手动液压堆高车改手动液压堆高车(改) 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 手动液压堆高车设计 摘 要 堆高车具有装卸和搬运功能，机动灵活，能适应多变的装卸搬运要求，普遍适用于港口内进行装卸作业，除此之外，还大范围的应用于军事部门和特殊防爆部门，有、车站、货场、车间、仓库、油田及机场等处，还能进入船舱和集装箱的车辆可无人驾驶，到人员不断接近的地方工作适用于柔性加工系统，总之，随着物流技术的持续不断的发展和工业化水平的提高，堆高车应用限制范围将日益扩大，成为一种产量与品种很多的装卸搬运机械。 现代堆高车技术发展的主要趋势是最大限度地考虑舒适性、安全...

  手动液压堆高车(改) 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 手动液压堆高车设计 摘 要 堆高车具有装卸和搬运功能，机动灵活，能适应多变的装卸搬运要求，普遍适用于港口内进行装卸作业，除此之外，还大范围的应用于军事部门和特殊防爆部门，有、车站、货场、车间、仓库、油田及机场等处，还能进入船舱和集装箱的车辆可无人驾驶，到人员不断接近的地方工作适用于柔性加工系统，总之，随着物流技术的持续不断的发展和工业化水平的提高，堆高车应用限制范围将日益扩大，成为一种产量与品种很多的装卸搬运机械。 现代堆高车技术发展的主要趋势是最大限度地考虑舒适性、安全可靠性和可维护性,产品专业化、系列多样化,大量应用新技术,完善操控系统,重视节能和环保,全方面提升产品的性能和品质。 通过对国际国内堆高车造型设计的现状分析运用工业设计的理论和方法，研究了堆高车造型设计的要素及设计原则:造型要求简洁明快、线条流畅，以体现车身的力度感与坚实稳重的感;色彩(力求单纯，给人以轻松、愉悦的感觉，主色调以明度较高的黄色、橙色为宜;车身前后左右要求有宽大的玻璃，仪表拥有非常良好的可读性。研究结果对堆高车设计具备极其重大的实际指导意义。 关键词 堆高车; 门架;提升机构 I 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 目 录 摘 要 ................................................................................................................ I 第1章 绪论 ........................................................................................................ 1 1.1 课题背景研究的目的及意义 ................................................................... 1 1.2 产品的用途及应用限制范围 ........................................................................... 1 1.3 国内外研究现状 ....................................................................................... 1 1.3.1 国内外发展综述 ................................................................................ 1 1.4 本章小结 ................................................................................................... 2 第2章 主要技术指标及

  选择 .................................................................... 3 2.1 主要技术指标和重要技术参数及原理 ................................................... 3 2.2 增压方式的选择 ....................................................................................... 4 2.3 机构的功能及特点 ................................................................................... 4 2.4 机构设计与用户的一致性分析 ............................................................... 5 2.5 设计的具体方案论证 ........................................................................................... 5 2.5.1 手动液压堆高车的设计原理 ............................................................ 5 2.5.2 方案的选择 ........................................................................................ 6 2.6 本章小结 ................................................................................................... 6 第3章 主要部件的设计与计算 ........................................................................ 8 3.1 齿轮的设计与计算 ................................................................................... 8 3.1.1 机构的动力计算 ................................................................................ 8 3.1.2 齿轮设计思路及要求 ........................................................................ 8 3.1.3 齿轮的设计过程 ................................................................................ 9 3.2 轴的设计计算 ......................................................................................... 12 3.2.1 手动液压堆高车中轴P的设计 ...................................................... 12 3.2.2 手动液压堆高车中轴I的设计 ....................................................... 15 3.3 刀片的设计计算 ..................................................................................... 18 3.3.1 刀片的概述 ...................................................................................... 18 3.3.2 刀片的运动分析 .............................................................................. 18 3.3.3 刀片的结构尺寸及相关参数 .......................................................... 19 3.4 端面齿轮及拨杆的设计部分 ................................................................. 21 3.4.1 端面齿轮和拨杆的概述 .................................................................. 21 3.4.2 端面齿轮和拨杆的运动分析 .......................................................... 21 3.5 本章小结 ................................................................................................. 25 结论 .................................................................................................................... 27 参考文献 ............................................................................................................ 28 致谢 .................................................................................................................... 29 II 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 第1章 绪论 1.1 课题背景研究的目的及意义 堆高车械至今已有100多年的历史，目前人们广泛使用的是电动堆高车械。由于堆高车械多在人口稠密的地区作业，流动性大，对机械的震动、噪音、废气排放、质量等指标要求比较高。现在的堆高车多使用内燃机作动力，排气污染量相对于汽车的较少，但其噪声危害却很大。美国EPA(美国环境保护局)及欧盟对割草机等用发动机的排放均有相应的法规;德国还出台了控制噪声污染的《兰色天使》法规;欧洲一些城市推出过引导性计划，通过税收优惠及奖励等措施鼓励“绿色经营者” 以加速环保技术的发展 。 手动液压堆高车主要利用滚动的轮子带动机械运动。手动液压堆高车结构相对比较简单，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 产品的用途及应用限制范围 目前市面上的堆高车大多需动力引擎，这会产生较大的噪音，带来环境污染，在办公和学习的地方，这种需动力引擎的堆高车就显得很不受欢迎。由于动力引擎堆高车有动力装置，保养，维护费用较高;同时动力引擎堆高车主要是依靠刀片的非常快速地旋转把草排出，因此，对整机的安全性要求比较高，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，动力引擎手动液压堆高车工作效率较高，工作效果较好，但是，其价格也较昂贵，就目前来说，一般的用户难以接受。通过市场调查与研究，我们决定设计一种无引擎驱动，无噪音污染，工作高度可调节，轻便简洁，操作方便和美观实用适用于一般用户的手动液压堆高车。 1.3 国内外研究现状 1.3.1 国内外发展综述 l9世纪中叶，大部分的手动液压还在使用镰刀来割草或放牧牛羊来保持草地的整齐性。随着高尔夫球、网球及足球等运动的兴起，保持完善的草地做运动场便成为当务之急。英国人Edwin Budding利用旋转式机械工作的原理发明了滚刀式堆高车，该产品的问世在英国受到了广泛的欢迎，随后传人美国。1868年，美国第一台堆高车取得专利，美国的手动液压业也由此起步。不过几年，便有37项有关堆高车的发明获得专利。到1881 1 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 年，总共有4万多台堆高车被生产和销售 。最初的堆高车均为人力驱动;1890年，在英国开始设计有动力驱动的堆高车。从最初的蒸汽动力驱动发展到小型内燃机动力驱动;1909年，美国科学家Leoni取得了动力型机械式堆高车专利，尽管堆高车由汽油机驱动，但整个装置仍由马拉行走。 在手动液压修剪机械发展的历史上，第二次世界大战是一个转折点。在20世纪30年代前后，每年生产的各类堆高车数量约3万台左右。战后，美国经济得到复兴，允许现役军人低价买房不付现金，大批建设房屋并出售，促使手动液压修剪机械得到迅速发展，生产量急剧上升，1947年达36万台，1974年达700万台。20世纪70年代后期开始，堆高车的市场销售量逐渐趋向饱和，但每年仍保持在500万—600万台的销量 。堆高车在数量增加的同时，其性能也在一直在改进。1950年，美国第一台无线arence Noke研制出了一种可进行手动液压修剪编程的堆高车 ;20世纪80年代，一些新的手动液压设备又投放市场，如Mulching mower，Shredder，Lawndethatcher，String trimmer 等，以及清洁手动液压用的Blower，Lawn vacuum，Lawn sweeper 。到了80年代后期，string trimmer被认为是一件普通的家庭用具。 我国生产堆高车起步较晚，生产企业规模普遍较小，产品用途单一，品种数量少，远不能够满足要求，而且质量与发达国家的相比也有很大差距。所以长期以来，手动液压堆高车多以进口为主，大多数来源于日本、美国、意大利和瑞典等国。据统计，1999年的堆高车销售量在3万台左右，其中80,为进口;2000年我国各类手动液压机械保有量达13余万台，堆高车进口量在3(16万台左右;近两年，手动液压机械平均年增长率达到30,左右，国内每年手动液压机械的销售总额大约为1(2亿,1(3亿元人民币，其中从国外进口的机械占85,，国内自行生产的产品占15,左右，其合计销量约在1万台左右 。 1.4 本章小结 本章主要介绍了手动液压堆高车的发展历史与功用以便我们更好的深入研究。本课题以手动液压堆高车为研究对象，通过对手动液压堆高车的国内外设备状况的调研，初步确定本课题对以下几个方面做了研究和探讨确保所设计的机械结构满足使用上的要求。 2 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 第2章 主要技术指标及方案选择 2.1 主要技术指标和重要技术参数及原理 图2-1 液压原理图 表2-1该手动液压堆高车的总体设计参数 已知:额定载重量 500kg 自重?210kg 载荷中心585 mm ?1500mm88mm 1150 mm货叉最大高度 最小高度货叉长度 单个货 160 mm叉宽度 5400 mm2200×700mm 货叉整体宽度 平台尺寸 通过脚踏式液压泵提起货物， 设置过载安全阀，确保操作者安全。 刹车安全可靠。可在升程内任意位置停止升降， 3 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 介绍货叉实现的方案，方案原理图如图2-1所示。用语言解释原理图。可以参照 2.2 增压方式的选择 增压机构是传递动力及变速的核心机构。它的速度变化直接改变的剪切运动。我的手动液压堆高车采用圆柱凸轮传动机构。可通过圆盘侧面的形状特征，为此圆盘旋转时通过侧面推动固定在滑块上的拨杆(可横向调整)左右运动，这样就得到了一种新型的凸轮—端面凸轮。 用组合法实现增压，为了让操作者在正常走路的速度下操作，传递出去的力应通过增压机构继续传递。由于转换机构的运动输入构件作定轴转动，这样在堆高车动力输入构件轮子和转换机构的运动输入构件之间，能够使用链传动，带传动和齿轮传动。为了使所设计的堆高车结构紧密相连，能够使用齿轮传动。而齿轮传动有直齿原著齿轮传动，斜齿圆柱齿轮传动，圆锥齿轮传动和蜗轮蜗杆传动等。但是蜗轮蜗杆传动的效率低，一般是蜗杆主动，且轴线空间交错，应用到堆高车械中，会使支撑结构较为复杂。圆锥齿轮传动的轴线相交，且其中一个齿轮需悬置，也会使堆高车支撑结构较为复杂。直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮的轴线相互平行，支撑结构较简单，同时堆高车的速度不高，载荷也不大，因此，可选择直齿圆柱齿轮作为增压机构。 2.3 机构的功能及特点 该机采用固定刀片与活动刀片相对错动的剪切原理，结构紧密相连，体积小，质量轻，噪音小、无污染，使用起来更便捷、灵活，适合小面积手动液压的工作处理;无需引擎驱动，使用安全、可靠，便于维护;工作的高度可在 ，，1-20mm之间调整，割幅240mm，外观尺寸(长宽高: ，，586369200mm),质量30kg(材料由45钢制作);采用耐用的铸铝底盘和结构件，具有永不生绣、永不卷曲变形的特点;前轮采用万向轮，拥有非常良好的导向性，后轮的一个轮子装上寿命长的球轴承，使堆高车转弯时易于推动;金属手柄易于折叠，以减少包装尺寸，手柄长度可伸缩，对于不同身高的操作者同样适用;底盘独特的设计可防止草堵塞出口通道;外观造型美观，更适合家庭用户的审美要求;工作的效果较理想，且成本低，是小面积手动液压修剪的首选产品。 4 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 2.4 机构设计与用户的一致性分析 (1)从机构运动的功能出发，按变异—组合法和类比法完成机构的构件和设计; (2)在作品样机加工前，使用三维造型软件进行三维造型、虚拟装配和运动仿线)理论上验证设计的可行性，接着进行样机制作; (4)外观造型新颖，推杆可折叠伸缩，适合家庭用户使用; (5)采用齿轮机构(实现增压)，提高整机的工作效率，解决了手动堆高车工作效率不高的问题; (6)采用端面凸轮机构(运动形式转换机构)，将转动转变为直线往复运动，从而满足工作运动要求，形状类似冠轮，解决了端面凸轮加工难的问题; (7)采用的工作高度调节机构，解决了目前手动堆高车不易实现高度调节的问题; (8)产品成本(制造和使用成本)低，符合广大新老用户购买能力的要求。 2.5 设计的具体方案论证 2.5.1 手动液压堆高车的设计原理 该机构由轮子带动，通过一对单级减速器进行传递转矩，再由端面齿轮和拨杆组合变化运动方向，最终输出往复剪切运动。总体方案设计如图2—2所示: 5 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 图2-2 总体方案设计 2.5.2 方案的选择 选择这个设计的具体方案能够越来越好的实现运动传递。无引擎驱动，节省能源，无污染(噪音、废气)，采用绿色环保设计。采用齿轮机构(实现增压)，提高整机的工作效率，解决了手动堆高车工作效率不高的问题;采用端面凸轮机构(运动形式转换机构)，将转动转变为直线往复运动，从而满足工作运动要求，形状类似冠轮，解决了端面凸轮加工难的问题。采用的工作高度调节机构，解决了目前手动堆高车不易实现高度调节的问题。 另一方案，用蜗轮蜗杆传动，直接带动割草圆盘，采用割草的方式。机构更简单，拆装方便。但草柔软，且一端自由，采取割的方式将草截断较难实现，割草的数目不多。要想割的效率快，一定要采用大功率。 我采用的堆高车方案结构最简单，与之相比轴的位置较为容易定位，而蜗轮蜗杆传动的割草机一水平一竖直的轴造成了机架结构的复杂。并且增压机构采用端面齿轮和拨杆的运动组合，结构相对比较简单，运动实际为一凸轮推杆的运动组。 2.6 本章小结 本章主要介绍了手动液压堆高车的主要技术指标、参数、原理，以及 6 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 手动液压堆高车的功能及特点，以及设计的具体方案的论证选择。 7 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 第3章 主要部件的设计与计算 3.1 齿轮的设计与计算 3.1.1 机构的动力计算 通过实际运用机械的分析，可以假设所需载荷为，同时工作f,0.5N数量最多为500根。可得F=250N;端面齿轮上所受力的大小为: F,F,125N12 D,200mm轮子提供转矩带动，进行机械运动。假设轮子的直径为; C,628.3mm轮子周长为。 500mm/s假定人的正常行走步数为。 假定所受的力全部来自轮子的转矩所引起的运动。 则P,P,F，v P,62.5W f1f1f2 ，Pf1Pf2,,138.9W轴I上的所传递的功率大小为:P I, PI146.1WP,轴II上的所传递的功率大小为: II,1,2 P2,,149.1WP轮子所传递的功率大小为: 轮,2 3.1.2 齿轮设计思路及要求 手动液压堆高车中的齿轮设计的基本要求 (1)合理选用模数: 在现代变速箱设计中，各档齿轮模数的选择是不同的。但为了经济性 m,2和用途的要求，初选模数:。 (2)合理选用压力角: 对于同一分度圆的齿轮而言，若其分度圆压力角不同，基圆也就不同。当压力角越大时，基圆直径就越小，渐开线就越弯曲，轮齿的齿根就会变厚，齿面曲率半径增大，从而能够提高轮齿的弯曲强度和接触强度。 (3)合理选用螺旋角: 为了能够更好的保证齿轮传动的平稳性、低噪声和少冲击，所有齿轮都要选择较大的螺旋角，一般都在30左右。 (4)分析齿顶宽: 对于正变位齿轮，随着变位系数的增大，齿顶高也增大，而齿顶会逐 8 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 渐变尖。所以必须对齿轮进行齿顶变尖的验算。 (5)手动液压堆高车中齿轮强度的计算方式概述 我国的国家标准局所发表的渐开线圆柱齿轮承载能力计算方式是参照国际标准化组织的计算方式所制定的，该方法比较全面地考虑了影响齿轮承载能力的各种各样的因素，现在已经成为目前最精确的、综合的齿轮强度计算方式。 影响轮齿载荷的各种各样的因素大致可归纳为四个方面，分别用四个系数来修正名义载荷，这四个系数分别为使用系数、动载系数、齿向载荷分布系数、齿间载荷分配系数。 各种齿轮强度计算方式所采用的动载系数kV在形式上有很大的差别，考虑的因素也不相同。 各种齿轮强度计算方式所采用的齿向载荷分布系数的计算方式各不相同。 各种齿轮强度计算方式所采用的齿间载荷分配系数的处理上有很大差别。 从以上四点可看出国际标准化组织ISO的齿轮强度计算方式是一种是合理的、精确的方法，所以在本论文中齿轮的设计计算采用此种方法。齿轮在传递动力时，轮齿处于悬臂状态，在齿根产生弯曲应力和其它应力，并有较大的应力集中，为使齿轮在预定的寿命期内不发生断齿事故，必须使齿根的最大应力小于其许用应力。 3.1.3 齿轮的设计过程 (1)输出转矩设计: C转速: n,,113.04r/minII0.5，60 轴I上的转速: n,nII，i,339.12r/minI 计算轮子传递的转矩: P6T,，，9.5510轮n T,12334.57N,mm 轮 TIIT,,3911.09N,mm轴I上的转矩为: Ii,1,2， (2)齿轮的参数设计: 选择齿轮材料、热处理、精度等级及其齿数 堆高车为一般工作机器，齿轮选择常用材料及热处理，8级精度。小齿轮:40Cr(调质)，齿面硬度280HBS;大齿轮:45钢(调质)，齿面硬度240HBS。二者硬度相差40HBS。 9 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 选择小齿轮齿数:，大齿轮齿数: Z,23Z,uZ,iZ,691211(3)基本参数的选择 试选载荷系数: K,1.6t 选择的齿宽系数为:,,0.8d 查得弹性系数为: Z,189.8E 按齿面硬度查取接触疲劳极限: 小齿轮:, 大齿轮:; σ,720MPa,,580MPaH1im2Hlim2 (4)计算应力循环次数N 假定工作机载荷有轻微冲击，每星期左右修剪一次手动液压，每周工 作8h，预期常规使用的寿命为50年。 小齿轮的应力循环次数为: N,60jn1Lh1 N1 N,,3.73，102i N17大齿轮的应力循环次数为: N,,3.73，102i (5)计算接触疲劳许用应力 查得接触疲劳寿命系数:小齿轮, 大齿轮 K,1.02K,0.92HN1HN2接触疲劳强度安全系数 ,,S,1.0H K,HN1Hlim1,,σ,,591.6MPa有公式: H1,,SH (3-1) K,HN2Hlim2,,,,662.4MPa (3-2) ,H2,,SH 试算小齿轮分度圆直径: 2,,2KTZZu,1EH13d,，,,t1,,,,du,,H,, (3-3) 可得:d,22.17mm lt 为了能够更好的保证制造

  简单，取 d,40mmlt 模数: d1m,,1.74mm z1 m,2mm取标准模数 小齿轮分度圆直径: d,mz,46mm11 大齿轮分度圆直径: d,mz,138mm22 b,37mm大齿轮齿宽:B,b,,d,36.8mm,圆整取; 2d1 10 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 小齿轮齿宽: (加宽5mm) B,42mm1 d，d，，12中心距: a,,92mm2 小齿轮齿全高: h,h，h,2，2.5,4.5mm1a1f1 大齿轮齿全高: h,h，h,2，2.5,4.5mm2a2f2 齿轮的相关参数如下表所示: 表3-1 齿数表 齿轮 齿数 模数 齿形角 全齿高 2.0 20 4.5 大齿轮 69 2.0 20 4.5 小齿轮 23 (6)计算载荷系数K 查得使用系数 K,1.25A 圆周力: 2TKF1.25，170.051AtF,,170.05N ,,5.74N/mmtdb371 查得动载荷系数 K,1.17V 查得齿间载荷分配系数, K,1.2K,1.2HαFα K,1.39K,K,1.2查得齿向载荷分布系数,取 ,HβFβ计算载荷系数:K,KKKK,2.034 AVH,H, (7)修正计算: K2.03433d,d,40,43.33mm 1ltKt1.6 已取,符合接触疲劳强度条件。 d,46mm,43.33mm1 (8)齿轮齿根弯曲疲劳强度校核过程 确定设计参数 载荷系数:K,KKKK,2.034 AVF,F, 小齿轮传递的转矩 T,3911.09N,mm1 查得齿形系数, ;应力修正系数，Y,2.69Y,2.24Y,1.58F,1F,2S,1 Y,1.75。 S,2 查得弯曲疲劳寿命系数:小齿轮K,1.85,大齿轮K,0.90 FN1FN2 按齿面硬度查得弯曲疲劳极限:小齿轮,大齿轮,,,620MPaF1imF1im1 。 ,,450MPaF1im1 11 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 计算弯曲疲劳许用应力 ,,,F 取弯曲疲劳强度安全系数 ,,S,1.3F K,FN1Flim1,,,,可得 由公式:,,,,405.4MPa,FF11,,SF K,FN2Flim2,,,由公式:，可得 ,,,,311.5MPa,FF22,,SF 齿根弯曲应力: 2KT1,,,Y,Y,80.5MPa,,,, Fα,F11S1F1bdm1 2KT1,,,,,Y,Y,74.2MPa,, FαSαF211F2bdm1 结论:计算可得弯曲疲劳强度足够。 3.2 轴的设计计算 3.2.1 手动液压堆高车中轴P的设计 (1)选择轴P的材料 该轴无特别的条件，选择45钢调质处理， ,,640MPaB初步估算轴径: C,116按扭转强度估算输入端的最小轴径。按45钢，取 P0.1389加5%133C根据公式:d,,116,8.615,,,,9.05 min2n339.121 取 d,10mmmin2 (2)轴P的结构设计 轴上零件的轴向定及位周向定位。 从左轮子连接处向右取: 10mm,12mm,14mm,12mm,10mm。 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 245，:制成倒角。 (3)轴P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:T,12334.57N,mm 轮 m2nd,z,69,138mm齿轮端面分度圆直径: 22,coscos0: 12 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 2T轮F,,170.05N圆周力: td2 ,tantan20:n径向力: F,F,170.05,61.9Nrt,coscos0:轴向力: F,F，tan,,0Nat —1所示: 受力简图如3 图3-1 垂直面上受力简图 垂直面上轴承的支反力及主要截面的弯矩: ，122.5，，69FFra ,,30.95NFBV122.5，122.5 F,F,F,30.95NDVrBV 截面C处的弯矩为: M,F，122.5,3791N,mmBV左CV M,F，122.5,3790N,mmDVCV右 图3-2 垂直面上截面的弯矩 13 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 水平面上轴承的支反力及主要截面的弯矩: ，122.5Ft ,,85NFBH122.5，122.5 F,F,F,85NDHtBH 截面C处的弯矩为: M,F，122.5,10412N,mmCHBH 图3-3 水平面上截面的支反力 截面C处的合成弯矩为: 22 M,M，M,11081N,mm左左CHCCV 22 M,M，M,11081N,mm右右CHCCV 14 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 图3-4 水平面上截面的弯矩及合成弯矩 按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大 ,,0.6弯矩和扭矩的截面强度，取，该截面上的计算应力: 22M，T，，, ,,48.57MPa,VW 通过查表可知: 材料为45钢，调质处理的许用应力应为，由于,,,,60MPa,1 ，故安全。 ,,,,,,,V,1 3.2.2 手动液压堆高车中轴I的设计 (1)选择轴I的材料 该轴无特别的条件，选择45钢调质处理， ,,640MPaB 初步估算轴径: C,116按扭转强度估算输入端的最小轴径。按45钢，取 P0.1461加5%133C根据公式:d,,116,12.64,,,,13.27 min1n113.041 取 d,14mmmin1 (2)轴I的结构设计 轴I上零件的轴向定位周向定位 大齿轮在轴I上为对称定位，左右两端靠套筒定位，装拆，传力较为简单;两端轴承常用同一尺寸，以便于加工、安装和维修;为便于拆装轴承，轴承处轴肩不宜太高。齿轮与轴的轴向固定采用普通平键联接。 b，h,6mm，6mm根据轴的直径查得齿轮处的键截面尺寸为，配合为H7，滚动轴承内圈与轴的配合采用基孔制。确定各段轴径和长度通过r6 确定定位轴肩高度，从左轮子连接处向右取: 14mm,16mm,18mm,22mm,18mm,16mm,14mm。 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 2，45:制成倒角。 (3)轴I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: T,3911N,mmI m2nd,z,23,46mm齿轮端面分度圆直径: 11,coscos0: 15 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 2TIF,,170.05N圆周力: td1 ,tantan20:n径向力: F,F,170.05,61.9Nrt,coscos0:轴向力: F,F，tan,,0Nat 图3-5 轴I垂直面上受力简图 垂直面上轴承的支反力及主要截面的弯矩: F，120.5,F，24.5，F，120.5，F，216.5r2a1 F,,130.5NBV122.5，122.5 (方向相反) F,F,F,68.6NDVrBV 截面C处的弯矩为: M,F，120.5,F，96,3725N,mmBV1左CV M,F，96,F，120.5,20266N,mm2DVCV右 图3-6 轴I垂直面上截面的弯矩 水平面上轴承的支反力及主要截面的弯矩: ，122.5Ft ,,85NFBH122.5，122.5 F,F,F,85N DHtBH 16 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 截面C处的弯矩为: M,F，120.5,10246N,mmCHBH 图3-7 轴I水平面上截面的支反力 截面C处的合成弯矩为: 22 M,M，M,10902N,mmCH左左CCV 22 M,M，M,22709N,mm右右CHCCV 图3-8 轴I水平面上截面的弯矩及合成弯矩 按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面强度，取 ,,0.6，该截面上的计算应力: 22M，T，，, ,,21.44MPa,VW 通过查表可知: 材料为45钢，调质处理的许用应力应为，由于,,,,60MPa,1 ,,,,,,,，故安全。 V,1 17 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 3.3 刀片的设计计算 3.3.1 刀片的概述 手推式剪切机采用刚性切割式，运动方式选择往复式运动。往复式切割装置由上、下两组刀片组成，分单动和双动两种运动方式。 本设计采用单动运动方式。单动切割器是动刀片在定刀上作往复运动;其特点是:，刀片的行程与上、下刀片的距离均相等。剪切S,t,t0 机的上、下刀片形状相同，剪切时，草两侧同时受到切割，在一个行程中，运动速度的大小有变化，合理切割的方法是利用较大的速度来剪切。刀片的速度图如图2—11所示。自点向右运动时，其速度自零逐渐增a0 加，在未达到之前，因切刀不相接触，不发生切割。刀片到达时，aa11 V两刀刃开始接触，这时称为始切速，然后刀片继续向右运动而进入切a1 割，直到刀片到达时，两刀刃相向接触完毕，这以后不再切割，这时C1 VV称为终切速。由到为切割速度的变化范围。由图2—11可知，VVa1a1c1c1 大于终切速。 Vc1 图3-9 切割速度的变化 在切割过程中，有些草是在被一刀刃顶斜着推向另一刀刃和剪切机前进而向前倾斜状态下切割的，使草丛表面稍欠平整。 3.3.2 刀片的运动分析 刀片一个行程时间内机器前进的距离称为切刀的进程，以H表示，切刀一秒钟内运动的绝对距离为: 18 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 vt0.5，1m x,t，n，,20，3，6，,286.49mm1c0.6283 y,v，t,500mmm 式中:—机器的前进速度; ，，vm/sm —水平运动的距离; t1 C —轮子的周长。 t201一个行程所需要的时间为: t,，1,,0.07s0x286.49 x,20mm一个行程运动的绝对距离: y,v，t,35mmm 可得切刀的进程H为: H,v，t,35mmm0 由于端面齿轮旋转一周往复运动6次，行程运动呈现对称的加速减速 运动，速度由变化，从0到达的所需的时间与到0m/s,v,0m/svva1a1a1 达0的时间均为0.035s。运动分析可知，呈现匀加速运动，运动方程式 为: va,，0.035,a1,2at，,0.0351, 可得: ,v571.43mm/s,1a ,2a,16326.5mm/s, 切刀的平均速度: 0571.43， 285.7mm/sv,p2 v将切刀的平均速度与机器的前进速度的比值称为刀机速比。v,pm vp，据类似的茶树修剪机和采茶机的试验分析，可得动力转速,,0.571,vm 较小的手动液压堆高车传动的效率较高。 3.3.3 刀片的结构尺寸及相关参数 刀片是切割装置的主要部件，由于使用条件和运动参数的不同，使刀 片的参数随不同的机型而有些差异。刀片的主要参数如表3-2。 19 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 表3-2 手动液压堆高车刀片的主要参数 项切切割幅刀片刀片刀片往复刀片配套动力 操作净目 割宽 间距 运动频率 形状 人数 重 器形式 的 形 式 240mm 20mm 860r/min 149.1W 30手往单动 平形 1人 113r/min kg 动复 液切 压割 堆 高 车 13.5mm~45mm切割角的增大使切口变得不整齐。当刀片行程在时， ,,刀片的切割角和楔角不影响工作的质量。往复式刀刃的切割角和楔, 角如图3-10所示。 , ,,图3-10 往复式刀刃的切割角和楔角 试验分析可知行程与工作质量的关系: 刀片的刀距行程对工作的质量没有显著的影响。工作质量比较好的行 20mm~40mm10mm~20mm程在，碎片也相应较少。切割间距在时，切口平整;切割间距在30mm以上时，切口就不平整;切割间距大于40mm时，采摘面就象抓采样的，漏采的也增多。 切割速度比与正常草芽叶、碎片的关系: 手推式剪切机刀片的切割速度比在2.5以下时，正常芽叶多，碎片少。对采摘质量没有大的影响。对类似作物的试验，任何往复刀片，当切 2.5~10割速度比在2.5以下时，正常芽叶稍有减少的趋势;切割速比在 20 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 时，工作质量无明显的差别。切割速度比在小于3时，工作面切口出现非常明显的不平整。 表3-3 往复式刀片的主要技术参数 项目 刀片 刀间刀高 切割刀硬度(HRC) 距 角 角 动刀 38 20mm 35mm 往复式片 55~601440 刀片 定刀 64 片 3.4 端面齿轮及拨杆的设计部分 3.4.1 端面齿轮和拨杆的概述 手动液压堆高车中端面齿轮和拨杆一对运动组合类似于凸轮和推杆，而拨杆的运动直接影响其的往复运动。由拨杆在端面齿轮凹凸曲面上的规则运动，从而带动的运动。 3.4.2 端面齿轮和拨杆的运动分析 端面齿轮的形状如图3-11所示: 图3-11 端面齿轮的形状 对拨杆的运动要求为: 26:当端面齿轮转过时，推杆上升20mm; 26:端面齿轮再转过时，拨杆下降20mm; 8:推杆继续转过时，拨杆又停止不动。 运动状态如图3-12所示: 21 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 图3-12 运动分析图 b拨杆在端面齿轮处安装，图中与为拨杆上升对应的端面齿轮a,130 26:8:所旋转的角度，c为。在端面齿轮上拨杆与端面齿轮接触点旋转的角度所对应的行程为: 26 a,πd，,29.5mm360 8 a,πd，,9.1mm360 式中:d—拨杆与端面齿轮接触点在端面齿轮上离中心位置的直径大小。 图3-13 端面齿轮的轮廓曲线 假设在端面齿轮上的运动行程为XY,接触点上下运动的位移为,可得 运动轨迹方程为: ,,,Xπd, 360,2,Y,kX, 22 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 ,式中:—端面齿轮旋转的角度; k—端面齿轮运动行程与接触点上下运动的位移的相关参数。 代入特殊值，可得:k,0.023 ,,0:,,26:42 从而得出接触点上下运动位移的轨迹方程为: 2,,,2 ,,πd，YkXk,,360,, 推程阶段: 13 ,,26:,π1180 213,,,，，21,，,0π ,,πd，YkXk,,1,,180360，，,, 远休止阶段: 13 ,,26:,π2180 13Y,20 ,,π2180回程阶段: 13 ,,26:,π3180 213,,,，，23,,0，π ,,πd，YkXk,,3,,180360，，,, 近休止阶段: π8 ,,:,445 π，，Y,0,4,0， ,,45，，通过上述运动分析可以求出拨杆在端面齿轮上的工作轮廓线。由于端面齿轮为六个相同的近似于凸轮的结构。故只需研究拨杆一个往复运动的工作轮廓线即可。计算结果可得端面齿轮的工作轮廓线 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 表3-4 —端面齿轮的工作轮廓线 YX,(mm) (mm) 0 0 0 2.269 0.118 2 4.538 0.474 4 6.807 1.066 6 9.076 1.895 8 11.345 2.960 10 13.614 4.263 12 15.883 5.802 14 18.152 7.578 16 20.421 9.591 18 22.690 11.841 20 24.959 14.328 22 27.228 17.051 24 29.497 20.000 26 通过上述表中参数，我们大家可以近似加工出端面齿轮的工作轮廓线。度 数越分的密，端面齿轮的形状越精确。工作轮廓线 端面齿轮的工作轮廓线 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 3.5 本章小结 本章

  主要包括齿轮、轴、刀片的设计计算及强度校核，刀片的运动轨迹分析、刀片的尺寸结构及相关参数介绍，以及齿轮端面和拨杆的运动轨迹分析。 25 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 结论 26 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 结论 通过本次毕业设计，让我更加的认识到了知识的重要性。从刚开始自己的茫然无措，到通过老师的指导渐入佳镜，直到最后设计的完成，这中间的每一步都充满了兴奋与挑战，在设计的过程中我不仅学到了技术上的新内容,巩固了自己的专业相关知识,还增强了与人合作的意识及能力，对于即将步入社会的我来说这是一次很好的锻炼机会,同时也为我以后的工作打下了基础。 本次设计是在市场调查与研究的基础上，通过了解市场的需求而开展的。对于手动液压堆高车的设计，大致上可以分为四个阶段进行:第一个阶段是设计液压堆高车的载重能力，主要是通过对液压装置的设计从而确定液压堆高车的承载重量;第二个阶段是设计液压堆高车的传动系统，通过对链轮的设计及对链条的选用，确定液压堆高车的起升速度;第三个阶段是设计液压堆高车的总体框架，结合前两个阶段的设计，选择正真适合的材料，进行手动液压堆高车叉架的设计。 虽然此次毕业设计已告一段落，但对于我所设计的手动液压堆高车来说还有许多可以改进的地方，通过对已设计出来的堆高车的实际应用，还可以对以下几点进行改进: 1.在液压系统上，在货叉架工作的场合下，液压系统的供给压力不足，对已设计的液压回路的分析，可以用一个液压系统两个液压回路，把控制货叉架的液压回路分开，分别供给，使两者一起工作时，也能达到所要求的载重量。 2.此次所设计的手动液压堆高车，其液压系统大多数都用在控制货叉脚的起升，其行走还须人工控制，一方面能让手动液压堆高车的行走更便利，另一方面也可提升工作效率。 27 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 参考文献 1 李森.手动液压的修剪技术要点.现代园艺，2008:24~25 2 戴锦春，肖荣清，陈小圻，杨均青. 弓形钢纤维切割的优化设计.武 汉:武汉成人教育学院，1996:56~60 3 马少春，李洪文，何进. 垄作割刀的设计与试验.北京:中国农业大 学，2006:44~50 4 朱聪玲，刘江龙，卢伟. 联合收割机往复式割刀传动机构动力学分析. 佳木斯大学学报( 自然科学版),2004:30~33 5 陈国兰.浅谈我国园林机械. 中国建研院建巍机械化研究所,1997: 60~63 6 王振东， 涂洪森. 手动液压割草机高度调节机构对作业质量影响分析 及其优化设计. 哈尔滨: 哈尔滨林业机械研究所,2004:70~75 7 卢希诚,尚树堂. 旋刀式手动液压割草机旋刀装置的减噪措施. 北京林 业大学,1995:93~93 8 赵鸣,李伦良.兰州昭明手动液压技术咨询研究所，2002:66~67 9 熊永森,王金双,徐中伟.小型往复式果园割草机设计. 金华: 金华职业 技术学院, 2007:77~79 10 欧向明. 收割机的新——循环式切割器.湖南农机，2005:77~80 11 陈 忠,司庆功,代振明,王秋生,董京祥,宋海英.堤坡平地两用型手扶 式割草机的研制.人民黄河,2008: 21~22 12 胡兴会. 电机车走行传动装置的改进. 燃料与化工,2008:57~59 13 秦汝明. 物理运动装置模块化设计系统的开发. 煤矿机械,2007: 85~87 14 许翔,毕小平. 坦克传动装置润滑系统传动油的流动仿真研究. 装甲 兵工程学院学报,2006:51~55 15 王联奎,侯建华. 螺旋输送机传动装置设计.现代制造技术与装备， 2007:16~24 28 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 致谢 本文从选题、方案论证到课题的研究都是在导师刘欣娜老师的全面、悉心指导下完成的。导师严谨的治学态度、渊博的知识、丰富的创造力、高瞻远瞩的学术思想，以及敏锐的洞察力，始终令学生敬佩，并将影响我的一生。值此成文之际，谨向导师表达我深深的敬意和衷心的感谢! 通过这次训练，提高了自己的动手能力和设计能力，为学生日后顺利进入工作岗位作下了铺垫。本次毕业设计，学生收获颇多，这与刘老师的悉心指导是分不开的。刘老师公务繁忙，但是还是经常抽时间来视察学生毕业设计进度，就毕业设计过程中遇到的问题给予耐心指导。 最后，在本文结束之际，向所有为我的论文提出宝贵意见的评阅专家们表示衷心的感谢和崇高的敬意! 谢谢! 29

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