斜坡地割草機的設計含開題及8張CAD圖

斜坡地割草機的設計含開題及8張CAD圖,斜坡,割草機,設計,開題,cad XXXXX（設計）中期檢查表 學 部： 理工學部 學生姓名 學 號 年級專業(yè)及班級 指導教師姓名 指導教師職稱 畢業(yè)論文題目 斜坡地割草機設計 畢業(yè)論文工作進度 已完成的主要內容 尚需解決的主要問題 （宋體五號，行間距單倍行距） 1.開題報告已完成 2.資料查詢已完成 3.動力系統(tǒng)及傳動方式已選定 4.整體結構設計已完成 5.零部件初步設計已完成 . （宋體五號，行間距單倍行距） 1.圖紙的繪制 2.設計說明書的編寫 3.傳動機構與零部件的設計計算 4.整體的修改 指導教師意見 指導教師簽名： 2012 年 3 月 30 日 檢查（考核）小組意見 檢查小組組長簽名： 年 月 日 ? XXXXX XXXX（設計）任務書 ? ? ? ? ? ? ? ? 學生姓名 學 號 年級專業(yè)及班級 指導教師及職稱 學 部 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 20??? 年???? 月???? 日 ? ?  畢業(yè)論文（設計）題目 斜坡地割草機設計? 主要內容和要求 內容： 中國柑橘種植面積和產量目前均為世界第一；柑橘是中國南方栽培面積最大、涉及就業(yè)人口最多的果樹。近年來，隨著我國勞動人口減少，老年及婦女勞動力增加，不僅增加了柑橘生產成本，同時造成勞動力缺乏。我國南方大部分桔園分布在山區(qū)和丘陵地區(qū)，柑橘樹單一、條栽種植對機械提出了特殊要求，現(xiàn)有的田間作業(yè)機械因動力不足和自身體積較大而很難進入園中行間作業(yè)，滿足要求的桔園作業(yè)機械設備嚴重缺乏，對效率高、體積小、自重小、傳動平穩(wěn)、適應坡地工作環(huán)境的機械設備需求越來越迫切。因此，開發(fā)研制適合丘陵山區(qū)桔園的斜坡地除草機具有重要的現(xiàn)實意義。 主要技術指標: (1) 實現(xiàn)斜坡與平地同時除草; (2) 動力:1.5～3Kw； (3) 寬度：400～800mm，高度＜300mm，長度＜600mm； 其他要求： （1）明確設計具體任務書，設計原始條件和主要技術指標 （2）設計方案的形成(比較與論證) （3）明確本設計的側重點 （4）完成的工作量(圖紙不少于4張，撰寫的說明書不少于1萬字。) （5）主要零、部件的選擇和設計 （6）重要零、部件的計算與校核 （7）參考文獻 主要參考資料（具體格式以規(guī)范化要求規(guī)定為準） [1]北京農業(yè)工程大學主編。農業(yè)機械學[M]。北京；中國農業(yè)出版社.1991 [2]黑龍江省國營農場總局農機處主編。谷物聯(lián)合收割機[M]哈爾濱；黑龍江科技出版社，1998 [3]俊峰，董寶林等，聯(lián)合收割機使用與維修[M]。石家莊；河北科技出版社1998 [4]高煥文等。農業(yè)機械生產學[M]。北京；中國農業(yè)出版社，2002 [5]中國農業(yè)機械化科學研究院，。農業(yè)機械設計手冊[M]。北京：機械工業(yè)出版社1990 [6]董克儉等，農業(yè)機械故障排除500例[M]。北京：金盾出版社，2008 [7]宮元娟，田素博等，常用農業(yè)機械使用與維修[M]。北京：金盾出版社，2005 [8]宮元娟等農機具選型及使用與維修[M]。北京：金盾出版社2008 [9]陳發(fā)等棉花現(xiàn)代生產機械化技術與裝備[M]。烏魯木齊：科技技術出版社，2008 [10]農業(yè)部生產局主編。農業(yè)機械[M]。北京：農業(yè)機械編輯部，1981 [11]柏建華，馬福文等。農田作業(yè)機械使用技術問答[M]。北京：人民交通出版社，2000 [12]王佃學，楊在興等，聯(lián)合收獲機械實用技術培訓教材[M]北京：氣象出版社，2005 [13]余泳昌等，收獲機械使用與維修[M]鄭州：中原農民出版社，1999 ? ?? 工作進度安排 起止日期 主要工作內容 2011年11月25日前 查閱文獻收集資料、調研 2012年2月1日前 完成總裝圖、部裝圖和零件圖的設計繪制 2012年4月1日前 中期考核 2012年5月1日前 撰寫設計計算說明書 2012年5月18日前 畢業(yè)設計審查 2012年5月28日 畢業(yè)設計答辯 ? ? ? ? 要求完成日期：20 年 月 日 指導教師簽名： 接受任務日期：20 年 月 日； 學生本人簽名： XXXXXXX（設計）開題論證審批表 學生姓名 學號 年級專業(yè)及班級 指導教師及職稱 開題時間 年 月 日 畢業(yè)論文（設計）題目 斜坡地割草機設計 文獻綜述（選題研究意義、國內外研究現(xiàn)狀、主要參考文獻等）（宋體五號，行間距單倍行距。） 選題研究意義 中國柑橘種植面積和產量目前均為世界第一；柑橘是中國南方栽培面積最大、涉及就業(yè)人口最多的果樹。近年來，隨著我國勞動人口減少，老年及婦女勞動力增加，不僅增加了柑橘生產成本，同時造成勞動力缺乏。我國南方大部分桔園分布在山區(qū)和丘陵地區(qū)，柑橘樹單一、條栽種植對機械提出了特殊要求，現(xiàn)有的田間作業(yè)機械因動力不足和自身體積較大而很難進入園中行間作業(yè)，滿足要求的桔園作業(yè)機械設備嚴重缺乏，對效率高、體積小、自重小、傳動平穩(wěn)、適應坡地工作環(huán)境的機械設備需求越來越迫切。因此，開發(fā)研制適合丘陵山區(qū)桔園的斜坡地除草機具有重要的現(xiàn)實意義。 國內外研究現(xiàn)狀 1830年英格蘭工程師Edwin Beard Budding 發(fā)明了草坪割草機。草坪割草機的英文定義為lawn mower;garden tool for mowing grass on lawns .顧名思義，它的主要功能是對牧草進行切割，并在地面上形成一定形狀的厚度的草埔。自從發(fā)明了草坪割草機以來，割草機在不斷地改變和進步，迄今為止國外已經開發(fā)和研究了多種類型的商品化產品。目前國外公司由于起步較早，在割草機的設計方面走在前沿。國外還經常組織割草機的設計大賽來鼓勵割草機的創(chuàng)新設計。總的來說，隨著技術的進步，割草機在朝更舒適，更節(jié)能，噪音更低，效率更高，割草量更大的方向發(fā)展。 割草機由空氣冷卻，四沖程發(fā)動機，通常是12馬力的功率或更小。發(fā)動機或由電線拖動或三電力啟動。切斷裝置的旋轉刀片通過皮帶或者鏈條與發(fā)動機相連。一些包含一個傳遞動力軸來附加別的維修工具，但大部分沒有。實際上，OPEI 用很多非常專業(yè)的定義割草機。目前國外知名的割草機企業(yè)如下：美國Toro公司、美國John Deere 公司、日本Honda公司、日本Zenoah公司、德國Stihl公司、澳洲Rover公司、德國Solo公司及英、瑞士等國家的一些公司，我們可以從中獲取割草機設計的成功案例及產品開發(fā)研究方法、趨勢、研究成果等資料。 主要參考文獻 【1】 北京農業(yè)工程大學主編。農業(yè)機械學【M】。北京；中國農業(yè)出版社.1991 【2】 黑龍江省國營農場總局農機處主編。谷物聯(lián)合收割機【M】哈爾濱；黑龍江科技出版社，1998 【3】 劉俊峰，董寶林等，聯(lián)合收割機使用與維修【M】。石家莊；河北科技出版社1998 【4】 高煥文等。農業(yè)機械生產學【M】。北京；中國農業(yè)出版社，2002 【5】 中國農業(yè)機械化科學研究院，。農業(yè)機械設計手冊[M]。北京：機械工業(yè)出版社1990 【6】 董克儉等，農業(yè)機械故障排除500例【M】。北京：金盾出版社，2008 【7】 宮元娟，田素博等，常用農業(yè)機械使用與維修【M】。北京：金盾出版社，2005 【8】 宮元娟等農機具選型及使用與維修【M】。北京：金盾出版社2008 【9】 陳發(fā)等棉花現(xiàn)代生產機械化技術與裝備【M】。烏魯木齊：科技技術出版社，2008 【10】 農業(yè)部生產局主編。農業(yè)機械【M】。北京：農業(yè)機械編輯部，1981 【11】 柏建華，馬福文等。農田作業(yè)機械使用技術問答【M】。北京：人民交通出版社，2000 【12】 王佃學，楊在興等，聯(lián)合收獲機械實用技術培訓教材【M】北京：氣象出版社，2005 【13】 余泳昌等，收獲機械使用與維修【M】鄭州：中原農民出版社，1999 研究方案（研究目的、內容、方法、預期成果、條件保障等）（宋體五號，行間距單倍行距） 研究方案 研究目的：通過設計斜坡地割草機提高自己對所學知識的融會貫通，提高自己的動手查閱能力和自己的綜合分析能力，增強自身的設計分析能力。 研究內容：明確設計具體任務，設計原始條件及主要技術指標；設計方案的形成（比較與論證）；總體方案的擬定與計算，關鍵零件的強度的計算與分析：如傳動齒輪、軸等，典型零件如車架的結構設計說明。 研究方法：通過網上資料的搜索和對市場的親身調查去了解現(xiàn)在割草機的發(fā)展現(xiàn)狀、現(xiàn)在的技術水平和現(xiàn)在的一些設計數(shù)據，然后針對指導老師所給的課題通過前面的參考、大學四年所學的知識、各種渠道查到的數(shù)據資料、自己的數(shù)據計算和指導老師的幫助，完成好這份斜坡地割草機的設計任務。 預期成果： 1、不少于設計圖紙4張（0#），全部是CAD繪制。 ２、計算說明書不得少于1.0萬字。包括: 1）前言：主要寫設計的目的、意義、研究的現(xiàn)狀、本畢業(yè)設計的主要內容。 2）總體方案的擬定與計算：方案的比較、選優(yōu)、必要的簡圖和設計計算，驗證能達到上述設計目標。蓄電池、電動機及其控制器、輪胎、輪輞等的選型說明。 3）關鍵零件的強度的計算與分析：如齒輪、軸等，可以用計算機輔助設計計算。 4）典型零件如車架的結構設計說明：有必要的插圖，文字針對插圖進行說明。 5）設計總結：是對整個畢業(yè)設計主要成果的總結。在總結中明確指出本畢業(yè)設計的優(yōu)點和缺點（或沒有考慮周全的地方)，對其應用前景和社會、經濟價值等加以預測和評價，并指出今后進一步改進設計的方向與設想。 6）致謝：對老師和給予指導或協(xié)助完成畢業(yè)設計工作的組織和個人表示感謝。 條件保障：通過計算的校核、計算數(shù)值的是否合理、適當?shù)挠嬎銠C演示的及圖紙樣子的合理性可以判斷出自己所設計的斜坡地割草機是否有問題，這樣就可以保障自己設計。 時間進程安排（各研究環(huán)節(jié)的時間安排、實施進度、完成程度等）（宋體五號，行間距單倍行距） 起止日期 主要工作內容 2011.9.10前 選 題 2011.9.10-9.15 下達任務書 2011．9．16-2011．9．30 開 題 2011．10．1-2012．4．15 設 計 2012．4．16-4．20 中期考核 2012．4．16-4．30 完善與總結課題 2012．4．30前 提交正稿與預審 2012．5．1-5．25 答辯與修改 開題論證小組意見 組長簽名： 年 月 日 專業(yè)委員會意見 專業(yè)教研室主任簽名： 年 月 日 注：此表意見欄必須由相應責任人親筆填寫。專業(yè)名稱必須是全稱，例如“會計學專業(yè)”，班序號用阿拉伯數(shù)字“1”、“2”標注。此表如不夠填寫，可另加頁。 XXXXX XXXX設計 斜坡地割草機設計 THE DESIGN OF WEEDING MACHINE FOR SLOPE AREA 學生姓名： 學 號： 年級專業(yè)及班級： 指導老師及職稱： 學 部： XX·XX 提交日期：20X年5月 斜坡地割草機設計 摘 要：本次設計的斜坡地割草機主要由電機、機架總成、割草裝置、調高機構、控制機構、行走總成、鉸鏈組成，機架總成由割草機箱體、前后軸支撐架，割草裝置由割草電機、導流罩、傳動軸、割刀盤和割刀組成。本次設計通過鉸鏈連接的方式實現(xiàn)了平地與斜坡地同時作業(yè)，這樣既實現(xiàn)了平地的割草工作又做到了斜坡地的割草工作極大的提高了割草機的工作效率。本次設計的斜坡割草機既適用于平地又適用于斜坡地的兩用割草機，使用電機作為割刀工作，以人工推動驅動輪行走實現(xiàn)了既無廢氣又無噪音污染。符合環(huán)保要求。 關鍵詞：斜坡地；草坪；割草機；環(huán)保 Design of weeding machine for slope area Abstract：The design of the slope ground mower is mainly composed of a motor, a machine frame assembly, cutting device, the regulating mechanism, control mechanism, walking assembly, a hinge, a frame assembly by mowing machine box body, front and rear axle support frame, mowing apparatus comprises a mowing motor, dome, drive shaft, cutter disk and a cutting knife. This design through the hinge connection way of plain and slope land at the same time, it can implement the ground lawn mowing jobs do inclined slope of the mowing work greatly improves the work efficiency of the lawn mower. The design of the slope lawn mower is suitable for flat ground and suitable for sloped land two-purpose mower, using a motor as the cutter, with artificial push the drive wheel walking achieved neither exhaust gas and noise pollution. In line with the requirements of environmental protection. Key words：Slope land; Lawn; Lawn mower; Environmental protection 目 錄 摘要……………………………………………………………………………1 關鍵詞…………………………………………………………………………1 1 前言……………………………………………………………………………2 1.1 割草機的發(fā)展歷史…………………………………………………………………2 1.2 我國割草機的發(fā)展 …………………………………………………………………3 1.2.1發(fā)展狀況…………………………………………………………3 1.2.2 存在問題 ……………………………………………………………3 1.3 斜坡地割草機的使用……………………………………………………………… 4 1.3.1 設計用途……………………………………………………………………… 4 1.3.2 注意事項……………………………………………………………………… 4 2 割草機的概述…………………………………………………………………………… 5 2.1 割草機的分類……………………………………………………………………… 5 2.2 割草機割草的基本要求 ……………………………………………………………6 2.3 本割草機的結構特點與工作原理………………………………………………… 6 3 割草機的設計計算……………………………………………………………………… 8 3.1 電動機的選擇……………………………………………………………………… 8 3.2 割刀軸的設計……………………………………………………………………… 8 3.2.1 軸的設計……………………………………………………………………… 8 3.2.2 軸的材料選擇………………………………………………………………… 9 3.2.3 軸的計算……………………………………………………………………… 9 3.3 刀片的設計及其計算………………………………………………………………12 3.4內置調高機構的設計……………………………………………………………… 14 3.4.1 內置調高結構的設計計算……………………………………………………14 3.5 鉸鏈的設計…………………………………………………………………………17 4結論…………………………………………………………………………18 參考文獻 ……………………………………………………………………19 致謝……………………………………………………………………………19 1 前言 1.1 割草機的發(fā)展歷史 在割草機問世之前，草坪的修剪主要工具是鐮刀，放牧牛羊也是保持草地平整的重要方法。隨著高爾夫球、網球及足球等運動的興起，人們擁有平整美觀的草地做運動場地的要求越來越迫切。1805年英國人普拉克內特發(fā)明了第一臺收割谷物并能切割雜草的機器，由人推動機器，通過齒輪傳動帶動旋刀割草，這就是旋刀割草機的雛形。1830年，英國紡織工程師比爾.布丁取得了滾筒割草機的專利，1832年蘭賽姆斯農機公司開始批量生產滾筒割草機，1902年英國人倫敦恩斯制造了內燃機做動力的滾筒式割草機，其原理至今還在使用。在西方發(fā)達國家，20世紀初期，割草機就得到了快速的發(fā)展[1]。 隨著社會的進步和經濟的發(fā)展，人們對生存環(huán)境的要求也越來越高，城市環(huán)境的保護得到越來越多的重視。我國草坪建設也得到了迅速的發(fā)展。草坪美化環(huán)境，固土護坡，凈化空氣多種功能已經成為人們的共識。 從第一臺滾刀式割草機的問世，到現(xiàn)在已經過了100多年了，原來主要應用于牧場的機械已經發(fā)展成為有幾十個品種，適用于不同場合的割草機。我國生產割草機起步較晚，生產企業(yè)的規(guī)模普遍較小，產品用途較為單一，均沒有形成規(guī)模批量，所以長期以來，割草機均以進口為主。據統(tǒng)計，到1999年底我國有各種園林機械10萬臺，1999年的割草機銷售量在3萬臺左右，其中80%為進口。我國割草機進口主要來自于日本、美國、意大利、瑞典等國家，進口價格在0.38萬元到5.8萬元。 改革開放以來，我國的草坪業(yè)由興起到長足發(fā)展，只有十幾年的時間，卻為草坪機械業(yè)的發(fā)展帶來了勃勃生機 。首先是機械先進，90%以上為進口產品，其次外從草坪建植到養(yǎng)護生產環(huán)節(jié)機械配套齊全，基本上實現(xiàn)了全程機械化，其三是產品品種多、系列化程度高。而在草坪機械中割草機發(fā)展最快，我國引進使用的割草機有美國和日本等十幾個國家的幾十種機型，我國也已經開始生產割草機，目前國內外所用的割草機種類繁多，其分類方法也多樣化[2]。 我國目前生產的割草機以刀具類型可分為滾刀式和旋刀式兩大類。滾刀式割草機由帶有刀片的滾筒和和不動的床刀組成。它較旋刀式割草機有更好的修剪質量，是高質量草坪最常用的割草機型。適用于草高3-80毫米的草坪，其問題主要是價格貴，維修保養(yǎng)要求嚴格。而旋刀式割草機是由橫向懸掛在直立軸上的刀片高速旋轉打切草的上部葉片，它適合于在25-80毫米范圍內的剪草。由于其價格低廉，保養(yǎng)、維修方便、使用靈活，只要將刀片磨快，剪草效果還是可以的。因此，一般要求的草坪都選用它，成為目前國內外最流行的割草機。 以動力劃分可以分為機動和人推兩類。人推的主要是滾刀式，小巧靈活，適于家庭庭院中小型草坪使用。機動的又分為柴油機、汽油機和電動機三類驅動。其中以小型汽油機作為動力的較為普遍，而柴油機多用于大型的割草機械，如牧場的割草機。 1.2 我國割草機的發(fā)展 1.2.1 發(fā)展狀況 據調查，國內生產割草機的廠家大約有50家左右。多數(shù)為園藝系統(tǒng)的公司以及轉產割草機的機械廠。市場上草坪修剪機的品牌很多，有進口的產品，也有國內制造和中外合資的，從功率2.6-1.2千瓦，剪幅從43.2-127厘米。 國內的生產廠家主要有：中美合資江蘇淮陰泛亞園林機械有限公司，生產立特牌-NEAT草坪割草機，占國內市場的50%，現(xiàn)年產5000臺。目前正著手進行年產5萬臺割草機的技術改造，其動力選用日本本田發(fā)動機。 南通機床廠為轉產生產割草機的廠家。其產品為地草王系列產品；56厘米自走式草坪割草機（4.5千瓦），84厘米隨進式割草機（7.8千瓦），84厘米電啟動式割草機（7.8千瓦），122厘米坐騎式割草機（13.4千瓦）。該廠生產除發(fā)動機以外的零部件，發(fā)動機多選用美國產品，1999年已經有產品出口美國。 山東省萊州市仲院宇峰鍘草機廠研制出全新微型電動鍘草機，該機以0.75-1.1kW單相照明電為動力，無電地區(qū)或停電時用165、175、180等型號柴油機為動力，適宜鍘切玉米秸、麥秸、稻草及青貯飼料，每小時鍘草量300-400kg，切草長度為1.5-2cm。整機結構緊湊，體積小，重量輕，全機重僅32kg，移動方便，并具有切碎均勻、出料順暢、揚程遠、噪音低等特點。 目前，我國已經研制開發(fā)出來草坪割草機試驗臺，草坪割草機為現(xiàn)代城市綠化的重要設備，目前市場上國產的機器均有一定的市場，但質量參差不齊。對于草坪割草機的安全指標，僅有檢測方法，沒有現(xiàn)成的撞擊試驗專用設備。為了對其進行科學的測試，北京市農機試驗鑒定推廣站研制成功草坪割草機專用試驗臺。該試驗臺自動化程度高，采用了氣動傳動技術、機－電安全鎖定機構及氣動調速技術，可對國內各型草坪割草機進行安全性能試驗，能夠完成草坪機的撞擊試驗和刀片護罩強度試驗。試驗結果表明，該專用試驗臺達到國內先進水平，檢測快捷，安全性高[3]。 1.2.2 存在問題 國內割草機械市場發(fā)展緩慢，我國草坪機械產品全線接受檢驗，應用中暴露出―些質量問題。對此，有關專家認為，當前我國畜牧機械產品質量水平低的原因有以下幾個方面。 目前草地草坪業(yè)投入始終嚴重不足，相對支持力度減緩甚至下降，使得許多割草機械制造企業(yè)紛紛轉產或停產，再加上我國與歐美等發(fā)達國家存在著技術、制造手段、工藝等方面的差距，制造能力和水平進一步拉大了距離。如現(xiàn)有割草機械生產制造企業(yè)的產品質量低，使用故障多、可靠性差。往復式割草機工作半天即需刃磨，使用可靠性不到80％。國外割草機工作400公頃，故障率僅為4％左右，而我國的產品在同樣的作業(yè)量其故障率為25％左右。在相同作業(yè)情況下，我國的割草機完成的工作量僅是國外同類機型的一半。 產品品種不全，成套性差。美國約翰迪爾公司的割草機械有13個品種49個機型；紐荷蘭公司現(xiàn)生產12個品種25個機型，可供各種經營規(guī)模的用戶選擇。我國的用戶不能根據自己的經營規(guī)模選擇合適的機具，機具使用效益不高。 產品技術水平低。割草機械產品技術水平高低是衡量該行業(yè)整體科學技術水平的重要標志之一。一段時間內，由于資金投入嚴重不足，技術創(chuàng)新的原動力、研發(fā)能力、技術模仿步伐放緩甚至停頓。我國已定型的割草機械大部分屬國外上世紀的技術水平，20多年來基本沒有什么大的改進與創(chuàng)新。缺乏應有的售后服務體系。 專家分析認為，造成割草機械產品質量水平低的原因有多方面，但缺乏資金投入和人才短缺是造成研發(fā)能力和生產制造工藝水平低的關鍵所在[4]。 1.3 斜坡地割草機的使用 1.3.1 設計用途 中國柑橘種植面積和產量目前均為世界第一；柑橘是中國南方栽培面積最大、涉及就業(yè)人口最多的果樹。近年來，隨著我國勞動人口減少，老年及婦女勞動力增加，不僅增加了柑橘生產成本，同時造成勞動力缺乏。我國南方大部分桔園分布在山區(qū)和丘陵地區(qū)，柑橘樹單一、條栽種植對機械提出了特殊要求，現(xiàn)有的田間作業(yè)機械因動力不足和自身體積較大而很難進入園中行間作業(yè)，滿足要求的桔園作業(yè)機械設備嚴重缺乏，對效率高、體積小、自重小、傳動平穩(wěn)、適應坡地工作環(huán)境的機械設備需求越來越迫切。因此，開發(fā)研制適合丘陵山區(qū)桔園的斜坡地除草機具有重要的現(xiàn)實意義。。 本次設計的斜坡地割草機是專為適合丘陵山區(qū)桔園設計的[5]。 1.3.2 注意事項 （1）每次使用之前都需要進行一次檢查，確認所有的螺栓、螺母、工具都沒有磨損或損壞，對于磨鈍或損壞了的刀片應當更換。 （2）再檢查一下要割草的草坪表面，要清除干凈石頭、木塊、電線等其他堅硬的物體，這些物品碰到刀具時會飛甩出去而無法控制。 （3）旁邊有人，尤其是兒童和動物的時候，不要使用該割草機。 （4）割草時一定要穿用防滑底做成的結實靴子。 （5）旋轉的刀片轉筒可能會造成人身傷害，刀片轉筒和操作人員之間的安全距離是通過導桿隔開的，一定要一直保持這個安全距離。在堤岸或斜坡上割草時尤其要注意，一定要順著斜坡的方向割。 （6）當后退拉動割草機時要特別小心，有絆倒的危險。 （7）任何時候都不要將手或腳放在運動部件的上方或下方。 （8）如果刀具或割草機遇到障礙或堅硬的物體時，一定要適當全面地檢查割草機。 （9）只有在能見度好，視野清晰的時候才可以進行工作。 2 割草機概述 2.1 割草機的分類 按切割器類型可以分為旋刀式、往復式、滾刀式、甩刀式、甩繩式。其中，應用最多的是滾刀式割草機和往復式割草機。 往復式割草機割茬低而整齊，草坪損失少，單位割幅的金屬用量和功率消耗低，因而成本較低。它的作業(yè)速度一般為6—8km/h。提高割刀的往復次數(shù)并解決割刀的全平衡問題后，作業(yè)速度可以提高到10—12km/h。往復式割草機適用于切割直立而生長密度不過分高的草坪。 旋轉式割草機工作平穩(wěn)，對草坪的適應性強，特別適用于稠密、倒伏、纏連的牧草，能以8—16km/h的作業(yè)速度工作，生產率高。但是結構復雜，價格高，單位割幅功率消耗大。 按配套動力和作業(yè)方式分可以分為：為手推式、手扶隨行式、手扶自行式、坐騎式和拖拉機懸掛式割草機。 按動力驅動方式主要分為人畜力驅動、發(fā)動機驅動和電力驅動三種形式割草機。其中，以發(fā)動機驅動的割草機最多，發(fā)動機多為單缸汽油機。太陽能割草機雖然已有生產，但應用較少。 動力驅動的割草機按牽引方式或懸掛方式可分為前置式、側置式、后置式、中置式割草機。目前，也有旋刀式手推隨行式割草機，大部分采用中置懸掛，而滾刀手推隨行式割草機多采用前置式掛接，大型的割草機則采用混合牽引方式。 2.2 割草機割草的基本要求 不論是哪一種類型的割草機對草坪修剪的基本要求是一樣的： （1）割草高度可根據要求調整，適應高度調整范圍大，當草坪要求修剪很低能達到要求。 （2）割草整齊、平整，同一行程前后割草高度一致，兩次作業(yè)行程銜接平滑、無接茬。 （3）對地形的適應能力強，仿行能力強，隨地形變化前后剪草高度一致。 （4）割草機對草坪碾壓輕、傷害少。 （5）草屑收集干凈，或被切割部分細碎性能好（草屑撒在草坪中當肥料時），以便于灑落在草坪下及時腐爛。 （6）割草機質量好，故障少，節(jié)省燃料、效率高。 （7）易于操作、輕便靈活、維修調試方便，零部件通用性和互換性好。 （8）正確掌握修剪草坪的時間并且制定科學的修剪高度和修剪頻率。 2.3 本割草機的結構特點與工作原理 （1）設計結構特點 本設計的斜坡地割草機是由電機、機架總成、割草裝置、調高機構、控制機構、行走總成等部分組成如圖1所示 圖1 整體結構圖 Fig1 The overall structure diagram 機架總成由割草機箱體、前后軸支撐架構成，我們設計成一體，主要用來支撐和安裝其他部件。如圖2 所示 圖2 機架總成示意圖 Fig2 A frame assembly diagram 割草裝置由割草電機、導流罩、傳動軸、割刀盤和割刀組成，割草電機安裝在導流罩的上方，刀盤和割刀通過傳動軸安裝在導流罩內，割刀采用優(yōu)質合金工具鋼制造，以保證其具有較高的鋒刃度和搞磨強度。如圖3 所示 圖3 割草裝置示意圖 Fig3 Cutting grass device schemes 調高機構由車輪搖臂，連桿，助力彈簧，調高手柄，調高檔位座，后軸，前軸組成。 控制機構由控制手柄，控制按鈕，開關盒，及開關組成。如圖 4 所示 1手柄 2控制手柄 3控制按鈕 4開關盒 圖 4 扶手示意圖 Fig 4 Armrest schemes 行走裝置由行走輪，軸承等組成。如圖 5 所示。 （1）本設計斜坡地割草機原理 本設計斜坡地割草機以普通的小型旋轉式割草機為基礎，通過鉸鏈的方式將斜坡地割草裝置連接在一起來實現(xiàn)角度的變換，從而實現(xiàn)斜坡地的割草工作。 （2）本設計方案的特點 本設計通過手推的方式來實現(xiàn)機器的行走，以電機來驅動刀片的旋轉，以鉸鏈連接來實現(xiàn)斜坡工作， 圖5 輪胎示意圖 Fig 5 Tire schemes 3 割草機的設計計算 3.1 電動機的選擇 通常需要割斷草所需的力較大且轉速較大大約在3000r/min故而選擇Y802-2其技術參數(shù)： 功率：1.1KW 轉速：2830r/min 質量：18kg 選擇原因：轉速較大，質量較小。 3.2 割刀軸的設計 3.2.1 軸的設計 軸的設計也和其它零件的設計相似，包括結構設計和工作能力計算兩方面的內容。 軸的結構設計是根據軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結構形式和尺寸。軸的結構設計不合理，會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等。因此，軸的結構設計是軸設計中的重要內容。 軸的工作能力計算指的是軸的強度、剛度和振動穩(wěn)定性等方面的計算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強度。這時只需要對軸進行強度計算，以防止斷裂或塑性變形。 而對于剛性要求較高的軸（如車床主軸）和受力大的細長軸，還應進行剛度計算，以防止工作時產生過大的彈性變形。對高速運轉的軸還應進行振動穩(wěn)定性計算，以防止發(fā)生共振而破壞。 軸的結構設計又包括制定處合理的外形和全部結構尺寸。 軸的結構主要取決于以下因素：軸在機器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸聯(lián)結的方法；載荷性質、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。 而影響軸的因素較多，且其結構形式又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒有標準的結構形式。設計時，必須使軸滿足以下條件：軸和軸上工作的零件要有準確的工作位置；軸上的零件應便于裝卸和調整；軸應具有良好的制造工藝等。 3.2.2 軸的材料選擇 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用扎制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。 由于碳鋼比合金鋼價廉，對應力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常用的是45鋼。 合金鋼比碳鋼具有更高的力學性能和更高的淬火性能。因此，在傳遞大的動力時，并且要求減小尺寸與質量，提高軸頸的耐磨性，以及處于高溫或者低溫條件下工作的軸，常采用合金鋼。 各種熱處理（高頻淬火、滲碳、氮化、氰化等）以及表面強化處理（噴丸、滾壓），對提高軸的抗疲勞強度都有著顯著的效果。 高強度鑄鐵和球墨鑄鐵容易作成復雜的形狀，且具有廉價、良好的吸振性和耐磨性，以及對應力集中的敏感性較低的優(yōu)點，可以用于制造外形比較復雜的軸。 3.2.3 軸的計算 （1）初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。本設計選取軸的材料為45鋼，調質處理,適用于承受交變負荷、中等負荷，強烈磨損、無很大沖擊的重要零件。取A0=112，于是得 (1) 又因為 因此選擇直徑d1=20mm（刀片連接器） d2=22mm（與軸承配合處）d3=24mm（限制軸承處）d4=20（與電機連接） （2）軸的結構設計 初選用7206c型角接觸球軸承，其內徑為30mm, 寬度為16mm. 考慮齒輪端面和箱體內壁，軸承端面和箱體內壁應有一定距離。取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應根據密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應有一定矩離而定，為此，取該段長為55mm，安裝齒輪段長度應比輪轂寬度小2mm,故II段長： L2=（2+20+16+55）=93mm (2) III段直徑d3=35mm L3=L1-L=50-2=48mm (3) Ⅳ段直徑d4=45mm 由手冊得：c=1.5 h=2c=2×1.5=3mm d4=d3+2h=35+2×3=41mm (4) 長度與右面的套筒相同，即L4=20mm 但此段左面的滾動軸承的定位軸肩考慮，應便于軸承的拆卸，應按標準查取由手冊得安裝尺寸h=3.該段直徑應?。海?0+3×2）=36mm 因此將Ⅳ段設計成階梯形，左段直徑為36mm Ⅴ段直徑d5=30mm. 長度L5=19mm 由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=100mm (3)按彎矩復合強度計算 ①求分度圓直徑：已知d1=50mm ②求轉矩：已知T2=50021.8N·mm ③求圓周力：Ft 根據課本P127（6-34）式得 Ft=2T2/d2=50021.8/50=1000.436N (5) ④求徑向力Fr 根據課本P127（6-35）式得 Fr=Ft·tanα=1000.436×tan200=364.1N (6) ⑤因為該軸兩軸承對稱，所以：LA=LB=50mm (1)繪制軸受力簡圖（如圖a） （2）繪制垂直面彎矩圖（如圖b） 軸承支反力： FAY=FBY=Fr/2=182.05N FAZ=FBZ=Ft/2=500.2N 由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為 MC1=FAyL/2=182.05×50=9.1N·m (7) (3)繪制水平面彎矩圖（如圖c） 6彎矩圖 Figure 6 bending moment figure 截面C在水平面上彎矩為： MC2=FAZL/2=500.2×50=25N·m (8) (4)繪制合彎矩圖（如圖d） MC=(MC12+MC22)1/2=(9.12+252)1/2=26.6N·m (9) (5)繪制扭矩圖（如圖e） 轉矩：T=9.55×（P2/n2）×106=48N·m (10) (6)繪制當量彎矩圖 轉矩產生的扭剪文治武功力按脈動循環(huán)變化，取α=1，截面C處的當量彎矩： Mec=[MC2+(αT)2]1/2 =[26.62+(1×48)2]1/2=54.88N·m (11) (7)校核危險截面C的強度 由式（11） σe=Mec/0.1d33=99.6/0.1×413 =14.5MPa< [σ-1]b=60MPa 所以該軸強度足夠。 3.3 刀片設計及其計算 刀片材料要求刀片應選用優(yōu)質鋼材制造，最低硬度為 GB/T 230.1-2004 中的 HRC45，脆性要求應符合彎曲試驗。 彎曲試驗：如圖所示，用半徑 16mm 的圓沖頭，以最小20mm/S 的沖壓速度壓 在彎曲區(qū)內，將刀片彎成ａ角度，沖頭和支承寬度應大于或等于試驗刀片的厚 度S。刀片的厚度對應的彎曲角度見表1。 表 1 刀片厚度對應的彎曲角度 Table 1 blade thickness of the corresponding bending Angle 厚度 s/mm 角度a/(°) s3.5 3.5s<4.5 s4.5 75 45 30 非平刀片應在最不利的位置試驗，彎曲中心與刀片的整體長度中心一致。支承 距離L,由下式計算： L=(32+3s)±s/2 (12) （在試驗期間支承距離不變，每個支承的半徑為10mm，支承可以轉動，不計回彈。 彎曲試驗后刀片不能出現(xiàn)可見裂紋。） 當旋刀式草坪割草機刀片上不平衡量達 M 時，割草機運行1h 不應有任何故障和 部件損壞。其中 M=0.024d3 式中：M——刀片不平衡量,kg·m; d——刀尖圓直徑，m。 刀片在整機上性能要求 （1）刀尖最大線速度應小于96.5m/s。 （2）刀片制動時間：刀片以最高工作速度運轉，用秒表測量從操作者脫開操作 機構之時到停止轉動之時所經過的時間。對于割草寬度在600mm 以內的旋刀式 草坪割草機，當操作者脫開操作機構時，刀片應在3S 內停止； 1.沖頭 2.刀片 3.支承 4.彎曲區(qū) 圖 7 實驗模型 Fig 7 The experiment model （3)當最大行走速度小于等于13km/h 時，每1km/h 制動距離為0.19m;當行走速度大于13km/h,制動 距離按下式計算： S=0.015V （13） 式中：S——制動距離，m； V——行走速度，km/h。 3.4 內置調高機構的設計 割草機內置調高機構即把調高機構放置在割草機殼體內部, 外部只有操作手柄。這種割草機美觀大方且有利于兩側車輪的布置, 但由于割草機內部空間有限,如果設計不當將影響割草效果, 增加了內置調高機構的結構設計難度。 在割草機螺旋殼體低端側增加傳動連桿和一副在前后軸上的搖臂就形成了內部調高機構。因為這一側割草機工作時氣流速度不高, 這樣既不影響出草又能順利進行調高操作( 試驗結果滿足設計要求) ; 同時用拉簧、壓簧或扭簧來實現(xiàn)助力調整。其中用扭簧來實現(xiàn)助力調整占用空間最小, 且成本最低、結構最簡單, 非常適合于大規(guī)模生產。內置調高機構設計的重點是連桿、搖臂和助力彈簧。其他相關零件均可以借用原有的( 如調高手柄、調高檔位座及前后軸和車輪搖臂等)如圖所示 1.助力扭簧 2.內置前搖臂 3.車輪搖臂 4.內置連桿 5.內置后搖臂 6.手柄 7.調高檔位座 圖 8 內置增高機構 Fig 8 The built-in higher institutions 3.4.1 內置調高機構設計計算 （1）連桿及搖臂 由于連桿和搖臂都是放置在割草機的內部, 受到殼體和其他因素的限制, 所以內置的連桿及搖臂不可能像外置機構那樣可以設計成簡單的平行四連桿機構, 而是需要改變搖臂安裝角度及其臂長, 還往往會出現(xiàn)前后搖臂初始安裝角和臂長均不相等的情況。圖5所示為簡化了的計算模型, 根據實際殼體空間在保證搖臂轉角相等的情況下( 保證割草機四輪高度一致) ,可適當調整確定前后搖臂的安裝角度、臂長和連桿的長度。其可以通過計算機進行優(yōu)化設計, 也可以用做圖法設計確定。 L.軸距 .前后搖臂轉角； 1.前搖臂初始安裝角； 2.后搖臂初始安裝角；r1.前搖臂臂長; r2.后搖臂臂長 圖9連桿及搖臂計算模型 Fig 9 Connecting rod and rocker calculation model 連桿長度l 按下式計算: l= (14) 設計零件時在空間允許的情況下應保證前后搖臂最長, 這樣可以最大限度地保證調高精度。凡運動的零件均應進行運動校核, 連桿及搖臂與殼體的最小間隙應控制在5～10mm, 連桿與旋刀的間隙應大于20mm。 （2） 回位助力彈簧 回位助力彈簧選用扭簧, 如圖 所示。扭簧串在彎折前軸上, 不占用割草機工作空間, 扭簧的一端通過彈簧上設計的仿形掛鉤掛在前軸搖臂上, 另一端靠在擋草前弧板作為固定端。設計扭簧時其安裝扭矩與割草機的質量有關, 應使其在割草機調高機構的中間檔位上和割草機的質量相當。 k=GRcosαm/φ1 (15) 式中: k 為扭簧剛度( N·mm/°) ; G 為割草機重量( N) ; R 為車輪搖臂長度( mm) ; αm 為中檔時車輪搖臂水平夾角( °) ;φ1 為中檔時扭簧變形角( 安裝變形角)( °) 。 圖10 助力扭簧示意圖 Figure 10 Booster twist spring schemes 試制機型的彈簧參數(shù)如下: 變形角φ=66°; 彈簧自由角φ0=120°; 安裝變形角 φ1=96°( 由于有間隙, 實際安裝角度達不到) ; 工作變形 角φ2=162°。材料選用碳素彈簧鋼絲C 級( 因為調高機構不頻 繁使用, 滿足要求即可) :切變模量G=79000( MPa) ; 彈性模量E=206000( MPa) ; 抗拉強度σb=1520( MPa) ; 許用彎曲應力σBp =1216( MPa) ; 鋼絲直徑d=4.0( mm) ; 彈簧中徑D=22( mm) ;旋繞比C=5.50; 曲度系數(shù)K1=1; 有效圈數(shù)n=8; 實際剛度k=78.11 ( N·mm/°) ; 安裝拉桿受力( 最高割草) =166.4N; 工作拉桿受力( 最低割草) =310.8N。 （3）其他零件的設計 調高手柄由手柄、桿和彈性元件組成。要保證調高機構可靠和操作輕便, 工作中不應有自動脫檔、跳檔和其他失效現(xiàn)象產生。調高檔位座可用鋼板或塑料制作,一般有5~10 個檔位, 通過各檔可以調整10~60mm 割草高度, 如圖所示。 1.彈簧片; 2.手柄桿; 3.手柄; 4.調高檔位座 圖 10 調高手柄和調高檔位座 Figure 10 Raise the handle and the high-grade a seat 3.5 鉸鏈的設計 為了實現(xiàn)割草機的斜坡地工作，本設計采用鉸鏈將兩個普通割草機連接起來通過鉸鏈實現(xiàn)斜坡作業(yè)。鉸鏈與車身采用螺釘連接如圖11所示 圖11 鉸鏈連接示意圖 Figure 11 Hinge connection schemes 3.5.1 鉸鏈強度校核 為了能夠實現(xiàn)鉸鏈的斜坡地作業(yè)，必須對鉸鏈進行強度校核。鉸鏈的材料為HT200，鉸鏈上有四個螺釘。在通過鉚釘組截面形心的力F作用下，每個鉚釘上所受的力相等，即 F1=F2=F3=F4=F5=nmg/5 在力偶距Me作用下，其所承受的力F''i與其至鉚釘組截面形心的距離ri成正比，且r1=r2=r3=r4 可得F''1=F''2=F''3=F''4 由合力矩定理得 2F''1r1+2F''2r2=Me 可解得F''1=nmg/(4r1) r1= 則F''1=F''2=F''3=F''4=nmg/(2×） 可得鉚釘受到的最大切應力為： τ=F''1/A1=nmg/(4××π×） τ＜[τ]故該鉸鏈強度滿足條件 4 結論 本次設計通過對割草機的割草裝置、行走裝置、控制機構、調高機構、行走輪以及鉸鏈的設計及計算在理論上將有望實現(xiàn)斜坡地割草的設計理念。 通過這次畢業(yè)設計，我認識到了單純的理論知識學習和實際設計之間的差距。通過這次畢業(yè)設計既鍛煉了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎知識，解決實際應用問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設計手冊、設計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力的水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經驗得到了豐富，并且使我的毅力，意志力以及耐力都得到了不同程度的提高。這些都是我希望得到的也是畢業(yè)設計的目的所在。雖然畢業(yè)設計內容繁多，過程繁瑣，但我的收獲也是非常的多。各種設計方案的適用條件，各種零部件的選用標準，我都是隨著設計的不斷深入而不斷熟悉并學會應用的。從畢業(yè)設計中學來的這些寶貴的知識和經驗，必然會讓我在未來的工作學習中表現(xiàn)出更高的應變能力，更強的溝通力和理解力。 參考文獻 [1] 徐灝等.機械設計手冊[M].北京，機械工業(yè)出版社，2003:10-20. 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