帶式割灌機的結(jié)構(gòu)設(shè)計含9張CAD圖

帶式割灌機的結(jié)構(gòu)設(shè)計含9張CAD圖,帶式割灌機,結(jié)構(gòu)設(shè)計,cad 帶式割灌機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 摘 要 割灌機作為林業(yè)機械的一種，可以用于灌木切割、幼林撫育、采伐等作業(yè)。本次設(shè)計的帶式割灌機是懸掛在拖拉機后方的，靠拖拉機輸出動力，通過帶傳動傳遞動力完成割灌作業(yè)，它能切割半徑9cm以內(nèi)的灌木。本次設(shè)計主要是設(shè)計帶式割灌機的主傳動系統(tǒng)，通過萬向軸連接拖拉機動力輸出軸和主傳動軸，用錐齒輪將動力傳遞給以及傳動軸，完成主要的動力傳動；設(shè)計帶式割灌機的切割系統(tǒng)，通過帶傳動將動力傳遞給切割軸，切割軸下端裝夾鋸片；設(shè)計帶式割灌機的張緊系統(tǒng)，使用張緊輪張緊的方法；確定帶式割灌機各個部件的布局方式，完成帶式割灌機的設(shè)計。 關(guān)鍵詞：割灌機；帶傳動；張緊機構(gòu) Abstract Cutting machine as a kind of forestry machinery, can be used for shrub cutting,young forest tending and cutting etc. The design of belt type cutting machine is a hanging on in the rear of the tractor, rely on the tractor power output, cut through the belt transmission power filling operation,it can cutting radius shrubs within 9 cm.This design mainly is to design the belt type cutting machine main drive system, through the universal shaft connection and the main transmission shaft,the tractor motive power output shaft with bevel gear pass power and transmission shaft,completed the main power transmission;Design the belt type cutting machine cutting system,pass power to cut by belt transmission shaft,shaft bottom clamping blade cutting;Design the belt type cutting machine tension system using the tension wheel tensioning method;Determine the belt cutting machine parts layout,complete the design of belt type cutting machine. Keywords：Cutting machine;Tape drive; Tensioning mechanism 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒 論 1 1.1 割灌機的概述 1 1.2 國內(nèi)、外帶式割灌機的發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.3 割灌機的市場前景 4 1.4 割灌機的發(fā)展趨勢 4 1.5 割灌機存在的問題 5 1.6 割灌機的特點和用途 5 1.7 割灌機的分類 5 1.8 割灌機的正確使用 6 1.9 本文主要研究設(shè)計的內(nèi)容 7 第2章 割灌機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 8 2.1 帶式割灌機的設(shè)計要求 8 2.2 帶式割灌機的總體構(gòu)造 8 2.3 本章小結(jié) 9 第3章 割灌機的重要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 10 3.1 主傳動系統(tǒng)設(shè)計 10 3.1.1 帶傳動的設(shè)計 10 3.1.2 軸的設(shè)計 12 3.1.3 主傳動軸的設(shè)計 13 3.1.4 帶輪軸的設(shè)計 14 3.2 切割機構(gòu)的設(shè)計 16 3.3 張緊機構(gòu)的設(shè)計 17 3.4 機架的設(shè)計 19 3.5 本章小結(jié) 22 第4章 校核計算 23 4.1 軸的校核計算 23 4.2 軸承的選擇與校核計算 24 4.3 機架的校核計算 25 4.4 本章小結(jié) 25 結(jié) 論 26 致 謝 27 參考文獻 28 IV 第1章 緒 論 1.1 割灌機的概述 割灌機可以對半徑在9cm以內(nèi)的各種灌木和雜草進行切割，它的結(jié)構(gòu)比較簡單，操作起來比較方便，是一種較為理想的用于撫育幼林的林業(yè)機械，它是靠高速旋轉(zhuǎn)的鋒利刀片對灌木進行切割，是一種用途廣、操作簡單的林業(yè)機械，主要用于低矮灌木的割除以及中幼林的撫育、人工林的間伐等。我國林業(yè)發(fā)展的一個非常重要的方向是撫育間伐，所謂撫育間伐，就是在尚未長成的樹林中定期地、重復(fù)多次地對部分林木進行砍伐，為其余部分的樹木創(chuàng)造良好的生長環(huán)境，促使其更好的生長，一般從幼林生長開始，一直到樹木成熟可以采伐前的木材要進行3~4次的撫育間伐。 我國林業(yè)部門的近年來的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示我國林木總面積的71%(約80萬hm2)都是中幼林，其中約有82%的中幼林未能及時的進行撫育，迫切需要撫育的約有55萬hm2，所以割灌機的撫育幼林的作用就得以應(yīng)用在大面積的幼林撫育中來。眾所周知，我國的國土面積巨大，所以我國的灌木資源極為豐富，而且近幾年來，為了防止水土流失，改善我國的生態(tài)環(huán)境，國家在西部地區(qū)持續(xù)大面積的種植灌木。灌木是一種防止水土流失物種，生物學家指出，根據(jù)沙生灌木的生物學特性，每隔3至5年就需要對生長中的灌木進行一次切割，切割可以使灌木更好的生長。在切割時如果采用人力資源進行割灌作業(yè)，對于大面積的灌木林來說，其勞動強度太大而且效率也非常低，而且不能及時的完成整個割灌作業(yè)因此只有使用割灌機械才能更好的提高切割的效率，保證短時間內(nèi)大面積的灌木切割。 割灌機有很多種，手扶式割灌機、懸掛式割灌機、側(cè)掛式割灌機等等，不同種類的割灌機適用于不同的割灌環(huán)境和工作量。而且它們的動力來源也不同，由拖拉機牽引的割灌機是由割灌機來提供動力，手扶式割灌機是由汽油或柴油發(fā)動機來提供動力。21世紀，科技正在日益發(fā)展和創(chuàng)新，所以割灌機也在不斷的發(fā)展和進步，我們必須與技術(shù)進步保持一致的步伐，使割灌機的技術(shù)越來越成熟，創(chuàng)造出更為先進的割灌機。 1.2 國內(nèi)、外帶式割灌機的發(fā)展現(xiàn)狀 國外對于割灌機的開發(fā)研究是比較早的，我們不得不承認由于國外的科技水平發(fā)達，起點高，水平也較高，廣泛采用先進的科學技術(shù)，達到減輕整機的質(zhì)量，增大功率的目的，并形成了系列化的產(chǎn)品。歐洲中以德國STILHL公司為代表的生產(chǎn)廠家，其產(chǎn)品的動力排量和功率種類多，可見其產(chǎn)品應(yīng)用范圍非常廣。前蘇聯(lián)生產(chǎn)的Cekowp-3型割灌機可用于幼林的撫育、灌木的采伐等。到了20世紀90年代，這些先進國家的灌木收割機械陸續(xù)的被引入國內(nèi)。國外生產(chǎn)的割灌機械有著非常完善的技術(shù)，性能可靠，但價格比較昂貴，個人使用不劃算目前為止，國外很多國家?guī)缀跛械霓r(nóng)業(yè)機械制造公司都在生產(chǎn)割灌機械，能滿足各種割灌作業(yè)的需要。割灌機的主要結(jié)構(gòu)以及技術(shù)性能指標目前為止都沒有太大的變化，只是在操作的靈活性和自動化應(yīng)用方面有一定的改變。 國內(nèi)林業(yè)收割機械的開發(fā)研制的時間比較晚，與歐美的一些發(fā)達國家相比，在技術(shù)水平、制造方法等方面還有一定的距離，主要缺點就是產(chǎn)品的種類少，產(chǎn)品所應(yīng)用的技術(shù)水平也較低。我國割灌機的開發(fā)、研究開始于1960年，目前國內(nèi)的割灌機生產(chǎn)廠家依然很少，而且產(chǎn)品的質(zhì)量不夠輕便，性能不先進，種類單一，無法滿足各種用戶的不同需求。1992年原國家林業(yè)部為了研發(fā)制造一種可以提高割灌效率的收割灌木的機械給，黑龍江省木材采運研究所下發(fā)了“山地清林機的研制”的項目。2G-200型懸掛式割灌機是該項目的一個重要成果，非常適合我國廣大農(nóng)村的各種經(jīng)營作業(yè)。 如圖1-1，為現(xiàn)有一種手扶式割灌機，單人即可操作進行割灌作業(yè)，缺點是作業(yè)范圍小，浪費人力、時間。 圖1-1 本田LT-CG2601型割灌機 我們必須承認我國由于建國之前的很多坎坷，國家建立的很晚，這就導(dǎo)致在很多領(lǐng)域我們不能和歐美的一些國家相比較，但是我們也應(yīng)該看到，建國60多年來，我國能發(fā)展到今天這個水平已經(jīng)是個奇跡了，所以我們必須堅信只要我們繼續(xù)努力，積極進取，我們有一天會追上那些發(fā)達國家的。割灌機的發(fā)展也是一樣，雖然我們的技術(shù)落后，但是我們必須認識到時間帶來的差距，所以隨著時間的推移，國內(nèi)創(chuàng)造的割灌機一定會在各個方面趕上國外的割灌機的。 我國灌木樹種資源極為豐富，近幾年來，為了防風固沙、保持水土、改善生態(tài)系統(tǒng)、維持生態(tài)平衡，正在持續(xù)大面積種植灌木，僅內(nèi)蒙古鄂爾多斯市就有沙生灌1200多萬畝，我國西部地區(qū)沙生灌木資源也非常豐富且集中。根據(jù)沙生灌木的生物學特性，每3到5年就需進行平茬，平茬后生長加快，萌發(fā)力加強，具有復(fù)壯作用。平茬收割時若手工勞作，其勞動強度大且生產(chǎn)效率低，因此只有使用專業(yè)的割灌機械才能提高生產(chǎn)效率。 國外對割灌機的開發(fā)研究較早，起點高，水平亦較高，廣泛采用現(xiàn)代科學技術(shù)，如工程塑料、CDI無觸點電子點火，整機質(zhì)量輕，功率大，使用操作靈巧，并形成了系列產(chǎn)品。以德國STIHL公司、SOLO公司為代表的廠家，其產(chǎn)品動力排量從2CC到56.5CC，功率從0.6kW到2.8kW。日本生產(chǎn)的割灌機型號很多，其中Xenoah杰納亞割灌機有輕、中和重型三種。輕型有QT20和BCF01，中型的有BCD20、BCD29、FBC12、FBC22、FBC24、FBC26、FBC26和FBC28，重型的只有FBC33。其中，工作部分使用尼龍除草絲、圓鋸片和除草刀盤，可用于不同高度枝條的收割。1993年日本研制成功了割灌帶寬90cm、且能自動調(diào)平駕駛座椅的坡地用自行式割灌機。 前蘇聯(lián)生產(chǎn)的Cekop-3型割灌機可用于幼林的撫育、灌木的采伐和割草等。割灌機主要由發(fā)動機、傳動部分和鋸木圓鋸片組成。工作時操作人員可將割灌機背在肩上，用右手操作機器，左手扶著鋸切的樹木。前蘇聯(lián)制造的MNC大型除灌機裝在白俄羅斯型拖拉機上，前部為壓灌部分，后部為割灌切碎部分。機器前進時，壓灌部分先將灌木壓彎壓擠在一起，再由割灌裝置自根莖處切斷，最后由切碎裝置將割下的灌木切碎并撒拋在地上，該機可用于大面積的除灌作業(yè)。加拿大Windsor公司最近也生產(chǎn)了一種Enso除灌機，它在割灌裝置后面加裝了除草劑噴灑裝置，能同時進行機械和化學撫育，可大大節(jié)省化學藥劑的噴灑量。此外，中小型的灌木收割機還有瑞典制造的帕爾特內(nèi)爾B173和胡斯克法爾納165R割灌機，后者還帶有可以更換的尼龍除草絲轉(zhuǎn)盤。德國制造的FS200AV割灌機上還配有減振裝置。 我國林木收獲機械產(chǎn)業(yè)化起步晚，與歐美等發(fā)達國家相比在技術(shù)、制造手段和工藝等方面都還有一定的差距，主要是產(chǎn)品的品種不全，適應(yīng)性和配套性差，產(chǎn)品的技術(shù)水平比較低。我國割灌機的開發(fā)、研究起步于20世紀60年代，目前國內(nèi)生產(chǎn)廠家仍較少，而且產(chǎn)品質(zhì)量大，性能落后，品種單一規(guī)格少，不能形成系列產(chǎn)品，無法滿足各種用戶需求。1992年原國家林業(yè)部下達給黑龍江省木材采運研究所“山地清林機的研制”項目，目的在于研制一種重、中型可提高割灌效率與質(zhì)量的割灌木設(shè)備。2G-200型懸掛式割灌機是“山地清林機的研制”項目的階段性成果，該機主要是為適應(yīng)營造短周期工業(yè)用材林以及人工速生豐產(chǎn)林發(fā)展的需要，它是以J-50履帶拖拉機為動力，在拖拉機前懸掛具有仿行特點的多圓鋸片的中型割灌木設(shè)備。遼寧省法庫縣農(nóng)機推廣站對東風-2型小麥收割機進行了設(shè)計改造。由于小麥種植量少，設(shè)備使用時間短，該機每年絕大部分時間處于閑置狀態(tài)，對其設(shè)計改造后可收獲苜蓿。其主要以東風-2型收割機的主機為動力和行走平臺，通過重新設(shè)計割臺、鋪放裝置和傳動連接裝置，改造成9GY-2.3型牧草收割機，達到了收割苜蓿的要求。只要更換割臺就可以進行小麥的收割作業(yè)。此項研發(fā)縮短了苜蓿收割機的研制周期，降低了設(shè)計和制造成本，實現(xiàn)了一機多用。 山西省廣靈縣新特服務(wù)部研制成功了檸條收割機和麻黃收割機。其主要用途有檸條類叢林灌木的平茬、收割；桑樹、茶樹更新?lián)Q代的平茬；冬青、草坪等園林綠化的草和灌木植物的修整；草原牧草(如紅柳、沙柳、花棒、踏郎、紫花苜蓿、沙打旺、草木棲、檸條和篙籽等)的收割。福建省林科所研制成功的2GB-081型背負式割灌機具有質(zhì)量輕、振動小、適應(yīng)性強、用途廣、易于綜合配套等特點，非常適合廣大農(nóng)村多種經(jīng)營使用。廣西柳州索羅小型動力機廠1999年研發(fā)的3GC-1.5割灌機，主要性能指標具有國內(nèi)先進水平。該割灌機已在東北林區(qū)、各地公園、機關(guān)和廠礦等廣泛應(yīng)用。此外，該機還可用于收割南方水稻，深受農(nóng)民的歡迎。 1.3 割灌機的市場前景 撫育間伐是我國林業(yè)發(fā)展的一項重要工作，所謂撫育間伐，即在未成熟的林分中定期而重復(fù)地砍伐部分林木，為保留的林木創(chuàng)造良好的生長環(huán)境，促使其生長發(fā)育，一般自幼林郁閉開始到成熟林主伐前的用材要進行3至4次撫育間伐。據(jù)統(tǒng)計，我國林分總面積的70%(約80萬hm2)是中幼林，其中約80%的中幼林未及時進行撫育，待撫育的約53萬hm2。目前我國中幼林撫育間伐作業(yè)只有少量利用機械，大部分還靠手工作業(yè)(大斧子、彎把鋸伐木)，其勞動強度大，生產(chǎn)效率低，已不能適應(yīng)撫育生產(chǎn)的要求。割灌機可以切割直徑18cm以內(nèi)的各種林木和雜草，其結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，操作靈活，是一種理想的撫育機械。國家對林業(yè)政策的合理調(diào)整，使林業(yè)系統(tǒng)有一大批產(chǎn)業(yè)工人從采伐業(yè)轉(zhuǎn)向種植業(yè)。國家還將投入資金營造生態(tài)環(huán)保林，特別是中幼林的改造。按1臺/hm2計算，林業(yè)系統(tǒng)對割灌機的總需求量在50萬臺左右，每年需求量在5萬臺以上。我國灌木樹種資源極為豐富，灌木林不僅是重要的生態(tài)林，而且是經(jīng)濟效益很高的商品林。灌木具有耐干旱、抗風沙、天然更新快、萌發(fā)能力強和根系發(fā)達等特點，是我國造林綠化的重要樹種，也是西北地區(qū)防沙治沙和一些特殊自然地理區(qū)植被建設(shè)的重要森林群落。同時，灌木林還是重要的薪炭林、飼料林、工業(yè)原料林和景觀觀賞林，在林業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營中具有不可替代的地位。大力發(fā)展灌木林，充分發(fā)揮灌木林在生態(tài)建設(shè)、生態(tài)安全、生態(tài)文明中的突出優(yōu)勢，已經(jīng)成為經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。 1.4 割灌機的發(fā)展趨勢 割草機開始逐步取代步行自走式割草機手推式剪草機。特別是能實現(xiàn)零轉(zhuǎn)彎半徑，機動性能非常好，能一機多用的全液壓草坪拖拉機一問世，就得到了廣大用戶的普遍歡迎，預(yù)計不久的將來，還會有自動化程度更高、操作更舒適的草坪機械出現(xiàn)。國內(nèi)21世紀生產(chǎn)的草坪割草機仍然以步行推手推割草機為主，是國外打發(fā)達國家20世紀80年代的水平，在國外已屬淘汰產(chǎn)品。 進入二十一世紀以來，隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國除草機行業(yè)保持著多年高速增長，并隨著我國加入WTO，直到2012年，除草機行業(yè)的出口也形勢喜人，2008年，全球金融危機爆發(fā)，我國除草機行業(yè)發(fā)展也遇到了一些困難，如國內(nèi)需求下降，出口減少等，除草機行業(yè)普遍出現(xiàn)了經(jīng)營不景氣和利潤下降的局面。 2009年，隨著我國經(jīng)濟刺激計劃出臺和全球經(jīng)濟走出低谷，我國除草機行業(yè)也逐漸從金融危機的打擊中恢復(fù)，重新進入良性發(fā)展軌道。 進入2010年，全球經(jīng)濟復(fù)蘇的前景面臨波折，國內(nèi)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整的呼聲逐漸升溫，貿(mào)易保護主義的抬頭，除草機行業(yè)中技術(shù)含量低的人力密集型企業(yè)，缺乏品牌的出口導(dǎo)向型企業(yè)面臨發(fā)展危機，而注重培養(yǎng)品牌和技術(shù)創(chuàng)新能力較強的企業(yè)將占得先機，除草機行業(yè)企業(yè)如何面對新的經(jīng)濟環(huán)境和政策環(huán)境，制定適合當前形勢和自身特點的發(fā)展策略與競爭策略，是除草機行業(yè)企業(yè)在未來兩年我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整大潮中立于不敗之地的關(guān)鍵。 2010-2016年中國除草機行業(yè)市場研究及投資發(fā)展預(yù)測報告將從宏觀和微觀環(huán)境對我國除草機行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，政策環(huán)境，競爭策略，投資前景，市場容量，進出口形勢等方面進行全面而權(quán)威的分析。 1.5 割灌機存在的問題 隨著割灌機的應(yīng)用越來越廣泛，工作環(huán)境和工作量的不同導(dǎo)致了我們對不同類型割灌機的需求，所以現(xiàn)有割灌機所存在的問題也就逐漸的顯現(xiàn)出來了。 目前市場上存在著不同品牌的、國內(nèi)、外生產(chǎn)的各種各樣的割灌機，但是通過我們對現(xiàn)有割灌機的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)割灌機都屬于手扶式小型割灌機，這種割灌機只能應(yīng)用于小范圍內(nèi)的割灌作業(yè)，并且需要工作人員投入很大的體力來完成割灌。國內(nèi)研制生產(chǎn)的一些型號的割灌機存在著很多問題，比如性能不先進，只徘徊在一、兩個品種規(guī)格上，沒能形成系列化的產(chǎn)品，面對國內(nèi)眾多的用戶，無法滿足其使用要求。對于這么多的缺陷，我認為割灌機發(fā)展到了今天，技術(shù)水平逐日提高，我們必須充分利用現(xiàn)代的先進技術(shù)，努力開發(fā)研制，使國內(nèi)生產(chǎn)的割灌機早日達到國際的先進水平。 根據(jù)上述的許多問題，我們認識到必須要增加割灌機的類型，以保證可以適用于不同的割灌作業(yè)。所以本次設(shè)計的帶式割灌機是一種懸掛式割灌機，可以用于大面積的切割灌木的林區(qū)作業(yè)。 1.6 割灌機的特點和用途 割草機主要應(yīng)用在園林裝飾修剪、草地綠化修剪、城市街道、綠化景點、田園修剪、田地除草，特別是公園內(nèi)的草地和草原，足球場等其他用草場地，私人別墅花園，以及農(nóng)林畜牧場地植被等方面的修整，還可用在秋收之時。不過，割草機在鄉(xiāng)村田邊、地頭、山地割草時具有一定的局限性，主要原因在于地勢不平、供電方式和割草機的重量便攜性等問題?，F(xiàn)今常用的割草機為汽油割草機，又名汽油鋸。用途廣泛，主要用于公園草地、綠化帶、工廠草地、高爾夫球場、家里花園、草地、果園等場所的草坪修剪和美化。 其特點是工作平穩(wěn)，操作簡單，對所需要切割的對象，主要是草類的切割性強，適用于高產(chǎn)草場與大型公園等。割草機依靠切割器上動刀和定刀的相對剪切運動切割草類，其特點是割茬整齊，所需功率較小，但對牧草的適應(yīng)性差，易堵塞，適用于平坦天然的草場和人工草場作業(yè)。80年代中期開始生產(chǎn)并使用旋轉(zhuǎn)式割草機。依靠高速旋轉(zhuǎn)刀盤上的刀片沖擊切割牧草。隨著科技的提高，新改良的割草機產(chǎn)品的工作能力增強許多，在速度方面提高很多，節(jié)省了除草工人的作業(yè)時間，節(jié)約了大量的人力資源。 1.7 割灌機的分類 割灌機的工作頭部分有兩種，即刀片和尼龍頭，一般情況下，對于作業(yè)環(huán)境較好，沒有石塊等雜物時，可采用帶有刀片的割灌機，反之，則選用尼龍頭式割灌機，這樣更能提高工作效率，同時作業(yè)也更安全。按照動力的不同，割灌機分為電動和內(nèi)燃動力，而內(nèi)燃動力又可分為二沖程和四沖程汽油機；按照傳動方式的不同，割灌機分為直桿傳動和軟軸傳動；按照發(fā)動機供油方式的不同，割灌機分為浮子式、泵膜式。 目前，我國的割灌機大多是背負式輕型割灌機，而大功率的割灌機則都懸掛在履帶拖拉機上，其體積龐大、耗油量大，不適合小林區(qū)作業(yè)。背負式輕型割灌機可分為側(cè)掛式割灌機和后背式割灌機。 側(cè)掛式割灌機：國產(chǎn)2GC-3、DG-3型割灌機即屬側(cè)掛式割灌機，此類型的割灌機又稱硬軸割灌機，靠背帶上的吊鉤掛在操作者的側(cè)面，兩手握住手柄操縱機器，其發(fā)動機的曲軸與傳動軸位于同一直線上，動力通過離心式離合器、剛性軸傳至減速器，帶動工作部件旋轉(zhuǎn)進行作業(yè)。 后背式割灌機：國產(chǎn)FBG-1.3型割灌機即屬后背式割灌機，此類型的割灌機又稱軟軸割灌機，其發(fā)動機和皮帶減速裝置安裝在機架上，用背帶背負進行作業(yè)，發(fā)動機的動力通過離心式離合器、減速器、鋼絲軟軸及軸承架帶動工作部件，由于傳動軸與刀片的夾角可以調(diào)整以適應(yīng)不同身高的操作者及在不同坡地上作業(yè)，為此操作者只需用手握托住手把就可操縱工作部件。兩種割灌機在構(gòu)造上存在一定的差異，致使其具有不同的使用特點，為此，使用者需根據(jù)具體的使用條件及作業(yè)對象來正確選擇合適的割灌機機型，并通過使用實踐來掌握各自的操作要領(lǐng)。 1.8 割灌機的正確使用 熟悉割灌機的構(gòu)造、工作原理和使用規(guī)則是正確、安全使用割灌機的前提。因此，操作人員必須經(jīng)過培訓，在首次使用割灌機前要認真、仔細地閱讀使用說明書，在詳細了解其操作規(guī)則的基礎(chǔ)上方可進行操作，否則不能使用。為了保證操作人員的安全，以下幾類人群不能使用割灌機：未成年人、過度疲勞的人、患病的人、喝酒的人、因吃藥而會影響工作的人等。 機器的技術(shù)狀態(tài)直接影響使用安全性，因此，使用前和使用后都應(yīng)做好割灌機各零部件的檢查、調(diào)整和保養(yǎng)工作，使割灌機始終處于正常的技術(shù)狀態(tài)，尤其是要保證其每個工作部件都符合規(guī)定的技術(shù)要求。在使用前，首先，要檢查割灌機的刀片，看其是否鋒利，避鄉(xiāng)包“跳刀”事故發(fā)生；其次，要檢查螺母或螺釘?shù)木o固狀況，查看其是否有損壞、斷裂的情況，否則立即更換、擰緊。 在運用割灌機進行林業(yè)操作的過程中，需予以必要的勞動保護。為避免危險，操作人員不可穿短袖、裙子和工作大衣，需穿緊身的長袖上衣、長褲進行作業(yè)；作業(yè)時要戴好安全工作帽、工作手套、防護眼鏡以及耳塞等保護用具，穿防滑工作鞋，不可扎領(lǐng)帶、戴圍巾和首飾，留有長發(fā)的女士要將之扎起，以防被樹權(quán)纏住。另外，如連續(xù)、強烈的作業(yè)，一定要安排好休息和睡眠。 在用割灌機進行作業(yè)時，應(yīng)特別注意使用方法。割小灌木及割草時可用連續(xù)切割方式，作業(yè)時刀片應(yīng)自右向左切割，不允許反向切割；必須先把安全裝置裝配牢固后再操作，并注意怠速的調(diào)整，應(yīng)保證松開油門后刀頭不能跟著轉(zhuǎn)；操作時一定盡量避免碰撞 石塊或樹根，如碰撞到石塊、鐵絲等硬物，或是刀片受到撞擊時，應(yīng)將發(fā)動機熄火，檢查刀片是否損傷，如果有異?，F(xiàn)象時，不要使用。 作業(yè)時要注意環(huán)境。作業(yè)前要檢查工作區(qū)域是否存有電線、石頭、金屬物體及妨礙作業(yè)的雜物；在高溫和寒冷的天氣作業(yè)時，不要長時間的連續(xù)操作，而雨天為了防止滑倒不要進行作業(yè)，大風天氣或大霧等惡劣氣候下也不要進行作業(yè)；在作業(yè)點周圍應(yīng)設(shè)立危險警示牌，以提醒人們注意，無關(guān)人員最好遠離15米以外；工作中要想接近其他人，請在10米以外的地方給信號，然后從正面接近。 1.9 本文主要研究設(shè)計的內(nèi)容 這次設(shè)計的是帶式割灌機，它是靠液壓懸掛系統(tǒng)懸掛在拖拉機的后面，通過帶傳動帶動幾組刀具進行灌木切割作業(yè)。帶式割灌機主要包括主傳動系統(tǒng)的設(shè)計、切割機構(gòu)的設(shè)計、張緊機構(gòu)的設(shè)計和機架的設(shè)計。 第2章 割灌機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.1 帶式割灌機的設(shè)計要求 隨著地球環(huán)境的逐漸惡化，植樹造林已經(jīng)深入人心，各個國家都在大范圍的植樹造林，我國也在大面積的種植各種樹木，為了防止水土流失，灌木是非常有效的樹種，由于灌木本身的高度不高，可以很好的保護土壤。墾區(qū)林區(qū)正在快速發(fā)展，大量的人出現(xiàn)在墾區(qū)林區(qū)，如果只靠人工用刀具撫育管理不能適應(yīng)大面積造林的需要。對于大面積的灌木，切割時如果只靠人工使用手扶式割灌機不能適應(yīng)切割積灌木的需要。所以為了提高割灌作業(yè)效率，使工作可以及時完成，就需要使用割灌機來配合工作。使用割灌機進行灌木切割可以提高割灌效率，所以割灌機越來越受到人們的青睞。實踐證明，林業(yè)生產(chǎn)中使用割灌機，既能減輕工人的勞動強度，又能按時完成工作任務(wù)，是林業(yè)作業(yè)上一種高效的工具。 目前市場上存在著不同品牌的、國內(nèi)、外生產(chǎn)的各種各樣的割灌機，但是通過我們對現(xiàn)有割灌機的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)割灌機都屬于手扶式小型割灌機，這種割灌機只能應(yīng)用于小范圍內(nèi)的割灌作業(yè)，并且需要工作人員投入很大的體力來完成割灌。國內(nèi)研制生產(chǎn)的一些型號的割灌機存在著很多問題，比如性能不先進，只徘徊在一、兩個品種規(guī)格上，沒能形成系列化的產(chǎn)品，面對國內(nèi)眾多的用戶，無法滿足其使用要求。對于這么多的缺陷，我認為割灌機發(fā)展到了今天，技術(shù)水平逐日提高，我們必須充分利用現(xiàn)代的先進技術(shù)，努力開發(fā)研制，使國內(nèi)生產(chǎn)的割灌機早日達到國際的先進水平。根據(jù)上述的許多問題，我們認識到必須要增加割灌機的類型，以保證可以適用于不同的割灌作業(yè)。所以本次設(shè)計的帶式割灌機是一種懸掛式割灌機，可以用于大面積的切割灌木的林區(qū)作業(yè)。 本設(shè)計屬于懸掛式割灌機，以鐵牛-724拖拉機為動力，如圖2-1所示為鐵牛724型拖拉機，由拖拉機動力輸出軸系統(tǒng)、液壓懸掛系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、張緊機構(gòu)、割灌機構(gòu)、機架組成，設(shè)計的側(cè)重點是主傳動系統(tǒng)、切割機構(gòu)以及張緊機構(gòu)。 圖2-1 鐵牛724 拖拉機 2.2 帶式割灌機的總體構(gòu)造 帶式割灌機由主傳動系統(tǒng)、切割機構(gòu)、張緊機構(gòu)以及機架四大部分構(gòu)成。主傳動系統(tǒng)的傳動方式為帶傳動，帶傳動為一級傳動。切割機構(gòu)由帶輪、軸、軸承、軸承座、刀片組成。根據(jù)設(shè)計特點，張緊機構(gòu)選用張緊輪進行張緊。機架由整體框架、聯(lián)架組成。 主傳動系統(tǒng)中，主傳動軸通過錐齒輪傳遞動力給一級傳動軸，使一級傳動軸轉(zhuǎn)動，帶動帶輪轉(zhuǎn)動。切割機構(gòu)主要由軸、帶輪、軸承、軸承座、套筒、鋸片、壓板、開口圓螺母、墊圈組成。一級傳動軸通過帶傳動將動力傳遞給切割軸，鋸片由壓板以及開口圓螺母固定在切割軸下方，隨著切割軸的轉(zhuǎn)動，帶動鋸片轉(zhuǎn)動，進行灌木切割。張緊部分采用張緊輪張緊，我們采用密封軸承作為張緊輪。機架部分主要是將所有的部件結(jié)合成一個整體，我們要將整個傳動機構(gòu)和切割機構(gòu)放在機架中，以達到機架的支撐、固定的作用，除了整體機架以外，帶式割灌機是懸掛在拖拉機上的，還應(yīng)有一個聯(lián)架，作為拖拉機和帶式割灌機之間連接的橋梁。 整個帶式割灌機是由拖拉機動力輸出軸輸出動力，經(jīng)由萬向軸和萬向軸聯(lián)軸器傳遞動力給主傳動軸，主傳動軸通過錐齒輪將動力傳遞給一級傳動軸，一級傳動軸上有帶輪，通過帶傳動將動力傳遞給切割軸，鋸片位于切割軸下方，隨著切割軸的轉(zhuǎn)動完成切割作業(yè)。如圖2-2所示： 圖2-2 割灌機總體結(jié)構(gòu) 2.3 本章小結(jié) 本章確定了帶式割灌機的設(shè)計要求為懸掛式割灌機，以鐵牛-724拖拉機為動力，由拖拉機動力輸出軸系統(tǒng)、液壓懸掛系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、張緊機構(gòu)、割灌機構(gòu)、機架組成，設(shè)計的側(cè)重點是主傳動系統(tǒng)、切割機構(gòu)以及張緊機構(gòu)。 第3章 割灌機的重要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.1 主傳動系統(tǒng)設(shè)計 這次設(shè)計的帶式割灌機是以鐵牛-724拖拉機為動力，由拖拉機動力輸出軸將動力傳遞給主傳動軸，主傳動軸再通過錐齒輪將動力傳遞給帶輪軸，帶輪軸通過帶傳動將動力傳遞給切割機構(gòu)，完成整個割灌機的動力傳動，如圖3-1所示為主傳動系統(tǒng)示意圖。 圖3-1 主傳動系統(tǒng)示意圖 3.1.1 帶傳動的設(shè)計 通過查驗資料，我們知道在相同條件下，V帶能傳遞較大的功率，即在傳遞相同的功率時，V帶傳動的結(jié)構(gòu)更加緊湊，此外V帶傳動允許的傳動比也較大，所以在本次設(shè)計中我們選用普通V帶傳動的傳動方式。 本次設(shè)計的帶式割灌機是由鐵牛-724拖拉機動力輸出軸傳遞動力，鐵牛-724拖拉機的額定功率為53KW，額定轉(zhuǎn)速為2200r/min，動力輸出轉(zhuǎn)速720r/min，動力輸出功率為17Kw。 1.計算功率Pc： 由《機械設(shè)計》一書中查得工作情況系數(shù)KA=1.2，Pc=KAP=(1.2×17)Kw=20.4Kw 2.選取普通V帶型號： 根據(jù)Pc=20.4kW，n1=720r/min，由資料確定選用B型。 3.確定帶輪基準直徑dd，并驗算帶速v 查得，dd應(yīng)不小于125mm，現(xiàn)取dd=170mm，ε≈0，傳動比i=1。(實際中可能會有一部分動力損失) 驗算帶速v： ()m/s m/s (3-1) 在5～25 m/s范圍內(nèi)，帶速合適。 4.確定帶長和中心距并驗算帶輪包角 由0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)得280≤a0≤800 初步選取中心距a0=500mm，得帶長： (3-2) []mm 1628mm 查資料選用基準長度Ld=1800mm。可近似計算實際中心距 (3-3) 小于700mm，中心距滿足要求。 中心距調(diào)整范圍 amax=a+0.03Ld=(586+0.03×1800)mm=640mm amin=a-0.05Ld=(586-0.05×1800)mm=496mm 驗算帶輪包角α，由式得 (3-4) 包角合適。 5.確定V帶根數(shù)z 查得 P0=3.30kW，查得 △P0=0.17kW 查得 Kα=1.00，查得 KL=0.95， (3-5) 取4根。 6.確定初拉力 查得 q=0.17kg/m，得單根V帶的張緊力 (3-6) 7.求壓軸力FQ 壓軸力為 (3-7) 8.帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 V帶輪由輪緣、輪轂和連接這兩部分的輪輻或腹板組成，其中輪緣用于安裝V帶，輪轂與軸相配合，由于V帶是標準件，所以V帶輪輪緣的尺寸與帶的型號和帶的根數(shù)有關(guān)。 在前面我求得V帶根數(shù)為4根，帶輪的基準直徑dd=170mm，我根據(jù)實際情況初定帶輪段軸的直徑為50mm，根據(jù)dd≤(2.5～3)ds(ds為軸的直徑，mm)我采用實心式帶輪。 查資料我確定bp=14mm，ha=4mm，f=12mm，hf=12mm，δ=48mm，da=178mm。 V帶參數(shù)之間的關(guān)系如下： dh=2ds=130mm，L=1.5ds=120mm，B=84mm。 如圖3-2為帶輪的結(jié)構(gòu)圖。 圖3-2 帶輪結(jié)構(gòu)示意圖 輪槽的工作面要進行精加工，保證適當?shù)拇植诙戎担詼p少帶的磨損，保證帶的疲勞壽命。帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用材料的牌號為HT150或HT200。 3.1.2 軸的設(shè)計 本次設(shè)計的帶式割灌機有主傳動軸一根，一級傳動軸一根。其中每根傳動軸上均有皮帶輪一個，軸上采用圓錐滾子軸承進行固定，圓錐滾子軸承主要承受徑向載荷，也可以承受一定的雙向軸向載荷。它的摩擦阻力小，極限轉(zhuǎn)速高，結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，應(yīng)用范圍最廣。 3.1.3 主傳動軸的設(shè)計 1.初估軸的最小直徑 軸的材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機械設(shè)計》一書中查得σb=640MPa。查資料取C=110，得 (3-8) 2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1) 擬定軸上零件裝配方案 根據(jù)安裝要求，首先確定了軸上主要零件的相互位置。從左到右依次是軸承座、軸承、錐齒輪、軸承、軸承座。所以我們確定裝配方案為軸承、軸承座依次由軸的左端裝入，錐齒輪、軸承、軸承座依次從軸的右端裝入，如圖3-3所示： 圖3-3 軸上零件的位置 圖3-4 主傳動軸示意圖 (2) 初定各段直徑 如圖3-4所示： 裝軸承軸端Ⅰ—Ⅱ，因為d≥31.57mm，所以dⅠ—Ⅱ=40mm； 自由段Ⅱ—Ⅲ，dⅡ—Ⅲ=55mm； 裝錐齒輪段Ⅲ—Ⅳ，dⅢ—Ⅳ=45mm； 裝軸承軸端Ⅳ—Ⅴ，dⅣ—ⅤdⅤ—Ⅵ=40mm； 自由段Ⅴ—Ⅵ，dⅤ—Ⅵ=38mm。 (3) 確定各段長度 裝軸承軸段Ⅰ—Ⅱ，lⅠ—Ⅱ=20mm； 裝套筒軸段Ⅱ—Ⅲ，lⅡ—Ⅲ=170mm； 裝錐齒輪軸段Ⅲ—Ⅳ，lⅢ—Ⅳ=38mm； 裝軸承軸段Ⅳ—Ⅴ，lⅣ—Ⅴ=68mm； 自由段Ⅴ—Ⅵ，lⅤ—Ⅵ=93mm。 (4) 軸上零件的周向固定 皮帶輪與軸的軸向固定采用平鍵連接。按dⅢ—Ⅳ由手冊查得普通平鍵剖面bh=16mm10mm(GB/T 1096—2003)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為30mm。 (5) 考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性 考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性，軸肩處的圓角半徑R的值為2mm，軸端倒角C=2mm。 3.1.4 帶輪軸的設(shè)計 1.初估軸的最小直徑 軸的材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機械設(shè)計》一書中查得σb=640MPa。查資料取C=110，得 (3-9) 2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1) 擬定軸上零件裝配方案 根據(jù)安裝要求，首先確定了軸上主要零件的相互位置。從左到右依次是開口圓螺母、墊圈、帶輪、軸承、套筒、錐齒輪。所以我們確定裝配方案為開口圓螺母、帶輪依次由軸的上端裝入，軸承、套筒、錐齒輪、開口圓螺母、墊圈依次從軸的下端裝入，如圖3-5所示： 圖3-5 軸上零件的位置 (2) 初定各段直徑 如圖3-6所示： 圖3-6 帶輪軸示意圖 裝皮帶輪軸段Ⅲ—Ⅳ，由于前面求出皮帶輪直徑170mm，這段軸的直徑dⅢ—Ⅳ=50mm； 裝開口圓螺母Ⅰ—Ⅱ，因為d≥31.57mm，所以dⅠ—Ⅱ=48mm； 自由段Ⅱ—Ⅲ，dⅡ—Ⅲ=44mm； 自由段Ⅳ—Ⅴ，dⅣ—Ⅴ=65mm； 裝軸承軸段Ⅴ—Ⅵ，dⅤ—Ⅵ=55mm； 裝套筒、錐齒輪軸段Ⅵ—Ⅶ，dⅥ—ⅦⅦ=45mm； 自由段Ⅶ—Ⅷ，dⅦ—Ⅷ =38mm； 裝開口圓螺母軸段Ⅷ—Ⅸ，dⅧ—Ⅸ=42mm。 (3) 確定各段長度 裝開口圓螺母Ⅰ—Ⅱ，lⅠ—Ⅱ=31mm； 自由段Ⅱ—Ⅲ，lⅡ—Ⅲ=2mm； 裝皮帶輪軸段Ⅲ—Ⅳ，lⅢ—Ⅳ=200mm； 自由段Ⅳ—Ⅴ，lⅣ—Ⅴ=50mm； 裝軸承軸段Ⅴ—Ⅵ，lⅤ—Ⅵ=60mm； 裝套筒、錐齒輪軸段Ⅵ—Ⅶ，lⅥ—Ⅶ=90mm； 自由段Ⅶ—Ⅷ，lⅦ—Ⅷ=2mm； 裝開口圓螺母軸段Ⅷ—Ⅸ，lⅧ—Ⅸ=18mm。 (4) 軸上零件的周向固定 皮帶輪與軸的軸向固定采用平鍵連接。按dⅢ—Ⅳ由手冊查得普通平鍵剖面bh=22mm14mm(GB/T 1096—2003)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為172mm。 (5) 考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性 考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性，軸肩處的圓角半徑R的值為2mm，軸端倒角C=2mm。 3.2 切割機構(gòu)的設(shè)計 切割機構(gòu)是安裝在二級傳動軸上的，隨著軸的轉(zhuǎn)動，下面的刀片對灌木進行切割。本次設(shè)計的帶式割灌機可以切割直徑在18cm以內(nèi)的各種灌木。 首先，我們選擇的切割刀具是圓形鋸齒刀具，和電鋸上的刀類似，灌木雖然比較細，但是也比較硬，所以選擇用鋸齒刀進行割灌作業(yè)。這種鋸齒刀在市場上被稱為鋸片。我們選擇木工鋸片，市場上鋸片的種類很多，材料也有所不同，有鐵鋸片、鋼鋸片、合金鋸片，合金鋸片雖然價格貴一點，但由于結(jié)實耐用，現(xiàn)在用的比較多，所以我們選擇合金鋸片。 圖3-9 合金鋸片 圖3-10 合金鋸片 如圖3-9、3-10，為現(xiàn)在市場中的兩種合金鋸片，我們可以根據(jù)灌木的種類、粗細選擇我們所要用的鋸片的型號、種類。 切割部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計： 圖3-11 切割機構(gòu)示意圖 切割機構(gòu)主要由軸、帶輪、軸承、軸承座、套筒、鋸片、壓板、開口圓螺母、墊圈組成。 一級傳動軸通過帶傳動將動力傳遞給切割軸，鋸片由壓板以及開口圓螺母固定在切割軸下方，隨著切割軸的轉(zhuǎn)動，帶動鋸片轉(zhuǎn)動，進行灌木切割。 3.3 張緊機構(gòu)的設(shè)計 采用各種材料制作成的V帶都不是完全的彈性體，在帶的初拉力的作用下，V帶經(jīng)過一定時間的工作后，就會因為塑性變形而發(fā)生松弛的現(xiàn)象，使初拉力F0降低。為了繼續(xù)保持帶傳動的工作能力，應(yīng)該定期的檢驗初拉力的值，如果檢驗時發(fā)現(xiàn)初拉力值不是初始值時，必須重新進行帶的張緊，才能恢復(fù)正常工作。 我們常用的張緊方式有三種，分別是定期張緊裝置、自動張緊裝置和采用張緊輪的裝置。 定期張緊裝置是通過定期調(diào)整機械的中心距的方法來將帶重新張緊。在水平或傾斜不大的傳動中，可用圖3-12中(a)的方法，將帶有帶輪的電動機安裝在制有滑道的基板上。要調(diào)節(jié)帶的拉力時，松開基板上各螺栓，旋動調(diào)節(jié)螺釘，將電動機向右推移到所需的位置，然后擰緊螺栓。在垂直的或接近垂直的傳動中，可用圖3-12中(b)所示的方法，將帶有帶輪的電動機安裝在可調(diào)的擺駕上，通過調(diào)節(jié)螺桿使擺動架繞一定軸旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)張緊的目的。 (a) 移動式 (b) 擺動式 圖3-12 定期張緊裝置 自動張緊裝置常用于中、小功率的傳動。將帶有帶輪的電動機安裝在浮動的擺駕上，如圖3-13所示，利用電動機和擺駕的自重，使帶輪同電動機繞固定的軸線運動，以自動維持張緊力。但當傳動功率過大或啟動力矩過大時，傳動帶將擺駕上提此時要在擺駕上加輔助裝置以消除振動。自動張緊裝置不能應(yīng)用在高速度的帶傳動中。 圖3-13 自動張緊裝置 當機械的中心距不能調(diào)整的時侯，可以采用張緊輪來將帶進行張緊。張緊輪一般應(yīng)放在帶松邊的內(nèi)側(cè)，使帶只承受單向彎曲，以減少帶使用壽命的縮減。同時張緊輪還應(yīng)盡量的貼近大帶輪，以免影響帶在小帶輪上的包角。 本次設(shè)計的是V帶的固定中心距傳動，根據(jù)帶傳動的張緊要求，我們選擇張緊輪裝置進行帶的張緊。 圖3-14 張緊機構(gòu)示意圖 如圖3-14，為采用張緊輪進行帶的張緊的張緊機構(gòu)示意圖。 3.4 機架的設(shè)計 機架是機器中的典型的非標準零件，是底座、機體、床身、車架、橋架(起重機)、殼體、箱體以及基礎(chǔ)平臺等零件的統(tǒng)稱，起到支撐、容納其他零部件和保證其相對位置的作用。 機架根據(jù)外形結(jié)構(gòu)的不同，可分為梁柱式、框架式、板塊式和箱殼式。按材料不同，可分為金屬機架和非金屬機架，金屬機架的常用制造方法有鑄造和焊接兩種，分別為鑄造機架和焊接機架；按構(gòu)件的幾何特征不同，機架還可以分為桿系結(jié)構(gòu)、板殼結(jié)構(gòu)和實體結(jié)構(gòu)，但有時候很難將一具體機架劃歸于一種結(jié)構(gòu)進行力學計算，而常常需要將其簡化為幾種結(jié)構(gòu)的組合，用有限元法計算。 機架作為非標準零件，同樣應(yīng)滿足零件設(shè)計的一般要求，即功能要求、加工工藝要求和經(jīng)濟性等要求。機架設(shè)計應(yīng)著重考慮機架的強度、剛度、精度、尺寸穩(wěn)定性、吸振性及耐磨性等，還要求造型美觀、質(zhì)量輕、成本低、結(jié)構(gòu)及工藝性合理。 根據(jù)本次設(shè)計的要求，我們選擇的機架外形結(jié)構(gòu)為框架式的金屬機架。本次設(shè)計的機架主要起支撐、固定的作用，采用焊接方法加工，材料選擇方鋼，方鋼的焊接性能好、成本較低、耐磨和吸振性好，所以應(yīng)用較廣。機架需要進行時效處理，以使機架在精加工前釋放鑄造所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，使機架充分變形，形狀趨于穩(wěn)定后再進行精加工，從而保證長期使用的幾何精度。 機架的抗拉或抗壓強度和剛度，一般僅與其斷面面積的大小有關(guān)，而與斷面形狀無關(guān)。合理調(diào)整截面的形狀，提高其慣性矩和截面系數(shù)，對于機架零件的強度和剛度有較大的提高，從而充分發(fā)揮出材料的優(yōu)點，所以說機架的截面形狀的確定是否合理是機架設(shè)計中的一個主要方面。截面形狀應(yīng)與機架所受載荷種類相適應(yīng)，方形截面的抗扭慣性矩較大。 首先我們確定機架的形狀，如圖3-15所示。 圖3-15 機架結(jié)構(gòu)示意圖 圖3-16 機架結(jié)構(gòu)示意圖 圖3-15、3-16所示的這個機架是采用焊接手段完成的，材料是方鋼，材料的截面為邊長35mm、45mm的正方形，材料如圖3-17所示： 圖3-17 方鋼示意圖 機架上還有鋼板，肋板，材料如圖3-18所示： 圖3-18 鋼板示意圖 在本次設(shè)計中，機架部分主要是將所有的部件結(jié)合成一個整體，我們要將整個傳動機構(gòu)和切割機構(gòu)放在機架中，以達到機架的支撐、固定的作用，如圖3-19所示： 圖3-19 機架示意圖 此外，除了整體機架以外，帶式割灌機是懸掛在拖拉機上的，還應(yīng)有一個聯(lián)架，作為拖拉機和帶式割灌機之間連接的橋梁，聯(lián)架如圖所示： 圖3-20 聯(lián)架示意圖 圖3-21 聯(lián)架示意圖 3.5 本章小結(jié) 本章主要設(shè)計了帶式割灌機的主傳動系統(tǒng)、帶傳動、軸、主傳動軸、帶輪軸、切割機構(gòu)、張緊機構(gòu)、機架。對這些部位的尺寸，選材等進行了設(shè)計。 特別是機架部分，是機器中的典型的非標準零件，是底座、機體、床身、車架、橋架(起重機)、殼體、箱體以及基礎(chǔ)平臺等零件的統(tǒng)稱，起到支撐、容納其他零部件和保證其相對位置的作用。 切割機構(gòu)是割灌機的重要結(jié)構(gòu)，是安裝在二級傳動軸上的，一級傳動軸通過帶傳動將動力傳遞給切割軸，鋸片由壓板以及開口圓螺母固定在切割軸下方，隨著切割軸的轉(zhuǎn)動，帶動鋸片轉(zhuǎn)動，進行灌木切割。選擇的切割刀具是圓形鋸齒刀具，灌木雖細但硬，所以選擇用鋸齒刀進行割灌作業(yè)，這種鋸齒刀在市場上被稱為鋸片。而選擇木工鋸片，市場上鋸片的種類很多，材料也有所不同，有鐵鋸片、鋼鋸片、合金鋸片，合金鋸片雖然價格貴一點，但由于結(jié)實耐用，現(xiàn)在用的比較多，所以我們選擇合金鋸片。 第4章 校核計算 4.1 軸的校核計算 1.軸的受力分析 (1) 求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩(T)： (4-1) (2) 求軸上作用力： 帶輪上的圓周力： (4-2) 軸所受的徑向力只有由軸的自重而受的重力。 2.校核軸的強度 (1) 作軸的空間受力簡圖，如圖4-1所示： 圖4-1 軸的空間受力簡圖 (2) 作轉(zhuǎn)矩T圖，如圖4-2所示： T= 圖4-2 轉(zhuǎn)矩T圖 (3)作當量彎矩圖，如圖4-3所示： 因單向回轉(zhuǎn)，視扭矩為脈動循環(huán)，α≈0.6，則截面處的當量彎矩為： (4-3) 圖4-3 當量彎矩圖 (4) 按當量彎矩校核軸的強度。由圖4-3可見，截面處當量彎矩最大，故應(yīng)對此截面校核。截面處的強度公式按式(4-4) 得 (4-4) 查得，對于45鋼，，故軸的強度足夠。 因為本次設(shè)計的三根軸轉(zhuǎn)速一致，所受轉(zhuǎn)矩、彎矩也相同，所以三根軸的強度均滿足設(shè)計、使用要求。 4.2 軸承的選擇與校核計算 本次設(shè)計中的軸承主要工作是將軸固定，軸承的內(nèi)圈與軸之間是采用過盈配合的。 1.初選軸承型號 根據(jù)工作需要和安裝軸承段軸的直徑，初選GB/T 29-1994圓錐滾子軸承30000型02系列。由手冊查得： C=51000N，e=0.37，Y=1.6 2.軸承壽命的計算 因為本次設(shè)計中所用的軸承都是一樣的，所以按其中的一個來計算軸承的使 用壽命。由于工作溫度是在1200以下的，由《機械設(shè)計手冊》一書中查得ft=1。由此可求得： (4-5) 軸承得使用壽命比較長，所以選用圓錐滾子軸承30000型02系列可以承擔使用需要。 4.3 機架的校核計算 我們整個機架所采用的為邊長45mm的實心方鋼。 1.計算機架重量G總 首先計算總長度： L=15120+4864+3460+472+52=23968mm 查資料可知，邊寬40mm的方鋼每米重量，我們可以計算出我們所采用的方鋼每米重量為： 所以可得機架總重為： 2.機架的強度校核 根據(jù)材料力學所學知識，可計算出機架上最大正應(yīng)力為83.6MPa，根據(jù)《機械設(shè)計手冊》，可查得許用應(yīng)力~460MPa，取安全因數(shù)n=3，125~153 MPa。 因為<，所以機架強度足夠。 根據(jù)材料力學所學知識，利用疊加法求彎曲變形，計算可得最大變形處撓度為1.9mm。由《機械設(shè)計手冊》可知，在懸臂梁中，受彎構(gòu)件的跨度為懸臂梁的懸伸長度的兩倍。 <2=3.3mm，符合要求，所以機架的剛度滿足要求。 4.4 本章小結(jié) 本章對軸、軸承以及機架進行了校核計算，軸的受力分析，軸的強度均滿足設(shè)計、使用要求，因為本次設(shè)計的三根軸轉(zhuǎn)速一致，所受轉(zhuǎn)矩、彎矩均相同，因此軸滿足使用要求。根據(jù)工作需要和安裝軸承段軸的直徑及軸承的使用壽命，選定GB/T 29-1994圓錐滾子軸承30000型02系列。機架所采用的為邊長45mm的實心方鋼，確定了機架的重量、長度。計算機架的剛度。 結(jié) 論 本次設(shè)計的帶式割灌機是懸掛在拖拉機后方的，靠拖拉機輸出動力，通過帶傳動傳遞動力完成割灌作業(yè)，它能切割半徑9cm以內(nèi)的灌木。本次設(shè)計主要是設(shè)計了帶式割灌機的主傳動系統(tǒng)，通過萬向軸連接拖拉機動力輸出軸和主傳動軸，用錐齒輪將動力傳遞給以及傳動軸，完成主要的動力傳動；設(shè)計了帶式割灌機的切割系統(tǒng)，通過帶傳動將動力傳遞給切割軸，切割軸下端裝夾鋸片；設(shè)計了帶式割灌機的張緊系統(tǒng)，使用張緊輪張緊的方法；設(shè)計了機架和聯(lián)架，確定了帶式割灌機各個部件的布局方式，完成了帶式割灌機的設(shè)計。 不積小流無以成江海。畢業(yè)接近尾聲，再回首設(shè)計過程，深切體會到無論做什么事情都是從一點一滴開始的，從一個小小的開始，到中途的不斷休整，再到最后的不斷完善。通過反復(fù)地實踐和親身體會，才能不斷完善自己。 本次設(shè)計可以說是對各門專業(yè)知識綜合運用，對以前所學點滴知識的再一次系統(tǒng)性的綜合考察和檢驗。通過查閱和研究一些資料，進一步開闊了自己的視野，也是通過查閱資料，提高了進行文獻檢索的能力。也培養(yǎng)鍛煉自己的自學能力和綜合能力，利用所學的知識解決實際問題。 致 謝 本論文的研究工作是在姜峰老師的精心指導(dǎo)和悉心關(guān)懷下完成的。***老師淵博的專業(yè)知識、誨人不倦的敬業(yè)精神、敏銳的洞察力與身體力行的工作作風給我留下了深刻的印象。在課題進展遇到困難的時候，**老師給予我極大的支持，提出了許多建設(shè)性的建議，極大的促進了課題的進展。在本次論文的寫作過程中給予我悉心指導(dǎo)，從開始收集材料到論文完成的過程中遇到諸多困難，都是她給我鼓勵和指引，使我能夠克服重重困難，將論文順利的完成，在此向**老師致以誠摯的感謝，您的幫助使我成長。 其次，同樣感謝其他的老師們在這4年的大學生活中對我的關(guān)愛，也要感謝我親愛的同學們、朋友們，對我的照顧和支持。大學生活即將結(jié)束了，在這里，我祝福老師們身體健康生活美滿，祝我的同學們都能順利畢業(yè)有個好前程。 最后，感謝所有給予我關(guān)心和支持的親人、師長、同學與朋友們。 參考文獻 [1] 潘毓學.機械原理[M].華中科技大學出版社，2016年1月. 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