斜坡地割草機設計說明書[帶圖紙]

1、<p>　　湖南農(nóng)業(yè)大學東方科技學院</p><p>　　全日制普通本科生畢業(yè)設計</p><p><b>　　斜坡地割草機設計</b></p><p>　　THE DESIGN OF WEEDING MACHINE FOR SLOPE AREA</p><p><b>　　學生姓名：廖華平</

2、b></p><p>　　學 號：200841914128</p><p>　　年級專業(yè)及班級：2008級機械設計制造及其自動化（1）班</p><p>　　指導老師及職稱：李明 副教授 </p><p>　　學 部：理工學部</p><p><b>　　湖南·長沙</b&g

3、t;</p><p>　　提交日期：2012年5月</p><p>　　湖南農(nóng)業(yè)大學東方科技學院全日制普通本科生</p><p><b>　　畢業(yè)設計誠信聲明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設計是本人在指導老師的指導下，進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容

4、外，本設計不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。同時，本設計的著作權由本人與湖南農(nóng)業(yè)大學東方科技學院、指導教師共同擁有。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。</p><p>　　畢業(yè)設計作者簽名： </p><p>　　年 月 日</p><p><b>

5、　　目 錄</b></p><p>　　摘要……………………………………………………………………………1</p><p>　　關鍵詞…………………………………………………………………………1</p><p>　　1 前言……………………………………………………………………………2</p><p>　　1.1 割草機的發(fā)展歷史

6、…………………………………………………………………2</p><p>　　1.2 我國割草機的發(fā)展 …………………………………………………………………3</p><p>　　1.2.1發(fā)展狀況…………………………………………………………3</p><p>　　1.2.2 存在問題 ……………………………………………………………3</p><p&g

7、t;　　1.3 斜坡地割草機的使用……………………………………………………………… 4</p><p>　　1.3.1 設計用途……………………………………………………………………… 4</p><p>　　1.3.2 注意事項……………………………………………………………………… 4</p><p>　　2 割草機的概述…………………………………………………………

8、………………… 5</p><p>　　2.1 割草機的分類……………………………………………………………………… 5</p><p>　　2.2 割草機割草的基本要求 ……………………………………………………………6</p><p>　　2.3 本割草機的結構特點與工作原理………………………………………………… 6</p><p>　　3

9、割草機的設計計算……………………………………………………………………… 8</p><p>　　3.1 電動機的選擇……………………………………………………………………… 8</p><p>　　3.2 割刀軸的設計……………………………………………………………………… 8</p><p>　　3.2.1 軸的設計……………………………………………………………………

10、… 8</p><p>　　3.2.2 軸的材料選擇………………………………………………………………… 9</p><p>　　3.2.3 軸的計算……………………………………………………………………… 9</p><p>　　3.3 刀片的設計及其計算………………………………………………………………12</p><p>　　3.4內(nèi)置調(diào)高機

11、構的設計……………………………………………………………… 14</p><p>　　3.4.1 內(nèi)置調(diào)高結構的設計計算……………………………………………………14</p><p>　　3.5 鉸鏈的設計…………………………………………………………………………17</p><p>　　4結論…………………………………………………………………………18</p>

12、;<p>　　參考文獻 ……………………………………………………………………19</p><p>　　致謝……………………………………………………………………………19</p><p><b>　　斜坡地割草機設計</b></p><p>　　學 生：廖華平</p><p><b>　　指導

13、老師：李 明</b></p><p>　　(湖南農(nóng)業(yè)大學東方科技學院，長沙 410128)</p><p>　　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(diào)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

14、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(qū)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。 </p><p>　　關鍵詞：斜坡地；草坪；割草機；環(huán)保 </p><p>　　Design of weeding machine for slope area</p>

15、<p>　　Author: Liao Huaping </p><p>　　Tutor: Li Ming</p><p>　　(Oriental Science ＆Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)</p><p>　　Abstract：The de

16、sign 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,

17、 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

18、 can implement the ground lawn mowing jobs do</p><p>　　Key words：Slope land; Lawn; Lawn mower; Environmental protection</p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　1.1 割草機的發(fā)展歷史</

19、p><p>　　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(wǎng)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(nèi)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(nóng)機公司開始批量生產(chǎn)滾筒割草

20、機，1902年英國人倫敦恩斯制造了內(nèi)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]。</p><p>　　隨著社會的進步和經(jīng)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(jīng)成為人們的共識。</p><p>　　從第一臺滾刀式割草

21、機的問世，到現(xiàn)在已經(jīng)過了100多年了，原來主要應用于牧場的機械已經(jīng)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(chǎn)割草機起步較晚，生產(chǎn)企業(yè)的規(guī)模普遍較小，產(chǎn)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(jù)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。</

22、p><p>　　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(chǎn)品，其次外從草坪建植到養(yǎng)護生產(chǎn)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(chǎn)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(jīng)開始生產(chǎn)割草機，目前國內(nèi)外所用的割草機種類繁多，其分類方法也多樣化[

23、2]。</p><p>　　我國目前生產(chǎn)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(zhì)量，是高質(zhì)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(zhuǎn)打切草的上部葉片，它適合于在25-80毫米范圍內(nèi)的剪草。由于其價格低廉，保養(yǎng)、維修方便、使用靈活，只

24、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(nèi)外最流行的割草機。</p><p>　　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(qū)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。</p><p>　　1.2 我國割草機的發(fā)展</

25、p><p>　　1.2.1 發(fā)展狀況</p><p>　　據(jù)調(diào)查，國內(nèi)生產(chǎn)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(zhuǎn)產(chǎn)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(chǎn)品，也有國內(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。</p><p>　　國內(nèi)的生產(chǎn)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(chǎn)立特牌-NEA

26、T草坪割草機，占國內(nèi)市場的50%，現(xiàn)年產(chǎn)5000臺。目前正著手進行年產(chǎn)5萬臺割草機的技術改造，其動力選用日本本田發(fā)動機。</p><p>　　南通機床廠為轉(zhuǎn)產(chǎn)生產(chǎn)割草機的廠家。其產(chǎn)品為地草王系列產(chǎn)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(chǎn)除發(fā)動機以外的零部件，發(fā)動機多選用美國產(chǎn)品，1999年

27、已經(jīng)有產(chǎn)品出口美國。</p><p>　　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。</p&

28、gt;<p>　　目前，我國已經(jīng)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(chǎn)的機器均有一定的市場，但質(zhì)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(nóng)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(diào)速技術，可對國內(nèi)各型草坪割草機進行安全性能試驗，能夠完成草坪機

29、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(nèi)先進水平，檢測快捷，安全性高[3]。</p><p>　　1.2.2 存在問題</p><p>　　國內(nèi)割草機械市場發(fā)展緩慢，我國草坪機械產(chǎn)品全線接受檢驗，應用中暴露出―些質(zhì)量問題。對此，有關專家認為，當前我國畜牧機械產(chǎn)品質(zhì)量水平低的原因有以下幾個方面。</p><p>　　目前草地草坪業(yè)投入始終嚴重

30、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(zhuǎn)產(chǎn)或停產(chǎn)，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(chǎn)制造企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)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(chǎn)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

31、半。</p><p>　　產(chǎn)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(chǎn)12個品種25個機型，可供各種經(jīng)營規(guī)模的用戶選擇。我國的用戶不能根據(jù)自己的經(jīng)營規(guī)模選擇合適的機具，機具使用效益不高。</p><p>　　產(chǎn)品技術水平低。割草機械產(chǎn)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(nèi)，由于資金投入嚴重不足，技術創(chuàng)新的原動力、研

32、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(chǎn)品質(zhì)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(chǎn)制造工藝水平低的關鍵所在[4]。</p><p>　　1.3 斜坡地割草機的使用</p><p>　　1.3.1 設計用途</p>

33、;<p>　　中國柑橘種植面積和產(chǎn)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(chǎn)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

34、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。。</p><p>　　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]。</p><p>　　1.3.2 注意事項</p><p>　　（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。&l

35、t;/p><p>　　（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。</p><p>　?。?）旁邊有人，尤其是兒童和動物的時候，不要使用該割草機。</p><p>　?。?）割草時一定要穿用防滑底做成的結實靴子。</p><p>　?。?）旋轉(zhuǎn)的刀片轉(zhuǎn)筒可能會造成人身傷害，

36、刀片轉(zhuǎn)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。</p><p>　?。?）當后退拉動割草機時要特別小心，有絆倒的危險。</p><p>　?。?）任何時候都不要將手或腳放在運動部件的上方或下方。</p><p>　?。?）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

37、查割草機。</p><p>　?。?）只有在能見度好，視野清晰的時候才可以進行工作。</p><p><b>　　2 割草機概述</b></p><p>　　2.1 割草機的分類</p><p>　　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。</p

38、><p>　　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。</p><p>　　旋轉(zhuǎn)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

39、，生產(chǎn)率高。但是結構復雜，價格高，單位割幅功率消耗大。</p><p>　　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。</p><p>　　按動力驅(qū)動方式主要分為人畜力驅(qū)動、發(fā)動機驅(qū)動和電力驅(qū)動三種形式割草機。其中，以發(fā)動機驅(qū)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(chǎn)，但應用較少。</p><p&g

40、t;　　動力驅(qū)動的割草機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。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。</p><p>　　2.2 割草機割草的基本要求</p><p>　　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：</p><p>　　（1

41、）割草高度可根據(jù)要求調(diào)整，適應高度調(diào)整范圍大，當草坪要求修剪很低能達到要求。</p><p>　?。?）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。</p><p>　?。?）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。</p><p>　?。?）割草機對草坪碾壓輕、傷害少。</p><p>　?。?/p>

42、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。</p><p>　?。?）割草機質(zhì)量好，故障少，節(jié)省燃料、效率高。</p><p>　?。?）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。</p><p>　?。?）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。</p><p

43、>　　2.3 本割草機的結構特點與工作原理</p><p><b>　?。?）設計結構特點</b></p><p>　　本設計的斜坡地割草機是由電機、機架總成、割草裝置、調(diào)高機構、控制機構、行走總成等部分組成如圖1所示</p><p>　　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&

44、lt;/p><p>　　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(nèi)，割刀采用優(yōu)質(zhì)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</p><p>　　圖3 割草裝置示意圖</p><p>　　Fig3 Cutting grass device schemes</p>

45、<p>　　調(diào)高機構由車輪搖臂，連桿，助力彈簧，調(diào)高手柄，調(diào)高檔位座，后軸，前軸組成。</p><p>　　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</p><p>　　1手柄 2控制手柄 3控制按鈕 4開關盒</p><p><b>　　圖 4 扶手示意圖</b></p><p>　　

46、Fig 4 Armrest schemes</p><p>　　行走裝置由行走輪，軸承等組成。如圖 5 所示。</p><p>　　（1）本設計斜坡地割草機原理</p><p>　　本設計斜坡地割草機以普通的小型旋轉(zhuǎn)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。</p><p>　?。?）

47、本設計方案的特點</p><p>　　本設計通過手推的方式來實現(xiàn)機器的行走，以電機來驅(qū)動刀片的旋轉(zhuǎn)，以鉸鏈連接來實現(xiàn)斜坡工作，</p><p><b>　　圖5 輪胎示意圖</b></p><p>　　Fig 5 Tire schemes</p><p>　　3 割草機的設計計算</p><p>

48、;　　3.1 電動機的選擇</p><p>　　通常需要割斷草所需的力較大且轉(zhuǎn)速較大大約在3000r/min故而選擇Y802-2其技術參數(shù)：</p><p>　　功率：1.1KW 轉(zhuǎn)速：2830r/min 質(zhì)量：18kg</p><p>　　選擇原因：轉(zhuǎn)速較大，質(zhì)量較小。</p><p>　　3.2 割刀軸的設計<

49、/p><p>　　3.2.1 軸的設計</p><p>　　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(nèi)容。</p><p>　　軸的結構設計是根據(jù)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

50、構設計是軸設計中的重要內(nèi)容。</p><p>　　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。</p><p>　　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(chǎn)生過大的彈性變形。對高速運轉(zhuǎn)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。

51、</p><p>　　軸的結構設計又包括制定處合理的外形和全部結構尺寸。 </p><p>　　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(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。</p><p>　　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，

52、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(diào)整；軸應具有良好的制造工藝等。</p><p>　　3.2.2 軸的材料選擇</p><p>　　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。</p><p>　　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

53、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。</p><p>　　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(zhì)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。</p><p>　　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。

54、</p><p>　　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。</p><p>　　3.2.3 軸的計算</p><p>　?。?）初步確定軸的最小直徑</p><p>　　先初步估算軸的最小直徑。本設計選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理,適用于承

55、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</p><p><b>　　(1)</b></p><p><b>　　又因為</b></p><p>　　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）</p&

56、gt;<p><b>　?。?）軸的結構設計</b></p><p>　　初選用7206c型角接觸球軸承，其內(nèi)徑為30mm,</p><p><b>　　寬度為16mm.</b></p><p>　　考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應有一定距離。取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應根據(jù)密封蓋的寬度

57、，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：</p><p>　　L2=（2+20+16+55）=93mm (2)</p><p>　　III段直徑d3=35mm</p><p>　　L3=L1-

58、L=50-2=48mm (3)</p><p>　　Ⅳ段直徑d4=45mm </p><p>　　由手冊得：c=1.5 h=2c=2×1.5=3mm</p&g

59、t;<p>　　d4=d3+2h=35+2×3=41mm (4)</p><p>　　長度與右面的套筒相同，即L4=20mm</p><p>　　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

60、5;2）=36mm</p><p>　　因此將Ⅳ段設計成階梯形，左段直徑為36mm</p><p>　?、醵沃睆絛5=30mm. 長度L5=19mm</p><p>　　由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=100mm</p><p>　　(3)按彎矩復合強度計算</p><p>　　①求分度圓直徑：已知d1=50mm

61、</p><p>　?、谇筠D(zhuǎn)矩：已知T2=50021.8N·mm</p><p><b>　　③求圓周力：Ft</b></p><p>　　根據(jù)課本P127（6-34）式得</p><p>　　Ft=2T2/d2=50021.8/50=1000.436N

62、 (5)</p><p><b>　?、芮髲较蛄r</b></p><p>　　根據(jù)課本P127（6-35）式得</p><p>　　Fr=Ft·tanα=1000.436×tan200=364.1N (6)</p>

63、<p>　?、菀驗樵撦S兩軸承對稱，所以：LA=LB=50mm</p><p>　　(1)繪制軸受力簡圖（如圖a）</p><p>　　（2）繪制垂直面彎矩圖（如圖b）</p><p><b>　　軸承支反力：</b></p><p>　　FAY=FBY=Fr/2=182.05N</p><p

64、>　　FAZ=FBZ=Ft/2=500.2N</p><p>　　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</p><p>　　MC1=FAyL/2=182.05×50=9.1N·m (7)</p><p>　　(3)繪制水平面彎矩圖（如圖c）&

65、lt;/p><p><b>　　6彎矩圖</b></p><p>　　Figure 6 bending moment figure</p><p>　　截面C在水平面上彎矩為：</p><p>　　MC2=FAZL/2=500.2×50=25N·m

66、 (8)</p><p>　　(4)繪制合彎矩圖（如圖d）</p><p>　　MC=(MC12+MC22)1/2=(9.12+252)1/2=26.6N·m (9)</p><p>　　(5)繪制扭矩圖（如圖e）</p><p&g

67、t;　　轉(zhuǎn)矩：T=9.55×（P2/n2）×106=48N·m (10)</p><p>　　(6)繪制當量彎矩圖</p><p>　　轉(zhuǎn)矩產(chǎn)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：</p><p>　　Mec=[MC2+(αT)2]1/2

68、</p><p>　　=[26.62+(1×48)2]1/2=54.88N·m (11)</p><p>　　(7)校核危險截面C的強度</p><p><b>　　由式（11）</b></p><p>　　σe=Mec/0

69、.1d33=99.6/0.1×413</p><p>　　=14.5MPa< [σ-1]b=60MPa</p><p><b>　　所以該軸強度足夠。</b></p><p>　　3.3 刀片設計及其計算</p><p>　　刀片材料要求刀片應選用優(yōu)質(zhì)鋼材制造，最低硬度為 GB/T 230.1-2004

70、 中的</p><p>　　HRC45，脆性要求應符合彎曲試驗。</p><p>　　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</p><p>　　在彎曲區(qū)內(nèi)，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</p><p>　　度S。刀片的厚度對應的彎曲角度見表1。</p>&l

71、t;p>　　表 1 刀片厚度對應的彎曲角度</p><p>　　Table 1 blade thickness of the corresponding bending Angle</p><p>　　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</p><p>　　距離L,由下式計算：</p><p>　　L=

72、(32+3s)±s/2 (12)</p><p>　?。ㄔ谠囼炂陂g支承距離不變，每個支承的半徑為10mm，支承可以轉(zhuǎn)動，不計回彈。</p><p>　　彎曲試驗后刀片不能出現(xiàn)可見裂紋。）</p><p>　　當旋刀式草坪割草機刀片上不平衡量達 M

73、時，割草機運行1h 不應有任何故障和</p><p><b>　　部件損壞。其中</b></p><p><b>　　M=0.024d3</b></p><p>　　式中：M——刀片不平衡量,kg·m;</p><p>　　d——刀尖圓直徑，m。</p><p>　

74、　刀片在整機上性能要求</p><p>　?。?）刀尖最大線速度應小于96.5m/s。</p><p>　?。?）刀片制動時間：刀片以最高工作速度運轉(zhuǎn)，用秒表測量從操作者脫開操作</p><p>　　機構之時到停止轉(zhuǎn)動之時所經(jīng)過的時間。對于割草寬度在600mm 以內(nèi)的旋刀式</p><p>　　草坪割草機，當操作者脫開操作機構時，刀片應在3S

75、 內(nèi)停止；</p><p>　　1.沖頭 2.刀片 3.支承 4.彎曲區(qū) </p><p><b>　　圖 7 實驗模型</b></p><p>　　Fig 7 The experiment model</p><p>　?。?)當最大行走速度小于等于13km/h 時，每1km/h</p><p>

76、;　　制動距離為0.19m;當行走速度大于13km/h,制動</p><p><b>　　距離按下式計算：</b></p><p>　　S=0.015V （13）</p><p>　　式中：S——制動距離，m；</p&

77、gt;<p>　　V——行走速度，km/h。</p><p>　　3.4 內(nèi)置調(diào)高機構的設計</p><p>　　割草機內(nèi)置調(diào)高機構即把調(diào)高機構放置在割草機殼體內(nèi)部, 外部只有操作手柄。這種割草機美觀大方且有利于兩側(cè)車輪的布置, 但由于割草機內(nèi)部空間有限,如果設計不當將影響割草效果, 增加了內(nèi)置調(diào)高機構的結構設計難度。</p><p>　　在割草機螺

78、旋殼體低端側(cè)增加傳動連桿和一副在前后軸上的搖臂就形成了內(nèi)部調(diào)高機構。因為這一側(cè)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(diào)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(diào)整。其中用扭簧來實現(xiàn)助力調(diào)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(chǎn)。內(nèi)置調(diào)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(diào)高手柄、調(diào)高檔位座及前后軸和車輪搖臂等)如圖所示</

79、p><p>　　1.助力扭簧 2.內(nèi)置前搖臂 3.車輪搖臂 4.內(nèi)置連桿 </p><p>　　5.內(nèi)置后搖臂 6.手柄 7.調(diào)高檔位座</p><p>　　圖 8 內(nèi)置增高機構</p><p>　　Fig 8 The built-in higher institutions</p><p>　　3.4.1 內(nèi)置調(diào)高機構

80、設計計算</p><p><b>　?。?）連桿及搖臂</b></p><p>　　由于連桿和搖臂都是放置在割草機的內(nèi)部, 受到殼體和其他因素的限制, 所以內(nèi)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(jù)實際殼體空間在保證搖臂

81、轉(zhuǎn)角相等的情況下( 保證割草機四輪高度一致) ,可適當調(diào)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。</p><p>　　L.軸距 .前后搖臂轉(zhuǎn)角； 1.前搖臂初始安裝角；</p><p>　　2.后搖臂初始安裝角；r1.前搖臂臂長; r2.后搖臂臂長</p><p>　　圖9連桿及搖臂計算模型</p&

82、gt;<p>　　Fig 9 Connecting rod and rocker calculation model</p><p>　　連桿長度l 按下式計算:</p><p>　　l= (14)</p><p>　　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(diào)高精度。凡運動

83、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。</p><p>　?。?） 回位助力彈簧</p><p>　　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(zhì)量有關, 應使其在割草

84、機調(diào)高機構的中間檔位上和割草機的質(zhì)量相當。</p><p>　　k=GRcosαm/φ1 (15)</p><p>　　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( °

85、) ;φ1 為中檔時扭簧變形角( 安裝變形角)( °) 。</p><p>　　圖10 助力扭簧示意圖</p><p>　　Figure 10 Booster twist spring schemes</p><p>　　試制機型的彈簧參數(shù)如下:</p><p>　　變形角φ=66°; 彈簧自由角φ0=120°;

86、 安裝變形角</p><p>　　φ1=96°( 由于有間隙, 實際安裝角度達不到) ; 工作變形</p><p>　　角φ2=162°。材料選用碳素彈簧鋼絲C 級( 因為調(diào)高機構不頻</p><p>　　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

87、) ; 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。</p><p>　?。?）其他零件的設計</p><p&

88、gt;　　調(diào)高手柄由手柄、桿和彈性元件組成。要保證調(diào)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(chǎn)生。調(diào)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(diào)整10~60mm 割草高度, 如圖所示。</p><p>　　1.彈簧片; 2.手柄桿; 3.手柄; 4.調(diào)高檔位座</p><p>　　圖 10 調(diào)高手柄和調(diào)高檔位座</p><

89、p>　　Figure 10 Raise the handle and the high-grade a seat</p><p>　　3.5 鉸鏈的設計</p><p>　　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</p><p>　　圖11 鉸鏈連接示意圖</p>

90、<p>　　Figure 11 Hinge connection schemes</p><p>　　3.5.1 鉸鏈強度校核</p><p>　　為了能夠?qū)崿F(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</p><p>　　F1=F2=F3=F4=F5

91、=nmg/5</p><p>　　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</p><p>　　可得F''1=F''2=F''3=F''4 </p><p><b>　　由合力矩定理得</b><

92、/p><p>　　2F''1r1+2F''2r2=Me</p><p>　　可解得F''1=nmg/(4r1)</p><p><b>　　r1=</b></p><p>　　則F''1=F''2=F''3=F''

93、4=nmg/(2×）</p><p>　　可得鉚釘受到的最大切應力為：</p><p>　　τ=F''1/A1=nmg/(4××π×）</p><p>　　τ＜[τ]故該鉸鏈強度滿足條件</p><p><b>　　4 結論</b></p><

94、p>　　本次設計通過對割草機的割草裝置、行走裝置、控制機構、調(diào)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。</p><p>　　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

95、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(jīng)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(nèi)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(jīng)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。<

96、/p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 徐灝等.機械設計手冊[M].北京，機械工業(yè)出版社，2003:10-20.</p><p>　　[2] 邱宣懷.機械設計[M].第三版.北京,高等教育出版社，1989:30-50.</p><p>　　[3] 濮良貴.機械設計[M].第五版.北京,高等教育

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102、吳宗澤.機械設計課程設計手冊[M].北京：高等教育出版社，2006:12-167.</p><p>　　[21] the mechanical design manual editorial committee. Mechanical design manual [M]. Beijing: mech -anical industry press, 1988:5-98 .</p><p>　

103、　[22] LuoSuJun, ZhuShiShun. Mechanical course design concise manual [M]. Beijing: chemical industry -------press, 2006:65-89. </p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本設計是在李明教授的悉心指導和熱

104、情關懷下完成的，在本次設計中的各個階段，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，對一些零部件的設計上也給了我很多好的建議，這使我的眼界更加的開闊了，也使自己的設計更加合理。我的畢業(yè)設計較為復雜煩瑣，但是李教授仍能夠不厭其煩的給予我詳細的指導。,并仔細檢查我的圖紙，細心的指出了圖紙上一些錯誤的畫法和表示方法，讓我能夠及時的改正一些不合理的

105、設計和制圖的錯誤,這些都讓我獲益匪淺。同時我還要感謝四年當中對我進行教育的各位老師，正是通過這四年的認真學習，為我的這次順利完成畢業(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，對李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。</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　附圖1：檔位調(diào)高

106、座零件圖</p><p>　　附圖2：后軸端蓋零件圖</p><p><b>　　附圖3：搖臂零件圖</b></p><p>　　附圖4：車后軸零件圖</p><p>　　附圖5：割刀架部件圖</p><p><b>　　附圖6：鉸鏈部件圖</b></p>&l