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摘要
草坪修剪機(jī)有很多類(lèi)型，本課題研究自走式草坪修剪機(jī)。該草坪修剪機(jī)是利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)帶傳動(dòng)，再經(jīng)過(guò)減速器減速，利用鏈傳動(dòng)將運(yùn)動(dòng)傳遞到驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)使剪草機(jī)實(shí)現(xiàn)自走運(yùn)動(dòng)。它的工作部件是高速水平面旋轉(zhuǎn)的刀片，依靠刀片高速旋轉(zhuǎn)的沖力把草割下。與刀片配合的機(jī)架采用蝸殼狀結(jié)構(gòu)，切割下來(lái)的草屑隨氣流沿蝸殼中的流道向外排送。
關(guān)鍵詞：修剪機(jī)、蝸殼、帶傳動(dòng)、減速器、鏈傳動(dòng)、自走
Title: self-propelled lawn cropper
Abstract:
There are many types of lawn mower, the self-propelled mower. The lawn mower is the use of motor driven belt drive, through the reducer reducer, the transmission chain to transfer the movement to the drive shaft drives the driving wheel to rotate the lawnmower to achieve self walking. Part of it is high speed rotating blade horizontal plane, by high-speed rotating blades of grass cutting force. With a blade with the volute shaped structure, cutting down the grass along with the air flow along the channel in the volute outward discharge.
Keywords: pruning machine, spiral case, belt drive, gear reducer, chain drive, self-propelled
目 錄
1. 引言 1
1.1 草坪業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.2 草坪修剪機(jī)的現(xiàn)狀和發(fā)展 1
1.3 選題的目的及意義 3
2. 方案選擇 4
2.1 自走式草坪修剪機(jī)行走驅(qū)動(dòng)形式 4
2.2 自走式草坪修剪機(jī)行走的傳動(dòng)形式 4
2.3 傳動(dòng)方式選擇 4
3. 總體方案設(shè)計(jì) 6
3.1簡(jiǎn)述 6
3.2方案設(shè)計(jì) 6
4. 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì) 11
4.1 計(jì)算總傳動(dòng)比及各級(jí)傳動(dòng)比 11
4.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 11
5. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13
5.1 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 13
5.2 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 17
5.3 圓柱螺旋齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 19
6. 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 25
6.1 軸的材料選擇 25
6.2 減速箱輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 25
6.3 減速器輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 31
6.4 驅(qū)動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 37
7. 軸承的校核 42
7.1 減速器輸入軸軸承的校核 42
7.2 減速器輸出軸軸承的校核 44
7.3 驅(qū)動(dòng)軸軸承的校核 47
8. 鍵的校核 49
8.1 減速器輸入軸上鍵的校核 49
8.2 減速器輸出軸上鍵的校核 50
8.3 驅(qū)動(dòng)軸上鍵的校核 51
9. 潤(rùn)滑裝置與密封裝置 52
9.1 軸承的潤(rùn)滑 52
9.2 鏈傳動(dòng)的潤(rùn)滑 52
9.3 螺旋齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑 52
9.4 滾動(dòng)軸承的密封 53
總結(jié) 54
感謝 55
參考文獻(xiàn) 56
自走式草坪修剪機(jī)的設(shè)計(jì)
1. 引言
1.1 草坪業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
草坪是人們?nèi)藶榉N植的人工植被，是現(xiàn)在城市綠化的重要標(biāo)志和主要組成部分。隨著人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)于環(huán)境的要求也越來(lái)越高。人們都希望自己能生活在一個(gè)美好舒適且能感受到自然清新的環(huán)境中。因此，近年來(lái)我國(guó)草坪業(yè)獲得了快速發(fā)展。草坪綠化也成為衡量一個(gè)國(guó)家、地區(qū)或城市文明與發(fā)展程度的一個(gè)重要指標(biāo)，在美化環(huán)境、固土護(hù)坡、凈化空氣等方面已成為人類(lèi)的共識(shí)，在生態(tài)環(huán)境建設(shè)和保護(hù)方面將扮演著越來(lái)越重要的角色。
國(guó)內(nèi)草坪業(yè)從近十幾年來(lái)進(jìn)入了一個(gè)發(fā)展高潮。特殊是90年代以后，據(jù)不完整統(tǒng)計(jì)，到1995年，在全國(guó)500個(gè)城市中，草坪面積有6萬(wàn)多公頃。北京市現(xiàn)有草坪3000公頃，而且以每年150多公頃的速度擴(kuò)大。大連市草坪發(fā)展后來(lái)居上，每年新增240多公頃，上海也以每年增添230公頃的速度敏捷轉(zhuǎn)變著城市面孔。在山東省，一些中小城市的草坪面積也在敏捷擴(kuò)大，如:東營(yíng)、煙臺(tái)、濰坊、壽光、萊州，龍口等市。東營(yíng)市還走出了一條鹽堿地發(fā)展草坪的門(mén)路。龍口市東江鎮(zhèn)前宋家村(南山團(tuán)體)一個(gè)村草坪面積就達(dá)10萬(wàn)m2以上。??
不難看出，草坪正在從大城市擴(kuò)大到中小城市，從市區(qū)擴(kuò)大到農(nóng)村?？梢哉f(shuō)，草坪業(yè)有著遼闊的發(fā)展遠(yuǎn)景。隨著草坪業(yè)的蓬勃發(fā)展，意味著草坪修剪機(jī)具有廣闊的發(fā)展空間。
1.2 草坪修剪機(jī)的現(xiàn)狀和發(fā)展
（1）現(xiàn)狀
草坪修剪機(jī)自1805年就有了，那時(shí)候的草坪修剪機(jī)是人力的，沒(méi)有動(dòng)力支持。1805年英國(guó)人普拉克內(nèi)特發(fā)明了第一臺(tái)收割谷物并可以切割雜草的機(jī)器，由人推動(dòng)機(jī)器，通過(guò)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)旋刀割草，這就是草坪修剪機(jī)的雛形。1902年英國(guó)人倫敦恩斯制造了內(nèi)燃機(jī)作動(dòng)力的滾筒式草坪修剪機(jī)，其原理延用至今。
從世界上第一臺(tái)滾刀式草坪修剪機(jī)的問(wèn)世，到現(xiàn)在已經(jīng)過(guò)了100多年，原來(lái)主要應(yīng)用牧場(chǎng)的機(jī)械已經(jīng)發(fā)展成為有幾十個(gè)品種，適用于不同場(chǎng)合的草坪修剪機(jī)。按照不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)，草坪修剪機(jī)可以有以下劃分：
1）按行進(jìn)分：智能化半自動(dòng)式拖行式、后推行式、坐騎式、拖拉機(jī)懸掛式。
2）按動(dòng)力分：人畜力驅(qū)動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、電力驅(qū)動(dòng)、太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)。
3）按方式分：滾刀式、旋刀式、側(cè)掛式、甩刀式。
4）按要求分：平地式、半腰式、截頂式。
草坪修剪機(jī)的工作方式有往復(fù)式和旋轉(zhuǎn)式，它較高的割草效率大大節(jié)省了時(shí)間，并實(shí)現(xiàn)了綠色環(huán)保、美化環(huán)境的功能，操作簡(jiǎn)捷、方便、高效，所以被廣泛應(yīng)用。機(jī)器小巧，適用于中小型草坪。使用草坪修剪機(jī)要根據(jù)要求，確定剪草后的留茬高度，使用非常方便。
中國(guó)在20世紀(jì)20年月開(kāi)端運(yùn)用蓄力來(lái)去式草坪修剪機(jī)，50年月初期和后期先后開(kāi)端出產(chǎn)蓄力和遷延機(jī)牽引來(lái)去是草坪修剪機(jī)，跟著人工草場(chǎng)的開(kāi)展，70年月中期開(kāi)端出產(chǎn)生并使用并改良扭轉(zhuǎn)式草坪修剪機(jī)。在畜牧業(yè)機(jī)械化高度開(kāi)展的國(guó)家，新型草坪修剪機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)正向著高速、節(jié)能的偏向開(kāi)展發(fā)明。
（2)發(fā)展
1)在動(dòng)力方面
在當(dāng)今講求環(huán)保、低碳的大環(huán)境下，油電混合式草坪修剪機(jī)越來(lái)受關(guān)注和歡迎。所謂油電混合動(dòng)力就是指油和電兩種動(dòng)力源在草坪修剪機(jī)不同的工作狀態(tài)下分別或者一起工作，通過(guò)這種組合達(dá)到最少的燃油消耗和尾氣排放，從而實(shí)現(xiàn)省油和環(huán)保。其主要的工作原理是以汽油或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)草坪修剪機(jī)本身配備的發(fā)電機(jī)，讓其產(chǎn)生持續(xù)不斷的電能為刀具電動(dòng)馬達(dá)提供動(dòng)力。相對(duì)于液壓或皮帶等形式驅(qū)動(dòng)刀具的草坪修剪機(jī)而言，油電混合式草坪修剪機(jī)只需分配一小部分動(dòng)力給發(fā)電機(jī)，消耗動(dòng)力小，主要表現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)在1/2位置時(shí)剪草刀具就能良好運(yùn)轉(zhuǎn)，燃油經(jīng)濟(jì)J陛節(jié)約達(dá)30%左右。
另外，此類(lèi)型草坪修剪機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)可將更多的動(dòng)力傳遞到行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上有足夠的驅(qū)動(dòng)力和爬坡能力以適應(yīng)球場(chǎng)各種起伏不平的地形。液壓或皮帶驅(qū)動(dòng)式草坪修剪機(jī)由于液壓系統(tǒng)受發(fā)動(dòng)機(jī)供油的大小而影響刀具馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，因此這種草坪修剪機(jī)很難控制剪草刀的頻率，難以精確修剪。而電動(dòng)馬達(dá)則可以通過(guò)控制輸入電量來(lái)精確地控制轉(zhuǎn)速，油電混合式草坪修剪機(jī)就做到了滾刀轉(zhuǎn)速恒定這一特點(diǎn)?，F(xiàn)在John Deere的“Hybrid E-cut Mower”油電混合式草坪修剪機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了根據(jù)不同草坪養(yǎng)護(hù)要求而調(diào)整剪草頻率的技術(shù)突破。
2）精準(zhǔn)作業(yè)
隨著科技發(fā)展，有些草坪機(jī)械生產(chǎn)廠家已在嘗試或研究智能草坪修剪機(jī)，可以預(yù)見(jiàn)的是，未來(lái)草坪修剪機(jī)會(huì)在GPS定位下精準(zhǔn)作業(yè)。作為世界五百?gòu)?qiáng)的約翰迪爾集團(tuán)憑借強(qiáng)大的技術(shù)制造能力已經(jīng)在農(nóng)業(yè)技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)作業(yè)。目前約翰迪爾已經(jīng)著手研究GPS定位下的草坪修剪機(jī)精準(zhǔn)作業(yè)，我們可以暢想未來(lái)球場(chǎng)草坪管理者只要設(shè)定工作程序，草坪修剪機(jī)和打藥機(jī)就可以在無(wú)人操作的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè)。
目前國(guó)內(nèi)很少有生產(chǎn)廠商擁有價(jià)值百萬(wàn)的高精端大型制造機(jī)械和高精度的模具，如果制造生產(chǎn)機(jī)械精度達(dá)不到，產(chǎn)品的性能和質(zhì)量就難以提高。
1.3 選題的目的及意義
設(shè)計(jì)是對(duì)學(xué)生四年所學(xué)知識(shí)的總結(jié)和檢測(cè)。通過(guò)設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用本科階段所學(xué)課程的理論和實(shí)際知識(shí)，培養(yǎng)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想；學(xué)會(huì)從機(jī)械功能的要求出發(fā)，合理選擇原動(dòng)機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的類(lèi)型，制定傳動(dòng)方案，合理選擇標(biāo)準(zhǔn)件的類(lèi)型和型號(hào)，正確計(jì)算零件的工作能力，確定其尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)及材料，并考慮制造工藝、使用、維護(hù)、經(jīng)濟(jì)和安全等問(wèn)題，培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)能力；學(xué)習(xí)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和查閱科技文獻(xiàn)資料以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等，培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能和獲取有關(guān)信息的能力。
隨著生產(chǎn)的發(fā)展和物質(zhì)生活水平的提高，草坪的鋪設(shè)將越來(lái)越多，這些工作單靠手工是不可能完成的，故對(duì)草坪養(yǎng)護(hù)機(jī)械的需求將不斷增加。草坪修剪機(jī)是主要的草坪養(yǎng)護(hù)機(jī)械。具有很大的市場(chǎng)發(fā)展前景。
2. 方案選擇
2.1 自走式草坪修剪機(jī)行走驅(qū)動(dòng)形式
自走式草坪修剪機(jī)若采用四沖程汽油機(jī)為動(dòng)力，轉(zhuǎn)速一般為3000-3600r/min，驅(qū)動(dòng)輪直徑若為20cm，則驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速約為10 0r/min ，為了獲得合適的行走速度，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳至驅(qū)動(dòng)輪減速比應(yīng)為30-36，如此大的傳動(dòng)比一般要經(jīng)過(guò)三級(jí)減速才能實(shí)現(xiàn)。
2.2 自走式草坪修剪機(jī)行走的傳動(dòng)形式
第一級(jí)一般均為V形皮帶傳動(dòng)，并以張緊輪張緊大的方式進(jìn)行動(dòng)力的離合。第二級(jí)常用螺旋齒輪傳動(dòng)，第三級(jí)鏈傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)行走輪行走（如美國(guó)ＭＴＤ YARD?。停粒茫龋桑危拧。常罚剐?）。瑞典胡斯華納手扶自走式則采用第二級(jí)螺旋齒輪傳動(dòng)，第三級(jí)是設(shè)在驅(qū)動(dòng)輪輪邊的內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)。也有采用第三級(jí)為設(shè)在驅(qū)動(dòng)輪輪邊的外嚙合齒輪傳動(dòng)的形式。自走式還分前輪驅(qū)動(dòng)和后輪驅(qū)動(dòng)兩種。
2.3 傳動(dòng)方式選擇
在園林機(jī)械中，傳動(dòng)是指能量或動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)向工作裝置的傳遞，通過(guò)各種不同的傳動(dòng)方式使發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)變?yōu)楣ぷ餮b置的各種不同的運(yùn)動(dòng)形式。常用的傳動(dòng)方式根據(jù)所用的工作介質(zhì)不同，分為機(jī)械傳動(dòng)、氣體傳動(dòng)、及電力傳動(dòng)，根據(jù)本課題的特點(diǎn)，選用三級(jí)減速機(jī)械傳動(dòng)。
機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以將動(dòng)力所提供的運(yùn)動(dòng)的方式、方向或速度加以改變，被人們有目的地加以利用。中國(guó)古代傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類(lèi)型很多，應(yīng)用很廣泛。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有齒輪傳動(dòng)、繩帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)。在此次自走式草坪修剪機(jī)的設(shè)計(jì)中采用了帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)。
（1）采用帶傳動(dòng)是因?yàn)閹Ц挥袕椥?，并靠摩擦力進(jìn)行傳動(dòng)，因此它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小，能緩沖吸振，過(guò)載時(shí)帶會(huì)在帶輪上打滑，對(duì)其他零件起過(guò)載保護(hù)作用，適用于中心距較大的傳動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。而且作為第一級(jí)傳動(dòng)，帶傳動(dòng)暴露在外面也可以適應(yīng)較臟的環(huán)境。
（2）采用齒輪傳動(dòng)是因?yàn)椋?）齒輪傳遞的功率和速度范圍很大，功率可從很小到數(shù)十萬(wàn)千瓦，圓周速度可從很小到每秒一百多米以上。齒輪尺寸可從小于1mm到大于10m；2）齒輪傳動(dòng)屬于嚙合傳動(dòng)，齒輪齒廓為特定曲線(xiàn)，瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，且傳動(dòng)平穩(wěn)、可靠；3）齒輪傳動(dòng)效率高，使用壽命長(zhǎng)；4）齒輪種類(lèi)繁多，可以滿(mǎn)足各種傳動(dòng)形式的需要。此修剪機(jī)主要利用齒輪傳動(dòng)來(lái)減速。
（3）采用鏈傳動(dòng)是因?yàn)椋?）能保證較精確的傳動(dòng)比 ；2）可以在兩軸中心距較遠(yuǎn)的情況下傳遞動(dòng)力。利用鏈傳動(dòng)連接減速器和驅(qū)動(dòng)軸實(shí)現(xiàn)修剪機(jī)的自走運(yùn)動(dòng)。
59
3. 總體方案設(shè)計(jì)
3.1簡(jiǎn)述
自走式修剪機(jī)的行走輪通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置取得動(dòng)力，而使機(jī)器行走，操作者在割草作業(yè)時(shí)只掌握其方向，而不必用力推割草機(jī)。該割草高度530mm，采用單速，后輪驅(qū)動(dòng)方式自動(dòng)行走。
該機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)、割草工作裝置和機(jī)架、集草裝置、傳動(dòng)裝置、行走裝置和操作裝置等組成。
3.2方案設(shè)計(jì)
3.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇
四沖程汽油機(jī)的性能比二沖程好，其工作平穩(wěn)，噪聲低，轉(zhuǎn)速也稍低，但重量較二沖程汽油機(jī)大，為了降低草坪修剪機(jī)的噪聲，該機(jī)采用美國(guó)B﹠S公司生產(chǎn)的單缸、四沖程、風(fēng)冷、立軸式、I/C奔騰55型汽油機(jī)，功率4KW,轉(zhuǎn)速3000r/min。
3.2.2 傳動(dòng)裝置和行走離合器
后輪驅(qū)動(dòng)動(dòng)力傳動(dòng)裝置由皮帶傳動(dòng)、螺旋齒輪減速器傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)三級(jí)減速機(jī)構(gòu)組成。在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸端部，刀片上部安裝小皮帶輪，在螺旋齒輪傳動(dòng)器的動(dòng)力輸入軸上安裝大皮帶輪，兩者間安裝兩根V帶。V帶外部設(shè)張緊輪（圖3.1），并通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與手把上的離合器操作桿相接（圖3.2）。扳動(dòng)離合器操縱桿，張緊輪壓向V帶時(shí)，皮帶減速器傳遞動(dòng)力，機(jī)器前進(jìn)；張緊輪在彈簧的作用下，離開(kāi)皮帶，則動(dòng)力不能通過(guò)皮帶傳遞，割草機(jī)就停止不前。所以張緊輪起著想走離合器的作用。
圖3.1 張緊輪
3.2圖 皮帶傳動(dòng)裝置
1.發(fā)動(dòng)機(jī) 2.小皮帶輪 3.V帶 4.大皮帶輪 5.張緊輪 6.刀片
7.刀片連接螺釘 8.連端套放松螺釘 9.連軸套
螺旋齒輪減速器由一對(duì)螺旋齒輪和殼體構(gòu)成，安裝在機(jī)架上，螺旋齒輪可以用來(lái)傳遞空間中不平等不相交兩軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。螺旋小齒輪軸與大皮帶輪相接，螺旋大齒輪與減速器輸出軸相接。螺旋齒輪減速器將于刀片旋轉(zhuǎn)平面的轉(zhuǎn)動(dòng)，改變?yōu)榕c水平方向相垂直且平行于前進(jìn)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速也有所降低。
螺旋齒輪減速器安裝在機(jī)架上，在輸出軸端安裝有主動(dòng)鏈輪（小鏈輪），從動(dòng)鏈輪（大鏈輪）安裝在驅(qū)動(dòng)軸上。驅(qū)動(dòng)軸的兩端都通過(guò)軸承支承在鉸接的支臂孔中。驅(qū)動(dòng)軸能繞鉸點(diǎn)（點(diǎn)為機(jī)架上的鉸點(diǎn)）擺動(dòng)。小鏈輪和大鏈輪之間安裝套筒滾子鏈條，其工作原理與自行車(chē)腳踏板和后輪之間的鏈傳動(dòng)相似，只不過(guò)自行車(chē)為增速，動(dòng)力由大鏈輪傳至小鏈輪，而割草機(jī)的鏈傳動(dòng)為減速傳動(dòng)，動(dòng)力由輸出軸上的小鏈輪傳至驅(qū)動(dòng)軸上的大鏈輪，使驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，最后由棘輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)。該傳動(dòng)工作原理見(jiàn)圖3.3.
圖3.3 動(dòng)力傳遞原理圖
3.2.3 行走裝置和割草高度調(diào)節(jié)裝置
自走式草坪修剪機(jī)后輪為驅(qū)動(dòng)輪，安裝在驅(qū)動(dòng)軸上。驅(qū)動(dòng)輪與驅(qū)動(dòng)軸間有棘輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)有動(dòng)力傳遞時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸通過(guò)棘輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪；當(dāng)沒(méi)有動(dòng)力傳遞時(shí)，有可以人工推動(dòng)草坪修剪機(jī)前進(jìn)或后退。棘輪機(jī)構(gòu)還可以起到差速器的作用，當(dāng)機(jī)器轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于內(nèi)外側(cè)轉(zhuǎn)速不一樣，裝上棘輪機(jī)構(gòu)可以使轉(zhuǎn)向省力。后輪驅(qū)動(dòng)軸安裝在機(jī)架上。后輪驅(qū)動(dòng)軸安裝在鉸鏈的支臂上。支臂可繞機(jī)架上的鉸鏈軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
該機(jī)的前輪為導(dǎo)向輪，割草高度調(diào)節(jié)采用聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，即用一套手柄齒板機(jī)構(gòu)控制四個(gè)輪子的與機(jī)架的相對(duì)位置（圖3.4）。手柄和支臂相聯(lián)接，當(dāng)扳動(dòng)手柄時(shí)支臂繞鉸軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸和后輪，繞鉸軸轉(zhuǎn)動(dòng)，后輪相對(duì)機(jī)架運(yùn)動(dòng)。后輪支臂和前輪支臂間有連桿，由此連桿轉(zhuǎn)動(dòng)，前輪軸和支臂也一同運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行割草高度調(diào)節(jié)，在手柄下適當(dāng)位置裝有弧形齒板以限制手柄位置。手柄處還有彈簧機(jī)構(gòu)，它能使手柄自動(dòng)進(jìn)入齒板的限位孔中。操作時(shí)加力使手柄克服彈簧力從限位齒板中脫出，當(dāng)轉(zhuǎn)到需要的割草高度時(shí)，彈簧將手柄壓入限位齒中。
圖3.4 高度調(diào)節(jié)裝置
3.2.4 割草工作裝置、機(jī)架和集草裝置
割草刀片（圖3.5）為整體式，通過(guò)連軸套直接裝在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸端部，刀片分為刀體和刀頭兩部分，刀體上裝有安裝螺孔，刀頭有刃口和及翼片狀結(jié)構(gòu)，與刀片配合的機(jī)架采用蝸殼狀結(jié)構(gòu)（圖3.6），刀片和蝸殼配合形成一種與鼓風(fēng)機(jī)原理相似的工作裝置，它對(duì)草株的切割和切下來(lái)的草屑的輸送都有很大的作用。割草作業(yè)時(shí)，刀片轉(zhuǎn)動(dòng)，形成一股軸向氣流，這與鼓風(fēng)機(jī)中間吸風(fēng)的原理相同將草莖吹成直立狀態(tài)，便于刀片切割。切割下來(lái)的草屑隨氣流沿蝸殼中的流道向外排送。蝸殼狀出草是世界上最先進(jìn)的結(jié)構(gòu)，它與常用的離心水泵和離心風(fēng)機(jī)的原理相同，其流道斷面是逐漸增加的形如蝸牛殼，在這種流道內(nèi)流動(dòng)的氣流速度逐漸減小，增加了它克服流動(dòng)阻力的能力，有利于草屑的輸送。該機(jī)采用后集草箱采用網(wǎng)袋式結(jié)構(gòu)，裝于機(jī)架后部用以收集草屑，保護(hù)操作者安全。集草箱上有把手，機(jī)架上有快速掛接結(jié)構(gòu)。使用中，操作者應(yīng)經(jīng)常清倒集草箱中草屑，保證機(jī)器正常工作。機(jī)架采用鋼板整體鍛壓成型，它除與刀片配合，還是割草機(jī)所有部件的安裝基礎(chǔ)，要求有足夠的強(qiáng)度及美觀的外形。
3.5圖 旋刀式割草機(jī)的割草刀片
1. 刀片 2.刀體 3.專(zhuān)用螺栓 4.刃口 5.翼片
圖3.6 蝸殼狀排草通道
3.2.5 操作裝置
操作裝置由手把及安裝在它上面的油門(mén)控制機(jī)構(gòu)，起動(dòng)手柄和離合器拉桿組成。手把的長(zhǎng)度可以調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同身高的人使用。
油門(mén)控制機(jī)構(gòu)包括油門(mén)開(kāi)關(guān)及油門(mén)拉線(xiàn)，它起控制發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)的作用。油門(mén)開(kāi)關(guān)置于不同位置，發(fā)動(dòng)機(jī)即按不同轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。
起動(dòng)手柄用作起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)之用。用手快速拉動(dòng)起動(dòng)繩，發(fā)動(dòng)機(jī)上的起動(dòng)器即轉(zhuǎn)動(dòng)，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
離合器拉桿裝在扶手柄下部、向上推拉桿使其靠到手把上，離合器結(jié)合，割草機(jī)前進(jìn)；松開(kāi)離合器拉桿，機(jī)器停止，并可以人工前進(jìn)或向后推動(dòng)機(jī)器。
4. 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)
4.1 計(jì)算總傳動(dòng)比及各級(jí)傳動(dòng)比
傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比要求應(yīng)為
且已知
根據(jù)設(shè)計(jì)的三級(jí)減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)特點(diǎn)傳動(dòng)比取，，。
4.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
在計(jì)算之前要先知道各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)效率：
V帶傳動(dòng)的效率：；
滾動(dòng)軸承的效率：；
齒輪傳動(dòng)（7級(jí)精度）：；
滾子鏈傳動(dòng)：。
設(shè)計(jì)計(jì)算傳動(dòng)件時(shí)，需要知道各軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩或功率，因此應(yīng)將工作機(jī)上的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩或功率推算到各軸上。
該機(jī)傳動(dòng)裝置從汽油機(jī)到工作機(jī)共四根軸，則
1、各軸轉(zhuǎn)速
2、各軸功率
3、 各軸轉(zhuǎn)矩
5. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)時(shí)的已知條件包括:帶傳動(dòng)的工作條件；傳動(dòng)位置與總體尺寸限制；所需傳遞的額定功率,小帶輪轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)比
設(shè)計(jì)內(nèi)容包括帶的型號(hào)，確定基準(zhǔn)長(zhǎng)度、根數(shù)、中心距、帶輪的材料、基準(zhǔn)直徑以及結(jié)構(gòu)，初拉力和壓軸力，張緊裝置等。
其設(shè)計(jì)步驟和方法如下：
1、確定計(jì)算功率
由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表8-1-26查得工作情況系數(shù)=1.1（載荷變動(dòng)微小，空重載啟動(dòng)，每天工作時(shí)間小于10小時(shí)）。
計(jì)算功率是根據(jù)傳遞的功率P和帶的工作條件而確定的
2、選擇V帶的帶型
根據(jù)計(jì)算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速，由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中圖8-1-3應(yīng)選Z型帶，但為減少帶的根數(shù)，選A型帶。
3、確定帶輪的基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速
1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑。由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表8-1-15和表8-1-17，取小帶輪基準(zhǔn)直徑。
2）驗(yàn)算帶速
根據(jù)式∈(5,30 )
3)計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑
由得，
由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表8-1-15，取
4、確定中心距a，并選擇V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld
1）根據(jù)帶傳動(dòng)總體尺寸的限制條件或要求的中心距，結(jié)合式 ，初定
2）計(jì)算相應(yīng)的帶長(zhǎng)
帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度根據(jù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表8-1-8選取得。
3）計(jì)算中心距a及其變動(dòng)范圍
傳動(dòng)的中心距近似為
考慮到帶輪的制造誤差、帶長(zhǎng)誤差、帶的彈性以及因帶的松弛而產(chǎn)生的補(bǔ)充張緊的需要，常給出中心距的變動(dòng)范圍
5、驗(yàn)算小帶輪上的包角
由式，可知，小帶輪上的包角小于大帶輪上的包角，又由式,可知小帶輪上的總摩擦力相應(yīng)的小于大帶輪上的總摩擦力，因此，打滑只可能在小帶輪上發(fā)生。為了提高帶傳動(dòng)的工作能力，應(yīng)使
6、計(jì)算帶的根數(shù)z
1）計(jì)算單根V帶的額定功率
由=100mm，，和A型帶，查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表8-1-33（c）得=2.12kw,=0.325kw。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表8-1-27得，查表8-1-29得，于是
2）計(jì)算帶的根數(shù)z
為了使各根V帶受力均勻，帶的根數(shù)不宜過(guò)多，一般應(yīng)小于10根，取
7、 計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值
由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表8-3得A型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量。計(jì)入離心力和包角的影響，可得單根V帶所需的最小初拉力為
對(duì)于新安裝的V帶，初拉力應(yīng)為，對(duì)于運(yùn)轉(zhuǎn)后的V帶為
8、計(jì)算帶傳動(dòng)的壓軸力
為了設(shè)計(jì)帶輪軸的軸承，需要計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的壓軸力。壓軸力的最小值為
9、 V帶輪的設(shè)計(jì)
1）根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑和帶輪轉(zhuǎn)速等已知條件，確定帶輪的材料、結(jié)構(gòu)形式、輪槽、輪輻和輪轂的幾何尺寸，公差和表面粗糙度以及相關(guān)技術(shù)要求。
2）帶輪的材料 HT150
3）帶輪的結(jié)構(gòu)形式 小帶輪為實(shí)心式 大帶輪為腹板式（圖5.1）
5.1圖 大帶輪設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖
5.2 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
已知傳遞的功率,主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)比。
1.選擇鏈輪齒數(shù)
取小鏈輪齒數(shù)，。
2.確定計(jì)算功率
由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表8-2-6查得，，由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表8-2-7查得,單排鏈，則計(jì)算功率為
3.選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距
根據(jù)及，查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中圖8-2-2，可選10A,鏈條節(jié)距為P=15.875mm。
4.計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距
初選中心距，取a0=650mm相應(yīng)的鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為
取鏈節(jié)數(shù)節(jié)。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表8-2-9得到中心距計(jì)算系數(shù),則鏈傳動(dòng)的最大中心距為
5.計(jì)算鏈速，確定潤(rùn)滑方式
由和鏈號(hào)10A，查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中圖8-2-4可知，應(yīng)用滴油潤(rùn)滑。
6.計(jì)算壓軸力
有效圓周力為：
鏈輪垂直布置時(shí)的壓軸力系數(shù)為，則壓軸力。
7. 鏈輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
以大鏈輪為例，鏈輪結(jié)構(gòu)如圖5.2所示
圖5.2 大鏈輪設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖
5.3 圓柱螺旋齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算
已知輸入功率，小齒輪轉(zhuǎn)速，齒數(shù)比i2=4，工作壽命15年，每年工作300天，兩班制。
1、選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
1）材料選擇：小齒輪材料40Cr(調(diào)質(zhì))，硬度280HBS，大齒輪的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。
2）精度等級(jí) 選７級(jí)精度（GB 10095—88）。
3）選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)。
4）選取螺旋角，初選螺旋角
2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
按式計(jì)算，即
≥
（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算值
1）試選。
2）由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中圖8-3-11選取區(qū)域系數(shù)。
3）由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中圖8-3-4查的，，則。
4）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
5）由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表8-3-4選取齒寬系數(shù)。
6）由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表8-3-34查得材料的彈性影響系數(shù)。
7）由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中圖8-3-8（1）按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞極限，大齒輪的接觸疲勞極限。
8）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版中式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
9）由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中圖8-3-17取得接觸疲勞壽命系數(shù) ； 。
10）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
11）許用接觸應(yīng)力
（2）計(jì)算
1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。
2）計(jì)算圓周速度
3）計(jì)算齒寬b及模數(shù)
4)計(jì)算縱向重合度
5)計(jì)算載荷系數(shù)K
已知使用系數(shù)，根據(jù) ，7級(jí)精度，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版中圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表8-2-32查得，由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表8-3-30查得，由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表8-3-33查得。故載荷系數(shù)
6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，則有
7)計(jì)算模數(shù)
3、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
(1)確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值
1）計(jì)算載荷系數(shù)
2）根據(jù)縱向重合度，從《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中圖8-3-14查得螺旋角影響系數(shù)。
3)計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)
4） 查得齒形系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中圖8-3-15（a）查得；。
5) 查取應(yīng)力校正系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中圖8-3-16（a）查得；。
6） 由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中圖8-3-9（1）查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限。
7） 由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中圖8-3-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)，。
8）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，則
9）計(jì)算大、小齒輪的，并加以比較
大齒輪的數(shù)值大。
10） 設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，取已可滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度，但為了同時(shí)滿(mǎn)足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)，于是由
取，則。
4.幾何尺寸計(jì)算
（1）計(jì)算中心距
將中心距圓整為129mm。
（2） 按圓整后的中心距修正螺旋角
因β值改變不多，故參數(shù)、、等不必修正。
（3）計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑
（4） 計(jì)算齒輪寬度
圓整后取 ，。
(5)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以大齒輪為例，因齒輪齒頂圓直徑大于160mm，而又小于500mm，故選用腹板式結(jié)構(gòu)。如圖5.3
5.3圖 大齒輪設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖
6. 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核
6.1 軸的材料選擇
軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。
由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造尤為廣泛，其中最常用的是45號(hào)鋼。
合金鋼比碳鋼具有更高的力學(xué)性能和更好的淬火性能。因此，在傳遞大動(dòng)力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常采用合金鋼。
必須指出：在一般工作溫度下（低于200℃），各種碳鋼和合金鋼的彈性模量均相差不多，因此在選擇鋼的種類(lèi)和決定鋼的熱處理方法時(shí)，所根據(jù)的是強(qiáng)度與耐磨性，而不是軸的彎曲或扭轉(zhuǎn)剛度。但也應(yīng)當(dāng)注意，在既定條件下，有時(shí)也可以選擇強(qiáng)度較低的鋼材，而用適當(dāng)增大軸的截面面積的辦法來(lái)提高軸的剛度。
各種熱處理（如高頻淬火、滲碳、氮化、氰化等）以及表面強(qiáng)化處理（如噴丸、滾壓等），對(duì)提高軸的抗疲勞強(qiáng)度都有著顯著的效果。
高強(qiáng)度鑄鐵和球墨鑄鐵容易作成復(fù)雜的形狀，且具有價(jià)廉，良好的吸振性和耐磨性，以及對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低等優(yōu)點(diǎn)，可用于制造外形復(fù)雜的軸。
根據(jù)軸的常用材料及其主要力學(xué)性能，結(jié)合此處的實(shí)際的情況，所受載荷小而且轉(zhuǎn)速低所以三個(gè)軸均選擇用45鋼（調(diào)質(zhì)）。
6.2 減速箱輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核
6.2.1 減速箱輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
1、 已知減速器輸入軸的功率,轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩
,斜齒輪,。
2、求作用在齒輪和帶輪上的力
帶輪上的壓軸力,初拉力。
3、初步確定軸的最小直徑
初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)制處理。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表5-1-7，取A0=105，于是
因小斜齒輪直徑較小，故將該軸做成齒輪軸，則該軸最小直徑為固定大帶輪左側(cè)的螺紋外徑取，且取.
4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）擬定軸上零件的裝配方案，見(jiàn)圖6.1
圖 6.1 減速器輸入軸的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)
（2）根據(jù)軸定向的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
1）在Ⅱ-Ⅲ段是安裝V帶輪的，取。為滿(mǎn)足V帶輪的軸向定位要求，Ⅱ-Ⅲ段右端需制出一軸肩，故?、?Ⅳ段直徑 。帶輪與軸配合的輪轂長(zhǎng)度，為了保證軸段擋圈只壓在帶輪上而不壓在軸的端面上，故Ⅱ-Ⅲ段的長(zhǎng)度應(yīng)比略短一些，現(xiàn)取。
2）初步選擇軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)的單列圓錐滾子軸承30206，其尺寸為，故。
3）小齒輪分度圓直徑，故制成齒輪軸，則取兩邊軸環(huán)直徑為，根據(jù)安裝要求取其兩段軸長(zhǎng)為。小齒輪寬度，故取。
4）軸承端蓋的總寬度為20mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與大帶輪右端面的距離，故取。
5）取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離?？紤]到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離，取。已知滾動(dòng)軸承寬度，則在軸承的右（或左）端還需要用甩油環(huán)，故在Ⅳ-Ⅴ和Ⅷ-Ⅸ上安裝甩油環(huán)，其尺寸為。同時(shí)為了減少制造困難，取。
至此，已初步確定了軸的各段的直徑和長(zhǎng)度。
（3）軸上零件的周向定位
大帶輪的周向定位采用平鍵連接。按由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表3-3-6查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為，滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是有過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。
（4）確定圓角上周角和倒角尺寸
參考《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表5-1-3和5-1-4，取軸端倒角為或，各軸肩的圓角半徑為R1或R1.2。
6.2.2 減速器輸入軸的校核
1、求軸上的載荷
首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（圖6.2）。在確定軸承的指點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)中查取a值，對(duì)于30206型圓錐滾子軸承，由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表6-1-54查得。因此，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支撐跨距，。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩和扭矩圖（圖6.2）。彎矩計(jì)算如下：
根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩和扭矩圖，如圖6.2
圖6.2 減速器輸入軸的載荷分析圖
從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)在將計(jì)算出截面C處得、及M的值列于下表：
載 荷
水平面H
垂直面 V
支反力 F
彎矩M
總彎矩
扭矩T
2、按彎矩扭矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。根據(jù)公式及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力
前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表5-1-1查得。因此,故安全。
3、 繪制軸的工作圖，見(jiàn)圖6.3。
圖 6.3 減速器輸入軸
6.3 減速器輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核
6.3.1 減速器輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
1、已知參數(shù)：，轉(zhuǎn)速；齒輪，，，，，，°，；小鏈輪，所受壓軸力, ;轉(zhuǎn)矩。
2、求作用在齒輪上的力
3、初步確定軸的最小直徑
初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)制處理。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表5-1-7，取，于是
這是安裝鏈輪處的直徑，為使其與鏈輪配合，取。
4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）擬定軸上零件的裝配方案，見(jiàn)圖6.4
圖 6.4 減速器輸出軸的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)
（2）根據(jù)軸定向的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
1）在Ⅰ-Ⅱ軸段安裝有小鏈輪寬為40 mm，為了使軸端擋圈更好的壓緊小鏈輪，故使。
2）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。依階梯軸的特性，?、?Ⅲ軸段的直徑為。參照工作要求并根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選擇單列圓錐滾子軸承32307,其尺寸為，故，同時(shí)為了減少制造的困難，。因?yàn)槿↓X輪端面到箱體內(nèi)壁有距離要求,在軸承的右端還需要甩油環(huán)，所以取，且取。
右邊甩油環(huán)的左邊需要制出一段軸肩來(lái)進(jìn)行軸向定位，查表和按實(shí)際情況的，因此取。
3）取安裝齒輪處的軸段Ⅵ-Ⅶ段的直徑，齒輪的右端與甩油環(huán)之間采用套筒定位。已知齒輪的輪轂寬帶為55 mm，為了使套筒的端面可靠地壓緊齒輪，次軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。齒輪的左端采用軸肩定位，也就是Ⅴ-Ⅵ段，根據(jù)軸肩的設(shè)計(jì)要求，取，。
4)左邊軸承的左端固定運(yùn)用軸承端蓋，取軸承端蓋的總寬度為20mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與大帶輪右端面的距離，故取。
5）齒輪右邊采用套筒定位，又取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離。且考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離，取。所以取。
至此，已初步確定了軸的各段的直徑和長(zhǎng)度。
（3）軸上零件的周向定位
齒輪、小鏈輪與軸的周向定位均采用平鍵連接。按，然后查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表3-3-6得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為32 mm。按，然后查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表3-3-6得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為45 mm。同時(shí)為了保證齒輪與軸的配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為過(guò)渡配合；同樣，滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是有過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。
（4）確定圓角上周角和倒角尺寸
參考《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表5-1-3和表5-1-4，取軸端倒角為或，各軸肩的圓角半徑為R1.2或R2。
6.3.2 減速器輸出軸的校核
1、求軸上的載荷
首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖6.5。在確定軸承的支撐點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)中查取a值，對(duì)于32307型圓錐滾子軸承，由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表6-1-54查得。因此，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支撐跨距，。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩和扭矩圖（圖6.5）。
彎矩計(jì)算如下：
根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩和扭矩圖，如圖6.5
圖 6.5 減速器輸出軸的載荷分析圖
從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩的扭矩圖中可以看出截面B、C是軸的危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)在將計(jì)算出截面B、C處得，及的值列于下表。
載 荷
水平面H
垂直面 V
支反力 F
彎矩M
總彎矩
扭矩T
2、按彎矩扭矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。根據(jù)公式及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力
前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表5-1-1查得。因此,故安全。
3、繪制軸的工作圖，見(jiàn)圖6.6。
圖 6.6 減速器輸出軸
6.4 驅(qū)動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核
6.4.1 驅(qū)動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
1、已知參數(shù): ，轉(zhuǎn)速;大鏈輪，作用在鏈輪上的力,.
2、初步確定軸的最小直徑
初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)制處理。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表5-1-7，取，于是
輸出軸的最小直徑是安裝鉸鏈的軸端的直徑，為了使所選的軸的直徑符合軸的設(shè)計(jì)要求，取,根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪倫寬取。
3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1） 擬定軸上零件的裝配方案，見(jiàn)圖6.7
圖 6.7 驅(qū)動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)
(2) 根據(jù)軸定向的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
1）取安裝大鏈輪處的軸段Ⅳ-Ⅴ段的直徑。已知大鏈輪的輪轂寬帶為80mm，鏈輪的左端采用雙圓螺母定位，為了使圓螺母的端面可靠地壓緊大鏈輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。大鏈輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度,故取，則軸環(huán)處地直徑為，軸環(huán)寬度,取。
2）為了安裝兩個(gè)圓螺母，根據(jù)階梯軸的特性和圓螺母標(biāo)準(zhǔn)，取，。
3）初步選擇軸承。由Ⅰ-Ⅱ段和Ⅷ-Ⅸ段軸徑為，取。因軸承只承受徑向力的作用，故選深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選擇深溝球軸承6009，其尺寸為。軸承一端采用軸肩定位，軸承另一端采用圓螺母定位，且由修剪機(jī)的機(jī)構(gòu)取。
4）根據(jù)軸在修剪機(jī)機(jī)架上的安裝要求，取。
至此，已初步確定了軸的各段的直徑和長(zhǎng)度。
（3）軸上零件的周向定位
鏈輪與軸的周向定位均采用平鍵連接。按Ⅳ-Ⅴ直徑，然后查表得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為63 mm，同時(shí)為了保證鏈輪與軸的配合有良好的對(duì)中性，故選擇鏈輪輪轂與軸的配合為。
（4） 確定圓角上周角和倒角尺寸
（5） 參考《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》中表5-1-3和表5-1-4，取軸端倒角為，各軸肩的圓角半徑為和或。
6.4.2 驅(qū)動(dòng)軸的校核
1、求軸上的載荷
首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖6.8。確定軸的支撐點(diǎn)的位置。分析可知作為簡(jiǎn)支梁的軸的支撐跨距。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩和扭矩圖（圖6.8）。彎矩計(jì)算如下：
根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩和扭矩圖，如圖6.8
圖6.8 驅(qū)動(dòng)軸的載荷分析圖
從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩的扭矩圖中可以看出截面B是軸的危險(xiǎn)截面。現(xiàn)在將計(jì)算出截面B處得，及的值列于下表。
載 荷
水平面H
垂直面 V
支反力 F
彎矩M
總彎矩
扭矩T
2、按彎矩扭矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。根據(jù)公式及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力
前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表5-1-1查得。因此,故安全。
3、繪制軸的工作圖，見(jiàn)圖6.9。
圖 6.9 驅(qū)動(dòng)軸
7. 軸承的校核
7.1 減速器輸入軸軸承的校核
根據(jù)工作條件在軸上安裝的是圓錐滾子軸承30206，已知軸上的齒輪受切向力,徑向力,軸向力，齒輪分度圓直徑，齒輪轉(zhuǎn)速，大帶輪的軸向力,運(yùn)轉(zhuǎn)中的拉力，運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，軸承預(yù)期壽命15000h。
查由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表6-1-54可知圓錐滾子軸承30207的基本額定動(dòng)載荷，基本靜載荷。
1、求兩軸承受到的徑向載荷和
將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂和水平兩個(gè)方向的力系。如圖7.1所示：
圖 7.1
由力分析可知：
2.求兩軸承的計(jì)算軸向力和。
對(duì)于30206軸承來(lái)說(shuō)，按教材《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版中表13-7得，軸承派軸向力,查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表6-1-54得計(jì)算系數(shù)e=0.37,Y=1.6。則
3.求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和
因?yàn)?
由表13-5分別進(jìn)行查表或插值計(jì)算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)
對(duì)軸承1 ，
對(duì)軸承2 ，
因軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，按《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版中表13-6，，取。則
4. 驗(yàn)算軸承壽命
因?yàn)?，所以按軸承1的受力大小驗(yàn)算
所以所選軸承滿(mǎn)足壽命要求。
7.2 減速器輸出軸軸承的校核
根據(jù)工作條件在軸上安裝的是圓錐滾子軸承32307，已知軸上的齒輪受切向力,徑向力,軸向力，齒輪分度圓直徑，齒輪轉(zhuǎn)速，小鏈輪的壓軸力,圓周力，運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，軸承預(yù)期壽命15000h。
查由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表6-1-54可知圓錐滾子軸承32309的基本額定動(dòng)載荷，基本靜載荷。
1、求兩軸承受到的徑向載荷和
將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂和水平兩個(gè)方向的力系。如圖7.2所示：
圖 7.2
由力分析可知：
2、求兩軸承的計(jì)算軸向力和。
對(duì)于32309軸承來(lái)說(shuō)，按教材《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版中表13-7得，軸承派軸向力,查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表6-1-54得計(jì)算系數(shù)e=0.31,Y=1.9。則
3、求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和
因?yàn)?
由表13-5分別進(jìn)行查表或插值計(jì)算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)
對(duì)軸承1 ，
對(duì)軸承2 ，
因軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，按《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版中表13-6，，取。則
4.驗(yàn)算軸承壽命
因?yàn)?，所以按軸承1的受力大小驗(yàn)算
所以所選軸承滿(mǎn)足壽命要求。
7.3 驅(qū)動(dòng)軸軸承的校核
根據(jù)工作條件在軸上安裝的是球軸承6009，已知軸上大鏈輪的壓軸力,圓周力，運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，軸承預(yù)期壽命15000h。
查由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版中表6-1-54可知球軸承6009的基本額定動(dòng)載荷，基本靜載荷。
1、求兩軸承受到的徑向載荷和
將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂和水平兩個(gè)方向的力系。如圖7.3所示：
圖 7.3
由力分析可知：
2、求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和
對(duì)于6009軸承來(lái)說(shuō)，軸承無(wú)派軸向力，故有
3、驗(yàn)算軸承壽命
因?yàn)?，所以按軸承1的受力大小驗(yàn)算
所以所選軸承滿(mǎn)足壽命要求。
8. 鍵的校核
平鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，連接中個(gè)零件的受力見(jiàn)右圖。對(duì)于采用常見(jiàn)的材料組合和按標(biāo)準(zhǔn)選取尺寸的普通平鍵（靜聯(lián)接），其主要失效形式是工作面被壓潰。除非有嚴(yán)重過(guò)載，一般不會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷（右圖中沿面剪斷）。因此，通常只按工作面上的擠壓力進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。對(duì)于導(dǎo)向平鍵連接和滑鍵連接（動(dòng)連接），其主要失效形式是工作面的過(guò)度磨損。因此，通常按工作面上的壓力進(jìn)行條件性的強(qiáng)度校核計(jì)算。
假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為
導(dǎo)向平鍵連接和滑鍵連接的強(qiáng)度條件為
式中：T—傳遞的轉(zhuǎn)矩，；
—鍵的高度，mm；
—鍵的工作長(zhǎng)度，mm，圓頭平鍵，平頭平鍵，這里L(fēng)為鍵的公稱(chēng)長(zhǎng)度，mm；為鍵的寬度，mm；
—軸的直徑，mm；
—鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，；
—鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用應(yīng)力，。
8.1 減速器輸入軸上鍵的校核
1、 由前面軸的設(shè)計(jì)計(jì)算可知，減速器輸入軸上轉(zhuǎn)矩，減速器輸入軸上采用的圓頭平鍵的截面尺寸為，，其對(duì)應(yīng)的。
2、 平鍵連接的擠壓強(qiáng)度條件：
（1）鍵和軸的材料是鋼，帶輪的材料是灰鑄鐵，承受的是輕微沖擊，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版中標(biāo)6-2查得鍵的許用擠壓力，則取。
（2）鍵的工作長(zhǎng)度，有
故所選的平鍵滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。
鍵的標(biāo)記為：GB/T 1096 鍵
8.2 減速器輸出軸上鍵的校核
1、由前面軸的設(shè)計(jì)計(jì)算可知，減速器輸出軸上轉(zhuǎn)矩，減速器輸出軸上安裝了兩個(gè)圓頭平鍵，它們的截面尺寸分別為，，對(duì)應(yīng)的，和，，對(duì)應(yīng)的。
2、平鍵連接的擠壓強(qiáng)度條件：
（1）鍵、軸、鏈