自走式园林手扶车的设计.doc

1、 系（部）机械工程系指导教师职 称讲师学生姓名xxxxxxx专业班级xxxxxxx学 号xxxxxxx设计题目自走式园林手扶车的设计设计内容目标和进度要求一、设计内容1、明确研究对象；a.小车的用途；b.测试指标（尺寸）2、确定设备的外形；3、设计传动机构、驱动机构； 4、撰写毕业论文，要求观点正确，字迹清楚、工整； 5、完成至少5000字符以上的相关英文资料翻译。二、 设计目标 通过设计，培养学生调研、文献检索及应用的独立工作能力，增强动手能力。三、 设计要求 1.必须以认真的态度对待毕业设计，努力保证自己设计的合理性； 2.设计力求有一定创新，相关文档和毕业论文条理清晰，文笔流畅。四、 设

2、计进度第0103周：毕业实习、现场收集资料、完成实习报告；第0304周：查阅文献、完成毕业设计开题报告及有关外文资料翻译；第0506周：总体方案分析比较及论证；第0708周：完成小车的大体结构设计；第0910周：完成小车底盘的设计和底盘总装图；第1113周：完成相关零件图和驱动桥变速器的速比设计；第1415周：最后修改、准备答辩。 指导教师签名：年 月 日系部审核 毕业设计（论文）任务书摘 要手扶车是专用于园林，建筑，畜牧等领域的一种小型机械车，可用来装载一些杂草，建筑工程用料，垃圾等，可减轻人工的负担，提高工作效率。在欧美等地区应用非常广泛，方便了一些日常生活和劳动负担。手扶车是通过发动机来

3、驱动的，底盘是小车的重要总成之一，底盘的设计是影响手扶车性能好坏的重要参数。本文是对一款园林手扶小车的底盘进行总布置设计。首先通过计算对原有车型和引进的样车进行分析比较，初选出底盘各个部件、总成的类型和型号；然后将选择出的各个部件、总成进行装配，装配后得到一个完整的底盘；最后进行底盘传动系统的设计和速比的匹配。本设计选择了专用于园林领域的发动机和变速箱，设计了不同的档位速比以适应人的不同步数，更方便人们的操作。本设计的手扶车力求方便、可靠、节能并且在一些部件上采用新技术、新工艺，使本设计的手扶车符合现代人的需求。关键字： 手扶车 底盘总成 总体布置 建模 档位速比 IAbstract Hand

4、 car is dedicated to landscape architecture, a small mechanical cars in the field of animal husbandry, etc., can be used to load some weed, construction material, garbage, etc., can reduce the burden of human, improve the work efficiency. In Europe and the United States and other regions are very wi

5、dely used, convenient for some of the burden of daily life and work. Hand car is driven by the engine, the chassis is one of the important assembly of car, the design of the chassis is the important parameters affecting the walking vehicle performance is good or bad. This article is about a garden d

6、olly chassis for the layout design. First of all, through the calculation analysis of the original model and the introduction of a prototype comparison, selected chassis parts, assembly type and model; And then will choose out the parts for assembly, assembly, assembly after get a complete chassis;

7、The chassis drive system design and the speed ratio matching. This design chose dedicated to landscape architecture in the field of engine and transmission, and design a different gear ratio steps so as to adapt to the different person, more convenient operation. The design of walking vehicle to con

8、venient, reliable, energy saving and on some parts adopt new technology, make the walking vehicle conforms to the requirements of modern design.Keywords：Hand car Chassis assembly General layout Modeling Gear RatioII目录摘 要IAbstractII目录III1 绪论11.1 园林机械发展及现状11.1.1 园林机械的国内外现状11.1.2 园林机械的发展趋势21.2 手扶车简介31.

9、3 设计的任务42 概述52.1 整车总布置设计任务52.2 设计的原则和目标52.2.1 开发设计原则52.2.2 开发设计目标5 2.3 手扶车设计过程52.4 手扶车的solidworks模型的建立63 整车型式的选择73.1 发动机的选择73.2手扶车的轴数和驱动型式93.3轮胎的选择103.4 小车底盘总布置124 带传动的设计144.1 带传动的基本理论144.2 V带传动的设计174.2.1 V带传动的设计与参数选择174.2.2 带传动的张紧194.2.3 皮带张紧限位组合装置的设计194.3 带轮的设计235 链传动的设计255.1 链传动的基本理论255.2 链传动的设计2

10、65.2.1 链条参数的选择与设计265.2.2 链传动的张紧285.3 链轮的设计306 驱动桥的设计32结论35致谢36参考文献37III1 绪论1.1 园林机械发展及现状1.1.1 园林机械的国内外现状 随着我国经济发展和城市建设的加快，人们对城市绿化景观的要求越来越高，一个城市绿化景观已经成为一个城市文明标志的象征。人们物质生活改善的同时必然追求精神生活水平的提高，这也就要求城市绿化景观的水平随之提高，所以对城市绿木、草坪的修剪，使其具有一定的造型，给居民以美的享受，以及保持街道的清洁就成了当务之急。 园林绿化机械设备的发展已有近百年的历史。20世纪早期，西方发达国家已开始在园林绿化的

11、繁重作业中应用机械，那时主要使用起重运输机械和农业机械，如用汽车和起重机运输和装卸物料，用拖拉机和犁等进行种植前的土地整理等。20世纪50年代以后，各种园林绿化专用机械开始纷纷面世，如植树机、草坪修剪机、园林拖拉机等，园林绿化机械开始进入快速发展时期。20世纪80年代以后，在欧美发达国家，随着经济的进一步发展，人民生活水平和住房条件进一步改善，小型园林绿化机械与设备开始进入家庭，成为家庭的必备机具，特别是草坪机械与设备在美国、加拿大等国的中产阶层家庭中已经普及。到20世纪末，世界各地大部分城市从公共绿地到庭院绿地的建设和养护已全部实现了机械化作业。国内园林绿化机械设备的发展起始于20世纪70年

12、代后期，20世纪90年代开始进入了快速发展时期，其主要标志是：除了园林机械厂、林业机械厂生产园林绿化机械设备以外，一批实力较强的通用机械厂、机床厂也开始生产不同品种的园林绿化机械，部分小型园林绿化机械已开始出口国外。先进的园林绿化机械设备的进口大幅度上升。英国、德国、瑞典、日本等国的一些大公司的园林绿化机械纷纷进入国内市场，经销国内外园林绿化机械设备的公司大量涌现，规模也日益扩大，并已初步形成了全国经销网络。大型园林绿化工程中机械化作业的比重明显提高，一批机械化施工队伍已经出现。园林绿化机械开始进入企事业单位的庭院和住宅小区。但是总的来看：国内园林绿化机械设备的品种还比较单一，性能、质量和制造

13、水平都还比较落后，与国外发达国家相比有很大差距，国内园林绿化机械化作业的比重还很小，与发达国家全盘机械化程度相比，差距十分明显。总体上国内目前仍处于园林绿化机械设备发展的初级阶段。目前我国各大城市的绿化面积呈逐年增长趋势，而且城市绿化景观以及市政清洁工作与发达国家相比还非常落后，主要依靠人工完成，自动化水平不高。而国外，城市绿化景观以及市政的清洁工作主要依靠机器代替人工完成。目前的城市绿化景观的工作主要是绿木、绿篱以及草坪的修剪、整形的工作，市政清洁工作主要包括对街道的清扫、道路护拦、马路芽、天桥立柱的清洗以及冬天的除雪工作等等。按目前的城市的发展水平来看，今后这些工作全由人力来完成不仅是不可

14、能的，而且也是一种非常浪费人力资源、城市资源的一种不符合国家可持续发展大战略的方法。1.1.2 园林机械的发展趋势 进入2l世纪，国内外园林绿化机械设备的发展会进一步加快，国内也将会很快实现园林绿化作业的全盘机械化，国外发达国家的机械化水平则将进一步向更高的层次发展。今后的一段时期，国内外园林绿化机械设备发展将呈现下述几方面的趋势。1. 继续大力开发园林绿化机械设备新产品，向操作自动化、舒适化方向发展； 西方发达国家在20世纪80年代，当草坪修剪机进人家庭庭院时，是以步行操纵推行式为主导产品，到了20世纪90年代，步行操纵自走式草坪修剪机已逐步取代了步行操纵推行式草坪修剪机，虽然无驱动轮的步行

15、操纵推行式草坪修剪机价格很便宜，但在欧美国家已很少有人问津。进入21世纪，小型乘坐操纵坐骑式草坪修剪机又开始逐步取代步行操纵自走式草坪修剪饥。特别是能实现零转弯半径，机动性能非常好，能一机多用的全液压草坪拖拉机一问世，就得到了广大用户的普遍欢迎，预计不久的将来，还会有自动化程度更高、操作更舒适的草坪机械出现。国内目前生产的草坪修剪机仍然以步行操纵推行式为主，是国外发达国家20世纪80年代的水平，在国外已属淘汰产品。我们应当研究和跟踪西方国家园林绿化机械发展的历史，借鉴他们的经验和教训，以便缩小和西方国家在产品水平上的差距。 2. 积极发展园林绿化机械的一机多用和联合作业机； 一机多用和联合作业

16、机这两者概念不同、目的不同、适用的对象也不同。一机多用是指一种机器能配备多种工作装置或附件，更换不同装置就能完成不同作业，以提高机器的利用率。联合作业机是指一种机器上能同时安装多种工作装置，同时完成多项需要按顺序连续进行的作业，以提高机器的作业效率和劳动生产率。一机多用主要是针对家庭或企事业单位庭院以及一般小型公园的，由于它们的经营规模比较小，总希望能用尽可能少的机械品种来完成所有的作业。因此，当crarisman推出一种带有10多种附件的、其主要工作装置为草坪割草装置的草坪拖拉机后，颇受拥有较大庭院的美国家庭的欢迎，因为它几乎能进行全部的草坪养护作业和庭院中的一些其他作业。联合作业机主要是针

17、对大型园林绿化工程、商业绿地、城市各区园林绿化管理养护企业、专业化机械施工和养护企业的。他们经营规模大，追求的是效益和速度。3. 大力改善园林绿化机械设备的环保性能； 21世纪是更加关注环境保护的世纪，现在人们的环境意识已有了很大的提高。各国的环保法律、法规已日益完善，对于主要在城市露天作业的园林绿化机械设备在环保方面的要求也越来越严。譬如美国很多州就已经各自立法，规定了所有机器都必须达到一定的排放标准和噪音才能进入该地区。因此，不少大型园林绿化机械设备制造企业已经或正在采取措施，研制生产低污染、甚至无污染的“绿色”园林绿化机械产品。以前在小型园林绿化机械上普遍采用的二行程汽油机，虽然其结构简

18、单、比重量小，但由于噪声高、排放污染重，目前除了手持式小型机械外，在小型园林绿化机械中，如步行操纵的草坪修剪机等已逐步被四行程汽油机所代替，新一代低噪声、低污染小汽油机已开始投放市场。即便是手持式园林机械，如手持式绿篱修剪机等，其二行程汽油机也有被小型电动机代替的趋向。机械产品的环保性能必将成为评价其质量的重要指标之一。4. 进一步提高园林绿化机械设备的安全性。安全性有三个方面：一是对机械本身的安全性，以防止机械发生意外故障或被损坏；二是对操作人员的安全性，以防止操作人员在作业中受伤害；三是对周围人群的安全性，以防止机械在作业时伤害他人。这三个方面都很重要，特别是对人的伤害问题比对机械及其它的

19、伤害问题更为重要。bolens等公司在草坪拖拉机上推出的各部件之间的电子互锁系统，使拖拉机各部件之间的工作更趋协调。发动机安全起动系统是这种电子互锁系统之一，假如拖拉机的切割装置没有处于脱开状态，或者变速箱操纵杆没有处在空挡位置，或者制动器没有制动，只要其中有一项成立，则发动机都是无法起动的，这就可以使操作者和旁人避免很多意外的人身伤害事故。这些安全装置今后也必将在园林绿化机械设备各种产品上的应用更加多样化、更加完善、更加有效。1.2 手扶车简介 在欧美等国家一些人工劳动力价值很高的地区，为了方便花园、建筑、机械等行业，提高人工效率的同时又省时省力节约成本，现今都采用手扶车用于花园除杂草、杂料

20、等。目前在园林、建筑、畜牧等领域作业时，大型工程设备不能进筑或是大车小用时（浪费资源）此时多采用人工推拉自制小车来进行，但人工连续作业劳动强度大，不仅效率低下，而且成本很高，此机型是专门针对这领域而设计的，低成本高效率是手扶车设计的初衷。手扶车是通过人来轻扶，发动机来驱动的一种小型园林机械车，专用于园林机械，建筑，畜牧领域等，可用来装载一些花园杂草，建筑工程用料，垃圾等，减轻人工的负担，减少劳动力，节约成本，提高工作效率。在欧美等地区应用非常广泛，方便了一些日常生活和农林负担。本次设计的手扶车，采用四轮驱动，可承载最大重量为250Kg的货料，根据其设计要求和功能的需要，再结合国内外城市具体交通

21、条件，可以初步确定手扶车的一些设计参数：总长：800mm宽度：700mm轴距：535mm高度：1100mm轮距：600mm1.3 设计的任务 本课题所进行的任务是一款花园小型手扶车底盘的总布置设计，对所设计的手扶车底盘进行合理的设计和方案选择。因此，本设计的任务为： (1)手扶车形式的选择； (2)手扶车主要参数的选择； (3)轮胎和发动机的选择； (4)底盘主要总成的选择； (5)传动的设计如带传动、链传动等的设计； (6)驱动桥和后桥的初步设计； (7)手扶车底盘装配图和相关零件图的完成。2 概述2.1 整车总布置设计任务 (1)从技术先进性、生产合理性和使用要求出发，正确选择性能指标、质

22、量和主要尺寸参数，提出总体设计方案，为各部件设计提供整车参数和设计要求； (2)对各部件进行合理布置； (3)对整车性能进行计算和控制，保证汽车主要性能指标实现；(4) 协调好整车与总成之间的匹配关系，配合总成完成布置设计，使整车的性能、可靠性达到设计要求。2.2 设计的原则和目标2.2.1 开发设计原则 为了使研制出来的手扶车底盘既要有较高的工作效率，又要有良好的可靠性和适中的价格，在手扶车底盘开发设计时满足以下原则： 1.应从已有的基础出发，对原有车型和引进的样车进行分析比较，继承优点，消除缺陷，采用已有且成熟可靠的先进技术与结构，开发新车型。采用成熟的技术，对国内已引进或研制成功的、批量

23、生产的、满足该底盘要求的总成、部件、零件择优选用。 2.力求安全、可靠、节能、防腐、防锈，尽量采用新技术、新标准、新工艺。3.设计符合标准化、系列化、通用化三化要求，噪声、排放等性能指标符合有关标准要求。2.2.2 开发设计目标 (1)制定正确合理的机械结构方案； (2)完成指定的零件图和总装图； (3)系统设计达到工程要求； (4)设计图纸说明书应正确，清晰。2.3 手扶车设计过程 (1)调查研究与初始决策：选定设计目标，并制定产品设计工作及方针原则。 (2)总体方案设计：根据所选定的目标及对开发目标制定的工作方针、设计原则等主导思想提出整车设想，即概念设计（concept design）或

24、构思设计。 (3)绘制底盘总布置草图，确定整车主要尺寸、质量参数与性能及各总成的基本形式。 (4)编写设计任务书； (5)手扶车总布置设计； (6)总成设计；(7)试制、试验、定型。2.4 手扶车的solidworks模型的建立按照自上而下的设计过程，建立手扶车大体的装配模型，得到园林手扶车(包含斗和车架)装配模型如图1所示。图1 手扶车整车装配图3 整车型式的选择 根据设计原则，目标和用户的需求特点，整车设计人员要提出被开发车型的整车型式方案，主要包括以下几部分：(1)发动机的种类和型式；(2)轴数和驱动型式；(3)车头和驾驶室的型式及与发动机、前轴(轮)的位置关系；(4)轮胎的选择。3.1

25、 发动机的选择 对于发动机的种类和型式，在此手扶车上选用汽油机，用其它燃料或其它种类的发动机，可根据车型的需要进行选取。发动机的型式有直列式、V型和对置式等。冷却方式有水冷和风冷。因此要根据具体车型的使用条件和布置上的结构需要，而选择不同种类和型式的发动机。此设计选用的发动机是KS-168F型汽油机。发动机的选择过程如下：根据一个成年人的正常步行速度来大致的估算小车的速度，再以经验公式N1= 从为背景来计算发动机功率N1，从而选择适合的发动机。生态学上常规的做法是，一般一个人每50m走65步，则有50m/65=0.769m/步，一个成年人每秒走两步，一分钟大约走120步，一步为0.769m，一

26、分钟大约走120x0.7=84m,即一个成年人的步行速度可大致估算为V=84m/min或者表示为V=5Km/h，V=84/60=1.4m/s。手扶车的速度应比一个成年人速度稍小些，在本设计中选取车速为1m/s3KW，连续输出功率为3KW，标定转速为3600r/min，此汽油机为单缸，四冲程，采用风冷的冷却方式。3.2手扶车的轴数和驱动型式 不同类型的汽车有不同的轴数和驱动型式，这主要根据使用条件、用途、工厂的生产条件、制造成本及公路的轴荷限值等因素进行选择。最常用的是两轴、后驱动42式汽车，其中轿车还可以采用42前驱动式结构。对于一般总重小于 19t的汽车，都采用42后驱动的布置型式(前驱动的

27、轿车除外)，因为这种汽车结构简单、布置合理、机动性好、成本低、适合于公路使用，是种典型的、成熟的结构型式。随着汽车载重量的增加，各相关总成也要相应的加大，汽车的自重也要增加，这样会造成42式的汽车单轴的负荷增加，以致于超过公路、桥梁所规定的承载限值(公路允许单轴负荷为13t，双后轴负荷为24t)。为解决此矛盾，一般采用增加汽车轴数的办法来减少单轴的负荷，如从42变成62、64、84，如果想增加驱动能力，提高越野通过性能，可以采用44、66、88等增加前驱动型式的结构，同时也可提高载重量。采用增加轴数的办法，可以提高载重量而不增加单轴负荷，同时还不会增加车箱底板的离地高度，提高通用化、系列化水平

28、，便于生产、降低生产成本等。所以汽车厂家多年来一直都采用这种办法变型出更多品种的汽车。根据设计要求，本次设计的NSFC250手扶车的轴数为两轴，发动机置后，驱动桥置前，发动机和驱动桥分别位于底盘的两边，所选的驱动形式为4轮驱动（前轮驱动，后轮辅助驱动）的布置形式。具体的驱动过程如下图3：发动机连接的主动带轮经皮带，将动力传给从动带轮，从动带轮再将动力传递给驱动桥，从而带动驱动桥上面的前链轮，通过链条带动后链轮，实现四轮驱动，即为前轮驱动，后轮辅助驱动的效果。 图3 手扶车驱动图3.3轮胎的选择 轮胎的尺寸和型号是进行汽车性能计算和绘制总布置图的重要原始数据之一，因此，在总体设计开始阶段就应选定

29、，而选择的依据是车型、使用条件、轮胎的静负荷、轮胎的额定负荷以及汽车的行驶速度。当然还应考虑与动力传动系参数的匹配以及对整车尺寸参数(例如汽车的最小离地间隙、总高等)的影响。轮胎所承受的最大静负荷与轮胎额定负荷之比，称为轮胎负荷系数。大多数汽车的轮胎负荷系数取为0.91.0，以免超载。轿车、轻型客车及轻型货车的车速高、轮胎受动负荷大，故它们的轮胎负荷系数应接近下限；对在各种路面上行驶的货车，其轮胎不应超载。在良好路面上行驶且车速不高的货车，其轮胎负荷系数可取上限甚至达1.1；对车速不高的重型货车、重型自卸汽车，此系数亦可偏大些。但过多超载会使轮胎早期磨损，甚至发生胎面剥落及爆胎等事故。试验表明

30、：轮胎超载20时，其寿命将下降30左右。为了提高汽车的动力因数、降低汽车及其质心的高度、减小非簧载质量，对公路用车在其轮胎负荷系数以及汽车离地间隙允许的范围内应尽量选取尺寸较小的轮胎。采用高强度尼龙帘布轮胎可使轮胎的额定负荷大大提高，从而使轮胎直径尺寸也大为缩小。例如装载量4t的载货汽车在20世纪50年代多用的9.0020轮胎早已被8.2520；7.5020甚至8.2516等更小尺寸的轮胎所取代。越野汽车为了提高在松软地面上的通过能力常采用胎面较宽、直径较大、具有越野花纹的超低压轮胎。山区使用的汽车制动频繁，制动鼓与轮辋之间的间隙应大一些，以便散热，故应采用轮辋尺寸较大的轮胎。轿车都采用直径较

31、小、断面形状扁平的宽轮辋低压轮胎，以便降低质心高度，改善行驶平顺性、横向稳定性、轮胎的附着性能并保证有足够的承载能力。我国各种汽车的轮胎和轮辋的规格及其额定负荷可查相应的国家标准。轿车轮胎标准见GB 297882；货车和客车的轮胎规格详见国标GB 51682。货车的后轮装双胎时，比单胎使用时的负荷可增加1015。因为小车是采用四轮驱动的驱动方式，前后轮胎的速度应该一致，且前后轮胎的速度均取为V=1m/s。根据手扶车上斗的最大承载量为250Kg，初步选择斗的高度为750mm，又据统计一个成年人双手抬臂的最舒适高度为1.1m，即手推车手柄的高度初选为1100mm，所以初选前轮轮胎直径约为：1100

32、-750+50=400mm。小车的布置是发动机置后，放货料的斗置前，且货物的最大承载量为250Kg,斗集中了整车包括货料的大部分重量，所以前轮应比后轮轮胎半径要大些。具体的布置如下图图4：图4 手扶车的大体布置图 此设计中所选用的轮胎是前轮选用4.0-10型，4.0-10型轮胎的胎高和胎宽是4英寸，即约为4X25.4=101.6mm,内径是10英寸，即约为10X25.4=254mm,外径是10+4X2=18英寸，即约为25.4X18=457.2mm；考虑到后轮轮胎直径比前轮轮胎直径稍小些，后轮选用的是4.0-8型，4.0-8型轮胎的胎高和胎宽是4英寸，和前轮胎一致，内径为8英寸，即约为8X25

33、.4=203.2mm，外径为8+4X2=16英寸，即约为16X25.4=406.4mm。 轮胎的选择如下表1：（注：单位为英寸）表1 轮胎的选用表轮胎型号胎宽胎高内径外径前轮轮胎4.0-10441018后轮轮胎4.0-8448163.4 小车底盘总布置1.发动机及传动系的布置 手扶车发动机置后，手扶车底盘的传动设计包括带传动，驱动桥，链传动等，具体布置为，主动带轮置于后底盘上，从动带轮置于驱动桥上方（从底盘方向上看），驱动桥布置在前底盘上，主动链轮置于与驱动桥相连的前轴上，从动链轮置于后轴上，具体参见底盘总装配图。1. 斗的布置 如上图图3，斗布置在手扶车的前方,用于承载和装卸货料。2. 动轴

34、的布置 此手扶车采用的是两轴驱动，故动轴的布置一前一后。3. 悬架的布置 本手扶车的前、后悬架均为非独立悬架。4. 车架总成外形及其横梁的布置先确定车架纵梁的断面(胶板)高度，可通过有限元计算，并参考同类样车的车架最大断面高度，决定车架的最大断面高度。车架前部的变断面，除要保证足够的强度和刚度外，形状的变化及选择，要考虑布置上的需要和冲压的工艺性，如前簧的布置，主销后倾角度、前轮的跳动量、发动机和散热器等的悬置结构和处理是否理想等，最后进行综合平衡后再确定车架前部外形尺寸和断面高度。车架总成外宽的确定，不同的车型、不同的厂家，所选的车架总成外宽不一样，虽然国家制订了车架外宽的标准，但目前国内没

35、有达到统一。对车架总成的外宽，其前、中、后部不等，主要取决于布置上的需要。前部外宽取决于发动机的外宽及悬置结构的布置、散热器的尺寸及悬置、前轮距、前轮胎的型号及车轮最大转角、转向纵拉杆和减振器的布置、前悬架的结构型式和布置位置等因素。后部车架的外宽取决于后悬架的结构、尺寸、布置及后轮胎(特别是双胎)的型号、布置尺寸、整车外宽(不允许超过2.5m)。车架中部的外宽主要考虑国家标准的规定，及前、后部宽度的差值的大小和过渡区的工艺性等，尽量采用前、中、后部等外宽的车架，这样工艺性比较好，质量容易保证。车架总成的横梁布置应均匀、结构合理，在胶板上有总成固定支架的地方(即力的作用点)，应布置横梁，以便减

36、少纵梁腹板的侧弯。悬架支架、发动机悬置、油箱、电瓶、驾驶室悬置等处都应考虑布置横梁。4 带传动的设计4.1 带传动的基本理论1.带传动的受力分析摩擦型带传动在安装时，带必须张紧的套在两个带轮上。在工作前，带中各处均受到一定的初拉力,带与带轮接触面间的正压力均匀分布。工作时，主动轮对带的摩擦力与带的运动方向一致，从动轮对带的摩擦力与带的运动方向相反。所以主动，边被进一步拉紧，拉力由原来的增大到,称为紧边；另一边拉力由原来的减小到,称为松边。紧边拉力与松边拉力的差值称为带传动的有效拉力。有效拉力就是带传动传递的圆周力。不是集中力，而是分布在带和带轮接触面上的摩擦力总和，即=-。带还受离心拉力，且离

37、心拉力，若带速很低时，可忽略离心力。带传动的受力情况见下图图5： a)不工作时 b)工作时图5 带传动的受力情况图2、带传动的弹性滑动和打滑带是弹性体，在拉力作用下会产生弹性伸长，弹性伸长量随拉力的增减而增减。带传动在工作过程中，紧边和松边的拉力不等。当带在A点绕上主动轮时（见图6），带的速度v和主动轮的圆周速度v1是相等的。但在带自A点转到B点的过程中，所受拉力由F1逐渐降到F2，弹性伸长量也要相应减小。这样带在主动轮上是一面随带轮前进，一面向后收缩，因此带的速度低于主动轮的圆周速度，造成两者之间发生相对滑动。在从动轮上，情况正好相反，即带的速度v大于从动轮的圆周速度v2，两者之间也发生相对

38、滑动。这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的滑动，称为弹性滑动。 图6 带传动的弹性滑动弹性滑动是带传动中无法避免的一种正常的物理现象。由于弹性滑动的存在，使得带与带轮间产生摩擦和磨损；从动轮的圆周速度v2低于主动轮的圆周速度v1，即产生了速度损失。这种速度损失还随外载荷的变化而变化，这就使得带传动不能保证准确的传动比。 通常以滑动率e表示速度损失的程度，即: 一般e12%，在考虑弹性滑动的情况下，带传动的传动比为：式中：n1、n2-分别为主、从动轮的转速（r/min）；d1、d2-分别为主、从动轮的基准直径(mm)。3、带传动的应力分析和失效形式 带传动在工作过程中，会产生如下三种应力。

39、a）紧边拉应力s1和松边拉应力s2 s1F1/A （MPa） s2=F2/A （MPa）式中 F1、F2-紧边、松边拉力（N）；A-带的截面积（mm2）。b）弯曲应力sb （MPa） 式中 E-带材料的弹性模量（MPa）；y0-传动带截面的中性层至最外层的距离（mm）；d-带轮基准直径（mm）；R-中性层曲率半径（mm）；I-惯性距（mm4）。 由上式可知，带愈厚，带轮直径愈小，则带中的弯曲应力愈大。因此，带绕在小带轮上时的弯曲应力sb1大于绕在大带轮上时的弯曲应力sb2。为了避免过大的弯曲应力，在设计V带传动时，应对V带轮的最小基准直径dmin加以限制。c）离心拉应力sc 带在绕过带轮时作圆

40、周运动，从而产生离心力，并在带中引起离心拉应力sc。设带的速度为v(m/s)，q-传动带每米长的质量（kg/m）。 则带中的离心拉应力sc为： (MPa) 式中A-传动带的截面积（mm2）。 可知，带的速度对离心拉应力影响很大。离心力虽然只产生在带作圆周运动的弧段上，但由此而引起的离心拉应力却作用于传动带的全长上，且各处大小相等。离心力的存在，使传动带与带轮接触面上的正压力减小，带传动的工作能力将有所降低。 由上述分析可知，带传动在传递动力时，带中产生拉应力、弯曲应力和离心拉应力，其应力分布如图7所示。从图中可以看出，在紧边进入主动轮处带的应力最大，其值为。 如图7所示，可知，带运行时，作用在

41、带上某点的应力，是随它所处位置不同而变化的，所以带是在变应力下工作的，当应力循环次数达到一定数值后，带将产生疲劳破坏。 图7 带的应力分布 带传动的失效形式为打滑和带的疲劳破坏（脱层和疲劳断裂），所以带传动的计算准则是：保证带传动不打滑的前提下，充分发挥带的传动能力，并使传动带具有足够的疲劳强度和寿命。4.2 V带传动的设计4.2.1 V带传动的设计与参数选择 根据此设计选用的发动机是园林机械汽油机Ks-168F型，单缸，四冲程，采用风冷的冷却方式，其标定转速为3600r/min，连续输出功率为3KW，额定功率为3.8KW，来设计V带传动。因此设计中的发动机与主动带轮是直接相连的，所以主动带轮

42、的转速n1=3600r/min。 首先，因为带传动能保证其传动比的稳定，传动的准确性，所以此处选用带传动。下面来设计V带传动：1. 确定计算功率Pc查表=1，Pc=P=1X3.8=3.8KW2. 选V带型号根据Pc和n1，选择V带型号，Pc=3.8KW，n1=3600r/min，查图应选Z型V带。3. 初选小带轮直径小带轮直径，并取标准值，因为Z型V带=5071，所以取其之间的标准值=63mm。4. 验算带速VV= = =11.87m/s，在1020m/s（最佳带速）范围内。5. 初选大带轮直径取V带传动比i=1.5（推荐值），则=1.5X63=94.5，取其附近的标准值，则取=100mm。6

43、. 初选中心距a0中心距a0为：0.7（+）a02（+）；0.7（63+100）a02（63+100），得之114mma0326mm。在此初选a0=400mm（为了提高带的疲劳寿命，可稍微增大其中心距）。7. 初算带长Lc和确定带长LdLc 2a0+1057mm,查表： Ld=1120mm，=1.08（Z型）8.确定中心距 aa0+ =400+ =431.6mm又中心距变化范围：=a-0.015Ld=431.6-0.015X1120=414.8mm=a+0.03Ld=431.6+0.03X1124=465.2mm在此取a=420mm。9.验算小带轮包角1: 查表：包角为时，=0.98；包角为 ，=1，