手推式草坪電動割草機的設計【含7張CAD圖】.zip

手推式草坪電動割草機的設計【含7張CAD圖】.zip,含7張CAD圖,手推式,草坪,電動,割草機,設計,CAD 手推式草坪電動割草機的設計Design of lawn mower摘 要割草機是城市園林用具的重要機械裝置之一，在目前大氣污染和水土流失嚴重的情況下，發(fā)展草坪和地被植物是維護生態(tài)平衡的重要措施之一，特別是針對我國北方的沙塵暴天氣。同時城市植物對減輕揚塵和噪音污染也有很好的作用。而維持草坪美觀就要對其進行定期的修剪，修剪過程就要靠割草機來完成。本次設計的割草機主要是由動力裝置、傳動裝置、割刀裝置等裝置組成的，對傳動裝置中的軸的選擇做了詳細的介紹，對刀片和內置調高件也做分析和計算。本文所設計的割草機適合于城市綠化帶及中小型草地使用，在進行修剪工作時保證了噪聲小、污染小等特點。關鍵詞：割草機 驅動裝置設計 傳動裝置設計 強度計算AbstractLawn mower is one of the important mechanical devices of city garden appliances.in the present situation of serious air pollution and soil erosion, the development of turf and ground cover plants is one of the important measures to maintain ecological balance, especially for the sandstorm weather in the north of China. At the same time, urban plants also play a very good role in reducing dust and noise pollution. To keep the lawns beautiful, it is necessary to prune them regularly. The process of mowing depends on the lawn mower.In this paper,the lawn mower driving device ,transmission device,cutting device,such as the specific device is made in detail,and the key derive system of the calculate and determine the basic size of gear and shaft,the selection of various standard pasts,non-standard parts and do the corresponding calculations.The mower designed in this paper is suitable for use in urban green belts and small and medium-sized grassland.When the lawn is pruned, it saves raw materials, pollute little, and meets environmental requirements.Keywords:The glass cutting machine Drive design Transmission device design Strength calculation目 錄摘要Abstract1 引言1 1.1 草坪割草機的分類1 1.2 草坪割草機的使用方法1 1.3 使用割草機的安全事項及汽油的處理方法1 1.4 割草機的維護及故障處理12 割草機的概述 3 2.1 我國割草機的發(fā)展 4 2.1.1 發(fā)展狀況4 2.1.2 發(fā)展存在的問題 5 2.2 割草機的分類 6 2.3 割草機的結構特點及其工作原理 63 割草機的參數設計9 3.1 驅動裝置的設計9 3.2 割刀軸的設計9 3.2.1 軸的計算設計 9 3.2.2 軸的材料選擇10 3.2.3 軸的計算10 3.3 刀片的設計及計算13 3.4 調高機構的設計14 3.4.1調高機構的設計計算15 3.5 鉸鏈的設計17 3.5.1 鉸鏈強度校核184 結論19參考文獻20致謝21V1 引言在城市綠化工具中，割草機的使用是非常廣泛的，也是應用最多的。下面將概述草坪割草機的類型以及使用方法。1.1草坪割草機的分類按割草機的驅動裝置的類型分類可分為以汽油機式，電動式和人力手推；以割草機割刀的數量分類可將割草機分為雙刀片式、復合刀片式和單刀片式；按刀片運行的方式可分為滾刀式和旋刀式；按排出草的方式可分為集草袋式和側排式。現在市面上使用的割草機大多為發(fā)動機式、自走式等機型。1.2草坪割草機的使用方法要檢查發(fā)動機的汽油的數量、螺絲的松緊程度、刀片的緊密和鋒利程度。在割草機冷機的時候，要先將風門關閉,并重壓潤滑器不少于3次，將油門開到最大。當割草機啟動后在適當的調整風門。在割草機工作的過程中，如果草太高，可以分階段的進行工作，最好的工作高度是每次剪草的1/3，這樣可以避免草地在作業(yè)后出現草黃的現象。如果割草機割草區(qū)域的坡度很陡，必須順著高處向下割草，當坡度大于30度時，就不適合割草機工作盡量采用人工。割草機割草區(qū)域面積很大時，割草機工作時間應該小于4個小時。在割草機工作之前，必須先將操作范圍內的雜物整理干凈，以免影響操作。1.3使用割草機的安全事項及汽油處理方法在啟動割草機時，不要讓啟動拉繩突然彈起；割草機工作時操作人員應該注視前方1-1.2米處的地方；當割草機在斜坡上工作時，機器必須橫穿斜坡工作；在城市綠化帶工作時，需要穿過馬路時割草機必須關閉；除非割草機火花塞連線斷開，否則割草機一定不能離開視野內；切勿使割草機傾斜，必須保證割草機的輪子始終著地；切勿將割草機向自身所在的方向運行；切勿將正在工作或威脅引擎的割草機抬起；當割草機的發(fā)動機過熱時請不要靠近。請不要在房屋或密閉環(huán)境內存放汽油；在給割草機添加汽油時，如果汽油濺溢出來要立即清理，以免發(fā)生意外；添加的汽油不要超過油箱體積的3/4，且火花塞接線必須斷開。1.4割草機的維護及故障處理在割草機完成工作之后，要及時進行清理，并對連接部進行檢查，看看是否發(fā)生松動，再查看油箱油面是否符合標準，刀片是否完好有無磨損，最后根據設備相關標準檢查容易損壞的部位，并定期檢查維護。當割草機無法啟動時，可能的原因有很多?；鸹ㄈ姆烹姴缓茫怯脕砹淤|或變質的機油，正矢齒輪及磁電機引起的點火正矢不準確等，都會造成割草機無法啟動，要解決這些問題也比較簡單。經常清洗空濾器，讓割草機用好的汽油，經常維護發(fā)動機等。當割草機啟動時拉繩出現反彈，則可能是點火過早造成的，另外有可能是刀片在割草過程中撞擊到硬物后，剪切了飛輪鍵的原因。 當割草機工作時出現修剪的草坪依然參差不齊，則可能是刀片遲鈍了，割草機刀片應在使用了十天時進行打磨。割草過程中，如果割草機出現劇烈震動，則可能是刀片出現磨損或變形，此時應該立刻停止作業(yè)更換刀片，作業(yè)前應該清除作業(yè)區(qū)域的雜物防止出現類似情況。當割草機發(fā)動機打消聲器出現冒煙時，則可能是進氣燃料的混合比重過大造成的。這時應該先清洗或者更換新的空濾器，如果故障任然存在，則需要清洗調整割草機發(fā)動機化油器。當故障還沒有排除時，則需要找維修人員對發(fā)動機進行修理。當發(fā)動機啟動后不能熄火時可能是油門線裝置方位不恰當；油門活動不靈敏等。這時可以重新安裝油門線或替換一個新的油門線，在油門的活動方位處滴上幾滴機油。2 割草機的概述割草機顧名思義割草時需要運用的裝置。早在200多年前，割草機還沒有誕生時，人類對草坪的修剪主要依靠鐮刀或者牛羊放牧。后來隨著足球、棒球等運動的興起，人們對草坪的平整美觀有了更高地要求，于是在1805年英國人普拉克內特發(fā)明了第一臺收割谷物并且能夠割除雜草的機器，這臺割草機還是靠人力推動的，通過齒輪帶動旋刀割草。到了1830年時，比爾布丁取得了專利后，滾筒式割草機開始由蘭賽姆斯公司生產。后來一直到1902年英國人倫敦恩斯制造出以內燃機為動力的滾筒式割草機。在西方發(fā)達國家，20世紀初期，割草機就取得了快速的發(fā)展。隨著當今社會的發(fā)展，人們對生活環(huán)境的要求也越來越高，城市內環(huán)境的保護得到越來越多的重視。我國的草坪業(yè)也得到了飛速的發(fā)展。發(fā)展草坪有凈化環(huán)境，堅固土壤，凈化空氣等多種作用，而這些作用也得到了人們的認識。第一臺割草機從誕生以來，到現在割草機已經通過一百年的發(fā)展了，而且割草機的也從以前的只用于牧場割草，而發(fā)展到數十個種類，工作的場所也有各式各樣的了。因為我國國內對割草機的研究起步較晚，相應的機械生產企業(yè)的規(guī)模也很小，而且它們生產出的割草機的用途很少，大多數企業(yè)沒有形成相應的規(guī)模進行的批量，所以在長時間來，我國的割草機大多數是依賴進口。我國割草機進口主要依靠歐美日等發(fā)達國家，進口價格在0.5萬元到5.8萬元。我國從改革開放以來，草坪業(yè)得到了充分的發(fā)展，在這短短十幾年的時間里，草坪機械業(yè)迎來了生機。先是使用的割草機械上得到了質的飛升，使用的大多數設備是進口外國的產品，后是在草坪的維護及保養(yǎng)生產有一套完整的機械，最后就是我國國內擁有的割草機種類繁多、配套程度較高。割草機作為我國發(fā)展最快的農牧業(yè)機械，在這幾十年的時間里我國所使用的割草機已經有了幾十種型號含括美日等發(fā)達國家的各種機械，而且國內自主研發(fā)的割草機也開始進行生產?，F在市面上所使用的割草機五花八門，它們的分類方式也有很多。我國生產的割草機以刀具類型可分為滾刀式和旋刀式兩大類。滾刀式割草機的結構主要是通過帶刀片的滾筒與床刀組成，滾筒轉動而帶動刀片轉動而實現割草的目的。滾動式割草機相比于旋刀式割草機割草的品質更好效率更高，是足球場，高爾夫球場等高品質草坪最常用的機型。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。旋刀式割草機主要是由橫向軸連接割刀裝置，由驅動裝置帶動而高速旋轉實現割草，旋刀式割草機主要用于30-85毫米范圍的草坪。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。2.1我國割草機的發(fā)展2.1.1發(fā)展狀況我國生產割草機的廠家大約有50家左右。一般都是城市園藝公司，也有部分生產割草機的工廠。市場上草坪割草機的品牌也很多，也有從外國進口的產品，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。我國制造割草機的廠家主要是與外國合資泛亞園林機械有限公司，其生產的主要產品是立特牌-NEAT草坪割草機，該割草機運用美國的先進技術性能優(yōu)異，公司一年生產該產品達6000臺左右?，F在該公司正進行技術升級，目的是提升割草機的年產量，使該產品性能更好，目前該產品的驅動裝置是選擇了日本本田公司的發(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；這家工廠生產的割草機主要是自走式割草機，隨進式割草機，電動割草機，騎乘式割草機，這些割草機割幅大不相同，功率也有大有小。這家轉產的割草機廠不光生產割草機還生產其配套零件，且它們的割草機多是美國的發(fā)動機，到1999年時該廠已經將產品遠銷國外。山東省萊州市仲院宇峰鍘草機廠研制出了全新微型電動割草機，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。我國雖在割草機研究部分落后于發(fā)達國家，但隨著改革開放的進行，我國在農牧業(yè)機械方面有了較大的成果，即研發(fā)出了草坪割草機的試驗臺。城市的綠化依靠著割草機，但目前國內生產的割草機雖在市面上有些銷售，但種類繁多，性能也是參差不齊，所以大多都是購買的外國發(fā)達國家的產品，這對國內自主研發(fā)的產品有一定的打擊。不光在性能上，在相應的配到設備上以及在割草機的檢測設備上也落后于發(fā)達國家。但現在北京農機站成功研究出了草坪割草機的試驗臺，以前出現的問題也得到了一定的解決。這次北京科研站研發(fā)的這臺試驗臺采用了氣動技術，實現了全自動化，可以多市面上的各種類型的割草機進行檢測，能夠對割草機的刀片護罩以及撞擊能力進行試驗，增加了國內割草機的可靠程度。就試驗結果而言，這臺草坪割草機試驗臺，擁有不亞于發(fā)達國家的技術，其安全可靠程度相當高。2.1.2發(fā)展存在的問題目前我國國內的割草機市場發(fā)展的緩慢，割草機銷量遠低于發(fā)達國家，在通過各項檢測之后，我國自制的割草機確實存在技術的問題。下面來介紹，我國在畜牧業(yè)機械存在的問題。其一主要是國家對草坪業(yè)的資金投入遠低于發(fā)達國家，對畜牧業(yè)機械的支持也明顯下降，由于技術和資金的問題許多廠家都紛紛轉產或停產，有些廠家寧愿轉銷發(fā)達國家的產品也不使用自制的產品，這使得我國畜牧機械業(yè)雪上加霜，不過我國在機械方面確實存在技術的不足，生產的工藝也比較落后，制造能力也存在差距。我國目前自主生產的割草機械產品質量低、故障多，遠不及國外發(fā)達國家的產品可靠。例如往復式割草機工作半天即需刃磨，使用可靠性不到80。歐美等國家生產的割草機可以工作500公頃，出現問題的概率只有5，然而我國自己生產的割草機工作500公頃發(fā)生故障的概率有30左右。而相同時間下國外的割草機工作量是我國的2倍以上。這些問題都說明了我國割草機的技術沒有發(fā)達國家的先進，成熟。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；而同樣美國的紐荷蘭公司也已經擁有數十種割草機的機型，這些公司的產品都已配套，可供用戶隨意選擇。而我國的割草機沒有形成配套設配，用戶也沒法選擇它們。產品技術水平低。由于研究落后于發(fā)達國家的原因，我國生產的機械技術水平遠低于國外同行的標準。因為技術的落后，國家對該行業(yè)的資金投入也嚴重不足，相對的創(chuàng)新能力、研究進度也有所減緩。目前國內生產的割草機大多數是歐美國家以前的技術，幾十年來在這方面沒有進行大的改進，跟不用說自主創(chuàng)新新的技術了。在銷售方面也缺少應有的售后服務體系。通過這些問題知道，割草機械目前技術水平低、質量不高的原因，還是因為資金投入的不足和技術型人才的缺少造成的。不過在改革開放后，國家對機械行業(yè)越來越重視，相對的資金也有了大的投入，我國在這方面的研究也取得了較大的成果，相信在不久的將來割草機技術能和國外平分秋色。2.2割草機的分類維護和保養(yǎng)草坪的基本工作就是修剪，而這一過程就要靠割草機來完成。對不同的草坪選擇正確的割草機就顯得非常重要。高質量的草坪如足球場等運動場的草坪選擇滾刀式割草機最合適；有斜坡的草坪選擇懸浮式割草機；林間或雜物較多的草坪選擇割灌割草機最合適。往復式割草機在割草時低而整齊，能夠減少對草坪的損失。這樣往復式割草機就適合于高質量的草坪，又因為其相對功耗低，所以成本也相對少一些。使用往復式割草機時的工作速度在79km/h之間。國外通過技術的改進來提高穩(wěn)定性和刀片的來回次數，使其速度能夠提升到10-12KM/h。在對垂直生長且生長密度不高的草坪切割時應選用往復式割草機。旋轉式割草機因為其工作時平穩(wěn)，便于操作且可用于多種草坪而受歡迎。不過其通常運用于農場牧草地收割。旋轉式割草機在工作時速度一般在915km/h，工作效率高。但是結構復雜，價格高，單位割幅功率消耗大。割草機在分類時通常以驅動的方式、作業(yè)的方式和牽引的方式分類。以驅動的方式可分為人畜力驅動、發(fā)動機為動力和電能驅動三種割草機。其中，使用最多的是用發(fā)動機驅動的割草機。太陽能割草機雖然已有生產，但應用很少。以作業(yè)方式分類可以分為。手推式、坐騎式和拖拉機懸掛式割草機。以動牽引方式分類可分為前置式、側置式、后置式、中置式割草機。目前，絕大多數是采用懸掛式，大型的割草機一般是混合動力牽引方式。2.3割草機的結構特點及工作原理本次設計的手推式割草機是由電機、機架、割刀、調高機構、控制機構、行走輪等部分組成如圖2.3-1,2.3-2所示。 圖2.3-1 三維結構圖圖1 整體結構圖Fig1 The overall structure diagram圖2.3-2 整體結構圖割草機的機架由割草機箱體、前后軸支撐架構成，主要用來支撐和安裝其他部件。如圖2.3-3 所示圖2.3-3機架示意圖割草機構由電機、傳動軸、割刀架和刀片組成。割草機電機安裝在機架上，通過傳動軸與割刀架連接，電機啟動時，帶動傳動軸和割刀架一起轉動起到旋轉切割的作用。刀片一般使用合金工具鋼，讓刀片的鋒刃度和耐磨強度能達到要求。如圖2.3-4所示 圖2.3-4 割草裝置示意圖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。行走裝置由行走輪，軸承等組成入圖2.3-5所示。圖2.3-5 輪子 本次設計割草機以普通的小型旋轉式割草機為主，通過鉸鏈的方式將割草裝置連接在一起來實現角度的變換。本割草機主要通過人用手推來行進，電動機來帶動刀片轉動，實現割草工作。3.割草機的參數設計3.1驅動裝置的設計該割草機使用電機驅動。割草機工作時所消耗的功率為，割草時的功率。即 其中式中割草機行進速度（米/秒），本機為1米/秒割幅（米），本機為0.8米切割單位面積的作物所消耗的功率（Nm/）,取200-300Nm/空轉功率的大小和割草機切割器的安裝調增技術有關，每行進1米所要空轉功率為0.6-1.1kw。取=0.92kw故輸出功率是工作部位的總效率，取為0.92，故選擇的割草機電機為1600r/min。3.2 割刀軸的設計3.2.1 軸的設計軸的結構設計是本次設計的重點。在選擇軸的結構和尺寸時要對軸上的零件做出計算。如果軸設計的不符合要求，那與軸相關聯(lián)的零件也會受到影響，軸本身的工作能力也會出現問題。因此，軸的結構設計是軸設計中的重要內容。通過對軸的剛度、強度的計算來決定軸的工作能力。很多情況下，軸的工作能力主要決定于軸的強度。軸的結構設計是對軸的外形以及尺寸進行全面的分析和計算。軸的結構是通過載荷性質、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等決定的。本次設計的軸用于連接割刀架和電機，以及車輪的連接如圖3.2-1。圖3.2-1車后軸3.2.2 軸的材料選擇軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數用扎制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。因為合金鋼比碳鋼的淬火性能更高。故在傳動時擁更大的動力，且其尺寸與質量也比較高，所以通常使用合金鋼。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。本次設計的軸的材料選擇的是45鋼，在進行調質處理后,擁有更高的承受能力、強烈磨損。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）軸的結構設計選用7206c型角接觸球軸承。內徑為30mm.寬度為16mm. II段長： L2=（2+20+16+55）=93mm （2) III段直徑d3=35mm L3=L1-L=50-2=48mm (3) 段直徑d4=45mm 由手冊得：c=1.5 h=2c=21.5=3mm d4=d3+2h=35+23=41mm (4) 長度與右面的套筒相同，即L4=20mm該段直徑應?。海?0+32）=36mm因此將段設計成階梯形，左段直徑為36mm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 求分度圓直徑：已知d1=50mm 求轉矩：已知T2=50021.8Nmm 求圓周力：Ft 由式得： (5) 求徑向力Fr根據課本P127（6-35）式得 Fr=Fttan=1000.436tan200=364.1N (6) 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=182.0550=9.1Nm (7) (3)繪制水平面彎矩圖（如圖c） 圖3.2-2 彎矩圖截面C在水平面上彎矩為： MC2=FAZL/2=500.250=25Nm (8) (4)繪制合彎矩圖（如圖d） MC=(MC12+MC22)1/2=(9.12+252)1/2=26.6Nm (9) (5)繪制扭矩圖（如圖e） 轉 矩： T=9.55（P2/n2）106=48Nm (10) (6)繪制當量彎矩圖取=1，截面C處的當量彎矩： Mec=MC2+(T)21/2 =26.62+(148)21/2=54.88Nm (11) (7)校核危險截面C的強度由式（11）e=Mec/0.1d33=99.6/0.1413=14.5MPa -1b=60MPa 所以該軸強度足夠。3.3刀片的設計及計算本次設計的刀片運用于割草，故刀片選則優(yōu)質合金鋼，其最低硬度為HRC45，脆性要求應符合彎曲試驗。如圖3.3-1所示為本次設計的割刀裝置圖3.3-1 割刀架及刀片如圖示，通過圓沖頭，沖壓刀片，將刀片彎成角度。刀片的厚度對應的彎曲角度見表1。厚度 s/mm角度a/()s3.53.5s4.5s4.5754530表一 刀片厚度對應的彎曲角度距離L,由下式計算： L=(32+3s)s/2 (12) 其中M=0.024d3式中：M刀片不平衡量,kgm;d刀尖圓直徑，m。刀片在整機上性能要求 刀尖最大線速度應小于96.5m/s。 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 3.3-2 實驗模型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 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。如圖3.4-1圖3.4-1 1.助力彈簧 2.前搖臂 3.車輪搖臂 4.連桿5.后搖臂 6.調高手柄 7.檔位調高座在割草機底部裝上傳動連桿和搖臂就是調高機構。通過拉簧、壓簧或扭簧來實現助力調整。調高機構的重點是連桿、搖臂和助力彈簧。3.4.1 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3.4-2連桿及搖臂計算模型連桿長度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510mm, 連桿與旋刀的間隙應大于20mm。 （2） 回位助力彈簧本次選用的彈簧是扭簧。將扭簧串彎折在前軸上, 一端通過掛鉤掛在前軸搖臂上, 另一端作為固定。如圖3.4-3所示圖3.4-3 扭簧k=cos/1 (15)式中: k 為扭簧剛度( Nmm/) ; G 為割草機重量( N) ; R 為車輪搖臂長度( mm) ; 為中檔時車輪搖臂水平夾角( ) ;1 為中檔時扭簧變形角( 安裝變形角)( ) 。試制機型的彈簧參數如下:變形角=66; 彈簧自由角0=120; 安裝變形角1=96( 由于有間隙, 實際安裝角度達不到) ; 工作變形角2=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( ) ; 彈性模量E=206000() ; 抗拉強度=1520( ) ; 許用彎曲應力 =1216( ) ; 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K1=1; 有效圈數n=8; 實際剛度k=78.11 ( Nmm/) ; 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。調高檔位座一般選用的是塑料或者鋼材。手柄的檔位一般有10個左右, 各檔可調節(jié)10mm左右的割草高度。如圖3.4-4所示檔位調高部圖3.4-4 檔位調高座與調高手柄1.彈簧片 2.手柄桿 3.手柄 4.檔位調高座3.5 鉸鏈的設計鉸鏈與車身采用螺釘連接如圖3.5-1所示 圖3.5-1 鉸鏈連接示意圖3.5.1 鉸鏈強度校核為了能夠實現鉸鏈的斜坡地作業(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 且r1=r2=r3=r4可得F1=F2=F3=F4 由合力矩定理得2F1r1+2F2r2=Me可解得F1=nmg/(4r1)r1=則1=2=3=4=nmg/(2）可得鉚釘受到的最大切應力為：=1/A1=nmg/(4）故該鉸鏈強度滿足條件4 結論通過本次設計，對割草機的割刀裝置、傳動裝置、調高機構、輪子以及鉸鏈進行了計算，理論上實現了手推式割草機的基本要求。在經歷過這次畢業(yè)設計，我明白了光是進性理論知識學習，不足以滿足實際設計的要求。通過這次畢業(yè)設計我學到了許多課本上沒有的知識，提高了我專業(yè)基礎知識水平，以及解決問題的能力。同時也提高我查閱資料的能力，也將電腦繪圖軟件AutoCAD2010、creo2.0的熟練度提升了一個檔次。通過對設計整體的掌控，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉。使我的意志力以及耐心都得到了不同程度的提高。在具體的設計計算中，我察覺到大學四年學習的知識并沒有帶下好的基礎，通過這次設計我一定戒驕戒躁，在以后的工作當中做到更好。從這次畢業(yè)設計中學到了許多知識和經驗?；仡櫞髮W四年，再回首畢業(yè)設計的過程，我深刻地感受到做事要從一點一滴慢慢做起，通過不斷的改善不斷地優(yōu)化，才能將事情做好。通過反復的實踐才能不斷的完善自己。 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，2003.2 邱宣懷.機械設計M.第三版. 北京：高等教育出版社，1989.3 濮良貴.機械設計M.第五版. 北京：高等教育出版社，1989.4 吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊M. 北京：高等教育出版社，1991. 5 丁玉蘭.人機工程手冊M. 北京：化學工業(yè)出版社，2008.6 朱龍根.簡明機械零件設計手冊M. 北京：機械工業(yè)出版社出版，2002.7 陳傳強.草坪機械使用與維護手冊M. 北京：中國農業(yè)出版社，2002.8 中國機械化科學研究委員會.農業(yè)機械設計手冊M. 北京：機械工業(yè)出版社，2007.9 毛謙德等.機械設計師手冊M. 北京：機械工業(yè)出版社，2006.10 陸元章.現代機械設備設計手冊M. 北京：機械工業(yè)出版社，2000.11王豐元，馬明星.汽車設計課程設計指導書M. 北京：中國電力出版社，2009.12劉鴻文.材料力學M. 北京：高等教育出版社，2009.13全臘珍.畫法幾何與機械制圖M. 北京：中國農業(yè)出版社北京，2007.14呂明，龐思勤.機械制造技術基礎M. 武漢：武漢理工大學出版社，2010.15許學林.互換性與測量技術基礎M. 長沙：湖南大學出版社，2010.16海爾濱工業(yè)大學理論力學研究室.理論力學M. 北京：高等教育出版社，2009.17中國機械化科學研究委員會.農業(yè)機械設計手冊M. 北京：機械工業(yè)出版，2007.致謝本設計是在老師的悉心指導和熱情關懷下完成的。在設計的各個階段當中，從查閱資料到設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導，并很認真的幫助我解決設計過程中碰到的難題，對零部件的設計上也給了我很多好的建議，使設計的更加合理。通過老師詳細的教導，我繪制出本次設計的圖紙，老師仔細檢查了我的圖紙，并指出了圖紙上錯誤，讓我能及時的改正，這些都讓我獲益匪淺。同時我還要感謝這四年對我進行教育的各位老師，正是這四年的學習，才為我這次順利完成畢業(yè)設計打下了堅實的基礎。沒有他們的培養(yǎng)教育，我也不可能順利的完成這次畢業(yè)設計。在此，對馬麗教授以及四年當中對我進行教育的各位老師表示我最真誠的尊敬和最真摯的感謝。25任務書系 部指導教師職 稱學生姓名專業(yè)班級學 號論文題目割草機的設計論文內容目標及進度要求內容1、了解割草機的種類及適用的環(huán)境；2、掌握割草機的結構、工作原理； 3、所設計的剪草機割高（高度可調）,割幅,重量,速度左右。 要求：1、 收集資料（相關的書籍5本以上，文獻資料不少于10篇）；2、 繪制工作原理圖（機械、電氣圖）；3、 將機械圖繪制成三維裝配圖，并能實現既定的運動；4、 撰寫論文要符合論文規(guī)范要求，不少于10000字；5、 翻譯相關英文文獻一篇，不少于3000字（英譯漢）。 進度1、15 周，主要進行畢業(yè)設計準備工作，熟悉題目，收集資料，進行畢業(yè)實習，明確研究目的和任務，構思總體方案，撰寫開題報告；2、611周，開題報告，設計計算，繪圖；3、1215周，編寫畢業(yè)設計論文，準備畢業(yè)設計答辯。 指導教師簽名： 年 月 日系 部審 核開題報告課題名稱割草機的設計課題類型AY指導教師學生姓名學 號專業(yè)班級本課題的研究現狀、研究目的及意義一、研究現狀（1）國內外割草機的研究現狀及發(fā)展動態(tài)1.國外割草機的發(fā)展在割草機出現以前，人們除草主要的工具是鐮刀，放牧牛羊也是保持草地平整的方法。但隨著足球等運動的興起，人們對于平整的草地作為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可以切割雜草的機器，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年蘭塞姆斯農機公司開始批量生產滾筒式割草機，1833年滾筒式割草機廣泛運用于交通道路旁綠化帶。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。從第一臺滾筒式割草機現世到現在已經有100多年的時間了，割草機的品種也從開始的只能收割牧草的唯一品種發(fā)展到現在的幾十個品種，其中包括旋刀式、往復式、滾刀式、甩刀式、甩繩式。國外發(fā)達國家的家用割草機已經向輕便、低噪的坐墊式發(fā)展。2. 國內割草機的發(fā)展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。（2）我國割草機發(fā)展存在的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，應用中暴露出一些質量問題。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)時間下，我國割草機完成的工作量比國外同類機型相差一半。產品種類不全，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；紐荷蘭公司現生產的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，機具使用效率不高。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。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。二、選題研究的目的及意義：由于我國畜牧機械也起步較晚，在生產工藝、機械設計、加工設備和自動化控制水平等諸多方面與發(fā)達國家存在一定的差距。主要原因是牧草收割機的品種不齊全，收割質量不達標，而且研究收割技術的人員少，農牧民購買程度不夠強烈，制約了割草機的快速發(fā)展。發(fā)達國家在草原畜牧業(yè)各大生產環(huán)節(jié)大都已經機械化。美國每60公頃草地就有一套割、摟、捆、垛、運設備。我國平均5500公頃可利用草原才有一臺割草機，并嚴重缺少與之配套的機具，使用效率低下。發(fā)展草坪和地被植物是保護環(huán)境、美化城市面貌、減少大氣污染的重要措施之一，特別是針對我國北方的沙塵暴天氣。割草機作為花草園林用具中最為廣泛的設備，具有極為重要的研究意義。目前，我國牧草種植的收獲主要靠人工完成，勞動強度大，工作效率低，作業(yè)成本高，難以適應規(guī)?；?、商品化及市場發(fā)展的要求。小型割草機因價格合理，作業(yè)效率高得到牧草專業(yè)戶的歡迎。隨著牧草產業(yè)的迅速發(fā)展，給牧草機械化發(fā)展帶來的新的機遇，割草機市場需求空間大，前景廣闊。目前市面上的割草機大多需要動力引擎，這會產生較大的噪聲，帶來的環(huán)境污染，在辦公和學習的地方，這種需動力引擎的剪草機就顯得非常不受歡迎。由于動力引擎剪草機有動力裝置，保養(yǎng)、維護費用較高；同時動力引擎剪草機主要依靠刀片的高速旋轉把草排出，因此對整機的安全性要求較高。本課題的研究內容1、了解割草機的種類及適用的環(huán)境；2、掌握割草機的結構、工作原理；3、所設計的剪草機割高（高度可調）,割幅,重量,速度左右。4、繪制割草機的工作原理圖（機械、電氣圖）。根據機械圖繪制出三維裝配圖并能完成既定運動本課題研究的實施方案、進度安排實施方案：割草機根據它的切割裝置可分為刀片往復運動的收割機和回轉運動的旋轉式收割機。如圖1示割草機結構圖 圖11.離合器和主動軸連接裝置 2.軸承 3.主動軸 4.下箱體 5.切割裝置 6.偏心輪 7.聯(lián)軸器 8.從動軸 9.大齒輪 10.軸承 11.上箱體進度安排：1、15 周，主要進行畢業(yè)設計準備工作，熟悉題目，收集資料，進行畢業(yè)實習，明確研究目的和任務，構思總體方案，撰寫開題報告；2、611周，開題報告，設計計算，繪圖；3、1215周，編寫畢業(yè)設計論文，準備畢業(yè)設計答辯。已查閱的主要參考文獻1 中國農業(yè)機械化科學研究院.農業(yè)機械手冊M.北京:機械工業(yè)出版社， 1990,152-173 2 楊明韶.我國牧草壓縮基礎研究工作進展與探索J.農機化研究，2002,(2):1-4 3 董德軍，陳海霞.滾刀式鍘草機刀片刃線分析J.農機化研究，2002，(2):41-42 4 張文祥 .草坪割草機內置調高機構的設計開發(fā)J.林業(yè)機械與木工設備，2008， (7):5-12 5 王東青.實用型多功能割草機的研制J.林業(yè)機械與木工設備，2003，(4):17-22 6 汪德眾，王敦軍，齊邵文，王宏章.9GYS-0.85型盤式甩刀割草機的設計J.農機化 研究，2003，(01)12-16 7 劉延超，宋世忠，孫紅梅，任國玉.GCL120-160型路用割草機的研制J.黑龍江交通 科技，2002，(6):12-20 8 黃麟鋒，林紹奕，梁林慶.66型鋪復式雙草刀割草機的研制J.廣東林業(yè)科技，1997， (1):35-61 9 李凱捷，王琦.草坪割草機拋射物體試驗與設計開發(fā)試驗臺的研究J.林業(yè)機械與木工設備,2003, (12):43-75 10 肖遠金.草坪割草機的日常使用及維護J.農業(yè)裝備技術，2003，(6):30-42指導教師意見指導教師簽名： 年 月 日5