畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）手推式草坪修剪機(jī)設(shè)計(jì)（含）

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1、 全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 手推式草坪修剪機(jī)設(shè)計(jì) THE DESIGN OF HANDS PUSH LAWN MOWING MACHINE 由于部分原因，說(shuō)明書已刪除大部分，完整版說(shuō)明書，CAD圖紙等，聯(lián)系153893706 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 年級(jí)專業(yè)及班級(jí)：2008級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng) 指導(dǎo)老師及職稱： 學(xué)部：理工學(xué)部 提交日期：2012 年 5 月 全日制普通本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì)誠(chéng)信聲明 本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究

2、工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。同時(shí)，本論文的著作權(quán)由本人與湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院、指導(dǎo)教師共同擁有。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名： 年 月 日 目 錄 摘要………………

3、……………………………………………………………………1 關(guān)鍵詞…………………………………………………………………………………1 1 緒論………………………………………………………………………………2 1.1 引言………………………………………………………………………2 1.2 手推式割草機(jī)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展和使用…………………………………2 1.3 設(shè)計(jì)手推式割草機(jī)的意義………………………………………………2 1.4 作品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)…………………………………………………3 2 總體方案設(shè)計(jì)…………………

4、…………………………………………………3 2.1 總體要求…………………………………………………………………3 2.2 手推式剪草機(jī)設(shè)計(jì)與制作的具體任務(wù)…………………………………3 2.3 其他工作設(shè)計(jì)方案比較…………………………………………………4 2.4 主要技術(shù)指標(biāo)……………………………………………………………5 2.5 工作原理…………………………………………………………………5 2.6 總體結(jié)構(gòu)…………………………………………………………………5 2.7

5、 兩種方案的比較及最終選擇……………………………………………6 3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………6 3.1 機(jī)構(gòu)的動(dòng)力計(jì)算…………………………………………………………6 3.2 剪草機(jī)后輪的設(shè)計(jì)………………………………………………………7 3.3 大齒輪設(shè)計(jì)與計(jì)算過(guò)程…………………………………………………8 3.4 后輪軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算過(guò)程………………………………………………12 3.5 后輪軸滾動(dòng)軸承的選用…………………………………………………15 3.6 后輪軸鍵的選擇…………………………………………………………15

6、 4 增速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………16 4.1 齒輪軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算……………………………………………………16 4.2 齒輪軸滾動(dòng)軸承的選用…………………………………………………19 4.3 齒輪軸鍵的選擇…………………………………………………………20 5 轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………20 5.1 端面齒輪和撥桿的運(yùn)動(dòng)分析與計(jì)算……………………………………20 6 執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………23 6.1 刀具的概述………………………

7、………………………………………23 6.2 刀具的運(yùn)動(dòng)分析…………………………………………………………24 6.3 刀具的結(jié)構(gòu)尺寸及相關(guān)參數(shù)……………………………………………25 6.4 固定刀片設(shè)計(jì)……………………………………………………………27 6.5 活動(dòng)刀片設(shè)計(jì)……………………………………………………………27 7 剪草機(jī)機(jī)架與萬(wàn)向輪設(shè)計(jì)………………………………………………………28 7.1 萬(wàn)向輪的設(shè)計(jì)……………………………………………………………28 7.2 機(jī)架的設(shè)計(jì)…………………………

8、……………………………………28 8 剪草機(jī)的使用方法………………………………………………………………28 9 剪草機(jī)使用后的維護(hù)……………………………………………………………29 10 總結(jié)………………………………………………………………………………29 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………30 致謝…………………………………………………………………………………31 附錄…………………………………………………………………………………31

9、手推式草坪修剪機(jī)設(shè)計(jì) 摘 要：為了更好的適應(yīng)人們的需求，通過(guò)仔細(xì)分析對(duì)比，改進(jìn)了原有的切割形式。本設(shè)計(jì)中，手推式剪草機(jī)主要利用滾動(dòng)的輪子帶動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)。手推式剪草機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，連接平穩(wěn)，噪音極小，并且操作十分容易，既給使用人帶來(lái)方便，也給周圍的人帶來(lái)舒適，安靜的環(huán)境。能更好的滿足客戶的需要。本文基于機(jī)械設(shè)計(jì)和相關(guān)的理論研究，設(shè)計(jì)了手推式剪草機(jī)的傳動(dòng)部分，并且用凸輪和推桿的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)了端面齒輪和撥桿。此次設(shè)計(jì)的手推式剪草機(jī)的左右兩側(cè)對(duì)稱，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,受力均勻,運(yùn)行平穩(wěn),摩擦阻力小，彎曲性能好,不易出現(xiàn)堵塞，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。 關(guān)鍵詞：草坪修剪機(jī) ；剪草 ；手推 ；改進(jìn)設(shè)計(jì)

10、 Hands Push Lawn Mowing Machine Design Abstract : In order to adapt to the demands of the people, through analysis and comparison, I improve the original form of cutting. This design, hand thrust lawnmowers mainly use the scroll wheel drive mechanical motion. Hand thrust lawnmowers has sim

11、ple structure, low noise, smooth operation, and very easy to use, bring convenience to people around, comfortable and quiet environment. To better meet the needs of the client.Based on the mechanical design and relevant theory research and design, hand thrust lawnmowers transmission part, and the de

12、sign method of CAM and putting the end gear and dial design. The design of the hand thrust about lawnmowers, its characteristic is the symmetry of simple structure, smooth operation, small bending, friction, good performance, do not appear to jam, strong adaptability. Keywords：the lawn cropper;

13、 cut grass ; hand pushing ; improvement design 1 緒論 1.1 引言 本作品設(shè)計(jì)旨在設(shè)計(jì)一款體積小，質(zhì)量輕，噪音小，使用方便，適合小面積草坪的剪草處理的手推式草坪修剪機(jī)。作品設(shè)計(jì)的應(yīng)用主要是家庭式草坪。家庭草坪面積不大，如果購(gòu)買市面上的高能耗剪草機(jī)價(jià)格過(guò)于昂貴，且不需要這么大的功耗，造成了資源的浪費(fèi)，所以有必要設(shè)計(jì)一款適合家庭使用的小功率，高效，低成本的剪草機(jī)來(lái)解決上述問(wèn)題。本次設(shè)計(jì)作品采用人力傳動(dòng)，定動(dòng)刀片剪草，無(wú)污染，割草效率高，使用起來(lái)輕便靈活，適合家用庭院式草坪剪草。 1.2 手推式割草機(jī)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展和使用 國(guó)內(nèi)

14、目前生產(chǎn)的剪草機(jī)械按動(dòng)力劃分可以分為機(jī)動(dòng)和人推的兩類。以刀具類型可分為滾刀式和旋刀式兩大類。滾刀式剪草機(jī)由帶有刀片的滾筒和不動(dòng)的床刀組成。它較旋刀式剪草機(jī)有更好的修剪質(zhì)量,是高質(zhì)量草坪最常用的剪草機(jī)型[2]。適用于草高30～80 mm 的草坪,其問(wèn)題主要是價(jià)格貴,維修保養(yǎng)要求嚴(yán)格。而旋刀式剪草機(jī)(又稱懸刀式) 是由橫向懸掛在直立軸上的刀片高速旋轉(zhuǎn)打切草的上部葉片,它適于25～80 mm 范圍內(nèi)剪草[3]。它的價(jià)格相對(duì)低廉，保養(yǎng)、維修和使用都很方便，是國(guó)內(nèi)外目前最流行的剪草機(jī)。此外，還有甩繩式和甩刀式剪草機(jī)。 國(guó)外大多使用滾筒式、圓盤式或水平旋轉(zhuǎn)式割草機(jī)，這些割草機(jī)堅(jiān)固耐用，工作速度快

15、。如荷蘭公司生產(chǎn)的616和617型圓盤割草機(jī)，為使割刀接近地面就行作業(yè)，所以機(jī)器上裝有可調(diào)節(jié)的浮動(dòng)系統(tǒng)，從而使割刀與地形相近[4]，降低割茬高度，北歐割草機(jī)以其操作簡(jiǎn)單、維修方便獨(dú)特的防碰撞裝置、先進(jìn)的掛鉤裝置，減少機(jī)械對(duì)草坪留茬的壓力[5]，使草苗更快、更健康的生長(zhǎng)。 目前市面上的剪草機(jī)大多引擎這會(huì)產(chǎn)生較大的噪音，帶來(lái)環(huán)境污染，在辦公和學(xué)習(xí)的地方，這種動(dòng)力引擎的剪草機(jī)非常不受歡迎[6]。由于保養(yǎng)維護(hù)費(fèi)用較高;同時(shí)動(dòng)力引擎剪草機(jī)主要依靠刀片的高速旋轉(zhuǎn)把草割斷，通過(guò)旋轉(zhuǎn)氣流把草排出，因此，對(duì)整機(jī)的安全性要求較高，操作時(shí)也會(huì)給工作人員帶來(lái)強(qiáng)烈的震動(dòng)，使得操作很不舒服。雖然當(dāng)前的先進(jìn)剪草機(jī)剪草效率

16、較高，剪草效果較好，但是價(jià)格也較昂貴，對(duì)于一般的用戶難以接受[7]。所以研究一款操作方便，噪音小，無(wú)污染且造價(jià)較低的手推式草坪修剪機(jī)勢(shì)在必行。 1.3 設(shè)計(jì)手推式草坪修剪機(jī)的意義 大多數(shù)的剪草機(jī)都帶有動(dòng)力引擎剪草機(jī)有動(dòng)力裝置，保養(yǎng)，維護(hù)費(fèi)用較高；同時(shí)動(dòng)力引擎剪草機(jī)主要依靠刀片的高速旋轉(zhuǎn)把草排出，因此，對(duì)整機(jī)的安全性要求較高，操作時(shí)也會(huì)給工作人員帶來(lái)強(qiáng)烈的震動(dòng)，使操作很不舒適。利用人力推動(dòng)行走輪的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換作為動(dòng)力源[8]，這樣的一款剪草機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，連接平穩(wěn)，噪音極小，適合小面積草坪修剪，并且操作十分容易，既給使用人帶來(lái)方便，也給周圍的人帶來(lái)舒適，安靜的環(huán)境。 1.4 作品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

17、與優(yōu)勢(shì) 1）通過(guò)人力推動(dòng)作為動(dòng)力源，具有節(jié)省能源、無(wú)污染的特點(diǎn) 2）體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、保養(yǎng)方便、成本低廉，無(wú)廢氣及噪音等污染, 是小面積草坪修剪的首選產(chǎn)品。 3）該機(jī)采用固定刀片與活動(dòng)刀片相對(duì)錯(cuò)動(dòng)的剪切原理，結(jié)構(gòu)緊湊，剪草效率高。 4) 剪草的高度可在20—60mm之間調(diào)整，割幅330mm，,質(zhì)量29kg（刀片材料由9SiCr制作）； 5)采用耐用的鑄鋁底盤和結(jié)構(gòu)件，具有永不生繡、不卷曲變形的特點(diǎn)； 6)前輪采用萬(wàn)向輪，具有良好的導(dǎo)向性，后輪的一個(gè)輪子裝上壽命長(zhǎng)的球軸承，使剪草機(jī)轉(zhuǎn)彎時(shí)易于推動(dòng)； 7)金屬手柄易于折疊，以減少包裝尺寸，手柄長(zhǎng)度可伸縮，對(duì)于

18、不同身高的操作者同樣適用； 8)底盤獨(dú)特的設(shè)計(jì)可防止草堵塞出口通道； 9) 剪草的效果較理想，且成本低，是小面積草坪修剪的首選產(chǎn)品。 2 總體方案設(shè)計(jì) 2.1 總體要求 利用輪子運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)變速箱中的齒輪實(shí)現(xiàn)刀具的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的功能。手推式剪草機(jī)由變速齒輪、端面齒輪、撥桿和剪刀等構(gòu)件組成，端面齒輪和撥桿是一對(duì)工作組合。端面齒輪通過(guò)自身的轉(zhuǎn)動(dòng)將旋轉(zhuǎn)方向的力傳動(dòng)給撥桿，引起水平方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而使刀具自身往復(fù)運(yùn)動(dòng)。采用齒輪機(jī)構(gòu)（實(shí)現(xiàn)增速），采用端面凸輪機(jī)構(gòu)（運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)），將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€往復(fù)運(yùn)動(dòng),采用的剪草高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。 2.2 手推式割草機(jī)設(shè)計(jì)與制作的具體任務(wù) 我們所設(shè)

19、計(jì)的手推式草坪剪草機(jī)首先要通過(guò)一個(gè)傳力構(gòu)件將人力傳遞出去。為了讓操作者在正常行走速度下操作，傳遞出去的力應(yīng)通過(guò)增速機(jī)構(gòu)繼續(xù)傳遞。因執(zhí)行修剪草動(dòng)作刀片的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向與人行進(jìn)的方向垂直，經(jīng)前面增速機(jī)構(gòu)傳遞過(guò)來(lái)的運(yùn)動(dòng)都需要再經(jīng)過(guò)一級(jí)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)傳遞到執(zhí)行構(gòu)件。 通過(guò)分析得到手推式草坪剪草機(jī)的組成框圖，如圖1所示： 圖1 手推式草坪剪草機(jī)的組成框圖 Fig 1 Hand push lawn mower composition block diagram 2.3 其他工作設(shè)計(jì)方案的比較 能實(shí)現(xiàn)手推式草坪修草功能的技術(shù)原理較多，但各有利弊，具體分

20、析如下： （1）用腳驅(qū)動(dòng) 用腳驅(qū)動(dòng)時(shí)，一般操作者都需站在或坐在被驅(qū)動(dòng)的機(jī)器上用力，這樣所設(shè)計(jì)的修草機(jī)，除了要完成剪草動(dòng)作外，還要承受操作者的自重，且要有方向控制裝置，使機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸較大，不適合小面積草坪使用。 （2）用手驅(qū)動(dòng) 用手驅(qū)動(dòng)，可避免用腳驅(qū)動(dòng)時(shí)存在的問(wèn)題，使所設(shè)計(jì)的機(jī)器小巧，且可靈活操作。因此，我們選擇設(shè)計(jì)手動(dòng)式修草機(jī)。 （3）用打的方式 即用刀片或打草繩將草打斷。用此法修草時(shí)所需的速度非常高，以其在草還沒(méi)被打倒之前將草打斷，這樣的修草產(chǎn)品已有，但效果不好。 （4）用剪的方式 即用刀將草剪斷，用兩個(gè)刀片作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的原理較易將草剪斷，且不需要很高的速度。因此

21、，我們選擇設(shè)計(jì)成手動(dòng)式剪草機(jī)[9]。手動(dòng)的形式又用手搖動(dòng)和用手推動(dòng)兩種。機(jī)械容易實(shí)現(xiàn)的是簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)動(dòng)和往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，如果用手搖動(dòng)手柄實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件的往復(fù)移動(dòng)，操作者要完成的動(dòng)作過(guò)多，操作不方便[10]。要使操作者只通過(guò)簡(jiǎn)單的操作即可完成剪草動(dòng)作，可以用手推剪草機(jī)向前行駛，靠剪草機(jī)輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)將轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成往復(fù)移動(dòng)而輸出到執(zhí)行構(gòu)件。顯然設(shè)計(jì)成手動(dòng)式草坪剪草機(jī)是合理而可行的。 2.4 主要技術(shù)指標(biāo) 外形尺寸：850×490×390mm 輸入功率： 輪子轉(zhuǎn)速： 力矩： 凈質(zhì)量： 變速要求：?jiǎn)渭?jí)刀具，一固定刀片和一活動(dòng)刀片相互運(yùn)動(dòng) 單根剪草載荷：f=0.5N 同時(shí)剪

22、草量： 2.5 工作原理 本次設(shè)計(jì)的手推式剪草機(jī)主要利用輪子運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)變速箱中的齒輪實(shí)現(xiàn)刀具的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的功能。手推式剪草機(jī)由變速齒輪、端面齒輪、撥桿和剪刀等構(gòu)件組成，端面齒輪和撥桿是一對(duì)工作組合[11]。端面齒輪通過(guò)自身的轉(zhuǎn)動(dòng)將旋轉(zhuǎn)方向的力傳動(dòng)給撥桿，引起水平方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而使刀具自身往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 剪草機(jī)工作時(shí)由人推動(dòng)機(jī)器行走，從而使剪草機(jī)的后輪1傳動(dòng)，帶動(dòng)與其同在一根軸上的大齒輪2傳動(dòng)，通過(guò)齒輪2與齒輪3組成的增速機(jī)構(gòu)使速度得以提升，并帶動(dòng)端面凸輪4（為了實(shí)現(xiàn)幾何形狀封閉和便于調(diào)整，采取兩個(gè)端面凸輪以背靠背形式裝配）回轉(zhuǎn)，端面凸輪4帶動(dòng)撥桿5運(yùn)動(dòng)，通過(guò)端面凸輪4與撥桿5組成的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)

23、將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使固定其上的活動(dòng)刀片與固定在機(jī)架上的固定刀片形成相對(duì)交錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，完成剪草動(dòng)作。手推式草坪修剪機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖2： 1.傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 2.增速機(jī)構(gòu) 3.轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu) 4.執(zhí)行機(jī)構(gòu) 圖2 手推式草坪修剪機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 Fig 2 Hand push lawn-trimming machine mechanism 2.6 總體結(jié)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)由輪子帶動(dòng)，通過(guò)一對(duì)單級(jí)減速器進(jìn)行傳遞轉(zhuǎn)矩，再由端面齒輪和撥桿組合變化運(yùn)動(dòng)方向，最終輸出往復(fù)剪切運(yùn)動(dòng)?？傮w方案設(shè)計(jì)如圖3所示：

24、 圖3 總體方案設(shè)計(jì) Fig 3 The overall scheme design 2.7 兩種方案的比較及最終選擇 選擇這個(gè)設(shè)計(jì)方案能夠更好的實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)傳遞。無(wú)引擎驅(qū)動(dòng)，節(jié)省能源，無(wú)污染（噪音、廢氣），采用綠色環(huán)保設(shè)計(jì)。采用齒輪機(jī)構(gòu)（實(shí)現(xiàn)增速），提高整機(jī)的工作效率，解決了手動(dòng)剪草機(jī)工作效率不高的問(wèn)題；采用端面凸輪機(jī)構(gòu)（運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)），將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€往復(fù)運(yùn)動(dòng)[12]，從而滿足剪草運(yùn)動(dòng)要求，形狀類似冠輪，解決了端面凸輪加工難的問(wèn)題。采用的剪草高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，

25、解決了目前手動(dòng)剪草機(jī)不易實(shí)現(xiàn)高度調(diào)節(jié)的問(wèn)題。 另一方案，用蝸輪蝸桿傳動(dòng)，直接帶動(dòng)割草圓盤旋轉(zhuǎn)割草的方式。機(jī)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，刀具拆裝方便。但草柔軟，且一端自由，采取割的方式將草截?cái)噍^難實(shí)現(xiàn)，割草的數(shù)目不多。要想割的效率快，必須采用大功率。 我采用的剪草機(jī)方案結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，與之相比軸的位置較為容易定位，而蝸輪蝸桿傳動(dòng)的割草機(jī)一水平一豎直的軸造成了機(jī)架結(jié)構(gòu)的復(fù)雜。并且增速機(jī)構(gòu)采用端面齒輪和撥桿的運(yùn)動(dòng)組合，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)實(shí)際為一凸輪推桿的運(yùn)動(dòng)組[13]。同時(shí)剪草的數(shù)量較多，在功率一定得情況下，剪得方式始終比割得方式效率高。 3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 機(jī)構(gòu)的動(dòng)力計(jì)算 草坪上的草為特殊纖維材料，

26、較易剪斷，不需要太大的載荷。通過(guò)實(shí)際運(yùn)用中割草機(jī)械的分析，可以假設(shè)剪一根草所需載荷為f=0.5N，同時(shí)剪草數(shù)量最多為500根。可得F=250N；端面齒輪上所受力的大小為： 輪子提供轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)剪刀，進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)。假設(shè)輪子的直徑為D=200mm；輪子周長(zhǎng)為C=628.3mm。 此處已刪除 表1 端面齒輪的工作輪廓線 Table 1 The end face gear Contour Line （mm） (mm) 0 0 2.269 0.118 4.538 0.474 6.

27、807 1.066 9.076 1.895 11.345 2.960 13.614 4.263 15.883 5.802 18.152 7.578 20.421 9.591 22.690 11.841 24.959 14.328 27.228 17.051 29.497 20.000 通過(guò)上述表中參數(shù)，我們可以近似加工出端面齒輪的工作輪廓線。度數(shù)越分的密，端面齒輪的形狀越精確。 6 執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.1 刀具的概述 手推式剪切機(jī)采用剛性切割式，運(yùn)動(dòng)方式選擇往復(fù)式運(yùn)動(dòng)。 往復(fù)式切割裝置由上、下兩組

28、刀片組成，分動(dòng)和雙動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng)方式。本設(shè)計(jì)采用單動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式。單動(dòng)切割器是動(dòng)刀片在定刀上作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；其特點(diǎn)是：，刀片的行程與上、下刀片的距離均相等。 剪切時(shí)，草兩側(cè)同時(shí)受到切割，在一個(gè)行程中，運(yùn)動(dòng)速度的大小有變化，合理切割的方法是利用較大的速度來(lái)剪切[17]。刀片的速度圖如圖2—11所示。剪刀自點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，其速度自零逐漸增加，在沒(méi)有達(dá)到之前，因切刀不相接觸，不發(fā)生切割。刀片到達(dá)時(shí)，兩刀刃開(kāi)始接觸，這時(shí)稱為始切速，然后刀片繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)而進(jìn)入切割，直到刀片到達(dá)時(shí)，兩刀刃相向接觸完畢，這以后不再切割，這時(shí)稱為終切速。由到為切割速度的變化范圍。由圖可知大于終切速。

29、 圖13 切割速度的變化 Fig 13 The cutting speed changes 6.2 刀具的運(yùn)動(dòng)分析 刀片一個(gè)行程時(shí)間內(nèi)機(jī)器前進(jìn)的距離稱為切刀的進(jìn)程，以H表示，切刀一秒鐘內(nèi)運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)距離為： （22） （23） 式中：——機(jī)器的前進(jìn)速度 ——刀具水平運(yùn)動(dòng)的距離

30、——輪子的周長(zhǎng) 一個(gè)行程所需要的時(shí)間為： （24） 一個(gè)行程運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)距離：x=20mm 可得切刀的進(jìn)程H為：H= 由于端面齒輪旋轉(zhuǎn)一周刀具往復(fù)運(yùn)動(dòng)6次，刀具行程運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)對(duì)稱的加速減速運(yùn)動(dòng)，速度從0到達(dá)的所需的時(shí)間與到達(dá)0的時(shí)間均為。 運(yùn)動(dòng)分析可知，刀具呈現(xiàn)勻加速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方程式為： 可得： 切刀的平均速度： 將切刀的平均速度與機(jī)器的前進(jìn)速度的比值稱為刀機(jī)速比。 ，據(jù)類似的茶樹(shù)修剪機(jī)和采茶機(jī)的試驗(yàn)分析，可得動(dòng)力轉(zhuǎn)速較

31、小的手推式剪草機(jī)傳動(dòng)的效率較高。 6.3 刀具的結(jié)構(gòu)尺寸及相關(guān)參數(shù) 刀片是切割裝置的主要部件，由于使用條件和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的不同，使刀片的參數(shù)隨不同的機(jī)型而有些差異。 手推式剪草機(jī)的主要參數(shù)如下表2所示： 表2 手推式剪草機(jī)的主要參數(shù) Table2 The hand thrust lawnmowers Main Parameters 項(xiàng)目 切割器的形式 切割幅寬 刀片間距 刀片運(yùn)動(dòng)形式 刀片往復(fù)頻率 刀片形狀 配套動(dòng)力 操作人數(shù) 凈

32、重 手推式剪草機(jī) 往復(fù)切割 330mm 16mm 單動(dòng) 860r/min 平形 149.1W 113r/min 1人 30kg 切割角的增大使切口變得不整齊。當(dāng)?shù)镀谐淘跁r(shí)，刀片的切割角和楔角不影響剪草的質(zhì)量。往復(fù)式刀刃的切割角和楔角如圖14所示。 圖14 往復(fù)式刀刃的切割角和楔角 Fig14 The reciprocating blade cutting angle and wedge angle 試驗(yàn)分析可知行程與剪草質(zhì)量的關(guān)系： 刀片的刀距行程對(duì)剪草的質(zhì)量沒(méi)有顯著的影響。剪草質(zhì)量比較好的行程

33、在20mm~40mm，碎片也相應(yīng)較少。切割間距在10~30mm時(shí)，切口平整；切割間距在30mm以上時(shí)，切口就不平整；切割間距大于40mm時(shí)，采摘面就象抓采樣的，漏采的也增多。 切割速度比與正常草芽葉、碎片的關(guān)系： 手推式剪切機(jī)刀片的切割速度比在2.5以下時(shí)，正常芽葉多，碎片少。對(duì)采摘質(zhì)量沒(méi)有大的影響。對(duì)類似作物的試驗(yàn)，任何往復(fù)刀片，當(dāng)切割速度比在2.5以下時(shí)，正常芽葉稍有減少的趨勢(shì)；切割速比在2.5~10時(shí)，剪草質(zhì)量無(wú)明顯的差別。切割速度比在小于3時(shí)，剪草面切口出現(xiàn)明顯的不平整。 表3 往復(fù)式刀片的主要技術(shù)參數(shù)

34、 Table 3 The main technical parameters of the Reciprocating Blade 項(xiàng)目 刀片 刀間距 刀高 切割角 刀角 硬度（HRC） 往復(fù)式刀片 動(dòng)刀片 16mm 35mm 定刀片 6.4 固定刀片設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，剪草幅度是330mm，因此固定刀片的長(zhǎng)度是330mm，刀齒寬度是4m，刀齒間隙是16mm具體結(jié)構(gòu)及尺寸如下圖所示： 圖15 固定刀片的結(jié)構(gòu)及尺寸圖

35、 Fig15 The f ixed blade structure and size of the figure 6.5 活動(dòng)刀片的設(shè)計(jì) 活動(dòng)刀片相對(duì)于固定刀片往復(fù)運(yùn)動(dòng)的，它比固定刀片稍短，總長(zhǎng)是300mm，刀齒寬度是4mm刀齒間隙是16mm，其具體結(jié)構(gòu)及尺寸如下圖所示： 圖16 活動(dòng)刀片的結(jié)構(gòu)及尺寸圖 Fig16 The activities of the blade structure and size figure 圖16 活動(dòng)刀片的結(jié)構(gòu)及尺寸圖

36、 Fig16 The activities of the blade structure and size figure 7剪草機(jī)機(jī)架與萬(wàn)向輪設(shè)計(jì) 7.1萬(wàn)向輪的設(shè)計(jì) 萬(wàn)向輪的設(shè)計(jì)主要考慮剪草機(jī)在剪草機(jī)在剪草時(shí)能夠方便靈活的轉(zhuǎn)向，操作起來(lái)更加靈活自如，具體設(shè)計(jì)尺寸如下圖： 圖17 萬(wàn)向輪零件圖 Fig17 Moxianglun drawing 7.2機(jī)架的設(shè)計(jì) 機(jī)架的設(shè)計(jì)主要考慮與內(nèi)部零件的配合和經(jīng)濟(jì)性，盡量降低成本，外形的設(shè)

37、計(jì)采用簡(jiǎn)潔實(shí)用的輪廓設(shè)計(jì)，材料選用HT200。 8 剪草機(jī)的使用方法 修剪是草坪養(yǎng)護(hù)管理中的核心內(nèi)容?？茖W(xué)地對(duì)草坪進(jìn)行定期修剪，可提高草坪質(zhì)量，使草坪整齊美觀，而且具有較高的坪用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，可促進(jìn)分蘗，形成致密的草坪，改善通氣性，減少病蟲(chóng)害的發(fā)生[18]，有效地抑制雜草生長(zhǎng)，提高其美觀性。草坪修剪應(yīng)遵循“三分之一” 原則，即被剪去的部分占草坪總高度的三分之一以內(nèi)。如修剪量過(guò)大，將會(huì)由于葉面積大量損失而導(dǎo)致草坪草光合作用急劇下降。由于修剪不及時(shí)而導(dǎo)致失剪的草坪，仍應(yīng)遵循“三分之一” 原則，切忌一次修剪就達(dá)到需求的標(biāo)準(zhǔn)，而應(yīng)通過(guò)少量多次修剪，逐步剪到需要的高度。草坪修剪的時(shí)間與草坪

38、草的種類、草坪草的生長(zhǎng)發(fā)育和肥料供給等有關(guān)。北方草坪草在春秋是兩個(gè)生長(zhǎng)高峰期，修剪量加大和修剪次數(shù)增多，晚秋應(yīng)逐漸減少修剪次數(shù)，夏季有休眠現(xiàn)象，也應(yīng)根據(jù)情況減少修剪次數(shù)[19]。草坪修剪頻率決定于草坪的生育狀態(tài)、草坪的用途、草坪的質(zhì)量及草坪草的種類，其中主要取決于草坪的生長(zhǎng)速度和生長(zhǎng)勢(shì)。 9 剪草機(jī)使用后的維護(hù) 剪草前應(yīng)先檢查剪草機(jī)械刀片是否損壞，螺母、螺栓的緊固情況，輪胎壓力情況.；剪草前應(yīng)清除草坪上的木棍、石頭、瓦塊、鐵絲等雜物[20]。對(duì)于固定設(shè)施，如噴灌管埋頭等，應(yīng)作好標(biāo)志，以防損壞刀片在剪草前，應(yīng)測(cè)量草坪的高度，將剪草機(jī)調(diào)整到合理的剪草高度；剛澆過(guò)水、下過(guò)大雨或者霉雨季節(jié)等，潮

39、濕的草地最好不要剪草；不得在坡度大于15度的地方采用該手推式剪草機(jī)修剪草坪。 剪草機(jī)的選擇要根據(jù)草坪要求的修剪質(zhì)量、草坪草種、修剪高度、配套動(dòng)力、地形地貌及剪草機(jī)的幅寬等因素確定[21]。無(wú)論選用何種剪草機(jī)，都應(yīng)保證剪草機(jī)的刀片始終鋒利。因?yàn)榈镀h利，草坪草的修剪傷口能迅速愈合，病菌浸染的機(jī)會(huì)少， 同時(shí)傷口不留白茬，景觀效果也好?？傊?，選擇的總原則是在達(dá)到修剪草坪質(zhì)量的前提下，選擇經(jīng)濟(jì)實(shí)用的機(jī)型。 10 總結(jié) 本次設(shè)計(jì)旨在研究出一款體積小、質(zhì)量輕、噪音小、無(wú)污染、操作靈活，適合小面積草坪的剪草處理的手推式草坪修剪機(jī)，基于以上的設(shè)計(jì)要求，經(jīng)歷了幾次大的方案變動(dòng)，最后決定采用人力推動(dòng)

40、行走輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)后輪軸傳動(dòng)到齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)增速，用端面凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)形式作為轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu),將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€往復(fù)運(yùn)動(dòng)，最后通過(guò)定動(dòng)刀片往復(fù)式切割實(shí)現(xiàn)剪草的方案，最終決定采用這個(gè)方案是因?yàn)樗臃显O(shè)計(jì)要求，質(zhì)量輕、噪音小、無(wú)污染且操作方便靈活，取代了最開(kāi)始的電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力輸出，用蝸輪蝸桿傳動(dòng)，直接帶動(dòng)割草圓盤旋轉(zhuǎn)割草的方式，這種方式因?yàn)榈镀枰咚傩D(zhuǎn)必須采用大功率的電機(jī)，剪草效果一般，機(jī)器的持續(xù)使用性不強(qiáng)，而且蝸輪蝸桿傳動(dòng)的割草機(jī)一水平一豎直的軸造成了機(jī)架結(jié)構(gòu)的復(fù)雜,加工成本高，不適合小面積一般用戶的使用需求。方案最終確定后，我馬上查閱了許多關(guān)于機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與農(nóng)業(yè)機(jī)械方面的書籍，以解決方案中的不足與

41、問(wèn)題，使之更加合理與可行，隨后我對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與增速機(jī)構(gòu)進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)與計(jì)算，對(duì)于定動(dòng)刀片的設(shè)計(jì)也查閱了相關(guān)書籍，如農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)等，了解了其工作原理和結(jié)構(gòu)，完成了每個(gè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算，然后是裝配圖的初繪制，一邊繪制一邊校正其結(jié)構(gòu)尺寸的合理性與整體性，最后的階段是說(shuō)明書的撰寫與零件圖和裝配圖的正式繪制。經(jīng)歷本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我無(wú)論在機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新方面，還是計(jì)算機(jī)繪圖方面的能力都有了顯著地提高，熟練掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，培養(yǎng)了我分析與解決問(wèn)題的能力。 總之，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新能力得到了很大的提升，設(shè)計(jì)中需要用到許多大學(xué)期間學(xué)過(guò)的專業(yè)知識(shí)，以前這些知識(shí)都是分散的，現(xiàn)在通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我感覺(jué)

42、我能把這些知識(shí)都整合在一起，系統(tǒng)合理的運(yùn)用，這是一個(gè)很大的提升，對(duì)于我以后專業(yè)知識(shí)的運(yùn)用和解決實(shí)際問(wèn)題很有裨益。 參考文獻(xiàn) [1] 陳國(guó)蘭.園林機(jī)械的歷史[J].城建機(jī)械設(shè)備1992,(3)：6-11. [2] 張淑娟,全臘珍.畫法幾何與機(jī)械制圖[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社. 2007：3-15. [3] 劉靜.我國(guó)剪草機(jī)市場(chǎng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì).拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車[J].2001：20-25. [4] 劉國(guó)強(qiáng).我國(guó)草坪機(jī)械制造業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].木材加工機(jī)械.2002：18-28. [5] 張軍巧.淺談草坪機(jī)械系統(tǒng)的優(yōu)化研究[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備,2002：36-45.

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46、 歷時(shí)半載，從論文選題到搜集資料，從開(kāi)題報(bào)告、寫初稿到反復(fù)修改，期間經(jīng)歷了喜悅、聒噪、痛苦和彷徨，在寫作論文的過(guò)程中心情是如此復(fù)雜。如今，伴隨著這篇畢業(yè)論文的最終成稿，復(fù)雜的心情煙消云散，自己甚至還有一點(diǎn)成就感。 本課題在選題及研究過(guò)程中得到全臘珍老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，全老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。全老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想上激勵(lì)我克服所有困難，積極向上，在此謹(jǐn)向全老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。最后，在本文結(jié)束之際，向所有為我的論文提出寶貴意見(jiàn)的評(píng)閱專家們表示衷心的感謝和崇高的敬意! 謝謝! 附錄 附錄1 大齒輪零件圖 附錄2 齒輪軸零件圖 附錄3 后輪軸零件圖 附錄4 端面齒輪零件圖 附錄5 固定刀片零件圖 附錄6 活動(dòng)刀片零件圖 附錄7 大輪零件圖 附錄8 萬(wàn)向輪零件圖 附錄9 撥桿零件圖 附錄10 機(jī)蓋零件圖 附錄11 剪草機(jī)裝配圖 16