3717 旋刀式割草機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)
3717 旋刀式割草機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì),旋刀式,割草機(jī),改進(jìn),改良,設(shè)計(jì)
旋刀式割草機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì),姓 名：陳作喜
班 級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)12-2
學(xué) 號(hào)：1061208010
指導(dǎo)老師：范修文,一、課題背景及其意義,隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)生存環(huán)境的要求也越來(lái)越高，城市環(huán)境的保護(hù)得到越來(lái)越多的重視。我國(guó)草坪建設(shè)也得到了迅速的發(fā)展。草坪美化環(huán)境，固土護(hù)坡，凈化空氣多種功能已經(jīng)成為人們的共識(shí)。割草機(jī)作為草坪養(yǎng)護(hù)的基本工具，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的生產(chǎn)和使用。一些最新的科學(xué)理論、最新的科研成果和最新的科學(xué)技術(shù)都在這些機(jī)械設(shè)備上有體現(xiàn)?？刂葡到y(tǒng)方面，單片機(jī)、可編程控制器PLC、工業(yè)控制機(jī)控制IPC等得自動(dòng)化控制手段都得到充分的應(yīng)用。一些發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)已經(jīng)發(fā)明機(jī)器人割草機(jī)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化作業(yè)。,二、 整機(jī)總體設(shè)計(jì)方案,旋刀式割草機(jī)主要萬(wàn)向輪、下機(jī)架、發(fā)動(dòng)機(jī)、上機(jī)架、推桿、工作軸、工業(yè)走輪和刀片等組成。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，其輸出軸和工作軸通過(guò)花鍵連接，帶動(dòng)旋刀工作，使其實(shí)現(xiàn)割草動(dòng)作，發(fā)動(dòng)機(jī)有油門控制旋鈕，通過(guò)旋轉(zhuǎn)旋鈕控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以及停止，從而實(shí)現(xiàn)控制旋刀的工作轉(zhuǎn)速，使其能夠在操作者的要求之下工作。機(jī)具的行走通過(guò)操作者推動(dòng)割草機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，割草機(jī)的前輪是萬(wàn)向輪，可以實(shí)現(xiàn)割草機(jī)的靈活轉(zhuǎn)向。,在割草機(jī)工作時(shí)，行走的操作者為割草機(jī)提供行走動(dòng)力，并控制使其按人的要求轉(zhuǎn)向；發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刀片旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)割草作業(yè)。翼片可將刀殼內(nèi)的空氣排出，這時(shí)刀殼內(nèi)形成負(fù)壓，當(dāng)草長(zhǎng)的較高，割草機(jī)前進(jìn)時(shí)，刀殼前部下緣會(huì)把草按倒；當(dāng)草長(zhǎng)得茂盛而發(fā)生倒伏時(shí)，刀殼外的空氣刀殼內(nèi)時(shí)，可對(duì)倒伏的草起到提升的作用。翼片旋轉(zhuǎn)形成的氣流可將刀刃切下的草屑懸浮到氣流中，經(jīng)排草口排除刀殼，就地灑落。,三、主要零部件設(shè)計(jì)和創(chuàng)新點(diǎn) 3.1割草高度調(diào)節(jié)方案一,銷軸調(diào)整,可通過(guò)使在機(jī)架上的銷軸插入不同高度的孔來(lái)調(diào)整旋刀的離地高度，從而實(shí)現(xiàn)割草高度的調(diào)整。,3.2割草高度調(diào)節(jié)方案二,通過(guò)調(diào)整改變花鍵的配合尺寸，從而達(dá)到調(diào)節(jié)旋刀的離地高度，從而實(shí)現(xiàn)割草高度的調(diào)節(jié)。工作軸與傳動(dòng)軸由螺紋管連接，可以固定調(diào)整后的高度。,花鍵連接調(diào)節(jié)原理,3.3兩種方案的比較,兩種方案都可以通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)割草高度的調(diào)節(jié)，同時(shí)簡(jiǎn)化了機(jī)具結(jié)構(gòu)，使得機(jī)具的使用和維護(hù)都變得簡(jiǎn)單易行。
方案一的調(diào)節(jié)更加簡(jiǎn)單可靠，在使用過(guò)程中不容易出現(xiàn)各種故障。
方案二的調(diào)節(jié)操作更加簡(jiǎn)便，但是由于機(jī)具結(jié)構(gòu)緊湊，不便于頻繁操作調(diào)節(jié)割草高度。
兩種方案使用一種就可以達(dá)到調(diào)節(jié)割草高度的使用要求，操作時(shí)應(yīng)避免兩種方案同時(shí)進(jìn)行。,3.4 刀片,,刀片選材及其結(jié)構(gòu),參考旋刀式割草機(jī)刀片研究的最新進(jìn)展，刀片材料選用65Mn鋼，等溫淬火后硬度達(dá)42~50HRC，可以顯著改善刀片磨損，提高片的使用壽命。
研究指出，刀片速度為71~97m/s時(shí)，刀片結(jié)構(gòu)上，翼篇形成角其25~35度，翼弦高17~19mm，翼弦長(zhǎng)度為56~76mm，刀厚3mm時(shí)，由旋刀引起的空氣動(dòng)力噪聲相對(duì)較低。
根據(jù)以上文獻(xiàn)資料確定刀片結(jié)構(gòu)，并作出三維實(shí)體模型。,四、結(jié)論與展望,1、本文分析了目前國(guó)內(nèi)外草坪割草機(jī)械的現(xiàn)狀及存在問(wèn)題，研究了普通草坪的物理狀況，為旋刀式割草機(jī)參數(shù)提供依據(jù)。
2、針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)草坪面積不大卻形狀各異、要求割草靈活方便的問(wèn)題，結(jié)合草坪修剪及方便實(shí)用和農(nóng)藝特點(diǎn)，吸收了JUS-420旋刀式剪草機(jī)及其它經(jīng)典機(jī)型的設(shè)計(jì)理念，提出旋刀式割草機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路。,3、在整機(jī)設(shè)計(jì)中，以汽油發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，體積小、成本低、工作可靠。采用裝配式機(jī)架，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力帶動(dòng)旋刀工作，發(fā)動(dòng)機(jī)固定在機(jī)架上方，使整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊又可根據(jù)不同工作環(huán)境以及工作要求調(diào)整機(jī)架。行走輪與機(jī)架直接固定，通過(guò)推桿實(shí)行轉(zhuǎn)向。其他零部件經(jīng)過(guò)計(jì)算校核后，盡可能采用通用件或標(biāo)準(zhǔn)件，體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、操作簡(jiǎn)易、維護(hù)簡(jiǎn)單、成本低廉的設(shè)計(jì)原則。,五、 致 謝,對(duì)于這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，首先感謝母校塔里木大學(xué)的辛勤培育，感謝學(xué)校給我提供了如此難得的學(xué)習(xí)環(huán)境和機(jī)會(huì)，使我學(xué)到了許多新的知識(shí)、知道了知識(shí)的可貴與獲取知識(shí)的辛勤。
承蒙范修文老師的耐心指導(dǎo)，我順利地完成了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此深深感謝四年大學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中所有授予我知識(shí)的老師，感謝你們！同時(shí)感謝范修文老師在設(shè)計(jì)中的方案確定以及設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)上的指導(dǎo)。
在我的設(shè)計(jì)過(guò)程中，還得到了眾多同學(xué)的支持和幫助，在此，我對(duì)這些同學(xué)表示我衷心的感謝和永遠(yuǎn)的祝福！,肯請(qǐng)各位老師批評(píng)指正！,謝謝！,塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)前 言割草作為草坪修整的一項(xiàng)最基本作業(yè)，人們希望使用簡(jiǎn)單高效經(jīng)濟(jì)適用的割草機(jī)械來(lái)完成草坪修建作業(yè)，并輕松完成割草作業(yè)任務(wù)。同時(shí)，要考慮環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的要求，設(shè)法減輕工作中對(duì)環(huán)境的影響，盡量降低其噪音污染，不給周圍環(huán)境造成負(fù)面影響。割草的主要作用是保持草坪上草的可控性正常生長(zhǎng)，并通過(guò)割草機(jī)的修剪，保持人們預(yù)期的生長(zhǎng)高度以及生長(zhǎng)形態(tài)，使草坪美化環(huán)境的功能和其他功能得到充分發(fā)揮。目前，大型生態(tài)園的綠地設(shè)計(jì)已是房地產(chǎn)開發(fā)團(tuán)中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，草地是綠化的一種重要形式。目前，庭院里修整草地通常使用身背柴油機(jī)作動(dòng)力，采用尼龍繩甩打草葉；或者是使用電動(dòng)、柴油機(jī)的割草機(jī)，這種割草機(jī)體積大、噪音大，適用于空曠大草坪，易夾草出故障，遇到石塊可能使刀片斷裂，發(fā)生事故。隨著國(guó)內(nèi)人們生活水平的提高，人們對(duì)居住的綠化水平要求越來(lái)越高，尤其帶花園的別墅不斷增加，更需要開發(fā)一種適合小面積草地、簡(jiǎn)單靈活的手推式割草機(jī)。本設(shè)計(jì)討論分析了旋刀式割草機(jī)機(jī)的基礎(chǔ)參數(shù)，參考已有旋刀式割草機(jī)的參數(shù)，既要保證工作要求，又要盡量減小噪音污染并提高刀片的時(shí)候用壽命。設(shè)計(jì)出一款經(jīng)濟(jì)適用，成本低廉，可大范圍推廣的割草機(jī)械，為人們的居住環(huán)境的美化提供良好的實(shí)現(xiàn)工具。 12 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)旋刀式割草機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書學(xué)生姓名 陳作喜 學(xué) 號(hào) 1061208010 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 12-2 指導(dǎo)教師 范修文 起止時(shí)間 2012.06 塔里木大學(xué)教務(wù)處制1旋刀式割草機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)一、課題研究的意義割草機(jī)是隨著草坪的出現(xiàn)而被發(fā)明的，而草坪周圍人口比較稠密，流動(dòng)性大，對(duì)割草機(jī)的噪音、廢氣排放等指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)要求較高。但是現(xiàn)在的割草機(jī)多使用汽油機(jī)作動(dòng)力，排氣污染量相對(duì)于汽車的較小，但噪聲卻很嚴(yán)重。而且現(xiàn)在割草機(jī)的基本型式可分為旋刀式和滾刀式兩種。而旋刀式草坪割草機(jī)是以小型汽油機(jī)為動(dòng)力帶動(dòng)刀片旋轉(zhuǎn)的一種割草機(jī)械，主要用于公園、街心花園、球場(chǎng)、住宅小區(qū)庭院等綠地修剪、整理等工作，是園林機(jī)械中使用量較大的一種機(jī)械 [1][3]。但它存在的主要問(wèn)題是噪音較高和刀片磨損較快。為此，本文著重對(duì)旋刀式割草機(jī)的減噪和增加刀片的耐磨性加以改進(jìn)。在保證良好的加工工藝性能和使用性能的前提下，提高刀片的使用壽命，降低其生產(chǎn)成本。二、現(xiàn)狀及分析1國(guó)內(nèi)外旋刀式割草機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r及存在的問(wèn)題1.1 國(guó)外旋刀式割草機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r1805年英國(guó)工程師托馬斯·普拉克獲得了第一臺(tái)割草機(jī)的發(fā)明專利，當(dāng)時(shí)的割草機(jī)是裝有環(huán)形刀，機(jī)體笨重且運(yùn)轉(zhuǎn)不很理想。到1830年，埃文·馬丁制造出了類似于今天試用的手扶滾筒割草機(jī)。早期應(yīng)用普遍的是往復(fù)式割草機(jī)，通過(guò)加大割幅及提高機(jī)具的前進(jìn)速度來(lái)提高機(jī)具的生產(chǎn)率。20世紀(jì)70年代各國(guó)開始研制旋刀式割草機(jī)，利用高速旋轉(zhuǎn)的割刀對(duì)植株進(jìn)行無(wú)支撐切割，此類機(jī)具具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)保養(yǎng)時(shí)間少，不需磨刀、換刀等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的割草機(jī)設(shè)備更加成熟，結(jié)構(gòu)參數(shù)更加合理，可靠性、生產(chǎn)率提高很快。生產(chǎn)割草機(jī)的國(guó)際著名企業(yè)有沒(méi)過(guò)紐荷蘭、約翰迪爾、凱斯公司，英國(guó)弗格森公司，韓國(guó)成元公司，德國(guó)威格公司和前進(jìn)公司等。他們生產(chǎn)的設(shè)備無(wú)論在機(jī)械結(jié)構(gòu)、動(dòng)力配套、液壓系統(tǒng)還是控制系統(tǒng)方面都處理得很成功，一些最新的科學(xué)理論、最新的科研成果和最新的科學(xué)技術(shù)都在這些機(jī)械設(shè)備上有體現(xiàn)。例如在控制系統(tǒng)方面，單片機(jī)、可編程控制器PLC、工業(yè)控制機(jī)控制IPC等得自動(dòng)化控制手段都得到充分的應(yīng)用。一些發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)已經(jīng)發(fā)明機(jī)器人割草機(jī)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化作業(yè) [9]。目前國(guó)外大多使用滾筒式、圓盤式、水平旋轉(zhuǎn)式或旋刀式割草機(jī)，這些割草機(jī)堅(jiān)固耐用，工作速度快。這些機(jī)具一次通過(guò)就能完成割草、壓扁、成條三道工序 [3]。1.2 國(guó)內(nèi)旋刀式割草機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)生產(chǎn)割草機(jī)起步較晚，生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模普遍較小，產(chǎn)品用途較為單一，均沒(méi)有形成規(guī)模批量，所以長(zhǎng)期以來(lái)，割草機(jī)均以進(jìn)口為主。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到1999年底我國(guó)各種園林機(jī)械保有量達(dá)10萬(wàn)臺(tái)，1999年的割草機(jī)銷售量在3萬(wàn)臺(tái)左右，其中80%為進(jìn)口。國(guó)內(nèi)目前生產(chǎn)的割草機(jī)一道具類型可分為滾刀式和旋刀式兩大類。旋刀式割草機(jī)是有橫向懸掛在直立軸上的刀片高速旋轉(zhuǎn)打切草上部的葉片，它適于25-80 mm范圍內(nèi)割草。由于期間各低廉，保養(yǎng)、維修方便，使用靈活，只要將刀磨快，就能達(dá)到較為理想的割草效果。因此，一般的草坪都使用旋刀式割草機(jī)作業(yè)，使得旋刀式割草機(jī)稱為國(guó)內(nèi)外最流行的割草機(jī)。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)割草機(jī)的廠家約有50多家。多為園藝系統(tǒng)的公司以及轉(zhuǎn)產(chǎn)割草機(jī)的機(jī)械廠。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上割草機(jī)的品牌很多，有進(jìn)口產(chǎn)品，也有國(guó)內(nèi)制造的和中外合資的。中美合資江蘇淮陰泛亞園林機(jī)械有限公司，生產(chǎn)力特牌—NEAT草坪割草機(jī)，占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)50%的市場(chǎng)份額，現(xiàn)年產(chǎn)量達(dá)5000臺(tái)。目前正這首進(jìn)行年產(chǎn)5萬(wàn)臺(tái)的割草機(jī)技術(shù)改造，氣動(dòng)力選用日本本田發(fā)動(dòng)機(jī)。2南通機(jī)床為轉(zhuǎn)產(chǎn)生產(chǎn)割草機(jī)的廠家。其產(chǎn)品為草地王系列產(chǎn)品：56 cm自走式草坪割草機(jī)（4.5 kW） ；84cm隨進(jìn)式割草機(jī)（7.8 kW） ；84 cm電啟動(dòng)式割草機(jī)（7.8 kW） ；122 cm坐騎式剪草機(jī)（13.4 kW） 。該廠生產(chǎn)除發(fā)動(dòng)機(jī)以外的零部件，發(fā)動(dòng)機(jī)多選用美國(guó)產(chǎn)品，1999年已有產(chǎn)品出口美國(guó)。安徽飛彩車輛股份有限公司“十五”期間進(jìn)行了技術(shù)改造，改造后計(jì)劃年產(chǎn)6萬(wàn)臺(tái)割草機(jī)。其中代表產(chǎn)品之一是手扶式寬幅割草機(jī)系列，年產(chǎn)5萬(wàn)臺(tái)，以22161型為例，發(fā)動(dòng)機(jī)為4沖程，4.8 kW，割草寬度53 cm，自走式；代表產(chǎn)品之二是駕乘式割草機(jī)系列，年產(chǎn)1萬(wàn)臺(tái)，以16-38HXL型為例，為4沖程，11.7 kW，97 cm循環(huán)割草，帶驅(qū)動(dòng) [10]。1.3 國(guó)內(nèi)外旋刀式割草機(jī)械存在的問(wèn)題雖然旋刀式割草機(jī)的理論和制造技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便、低噪音、高性能的割草機(jī)并不多。旋刀式割草機(jī)的配套動(dòng)力有電動(dòng)機(jī)(有電纜或蓄電池供電)和汽油機(jī)兩種。機(jī)遇方面和安全的原因由電纜供電的割草機(jī)只能在小面積上使用，而蓄電池供電的個(gè)采集，因機(jī)器重量較大，且蓄電池需經(jīng)常充電（一般完成700平方米后需進(jìn)行充電） 。所以，在小型割草機(jī)上（2.2 kW以下）常采用電動(dòng)機(jī)作為配套動(dòng)力機(jī)。而在2.2 kW以上的割草機(jī)多采用汽油機(jī)作為配套動(dòng)力機(jī)。以汽油機(jī)作為動(dòng)力的旋刀式割草機(jī)，其噪聲污染比較嚴(yán)重，它的噪聲源為汽油機(jī)和旋刀裝置 [3]。目前，國(guó)內(nèi)外采用的都是合金彈簧鋼，經(jīng)普通淬火加中、高溫回火后得回火索氏體或回火屈氏體，硬度在HRC40-45，以保證一定的強(qiáng)度和韌性。但生產(chǎn)上遇到的最大難題是合金彈簧鋼如65Mn鋼加工硬化率高，冷彎成型性差。此外，這樣的熱處理工藝并不能很好地滿足刀片強(qiáng)韌性和耐磨性的要求，主要失效形式是磨損。如鉸接式刀片往往是3天就要卸下來(lái)磨一次。有時(shí)遇到土質(zhì)不好，有鐵絲石頭等硬物時(shí)，還經(jīng)常發(fā)生刀片斷裂 [9]。1.4 研究的內(nèi)容和方法根據(jù)我國(guó)割草機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題以及人們草坪割草機(jī)的更高要求，對(duì)現(xiàn)有的割草機(jī)進(jìn)行改進(jìn)。在旋刀式割草機(jī)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)其做減噪處理和刀片的優(yōu)化處理，利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出一款結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、低噪音、高效率的旋刀式草坪割草機(jī)。設(shè)計(jì)旋刀式草坪割草機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，主要由汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、減速器、傳動(dòng)裝置、汽油機(jī)消音器、手把、行走膠輪、旋刀刀片組成。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，通過(guò)聯(lián)軸器與減速器連接，為旋刀裝置提供動(dòng)力。討論確定了旋刀式割草機(jī)的基礎(chǔ)參數(shù)，參考已有旋刀式割草機(jī)的參數(shù)，既要保證工作要求，又要盡量減小噪音污染并提高刀片的時(shí)候用壽命。根據(jù)選定的有關(guān)參數(shù)，由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出旋刀式割草機(jī)所需的功率，根據(jù)該功率選擇適合的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)。該課題應(yīng)用的研究方法：理論設(shè)計(jì)、繪制模擬樣機(jī)并進(jìn)行仿真模擬。既要保證割草機(jī)的使用要求，又要盡量減小噪音污染，并提到刀片的使用壽命。1.5 預(yù)期目標(biāo)（1）整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)動(dòng)靈活，噪音小，刀片使用壽命長(zhǎng)。（2）汽油機(jī)為動(dòng)力源，在汽油機(jī)上加裝消音器，噪音低、可靠性高、使用簡(jiǎn)便。（3）適于草坪割草作業(yè)，有利于減輕噪音污染，提高刀片使用壽命，對(duì)提高割草機(jī)的經(jīng)濟(jì)適用性與環(huán)保舒適性有一定的價(jià)值。三、重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路該機(jī)動(dòng)力源為汽油機(jī)，通過(guò)聯(lián)軸器，減速器，減速器連接傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和刀片工作，割草3機(jī)按設(shè)計(jì)要求切實(shí)降低了工作噪音，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。（1）選擇動(dòng)力,設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置、汽油機(jī)消聲器和刀片。（2）運(yùn)用AutoCAD軟件，繪制二維零件圖和裝配圖。（3）運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件完成整機(jī)各零部件的三維建模并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。 四、工作條件及解決方法塔里木大學(xué)位于南疆中心位置，校內(nèi)環(huán)境優(yōu)美，草坪面積極廣，為項(xiàng)目開展提供了便利的原材料基地。這是本項(xiàng)目順利實(shí)施應(yīng)具備的良好外部科研環(huán)境。塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院擁有先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室和加工設(shè)備，校內(nèi)擁有優(yōu)良的硬件環(huán)境和雄厚的師資力量，這些都為課題的實(shí)施提供了保障。五、工作方案及進(jìn)度第 1～2 周 查閱相關(guān)文獻(xiàn)，撰寫開題報(bào)告。第 3～4 周 根據(jù)現(xiàn)有的小型草坪修剪機(jī)和現(xiàn)有割草機(jī)確定旋刀式割草機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案，繪制總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。第 5～6 周 根據(jù)工作要求，計(jì)算并查閱相關(guān)手冊(cè)，選擇和設(shè)計(jì)各零部件。第 7～9 周 運(yùn)用 AutoCAD 軟件，繪制二維零件圖和裝配圖。第 10～11 周 運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件完成整機(jī)各零部件的三維建模并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。第 12 周 從工藝性能，經(jīng)濟(jì)性能，實(shí)用性能等方面對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)、校核、修正。第 13 周 完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書。第 14 周 整理材料，準(zhǔn)備答辯。參考文獻(xiàn)[1]趙大偉,石淑英.淺析旋刀式草坪割草機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量狀況[J].林業(yè)勞動(dòng)安全.2001(2):27-28.[2]盧希誠(chéng),尚樹堂,水敬琪.旋刀式草坪割草機(jī)切割刀具的研究 [J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).1988(3):37-43.[3]盧希誠(chéng),尚樹堂.旋刀式草坪割草機(jī)旋刀裝置的減噪措施 [J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).1993(1):33-38.[4]周忠旺.草坪割草機(jī)的設(shè)計(jì)與割草質(zhì)量[J]. 林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備 .2002(10):22.[5]馬曉春.割草機(jī)的設(shè)計(jì)與動(dòng)態(tài)特性研究[D].黑龍江: 東北林業(yè)大學(xué).2005.[6]高敏.坐騎式割草機(jī)改型設(shè)計(jì)研究[D].南京: 南京理工大學(xué).2006.[7]金立剛.自動(dòng)割草機(jī)器人的研制[D].遼寧: 大連理工大學(xué).2006.[8]林元德.JUS-420 旋刀式剪草機(jī)及使用維修[J].林業(yè)機(jī)械.1989(5):25.[9]苗少君,董金寶.旋刀式草坪和割草機(jī)刀片幾種鋼材的熱處理工藝及性能試驗(yàn) [J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).1994(2):69-74.[10]劉靜.我國(guó)剪草機(jī)市場(chǎng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J]. 拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車 .2001(6):8-9旋刀式割草機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)目 錄1 國(guó)內(nèi)外旋刀式割草機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r ......................................11.1 割草機(jī)的分類 .......................................................11.2 國(guó)外旋刀式割草機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r ........................................11.3 國(guó)內(nèi)旋刀式割草機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀 ........................................11.4 國(guó)內(nèi)外旋刀式割草機(jī)械存在的問(wèn)題 ......................................21.5 割草作業(yè)的主要作用 .................................................21.6 割草機(jī)割草的基本要求及注意事項(xiàng) ......................................21.6 研究的內(nèi)容和方法 ...................................................31.7 預(yù)期目標(biāo) ...........................................................32 整機(jī)總體設(shè)計(jì)方案 ..................................................32.1 設(shè)計(jì)原則 ..........................................................32.2 旋刀式割草機(jī)的設(shè)計(jì)方案 .............................................43 旋刀式割草機(jī)主要部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ..................................63.1 割草機(jī)工作部分設(shè)計(jì) .................................................63.2 推桿的設(shè)計(jì) ........................................................103.3 機(jī)架的設(shè)計(jì) ........................................................104 旋刀式割草機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 ...................................134.1 動(dòng)力傳遞方案 ......................................................134.2 傳動(dòng)比的計(jì)算 ......................................................135 主要部件的強(qiáng)度分析 ...............................................156 總結(jié) .............................................................15致謝 ...............................................................17參考文獻(xiàn) ...........................................................18塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)____________________________________________________________________________________________11 國(guó)內(nèi)外旋刀式割草機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r1.1 割草機(jī)的分類按切割器類型可以分為旋刀式、往復(fù)式、滾刀式、甩刀式、甩繩式。其中，應(yīng)用最多的是旋刀式割草機(jī)、滾刀式割草機(jī)和往復(fù)式割草機(jī)。往復(fù)式割草機(jī)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 6~8 km/h。提高割刀的往復(fù)次數(shù)并解決割刀的全平衡問(wèn)題后，旋刀式割草機(jī)是由橫向懸掛在直立軸上的刀片高速旋轉(zhuǎn)打切草上部的葉片，它適于 25~80mm 范圍內(nèi)割草。由于期間各低廉，保養(yǎng)、維修方便，使用靈活，只要將刀磨快，就能達(dá)到較為理想的割草效果。因此，一般的草坪都使用旋刀式割草機(jī)作業(yè)，使得旋刀式割草機(jī)稱為國(guó)內(nèi)外最流行的割草機(jī) [1] [6] 。按配套動(dòng)力和作業(yè)方式分可以分為：手推式、手扶隨行式、手扶自行式、坐騎式和拖拉機(jī)懸掛式割草機(jī)。按動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方式主要分為人畜力驅(qū)動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和電力驅(qū)動(dòng)三種形式割草機(jī)。其中，以發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的割草機(jī)最多，發(fā)動(dòng)機(jī)多為單缸汽油機(jī)。太陽(yáng)能割草機(jī)雖然已有生產(chǎn)，但應(yīng)用較少。動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的割草機(jī)按牽引方式或懸掛方式可分為前置式、側(cè)置式、后置式、中置式割草機(jī)。目前，也有旋刀式手推隨行式割草機(jī)，大部分采用中置懸掛，而滾刀手推隨行式割草機(jī)多采用前置式掛接，大型的割草機(jī)則采用混合牽引方式。1.2 國(guó)外旋刀式割草機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r在割草機(jī)問(wèn)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(wǎng)球及足球等運(yùn)動(dòng)的興起，人們擁有平整美觀的草地做運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地的要求越來(lái)越迫切。1805 年英國(guó)人普拉克內(nèi)特發(fā)明了第一臺(tái)收割谷物并能切割雜草的機(jī)器，由人推動(dòng)機(jī)器，通過(guò)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)旋刀割草，這就是旋刀割草機(jī)的雛形。1805 年英國(guó)工程師托馬斯·普拉克獲得了第一臺(tái)割草機(jī)的發(fā)明專利，當(dāng)時(shí)的割草機(jī)是裝有環(huán)形刀，機(jī)體笨重且運(yùn)轉(zhuǎn)不恨理想。到 1830 年，埃文·馬丁制造出了類似于今天試用的手扶滾筒割草機(jī)。早期應(yīng)用普遍的是王府式割草機(jī)，通過(guò)加大割幅及提高機(jī)具的前進(jìn)速度來(lái)提高機(jī)具的生產(chǎn)率。20 世紀(jì) 70 年代各國(guó)開始研制旋刀式割草機(jī)，利用高速旋轉(zhuǎn)的割刀對(duì)植株進(jìn)行無(wú)支撐切割，此類機(jī)具具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)保養(yǎng)時(shí)間少，不需磨刀、換刀等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的割草機(jī)設(shè)備更加成熟，結(jié)構(gòu)參數(shù)更加合理，可靠性、生產(chǎn)率提高很快。生產(chǎn)割草機(jī)的國(guó)際著名企業(yè)有沒(méi)過(guò)紐荷蘭、約翰迪爾、凱斯公司，英國(guó)弗格森公司，韓國(guó)成元公司，德國(guó)威格公司和前進(jìn)公司等。他們生產(chǎn)的設(shè)備無(wú)論在機(jī)械結(jié)構(gòu)、動(dòng)力配套、液壓系統(tǒng)還是控制系統(tǒng)方面都處理得很成功，一些最新的科學(xué)理論、最新的科研成果和最新的科學(xué)技術(shù)都在這些機(jī)械設(shè)備上有體現(xiàn)。例如在控制系統(tǒng)方面，單片機(jī)、可編程控制器 PLC、工業(yè)控制機(jī)控制 IPC 等得自動(dòng)化控制手段都得到充分的應(yīng)用。一些發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)已經(jīng)發(fā)明機(jī)器人割草機(jī)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化作業(yè)。目前國(guó)外大多使用滾筒式、圓盤式、水平旋轉(zhuǎn)式或旋刀式割草機(jī)，這些割草機(jī)堅(jiān)固耐用，工作速度快。這些機(jī)具一次通過(guò)就能完成割草、壓扁、成條三道工序 [1] [2]。1.3 國(guó)內(nèi)旋刀式割草機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)生存環(huán)境的要求也越來(lái)越高，城市環(huán)境的保護(hù)得到越來(lái)越多的重視。我國(guó)草坪建設(shè)也得到了迅速的發(fā)展。草坪美化環(huán)境，固土護(hù)坡，凈化空氣多種功能已經(jīng)成為人們的共識(shí)。我國(guó)生產(chǎn)割草機(jī)起步較晚，生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模普遍較小，產(chǎn)品用途較為單一，均沒(méi)有形成規(guī)模批量，所以長(zhǎng)期以來(lái)，割草機(jī)均以進(jìn)口為主。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到 1999 年底我國(guó)各種園林機(jī)械保有量達(dá) 10萬(wàn)臺(tái)，1999 年的割草機(jī)銷售量在 3 萬(wàn)臺(tái)左右，其中 80%為進(jìn)口。改革開放以來(lái)，我國(guó)的草坪業(yè)由興起到長(zhǎng)足發(fā)展，只有十幾年的時(shí)間，卻為草坪機(jī)械業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了勃勃生機(jī) 。首先是機(jī)械先進(jìn)，90%以上為進(jìn)口產(chǎn)品，其次外從草坪建植到養(yǎng)護(hù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)機(jī)械配套齊全，基本上實(shí)現(xiàn)了全程機(jī)械化，再次是產(chǎn)品品種多、系列化程度高。而在草坪機(jī)械中割草機(jī)發(fā)展最快，我國(guó)引進(jìn)使用的割草機(jī)有美國(guó)和日本等十幾個(gè)國(guó)家的幾十種機(jī)型，我國(guó)也已經(jīng)開始生產(chǎn)割草機(jī)，目前國(guó)內(nèi)外所用的割草機(jī)種類繁多，其分類方法也多樣化。我國(guó)目前生產(chǎn)的割草機(jī)以刀具類型可分為滾刀式和旋刀式兩大類。據(jù)調(diào)查，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)割草機(jī)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(zhuǎn)產(chǎn)割草機(jī)的機(jī)械廠。市場(chǎng)上草坪修剪機(jī)的品牌很多，有進(jìn)口的產(chǎn)品，也有國(guó)內(nèi)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。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)____________________________________________________________________________________________2中美合資江蘇淮陰泛亞園林機(jī)械有限公司，生產(chǎn)力特牌—NEAT 草坪割草機(jī)，占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)50%的市場(chǎng)份額，現(xiàn)年產(chǎn)量達(dá) 5000 臺(tái)。目前正這首進(jìn)行年產(chǎn) 5 萬(wàn)臺(tái)的割草機(jī)技術(shù)改造，氣動(dòng)力選用日本本田發(fā)動(dòng)機(jī)。南通機(jī)床為轉(zhuǎn)產(chǎn)生產(chǎn)割草機(jī)的廠家。其產(chǎn)品為草地王系列產(chǎn)品：56cm 自走式草坪割草機(jī)；84cm 隨進(jìn)式割草機(jī)；84nm 電啟動(dòng)式割草機(jī)；122cm 坐騎式剪草機(jī)。該廠生產(chǎn)除發(fā)動(dòng)機(jī)以外的零部件，發(fā)動(dòng)機(jī)多選用美國(guó)產(chǎn)品，1999 年已有產(chǎn)品出口美國(guó)。山東省萊州市仲院宇峰鍘草機(jī)廠研制出全新微型電動(dòng)鍘草機(jī)，該機(jī)以單相照明電為動(dòng)力，無(wú)電地區(qū)或停電時(shí)用 165、175、180 等型號(hào)柴油機(jī)為動(dòng)力，適宜鍘切玉米秸、麥秸、稻草以及青貯飼料，每小時(shí)鍘草量 300~400 kg，切草長(zhǎng)度為 1.5~2 cm。整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，全機(jī)重僅 32 kg，移動(dòng)方便，并具有切碎均勻、出料順暢、揚(yáng)程遠(yuǎn)、噪音低等特點(diǎn)。安徽飛彩車輛股份有限公司“十五”期間進(jìn)行了技術(shù)改造，改造后計(jì)劃年產(chǎn) 6 萬(wàn)臺(tái)割草機(jī)。其中代表產(chǎn)品之一是手扶式寬幅割草機(jī)系列，年產(chǎn) 5 萬(wàn)臺(tái)，以 22161 型為例，發(fā)動(dòng)機(jī)為 4 沖程，4.8，割草寬度 53cm，自走式；代表產(chǎn)品之二是駕乘式割草機(jī)系列，年產(chǎn) 1 萬(wàn)臺(tái)，以 16-38HXL 型為例，為 4 沖程，11.7 kW，97cm 循環(huán)割草，帶驅(qū)動(dòng)。目前，我國(guó)已經(jīng)研制開發(fā)出來(lái)草坪割草機(jī)試驗(yàn)臺(tái)，草坪割草機(jī)為現(xiàn)代城市綠化的重要設(shè)備，目前市場(chǎng)上國(guó)產(chǎn)的機(jī)器均有一定的市場(chǎng)，但質(zhì)量參差不齊。對(duì)于草坪割草機(jī)的安全指標(biāo)，僅有檢測(cè)方法，沒(méi)有現(xiàn)成的撞擊試驗(yàn)專用設(shè)備。為了對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的測(cè)試，北京市農(nóng)機(jī)試驗(yàn)鑒定推廣站研制成功草坪割草機(jī)專用試驗(yàn)臺(tái)。該試驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)化程度高，采用了氣動(dòng)傳動(dòng)技術(shù)、機(jī)－電安全鎖定機(jī)構(gòu)及氣動(dòng)調(diào)速技術(shù)，可對(duì)國(guó)內(nèi)各型草坪割草機(jī)進(jìn)行安全性能試驗(yàn)，能夠完成草坪機(jī)的撞擊試驗(yàn)和刀片護(hù)罩強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，該專用試驗(yàn)臺(tái)達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，檢測(cè)快捷，安全性高[10] [11]。1.4 國(guó)內(nèi)外旋刀式割草機(jī)械存在的問(wèn)題雖然旋刀式割草機(jī)的理論和制造技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便、低噪音、高性能的割草機(jī)并不多。旋刀式割草機(jī)的配套動(dòng)力有汽油發(fā)動(dòng)機(jī)(有電纜或蓄電池供電) 和汽油機(jī)兩種?；诎踩矫娴脑蛴呻娎|供電的割草機(jī)只能在小面積上使用，而蓄電池供電的割草機(jī)，因機(jī)器重量較大，且蓄電池需經(jīng)常充電（一般完成 700 平方米后需進(jìn)行充電）。所以，在小型割草機(jī)上（2.2 kW 以下）常采用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)作為配套動(dòng)力機(jī)。而在 2.2 kW 以上的割草機(jī)多采用汽油機(jī)作為配套動(dòng)力機(jī)。以汽油機(jī)作為動(dòng)力的旋刀式割草機(jī)，其噪聲污染比較嚴(yán)重，它的噪聲源為汽油機(jī)和旋刀裝置。目前，國(guó)內(nèi)外采用的都是合金彈簧鋼，經(jīng)普通淬火加中、高溫回火后得回火索氏體或回火屈氏體，硬度在 HRC40~45，以保證一定的強(qiáng)度和韌性。但生產(chǎn)上遇到的最大難題是合金彈簧鋼如65Mn 鋼加工硬化率高，冷彎成型性差。此外，這樣的熱處理工藝并不能很好地滿足刀片強(qiáng)韌性和耐磨性的要求，主要失效形式是磨損。如鉸接式刀片往往是 3 天就要卸下來(lái)磨一次。有時(shí)遇到土質(zhì)不好，有鐵絲石頭等硬物時(shí)，還經(jīng)常發(fā)生刀片斷裂 [2] [3] [10]。1.5 割草作業(yè)的主要作用割草作為草坪修整的一項(xiàng)最基本作業(yè)，要求使用簡(jiǎn)單高效的割草機(jī)械，保質(zhì)保量完成割草作業(yè)任務(wù)。同時(shí)，盡量降低其噪音污染，不給周圍環(huán)境造成負(fù)面影響。割草的主要作用是保持草坪上草的可控性正常生長(zhǎng)，并通過(guò)割草機(jī)的修剪，保持人們預(yù)期的生長(zhǎng)高度以及生長(zhǎng)形態(tài)，使草坪美化環(huán)境的功能和其他功能得到充分發(fā)揮。目前，大型生態(tài)園的綠地設(shè)計(jì)已是房地產(chǎn)開發(fā)團(tuán)中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，草地是綠化的一種重要形式。目前，庭院里修整草地通常使用身背柴油機(jī)作動(dòng)力，采用尼龍繩甩打草葉；或者是使用電動(dòng)、柴油機(jī)的割草機(jī)，這種割草機(jī)體積大、噪音大，適用于空曠大草坪，易夾草出故障，遇到石塊可能使刀片斷裂，發(fā)生事故。隨著國(guó)內(nèi)人們生活水平的提高，人們對(duì)居住的綠化水平要求越來(lái)越高，尤其帶花園的別墅不斷增加，更需要開發(fā)一種適合小面積草地、簡(jiǎn)單靈活的手推式割草機(jī) [3]。1.6 割草機(jī)割草的基本要求及注意事項(xiàng)1.6.1 基本要求（1）割草高度可根據(jù)要求調(diào)整，適應(yīng)高度調(diào)整范圍大，當(dāng)草坪要求修剪很低能達(dá)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(wú)接茬。（3）對(duì)地形的適應(yīng)能力強(qiáng)，仿行能力強(qiáng)，隨地形變化前后剪草高度一致。（4）割草機(jī)對(duì)草坪碾壓輕、傷害少。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)____________________________________________________________________________________________3（5）草屑收集干凈，或被切割部分細(xì)碎性能好（草屑撒在草坪中當(dāng)肥料時(shí)），以便于灑落在草坪下及時(shí)腐爛。（6）割草機(jī)質(zhì)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(diào)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(shí)間并且制定科學(xué)的修剪高度和修剪頻率 [8]。1.6.2 注意事項(xiàng)（1）不可以將手動(dòng)割草機(jī)用于割除攀藤植物、屋頂或陽(yáng)臺(tái)上的青草等，那樣有可能傷害到身體。（2）每次使用之前都需要進(jìn)行一次檢查，確認(rèn)所有的螺栓、螺母、工具都沒(méi)有磨損或損壞，對(duì)于磨鈍或損壞了的刀片應(yīng)當(dāng)更換。（3）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(jiān)硬的物體，這些物品碰到刀具時(shí)會(huì)飛甩出去而無(wú)法控制。（4）旁邊有人，尤其是兒童和動(dòng)物的時(shí)候，不要使用該割草機(jī)。（5）割草時(shí)一定要穿用防滑底做成的結(jié)實(shí)靴子。（6）旋轉(zhuǎn)的刀片轉(zhuǎn)筒可能會(huì)造成人身傷害，刀片轉(zhuǎn)筒和操作人員之間的安全距離是通過(guò)導(dǎo)桿隔開的，一定要一直保持這個(gè)安全距離。在堤岸或斜坡上割草時(shí)尤其要注意，一定要順著斜坡的方向割。（7）當(dāng)后退拉動(dòng)割草機(jī)時(shí)要特別小心，有絆倒的危險(xiǎn)。（8）任何時(shí)候都不要將手或腳放在運(yùn)動(dòng)部件的上方或下方。（9）如果刀具或割草機(jī)遇到障礙或堅(jiān)硬的物體時(shí)，一定要適當(dāng)全面地檢查割草機(jī)。（10）只有在能見(jiàn)度好，視野清晰的時(shí)候才可以進(jìn)行工作 [8]。1.6 研究的內(nèi)容和方法根據(jù)我國(guó)割草機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題以及人們草坪割草機(jī)的更高要求，對(duì)現(xiàn)有的割草機(jī)進(jìn)行改進(jìn)。在旋刀式割草機(jī)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)其做減噪處理和刀片的優(yōu)化處理，利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出一款結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、低噪音、高效率的旋刀式草坪割草機(jī)。設(shè)計(jì)旋刀式草坪割草機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，主要由汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)軸、工作軸、割草機(jī)機(jī)架、手把、行走膠輪、旋刀刀片組成。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)提供動(dòng)力，通過(guò)傳動(dòng)軸和工作軸為旋刀裝置提供動(dòng)力。旋刀裝置主要部件為旋刀刀片。討論分析了旋刀式割草機(jī)機(jī)的基礎(chǔ)參數(shù)，參考已有旋刀式割草機(jī)的參數(shù)，既要保證工作要求，又要盡量減小噪音污染并提高刀片的時(shí)候用壽命。根據(jù)選定的有關(guān)參數(shù)，由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出旋刀式割草機(jī)所需的功率，根據(jù)該功率選擇適合的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)。該課題應(yīng)用的研究方法：理論設(shè)計(jì)、繪制模擬樣機(jī)并進(jìn)行仿真模擬。既要保證割草機(jī)的使用要求，又要盡量減小噪音污染，并提到刀片的使用壽命。1.7 預(yù)期目標(biāo)（1）整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，質(zhì)量輕，尺寸小，機(jī)動(dòng)性好。（2）汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為工作動(dòng)力源，人作為行走動(dòng)力，造價(jià)低、可靠性高、使用簡(jiǎn)便，具有節(jié)省能源，降低污染的特點(diǎn)。（3）適于一般草坪維護(hù)，成本低廉，有利于大規(guī)模推廣應(yīng)用。2 整機(jī)總體設(shè)計(jì)方案2.1 設(shè)計(jì)原則對(duì)于旋刀式割草機(jī)的總體設(shè)計(jì)，要遵循的設(shè)計(jì)原則（1）首先滿足農(nóng)藝要求并適應(yīng)小區(qū)草坪的面積限制，具有良好的轉(zhuǎn)向性和操作靈活性。（2）吸收國(guó)內(nèi)外設(shè)施農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)械的新技術(shù)，采用新原理、新結(jié)構(gòu)、新工藝、做到設(shè)計(jì)合理、使用可靠、優(yōu)質(zhì)高效、物美價(jià)廉，能廣泛推廣。（3）零部件的通用化、標(biāo)準(zhǔn)化程度高。（4）整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、操作簡(jiǎn)便、維修方便、質(zhì)量輕、機(jī)動(dòng)性好。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)____________________________________________________________________________________________42.2 旋刀式割草機(jī)的設(shè)計(jì)方案圖 2-1 旋刀式割草機(jī)圖 2-2 旋刀式割草機(jī)簡(jiǎn)圖1.工業(yè)腳輪 2.工業(yè)腳輪架 3.下機(jī)架 4.上機(jī)架5.發(fā)動(dòng)機(jī) 6.推桿 7.工業(yè)走輪架 8.工業(yè)走輪 9.工作軸 10.刀片如圖 2-2 所示，旋刀式割草機(jī)主要工業(yè)腳輪、下機(jī)架、發(fā)動(dòng)機(jī)、上機(jī)架、推桿、工作軸、工業(yè)走輪和刀片等組成。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，其輸出軸通過(guò)花鍵與裝配有刀片的工作軸相連，帶動(dòng)旋刀工作，使其實(shí)現(xiàn)割草動(dòng)作，發(fā)動(dòng)機(jī)有油門控制旋鈕，通過(guò)旋轉(zhuǎn)旋鈕控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以及停止，從而實(shí)現(xiàn)控制選到的工作轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)旋刀的工作控制。手推式割草機(jī)的動(dòng)力是來(lái)源于行走輪驅(qū)動(dòng)，即靠人的推力來(lái)驅(qū)動(dòng)。查閱《人機(jī)工程手冊(cè)》，人步行速度約為 3~5 千米/時(shí)，即 48~64 米/ 分，考慮到要推動(dòng)割草機(jī)進(jìn)行切割，選取人的步行速度為 48 米/分，即 0.8 米/秒。查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得到以下數(shù)據(jù)：成年男性身高：塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)____________________________________________________________________________________________518—25 周歲 1554~1830 毫米26—35 周歲 1545~1851 毫米36—60 周歲 1553~1798 毫米平均身高：18—60 周歲 1543~1814 毫米成年女性身高：18—25 周歲 1457~1709 毫米26—35 周歲 1449~1698 毫米36—60 周歲 1445~1683 毫米平均身高：18—60 周歲 1449~1697 毫米成年男性臂長(zhǎng)：18—25 周歲 279~350 毫米26—35 周歲 280~349 毫米36—60 周歲 278~348 毫米平均臂長(zhǎng)：18—60 周歲 279~349 毫米成年女性臂長(zhǎng)：18—25 周歲 253~319 毫米26—35 周歲 253~320 毫米36—60 周歲 251~317 毫米平均臂長(zhǎng)：18—60 周歲 252~319 毫米立姿工作崗位工作高度：男性：950~1050~1150 毫米1050~1200~1300 毫米女性：850~950~1050 毫米1000~1100~1200 毫米綜合以上因素，設(shè)計(jì)推桿機(jī)支架的尺寸，并且根據(jù)不同性別和不同年齡將推桿的高度和傾斜角度設(shè)計(jì)成可以調(diào)節(jié)的。站立工作時(shí)操作的有關(guān)尺寸，以及人體需要的可能活動(dòng)空間.由《人機(jī)工程手冊(cè)》查得，人體身高尺寸（成年男性）多在 170 cm 左右。因此，推桿距地面的高度取為 1000 毫米,且可在 850~1300 毫米之間調(diào)節(jié)，符合人體作業(yè)適應(yīng)度。設(shè)計(jì)原則：工作場(chǎng)地的高度取決于作用力、操作者的身高、操作者操作物件的尺寸、以及視野范圍。A：精密工作，靠肘支撐工作。（設(shè)計(jì)尺寸針對(duì)男性： 105~115 毫米 針對(duì)女性：100~110 毫米）B：虎鉗固定在工作臺(tái)上的高度：113 毫米C：輕手工工作。（男性：95~100 毫米 女性：90~95 毫米）D：用勁大的工作。（男性： 80~95 毫米 女性：75~90 毫米）本設(shè)計(jì)屬于 D 范圍內(nèi)的設(shè)計(jì)。又因?yàn)樵摳畈輽C(jī)是手推式的，動(dòng)力來(lái)源于人的行走以及推力。應(yīng)考慮到其結(jié)構(gòu)尺寸方面的因素，因而行走輪直徑不宜過(guò)大。其旋刀刀尖速度要求達(dá)到 71~97 m/s，在這個(gè)速度范圍能使選到旋轉(zhuǎn)引起的噪聲降到比較合理的水平，并能正常工作。如果輪子直徑過(guò)大，將會(huì)使機(jī)具底盤抬高，影響整機(jī)的協(xié)調(diào)性，如果輪子直徑過(guò)小,則推行比較費(fèi)力,不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求,要滿足人的推力在 200 N 左右都能推動(dòng)這部割草機(jī)才行。初步選取外輪直徑 D=80 mm,由《人機(jī)工程手冊(cè)》查得，人體身高尺寸（成年男性）多在 170 cm 左右。因此，推桿距地面的高度取為 100 cm，且可在 100~140cm 之間調(diào)節(jié)，符合人體作業(yè)適應(yīng)度。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)____________________________________________________________________________________________6功率消耗計(jì)算本設(shè)計(jì)割草機(jī)的功率消耗為割草作業(yè)的功率消耗，行走動(dòng)力由人提供，不列入計(jì)算。旋刀式割草機(jī)在平坦地面上的割草消耗功率計(jì)算公式為 ，0/12(kW)mpvBL?式中 —機(jī)器前進(jìn)速度（ m/s）；mvB —機(jī)器割副（m）；—切割每平方米面積的莖干所需的功率，一般取 =200~300。0L 0割草機(jī)所需功率為 。pskwBLpm 25.194.12/34.0812/0 =×=則選用 1.5 馬力的發(fā)動(dòng)機(jī)。由以上分析確定割草機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)：割草機(jī)的整體寬度：495mm；割草機(jī)的割幅：400mm；割草高度：25~80mm；旋刀寬度：B=58mm ；旋刀厚度：l=3mm ；機(jī)架離地高度：h=200mm；發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：n=3600r/min；旋刀的轉(zhuǎn)速：n=3600r/min=75.4m/s；旋刀的刀尖速度：v=71~97m/s；切割速度介于 71~97ms 之間，合適；人的持續(xù)推力為 15~20kg，取 F=200N；則 p=Fv=200×0.8=0.16；集草類型：就地灑落。選取 HONDA 本田 GX35 汽油機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如表 2-1 所示：3 旋刀式割草機(jī)主要部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1 割草機(jī)工作部分設(shè)計(jì)塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)____________________________________________________________________________________________7圖 3-1 刀組結(jié)構(gòu)圖表 2-1 本田 GX35 汽油機(jī)技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目 技術(shù)參數(shù)汽油機(jī)型號(hào) GX35汽油機(jī)型式 單缸、四沖程氣缸直徑（mm） 39.0活塞直徑（mm） 30.0排量（mL） 31標(biāo)定轉(zhuǎn)速(r/min) 3600最大功率（ps） 1.5旋轉(zhuǎn)方向 逆時(shí)針?lè)较颍嫦蜉敵鲚S）化油器型式 膜片式點(diǎn)火系統(tǒng) 晶體化，無(wú)觸點(diǎn)火花塞編號(hào) GMR5H(NGK)起動(dòng)方式 手拉反沖起動(dòng)外形尺寸（長(zhǎng)×寬 ×高）（mm） 198×234×240調(diào)速器型式 離心重錘式燃油箱容量（L） 1凈重（kg） 3.4(無(wú)離合器)如圖 3-1 所示：旋刀通過(guò)螺紋圓柱銷定位用螺母固定在工作軸上，工作軸通過(guò)花鍵與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸連接，軸向定位在軸上開兩個(gè) 11 mm 深的孔用螺紋圓柱銷定位。工作部件由一組這樣的機(jī)構(gòu)構(gòu)成，旋刀可以隨時(shí)更換。3.1.1 旋刀的設(shè)計(jì)圖 3-1 旋刀塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)____________________________________________________________________________________________8圖 3-2 旋刀結(jié)構(gòu)圖旋刀的結(jié)構(gòu)圖如圖 3-2，材料是 65Mn 鋼，等溫淬火后硬度為 42~50HRC， ,MPa357σb=。MPa304σS=3.1.2 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)材料是合金結(jié)構(gòu)鋼 40MnB，調(diào)質(zhì)處理，硬度為 28HRC， ,Pa980σb=， ,軸上一端為內(nèi)花鍵，結(jié)構(gòu)如圖 3-3。850.2 Pa785σS=圖 3-3 傳動(dòng)軸圖（1）軸徑的初步計(jì)算根據(jù)軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件 ,式中：≈=TWτ≤32.095dnP[]T?——扭轉(zhuǎn)相應(yīng)切力， ；TτMPa——軸所受的扭矩， ；mN?——軸的抗扭截面系數(shù)， ；W3——軸的轉(zhuǎn)速， ；nin/r——軸傳遞的功率， ；Pk——計(jì)算截面處軸的直徑， 。d已知 。其中 ，10,40τ=AaT 3095.2[]T??得 ，33095P95= .2[].2[]TTPAnn???對(duì)于空心軸， ，式中 為空心軸的內(nèi)徑與外徑之比，通常取 =0.5~0.6。340` )β1( ≥d β已知 P =1.25，n=3600 r/min，軸的材料選用 40MnB， 。10,40τ=AMPaT塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)____________________________________________________________________________________________9將其代入式中，得實(shí)心軸軸徑 ；mnPAd73.6025.1 ≥330=×空心軸軸徑 。nAd 9.).(1)β( ≥4340` =故輸出軸的實(shí)心部分最小軸徑要大于 7.73mm，空心部分最小軸徑要大于 7.90mm，（2） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖 3-4 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)軸傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如上圖 3-4，一有內(nèi)花鍵，另一端直接與發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸相連；通過(guò)花鍵連接將動(dòng)力傳導(dǎo)至工作軸。3.1.3 工作軸的設(shè)計(jì)材料是合金結(jié)構(gòu)鋼 40MnB，調(diào)質(zhì)處理，硬度為 28HRC， ,MPa980σb=， ,軸上一端為外花鍵，結(jié)構(gòu)如下圖 3-5。MPa835σ0.2=Pa785σS=圖 3-5 工作軸軸徑的初步計(jì)算同上，工作軸最小軸徑要大于 7.90mm。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 3-6 工作軸結(jié)構(gòu)圖塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)____________________________________________________________________________________________10傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如上圖 3-6，一端有加工有外花鍵，與傳動(dòng)軸相連，另一端連接旋刀，帶動(dòng)旋刀進(jìn)行割草作業(yè)。3.1.4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)傳動(dòng)軸和工作軸通過(guò)花鍵連接，以此調(diào)整旋刀離地的高度，實(shí)現(xiàn)對(duì)割草高度的調(diào)節(jié)。圖 3-7 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3.2 推桿的設(shè)計(jì)材料是低合金結(jié)構(gòu)鋼 Q345 做成的鋼管，有推桿和推桿套兩部分組成，可伸縮滿足不同身高的人對(duì)割草機(jī)的操縱，結(jié)構(gòu)如下 3-8。圖 3-8 推桿結(jié)構(gòu)圖3.3 機(jī)架的設(shè)計(jì)3.3.1 萬(wàn)向輪的設(shè)計(jì)割草機(jī)的行走輪，采用工業(yè)腳輪和工業(yè)車輪的設(shè)計(jì)理念，充分考慮割草機(jī)低速行駛的特點(diǎn)，行走輪材料采用聚甲醛 POM，材料選擇依據(jù)：聚甲醛耐磨性和剛性高于尼龍，尤其是彈性模量高、硬度高，這事其他塑料所不能比的；聚甲醛自潤(rùn)滑性能好，耐磨性好，摩擦因數(shù)為 0.15~0.35，極限值為 ；聚甲醛有較小的蠕變性和吸濕性，故其尺寸穩(wěn)定性好；長(zhǎng)期使用溫度51.260 Pam/s?為-40～ 100℃；用聚四氟乙烯填充的聚甲醛，可顯著降低米擦因數(shù)，提高耐磨性極限值。因此聚甲醛聚甲醛常被用來(lái)制作相對(duì)強(qiáng)度有一定要求的一般結(jié)構(gòu)零件，適用于在輕載荷、霧潤(rùn)滑或少潤(rùn)滑條件下工作的各種耐磨受力傳動(dòng)零件，以及制作間摩擦自潤(rùn)滑零件。走輪的大小尺寸應(yīng)與割草機(jī)的整體形狀和尺寸緊緊相連。根據(jù)機(jī)具整體設(shè)計(jì)方案并參考 GB/T 14688-1993 等相關(guān)國(guó)標(biāo)數(shù)據(jù)，割草機(jī)的前輪采用萬(wàn)向輪，以方便割草機(jī)的轉(zhuǎn)向，以實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)靈活的割草作業(yè)，后輪采用腳輪形式。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)____________________________________________________________________________________________11萬(wàn)向輪的外徑是 ，其具體形狀參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中工業(yè)腳輪的形狀和尺寸。=160 m?結(jié)構(gòu)采用萬(wàn)向輪支架裝配，萬(wàn)向輪支架材料選用 HT200，并將支架焊接在割草機(jī)機(jī)架上。由公式得：外輪的轉(zhuǎn)速 348/.41.2r/minn???萬(wàn)向輪結(jié)構(gòu)如圖 3-9。圖 3-9 萬(wàn)向輪結(jié)構(gòu)圖3.3.2 腳輪的設(shè)計(jì)輪子材料是聚甲醛 POM，支架材料為 HT200，由于萬(wàn)向輪和腳輪的支架結(jié)構(gòu)尺寸不相同，為了是機(jī)架在平地上保持水平，取腳輪的外徑為 170mm，其具體形狀參照 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中工業(yè)車輪的形狀和尺寸。結(jié)構(gòu)采用腳輪支架裝配，同樣焊接在割草機(jī)底部底部。結(jié)構(gòu)如圖 3-10。圖 3-10 腳輪結(jié)構(gòu)圖塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)____________________________________________________________________________________________123.3.3 機(jī)架的設(shè)計(jì)（1）機(jī)架材料是低合金結(jié)構(gòu)鋼 Q345 做成的結(jié)構(gòu)用冷彎空心型鋼，由下機(jī)架和上機(jī)架兩部分組成，可通過(guò)調(diào)節(jié)銷軸實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)架高度的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)旋刀離地高度的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)割草高度的調(diào)節(jié)。結(jié)構(gòu)如下 3-11。圖 3-11 機(jī)架結(jié)構(gòu)圖（2）銷軸的選擇銷主要分為用于固定零件之間相對(duì)位置的定位銷，用于連接的連接銷和用于安全裝置中的過(guò)載剪斷元件的安全銷。本設(shè)計(jì)中上機(jī)架和下機(jī)架的鉸接處用銷軸連接。銷軸材料選用 35 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為 28~38HRC，表面氧化。根據(jù)具體的情況要求以及方便操作的要求，選用銷軸（GB/T 882-2000），開口銷（GB/T 91-2000）。考慮到割草機(jī)工作時(shí)對(duì)銷軸有一些沖擊，306×故取許用剪切應(yīng)力 ，許用壓應(yīng)力 ，抗拉強(qiáng)度 。MPap60τ=MPap60σ=MPabp470σ=發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量為 3.4kg,燃油箱容量為 1L，裝滿燃油時(shí)燃油質(zhì)量為 0.725kg，上機(jī)架材料采用16Mn。其質(zhì)量為 1.6kg。故作用在每個(gè)銷軸上的力為 NF31.44)725.1.3(×+銷軸工作面的擠壓應(yīng)力 ，PaadFp06σ==計(jì)算結(jié)果： 的強(qiáng)度條件，安全。p≤ σ銷軸的剪切應(yīng)力 。M25.41.32πτ××計(jì)算結(jié)果： 的強(qiáng)度條件，安全。P 銷軸的彎曲應(yīng)力 。Pab 80.461.0)(80.1d45)F(a ≈σ33=+=+計(jì)算結(jié)果： 的強(qiáng)度條件，安全。p≤3.4.4 刀殼的設(shè)計(jì)外殼材料選用 HT100，選用依據(jù)是 HT100 有一定的強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度非常高，有良好的吸振性、減振性和潤(rùn)滑性，有良好的切削加工性與鑄造性，可用于制造外罩、手把等形狀簡(jiǎn)單、對(duì)強(qiáng)度無(wú)要求的零件。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)____________________________________________________________________________________________13圖 3-12 外殼結(jié)構(gòu)圖外殼的外形上方下圓，外殼的頂部有四個(gè)孔，可使用螺釘將其固定在機(jī)架底部。起到安全防護(hù)和收集草屑的作用。在外殼的一端有延伸的排草口。因?yàn)樾督Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，在兩端有刃口和翼片，當(dāng)旋刀旋轉(zhuǎn)割草作業(yè)時(shí)，翼片可將刀殼內(nèi)的空氣排出，這時(shí)刀殼內(nèi)形成負(fù)壓，當(dāng)草長(zhǎng)的較高，割草機(jī)前進(jìn)時(shí)，刀殼前部下緣會(huì)把草按倒；當(dāng)草長(zhǎng)得茂盛而發(fā)生倒伏時(shí)，刀殼外的空氣刀殼內(nèi)時(shí)，可對(duì)倒伏的草起到提升的作用。翼片旋轉(zhuǎn)形成的氣流可將刀刃切下的草屑懸浮到氣流中，經(jīng)排草口排除刀殼，就地灑落。從而避免出現(xiàn)草屑在刀殼內(nèi)堵塞的現(xiàn)象。 4 旋刀式割草機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算本次設(shè)計(jì)的手推旋刀式割草機(jī)的傳動(dòng)部分采用花鍵連接的軸組成。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作使得輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)花鍵連接的工作軸旋轉(zhuǎn)，使得旋刀也一起轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)旋刀的高速旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，將草坪上多余高度的草割斷。4.1 動(dòng)力傳遞方案動(dòng)力傳動(dòng)方案如圖 4-1 所示：圖 4-1 動(dòng)力傳動(dòng)方案4.2 傳動(dòng)比的計(jì)算電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為 3600r/min，用 n 表示，旋耕刀的轉(zhuǎn)速為 3600 r/min，用 表示，則割草機(jī)的'n傳動(dòng)比 。1ni'=4.3 傳動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算與工作軸設(shè)計(jì)割草機(jī)的傳動(dòng)軸和輸出軸之間用花鍵連接，花鍵連接有外花鍵和內(nèi)花鍵組成，花鍵連接具有受力均勻、可承受較大載荷、對(duì)中性好、導(dǎo)向性好等特點(diǎn)，花鍵連接的齒數(shù)尺寸、配合等均按標(biāo)準(zhǔn)選取。本設(shè)計(jì)采用定心精度越高，定心的穩(wěn)定性好的矩形花鍵，矩形花鍵的定心方式為小徑定心。4.3.1 載荷計(jì)算輸入轉(zhuǎn)矩 mNnPT?=×=08.36/5.94/5名義切向力 dFmt 202單位載荷 zlW/.)(6)(4.3.2 齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算齒面壓應(yīng)力 MPahH45.1/3/σ取 。.,,,25.1,. ===KKS塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)____________________________________________________________________________________________14齒面許用壓應(yīng)力 。MPaKSHp 4.29)5.1.251./(83)/(σ43212.0 =×==計(jì)算結(jié)果： 的強(qiáng)度條件，安全。 p?4.3.3 齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力,取 ,5.F。MPaShWF 91.20./631/62×齒根許用彎曲應(yīng)力 。PaKFbp 56.34).5(8)(σ42 =×==計(jì)算結(jié)果： 的強(qiáng)度條件，安全。p≤ 4.3.4 齒根剪切強(qiáng)度計(jì)算。mdh75.3應(yīng)力集中系數(shù) ???????? ?????????????????????? 23/104.238...61.09437.1??? hDhdDiehietn???????? ?????????????????????????? 23/104.65.1238..6.0519436.05175.23 8.6=剪切應(yīng)力 。MPadThtn 07.5.14.33=×=πτ齒根最大剪切應(yīng)力 。tnF98607maxα許用剪切應(yīng)力 。p2./.2/σ計(jì)算結(jié)果： 的強(qiáng)度條件，安全。Fτ≤ ax4.3.5 齒面耐磨能力計(jì)算齒面壓應(yīng)力 .4MPaH?齒面磨損許用壓應(yīng)力 。10p?計(jì)算結(jié)果： 的強(qiáng)度條件，安全。 σ花鍵副長(zhǎng)期工作無(wú)磨損時(shí)耐磨損能力計(jì)算齒面壓應(yīng)力 2.4aH齒面磨損許用壓應(yīng)力（查表 5-3-38） 。2σ0.376.4MPaHp??計(jì)算結(jié)果： 的強(qiáng)度條件，安全。1≤ p外花鍵的扭轉(zhuǎn)與彎曲強(qiáng)度計(jì)算彎矩 ，MPab0=彎曲應(yīng)力 。33220Pa.14.75bFnhd?????塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)____________________________________________________________________________________________15當(dāng)量應(yīng)力 。MPatnFv 32.507.τ3σ2=×+=許用壓應(yīng)力 0.2124/()8/(1..1.5)294.PavpSK??????計(jì)算結(jié)果： 的強(qiáng)度條件，安全。vp≤ 5 主要部件的強(qiáng)度分析 軸的校核對(duì)工作軸進(jìn)行扭轉(zhuǎn)剛度校核計(jì)算對(duì)工作軸進(jìn)行受力分析，其受力分析圖如下：軸材料選用合金結(jié)構(gòu)鋼 40MnB。, ， 。MPa980σb=Pa835σ0.2MPa785σS=圖 5-1 工作軸的受力圖圖 5-2 工作軸扭矩圖工作軸所受扭矩 ，mNrnkwPM?=×=92.3601954mi)/(954軸的扭轉(zhuǎn)變形角用每米長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)角 來(lái)表示，階梯軸的扭轉(zhuǎn)角的計(jì)算公式為?。????iipiIlTLG14073.5?式中： ——階梯軸第 i 段上所受的扭矩， 。i ?——軸的材料的剪切彈性模量， ，對(duì)于鋼材， 。MPaMPaG410.8×=——階梯軸第 i 段幾面的極慣性矩， ，對(duì)于圓軸， 。piI 4m32dIpπ——階梯軸第 i 段的長(zhǎng)度， 。il——階梯軸受扭矩作用的軸段數(shù)。z工作軸的扭轉(zhuǎn)角為。????41073.5ipiIlTLG?33334 444442.902.9102.9102.910.1( ).868.???????????軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件為 ， 為軸每米長(zhǎng)的允許扭轉(zhuǎn)角，與軸的使用場(chǎng)合有關(guān)。對(duì)于一般????傳動(dòng)軸，可取 ；對(duì)于精密傳動(dòng)軸，可取 ；對(duì)于精度要求??m/)(~5.0????m/)(5.~.???不高的軸， 。在割草機(jī)工作軸的傳動(dòng)中，因?yàn)槭且话銈鲃?dòng)，所以取/1??。??)(.?計(jì)算結(jié)果：滿足強(qiáng)度條件，安全。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)____________________________________________________________________________________________166 總結(jié)（1）本文分析了目前國(guó)內(nèi)外草坪割草機(jī)械的現(xiàn)狀及存在問(wèn)題，研究了普通草坪的物理狀況，為旋刀式割草機(jī)參數(shù)提供依據(jù)。（2）針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)草坪面積不大卻形狀各異、要求割草靈活方便的問(wèn)題，結(jié)合草坪修剪及方便實(shí)用和農(nóng)藝特點(diǎn)，吸收了 JUS-420 旋刀式剪草機(jī)及其它經(jīng)典機(jī)型的設(shè)計(jì)理念，提出旋刀式割草機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路。（3）在整機(jī)設(shè)計(jì)中，以汽油發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，體積小、成本低、工作可靠、。采用裝配式機(jī)架，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力帶動(dòng)旋刀工作，發(fā)動(dòng)機(jī)固定在機(jī)架上方，使整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊又可根據(jù)不同工作環(huán)境以及工作要求調(diào)整機(jī)架。行走輪與機(jī)架直接固定，通過(guò)操向桿實(shí)行轉(zhuǎn)向。其他零部件經(jīng)過(guò)計(jì)算校核后，盡可能采用通用件或標(biāo)準(zhǔn)件，體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、操作簡(jiǎn)易、維護(hù)簡(jiǎn)單、成本低廉的設(shè)計(jì)原則。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)____________________________________________________________________________________________17致 謝對(duì)于這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，首先感謝母校塔里木大學(xué)的辛勤培育，感謝學(xué)校給我提供了如此難得的學(xué)習(xí)環(huán)境和機(jī)會(huì)，使我學(xué)到了許多新的知識(shí)、知道了知識(shí)的可貴與獲取知識(shí)的辛勤。承蒙范修文老師的耐心指導(dǎo)，我順利地完成了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此深深感謝我的老師給予了我耐心的指導(dǎo)和幫助,表現(xiàn)了他對(duì)工作高度負(fù)責(zé)的精神，同時(shí)也感謝給我?guī)А懂嫹◣缀巍返睦钇嚼蠋?，《機(jī)械設(shè)計(jì)》的張涵老師，《互換性與測(cè)量技術(shù)》的馬少輝老師，《先進(jìn)制造技術(shù)》的張宏老師，沒(méi)有這些課程做基礎(chǔ)，是無(wú)法完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，感謝你們！同時(shí)在 Solidwork 三維繪圖中，感謝范修文老師提出的寶貴意見(jiàn)。在我的設(shè)計(jì)過(guò)程中，還得到了眾多同學(xué)的支持和幫助，在此，我對(duì)這些同學(xué)表示我衷心的感謝和永遠(yuǎn)的祝福！ 對(duì)于這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，還有許多美好的設(shè)想由于時(shí)間和自身因素?zé)o法得以實(shí)現(xiàn)，這不能不說(shuō)是本次設(shè)計(jì)的遺憾之處。不過(guò)，至少它啟發(fā)了我的的思維，提高了我的動(dòng)手能力，豐富了我為人處世的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步鞏固了所學(xué)知識(shí)，這為我在以后的學(xué)習(xí)過(guò)程當(dāng)中奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 。也為以后在自己的工作崗位上發(fā)揮才能奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。最后，再一次衷心的感謝贈(zèng)與我知識(shí)、給予我?guī)椭乃欣蠋煟銈儌鬟f的知識(shí)使我受用一生，你們的恩情我會(huì)銘記一生！雖然說(shuō)謝謝二字不足以表達(dá)我的感情，但是仍然對(duì)你們說(shuō)聲“謝謝”，“桃李不言，下子成溪”！塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)____________________________________________________________________________________________18參 考 文 獻(xiàn)[1]趙大偉,石淑英.淺析旋刀式草坪割草機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量狀況[J].林業(yè)勞動(dòng)安全,2001(2):27-28.[2]盧希誠(chéng),尚樹堂,水敬琪.旋刀式草坪割草機(jī)切割刀具的研究 .[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).1988(3):37-43.[3]盧希誠(chéng),尚樹堂,.旋刀式草坪割草機(jī)旋刀裝置的減噪措施 [J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).1993(1):33-38.[4]周忠旺.草坪割草機(jī)的設(shè)計(jì)與割草質(zhì)量[J]. 林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備 .2002(10):22.[5]馬曉春.割草機(jī)的設(shè)計(jì)與動(dòng)態(tài)特性研究[D].黑龍江: 東北林業(yè)大學(xué),2005.[6]高敏.坐騎式割草機(jī)改型設(shè)計(jì)研究[D].南京: 南京理工大學(xué),2006.[7]金立剛.自動(dòng)割草機(jī)器人的研制[D].遼寧: 大連理工大學(xué),2006.[8]林元德.JUS-420 旋刀式剪草機(jī)及使用維修[J].林業(yè)機(jī)械,1989(5):25.[9]苗少君,董金寶.旋刀式草坪和割草機(jī)刀片幾種鋼材的熱處理工藝及性能試驗(yàn) 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