畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-水力切割除草實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)（含全套CAD圖紙） .docVIP

全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 水力切割除草實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì) design of water jet cutting experimrntal apparatus 由于部分原因，說(shuō)明書(shū)已刪除大部分，完整版說(shuō)明書(shū)，cad圖紙等，聯(lián)系153893706 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：年級(jí)專業(yè)及班級(jí)：2008級(jí)機(jī)制（七）班指導(dǎo)老師及職稱：學(xué) 部：理工學(xué)部提交日期：2012年5月 全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)誠(chéng)信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。同時(shí)，本設(shè)計(jì)的著作權(quán)由本人與湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院、指導(dǎo)教師共同擁有。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名： 年 月 日目 錄摘 要1關(guān)鍵詞11 前言1 1.1水力切割2 1.1.1切割原理2 1.1.2發(fā)展過(guò)程 2 1.2水力切割的應(yīng)用3 1.2.1水力切割在工業(yè)中的應(yīng)用3 1.2.2水力切割在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用3 1.2.3水力切割在其他方面的應(yīng)用4 1.3 水力切割應(yīng)用的設(shè)想42 水力切割試驗(yàn)臺(tái)傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算5 2.1 傳動(dòng)方案的擬定5 2.2 電機(jī)的選擇6 2.2.1電動(dòng)機(jī)類型的選擇6 2.2.2電動(dòng)機(jī)功率的選擇6 2.2.3電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇6 2.2.4確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)7 2.3 總傳動(dòng)比及各傳動(dòng)比的分配7 2.4 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算83 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算8 3.1 皮帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算8 3.1.1選擇普通v帶截形8 3.1.2 確定帶輪基本直徑并驗(yàn)算帶速8 3.1.3確定帶長(zhǎng)和中心距9 3.1.4驗(yàn)算小帶輪包角9 3.1.5確定帶的根數(shù)9 3.1.6計(jì)算軸上壓力9 3.1.7帶輪結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)9 3.2 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算10 3.2.1選擇齒輪材料與熱處理10 3.2.2按照齒面疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)10 3.2.3校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度11 3.2.4計(jì)算齒輪傳動(dòng)中心距11 3.2.5計(jì)算齒輪的圓周速度11 3.3 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算11 3.3.1 選擇鏈的齒數(shù)11 3.3.2 確定計(jì)算當(dāng)量單排鏈的功率11 3.3.3 選擇鏈條的型號(hào)和節(jié)距12 3.3.4 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距12 3.3.5計(jì)算鏈速v12 3.3.6計(jì)算壓軸力12 3.4 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算12 3.4.1 從動(dòng)軸的設(shè)計(jì)12 3.4.2 主動(dòng)軸的設(shè)計(jì)14 3.4.3 鏈輪軸的設(shè)計(jì)15 3.5 滾動(dòng)軸承選擇及校核計(jì)算16 3.5.1 從動(dòng)軸上的軸承16 3.5.2 主動(dòng)軸上的軸承16 3.5.3 鏈輪軸上的軸承17 3.6 鍵的選擇及校核計(jì)算17 3.6.1 鍵連接的選擇17 3.6.2 鍵強(qiáng)度的校核174 水力切割試驗(yàn)臺(tái)水槍部分的設(shè)計(jì)185 水力切割試驗(yàn)臺(tái)底座部分的設(shè)計(jì)186 減速器箱體、箱蓋及各附件的設(shè)計(jì)19 6.1 減速器附件的選擇19 6.2箱體的主要尺寸197 密封與潤(rùn)滑19 7.1齒輪的潤(rùn)滑19 7.2滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑20 7.3 鏈輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑20 7.4 潤(rùn)滑劑的選擇20 7.5 密封方法的選取208 全文總結(jié)20參考文獻(xiàn) 21致謝23 附錄23 14 水力切割除草實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)摘 要：水力切割技術(shù)是國(guó)外70年代開(kāi)發(fā)、80年代發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療、食品加工等領(lǐng)域，與傳統(tǒng)方法比較得出水切割技術(shù)除草具有無(wú)污染、清潔衛(wèi)生、粉塵少、刀具無(wú)磨損、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。本文通過(guò)對(duì)水力切割技術(shù)的理論分析，得出水力切割效果的影響因素，設(shè)計(jì)了一臺(tái)綜合型水力切割實(shí)驗(yàn)臺(tái)，并對(duì)軸、鏈輪、皮帶輪、齒輪等主要零件進(jìn)行了校核。關(guān)鍵詞：水力切割；除草；試驗(yàn)臺(tái)；設(shè)計(jì) design of water jet cutting experimental apparatus (college of orient science&technology,hunan agricultural university,changsha ,410128)abstract: the hydraulic cutting technology, a high and new technology which is exploited in the 70s and developed in the 80s abroad, has been widely applied in many fields like industry, healthcare, food processing. compared with the traditional technology, the hydraulic cutting technology has advantages of pollution-free when weeding, environmental protection, little dust, no tool wear, low noise, and so on, which equip it with a broad prospect in application. through theoretical analyzing of the hydraulic cutting technology, this paper gets influential factors of hydraulic cutting technology, and designs an appropriate variable control system, and thus making up an integrative hydraulic cutting test bed which checks the main parts such as axis, sprocket wheel, belt pulley and gear.key words: water jet cutting; removing weeds;laboratory apparatus; layout1 前言水切割技術(shù)化水為刀，通過(guò)加壓水泵的作用使水從一個(gè)極細(xì)噴嘴噴出，形成高速水射流。這種水射流具有極大能量，能切割木材、紙張、塑料等軟性物質(zhì)。若在水中混入一定比例石英砂料，這種高速夾砂水射流幾乎可以切割任何物質(zhì)。在切割時(shí)，材料不會(huì)發(fā)生任何化學(xué)或物理的變化及機(jī)械切割的噪音，切割成品邊緣平整不毛糙，是一種綠色環(huán)保的切割方式，正越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、機(jī)械制造、醫(yī)學(xué)和食品加工等領(lǐng)域，而在農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域尚無(wú)相關(guān)報(bào)道。本文在綜述水力切割應(yīng)用和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，首次提出水力切割除草。1.1 水力切割1.1.1 切割原理水力切割就是利用超高壓技術(shù)把普通水加壓到250-400 mpa壓力，通過(guò)內(nèi)孔直徑0.15-0.35 mm的寶石噴嘴噴射形成速度800-1000 m/s的高速射流，俗稱水箭1-3，可用來(lái)切割軟基性材料；若在水箭中加入適量的磨料則幾乎可切割所有軟硬材料。目前所用水刀主要包括供水系統(tǒng)、增壓器、蓄能器、開(kāi)關(guān)、控制系統(tǒng)、磨料添加系統(tǒng)、噴頭及接收器，系統(tǒng)裝置如圖1所示：圖1 水切割系統(tǒng)簡(jiǎn)圖6fig1 sketch of the water jet cutting system水從供水系統(tǒng)輸入增壓器，形成高壓水；在蓄能器的作用下，水壓被維持在一定范圍內(nèi)，便于輸送連續(xù)、穩(wěn)定的水流至開(kāi)關(guān)；控制系統(tǒng)控制增壓器壓力大小及開(kāi)關(guān)的打開(kāi)、閉合，控制一定壓力的連續(xù)水流至噴頭；磨料添加系統(tǒng)用于在水流中加入石英砂等磨料，若用純水切割，則不需此部分；水流從噴頭射出，完成切割；接收器用來(lái)消除切割后水流的能量。1.1.2 發(fā)展過(guò)程水刀的提出可追溯到1950年，被公認(rèn)為“水刀之父”的normen franz博士2尋找一種高效的大型木材切割方法，他迫使水流通過(guò)極細(xì)噴嘴，第一次獲得了短暫的高壓水射流，這種高壓水射流可切割木材及不太堅(jiān)硬的物質(zhì)； 60年代，高壓柱塞泵和增壓器的使用推動(dòng)了水射流的研究工作4；1974年美國(guó)flow公司研制出第一臺(tái)水切機(jī)產(chǎn)品；1979年，被稱為“加砂水刀之父”的mohamed hashish博士5-7開(kāi)始研究增加水刀切割能量的方法，1980年他發(fā)明了在普通水刀中添加砂料的方法，幾乎能切割任何物質(zhì)，水切割技術(shù)第一次用于切割金屬、玻璃和混凝土8-9；1984年在美國(guó)首先開(kāi)始采用磨料水切技術(shù)。1996年南京大地水刀公司研制開(kāi)發(fā)出了我國(guó)第一臺(tái)高壓水切割產(chǎn)品10。到目前為止，主要在其應(yīng)用范圍發(fā)展。1.2 水力切割的應(yīng)用1.2.1 水力切割在工業(yè)中應(yīng)用水射流技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用于工業(yè)的初次嘗試是20世紀(jì)50年代末與前蘇聯(lián)合作發(fā)展水力采煤8。經(jīng)過(guò)近年發(fā)展，水射流技術(shù)已廣泛應(yīng)用與工業(yè)生產(chǎn)中。李岳峰11、廖勇12等總結(jié)水刀切割石材的特點(diǎn)為加工精確、材料利用充分、操作簡(jiǎn)便、無(wú)污染等。在機(jī)械加工中， 由于刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生熱量，刀具好壞明顯地表現(xiàn)在產(chǎn)品的加工質(zhì)量上，且在切削加工中刀具對(duì)工件的摩擦產(chǎn)生切削熱使刀具磨損變鈍13。水刀切割刀具為純水或加砂水，不會(huì)磨損，加工過(guò)程中產(chǎn)生的熱量也被水流帶走。水刀加工特殊的切削方法給制造業(yè)提出了新的加工途徑。張海龍等14對(duì)水力切割鈦及鈦合金做了研究，結(jié)果表明用水力切割鈦及鈦合金成本為普通切割的1/3，效率是普通切割的5倍，數(shù)據(jù)見(jiàn)表1表1 高壓水刀切割與火焰切割比較14table 1 comparison between of water- jet cutting and fire cutting plus edge planning切割方式切割長(zhǎng)度（m）費(fèi)用合計(jì)（元）切割時(shí)間（h）水刀切割65971.5火焰切割616387.5另外，水刀切割精度高、熱影響區(qū)小、金屬損失少，明顯優(yōu)于火焰切割。水力切割技術(shù)也應(yīng)用于地基處理15，它與工程施工技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，具有施工速度快、可靠性高、費(fèi)用低等特點(diǎn)。因其獨(dú)特的的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)近年發(fā)展，亦廣泛應(yīng)用于航空航天、國(guó)防等領(lǐng)域。1.2.2 水力切割在醫(yī)學(xué)的應(yīng)用此處已刪除（7）確定各段軸的直徑：將估算軸d=22mm作為外伸端直徑d1與聯(lián)軸器相配，考慮聯(lián)軸器用軸肩實(shí)現(xiàn)軸向定位，取第二段直徑為d2=26mm齒輪和左端軸承從左側(cè)裝入，考慮裝拆方便以及零件固定的要求，裝軸處d3應(yīng)大于d2，取d3=35mm，為便于齒輪裝拆與齒輪配合處軸徑d4應(yīng)大于d3，取d4=40mm。齒輪左端用用套筒固定,右端用軸環(huán)定位,軸環(huán)直徑d5，滿足齒輪定位的同時(shí),還應(yīng)滿足右側(cè)軸承的安裝要求,根據(jù)選定軸承型號(hào)確定.右端軸承型號(hào)與左端軸承相同,取d6=30mm。（8）選擇軸承型號(hào):由機(jī)械設(shè)計(jì)教材初選深溝球軸承,代號(hào)為6209,查手冊(cè)可得:軸承寬度b=19,安裝尺寸d=20,故軸環(huán)直徑d5=20mm。（9）確定軸各段直徑和長(zhǎng)度:段：d1=22mm 長(zhǎng)度取l1=52mm ii段：d2=30mm 初選用6209深溝球軸承，其內(nèi)徑為30mm,寬度為19mm.考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離。取套筒長(zhǎng)為20mm，通過(guò)密封蓋軸段長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定，為此，取該段長(zhǎng)為55mm，安裝齒圖2 從動(dòng)軸的載荷分析圖 fig.2 the load analysis chart of driven shaft輪段長(zhǎng)度應(yīng)比輪轂寬度小2mm,故ii段長(zhǎng)：l2=（2+20+19+55）=96mm iii段直徑d3=45mm l3=l1-l=50-2=48mm 段直徑d4=50mm，長(zhǎng)度與右面的套筒相同，即l4=20mm 段直徑d5=52mm.長(zhǎng)度l5=19mm,由上述軸各段長(zhǎng)度可算得軸支承跨距l(xiāng)=96mm。(10)按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算:求分度圓直徑：已知d1=195mm;求轉(zhuǎn)矩：已知t2=198.58nm;求圓周力：ft根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教材公式得 ：ft= 2t2/d2=2198.58/195=2.03n;求徑向力fr根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教材公式得：fr=fttan=2.03tan200=0.741n；因?yàn)樵撦S兩軸承對(duì)稱，所以：la=lb=48mm；軸承支反力：fay=fby=fr/2=0.74/2=0.37nfaz=fbz=ft/2=2.03/2=1.01n由兩邊對(duì)稱，知截面c的彎矩也對(duì)稱。截面c在垂直面彎矩為 mc1=fayl/2=0.3796/2=17.76nm。截面c在水平面上彎矩為：mc2=fazl/2=1.0196/2=48.48nmmc=(mc12+mc22)1/2=（17.762+48.482)1/2=51.63nm轉(zhuǎn)矩：t=9.55（p2/n2）106=198.58nm）轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪文治武功力按脈動(dòng)循環(huán)變化，取=0.2，截面c處的當(dāng)量彎矩：mec=mc2+(t)21/2=51.632+(0.2198.58)21/2=65.13nm校核危險(xiǎn)截面c的強(qiáng)度由公式e=65.13/0.1d3=65.13x1000/0.1223=7.14mpa-1 =60mpa，所以該軸強(qiáng)度足夠。3.4.2 主動(dòng)軸的設(shè)計(jì) (1)選擇軸的材料和確定許用應(yīng)力:選軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表15-1可知：b=650mpa,s=360mpa,查表15-6可知： -1 =60mpa。 (2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑：?jiǎn)渭?jí)齒輪減速器的低速軸為轉(zhuǎn)軸，輸出端與聯(lián)軸器相接，從結(jié)構(gòu)要求考慮，輸出端軸徑應(yīng)最小，最小直徑為：dc 查2表15-5可得，45鋼取c=118則d118(2.64/473.33)1/3mm=21.92mm 考慮鍵槽的影響以系列標(biāo)準(zhǔn)，取d=22mm。 (3)齒輪上作用力的計(jì)算：齒輪所受的轉(zhuǎn)矩：t=9.55106p/n=9.55106 2.64/473.33=53265 n 齒輪作用力：圓周力：ft=2t/d=253265/50n=2130n 徑向力：fr=fttan20=2130tan20=775n。 (4)確定軸上零件的位置與固定方式：?jiǎn)渭?jí)減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對(duì)稱布置在齒輪兩邊。齒輪靠油環(huán)和套筒實(shí)現(xiàn)軸向定位和固定，靠平鍵和過(guò)盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定，兩端軸承靠套筒實(shí)現(xiàn)軸向定位，靠過(guò)盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定 ，軸通過(guò)兩端軸承蓋實(shí)現(xiàn)軸向定位。 (5)確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度：初選用6206深溝球軸承，其內(nèi)徑為24mm,寬度為16mm.?？紤]齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定矩離，則取套筒長(zhǎng)為20mm，則該段長(zhǎng)36mm，安裝齒輪段長(zhǎng)度為輪轂寬度為2mm。(6)按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算：求分度圓直徑：已知d2=50mm，求轉(zhuǎn)矩：已知t=53.26nm求圓周力ft：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教材公式： ft=2t3/d2=253.26/50=2.13n求徑向力fr根據(jù)課本p127（6-35）式得fr=fttan=2.130.36379=0.76n因?yàn)閮奢S承對(duì)稱，所以la=lb=50mm。(7)求支反力fax、fby、faz、fbz： fax=fby=fr/2=0.76/2=0.38n faz=fbz=ft/2=2.13/2=1.065n。(8)截面c在垂直面彎矩為mc1=faxl/2=0.38100/2=19nm。(9)截面c在水平面彎矩為mc2=fazl/2=1.065100/2=52.5nm。(10)計(jì)算合成彎矩mc=（mc12+mc22）1/2=（192+52.52）1/2=55.83nm。圖3 從動(dòng)軸的載荷分析圖fig.3 the load analysis chart of driven shaft(11)計(jì)算當(dāng)量彎矩：根據(jù)課本得=0.4mec=mc2+(t)21/2=55.832+(0.453.26)21/2=59.74nm。(12)校核危險(xiǎn)截面c的強(qiáng)度由公式e=mec/（0.1d3）=59.74x1000/(0.1223)=35.12mpa-1 =60mpa，所以此軸強(qiáng)度足夠。3.4.3 鏈輪軸的設(shè)計(jì) (1)選擇軸的材料和確定許用應(yīng)力:選軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表15-1可知：b=650mpa,s=360mpa,查表15-6可知 -1 =60mpa。 (2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑：?jiǎn)渭?jí)齒輪減速器的低速軸為轉(zhuǎn)軸，輸出端與聯(lián)軸器相接，從結(jié)構(gòu)要求考慮，輸出端軸徑應(yīng)最小，最小直徑為：dc 查2表15-5可得，45鋼取c=118則d118(2.64/473.33)1/3mm=19.92mm 考慮鍵槽的影響以系列標(biāo)準(zhǔn)，取d=20mm。 (3)齒輪上作用力的計(jì)算：齒輪所受的轉(zhuǎn)矩：t=9.55106p/n=9.55106 2.64/473.33=53265 n 齒輪作用力：圓周力：ft=2t/d=253265/50n=2130n 徑向力：fr=fttan20=2130tan20=775n。 (4)確定軸上零件的位置與固定方式：?jiǎn)渭?jí)減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對(duì)稱布置在齒輪兩邊。齒輪靠油環(huán)和套筒實(shí)現(xiàn)軸向定位和固定，靠平鍵和過(guò)盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定，兩端軸承靠套筒實(shí)現(xiàn)軸向定位，靠過(guò)盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定 ，軸通過(guò)兩端軸承蓋實(shí)現(xiàn)軸向定位。 (5)確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度：初選用6206深溝球軸承，其內(nèi)徑為30mm,寬度為16mm.?？紤]齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定矩離，則取套筒長(zhǎng)為20mm，則該段長(zhǎng)36mm，安裝齒輪段長(zhǎng)度為輪轂寬度為2mm。(6)按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算：求分度圓直徑：已知d2=50mm，求轉(zhuǎn)矩：已知t=53.26nm求圓周力ft：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教材公式 ft=2t3/d2=253.26/50=2.13n。求徑向力fr根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教材公式得fr=fttan=2.130.36379=0.76n因?yàn)閮奢S承對(duì)稱，所以la=lb=28mm。(7)求支反力fax、fby、faz、fbz： fax=fby=fr/2=0.76/2=0.38n faz=fbz=ft/2=2.13/2=1.065n。(8)截面c在垂直面彎矩為mc1=faxl/2=0.38100/2=19nm。(9)截面c在水平面彎矩為mc2=fazl/2=1.065100/2=52.5nm。(10)計(jì)算合成彎矩mc=（mc12+mc22）1/2=（192+52.52）1/2=55.83nm。(11)計(jì)算當(dāng)量彎矩：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教材公式得=0.4mec=mc2+(t)21/2=55.832+(0.453.26)21/2=59.74nm。(12)校核危險(xiǎn)截面c的強(qiáng)度由式（15-3）e=mec/（0.1d3）=59.74x1000/(0.1203)=22.12mpa-1b=60mpa，所以此軸強(qiáng)度足夠。3.5 滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算3.5.1 從動(dòng)軸上的軸承由初選的軸承的型號(hào)為:6206，查1表14-19可知:d=22mm,外徑d=62mm,寬度b=16mm,基本額定動(dòng)載荷c=19.5kn,基本靜載荷co=111.5kn,查2表10.1可知極限轉(zhuǎn)速13000r/min根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命：lh=1030016=48000h。 (1)由初選的軸承的型號(hào)為: 6209,查1表14-19可知:d=55mm,外徑d=85mm,寬b=19mm,基本額定動(dòng)載荷c=31.5kn, 基本靜載荷co=20.5kn, 查2表10.1可知極限轉(zhuǎn)速9000r/min。 又已知nii=121.67(r/min)，兩軸承徑向反力：fr1=fr2=1083n，根據(jù)課本p265（11-12）得軸承內(nèi)部軸向力fs=0.63fr 則fs1=fs2=0.63 、fr1=0.63x1083=682n。(2) 由于fs1+fa=fs2 fa=0，故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端 fa1=fs1=682n fa2=fs2=682n。(3)求系數(shù)x、y：fa1/fr1=682n/1038n =0.63 fa2/fr2=682n/1038n =0.63，根據(jù)課本p265表（14-14）得e=0.68 ，fa1/fr1e， x1=1，fa2/fr248000h ，則預(yù)期壽命足夠。3.5.2 主動(dòng)軸上的軸承由初選的軸承的型號(hào)為:6206，查1表13-19可知:d=22mm,外徑d=62mm,寬度b=16mm,基本額定動(dòng)載荷c=19.5kn,基本靜載荷co=111.5kn,查2表10.1可知極限轉(zhuǎn)速13000r/min根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命lh=1030016=48000h。 (1)已知nii=150(r/min)，兩軸承徑向反力：fr1=fr2=1129n，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教材（11-12）得軸承內(nèi)部軸向力fs=0.53fr ，fs1=fs2=0.53 fr1=0.53x1129=701.8n。(2) 因?yàn)閒s1+fa=fs2 fa=0，故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端fa1=fs1=701.8n fa2=fs2=701.8n。(3)求系數(shù)x、y：fa1/fr1=711.8n/710.8n =0.63 fa2/fr2=711.8n/710.8n =0.63，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教材表（13-14）得e=0.68，fa1/fr1e，x1=1，fa2/fr248000h ，則預(yù)期壽命足夠。3.5.3 鏈輪軸上的軸承由初選的軸承的型號(hào)為:6206，查1表13-19可知:d=20mm,外徑d=62mm,寬度b=16mm,基本額定動(dòng)載荷c=19.5kn,基本靜載荷co=111.5kn,查2表10.1可知極限轉(zhuǎn)速13000r/min根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命lh=1030016=48000h。 (1)已知n鏈=25.99 (r/min)，兩軸承徑向反力：fr1=fr2=1129n，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教材（11-12）得軸承內(nèi)部軸向力fs=0.63fr ，fs1=fs2=0.63fr1=0.63x1129=711.8n。(2) 因?yàn)閒s1+fa=fs2 fa=0，故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端fa1=fs1=711.8n fa2=fs2=711.8n。(3)求系數(shù)x、y：fa1/fr1=711.8n/711.8n =0.63 fa2/fr2=711.8n/711.8n =0.63，根據(jù)課本p305表（13-14）得e=0.68，fa1/fr1e，x1=1，fa2/fr248000h ，則預(yù)期壽命足夠。3.6 鍵連接的選擇及校核計(jì)算3.6.1 鍵連接的選擇根據(jù)軸徑的尺寸，由機(jī)械設(shè)計(jì)教材【1】中表6-1高速軸(主動(dòng)軸)與v帶輪聯(lián)接的鍵為：鍵836 gb1096-79 大齒輪與軸連接的鍵為：鍵 845 gb1096-79,軸與聯(lián)軸器的鍵為：鍵640 gb1096-79 鏈輪軸與鏈輪的鍵為：鍵 845 gb1096-79 鏈輪軸與聯(lián)軸器的鍵為：鍵 640 gb1096-79。3.6.2 鍵的強(qiáng)度校核大齒輪與軸上的鍵 ：鍵845 gb1096-79，bh=89,l=45,則ls=l-b=37mm，圓周力：fr=2tii/d=2198580/50=7943.2n，擠壓強(qiáng)度：p =56.93125150mpa=p，因此擠壓強(qiáng)度足夠。剪切強(qiáng)度：t =36.60120mpa=t ，因此剪切強(qiáng)度足夠。鍵836 gb1096-79和鍵640 gb1096-79根據(jù)上面的步驟校核，符合要求。4 水力切割除草實(shí)驗(yàn)臺(tái)高壓水槍部分設(shè)計(jì)水力切割實(shí)驗(yàn)臺(tái)高壓水槍部分的設(shè)計(jì)主要是為了實(shí)現(xiàn)在高壓水搶與植被的相對(duì)速度固定時(shí)，通過(guò)水槍與植被的橫向距離變化、橫向一定距離高度的變化、橫向一定距離一定高度角度的變化測(cè)量更多因素對(duì)切割效果的影響。試驗(yàn)臺(tái)將高壓水槍固定于一可調(diào)節(jié)支撐架上，通過(guò)支撐架前后、上下、旋轉(zhuǎn)等的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)變量的控制。每一次實(shí)驗(yàn)要求只能調(diào)節(jié)一個(gè)或不調(diào)節(jié)一個(gè)變量。對(duì)于前后變量的調(diào)節(jié)，運(yùn)距離的可以通過(guò)底板螺釘?shù)闹匦鹿潭?，小距離的調(diào)節(jié)可通過(guò)密封盒兩端螺栓的旋動(dòng)擠壓調(diào)節(jié)。上下變量的調(diào)節(jié)可以通過(guò)丁字型接頭背后的螺栓松開(kāi)后自后調(diào)節(jié)。旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)可通過(guò)松動(dòng)固定高壓水槍的下方的螺栓，實(shí)現(xiàn)任意角度的轉(zhuǎn)變。5 水力切割除草實(shí)驗(yàn)臺(tái)底座部分的設(shè)計(jì)水力切割實(shí)驗(yàn)臺(tái)基座是組合安裝各構(gòu)建的基礎(chǔ)，必須具有較高的抗拉、抗壓強(qiáng)度，具備必要的平整度，保證各零部件相對(duì)的位置精度。此外考慮到實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體構(gòu)件大，使用鑄造完成，價(jià)格太高，所以綜合考慮選試驗(yàn)臺(tái)基座的材料為45號(hào)鋼，通過(guò)焊接完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)基座的制作。試驗(yàn)臺(tái)基座分為三個(gè)部分。第一個(gè)部分為動(dòng)力部分，主要安裝電動(dòng)機(jī)，第二個(gè)部分為減速區(qū)，主要通過(guò)皮帶傳動(dòng)、減速器實(shí)現(xiàn)減速，第三個(gè)部分為實(shí)驗(yàn)區(qū)，主要是鏈輪帶動(dòng)鏈條上的植被移動(dòng)，高壓水槍調(diào)到一個(gè)位置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。圖4 試驗(yàn)臺(tái)基座圖fig4 bed of laboratory apparatus 通過(guò)對(duì)各區(qū)域安裝物體的定位，依次確定各段基座的長(zhǎng)度:la1=536mm la2=266mm la3=125mm la4=130mm la5=120mm la6=436mm la7=140mm la8=50mm la9=78mm lb1=200mm lb2=250mm lb3=272mm lb4=220mm lb5=216mm lb6=260mm lb7=460mm lb8=50mm lb9=420mm lb10=1396mm。6 減速器箱體、箱蓋及各附件的設(shè)計(jì)6.1 減速器附件的選擇（1）通氣器： 由于在室內(nèi)使用，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)，選通氣器（一次過(guò)濾），采用m181.5（2）油面指示器：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用游標(biāo)尺m12。（3）起吊裝置：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)，采用箱蓋吊耳、箱座吊耳。（4）放油螺塞： 選用外六角油塞及墊片m181.5。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表5.3選擇適當(dāng)型號(hào)：起蓋螺釘型號(hào)：gb/t5780 m1830,材料q235高速軸軸承蓋上的螺釘：gb578386 m8x12,材料q235低速軸軸承蓋上的螺釘：gb578386 m820,材料q235螺栓：gb578286 m14100，材料q235。6.2 箱體的主要尺寸(1)箱座壁厚z=0.025a+1=0.025108 +1= 7.4625, 取z=8(2)箱蓋壁厚z1=0.02a+1=0.02108+1=7.45, 取z1=8 (3)箱蓋凸緣厚度b1=1.5 z1=1.58=12 (4)箱座凸緣厚度b=1.5 z=1.58=12 (5)箱座底凸緣厚度b2=2.5 z2=2.58=15 (6)地腳螺釘直徑df =0.036a+12=0.036108+12=16.41(取18) (7)地腳螺釘數(shù)目n=4 (因?yàn)閍250) (8)軸承旁連接螺栓直徑d1= 0.75 df =0.7518= 13.5 (取14) (9)蓋與座連接螺栓直徑 d2=(0.50.6) df =0.5518=9.9(取10) (10)連接螺栓d2的間距l(xiāng)=150200 (11)軸承端蓋螺釘直d3=(0.40.5) df=0.418=7.2(取8) (12)檢查孔蓋螺釘d4=(0.30.4)df=0.318=5.4 (取6) (13)定位銷(xiāo)直徑d=(0.7-0.8) d2=0.810=8 (14)df.d1.d2至外箱壁距離c1 (16)凸臺(tái)高度：根據(jù)低速級(jí)軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準(zhǔn)。(17)外箱壁至軸承座端面的距離c1c2（510）(18)齒輪頂圓與內(nèi)箱壁間的距離：9.6 mm (19)齒輪端面與內(nèi)箱壁間的距離： 12 mm (20)箱蓋，箱座肋厚：m1=8 mm,m2=8 mm (21)軸承端蓋外徑d（555）d3 （d為軸承外徑） (22)軸承旁連接螺栓距離：盡可能靠近，以md1和md3 互不干涉為準(zhǔn)，一般取sd2。7 潤(rùn)滑與密封7.1 齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑通用式的閉式齒輪傳動(dòng)，其潤(rùn)滑方法根據(jù)齒輪的圓周速度大小而定。當(dāng)齒輪的圓周速度12m/s時(shí)，常將大齒輪的輪齒采用浸油潤(rùn)滑，這樣，齒輪在傳動(dòng)時(shí)，就把潤(rùn)滑油帶到嚙合的嚙合面上，同時(shí)也將油甩到箱壁上，借以散熱。由于為單級(jí)圓柱齒輪減速器，速度12m/s，當(dāng)m20 時(shí)，浸油深度h約為1個(gè)齒高，但不小于10mm，所以浸油高度約為36mm。7.2 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑潤(rùn)滑對(duì)于滾動(dòng)軸承具有重要意義，軸承中的潤(rùn)滑劑不僅可以降低摩擦阻力，還可以起著散熱、減小接觸應(yīng)力、吸收振動(dòng)、防止銹蝕等的作用。軸承常用的潤(rùn)滑方式有油潤(rùn)滑和脂潤(rùn)滑兩類，此外還有固體潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑的。選用哪一類潤(rùn)滑方式，這與軸承的速度有關(guān)由于軸承周向速度很小，所以宜選用脂潤(rùn)滑，其形成的潤(rùn)滑膜強(qiáng)度高，能承受的較大載荷，不易流失、易密封，一次加脂肪可以維持相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間。7.3 鏈輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑 鏈傳動(dòng)的良好潤(rùn)滑可以減緩沖擊，減輕磨損，延長(zhǎng)鏈條的使用壽命。由于鏈傳動(dòng)速度不高，傳動(dòng)方式為開(kāi)始傳動(dòng)，需要承受的載荷較大，所以宜選用潤(rùn)滑脂進(jìn)行定期人工潤(rùn)滑。它能形成的潤(rùn)滑膜強(qiáng)度高，能承受的較大載荷，不易流失、易密封，一次加脂肪可以維持相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，且適合開(kāi)式傳動(dòng)。7.4 潤(rùn)滑劑的選擇齒輪采用油潤(rùn)滑，而鏈輪與軸承則用同種脂潤(rùn)滑劑較為便利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用gb443-89全損耗系統(tǒng)用鈣基潤(rùn)滑脂l-xaamha1潤(rùn)滑。7.5 密封方法的選取選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈實(shí)現(xiàn)密封。密封圈型號(hào)按所裝配軸的直徑確定為gb894.1-86-25軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。8 全文結(jié)論水力切割是一種新型的切割方式, 具有適應(yīng)范圍廣、切割效率高、切割精度好、刀具無(wú)消耗、對(duì)材料性質(zhì)無(wú)影響等優(yōu)點(diǎn)，由于它的這些獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在很多行業(yè)以得到應(yīng)用。而在除草范疇，它沒(méi)有污染，對(duì)環(huán)境影響小；工作時(shí)不產(chǎn)生灰塵及有毒氣體，可提供清潔安全的工作條件；低壓水射流工作時(shí)噪聲小，對(duì)居住密集地區(qū)的居民影響較小；只要解決工作臺(tái)及相關(guān)技術(shù)問(wèn)題，水力切割除草將會(huì)大有作為。本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)水力切割技術(shù)資料的認(rèn)真研讀和分析，確定了水力切割除草效果與噴嘴距離物體的遠(yuǎn)近、噴射高低、噴射角度、物體與水槍移動(dòng)的相對(duì)速度等要素的密切關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)將這些影響要素作為實(shí)驗(yàn)變量，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上實(shí)現(xiàn)出來(lái)。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)從水槍與植被莖干距離遠(yuǎn)近、噴嘴與植被的相對(duì)位置高低、噴嘴與植被的角度位置和水槍與植被水平相對(duì)移動(dòng)速度等作為研究設(shè)計(jì)對(duì)象來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，具有實(shí)驗(yàn)變量選擇豐富、實(shí)驗(yàn)測(cè)量靈活、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯和環(huán)保節(jié)約等優(yōu)點(diǎn)。但是在自動(dòng)化、自能化方面還存在不足，沒(méi)有能通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)直接驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。所以將來(lái)可以以此實(shí)驗(yàn)臺(tái)為基礎(chǔ)，通過(guò)加入計(jì)算機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)與統(tǒng)計(jì)的自動(dòng)化、自能化，更方便，更快捷。參考文獻(xiàn)1 費(fèi)修瑩.水刀j.廣州輕工業(yè),2005(5): 91-92.2 福祿公司.福祿超高壓水刀的優(yōu)勢(shì)j.航空制造技術(shù),2009(19):92.3 沈忠厚,李根生,王瑞和.水射流技術(shù)在工程中的應(yīng)用j.中國(guó)工程科學(xué), 2002(4): 60-65.4 費(fèi)修瑩,胡善明,費(fèi)雋明.真正的冷加工水刀切割j.金屬加工,2008(3):37-38.5 劉忠偉,鄧英劍.水噴射加工技術(shù)及其在機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用j.制造技術(shù)與機(jī)床,2004(2). 37-406 papachristou d n, braters r. resection of the liver with a water jet j.br j surg, 1982(69):93-94.7 陳光明.超高壓水射流切割技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用j.機(jī)床與液壓,2008(10): 220-224.8 任家隆.水噴射加工技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展j . 華東船舶工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),1995(9):90-96.9 湯小林,范政文.福祿 水刀的力量j.電氣制造,2008(1):2-24.10 高志剛.大地水刀-中國(guó)第一刀j.機(jī)械工程師,2009(10):17.11 李岳峰,宋敬偉.超高壓水射流在石材切割中的應(yīng)用j.石材,1999(3):13-15.12 廖勇,盧義玉,向文英等.數(shù)控水刀石材切割中的應(yīng)用研究j.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2005(10): 1800-1803.13 費(fèi)修瑩,胡善明,費(fèi)雋明.真正的冷加工水刀切割j.金屬加工,2008(3): 37-38.14 張海龍,王儉,王軍等.水刀切割鈦及鈦合金中厚板工藝初探j(luò).稀有金屬快報(bào), 2007(4):39-42.15 李巖.旋噴帷幕高壓水切割高強(qiáng)注漿處理軟土地區(qū)大直徑鉆孔樁缺陷施工技術(shù)j.北方交通,2007(6):53-55.16 rau h g, schildberg f w. cutting with a water jet (jet cutting) - an alternative to the ultrasound aspiratorj. chirurg, 1990(6): 735-738.17 謝丹玫 外科新技術(shù)-水刀j.中國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué),2003(4):274-275.18 郭新,張西正,徐曉瑩等.水刀技術(shù)及其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用j. 醫(yī)療衛(wèi)生設(shè)備, 2009(7):34-36.19 王宏.水刀在神經(jīng)外科的應(yīng)用j.中國(guó)現(xiàn)代神經(jīng)疾病雜志,2004(4):236-237.20 basting rf，djakovinc n， widmann p, use of water jet resection in orga-sparing kindney. emdourol, 2000, 14(6); 501-5.21 wanner m,jakob s,schwarzl f,et at. water jet dissection in fatty tissue j. swiss surg, 2001, 7(4):173-9.22 kaduk wm,stendel b,pohl a, et al. hydro-jet cutting: a method for selective surgical dissection of nerve tissue. an experimental study on the sciatic nerve of rats j. j cranio, axillofac surg, 1999, 7(5): 327-30.23 cuschieri a. experimental evaluation of water-jet dissection in endoscopic surgeryj. endosc surg allied technol 1994(2): 3-4.24 hulten jo. how to master measure guided by the eth