推移式割草机设计_毕业设计(编辑修改稿)

推移式割草机设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

齿面接触疲劳强度计算的法面模数 mn大于由齿根弯曲强度计算的模数， 取 mn=2,已可满足弯曲强度。 但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳算得的分度圆直径 d1= 来计算应有的齿数。 于是有 : 11 14c os 011  nmdZ  ，取 281Z 大齿轮齿数  ZiZ ，取 Z2=60。 这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费 【 8】。 几何尺寸计算 1）计算中心距 mmmnZZa s2 2)6028(co s2 )21( 0    将中心距圆整为 91mm。 2）按圆整后的中心距修正螺旋角 2)6028(a r c c o s2 )21(a r c c o s   a mnZZ 因β值改变不多，故参数 HZK 等不必修正。 计算大、小齿轮的分 度圆直径 mmmZd n o s 228c o s1 01   =58mm mmmZd n o s 260c o s 022   =125mm 计算齿轮宽度 mmdb d   齿轮的 设计准则 齿轮传动是靠齿与齿的啮合进行工作的，轮齿是齿轮直接参与工作的部分，所以齿轮的失效主要发生在轮齿上。 主要的失效形式有轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合以及塑性变形等。 齿轮传动的失效形式不大可能同时发生，但却是互相影响的。 例如齿面的点蚀会加剧齿面的磨损，而严重的磨损又会导致轮齿折断。 在一定条件 下，由于上述第 一、二 种失效形式是主要的，因此设计齿轮传动时，应根据实际工作条件分析其可能发生的主要失效形式，以确定相应的设计准则。 对于软齿面 (硬度≤ 350HBS)的闭式齿轮传动，润滑条件良好，齿面点蚀将是主要的失效形式，在设计时，通常按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核。 12 对于硬齿面 (硬度 350HBS)的闭式齿轮传动，抗点蚀能力较强，轮齿折断的可能性大，在设计计算时，通常按齿根弯曲疲劳强度设计，再按齿面接触疲劳强度校核。 开式齿轮传动，主要失效形式是齿面磨损。 但由于磨损的机理比较复杂， 目前尚无成熟的设计计算方法，故只能按齿根弯曲疲劳强度作为设计准则，为了延长开式、半开式齿轮传动的寿命，可用增大模数 10％ 20％的办法来考虑磨损的影响 【 9】。 由于本次设计的推移式割草机的齿轮传动属闭式传动且属于高速传动的硬齿面，因此需按 齿根弯曲疲劳强度 作为设计准则。 齿轮的材料选择及其热处理 齿轮是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件。 齿轮传动通过轮齿互相啮合来传递空间任意两轴间的运动和动力，并可以改变运动的形式和速度。 齿轮传动使用范围广，传动比恒定，效率较高，使用寿命长。 在机械零件产品的设计与制造过程中，不仅要考虑材料的性能能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，而且要求材料有较好的加工工艺性能和经济性，以便提高零件的生产率，降低成本，减少消耗。 如果齿轮材料选择不当，则会出现零件的过早损伤，甚至失效。 因此如何合理地选择和使用金属材料是一项十分重要的工作 【 10】。 为了保证齿轮工作的可靠性，提高其使用寿命，齿轮的材料及其热处理应根据工作条件和材料的特点来选取。 对齿轮材料的基本要求是：应使齿面具有足够的硬度和耐磨性，齿心具有足够的韧性 ，以防止齿面的各种失效，同时应具有良好的冷、热加工的工艺性，以达到齿轮的各种技术要求。 钢制齿轮的热处理方法主要有以下几种： 1) 表面淬火 常用于中碳钢和中碳合金钢，如 4 40Cr 钢等。 表面淬火后，齿面硬度一般为 40～ 55HRC。 特点是抗疲劳点蚀、抗胶合能力高，耐磨性好。 由于齿心部末淬硬，齿轮仍有足够的韧性，能承受不大的冲击载荷。 2) 渗碳淬火 常用于低碳钢和低碳合金钢，如 20Cr 钢等。 渗碳淬火后齿面硬度可达 56～ 62HRC，而齿心部仍保持较高的韧性，轮齿的执弯强度和齿面 接触强度高，耐磨性较好，常用于受冲击载荷的重要齿轮传动。 齿轮经渗碳淬火后，轮齿变形较大，应进行磨齿。 3) 渗氮 渗氮是一种表面化学热处理。 渗氮后不需要进行其他热处理，齿面硬度可达 700～ 900HV。 由于渗氮处理后的齿轮硬度高，工艺温度低，变形小，故适用于内齿轮和难以磨削的齿轮，常用于含铬、铜、铅等合金元素的渗氮钢，如 38CrMoAlA。 13 4) 调质 调质一般用于中碳钢和中碳合金钢，如 4 40Cr、 35SiMn 钢等。 调质处理后齿面硬度一般为 220～ 280HBS。 因硬度不高，轮齿精加工可 在热处理后进行。 5) 正火 正火能消除内应力，细化晶粒，改善力学性能和切削性能。 机械强度要求不高的齿轮可采用中碳钢正火处理，大直径的齿轮可采用铸钢正火处理 【 11】。 一般要求的齿轮传动可采用软齿面齿轮。 为了减小胶合的可能性，并使配对的大小齿轮寿命相当，通常使小齿轮齿面硬度比大齿轮齿面硬度高出 3050HBS。 这是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄，强度低于大齿轮。 为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。 对于高速、重载或重要的齿轮传动，可采用硬齿面齿轮组合，齿 面硬度可大致相同。 综上所述，选择大小齿轮材料均为 20CrMnTi，渗碳后淬火处理，强度极限为1100Mpa，屈服极限为 850Mpa，齿芯部硬度为 300HBS。 按 齿根弯曲疲劳强度 进行设计 齿坯基本参数的确定： 1）轴交角  与传动比 i，是根据齿轮副的传动要求确定的。 2） 根据齿轮副所要传递的功率、扭矩，利用经验公式或图表确定小轮外端的节圆直径 d 和小轮齿数 z1（不小于 5）。 弧齿锥齿轮的外端模数 m 可以根据公式确定。 3）大轮的齿数 Z=iz1计算后圆整，且大轮与小轮的齿数之和不小于 90 4）齿面宽 b 的确定。 查表，一般选择为 %30 外锥距。 5）根据大轮和小轮的旋转方向确定齿轮的旋向。 齿轮的旋转方向是根据传动要求确定的，它的选择要保证齿轮副在啮合的过程中有互相推开的轴向力。 6）为了保证齿轮副具有一定的重合度，应选择合适的螺旋角，一般选择位 35 度。 可以根据经验表格来选取适当的螺旋角，并可根据公式计算相应的重合度。 B 为齿宽，Re为外锥距， R 为中点锥距， Ri为内锥距， MF为端面重合度。 ieieF RRbRR1R12bK   （ 3）   3FeF )(31KPRM  tgKtg F （ 4） 7）压力角的确定。 压力角一般有 1 1 、 、 25 度等，弧齿锥齿轮一般用 20 度。 压力角太小减小了齿轮的强度，并容易发生根切，但柔性增大；压力角太大容易使得齿顶变尖，降低重合度。 小轿车为了降低噪声、运转平稳，采用小压力角。 载重汽车一般 用大的压力角，以增大齿轮的强度。 14 8）齿顶高系数、顶隙系数与侧隙。 查表，一般当小轮齿数 1z 12 时，齿顶高系数为 ，顶隙为 ，则工作齿高系数为 ，全齿高系数为。 侧隙查表选取。 9）变位系数的选择。 根据传动比与齿轮的齿数。 参数确定如下： (1）选用弧齿锥齿轮传动。 齿轮精度为 8 级。 (2）计算齿轮传递的转矩。 由于汽油机的最高转速 n1=6500 r/min，根据传动比 i=，则小齿轮的转速为n2=6500/=3050r/min，大齿轮功率近似 P=。 割草机行走车轮设计 割草机的行走轮由内齿轮和轮胎组成。 内齿轮根据前面的设计要求材料选取 45钢。 轮胎在此不仅仅与 内齿轮 轮配合，也是 与地面抓合产生动力 的关键所在，因此轮胎的大小尺寸应与割草机的整体形状和尺寸紧紧相连。 轮胎 的外径是  =260mm,而其具体形状是参照《现代机械设备设计手册》中驱动轮的形状尺寸，外圈材料为橡胶。 【 12】 选取外轮直径：  =260mm,由公式 n=v/D 得：外轮的转速 n=48 103/260  58r/min。 行走轮的具体结构及尺寸如下图 3: 图 3行走轮 Fig 3 Wheel 材料选择依据： 45号钢为优质碳素结构用钢 ,硬度不高易切削加工 ,模具中常用来做模板 、 梢子 、 导 15 柱等 ,但须热处理。 调质处理后零件具有良好的综合机械性能 ， 广泛应用于各种 重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。 但表面硬度较低，不耐磨。 可用调质＋表面淬火提高零件表面硬度。 随着现代工业的飞速发展 ,仪器设备的功率越来越大 ,转速越来越快 ,振动和噪声的危害也越来越突出。 振动和噪声不仅影响产品质量和操作精度、缩短产品寿命、危及安全性 ,而且污染环境，影响人身健康 【 13】。 因此 ,掌握振动与噪声控制技术是各国工业发展面临的重大课题。 消除振动和噪声的有效方法之一是减少振动源的振动和隔离振动的传递。 目前广泛使用的方法是利用橡胶材料与骨架材料 (如金属、纤维、工程塑 料等 )复合制成的功能装置或特殊的橡胶粘弹性高阻尼材料来消除振动源的振动冲击和吸收噪声。 这种橡胶减震功能装置已广泛应用于飞机、舰船、汽车、火车和建筑工程等方面以及仪器仪表的振动隔离。 橡胶材料减震主要承受压缩应力、剪切应力和扭转力矩以及两种或两种以上应力的复合作用 ,在保证机车的高速性、舒适性和安全性方面起着重要作用。 5 割草机割草机构的设计 推移式割草机的割草机构如图 4 和 5 所示 图 4 刀片 Fig 4 blade 16。