀的非刃口做成風機葉片，割草作業(yè)時對地面形成一定的真空降草莖吹成直立狀態(tài)，便于切割并與罩殼相結合形成渦流將割下來的碎草送入集草裝置。護罩為渦流形狀，是草坪修剪機的支架，為沖壓件，用于保護操作者和行人安全，并形成護罩內渦流，給切下物導向和安裝行走裝置，發(fā)動機和工作裝置。集草裝置為集草袋，主要用于草坪切下物的收集，安裝于草坪修剪機的后部，并可以容易的安裝或拆下。 行走裝置為行走輪和割草裝置高度調節(jié)裝置組成。行走輪通過一個手柄可以相對草坪修剪機的護罩進行調節(jié)，將輪子升高，割草機下降，割草高度降低，反之割草高度上升。 關鍵詞 割草機；刀具；傳動軸；罩殼及結構設計 Abstract This design in one kind cuts grass by the small gasoline engineimpetus bit movement, the artificial impetus machines advance completes the work lawn pruning machine. This machine is mainly made up of engine, Transmission system, Turning tool,Cabinet, Composition supporting turn and collecting straw bag and so on. The engine: YX168F, Peak power output: 5.5HP/3600rpm. The installment of work is a knife of linearity cuts grass fixing direct on the output shaft of the engine, When revolving at high speed it cuts the grass. The non-cutting edge of the knife is made up to the air blower leaf blade, when working it forms the certain real general grass stalk to the ground to blow stands erect the condition. Is advantages for cuts and unifies with the lagging with form the garrulous grass which the turbulent flow will cut to send in the collection grass installment. The guard shield is the turbulent flow shape. Is the lawn pruning machine support. For pressing part, with by protects the operator and the pedestrian safety.and forms in the guard shield the turbulent flow. For cuts the guidance and the installment walks the installment, Engine and work installment. The collection grass installment is the collection straw bag. Mainly use in the lawn cuts the collection. Installment in lawn pruning machine behind, and may the easy installment or dismantles. Walks the installment to walk turn and cuts grass the altitude mixture control installment composition. Walks turn may the relative lawn pruning machine guard shield carry on the adjustment through a handle. Elevates the wheel, the grass cutter drops, cute grass reduces highly. Otherwise cuts grass on highly. Key words: grass cutter；reamer；transmission shaft；mantle； design of structure 目 錄 第1章 總體設計.....................................................................................1 第2章 機構設計.....................................................................................4 2.1 發(fā)動機的選擇.....................................................................................4 2.2 旋刀設計............................................................................................4 2.2.1 刃口設計......................................................................................4 2.2.2 翼片分析......................................................................................6 2.2.3 刀具的固定...................................................................................7 2.3 外殼設計............................................................................................7 2.4 傳動軸的設計計算..............................................................................7 2.4.1 初步確定傳動軸的最小直徑............................................................7 2.4.2 軸的結構設計..............................................................................8 2.4.3 軸的校核....................................................................................9 2.5 離合器的設計...................................................................................10 2.6 調高裝置設計...................................................................................11 2.7 車輪及手把的選擇............................................................................11 結束語.........................................................................................................12 致謝.............................................................................................................13 參考文獻.....................................................................................................14 第1章 總體設計 該機主要由發(fā)動機，傳動機構，旋刀，機殼，支承輪和集草袋等組成。如圖1-1所示。 傳動機構由離合器，傳動軸等組成。傳動軸由兩只軸承支承在機殼箱體上，如圖1-2所示。輸出軸固定旋轉刀片。當發(fā)動機轉速達到一定數(shù)值時，離合器的離合塊在離心力作用下被甩出，與離合碟接合，發(fā)動機的動力傳給旋轉刀片，是旋轉刀片告訴旋轉，完成剪草工作。 12 旋刀主要由刀體，刀片，螺栓，止動墊片和螺母等組成，如圖1-3所示。刀體以45號鋼制成，具有足夠的強度和剛度，用于牢固支承兩只刀片。刀片用65Mn鋼制成，具有適宜的硬度和韌度。刀片的前端的翼片以適當?shù)慕嵌群托螤顦嫵苫炝黠L葉，并與機殼的下表面渦殼狀腔室配合，用以在剪刀的同時產(chǎn)生軸向和縱向的氣流，被剪下的草屑帶入集草袋。刀片和刀體采用螺栓固定，并用止動墊片防松。旋刀以鎖緊螺母固定在傳動箱的傳動軸上。 發(fā)動機，四個行走輪以及手把，集草袋全部固定在機殼上。機殼用3mm厚的優(yōu)質鋼板沖壓成型后焊接合而成（見圖G530-01-00），強度很高，安全可靠，能防止切割過程中的意外事故。四個行走輪用螺栓固定在輪軸上，行走輪輪軸焊接與支撐板上，行走輪隨同支撐板可以繞支撐軸相對于機殼轉動。采用撥桿組件調整支撐板的轉角，并由撥桿組件上的定位臺與機殼上的五個定位孔實現(xiàn)定位。前后行走輪通過連接在支撐板上的連接桿連接在一起，可以同時調節(jié)高度。這樣調節(jié)行走輪 相對于機殼的位置，即可升高或降低修剪機（即調節(jié)刀片距地 面的高度），達到調節(jié)留草高度的目的。集草袋通過四個掛鉤固定在機殼上。 技術參數(shù)： 汽油機功率：5.5馬力 割刀轉速：3600r/min 切割幅寬：530mm 設計切割高度：20mm--80mm（5檔） （詳圖見圖紙G530-00） 第二章 結構設計計算 2.1發(fā)動機的選擇 根據(jù)功率要求小于5kw，轉速達可切割草速度，取3600r/min，選發(fā)動機YX168F，詳細參數(shù)如下： 型號：YX168F 發(fā)動機型式量：單缸，四沖程，氣缸中心斜置25 缸徑X行程：68mmX45mm 氣缸排量：163mm 壓縮比： 8：5：1 最大輸出功率：5.5HP/3600rpm 最大扭矩：1.1kg。M/2500rpm 點火系統(tǒng)：無觸點晶體管點火 起動方式：反沖式手拉起動 空氣濾清器：半干，油浴，雙式，雙靜噪，旋風濾 燃油箱容量：3.6L 尺寸（長*寬*高）：312mm*362mm*335mm 凈重：15kg 2.2 旋刀設計 旋轉式切割器的切割速度高，且各能力強，其回轉慣性力容易平衡，震蕩較小，割刀的結構也比較簡單，在園林機械，特別是草坪修剪機中得到廣泛的應用，因此采用旋轉式切割器。 2.2.1刃口設計 旋刀式草坪修剪機的切割器是在水平內回轉。旋刀式草坪修剪機的切割器為一把剪草旋刀，如圖1-3所示，由刀片和刀體組成。為了簡化分析，現(xiàn)將其簡化成線狀刀進行分析，如圖2-1所示，其中aa0 和bb0為刀片刃口，刀片在水平平面內繞O軸以角速度ω旋轉，并沿X軸以速度Vm向前運動。 在切割過程中，刃口aa0 的運動軌跡為相鄰的。并行的余擺線，而bb0的運動軌跡為另兩條相鄰的，并行的余擺線，如圖2-1所示。其中畫有斜線的面積為漏割區(qū)，畫有交叉線的面積為重割區(qū)，其余為掃過區(qū)。 圖2-1旋刀式切割器切割圖 分析得，點a的位移方程式為 Xa=Vmt+Rsinwt Ya=Rcoswt 式中R---刀片半徑。 點b的位移方程式為 Xa=Vmt+Rsin(wt-π) Ya=Rcos(wt-π) 要使畫有斜線的漏割區(qū)消除，必須使： Xb”-Xa”=h 式中h---刀片刃口高度。 從圖中可以看到，刃口aa0 上的a點轉到X軸時，其轉角為ωt=π/2，即經(jīng)過t=π/2ω后，刀片轉了1/4周，則有 Xa” =Vmt+Rsin(wt-π)=(Vmπ/2ω)+R 當刃口bb0上的b點轉到X軸上時，其轉角為ωt=π/2+π，即經(jīng)過了t=3π/2ω后，刀片轉了3/4周，則有 Xb”= Vmt-Rsinwt=3Vmπ/2ω+R 將xb″和xa″代入式xb″-xa″=h，得到 ω=Vmπ/h 則有 Vm=hω/π=hn/30 或 h=Vmπ/ω=30Vm/n 式ω=Vmπ/h表示刀片旋轉角速度ω與機具前進速度之間的關系，比值Vm/h越高，即機具前進速度越高或刃口高度越小，則旋轉刀片的轉速應越快；根據(jù)式 Vm=hω/π=hn/30可在選定了刃口高度h和轉速n情況，計算出機具前進速度，可以看出，當適當?shù)脑龃笕锌诟叨然蜣D速時，就能使機具的前進速度增大，從而提高效率。 由發(fā)動機轉速得刀具最大轉速3600r/min，取刃口高度為50mm，可計算出機具行走速度Vm=0.6m/s，符合人行走速度，故適合。 2.2.2翼片分析 圖2-2為圖1-3所示旋刀端部刃口及翼片的主視圖，俯視圖和側視圖以及空氣質點A的速度矢量圖，Ra為翼片圓柱面形成半徑，α為翼片沖角，L為翼弦長度。 當旋刀在刀殼內繞其傳動軸旋轉時，翼片上質點A一方面以角速度ω繞旋刀的傳動軸旋轉，另一方面繞翼片圓柱面的軸心線以ω′轉動（相對運動），同時還由于離心慣性力影響沿著翼片母線以速度向刀殼裙部運動。以修剪機為參考體，令質點A的絕對速度為（圖中未畫出），它是牽連速度與相對速度（相對轉動時的瞬間速度）和的矢量和，即 而Vc可以分解為： 以及 從而有： 式中——質點A的絕對速度在水平面的兩個分速度，前者與牽連速度同向，后者垂直于牽連速度； ——絕對速度垂直于水平面的分速度。 從式可以看出，旋刀的翼片能使空氣質點A由垂直于水平面上的分速度向前（與牽連速度方向相同）的分速度，以及向外（垂直于牽連速度而指向刀殼裙部）的分速度，形成了向前，向上和向外的氣流，這樣也就將草屑向前，向上和向外輸送。在相應位置配置集草通道和集草袋就可達到集草的目的。 2.2.3 刀具的固定 一個刀柄與兩個刀片采用四個螺栓連接，并用止動墊片以及螺母緊固防松。刀具與傳動軸利用方孔傳動扭矩，使刀具旋轉切割草株，并能使鎖緊螺母及止動墊片緊固連接，防止工作時松動甩出。 具體結構見圖紙G530-00，G530-15，G530-16. 2.3外殼設計 罩殼用3mm厚的優(yōu)質鋼板沖壓成型焊和而成，采用渦流狀集草通道，以配合刀具上的旋轉翼片實現(xiàn)排草。下部采用圓形護罩，用以防止刀具松動甩出時發(fā)生意外。排草口設在后部，罩殼上有四個掛鉤，使集草袋固定在其上。具體結構見圖紙G530-01-00. 2.4傳動軸的設計計算 2.4.1 初步確定軸的最小直徑 1. 求出輸出軸上的功率P，轉速N和轉矩T 假設無損耗，輸出軸上最大功率即為發(fā)動機功率 P=5.5馬力=4.125kw 又 n=3600r/min 于是 T=95500P/n=95500×4.125÷3600=1094.27Nmm 2.初步確定軸的最小直徑 按式初步估算出軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調質處理。根據(jù)參考材料[1]表15-3，取A0=112，于是得 輸出軸的最小直徑顯然是安裝離合器離合碟處的直徑的d（見圖2-3）。因為有一個鍵槽，軸徑增大5%-7%,取最小徑為15mm。 2.4.2 軸的結構設計 1. 擬定軸上零件的裝配方案 方案見圖1-1所示的裝配方案，軸具體結構見圖2-3 2. 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和要求 ①為了滿足離合器的軸向定位要求，Ⅰ—Ⅱ軸段需制出一軸肩，故?、颉蠖蔚闹睆絛Ⅱ-Ⅲ=20mm；上端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=22mm，由結構?、瘛蜉S段的長度lⅠ—Ⅱ=16mm。 ②初步選取滾動軸承。 因軸承同時承受軸向力和徑向力作用，故選用單列圓錐滾子軸承。 參照工作要求并根據(jù)dⅡ-Ⅲ=20mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取單列圓錐滾子軸承30304，其尺寸為d×D×T=20mm×52mm×16.25mm,故dⅡ-Ⅲ=20mm，lⅡ—Ⅲ=15mm。 參照工作要求及設計結構要求，另一個軸承取單列圓錐滾子軸承30205，其尺寸為d×D×T=25mm×52mm×16.25mm,故dⅣ—Ⅴ=22mm，lⅣ—Ⅴ=12mm。 ③兩軸承間根據(jù)結構要求軸段直徑dⅢ—Ⅳ=22mm，lⅢ—Ⅳ=15mm。 ④根據(jù)軸承定位要求，Ⅳ—Ⅴ軸段左側應有一個軸肩，故取dⅥ—Ⅶ=30mm，由結構選取此段長度lⅥ—Ⅶ=25mm。 ⑤Ⅶ—Ⅷ軸段應與刀具體以方孔配合，?、鳌S段截面為16mm×16mm的方形的柱體，根據(jù)刀具厚度，取此段長度lⅦ—Ⅷ=9mm。 ⑥Ⅷ—Ⅸ軸段僅為固定刀具用，不受扭矩作用，取M10，長度根據(jù)鎖緊螺母等取為 lⅧ—Ⅸ=10mm。 至此，已初步確定了各軸的直徑和長度。 3. 軸上零件的周向定位 軸與離合器的離合碟采用平鍵連接。按dⅠ—Ⅱ由手冊查的平鍵截面b×h=5mm×8mm（GB1096-1990）。滾動軸承與周向定位是借過度配合來保證的。此處選軸的直徑尺寸公差為k6. 4.確定軸上圓角和倒角尺寸 根據(jù)參考資料[1]表15-2，取軸端倒角為1×45°，各軸肩處的圓角半徑見圖紙G530-06 2.4.3軸的校核 1. 求軸上的載荷 由于傳動軸只受扭矩作用，可得軸的計算簡圖和軸的扭矩圖2-4如下： 2. 按彎扭合成應力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度，顯然Ⅱ截面為危險截面，由于傳動軸只受扭矩作用，故只需將扭矩T帶入。 取α=0.6 軸的計算應力 前已經(jīng)選定軸的材料為45鋼，調質處理，由參考資料[1]表15-1查得[]=60MPa。因此，故安全。 3.精確校核軸的疲勞強度 1）判斷危險截面 軸上只受扭矩作用，且等大，又因軸段Ⅰ—Ⅱ處最細，且有鍵槽，截面Ⅱ處有軸肩，為應力集中處，故只校核截面Ⅱ右側即可。 2） 截面Ⅱ右側校核 抗扭截面系數(shù) 截面Ⅱ上的扭矩T為 T=1094.27Nmm 截面上的扭矩切應力 軸的材料為45鋼，調質處理。由參考資料[1]表15-1查得 截面上由于軸肩形成的理論應力集中系數(shù)按參考資料[1]表3-2查取。因 經(jīng)插值后可查得 又由參考資料[1]附圖3-1可得軸的材料的敏感性系數(shù)為 故有效應力集中系數(shù)按式（參考資料[1]附3-4）為 由參考資料[1]附圖3-3得扭轉尺寸系數(shù) 軸按磨削加工，由參考資料[1]附圖3-4得表面質量系數(shù)為 軸未經(jīng)表面強化處理，即，則得綜合系數(shù)為 又由參考資料[1]§3-1以及§3-2得碳鋼的特性系數(shù) ，取 于是，計算安全系數(shù)為 故可知安全。 2.5離合器的設計 比較各種離合器，離心離合器利用自身的轉速來控制兩軸的結合或脫開，其特點是可直接與發(fā)動機連接，使發(fā)動機在空載下平穩(wěn)啟動，改善發(fā)熱，但由于未達額定轉速前，因打滑產(chǎn)生摩擦熱，故不宜使用頻繁啟動的場合，且輸出功率與轉速有關，故不宜用于變速傳動的軸系。 離心離合器符合本課題的要求，且自由閘塊式結構簡單，啟動過程較平穩(wěn)，過載時能打滑，有安全保護作用，故采用此結構。 具體結構見圖紙G530-05-00. 發(fā)動機輸出軸與離合器主動套筒通過平鍵連接。離合器從動輪與軸間采用平鍵連接后，共同放入傳動箱箱體內，構成傳動機構。 傳動箱箱體結構見圖紙G530-03。 2.6調高裝置設計 調高手柄與輪軸支撐板焊接在一起，結構見圖G530-06-00。手柄上有一個凸臺，使其與機架罩殼上的五個方孔配合，調節(jié)凸臺與方孔的位置，手柄與罩殼的相對位置也隨之改變，形成一轉角，使輪軸與罩殼間產(chǎn)生新的高度差，從而使車輪相對罩殼升高或降低，即刀具與地面的高度升高而降低，使其改變留草高度。前后行走輪通過連接在支撐板上的連接桿連接在一起，可以同時調節(jié)高度。 其配合見圖紙G530-00. 2.7 車輪及手把的選擇 車輪選用GB/T標準車輪，型號13B-200×50的車輪，內部帶有滾動軸承，可直接安裝在輪軸上。 手把采用無縫鋼管制成，根據(jù)人體適合高度設計長度，使垂直地面在830mm-850mm間可調。 結語束 該設計是一種小型汽油機帶動刀片運動切割草株，人工推動機具進行完成作業(yè)的草坪修剪機，這種機具構造簡單，但生產(chǎn)效率不高，工人勞動強度大，只適合于小面積草坪修剪。 致 謝 本文是在導師龐偉副教授悉心指導和熱情關懷下完成的，其中浸透著龐老師的心血和期盼。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、淵博的學識、敏銳的科學思維、大膽創(chuàng)新的科學精神以及寬容仁愛的為人方式使我受益匪淺、終生難忘。一個學期以來，龐老師激勵我在割草機領域里不斷探索，自始自終地給予耐心的教誨和細心地指導，不僅傳授科研治學的思路和方法，更讓我懂得為人處世的道理和準則，值此論文完成之際，謹向恩師致以最崇高的敬意和最誠摯的感謝！ 我還要感謝我的學友們，感謝他們以不同的方式給予我學術上的啟發(fā)、學業(yè)上的協(xié)助和支持。 由衷的感謝你們！ 參考文獻 [1]濮良貴 紀名剛.機械設計[M].第七版.北京：高等教育出版社，2001 [2]王世剛等.機械設計實踐[M].哈爾濱工程大學出版社，2003 [3]程祥之.園林機械[M]. 中國林業(yè)出版社，1995 [4]機械設計手冊[M].第一卷.第四版.北京：化學工業(yè)出版社，2001 [5]機械設計手冊[M].第二卷.第四版.北京：化學工業(yè)出版社，2001 [6]機械設計手冊[M].第三卷.第四版.北京：化學工業(yè)出版社，2001 [7]George E.Dieter.Engineering Design[M].McGraw Hill,Inc,1983 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