毕业设计(论文)桔园除草机设计(含全套CAD图纸).doc
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1、全日制普通本科生毕业设计 桔园除草机设计 THE DESIGN OF THE CITRUS ORCHARD WEEDER 由于部分原因,说明书已删除大部分,完整版说明书,CAD图纸等,联系153893706 学生姓名: 学 号: 年级专业及班级:2008级机械设计制造及其自 指导老师及职称: 副教授 学 部:理工学部 提交日期:2012年5月 全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明:所呈交的本科毕业论文是本人在指导老师的指导下,进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个
2、人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。同时,本论文的著作权由本人与湖南农业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名: 年 月 日 目 录摘要1关键词11 前言1 1.1设计的意义2 1.2产品的用途及使用范围22 桔园除草机的设计原理和参数2 2.1主要工作原理2 2.2主要技术指标和重要技术参数3 2.3已经考虑过的若干方案的比较3 2.3.2桔园除草机的工作设计方案4 2.3.3其他工作设计方案的比较4 2.4关键问题及其解决办法5 2.4.1 增速机构的设计选择5 2.4.2 几种增速方式的实现比较63 桔园除草机的整体设计8
3、 3.1 整体设计方案8 3.1.1桔园除草机的设计原理8 3.1.2 方案的选择94 桔园常见杂草切割阻力研究9 4.1 试验台构成及原理9 4.2研究结果115 齿轮的计算部分11 5.1齿轮设计思路及要求12 5.2齿轮设计过程136 轴的计算部分15 6.1桔园除草机中轴II的设计15 6.2桔园除草机中轴I的设计187 刀具的设计计算部分21 7.1 刀具的概述21 7.2 刀具的运动分析22 7.3 刀具的结构尺寸及相关参数238 端面齿轮及拨杆的设计部分24 8.1端面齿轮和拨杆的概述24 8.2 端面齿轮和拨杆的运动分析249 结论28参考文献28桔园除草机设计学 生指导老师:
4、 摘 要:本设计中,桔园除草机主要利用滚动的轮子带动机械运动,结构简单,连接平稳,噪音极小,并且操作十分容易,既给使用人带来方便,也给周围的人带来舒适,安静的环境,能更好的满足客户的需要。本文基于机械设计和相关的理论研究,设计了桔园除草机的传动部分,并且用凸轮和推杆的设计方法设计了端面齿轮和拨杆。此次设计的桔园除草机的左右两侧对称,其特点是结构简单,受力均匀,运行平稳,摩擦阻力小,弯曲性能好,不易出现堵塞,具有很强的适应性。 关键词:桔园除草机;除草;减速器;凸轮The Design of the Citrus Orchard WeederStudent: Tutor(Oriental Sci
5、ence Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128) Abstract:This design, orchard weeding machine mainly use the scroll wheel drive mechanical motion., has simple structure, low noise, smooth operation, and very easy to use, bring convenience to people around, comfortable and
6、quiet environment. To better meet the needs of the client. Based on the mechanical design and relevant theory research and design, orchard weeding machine transmission part, and the design method of CAM and putting the end gear and dial design. The design of orchard weeding machine, its characterist
7、ic is the symmetry of simple structure, smooth operation, small bending, friction, good performance, do not appear to jam, strong adaptability.Keyword:Hand orchard weeding machine;Cut grass;reducer;Cam1 前言1.1 设计的意义 除草机械至今已有200多年的历史,桔园除草机多使用内燃机作动力,排气污染量和噪声危害严重。国家大力提倡“节能减排”的今天,随着国家“十二五政策”的宣传落实执行,节能产品必
8、将受到越来越多消费者的青睐。保护环境,减少空气污染,从我做起,人人有责,让天空多一点蓝色,减少碳排放,为地球降温,让自己和下一代拥有更健康绿色环境。设计一个无废气污染无噪音污染无废水污染的除草机有着很好的前景。此设计中的桔园除草机主要利用滚动的轮子带动机械运动,结构简单,连接平稳,噪音极小,并且操作十分容易,既给使用人带来方便,也给周围的人带来舒适,安静的环境。1.2 产品的用途及使用范围 由于动力引擎除草机有动力装置,保养,维护费用较高;同时动力引擎除草机主要依靠刀片的高速旋转把草排出,因此,对整机的安全性要求较高,操作时也会给工作人员带来强烈的震动,使操作很不舒适。虽然,动力引擎桔园除草机
9、除草效率较高,除草效果较好,但是,其价格也较昂贵,就目前来说,一般的用户难以接受。通过市场调研,我决定设计一种无引擎驱动,无污染,轻便简洁,操作方便和美观实用适用于一般用户的桔园除草机,无需引擎,可谓绿色环保的除草机。对提倡环保的地域,是理想的除草工具。2 桔园除草机的设计原理和参数2.1 主要工作原理 本次设计的桔园除草机主要利用轮子运动传动变速箱中的齿轮实现刀具的往复运动的功能。桔园除草机由变速齿轮、端面齿轮、拨杆和剪刀等构件组成,端面齿轮和拨杆是一对工作组合。端面齿轮通过自身的转动将旋转方向的力传动给拨杆,引起水平方向的往复运动,从而使刀具自身往复运动。由于除草机变速变矩范围不够大,因此
10、在刀具的选择上尤其注意以提高除草机自身效率为重要原则。 除草机工作时由人推动机器行走,从而使除草机的后轮1传动,带动与其同在一根轴上的大齿轮2传动,通过齿轮2与齿轮3组成的增速机构使速度得以提升,并带动端面凸轮4(为了实现几何形状封闭和便于调整,采取两个端面凸轮以背靠背形式装配)回转,端面凸轮4带动拨杆5运动,通过端面凸轮4与拨杆5组成的转换机构将回转运动变为直线往复运动,使固定其上的活动刀片与固定在机架上的固定刀片形成相对交错运动,完成除草动作。如图1所示:图1 机器的运动简图Fig.1 Machine movement diagram 2.2 主要技术指标和重要技术参数2.2.1 该除草机
11、的总体设计参数外形尺寸:输入功率:轮子转速:力矩:净质量:变速要求:单级刀具,一固定刀片和一活动刀片相互运动2.2.2 该除草机的刀具设计参数表1 刀具设计参数Table1 Tool design parameters 项目切割器的形式切割幅宽刀片间距刀片运动形式刀片往复频率刀片形状配套动力操作人数净重桔园除草机往复切割240mm20mm单动860r/min平形149.1W113r/min1人30kg2.3 已经考虑过的若干方案的比较2.3.1 常见几种除草机械除草原理 (1)滚刀式除草机15。其由带有刀片的滚筒和不动的床刀组成。滚刀的形状像一个圆柱形鼠笼,切割刀呈螺旋形安装在圆柱表面,滚刀旋
12、转带动草茎相对于底刀产生一个逐渐切割的滑动剪切而将草茎剪断。滚刀式除草机剪草的质量取决于滚刀上刀片数和滚刀的转速,滚刀上刀片数越多,单位长度行进中切割的次数就越多,切下的草也越细,滚刀的刀片数一般为312片不等;滚刀的转速越高,切下的草也越细。滚刀式除草机其价格贵,维修保养要求严格。 (2)旋刀式除草机(又称悬刀式)15。它是由横向悬挂在直立轴上的刀片高速旋转打切草的上部叶片。其工作装置为一长条形除草刀或多把除草刀在水平刀盘上,高速旋转的刀刃与草茎碰撞而将其割断,为无支承切割。刀刃的后面是类风叶形状,在高速旋转下,对地面形成一定的真空将草茎吹成直立状态,便于切割并与罩壳相结合,形成涡流将割下的
13、碎草送人集草装置或从罩壳出口喷出洒出来,是国内外目前最流行的除草机。 (3)甩刀式除草机15。其切割装置由多把垂直于地面的刀片铰接在旋转组成的旋转轴上, 当高速旋转时,在离心力作用下,其刀片像垂直于轴芯的甩刀,端部刀刃不断地冲击切割草茎。由于刀片与刀轴或刀盘为铰接, 当碰到坚硬冲击不断的物体时可以避让而不致损坏机器。 (4)甩绳式除草机15。其工作装置是由一个内装尼龙绳的打草盘、背向人的护罩组成。当打草盘高速旋转时,露在外面的尼龙绳在离心力作用下,像一束伸直的刀刃快速撞击草茎而切割断草。2.3.2除草机的工作设计方案 我们所设计的桔园除草机首先要通过一个传力构件将人力传递出去。为了让操作者在正
14、常行走速度下操作,传递出去的力通过增速机构继续传递。因执行除草动作刀片的相对运动方向与人行进的方向垂直,经前面增速机构传递过来的运动都需要再经过一级转换机构传递到执行构件。通过分析得到除草机的组成框图,如图2所示。图2 桔园除草机的组成框图Fig.2 Hand push type citrus orchard and weeding machine composition diagram2.3.3 其他工作设计方案的比较 此处已删除 结论:计算可得弯曲疲劳强度足够。6 轴的计算部分6.1 桔园除草机中轴II的设计 (1)选择轴II的材料。该轴无特殊要求,选择45钢调质处理,初步估算轴径:按扭转
15、强度估算输入端的最小轴径。按45钢,取 根据公式,取 (2)轴II的结构设计。轴II上零件的轴向定及位周向定位。 从左轮子连接处向右取:。 考虑轴的结构工艺性:考虑到轴的结构工艺性,在轴的左端和右段均制成倒角。 (3)轴II的强度演算。经结构设计之后,各轴段作用力大小和作用点位置、轴承跨距、各段轴径等参数均已知。 齿轮上作用力的大小转矩: 齿轮端面分度圆直径: 圆周力: 径向力: 轴向力: (8) 受力简图如13所示: 图13 垂直面上受力简图 Fig.13 Vertical surface force diagram 垂直面上轴承的支反力及主要截面的弯矩: 截面C处的弯矩为: 垂直面上截面的
16、弯矩如下所示: 图14 垂直面上截面的弯矩Fig.14 The moment of the vertical plane cross-section 水平面上轴承的支反力及主要截面的弯矩:截面C处的弯矩为:水平面上截面的支反力如14图所示:图15 水平面上截面的支反力Fig.15 Reaction force horizontal plane cross-section 截面C处的合成弯矩为:水平面上截面的弯矩及合成弯矩:图16 水平面上截面的弯矩及合成弯矩Fig.16 Horizontal plane cross-section of the moment and synthetic mom
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