茶树修剪机的设计 论文(7)

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B=（z-1）e+2f (3-10)

式中：z-轮槽数；

e-槽间距，mm； f-槽边距，mm；

取e=15mm，f=11mm，代入数据得2轮槽的带轮宽度B1=37mm。

参照文献[8]中图8-14（b），即可得到V带轮的结构及尺寸公式，进而得到带轮Ⅰ的结构及尺寸如下图所示

图3-4 带轮Ⅰ的结构图

其中技术上要求铸造带轮的轮槽工作面不应有砂眼、气孔，其他部分不应有缩孔等铸造缺陷。

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3.2.4 带轮Ⅱ的设计

带轮Ⅱ的设计步骤与带轮Ⅰ的相同，为了便于加工，带轮Ⅱ的结构、加工方法以及表面粗糙度均与带轮Ⅰ相同，不同的是带轮的基准直径dd2?150mm，结构图如下

图3-5 带轮Ⅱ的结构图

3.2.5 带轮Ⅲ和Ⅳ的设计

由于带轮Ⅲ和Ⅳ的基准直径相同，安装处的轴直径相同（见下文），为了便于加工，取用和带轮Ⅰ完全相同的带轮。

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3.3 刀片的设计

刀片是个核心部件，现在国产刀片的寿命一般在300h以上。其设计内容主要包括材料的选择、结构的设计以及加工工艺的制定。其在传动机构中的位置可见图3-5所示：

图3-6 刀片示意图

3.3.1 刀片材料的选择

刀片在高速的环境下工作，在剪切过程中，会受到很大的摩擦力和挤压力。因此，制造刀片的材料要具有较高的硬度、耐磨性及韧性，基于上述要求，查阅文献[6]中表2.8-38，选择牌号为W18Cr4V的高速工具钢作为刀片的材料。

W18Cr4V是应用最广的高速工具钢，其性能有：具有较高的硬度，热处理后硬度可达到63-66HRC,抗弯强度可达到3500MPa，易于磨削加工。优点：通用性好，工艺成熟。

3.3.2 刀片的结构设计

刀片的结构采用圆形的刀盘，两边装有两个对称的刀片，刀片是一次性铸造而成的，滚刀在高速旋转的同时与树干紧密接触，将树干一层层刨削掉。

由于刀刃有一个半径为30mm的弧度，能很好的锁紧树干，顺势把树枝割断，降低了撕裂度，增加了切口的平整度。其结构示意图如下：

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图3-7 刀片结构示意图

3.3.3 刀片加工路线的制定

高速工具钢的加工工艺已经成熟，完全可以加工出上述结构的刀片。刀具从选材到包装，经过精细打磨，需要30多道工序才能完成。

（1） 刀具制造工序流程

剪板（开料）→冲坯 →打唛→冲眼→调直→迫刀→热处理→水磨（单面、双面磨）→打砂（打刀背、打刀面、打刀柄）→抛光（机抛）→开刃口（机械开刃口）→打披锋→钉刀→注塑→批水口→改刀→打水磨砂带→除腊→表面处理。

（2） 刀具的热处理工艺

刀具的热处理工艺：根据刀具结构的特殊性及使用要求，对刀具进行热处理时需先进行调质处理，调质硬度28～32HRC。待半精加工完成后，再进行表面渗氮处理，渗氮层厚度0.4～0.6mm，硬度600～750HV。热处理后应保证刀具不变形，达到设计精度要求。

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3.4 轴的设计和校核

本章轴的设计主要包括轴I、轴II、轴III和轴IV的设计及校核。各轴在传动机构中的位置见图3-7。

图3-8 轴示意图

3.4.1 轴Ⅰ的设计

（1）轴Ⅰ的设计计算

P4=P?1?2=3.3?0.98?0.94=3.1kw

1）选择轴的材料，确定许用应力

由于我们设计的轴对材料无特殊要求，故选用45钢并经调质处理，由文献[8]中轴的常用材料及其主要力学性能表查得抗拉强度极限?B=640MPa，许用弯曲应力[??1]=60MPa。

2）按扭转强度估算轴的最小直径DI 查得A0=112cm。 由轴的直径公式可得

D?A03P2 (3-11) n121