隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，國(guó)家和人民越來(lái)越注重環(huán)境，其中城市綠化就離不開(kāi)除草機(jī)，除草機(jī)用于城市各處的草坪修剪，特別是城市綠化帶和公園草地的修整。近年來(lái)，畜牧業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)在產(chǎn)業(yè)融合的大背景下，不斷發(fā)展也離不開(kāi)除草機(jī)的植被修整與農(nóng)林收割。除草機(jī)器人也已成為一種重要的農(nóng)業(yè)機(jī)械應(yīng)用于生活中。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是對(duì)除草機(jī)器人進(jìn)行研究，第一部分主要針對(duì)除草機(jī)器人研究的背景和意義，第二部分的主要工作是分析除草機(jī)器人設(shè)備的基本要求，確定本文設(shè)計(jì)的除草機(jī)器人方案，并設(shè)計(jì)其主要部件和制定工作流程。第三部分的主要工作是對(duì)整個(gè)機(jī)器中的主要工作部分設(shè)計(jì)，包括切割刀片的設(shè)計(jì)、電機(jī)的選用、減速機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算、軸和噴藥系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。第四部分是其他輔助裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算，包括行走輪和行走輪軸承的設(shè)計(jì)和集草箱的設(shè)計(jì)，保障割草關(guān)鍵字：除草機(jī)器人；工作裝置；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 31.1研究背景 31.2研究目的 31.3國(guó)外現(xiàn)狀 41.4國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 4 42.1除草機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 42.2整體方案的設(shè)計(jì) 52.2.1設(shè)計(jì)比較 52.2.2方案的確定 6 73.1切割刀片的設(shè)計(jì) 73.2主電機(jī)的設(shè)計(jì)選擇 93.3減速器設(shè)計(jì) 3.3.1齒輪精度的選擇 3.3.2齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算 3.4軸的設(shè)計(jì) 3.5除草機(jī)器人噴藥系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.5.1調(diào)壓式藥液泵系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.5.2藥液箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1行走裝置設(shè)計(jì) 4.1.1行走輪設(shè)計(jì) 4.1.2行走輪軸承的選擇及計(jì)算 4.2集草箱設(shè)計(jì) 22 3民的工作壓力，并且效果顯著,但是化學(xué)農(nóng)藥的使用會(huì)造成一定程度的環(huán)境污染，不利機(jī)的使用不能夠距離學(xué)校或者辦公地點(diǎn)較近，并且還伴隨有較為昂貴的維修保養(yǎng)費(fèi)用。1.2研究目的4機(jī)器人，相信在不久的未來(lái)，針對(duì)農(nóng)業(yè)除草機(jī)器人的研究能夠取得較大的進(jìn)展，能夠進(jìn)一步提高中國(guó)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)能力。1.3國(guó)外現(xiàn)狀最早的除草機(jī)器人誕生于20世紀(jì)60年代，主要是以人力或者畜力作為驅(qū)動(dòng)，具體作用于園林農(nóng)業(yè)。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，也促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，越來(lái)越多新型技術(shù)被用于耕種，最為明顯的就是田間工作開(kāi)始使用旋耕機(jī)。從那時(shí)起，大多數(shù)除草機(jī)都是用它改造的。在美國(guó)，針對(duì)除草工作，已經(jīng)具有非常完備的機(jī)械技術(shù)，不僅僅就具有十分齊全的工作，同時(shí)在使用過(guò)程還能夠保證除草的效果。經(jīng)過(guò)不斷的研究以后，美國(guó)研發(fā)出Dj970滾刀式除草耙，主要是利用滾刀的刀片切斷雜草。加拿大研發(fā)出來(lái)的除草機(jī)，不僅僅能夠使用各種性質(zhì)的土壤，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)化學(xué)撫育，因此使得生產(chǎn)效率進(jìn)一步提高。到了20世紀(jì)，日本通過(guò)從歐洲引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)，并且結(jié)合實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)不斷的研發(fā)和改造以后，最終研制出各種不同種類的除草機(jī)器人，其中主要包括輕型、中型和重型。其能夠滿足各個(gè)環(huán)境的需求，還能夠針對(duì)不同高度的樹(shù)枝實(shí)現(xiàn)除草。1.4國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀我國(guó)和一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比較而言，機(jī)械化發(fā)展起步較晚，同時(shí)受到當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)等個(gè)方面因素的影響，致使我國(guó)在無(wú)論是在技術(shù)研發(fā)，還是機(jī)械制造等方面，都存在明顯的不足。我國(guó)針對(duì)除草機(jī)的研發(fā)歷程，主要分為以下幾個(gè)階段，首先就是技術(shù)的引進(jìn)，我國(guó)通過(guò)從歐洲一些發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)新技術(shù)，并且結(jié)合實(shí)際情況，進(jìn)過(guò)研發(fā)和改良，取得了一定的成效；第二個(gè)階段就是消化階段，這是對(duì)引進(jìn)技術(shù)以后，有很長(zhǎng)一段時(shí)間將技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)和采納；第三個(gè)階段就是吸收階段，能夠?qū)π录夹g(shù)進(jìn)行很好地吸收，并且能夠加以利用；第四個(gè)階段就是改進(jìn)階段，通過(guò)產(chǎn)品的研發(fā)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)功能的改進(jìn)。20世紀(jì)80年代末，中國(guó)研制出了手扶拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)的除草機(jī)，十年后，將其改造成為了除草機(jī)，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用。2除草機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及總體方案選擇2.1除草機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在除草機(jī)器人整個(gè)工作過(guò)程中核心工作部件的許多參數(shù)都十分重要，包括空載功率、消耗功率、割草高度、重割率、損失率、無(wú)故障作業(yè)量等?？蛰d功率：除草機(jī)器人準(zhǔn)備進(jìn)入工作過(guò)程中電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)帶給切割刀片的實(shí)際消耗功率：除草機(jī)器人在工作過(guò)程中的實(shí)際消耗功率。割草高度：除草機(jī)器人所能切割的最低草料高度。重割率：除草機(jī)器人進(jìn)行一次切割能直接切斷草料的比值。損失率：除草機(jī)器人一段工作時(shí)間內(nèi)除去有效收獲剩下?lián)p失的比值。無(wú)故障作業(yè)量：除草機(jī)器人首次工作發(fā)生故障前的工作總量。5必須保證除草機(jī)器人對(duì)于不同草料重割率穩(wěn)定，至少要小于1.5%,達(dá)到一定的工作效率，如表2-1國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)除草機(jī)器人主要性能系數(shù)指標(biāo)。因此除草機(jī)器人要保證其核序號(hào)1每米制幅空載消耗軸功率/(kw/m)2每米割犒消耗總功率/(kw/m)34567首次無(wú)故障作業(yè)量/2.2.1設(shè)計(jì)比較(1)混合動(dòng)力扶手式，特點(diǎn)：頻率可調(diào)，刀具可換，靈活使用。具體參數(shù)如下：型號(hào)3.5hpHondaGX120型風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)剪草寬度剪草高度(最小)3.0mm底刀2.5mm底刀2.0mm底刀(2)三聯(lián)獨(dú)立刀盤(pán)旋刀除草機(jī)器人，特點(diǎn)：割草效率高，能承擔(dān)大型草場(chǎng)收割。6發(fā)動(dòng)機(jī)37.1HPYanmar3缸液冷柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(渦輪增壓)前進(jìn)速度(Km/h)倒退速度(Km/h)割草速度(Km/h)割草高度(mm)割草寬度(mm)1730mm和18mm兩種割草寬度案例一具有較強(qiáng)靈活性，便于家庭少部分收割或園林修剪，案例二獨(dú)立刀盤(pán)旋刀收割效果更好同時(shí)在小型的谷物切割設(shè)備上面，大部分使用的單盤(pán)形式。從動(dòng)能方面案例一電池效率能滿足小型設(shè)備的正常使用，而案例二柴油汽油機(jī)需要預(yù)留油箱對(duì)整體設(shè)備的運(yùn)動(dòng)功率有一定需要。通過(guò)上面的對(duì)比和分析，本次的研究設(shè)計(jì)結(jié)合案例一選用電機(jī)驅(qū)動(dòng)同時(shí)切割方式選用案例二的旋轉(zhuǎn)刀盤(pán)切割，選擇設(shè)計(jì)電動(dòng)旋轉(zhuǎn)手扶式的除草機(jī)器人，這種形式具有整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且操作起來(lái)也比較平穩(wěn)等好處，傳動(dòng)方案如圖2-1所示。圖2-1傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖使用的是齒輪傳動(dòng)的方式，直接能夠從電機(jī)上將動(dòng)力源進(jìn)行傳送，使其能夠直接到達(dá)大減速器機(jī)，首先是3號(hào)齒輪，3號(hào)齒輪與7號(hào)齒輪嚙合傳遞到齒輪軸，齒輪軸連接傳遞到刀片進(jìn)行切割。本次設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)主要包含了工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和輔助裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。工作裝置的設(shè)計(jì)；工作裝置主要是除草機(jī)器人進(jìn)行割草的主要核心部分，包括電機(jī)選擇和計(jì)算、減速器計(jì)算和校核、刀片切割器選用等從動(dòng)力執(zhí)行機(jī)構(gòu)出發(fā)完成整個(gè)割草工作部件設(shè)計(jì)的全過(guò)程。輔助裝置主要包括集草，行進(jìn)等功能，主要部分有行進(jìn)輪的計(jì)算、行進(jìn)輪軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核、扶手部件的設(shè)計(jì)計(jì)算、集草箱設(shè)計(jì)，保證割草過(guò)程有序，集草便利。73.1切割刀片的設(shè)計(jì)切割刀片是除草機(jī)器人的最終執(zhí)行元件，其基本功能是修剪草坪上的草，保證鋒利度在其高速旋轉(zhuǎn)切斷草料。查GB/T《1209-2002農(nóng)業(yè)機(jī)械：切割器》可知切割器分為六種類型如表3-1。表3-1切割器類別類型I型Ⅲ型IV型V型除草機(jī)器人需采用標(biāo)準(zhǔn)I型切割器，其參數(shù)如表3-2。防護(hù)裝置是單片的，具有峰值翹曲，刀片向下傾斜六度三十分，與用圓柱螺釘裝配的托架連接。刀刃既有刃(折角)又有光邊，其中刀刃是刃。當(dāng)?shù)镀挥跍y(cè)光表中時(shí)，它們整齊且能耗較低，但經(jīng)常需要磨刀。如果刀片是齒側(cè)，則制造過(guò)程較為復(fù)雜且消耗大量能量。序號(hào)1I型2定刀片I型3動(dòng)刀片Ig型45I型67刀桿I型8摩擦片I型9螺栓螺母該切割器具有相同的割刀行程和護(hù)刀器節(jié)距，則S=t=76.2mm.。由于放牧地密度大，水量多，切割范圍小，傳遞距離短，通常超過(guò)一點(diǎn)六米每秒，傳遞距離為五十九到七十切割速度V,與進(jìn)給速度V之間的切削速度比。新區(qū)域、空白區(qū)域以及機(jī)器在指定高度h的高輸入速度V和曲柄的旋轉(zhuǎn)速度是緊密相連的，其關(guān)系由截面過(guò)程h表示。數(shù)學(xué)式為：8曲柄旋轉(zhuǎn)一百八十度，因?yàn)榉聪蚯邢鲄^(qū)域繞軸轉(zhuǎn)由于切削過(guò)程中脂肪密集，切削阻力較高，除草機(jī)器人的切削速度應(yīng)大于1.6m/s。..的最大速度。選擇5組割刀，所以割幅為76.2×5=381mm。9大于5mm,或者其中一個(gè)齒槽的長(zhǎng)度超過(guò)三個(gè)，而刀片的長(zhǎng)度小于4mm,則應(yīng)移除新得偏離正值或負(fù)值三毫米。刀片設(shè)計(jì)如圖3-1所示。傳動(dòng)裝置的總效率η:執(zhí)行機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速n為八百到一千二百轉(zhuǎn)每分鐘根據(jù)容量和速度在《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中確定出三相異步電動(dòng)機(jī)的適配電動(dòng)機(jī)型電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功同步轉(zhuǎn)功率因素飛輪力矩/電動(dòng)機(jī)質(zhì)量12334本設(shè)計(jì)選用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M1-6。本文研究設(shè)計(jì)的電機(jī)部件如圖3-2所示。3.3.1齒輪精度的選擇齒輪有13個(gè)精度級(jí)別，從0到12依次為低到高。齒精度級(jí)的選定，取決于變速器的機(jī)器使用的傳動(dòng)精度級(jí)別范圍。該表顯示了針對(duì)特定載荷和速度建議的齒輪精度級(jí)別。表3-4各類機(jī)器設(shè)備采用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍?精度等級(jí)精度等級(jí)除草機(jī)器人使用的減速器精度要求不高，故選用通用減速器中的7級(jí)精度。3.3.2齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算設(shè)備的總傳動(dòng)比3.52:1由選定的電動(dòng)機(jī)確定。(1)直齒輪選用材料為40Cr合金結(jié)構(gòu)鋼，硬度范圍在58到62HRC之間。(2)齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)選擇七級(jí)。(3)選擇的齒輪傳動(dòng)是閉合齒輪傳動(dòng)裝置，所以選擇的是小齒輪齒數(shù)。z=18,則Z2=iz=42(4)采用閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)。(5)齒根彎曲疲勞計(jì)算如下。公式為：①齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩為：②齒寬系數(shù)φ=0.3故③可以查得大、小齒輪的抗彎疲勞強(qiáng)度極限④可以查得抗彎疲勞壽命系數(shù)。⑤應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60njLn式中：n—一軸的轉(zhuǎn)速(n1=1733r/min,n2=738r/min);J——齒輪每次轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的接觸次數(shù)，取j=1;L—一齒輪的有效工作時(shí)長(zhǎng)為三百小時(shí)。.則(6)安全系數(shù)Sp=1.25。(7)計(jì)算載荷系數(shù)KK-—情況系數(shù)，取K=1.75;K-—?jiǎng)恿d荷系數(shù)由動(dòng)載系數(shù)圖查得K=1.11;K——載荷分配系數(shù)，為1;即K=KKvKKF=1.75×1.11×1×(8查得Y=2.97,(9)查得Y=1.53,口(10)計(jì)算大小齒輪的并加以比較(11)設(shè)計(jì)計(jì)算nn(1)計(jì)算分度圓直徑(2)錐角(3)根高(4)齒根角(5)頂圓直徑(6)齒根圓直徑(7)錐距R(8)齒根角(9)分度圓齒厚式中： 基于以上，如圖3-3減速器小齒輪所示。減速器設(shè)計(jì)如圖3-4所示。3.4軸的設(shè)計(jì)軸承的功能是：支撐旋轉(zhuǎn)零部件或與之同時(shí)旋轉(zhuǎn)以輸送運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)矩或彎矩。根據(jù)軸的受載情況的不同軸可分為：(1)傳動(dòng)軸：主要承受轉(zhuǎn)矩的軸；(2)心軸：只承受彎矩的軸；(3)轉(zhuǎn)軸：既能承受轉(zhuǎn)矩，又能承受彎矩的軸軸的設(shè)計(jì)，主要涉及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工作特性的計(jì)算。軸的設(shè)計(jì)指的是在根據(jù)軸的制造、安裝和放置來(lái)設(shè)計(jì)軸的形狀和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不正確地會(huì)影響工作狀態(tài)中工作負(fù)荷的分配和軸上零件的正常使用，并增加軸的制造成本。為此，設(shè)計(jì)軸結(jié)構(gòu)最為關(guān)鍵的就是計(jì)算軸參考強(qiáng)度。在大多數(shù)情況下，一定要計(jì)算軸的強(qiáng)度，來(lái)防止軸在高強(qiáng)度條件下塑料損壞或變形，以避免高速軸在工作過(guò)程中出現(xiàn)的過(guò)度彈性變形，還需要估算振動(dòng)穩(wěn)定性，以避免共振損傷。軸的功率由馬達(dá)的主軸通過(guò)接頭傳遞，因此軸的輸入力為2.45kW,Ao=112~97,[r]=35~55MPg,轉(zhuǎn)速n=738r/min,于是經(jīng)過(guò)下面的公式計(jì)算以后，就能夠得出其最小軸徑為：軸的設(shè)計(jì)不僅僅包括上面各個(gè)部分的確定以及計(jì)算，同時(shí)還有各個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸的確定，以及具體需要選擇的適合的形狀。軸的構(gòu)造主要取決于軸在機(jī)器中的形狀和位置。首先影響的因素過(guò)多，軸的形狀設(shè)計(jì)必須取決于具體情況。所以，軸不是標(biāo)準(zhǔn)的軸構(gòu)件，應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)為符合軸上零部件和軸上裝配零部件在軸承上有著正確的工作部位，而且便于拆卸和調(diào)節(jié)，并且還應(yīng)當(dāng)具備完善的制作工序。軸承的負(fù)荷與配置在軸承上的零部件的種類、規(guī)格、種類與布置方法、裝配零部件的負(fù)荷特性與軸承的設(shè)計(jì)尺寸、方向、軸上零件分布位置相關(guān)聯(lián)。如圖3-5所示。圖3-5軸蘭843.5除草機(jī)器人噴藥系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3-6所示，系統(tǒng)一共可以分為四個(gè)部分：第一、控制箱，如果將整個(gè)系統(tǒng)比喻成為人體的話，那么控制箱就是系統(tǒng)的大腦部分，主要的作用就是能夠有效的制定一切決定，針對(duì)整個(gè)噴霧過(guò)程，有一個(gè)統(tǒng)籌和領(lǐng)導(dǎo)功能；第二、變壓式藥液泵，其主要的作用就是進(jìn)行增壓，其安裝在機(jī)架底部，同時(shí)里面還含有增壓泵，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行控制，就能夠調(diào)節(jié)其輸出的壓力；第三、噴桿總成；第四、機(jī)架，機(jī)架中含有盛放藥液的藥液箱。系統(tǒng)中一共存在兩套噴桿總成，分別在機(jī)架的兩邊對(duì)稱安裝，當(dāng)其達(dá)到完全伸展距離的時(shí)候，能夠?qū)崿F(xiàn)附近五米的范圍內(nèi)進(jìn)行作業(yè)，同時(shí)這兩套噴桿不僅僅能夠相互進(jìn)行工作，也可以同時(shí)運(yùn)行，因此也在也在一定程度上提高了效率；在各級(jí)噴桿上還裝有攝像頭，主要的作用就是采集圖像。如表3-6所示。740mm*700mm*1350mm(毫米)自重(不含藥液)40kg(千克)120L(升)系統(tǒng)總功率830w(瓦)單側(cè)臂展2.2m(米)藥液泵輸出壓力04MPa(兆帕)3.5.1調(diào)壓式藥液泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.箱體機(jī)架2.控制器3.直流電機(jī)4.雙帶式皮帶輪(含帶)5.三缸柱塞泵6.進(jìn)水口7.出水口e為了能夠?qū)崿F(xiàn)更加精準(zhǔn)的噴藥，因此需要針對(duì)噴霧系統(tǒng)的噴藥量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，這里的噴霧系統(tǒng)，之所以能夠控制農(nóng)藥的噴灑量，主要就是利用是對(duì)藥液泵輸出壓力的控制，如圖3-7所示，藥液泵主要分為電機(jī)、柱塞泵和控制器三個(gè)部分，其中電機(jī)直接與泵相連接，利用帶傳動(dòng)的形式進(jìn)行動(dòng)力的傳輸，因此泵體可以在電機(jī)的帶動(dòng)下，其輸入軸就能夠帶動(dòng)柱塞，使得泵室的空間受到力的擠壓，這時(shí)候就能夠使得進(jìn)入泵室的藥液壓力增加，最終完成整個(gè)噴施過(guò)程；在左右兩側(cè)的噴桿總成上，分別連接著藥液泵的兩個(gè)出藥口，其目的就是為了保證兩側(cè)的噴桿具有相同的工作壓力。泵輸出壓力04MPa(兆帕)工作電壓48v60v(伏特)功率800w(瓦)噴射距離≤10m(米)自重14kg(千克)3.5.2藥液箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖3-8藥液箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3-8所示，在藥液箱的箱體外側(cè)，設(shè)置有兩個(gè)水位監(jiān)測(cè)傳感器，其主要是以上下形4.1行走裝置設(shè)計(jì)4.1.1行走輪設(shè)計(jì)考慮到需驅(qū)動(dòng)除草機(jī)器人行走，所以取行走的速率為四十八米每分鐘，即零點(diǎn)八米每秒來(lái)推動(dòng)切割工具。由于車輪不僅面向外輪，而且面向內(nèi)里連接除草機(jī)器人，所以輪子也應(yīng)該緊密配合除草機(jī)器人的整個(gè)造型與尺寸。外車輪的外徑是=186mm,參見(jiàn)《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備手冊(cè)》中傳動(dòng)車輪的尺寸。選取外輪直徑：φ=186mm,由公式n=v/D”得：外輪的轉(zhuǎn)速n=48×103/186×3.14≈82r/min.設(shè)計(jì)尺寸如表4-1所示：外輪直徑安裝方式安裝輪胎材料為橡膠灰鐵200料為Q235料為Q235外輪2個(gè)車輪組件承載整個(gè)機(jī)器的基本重力載荷，并在車輪和地面上產(chǎn)生相對(duì)滾動(dòng)摩擦，使整個(gè)機(jī)器能夠在草坪上平穩(wěn)地運(yùn)動(dòng)。本文包含機(jī)器兩側(cè)均勻分布的四組齒輪零件。如圖4-1車輪所示。圖4-1車輪材料的選取：HT100的硬度為110-166HBS,最小抗拉強(qiáng)度為130Mpa,可用于以下用途：蓋板、手把、機(jī)殼、托盤(pán)、手柄以及支架等，詳見(jiàn)表4-2。HT200的硬度為157-236HBS,最小抗拉強(qiáng)度為220Mpa,適用于氣缸、齒輪、框架、車輪、套筒、導(dǎo)向普通機(jī)器以及氣缸外殼。Q235的抗拉強(qiáng)度為375-460Mpa,如表4-3所示，主要適用于低碳或碳流量、掛鉤、杠桿、齒輪、套筒、圓柱、螺母、主軸、螺栓、楔體以及焊接件。牌號(hào)鑄件壁厚(mm)最小抗拉強(qiáng)度應(yīng)用舉例大于至鋼種屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度在行走過(guò)程中噪音和振動(dòng)是避免不了的，振動(dòng)會(huì)影響電動(dòng)馬達(dá)和其他修剪草坪的設(shè)備的工作和壽命損失，而減少震動(dòng)和噪聲的最有效辦法就是減少工作部件和震動(dòng)隔離。在隔離震動(dòng)源中使用的抗干擾方法利用了橡膠材質(zhì)和骨架材質(zhì)(如金屬材料、玻璃纖維、建筑塑膠等)結(jié)合構(gòu)成的多功能裝置，以及特制的橡膠粘彈力高阻尼材料來(lái)減少對(duì)震動(dòng)源的震動(dòng)撞擊，并吸取噪聲。一般用于飛機(jī)、船舶、汽車、工程和土木工程以及減震用具等領(lǐng)域。其中橡膠材料主要應(yīng)用于壓應(yīng)力、剪應(yīng)力和扭矩的部分，以及兩種或多種應(yīng)力的組合受力的部分。選用橡膠材料對(duì)于確保電機(jī)的轉(zhuǎn)速、舒適性和安全性，以及降低噪音和振動(dòng)非常重要。所以本文的車輪外圈采用橡膠材質(zhì)，內(nèi)里與除草機(jī)器人連接件選用Q235,輪轂選4.1.2行走輪軸承的選擇及計(jì)算(1)軸承類型的選擇根據(jù)不同的摩擦特性，軸承主要包括兩種：一種是滾動(dòng)軸承，其主要的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在低摩擦、低功耗和高機(jī)械效率，易于啟動(dòng)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)選用標(biāo)準(zhǔn)尺寸、可互換、裝配和拆卸精度、高速度、低磨損、長(zhǎng)壽命、適合批量生產(chǎn)、穩(wěn)定性能、可靠性和效率。因此，也尤為突出。還有一種就是滑動(dòng)軸承，其主要的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在尺寸較小、因此只需要較小的安裝空間即可、同時(shí)價(jià)格低、裝配和拆卸比較簡(jiǎn)單、具有很好的抗磨性以及潤(rùn)滑性，尤其是在高溫、液體化以及某些嚴(yán)酷環(huán)境條件下，更具備了良好的自潤(rùn)滑、磨損性、低摩擦性等優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)檫@些獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)滑動(dòng)軸承能應(yīng)用于特定情況，例如，在承擔(dān)重大載荷的工作場(chǎng)所和或要求徑向尺寸較小、對(duì)構(gòu)造要求緊密的工作地方，經(jīng)常使用滑動(dòng)軸承。軸承①合金材料例如軸承合金、青銅、鋁合金、鋅合金等；②多孔質(zhì)金屬材料；③非金屬材料。其中軸承合金包括合金、鉛、閥等其他金屬，具有良好的合金耐磨能力、良好的運(yùn)行能力、良好的散熱、良好的韌性和良好的耐油性等。因此，適用于高載荷和更高速度，于是也致使軸承的強(qiáng)度變得越來(lái)越小、越來(lái)越貴，并且使用青銅或鑄鐵時(shí)，必須在表面澆筑較薄涂層。多端口金屬：多端口金屬是一種粉末材料，它由多個(gè)微孔組成，當(dāng)潤(rùn)滑油浸沒(méi)時(shí)，材料上微孔會(huì)被填充，并且會(huì)形成含油軸承和具有潤(rùn)滑性能的軸承，并且多金屬材料強(qiáng)度低，僅適用于平穩(wěn)無(wú)沖擊載荷，速度較慢的部件。經(jīng)過(guò)以上分析由于除草機(jī)器人在工作時(shí)行走輪只承受徑向的力不承受軸向的力，所以優(yōu)先考慮使用徑向軸承。由于除草機(jī)器人在工作時(shí)受到的載荷很小，因此考慮使用普通金屬的單列向心球軸承。因?yàn)轭A(yù)留出軸承安裝位置直徑，這里選擇的是單列深溝球軸承，型號(hào)為GB276-94,內(nèi)徑d=45mm,外徑D=120mm。(2)軸承的校核計(jì)算設(shè)備上安裝有四個(gè)軸承，因?yàn)閺?qiáng)度均勻，所以只需校核一個(gè)，現(xiàn)對(duì)左前輪的軸承進(jìn)①計(jì)算動(dòng)載荷C:F=RA=735.14N因無(wú)沖擊，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得出f取1.2,P單列深溝球軸承Co=77.5NLh=200-500,因?yàn)槭沁B續(xù)作業(yè)，所以選取最大值。故所選用的四個(gè)軸承都合格。②壽命校核.由機(jī)械手冊(cè)查c=55.2N,n=50rpm,p=882.168(N)h一年按53天工作，一天工作6小時(shí).所以四個(gè)軸承全用部使用6409型如圖4-2所示滿足要求。行走輪設(shè)計(jì)如圖4-3所示。如圖4-5所示。取締傳統(tǒng)的手工收集草料的機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的需求增多。另一方面城市化進(jìn)程加快，城市越來(lái)越大，人口越來(lái)越多，綠化面積越來(lái)越大對(duì)除草機(jī)器人的需求不斷增長(zhǎng)。因此一款性能高、成本低廉、工作可靠的除草機(jī)器人不僅可以提高工作效率，極大的滿足人們的需求，而且還能解放大量的勞動(dòng)生產(chǎn)力，使人們的幸福生活指數(shù)進(jìn)一步提高，除此之外，為我國(guó)的農(nóng)林機(jī)械自動(dòng)化