農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)課程設(shè)計(jì)

1、SHANDONN I VER SOUE CHNOLOGY手推割草機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)Design of driving mechanism of push hand mower學(xué) 院：農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院專 業(yè)：農(nóng)業(yè)機(jī)械化及自動(dòng)化學(xué)生姓名：陶夢(mèng)華學(xué) 號(hào)： 1011034069指導(dǎo)教師：耿端陽(yáng)2013 年9月目錄1 . 摘要31.1割草機(jī)的發(fā)展歷史31.2 存在的問題31.3手推割草機(jī)的設(shè)計(jì)用途 42. 手推滾刀式割草機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 53. 割草機(jī)的總體方案設(shè)計(jì) 54. 割草機(jī)傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 61. 摘要1.1割草機(jī)的發(fā)展歷史在割草機(jī)問世之前，草坪的修剪主要工具是鐮刀，放牧牛羊也是保持草地平整的重要方法

2、。隨著高爾夫球、網(wǎng)球及足球等運(yùn)動(dòng)的興起，人們擁有平整美觀的草地做運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地的要求越來越迫切。1805年英國(guó)人普拉克內(nèi)特發(fā)明了第一臺(tái)收割谷物并能切割雜草的機(jī)器，由人推動(dòng)機(jī)器，通過齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)旋刀割草，這就是旋刀割草機(jī)的雛形。1830年，英國(guó)紡織工程師比爾.布丁取得了滾筒割草機(jī)的專利，1832年蘭賽姆斯農(nóng)機(jī)公司開始批量生產(chǎn)滾筒割草機(jī)，1902年英國(guó)人倫敦恩斯制造了內(nèi)燃機(jī)做動(dòng)力的滾筒式割草機(jī)，其原理至今還在使用。在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，20世紀(jì)初期，割草機(jī)就得到了快速的發(fā)展。隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展， 人們對(duì)生存環(huán)境的要求也越來越高， 城市環(huán)境的保護(hù)得到越來越多 的重視。我國(guó)草坪建設(shè)也得到了迅速的發(fā)展。草坪

3、美化環(huán)境，固土護(hù)坡，凈化空氣多種功能已經(jīng)成為人們的共識(shí)。從第一臺(tái)滾刀式割草機(jī)的問世，到現(xiàn)在已經(jīng)過了 100多年了。改革開放以來，我國(guó)的草坪業(yè)由興起到長(zhǎng)足發(fā)展，只有十幾年的時(shí)間，卻為草坪機(jī)械業(yè)的發(fā)展帶來了勃勃生機(jī)。首先是機(jī)械先進(jìn)，90姆上為進(jìn)口產(chǎn)品，其次外從草坪建植到養(yǎng)護(hù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)機(jī)械配套齊全，基本上實(shí)現(xiàn)了全程機(jī)械化，其三是產(chǎn)品品種多、系列化程度高。而在草坪機(jī)械中割草機(jī)發(fā)展最快，我國(guó)引進(jìn)使用的割草機(jī)有美國(guó)和日本等十幾個(gè)國(guó)家的幾十種機(jī)型，我國(guó)也已經(jīng)開始生產(chǎn)割草機(jī)，目前國(guó)內(nèi)外所用的割草機(jī)種類繁多，其分類方法也多樣化。我國(guó)目前生產(chǎn)的割草機(jī)以刀具類型可分為滾刀式和旋刀式兩大類。滾刀式割草機(jī)由帶有刀片的滾筒

4、和和不動(dòng)的床刀組成。它較旋刀式割草機(jī)有更好的修剪質(zhì)量，是高質(zhì)量草坪最常用的割草機(jī)型。適用于草高3-80毫米的草坪，其問題主要是價(jià)格貴，維修保養(yǎng)要求嚴(yán)格。而旋刀式割草機(jī)是由橫向懸掛在直 立軸上的刀片高速旋轉(zhuǎn)打切草的上部葉片，它適合于在25-80毫米范圍內(nèi)的剪草。由于其價(jià)格低廉，保養(yǎng)、維修方便、使用靈活，只要將刀片磨快，剪草效果還是可以的。因此，一般要求的草坪都選用它， 成為目前國(guó)內(nèi)外最流行的割草機(jī)。以動(dòng)力劃分可以分為機(jī)動(dòng)和人推兩類。人推的主要是滾刀式，小巧靈活，適于家庭庭院中小型草坪使用。機(jī)動(dòng)的又分為柴油機(jī)、汽油機(jī)和電動(dòng)機(jī)三類驅(qū)動(dòng)。其中以小型汽油機(jī)作為動(dòng)力的較為普遍，而柴油機(jī)多用于大型的割草機(jī)械

5、，如牧場(chǎng)的割草機(jī)。1.2 存在的問題國(guó)內(nèi)割草機(jī)械市場(chǎng)發(fā)展緩慢，我國(guó)草坪機(jī)械產(chǎn)品全線接受檢驗(yàn)，應(yīng)用中暴露出一些質(zhì)量問題。對(duì)此，有關(guān)專家認(rèn)為，當(dāng)前我國(guó)畜牧機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量水平低的原因有以下幾個(gè)方面。目前草地草坪業(yè)投入始終嚴(yán)重不足，相對(duì)支持力度減緩甚至下降，使得許多割草機(jī)械制造企業(yè)紛紛轉(zhuǎn)產(chǎn)或停產(chǎn)，再加上我國(guó)與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家存在著技術(shù)、制造手段、工藝等方面的差距，制造能力和水平進(jìn)一步拉大了距離。如現(xiàn)有割草機(jī)械生產(chǎn)制造企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量低，使用故障多、可靠性差。往復(fù)式割草機(jī)工作半天即需刃磨，使用可靠性不到80%。國(guó)外割草機(jī)工作400公頃，故障率僅為4%左右，而我國(guó)的產(chǎn)品在同樣的作業(yè)量其故障率為25%左右。在相同

6、作業(yè)情況下，我國(guó)的割草機(jī)完成的工作量?jī)H是國(guó)外同類機(jī)型的一半。產(chǎn)品品種不全，成套性差。美國(guó)約翰迪爾公司的割草機(jī)械有 13個(gè)品種49個(gè)機(jī)型；紐荷蘭公司現(xiàn)生 產(chǎn)12個(gè)品種25個(gè)機(jī)型，可供各種經(jīng)營(yíng)規(guī)模的用戶選擇。我國(guó)的用戶不能根據(jù)自己的經(jīng)營(yíng)規(guī)模選擇合適的機(jī)具，機(jī)具使用效益不高。產(chǎn)品技術(shù)水平低。割草機(jī)械產(chǎn)品技術(shù)水平高低是衡量該行業(yè)整體科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。一段時(shí)間內(nèi)，由于資金投入嚴(yán)重不足，技術(shù)創(chuàng)新的原動(dòng)力、研發(fā)能力、技術(shù)模仿步伐放緩甚至停頓。我國(guó) 已定型的割草機(jī)械大部分屬國(guó)外上世紀(jì)的技術(shù)水平，20多年來基本沒有什么大的改進(jìn)與創(chuàng)新。缺乏應(yīng)有的售后服務(wù)體系。專家分析認(rèn)為，造成割草機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量水平低的原

7、因有多方面，但缺乏資金投入和人才短缺是造成研發(fā)能力和生產(chǎn)制造工藝水平低的關(guān)鍵所在。1.3手推割草機(jī)的設(shè)計(jì)用途目前，大型生態(tài)園的綠地設(shè)計(jì)已是房地產(chǎn)開發(fā)團(tuán)中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，草地是綠化的一種重要形式。目前，庭院里修整草地通常使用身背柴油機(jī)作動(dòng)力，采用尼龍繩甩打草葉；或者是使用電動(dòng)、柴油機(jī)的割草機(jī)，這種割草機(jī)體積大、噪音大，適用于空曠大草坪，易夾草出故障，遇到石塊可能使刀片斷裂，發(fā) 生事故。隨著國(guó)內(nèi)人們生活水平的提高，人們對(duì)居住的綠化水平要求越來越高，尤其帶花園的別墅不斷增加，更需要開發(fā)一種適合小面積草地、無噪音的手推式割草機(jī)。本次設(shè)計(jì)的手推割草機(jī)是專為家庭庭院及私人花園設(shè)計(jì)的，不適用于公共設(shè)施、公園、

8、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、道路、農(nóng)場(chǎng)和林場(chǎng)等場(chǎng)合。注意事項(xiàng)：(1) 不可以將手動(dòng)割草機(jī)用于割除攀藤植物、屋頂或陽(yáng)臺(tái)上的青草等，那樣有可能傷害到身體。(2) 每次使用之前都需要進(jìn)行一次檢查，確認(rèn)所有的螺栓、螺母、工具都沒有磨損或損壞，對(duì)于 磨鈍或損壞了的刀片應(yīng)當(dāng)更換。(3) 再檢查一下要割草的草坪表面，要清除干凈石頭、木塊、電線等其他堅(jiān)硬的物體，這些物品 碰到刀具時(shí)會(huì)飛甩出去而無法控制。(4) 旁邊有人，尤其是兒童和動(dòng)物的時(shí)候，不要使用該割草機(jī)。(5) 割草時(shí)一定要穿用防滑底做成的結(jié)實(shí)靴子。(6) 旋轉(zhuǎn)的刀片轉(zhuǎn)筒可能會(huì)造成人身傷害，刀片轉(zhuǎn)筒和操作人員之間的安全距離是通過導(dǎo)桿隔開 的，一定要一直保持這個(gè)安全距離。在

9、堤岸或斜坡上割草時(shí)尤其要注意，一定要順著斜坡的方向割。(7) 當(dāng)后退拉動(dòng)割草機(jī)時(shí)要特別小心，有絆倒的危險(xiǎn)。(8) 任何時(shí)候都不要將手或腳放在運(yùn)動(dòng)部件的上方或下方。(9) 如果刀具或割草機(jī)遇到障礙或堅(jiān)硬的物體時(shí)，一定要適當(dāng)全面地檢查割草機(jī)。（10）只有在能見度好，視野清晰的時(shí)候才可以進(jìn)行工作。2. 手推滾刀式割草機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）本次設(shè)計(jì)的手推滾刀式割草機(jī)主要由連接成框形的行走輪、支架、扶手架和割草機(jī)構(gòu)組成，行走輪的內(nèi)圈具有齒輪， 割草機(jī)構(gòu)由滾刀和定刀構(gòu)成， 滾刀的軸架于支架上， 該軸的兩端分別裝置有與行走輪的內(nèi)圈齒輪相嚙合形成行星輪系的小齒輪，定刀固定于支架上，定刀的刃部與滾刀的刃部相切。（2

10、）手推滾刀式割草機(jī)的工作原理當(dāng)推動(dòng)扶手架使割草機(jī)在草地上前行時(shí)，行走輪的內(nèi)齒輪帶動(dòng)小齒輪旋轉(zhuǎn)，使得滾刀也一起轉(zhuǎn)動(dòng)，通過滾刀刃與定刀刃形成的剪切動(dòng)作，將草坪上多余高度的草割斷。（3）本設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)是：1） 用人力作為動(dòng)力，具有節(jié)省能源、無污染的特點(diǎn)2）其傳動(dòng)部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。3）體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、保養(yǎng)方便、成本低廉，且采用人的推力為動(dòng)力，無廢 氣及噪音等污染。4）割草動(dòng)作沒有撕扯，對(duì)草坪更有益。3. 割草機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)手推式割草機(jī)的動(dòng)力是來源于行走輪驅(qū)動(dòng)，即靠人的推力來驅(qū)動(dòng)。查閱人機(jī)工程手冊(cè)，人步行速度約為3-5千米/時(shí)，即48-64米/分，考慮到要推動(dòng)割草機(jī)進(jìn)行切割

11、， 選取人的步行速度為 48米/ 分，即0.8米/秒。綜合以上因素，設(shè)計(jì)扶手以及支架的尺寸，并且根據(jù)不同性別和不同年齡將扶手的高度和傾斜角度設(shè)計(jì)成可以調(diào)節(jié)的。站立工作時(shí)操作的有關(guān)尺寸，以及人體需要的可能活動(dòng)空間由人機(jī)工程手冊(cè)查得，人體身高尺寸（成年男性）多在170cm左右。因此，推桿距地面的高度取為1000毫米，且可在850-1300毫米之間調(diào)節(jié)，符合人體作業(yè)適應(yīng)度。設(shè)計(jì)原則：工作場(chǎng)地的高度取決于作用力、操作者的身高、操作者操作物件的尺寸、以及視野范圍。A:精密工作，靠肘支撐工作。（設(shè)計(jì)尺寸針對(duì)男性：105115毫米 針對(duì)女性：100110毫米）B：虎鉗固定在工作臺(tái)上的高度：113毫米C:輕手

12、工工作。（男性：95-100毫米 女性：90-95毫米）D:用勁大的工作。（男性：80- 95毫米 女性：75- 90毫米）本設(shè)計(jì)屬于D范圍內(nèi)的設(shè)計(jì)。又因?yàn)樵摳畈輽C(jī)是手推式的， 動(dòng)力來源于人的行走以及推力。 應(yīng)考慮到其結(jié)構(gòu)尺寸方面的因素，因而行走輪直徑不宜過大。 其切割速度要求要大于 0.8m/s,如果小于這個(gè)速度，那么草將被撕裂和扯斷，而 不是被切割了 ；如果輪子直徑過小，則推行比較費(fèi)力，不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，要滿足人的推力在 200N左右都 能推動(dòng)這部割草機(jī)才行。初步選取外輪直徑 e=260mm由公式n=v/D兀得：外輪的轉(zhuǎn)速 n=48xi03/260 乂3.14 全58r/min 。由人機(jī)工

13、程手冊(cè)查得，人體身高尺寸（成年男性）多在 170cm左右。因此，推桿距地面的高度 取為100cm,且可在100-140cm之間調(diào)節(jié)，符合人體作業(yè)適應(yīng)度。由以上分析確定割草機(jī)的各項(xiàng)參數(shù):割草機(jī)的整體寬度：648mm割草機(jī)的割幅：400mm割草高度：1242mm滾刀的直徑：d=160mm，一行走輪直徑：=260mm行走輪的轉(zhuǎn)速：n=48 103/260 3.14 : 58r/min傳動(dòng)比：i 12=1/5.3滾刀的轉(zhuǎn)速：n2=58 5.3=307.4r/min二dn23.14 160 307.4v =滾刀的切割速度：60 100060 1000=2.57m/s切割速度大于0.8m/s ,合適。人的

14、持續(xù)推力為 1520kg，取F=20X10=200N則 p=F v=200 0.8=0.16kW集草類型：就地灑落4. 割草機(jī)傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的手推滾刀式割草機(jī)的傳動(dòng)部分由行走輪及滾刀軸的兩端分別設(shè)置的與行走輪的內(nèi)圈齒輪相嚙合形成行星輪系的小齒輪組成。當(dāng)推動(dòng)扶手架使割草機(jī)在草地上前行時(shí)，行走輪的內(nèi)齒輪帶動(dòng)小 齒輪旋轉(zhuǎn)，使得滾刀也一起轉(zhuǎn)動(dòng)，通過滾刀刃與定刀刃形成的剪切動(dòng)作，將草坪上多余高度的草割斷。4.1割草機(jī)齒輪的設(shè)計(jì)4.1.1齒輪傳動(dòng)的類型齒輪傳動(dòng)就裝置形式分：（1）開式、半開式傳動(dòng) 在農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械以及簡(jiǎn)易的機(jī)械設(shè)備中，有一些齒輪傳動(dòng)沒有防塵罩或機(jī)殼，齒輪完全暴露在外邊， 這叫開式

15、齒輪傳動(dòng)。這種傳動(dòng)不僅外界雜物極易侵入，而且潤(rùn)滑不良，因此工作條件不好，輪齒也容易磨損，故只宜用于低速傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)裝有簡(jiǎn)單的防護(hù)罩，有時(shí)還把大齒輪部分地浸入油池中，則稱為半開式齒輪傳動(dòng)。它工作條件雖有改善，但仍不能做到嚴(yán)密防止外界雜 物侵入，潤(rùn)滑條件也不算最好。（2）閉式傳動(dòng)而汽車、機(jī)床、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等所用的齒輪傳動(dòng)，都是裝在經(jīng)過精確加工而且封閉嚴(yán)密的箱體（機(jī)匣）的，這稱為閉式齒輪傳動(dòng)（齒輪箱）。它與開式或半開式的相比， 潤(rùn)滑及防護(hù)等條件最好， 多用于重要的場(chǎng)合。本次設(shè)計(jì)的手推割草機(jī)屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械，且是簡(jiǎn)易的機(jī)械設(shè)備，因此齒輪傳動(dòng)屬于開式、 半開式傳動(dòng)。4.1.2齒輪的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則齒輪傳動(dòng)是靠齒與齒

16、的嚙合進(jìn)行工作的，輪齒是齒輪直接參與工作的部分，所以齒輪的失效主要發(fā)生在輪齒上。主要的失效形式有輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面磨損、齒面膠合以及塑性變形等。齒輪傳動(dòng)的失效形式不大可能同時(shí)發(fā)生，但卻是互相影響的。例如齒面的點(diǎn)蝕會(huì)加劇齒面的磨損，而嚴(yán)重的磨損又會(huì)導(dǎo)致輪齒折斷。在一定條件下，由于上述第一、二種失效形式是主要的，因此設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際工作條件分析其可能發(fā)生的主要失效形式，以確定相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。對(duì)于軟齒面（硬度司50HBS）的閉式齒輪傳動(dòng)，潤(rùn)滑條件良好，齒面點(diǎn)蝕將是主要的失效形式，在設(shè) 計(jì)時(shí)，通常按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。對(duì)于硬齒面（硬度350HBS）的閉式齒輪

17、傳動(dòng)，抗點(diǎn)蝕能力較強(qiáng)，輪齒折斷的可能性大，在設(shè)計(jì)計(jì)算 時(shí)，通常按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核。開式齒輪傳動(dòng)，主要失效形式是齒面磨損。 但由于磨損的機(jī)理比較復(fù)雜，目前尚無成熟的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，故只能按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，為了延長(zhǎng)開式、半開式齒輪傳動(dòng)的壽命，可用增大模數(shù)10% -20 %的辦法來考慮磨損的影響。由于本次設(shè)計(jì)的手推割草機(jī)的齒輪傳動(dòng)屬于開式、半開式傳動(dòng)，因此需按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。4.1.3齒輪的材料選擇及其熱處理齒輪是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的一種機(jī)械傳動(dòng)零件。齒輪傳動(dòng)通過輪齒互相嚙合來傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并可以改變運(yùn)動(dòng)的形式和速度。齒輪傳

18、動(dòng)使用范圍廣，傳動(dòng)比恒定，效率較高，使用壽命長(zhǎng)。在機(jī)械零件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造過程中，不僅要考慮材料的性能能夠適應(yīng)零件的工作條件，使零件經(jīng)久耐用，而且要求材料有較好的加工工藝性能和經(jīng)濟(jì)性，以便提高零件的生產(chǎn)率，降低成本，減少消耗。如果齒輪材料選擇不當(dāng)，則會(huì)出現(xiàn)零件的過早損傷，甚至失效。因此如何合理地選擇和使用金屬材料是一項(xiàng)十分重要的工作。為了保證齒輪工作的可靠性，提高其使用壽命，齒輪的材料及其熱處理應(yīng)根據(jù)工作條件和材料的特 點(diǎn)來選取。對(duì)齒輪材料的基本要求是：應(yīng)使齒面具有足夠的硬度和耐磨性，齒心具有足夠的韌性， 以防止齒面的各種失效，同時(shí)應(yīng)具有良好的冷、熱加工的工藝性，以達(dá)到齒輪的各種技術(shù)要求。常用

19、的齒輪材料為各種牌號(hào)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼、鑄鐵和非金屬材料等。一般多采用鍛件或軋制鋼材。當(dāng)齒輪結(jié)構(gòu)尺寸較大，輪坯不易鍛造時(shí)，可采用鑄鋼。開式低速傳動(dòng)時(shí)，可采用 灰鑄鐵或球墨鑄鐵。低速重載的齒輪易產(chǎn)生齒面塑性變形，輪齒也易折斷，宜選用綜合性能較好的鋼材。高速齒輪易產(chǎn)生齒面點(diǎn)蝕，宜選用齒面硬度高的材料。受沖擊載荷的齒輪，宜選用韌性好的材料。 對(duì)高速、輕載而又要求低噪聲的齒輪傳動(dòng)，也可采用非金屬材料、如夾布膠木、尼龍等。鋼制齒輪的熱處理方法主要有以下幾種：(1) 表面淬火 常用于中碳鋼和中碳合金鋼，如45、40Cr鋼等。表面淬火后，齒面硬度一般為4055HRC特點(diǎn)是抗疲勞點(diǎn)蝕、抗膠合能

20、力高，耐磨性好。由于齒心部末淬硬，齒輪仍有足夠的韌性，能承受不大的沖擊載荷。(2) 滲碳淬火 常用于低碳鋼和低碳合金鋼，如20、20Cr鋼等。滲碳淬火后齒面硬度可達(dá) 5662HRC而齒心部仍保持較高的韌性，輪齒的執(zhí)彎強(qiáng)度和齒面接觸強(qiáng)度高，耐磨性較好，常用于受沖擊載荷的重要齒輪傳動(dòng)。齒輪經(jīng)滲碳淬火后，輪齒變形較大，應(yīng)進(jìn)行磨齒。(3) 滲氮 滲氮是一種表面化學(xué)熱處理。滲氮后不需要進(jìn)行其他熱處理，齒面硬度可達(dá)700900HV。由于滲氮處理后的齒輪硬度高，工藝溫度低，變形小，故適用于內(nèi)齒輪和難以磨削的齒輪，常用于含銘、銅、鉛等合金元素的滲氮鋼，如38CrMoAlA。(4) 調(diào)質(zhì) 調(diào)質(zhì)一般用于中碳鋼和中

21、碳合金鋼，如45、40Cr、35SiMn鋼等。調(diào)質(zhì)處理后齒面硬度一般為220280HBS因硬度不高，輪齒精加工可在熱處理后進(jìn)行。(5) 正火 正火能消除內(nèi)應(yīng)力，細(xì)化晶粒，改善力學(xué)性能和切削性能。機(jī)械強(qiáng)度要求不高的齒輪可 采用中碳鋼正火處理，大直徑的齒輪可采用鑄鋼正火處理。一般要求的齒輪傳動(dòng)可采用軟齒面齒輪。為了減小膠合的可能性，并使配對(duì)的大小齒輪壽命相當(dāng)， 通常使小齒輪齒面硬度比大齒輪齒面硬度高出30-50HBS。這是因?yàn)樾↓X輪受載荷次數(shù)比大齒輪多，且小齒輪齒根較薄，強(qiáng)度低于大齒輪。為使兩齒輪的輪齒接近等強(qiáng)度，小齒輪的齒面要比大齒輪的齒面硬一些。對(duì)于高速、重載或重要的齒輪傳動(dòng)，可采用硬齒面齒輪

22、組合，齒面硬度可大致相同。從材料本身價(jià)格來考慮。碳鋼和鑄鐵的價(jià)格是比較低廉的，因此在滿足零件機(jī)械性能的前提下選用碳鋼和鑄鐵，不僅具有較好的加工工藝性能，而且可降低成本。從金屬資源和供應(yīng)情況來看，應(yīng)盡可能減少材料的進(jìn)口量及價(jià)格昂貴材料的使用量。綜上所述，選擇小齒輪材料為40Cr,調(diào)質(zhì)處理，硬度為 280HBS,大齒輪材料為45鋼，同樣經(jīng)過調(diào)質(zhì)熱處理，硬度為 240HBS,二者材料硬度差為 40HBS4.1.4齒輪精度的選擇各類機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍列于下表中，按載荷及速度推薦的齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)如下圖所示。各類機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍：表4-1齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)機(jī)器名稱精度等級(jí)機(jī)器名

23、稱精度汽輪機(jī)36拖拉機(jī)68金屬切削機(jī)床38通用減速器68航空發(fā)動(dòng)機(jī)48鍛壓機(jī)床69輕型汽車58起重機(jī)710載重汽車79農(nóng)業(yè)機(jī)器811手推割草機(jī)屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械，速度、精度要求都不高，故選用 8級(jí)精度(GB100988)。4.1.5按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)(1)按圖4-1所示的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)；齒輪精度為8級(jí)；小齒輪材料為40Cr (調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))，硬度為240HBS,二者材料硬度差為 40HBS;閉式齒輪 傳動(dòng)一般轉(zhuǎn)速較高，為了提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性，減小沖擊振動(dòng)，以齒數(shù)多一些為好，小齒輪的齒數(shù)可取 Z=2040。開式、半開式齒輪傳動(dòng)，由于輪齒主要

24、為磨損失效，為使輪齒不致過小，故小齒輪不宜選用 過多的齒數(shù)，一般可取小齒輪齒數(shù)Z=1720。初選小齒輪齒數(shù) 乙=20,根據(jù)傳動(dòng)比i 12=1: 5.3,為了使各個(gè)相嚙合齒對(duì)磨損均勻，傳動(dòng)平穩(wěn)，Z2和Zi一般互為質(zhì)數(shù)，故可取大齒輪的齒數(shù)為Zi=106。圖4-1傳動(dòng)簡(jiǎn)圖（2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。由人機(jī)工程手冊(cè)查得人的持續(xù)推力為15 20kg ,由于外輪的轉(zhuǎn)速 ni=48xi03/260 X3.14 s=58r/min ,根據(jù)傳動(dòng)比i 12=1: 5.3 ,則小齒輪的轉(zhuǎn)速為 r）2=58X5.3=307.4r/min ,取F=20X10=200N,人的步行速度為 48米/分，即0.8米/秒，則 P

25、=FxV=200x 0.8=0.16 kW ,根據(jù)公式算得：c FT =95.5 105KWK / r/min95.5 1 05 0.163K1=4.971 10 N mm307.4（3）由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-7選取齒寬系數(shù)爵=0.8。（4）由機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-5）得輪齒的彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為:2KT12， yfys(mm',dz仕L F S（5）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1） 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10-20C查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限（FE2=500MP<a大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限況=380MPa；2） 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) Kfn2=0.85, Kfni=0.88 ;

26、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：k FN 2-' FE 20.85 5001.4MPa=303.57MPakFN1；- FE10.88 3801.4MPa=238.86MPa4）計(jì)算載荷系數(shù)K。K=KaKKf.加=11.12X1X1.35=1.5125）查取齒形系數(shù)。由機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-5查得YFa2 =2.80 ; YFa1 =2.18。6）查取應(yīng)力校正系數(shù)。由機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-5查得YSa2=1.55 ； YSa1=1.79 。7）計(jì)算大、小齒輪的 "F】并加以比較。32832lcF 22.80 1.55303.57= 0.0

27、1429冷31丫831*2.18 1.79一 F 1 = =0.01634238.86大齒輪的數(shù)值大。(6)設(shè)計(jì)計(jì)算.2 1.512 4.971 103 八-m_ 320.016340.8 202=0.850mm因此，可取為了延長(zhǎng)開式、半開式齒輪傳動(dòng)的壽命，可用適當(dāng)增大模數(shù)的辦法來考慮磨損的影響,由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm(7)幾何尺寸的計(jì)算1) 計(jì)算分度圓直徑d2=Z1m=20 2mm=40mmd1=Z2m=106 2mm=212mm2) 計(jì)算中心距d1 -d2212-40a =22 86mm3 ）計(jì)算齒輪寬度b= d d2=0.8 40mm=32mm取 B2=35, B=3

28、8(8)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制齒輪零件圖小齒輪的結(jié)構(gòu)及尺寸見圖4-2 。工E牌0avla4.2割早機(jī)行走輪的設(shè)計(jì)割草機(jī)的行走輪由內(nèi)齒輪和輪胎組成。內(nèi)齒輪根據(jù)前面的設(shè)計(jì)要求材料選取45鋼。輪胎在此不僅僅與內(nèi)齒輪輪配合，也是與地面抓合產(chǎn)生動(dòng)力的關(guān)鍵所在，因此輪胎的大小尺寸應(yīng)與割草機(jī)的整體形狀和尺寸緊緊相連。輪胎的外徑是巾=260mm,而其具體形狀是參照現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)中驅(qū)動(dòng)輪的形狀尺寸，外圈材料為橡膠。選取外輪直徑：e=260mm由公式n=v/DR得：外輪的轉(zhuǎn)速 時(shí)48乂 103/260 乂 3.14 &58r/min。行走輪的具體結(jié)構(gòu)及尺寸如圖4-3、4-4。圖4-3行走輪效果圖"

29、I圖4-4行走輪材料選擇依據(jù)：45號(hào)鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼，硬度不高易切削加工，模具中常用來做模板、梢子、導(dǎo)柱等 ，但須熱處理。調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的綜合機(jī)械性能，廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。但表面硬度較低，不耐磨?？捎谜{(diào)質(zhì)+表面淬火提高零件表面 硬度。隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，儀器設(shè)備的功率越來越大，轉(zhuǎn)速越來越快，振動(dòng)和噪聲的危害也越來越突 出。振動(dòng)和噪聲不僅影響產(chǎn)品質(zhì)量和操作精度、縮短產(chǎn)品壽命、危及安全性，而且污染環(huán)境，影響人身健康。因此，掌握振動(dòng)與噪聲控制技術(shù)是各國(guó)工業(yè)發(fā)展面臨的重大課題。消除振動(dòng)和噪聲的有效方法之一是減少振動(dòng)源的振動(dòng)和隔離振動(dòng)的傳遞。目前廣泛使用的方法是利用橡膠材料與骨架材料（如金屬、纖維、工程塑料等）復(fù)合制成的功能裝置或特殊的橡膠粘彈性高阻尼材料來消除振動(dòng)源的振動(dòng)沖擊和吸收 噪聲。這種橡膠減震功能裝置已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、艦船、汽車、火車和建筑工程等方面以及儀器儀表的振動(dòng)隔離。橡膠材料減震主要承受壓縮應(yīng)力、剪切應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)力矩以及兩種或兩種以上應(yīng)力的復(fù)合作用，在保證機(jī)車的高速性、舒適性和安全性方面起著重要作用。手推滾刀式割草機(jī)適丁庭院小型草地使用，不