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斜坡地割草机设计【8张图纸】【优秀】

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关键词：: 斜坡割草机设计图纸优秀优良

资源描述：

斜坡地割草机设计

23页 11000字数+说明书+开题+任务书+8张CAD图纸

中期检查表.doc

任务书.doc

割刀架.dwg

后轴端盖.dwg

开题论证.doc

摇臂.dwg

斜坡地割草机设计开题.doc

斜坡地割草机设计说明书.doc

档位调高座.dwg

档位调高座2.dwg

汇总版图纸.dwg

装配图.dwg

车后轴.dwg

选题审批表.doc

铰链.dwg

摘要……………………………………………………………………………1

关键词…………………………………………………………………………1

1 前言……………………………………………………………………………2

1.1 割草机的发展历史…………………………………………………………………2

1.2 我国割草机的发展 …………………………………………………………………3

1.2.1发展状况…………………………………………………………3

　　　1.2.2 存在问题 ……………………………………………………………3

　　1.3 斜坡地割草机的使用……………………………………………………………… 4

　　　1.3.1 设计用途……………………………………………………………………… 4

　　　1.3.2 注意事项……………………………………………………………………… 4

2 割草机的概述…………………………………………………………………………… 5

　　2.1 割草机的分类……………………………………………………………………… 5

　　2.2 割草机割草的基本要求 ……………………………………………………………6

　　2.3 本割草机的结构特点与工作原理………………………………………………… 6

3 割草机的设计计算……………………………………………………………………… 8

　　3.1 电动机的选择……………………………………………………………………… 8

　　3.2 割刀轴的设计……………………………………………………………………… 8

　　　3.2.1 轴的设计……………………………………………………………………… 8

　　　3.2.2 轴的材料选择………………………………………………………………… 9

　　　3.2.3 轴的计算……………………………………………………………………… 9

3.3 刀片的设计及其计算………………………………………………………………12

3.4内置调高机构的设计……………………………………………………………… 14

　　　3.4.1 内置调高结构的设计计算……………………………………………………14

3.5 铰链的设计…………………………………………………………………………17

4结论…………………………………………………………………………18

参考文献 ……………………………………………………………………19

致谢……………………………………………………………………………19

　　摘要：本次设计的斜坡地割草机主要由电机、机架总成、割草装置、调高机构、控制机构、行走总成、铰链组成，机架总成由割草机箱体、前后轴支撑架，割草装置由割草电机、导流罩、传动轴、割刀盘和割刀组成。本次设计通过铰链连接的方式实现了平地与斜坡地同时作业，这样既实现了平地的割草工作又做到了斜坡地的割草工作极大的提高了割草机的工作效率。本次设计的斜坡割草机既适用于平地又适用于斜坡地的两用割草机，使用电机作为割刀工作，以人工推动驱动轮行走实现了既无废气又无噪音污染。符合环保要求。

　　关键词：斜坡地；草坪；割草机；环保

1.3 斜坡地割草机的使用

1.3.1 设计用途

　　　中国柑橘种植面积和产量目前均为世界第一；柑橘是中国南方栽培面积最大、涉及就业人口最多的果树。近年来，随着我国劳动人口减少，老年及妇女劳动力增加，不仅增加了柑橘生产成本，同时造成劳动力缺乏。我国南方大部分桔园分布在山区和丘陵地区，柑橘树单一、条栽种植对机械提出了特殊要求，现有的田间作业机械因动力不足和自身体积较大而很难进入园中行间作业，满足要求的桔园作业机械设备严重缺乏，对效率高、体积小、自重小、传动平稳、适应坡地工作环境的机械设备需求越来越迫切。因此，开发研制适合丘陵山区桔园的斜坡地除草机具有重要的现实意义。。

　　　本次设计的斜坡地割草机是专为适合丘陵山区桔园设计的[5]。

1.3.2 注意事项

　　　（1）每次使用之前都需要进行一次检查，确认所有的螺栓、螺母、工具都没有磨损或损坏，对于磨钝或损坏了的刀片应当更换。

　　　（2）再检查一下要割草的草坪表面，要清除干净石头、木块、电线等其他坚硬的物体，这些物品碰到刀具时会飞甩出去而无法控制。

　　　（3）旁边有人，尤其是儿童和动物的时候，不要使用该割草机。

　　　（4）割草时一定要穿用防滑底做成的结实靴子。

　　　（5）旋转的刀片转筒可能会造成人身伤害，刀片转筒和操作人员之间的安全距离是通过导杆隔开的，一定要一直保持这个安全距离。在堤岸或斜坡上割草时尤其要注意，一定要顺着斜坡的方向割。

　　　（6）当后退拉动割草机时要特别小心，有绊倒的危险。

　　　（7）任何时候都不要将手或脚放在运动部件的上方或下方。

　　　（8）如果刀具或割草机遇到障碍或坚硬的物体时，一定要适当全面地检查割草机。

　　　（9）只有在能见度好，视野清晰的时候才可以进行工作。

2 割草机概述

2.1 割草机的分类

　　　按切割器类型可以分为旋刀式、往复式、滚刀式、甩刀式、甩绳式。其中，应用最多的是滚刀式割草机和往复式割草机。

　　　往复式割草机割茬低而整齐，草坪损失少，单位割幅的金属用量和功率消耗低，因而成本较低。它的作业速度一般为6—8km/h。提高割刀的往复次数并解决割刀的全平衡问题后，作业速度可以提高到10—12km/h。往复式割草机适用于切割直立而生长密度不过分高的草坪。

　　　旋转式割草机工作平稳，对草坪的适应性强，特别适用于稠密、倒伏、缠连的牧草，能以8—16km/h的作业速度工作，生产率高。但是结构复杂，价格高，单位割幅功率消耗大。

　　　按配套动力和作业方式分可以分为：为手推式、手扶随行式、手扶自行式、坐骑式和拖拉机悬挂式割草机。

　　　按动力驱动方式主要分为人畜力驱动、发动机驱动和电力驱动三种形式割草机。其中，以发动机驱动的割草机最多，发动机多为单缸汽油机。太阳能割草机虽然已有生产，但应用较少。

　　　动力驱动的割草机按牵引方式或悬挂方式可分为前置式、侧置式、后置式、中置式割草机。目前，也有旋刀式手推随行式割草机，大部分采用中置悬挂，而滚刀手推随行式割草机多采用前置式挂接，大型的割草机则采用混合牵引方式。

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内容简介：: 湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）中期检查表学部：理工学部学生姓名廖华平学号200841914128年级专业及班级 2008 级机械设计制造及其自动化专业（一）班指导教师姓名李明指导教师职称副教授毕业论文题目斜坡地割草机设计毕业论文工作进度已完成的主要内容尚需解决的主要问题（宋体五号，行间距单倍行距）1.开题报告已完成2.资料查询已完成3.动力系统及传动方式已选定4.整体结构设计已完成5.零部件初步设计已完成.（宋体五号，行间距单倍行距）1.图纸的绘制2.设计说明书的编写3.传动机构与零部件的设计计算4.整体的修改指导教师意见指导教师签名： 2012 年 3 月 30 日检查（考核）小组意见检查小组组长签名：年月日湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）任务书学生姓名廖华平学号200841914128年级专业及班级2008级机械设计制造及其自动化(1)班指导教师及职称李明副教授学部理工学部20 年月日填写说明一、毕业论文（设计）任务书是学院根据已经确定的毕业论文（设计）题目下达给学生的一种教学文件，是学生在指导教师指导下独立从事毕业论文（设计）工作的依据。此表由指导教师填写。二、此任务书必须针对每一位学生，不能多人共用。三、选题要恰当，任务要明确，难度要适中，份量要合理，使每个学生在规定的时限内，经过自己的努力，可以完成任务书规定的设计研究内容。四、任务书一经下达，不得随意更改。五、各栏填写基本要求。（一）主要内容和要求：1工程设计类选题明确设计具体任务，设计原始条件及主要技术指标；设计方案的形成（比较与论证）；该生的侧重点；应完成的工作量，如图纸、译文及计算机应用等要求。2实验研究类选题明确选题的来源，具体任务与目标，国内外相关的研究现状及其评述；该生的研究重点，研究的实验内容、实验原理及实验方案；计算机应用及工作量要求，如论文、文献综述报告、译文等。3文法经管类论文明确选题的任务、方向、研究范围和目标；对相关的研究历史和研究现状简要介绍，明确该生的研究重点；要求完成的工作量，如论文、文献综述报告、译文等。（二）主要参考文献与外文资料：在确定了毕业论文（设计）题目和明确了要求后，指导教师应给学生提供一些相关资料和相关信息，或划定参考资料的范围，指导学生收集反映当前研究进展的近13年参考资料和文献。外文资料是指导老师根据选题情况明确学生需要阅读或翻译成中文的外文文献。（三）毕业论文（设计）的进度安排：1设计类、实验研究类课题实习、调研、收集资料、方案制定约占总时间的20%；主体工作，包括设计、计算、绘制图纸、实验及结果分析等约占总时间的50%；撰写初稿、修改、定稿约占总时间的30%。2文法经管类论文实习、调研、资料收集、归档整理、形成提纲约占总时间的60%；撰写论文初稿，修改、定稿约占总时间的40%。六、各栏填写完整、字迹清楚。应用黑色签字笔填写，也可使用打印稿，但签名栏必须相应责任人亲笔签名。毕业论文（设计）题目斜坡地割草机设计主要内容和要求内容：中国柑橘种植面积和产量目前均为世界第一；柑橘是中国南方栽培面积最大、涉及就业人口最多的果树。近年来，随着我国劳动人口减少，老年及妇女劳动力增加，不仅增加了柑橘生产成本，同时造成劳动力缺乏。我国南方大部分桔园分布在山区和丘陵地区，柑橘树单一、条栽种植对机械提出了特殊要求，现有的田间作业机械因动力不足和自身体积较大而很难进入园中行间作业，满足要求的桔园作业机械设备严重缺乏，对效率高、体积小、自重小、传动平稳、适应坡地工作环境的机械设备需求越来越迫切。因此，开发研制适合丘陵山区桔园的斜坡地除草机具有重要的现实意义。主要技术指标:(1) 实现斜坡与平地同时除草;(2) 动力:1.53Kw；(3) 宽度：400800mm，高度300mm，长度600mm；其他要求：（1）明确设计具体任务书，设计原始条件和主要技术指标（2）设计方案的形成(比较与论证) （3）明确本设计的侧重点（4）完成的工作量(图纸不少于4张，撰写的说明书不少于1万字。)（5）主要零、部件的选择和设计（6）重要零、部件的计算与校核（7）参考文献主要参考资料（具体格式以规范化要求规定为准）1北京农业工程大学主编。农业机械学M。北京；中国农业出版社.19912黑龙江省国营农场总局农机处主编。谷物联合收割机M哈尔滨；黑龙江科技出版社，19983俊峰，董宝林等，联合收割机使用与维修M。石家庄；河北科技出版社19984高焕文等。农业机械生产学M。北京；中国农业出版社，20025中国农业机械化科学研究院，。农业机械设计手册M。北京：机械工业出版社19906董克俭等，农业机械故障排除500例M。北京：金盾出版社，20087宫元娟，田素博等，常用农业机械使用与维修M。北京：金盾出版社，20058宫元娟等农机具选型及使用与维修M。北京：金盾出版社20089陈发等棉花现代生产机械化技术与装备M。乌鲁木齐：新疆科技技术出版社，200810农业部生产局主编。农业机械M。北京：农业机械编辑部，198111柏建华，马福文等。农田作业机械使用技术问答M。北京：人民交通出版社，200012王佃学，杨在兴等，联合收获机械实用技术培训教材M北京：气象出版社，200513余泳昌等，收获机械使用与维修M郑州：中原农民出版社，1999 工作进度安排起止日期主要工作内容2011年11月25日前查阅文献收集资料、调研2012年2月1日前完成总装图、部装图和零件图的设计绘制2012年4月1日前中期考核2012年5月1日前撰写设计计算说明书2012年5月18日前毕业设计审查2012年5月28日毕业设计答辩要求完成日期：20 年月日指导教师签名：接受任务日期：20 年月日；学生本人签名：湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）开题论证记录学部：理工学部学生姓名廖华平学号200841914128年级专业及班级2008级机械设计制造及其自动化专业(1)班指导教师姓名李明指导教师职称副教授毕业论文（设计）题目斜坡地割草机的设计论证小组质疑及指导意见学生回答简要记录论证小组成员签名记录人签名：论证时间： 2011 年12 月14 日湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）开题论证审批表学生姓名廖华平学号200841914128年级专业及班级200级机械设计制造及其自专业（ 1 ）班指导教师及职称李明副教授开题时间年月日毕业论文（设计）题目斜坡地割草机设计文献综述（选题研究意义、国内外研究现状、主要参考文献等）（宋体五号，行间距单倍行距。）选题研究意义中国柑橘种植面积和产量目前均为世界第一；柑橘是中国南方栽培面积最大、涉及就业人口最多的果树。近年来，随着我国劳动人口减少，老年及妇女劳动力增加，不仅增加了柑橘生产成本，同时造成劳动力缺乏。我国南方大部分桔园分布在山区和丘陵地区，柑橘树单一、条栽种植对机械提出了特殊要求，现有的田间作业机械因动力不足和自身体积较大而很难进入园中行间作业，满足要求的桔园作业机械设备严重缺乏，对效率高、体积小、自重小、传动平稳、适应坡地工作环境的机械设备需求越来越迫切。因此，开发研制适合丘陵山区桔园的斜坡地除草机具有重要的现实意义。国内外研究现状1830年英格兰工程师Edwin Beard Budding 发明了草坪割草机。草坪割草机的英文定义为lawn mower;garden tool for mowing grass on lawns .顾名思义，它的主要功能是对牧草进行切割，并在地面上形成一定形状的厚度的草埔。自从发明了草坪割草机以来，割草机在不断地改变和进步，迄今为止国外已经开发和研究了多种类型的商品化产品。目前国外公司由于起步较早，在割草机的设计方面走在前沿。国外还经常组织割草机的设计大赛来鼓励割草机的创新设计。总的来说，随着技术的进步，割草机在朝更舒适，更节能，噪音更低，效率更高，割草量更大的方向发展。割草机由空气冷却，四冲程发动机，通常是12马力的功率或更小。发动机或由电线拖动或三电力启动。切断装置的旋转刀片通过皮带或者链条与发动机相连。一些包含一个传递动力轴来附加别的维修工具，但大部分没有。实际上，OPEI 用很多非常专业的定义割草机。目前国外知名的割草机企业如下：美国Toro公司、美国John Deere 公司、日本Honda公司、日本Zenoah公司、德国Stihl公司、澳洲Rover公司、德国Solo公司及英、瑞士等国家的一些公司，我们可以从中获取割草机设计的成功案例及产品开发研究方法、趋势、研究成果等资料。主要参考文献【1】北京农业工程大学主编。农业机械学【M】。北京；中国农业出版社.1991【2】黑龙江省国营农场总局农机处主编。谷物联合收割机【M】哈尔滨；黑龙江科技出版社，1998【3】刘俊峰，董宝林等，联合收割机使用与维修【M】。石家庄；河北科技出版社1998【4】高焕文等。农业机械生产学【M】。北京；中国农业出版社，2002【5】中国农业机械化科学研究院，。农业机械设计手册M。北京：机械工业出版社1990【6】董克俭等，农业机械故障排除500例【M】。北京：金盾出版社，2008【7】宫元娟，田素博等，常用农业机械使用与维修【M】。北京：金盾出版社，2005【8】宫元娟等农机具选型及使用与维修【M】。北京：金盾出版社2008【9】陈发等棉花现代生产机械化技术与装备【M】。乌鲁木齐：新疆科技技术出版社，2008【10】农业部生产局主编。农业机械【M】。北京：农业机械编辑部，1981【11】柏建华，马福文等。农田作业机械使用技术问答【M】。北京：人民交通出版社，2000【12】王佃学，杨在兴等，联合收获机械实用技术培训教材【M】北京：气象出版社，2005【13】余泳昌等，收获机械使用与维修【M】郑州：中原农民出版社，1999研究方案（研究目的、内容、方法、预期成果、条件保障等）（宋体五号，行间距单倍行距）研究方案研究目的：通过设计斜坡地割草机提高自己对所学知识的融会贯通，提高自己的动手查阅能力和自己的综合分析能力，增强自身的设计分析能力。研究内容：明确设计具体任务，设计原始条件及主要技术指标；设计方案的形成（比较与论证）；总体方案的拟定与计算，关键零件的强度的计算与分析：如传动齿轮、轴等，典型零件如车架的结构设计说明。研究方法：通过网上资料的搜索和对市场的亲身调查去了解现在割草机的发展现状、现在的技术水平和现在的一些设计数据，然后针对指导老师所给的课题通过前面的参考、大学四年所学的知识、各种渠道查到的数据资料、自己的数据计算和指导老师的帮助，完成好这份斜坡地割草机的设计任务。预期成果：1、不少于设计图纸4张（0#），全部是CAD绘制。、计算说明书不得少于1.0万字。包括:1）前言：主要写设计的目的、意义、研究的现状、本毕业设计的主要内容。2）总体方案的拟定与计算：方案的比较、选优、必要的简图和设计计算，验证能达到上述设计目标。蓄电池、电动机及其控制器、轮胎、轮辋等的选型说明。3）关键零件的强度的计算与分析：如齿轮、轴等，可以用计算机辅助设计计算。4）典型零件如车架的结构设计说明：有必要的插图，文字针对插图进行说明。5）设计总结：是对整个毕业设计主要成果的总结。在总结中明确指出本毕业设计的优点和缺点（或没有考虑周全的地方)，对其应用前景和社会、经济价值等加以预测和评价，并指出今后进一步改进设计的方向与设想。6）致谢：对老师和给予指导或协助完成毕业设计工作的组织和个人表示感谢。条件保障：通过计算的校核、计算数值的是否合理、适当的计算机演示的及图纸样子的合理性可以判断出自己所设计的斜坡地割草机是否有问题，这样就可以保障自己设计。时间进程安排（各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等）（宋体五号，行间距单倍行距）起止日期主要工作内容2011.9.10前选题2011.9.10-9.15 下达任务书2011916-2011930 开题2011101-2012415 设计2012416-420 中期考核2012416-430 完善与总结课题2012430前提交正稿与预审201251-525 答辩与修改开题论证小组意见组长签名：年月日专业委员会意见专业教研室主任签名：年月日注：此表意见栏必须由相应责任人亲笔填写。专业名称必须是全称，例如“会计学专业”，班序号用阿拉伯数字“1”、“2”标注。此表如不够填写，可另加页。湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计斜坡地割草机设计THE DESIGN OF WEEDING MACHINE FOR SLOPE AREA学生姓名：廖华平学号：200841914128年级专业及班级：2008级机械设计制造及其自动化（1）班指导老师及职称：李明副教授学部：理工学部湖南长沙提交日期：2012年5月湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。同时，本设计的著作权由本人与湖南农业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。毕业设计作者签名：年月日目录摘要1关键词11 前言2 1.1 割草机的发展历史2 1.2 我国割草机的发展 3 1.2.1发展状况31.2.2 存在问题 31.3 斜坡地割草机的使用 41.3.1 设计用途 41.3.2 注意事项 42 割草机的概述 52.1 割草机的分类 52.2 割草机割草的基本要求 62.3 本割草机的结构特点与工作原理 63 割草机的设计计算 83.1 电动机的选择 83.2 割刀轴的设计 83.2.1 轴的设计 83.2.2 轴的材料选择 93.2.3 轴的计算 9 3.3 刀片的设计及其计算12 3.4内置调高机构的设计 143.4.1 内置调高结构的设计计算14 3.5 铰链的设计174结论18参考文献 19致谢19斜坡地割草机设计学生：廖华平指导老师：李明(湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128)摘要：本次设计的斜坡地割草机主要由电机、机架总成、割草装置、调高机构、控制机构、行走总成、铰链组成，机架总成由割草机箱体、前后轴支撑架，割草装置由割草电机、导流罩、传动轴、割刀盘和割刀组成。本次设计通过铰链连接的方式实现了平地与斜坡地同时作业，这样既实现了平地的割草工作又做到了斜坡地的割草工作极大的提高了割草机的工作效率。本次设计的斜坡割草机既适用于平地又适用于斜坡地的两用割草机，使用电机作为割刀工作，以人工推动驱动轮行走实现了既无废气又无噪音污染。符合环保要求。关键词：斜坡地；草坪；割草机；环保 Design of weeding machine for slope areaAuthor: Liao Huaping Tutor: Li Ming(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128) 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 protection1 前言1.1 割草机的发展历史在割草机问世之前，草坪的修剪主要工具是镰刀，放牧牛羊也是保持草地平整的重要方法。随着高尔夫球、网球及足球等运动的兴起，人们拥有平整美观的草地做运动场地的要求越来越迫切。1805年英国人普拉克内特发明了第一台收割谷物并能切割杂草的机器，由人推动机器，通过齿轮传动带动旋刀割草，这就是旋刀割草机的雏形。1830年，英国纺织工程师比尔.布丁取得了滚筒割草机的专利，1832年兰赛姆斯农机公司开始批量生产滚筒割草机，1902年英国人伦敦恩斯制造了内燃机做动力的滚筒式割草机，其原理至今还在使用。在西方发达国家，20世纪初期，割草机就得到了快速的发展1。随着社会的进步和经济的发展，人们对生存环境的要求也越来越高，城市环境的保护得到越来越多的重视。我国草坪建设也得到了迅速的发展。草坪美化环境，固土护坡，净化空气多种功能已经成为人们的共识。从第一台滚刀式割草机的问世，到现在已经过了100多年了，原来主要应用于牧场的机械已经发展成为有几十个品种，适用于不同场合的割草机。我国生产割草机起步较晚，生产企业的规模普遍较小，产品用途较为单一，均没有形成规模批量，所以长期以来，割草机均以进口为主。据统计，到1999年底我国有各种园林机械10万台，1999年的割草机销售量在3万台左右，其中80%为进口。我国割草机进口主要来自于日本、美国、意大利、瑞典等国家，进口价格在0.38万元到5.8万元。改革开放以来，我国的草坪业由兴起到长足发展，只有十几年的时间，却为草坪机械业的发展带来了勃勃生机。首先是机械先进，90%以上为进口产品，其次外从草坪建植到养护生产环节机械配套齐全，基本上实现了全程机械化，其三是产品品种多、系列化程度高。而在草坪机械中割草机发展最快，我国引进使用的割草机有美国和日本等十几个国家的几十种机型，我国也已经开始生产割草机，目前国内外所用的割草机种类繁多，其分类方法也多样化2。我国目前生产的割草机以刀具类型可分为滚刀式和旋刀式两大类。滚刀式割草机由带有刀片的滚筒和和不动的床刀组成。它较旋刀式割草机有更好的修剪质量，是高质量草坪最常用的割草机型。适用于草高3-80毫米的草坪，其问题主要是价格贵，维修保养要求严格。而旋刀式割草机是由横向悬挂在直立轴上的刀片高速旋转打切草的上部叶片，它适合于在25-80毫米范围内的剪草。由于其价格低廉，保养、维修方便、使用灵活，只要将刀片磨快，剪草效果还是可以的。因此，一般要求的草坪都选用它，成为目前国内外最流行的割草机。以动力划分可以分为机动和人推两类。人推的主要是滚刀式，小巧灵活，适于家庭庭院中小型草坪使用。机动的又分为柴油机、汽油机和电动机三类驱动。其中以小型汽油机作为动力的较为普遍，而柴油机多用于大型的割草机械，如牧场的割草机。1.2 我国割草机的发展1.2.1 发展状况据调查，国内生产割草机的厂家大约有50家左右。多数为园艺系统的公司以及转产割草机的机械厂。市场上草坪修剪机的品牌很多，有进口的产品，也有国内制造和中外合资的，从功率2.6-1.2千瓦，剪幅从43.2-127厘米。国内的生产厂家主要有：中美合资江苏淮阴泛亚园林机械有限公司，生产立特牌-NEAT草坪割草机，占国内市场的50%，现年产5000台。目前正着手进行年产5万台割草机的技术改造，其动力选用日本本田发动机。南通机床厂为转产生产割草机的厂家。其产品为地草王系列产品；56厘米自走式草坪割草机（4.5千瓦），84厘米随进式割草机（7.8千瓦），84厘米电启动式割草机（7.8千瓦），122厘米坐骑式割草机（13.4千瓦）。该厂生产除发动机以外的零部件，发动机多选用美国产品，1999年已经有产品出口美国。山东省莱州市仲院宇峰铡草机厂研制出全新微型电动铡草机，该机以0.75-1.1kW单相照明电为动力，无电地区或停电时用165、175、180等型号柴油机为动力，适宜铡切玉米秸、麦秸、稻草及青贮饲料，每小时铡草量300-400kg，切草长度为1.5-2cm。整机结构紧凑，体积小，重量轻，全机重仅32kg，移动方便，并具有切碎均匀、出料顺畅、扬程远、噪音低等特点。目前，我国已经研制开发出来草坪割草机试验台，草坪割草机为现代城市绿化的重要设备，目前市场上国产的机器均有一定的市场，但质量参差不齐。对于草坪割草机的安全指标，仅有检测方法，没有现成的撞击试验专用设备。为了对其进行科学的测试，北京市农机试验鉴定推广站研制成功草坪割草机专用试验台。该试验台自动化程度高，采用了气动传动技术、机电安全锁定机构及气动调速技术，可对国内各型草坪割草机进行安全性能试验，能够完成草坪机的撞击试验和刀片护罩强度试验。试验结果表明，该专用试验台达到国内先进水平，检测快捷，安全性高3。1.2.2 存在问题国内割草机械市场发展缓慢，我国草坪机械产品全线接受检验，应用中暴露出些质量问题。对此，有关专家认为，当前我国畜牧机械产品质量水平低的原因有以下几个方面。目前草地草坪业投入始终严重不足，相对支持力度减缓甚至下降，使得许多割草机械制造企业纷纷转产或停产，再加上我国与欧美等发达国家存在着技术、制造手段、工艺等方面的差距，制造能力和水平进一步拉大了距离。如现有割草机械生产制造企业的产品质量低，使用故障多、可靠性差。往复式割草机工作半天即需刃磨，使用可靠性不到80。国外割草机工作400公顷，故障率仅为4左右，而我国的产品在同样的作业量其故障率为25左右。在相同作业情况下，我国的割草机完成的工作量仅是国外同类机型的一半。产品品种不全，成套性差。美国约翰迪尔公司的割草机械有13个品种49个机型；纽荷兰公司现生产12个品种25个机型，可供各种经营规模的用户选择。我国的用户不能根据自己的经营规模选择合适的机具，机具使用效益不高。产品技术水平低。割草机械产品技术水平高低是衡量该行业整体科学技术水平的重要标志之一。一段时间内，由于资金投入严重不足，技术创新的原动力、研发能力、技术模仿步伐放缓甚至停顿。我国已定型的割草机械大部分属国外上世纪的技术水平，20多年来基本没有什么大的改进与创新。缺乏应有的售后服务体系。专家分析认为，造成割草机械产品质量水平低的原因有多方面，但缺乏资金投入和人才短缺是造成研发能力和生产制造工艺水平低的关键所在4。1.3 斜坡地割草机的使用1.3.1 设计用途中国柑橘种植面积和产量目前均为世界第一；柑橘是中国南方栽培面积最大、涉及就业人口最多的果树。近年来，随着我国劳动人口减少，老年及妇女劳动力增加，不仅增加了柑橘生产成本，同时造成劳动力缺乏。我国南方大部分桔园分布在山区和丘陵地区，柑橘树单一、条栽种植对机械提出了特殊要求，现有的田间作业机械因动力不足和自身体积较大而很难进入园中行间作业，满足要求的桔园作业机械设备严重缺乏，对效率高、体积小、自重小、传动平稳、适应坡地工作环境的机械设备需求越来越迫切。因此，开发研制适合丘陵山区桔园的斜坡地除草机具有重要的现实意义。本次设计的斜坡地割草机是专为适合丘陵山区桔园设计的5。1.3.2 注意事项（1）每次使用之前都需要进行一次检查，确认所有的螺栓、螺母、工具都没有磨损或损坏，对于磨钝或损坏了的刀片应当更换。（2）再检查一下要割草的草坪表面，要清除干净石头、木块、电线等其他坚硬的物体，这些物品碰到刀具时会飞甩出去而无法控制。（3）旁边有人，尤其是儿童和动物的时候，不要使用该割草机。（4）割草时一定要穿用防滑底做成的结实靴子。（5）旋转的刀片转筒可能会造成人身伤害，刀片转筒和操作人员之间的安全距离是通过导杆隔开的，一定要一直保持这个安全距离。在堤岸或斜坡上割草时尤其要注意，一定要顺着斜坡的方向割。（6）当后退拉动割草机时要特别小心，有绊倒的危险。（7）任何时候都不要将手或脚放在运动部件的上方或下方。（8）如果刀具或割草机遇到障碍或坚硬的物体时，一定要适当全面地检查割草机。（9）只有在能见度好，视野清晰的时候才可以进行工作。2 割草机概述2.1 割草机的分类按切割器类型可以分为旋刀式、往复式、滚刀式、甩刀式、甩绳式。其中，应用最多的是滚刀式割草机和往复式割草机。往复式割草机割茬低而整齐，草坪损失少，单位割幅的金属用量和功率消耗低，因而成本较低。它的作业速度一般为68km/h。提高割刀的往复次数并解决割刀的全平衡问题后，作业速度可以提高到1012km/h。往复式割草机适用于切割直立而生长密度不过分高的草坪。旋转式割草机工作平稳，对草坪的适应性强，特别适用于稠密、倒伏、缠连的牧草，能以816km/h的作业速度工作，生产率高。但是结构复杂，价格高，单位割幅功率消耗大。按配套动力和作业方式分可以分为：为手推式、手扶随行式、手扶自行式、坐骑式和拖拉机悬挂式割草机。按动力驱动方式主要分为人畜力驱动、发动机驱动和电力驱动三种形式割草机。其中，以发动机驱动的割草机最多，发动机多为单缸汽油机。太阳能割草机虽然已有生产，但应用较少。动力驱动的割草机按牵引方式或悬挂方式可分为前置式、侧置式、后置式、中置式割草机。目前，也有旋刀式手推随行式割草机，大部分采用中置悬挂，而滚刀手推随行式割草机多采用前置式挂接，大型的割草机则采用混合牵引方式。2.2 割草机割草的基本要求不论是哪一种类型的割草机对草坪修剪的基本要求是一样的：（1）割草高度可根据要求调整，适应高度调整范围大，当草坪要求修剪很低能达到要求。（2）割草整齐、平整，同一行程前后割草高度一致，两次作业行程衔接平滑、无接茬。（3）对地形的适应能力强，仿行能力强，随地形变化前后剪草高度一致。（4）割草机对草坪碾压轻、伤害少。（5）草屑收集干净，或被切割部分细碎性能好（草屑撒在草坪中当肥料时），以便于洒落在草坪下及时腐烂。（6）割草机质量好，故障少，节省燃料、效率高。（7）易于操作、轻便灵活、维修调试方便，零部件通用性和互换性好。（8）正确掌握修剪草坪的时间并且制定科学的修剪高度和修剪频率。2.3 本割草机的结构特点与工作原理（1）设计结构特点本设计的斜坡地割草机是由电机、机架总成、割草装置、调高机构、控制机构、行走总成等部分组成如图1所示图1 整体结构图Fig1 The overall structure diagram机架总成由割草机箱体、前后轴支撑架构成，我们设计成一体，主要用来支撑和安装其他部件。如图2 所示图2 机架总成示意图Fig2 A frame assembly diagram割草装置由割草电机、导流罩、传动轴、割刀盘和割刀组成，割草电机安装在导流罩的上方，刀盘和割刀通过传动轴安装在导流罩内，割刀采用优质合金工具钢制造，以保证其具有较高的锋刃度和搞磨强度。如图3 所示图3 割草装置示意图Fig3 Cutting grass device schemes调高机构由车轮摇臂，连杆，助力弹簧，调高手柄，调高档位座，后轴，前轴组成。控制机构由控制手柄，控制按钮，开关盒，及开关组成。如图 4 所示1手柄 2控制手柄 3控制按钮 4开关盒图 4 扶手示意图 Fig 4 Armrest schemes 行走装置由行走轮，轴承等组成。如图 5 所示。（1）本设计斜坡地割草机原理本设计斜坡地割草机以普通的小型旋转式割草机为基础，通过铰链的方式将斜坡地割草装置连接在一起来实现角度的变换，从而实现斜坡地的割草工作。（2）本设计方案的特点本设计通过手推的方式来实现机器的行走，以电机来驱动刀片的旋转，以铰链连接来实现斜坡工作，图5 轮胎示意图Fig 5 Tire schemes3 割草机的设计计算3.1 电动机的选择通常需要割断草所需的力较大且转速较大大约在3000r/min故而选择Y802-2其技术参数：功率：1.1KW 转速：2830r/min 质量：18kg选择原因：转速较大，质量较小。3.2 割刀轴的设计3.2.1 轴的设计轴的设计也和其它零件的设计相似，包括结构设计和工作能力计算两方面的内容。轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。轴的结构设计不合理，会影响轴的工作能力和轴上零件的工作可靠性，还会增加轴的制造成本和轴上零件装配的困难等。因此，轴的结构设计是轴设计中的重要内容。轴的工作能力计算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算。多数情况下，轴的工作能力主要取决于轴的强度。这时只需要对轴进行强度计算，以防止断裂或塑性变形。而对于刚性要求较高的轴（如车床主轴）和受力大的细长轴，还应进行刚度计算，以防止工作时产生过大的弹性变形。对高速运转的轴还应进行振动稳定性计算，以防止发生共振而破坏。轴的结构设计又包括制定处合理的外形和全部结构尺寸。轴的结构主要取决于以下因素：轴在机器中的安装位置及形式；轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及和轴联结的方法；载荷性质、大小、方向及分布情况；轴的加工工艺等。而影响轴的因素较多，且其结构形式又要随着具体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式。设计时，必须使轴满足以下条件：轴和轴上工作的零件要有准确的工作位置；轴上的零件应便于装卸和调整；轴应具有良好的制造工艺等。3.2.2 轴的材料选择轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用扎制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造轴尤为广泛，其中最常用的是45钢。合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更高的淬火性能。因此，在传递大的动力时，并且要求减小尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或者低温条件下工作的轴，常采用合金钢。各种热处理（高频淬火、渗碳、氮化、氰化等）以及表面强化处理（喷丸、滚压），对提高轴的抗疲劳强度都有着显著的效果。高强度铸铁和球墨铸铁容易作成复杂的形状，且具有廉价、良好的吸振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低的优点，可以用于制造外形比较复杂的轴。3.2.3 轴的计算（1）初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。本设计选取轴的材料为45钢，调质处理,适用于承受交变负荷、中等负荷，强烈磨损、无很大冲击的重要零件。取A0=112，于是得 (1)又因为因此选择直径d1=20mm（刀片连接器） d2=22mm（与轴承配合处）d3=24mm（限制轴承处）d4=20（与电机连接）（2）轴的结构设计初选用7206c型角接触球轴承，其内径为30mm,宽度为16mm.考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：L2=（2+20+16+55）=93mm (2)III段直径d3=35mmL3=L1-L=50-2=48mm (3)段直径d4=45mm 由手册得：c=1.5 h=2c=21.5=3mmd4=d3+2h=35+23=41mm (4)长度与右面的套筒相同，即L4=20mm但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：（30+32）=36mm因此将段设计成阶梯形，左段直径为36mm段直径d5=30mm. 长度L5=19mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=100mm(3)按弯矩复合强度计算求分度圆直径：已知d1=50mm求转矩：已知T2=50021.8Nmm求圆周力：Ft根据课本P127（6-34）式得Ft=2T2/d2=50021.8/50=1000.436N (5)求径向力Fr根据课本P127（6-35）式得Fr=Fttan=1000.436tan200=364.1N (6)因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=50mm (1)绘制轴受力简图（如图a）（2）绘制垂直面弯矩图（如图b）轴承支反力： FAY=FBY=Fr/2=182.05N FAZ=FBZ=Ft/2=500.2N 由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为 MC1=FAyL/2=182.0550=9.1Nm (7) (3)绘制水平面弯矩图（如图c）6弯矩图Figure 6 bending moment figure截面C在水平面上弯矩为：MC2=FAZL/2=500.250=25Nm (8) (4)绘制合弯矩图（如图d）MC=(MC12+MC22)1/2=(9.12+252)1/2=26.6Nm (9) (5)绘制扭矩图（如图e）转矩：T=9.55（P2/n2）106=48Nm (10) (6)绘制当量弯矩图转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化，取=1，截面C处的当量弯矩：Mec=MC2+(T)21/2=26.62+(148)21/2=54.88Nm (11) (7)校核危险截面C的强度由式（11）e=Mec/0.1d33=99.6/0.1413=14.5MPa -1b=60MPa 所以该轴强度足够。3.3 刀片设计及其计算刀片材料要求刀片应选用优质钢材制造，最低硬度为 GB/T 230.1-2004 中的HRC45，脆性要求应符合弯曲试验。弯曲试验：如图所示，用半径 16mm 的圆冲头，以最小20mm/S 的冲压速度压在弯曲区内，将刀片弯成角度，冲头和支承宽度应大于或等于试验刀片的厚度S。刀片的厚度对应的弯曲角度见表1。表 1 刀片厚度对应的弯曲角度Table 1 blade thickness of the corresponding bending Angle厚度 s/mm角度a/()s3.53.5s4.5s4.5754530非平刀片应在最不利的位置试验，弯曲中心与刀片的整体长度中心一致。支承距离L,由下式计算：L=(32+3s)s/2 (12)（在试验期间支承距离不变，每个支承的半径为10mm，支承可以转动，不计回弹。弯曲试验后刀片不能出现可见裂纹。）当旋刀式草坪割草机刀片上不平衡量达 M 时，割草机运行1h 不应有任何故障和部件损坏。其中M=0.024d3式中：M刀片不平衡量,kgm;d刀尖圆直径，m。刀片在整机上性能要求（1）刀尖最大线速度应小于96.5m/s。（2）刀片制动时间：刀片以最高工作速度运转，用秒表测量从操作者脱开操作机构之时到停止转动之时所经过的时间。对于割草宽度在600mm 以内的旋刀式草坪割草机，当操作者脱开操作机构时，刀片应在3S 内停止；1.冲头 2.刀片 3.支承 4.弯曲区图 7 实验模型Fig 7 The experiment model （3)当最大行走速度小于等于13km/h 时，每1km/h制动距离为0.19m;当行走速度大于13km/h,制动距离按下式计算：S=0.015V （13）式中：S制动距离，m；V行走速度，km/h。3.4 内置调高机构的设计割草机内置调高机构即把调高机构放置在割草机壳体内部, 外部只有操作手柄。这种割草机美观大方且有利于两侧车轮的布置, 但由于割草机内部空间有限,如果设计不当将影响割草效果, 增加了内置调高机构的结构设计难度。在割草机螺旋壳体低端侧增加传动连杆和一副在前后轴上的摇臂就形成了内部调高机构。因为这一侧割草机工作时气流速度不高, 这样既不影响出草又能顺利进行调高操作( 试验结果满足设计要求) ; 同时用拉簧、压簧或扭簧来实现助力调整。其中用扭簧来实现助力调整占用空间最小, 且成本最低、结构最简单, 非常适合于大规模生产。内置调高机构设计的重点是连杆、摇臂和助力弹簧。其他相关零件均可以借用原有的( 如调高手柄、调高档位座及前后轴和车轮摇臂等)如图所示1.助力扭簧 2.内置前摇臂 3.车轮摇臂 4.内置连杆 5.内置后摇臂 6.手柄 7.调高档位座图 8 内置增高机构Fig 8 The built-in higher institutions3.4.1 内置调高机构设计计算（1）连杆及摇臂由于连杆和摇臂都是放置在割草机的内部, 受到壳体和其他因素的限制, 所以内置的连杆及摇臂不可能像外置机构那样可以设计成简单的平行四连杆机构, 而是需要改变摇臂安装角度及其臂长, 还往往会出现前后摇臂初始安装角和臂长均不相等的情况。图5所示为简化了的计算模型, 根据实际壳体空间在保证摇臂转角相等的情况下( 保证割草机四轮高度一致) ,可适当调整确定前后摇臂的安装角度、臂长和连杆的长度。其可以通过计算机进行优化设计, 也可以用做图法设计确定。L.轴距 .前后摇臂转角； 1.前摇臂初始安装角；2.后摇臂初始安装角；r1.前摇臂臂长; r2.后摇臂臂长图9连杆及摇臂计算模型Fig 9 Connecting rod and rocker calculation model 连杆长度l 按下式计算:l= (14)设计零件时在空间允许的情况下应保证前后摇臂最长, 这样可以最大限度地保证调高精度。凡运动的零件均应进行运动校核, 连杆及摇臂与壳体的最小间隙应控制在510mm, 连杆与旋刀的间隙应大于20mm。（2）回位助力弹簧回位助力弹簧选用扭簧, 如图所示。扭簧串在弯折前轴上, 不占用割草机工作空间, 扭簧的一端通过弹簧上设计的仿形挂钩挂在前轴摇臂上, 另一端靠在挡草前弧板作为固定端。设计扭簧时其安装扭矩与割草机的质量有关, 应使其在割草机调高机构的中间档位上和割草机的质量相当。k=GRcosm/1 (15)式中: k 为扭簧刚度( Nmm/) ; G 为割草机重量( N) ; R 为车轮摇臂长度( mm) ; m 为中档时车轮摇臂水平夹角( ) ;1 为中档时扭簧变形角( 安装变形角)( ) 。图10 助力扭簧示意图Figure 10 Booster twist spring schemes试制机型的弹簧参数如下:变形角=66; 弹簧自由角0=120; 安装变形角1=96( 由于有间隙, 实际安装角度达不到) ; 工作变形角2=162。材料选用碳素弹簧钢丝C 级( 因为调高机构不频繁使用, 满足要求即可) :切变模量G=79000( MPa) ; 弹性模量E=206000( MPa) ; 抗拉强度b=1520( MPa) ; 许用弯曲应力Bp =1216( MPa) ; 钢丝直径d=4.0( mm) ; 弹簧中径D=22( mm) ;旋绕比C=5.50; 曲度系数K1=1; 有效圈数n=8; 实际刚度k=78.11 ( Nmm/) ; 安装拉杆受力( 最高割草) =166.4N; 工作拉杆受力( 最低割草) =310.8N。（3）其他零件的设计调高手柄由手柄、杆和弹性元件组成。要保证调高机构可靠和操作轻便, 工作中不应有自动脱档、跳档和其他失效现象产生。调高档位座可用钢板或塑料制作,一般有510 个档位, 通过各档可以调整1060mm 割草高度, 如图所示。1.弹簧片; 2.手柄杆; 3.手柄; 4.调高档位座图 10 调高手柄和调高档位座Figure 10 Raise the handle and the high-grade a seat3.5 铰链的设计为了实现割草机的斜坡地工作，本设计采用铰链将两个普通割草机连接起来通过铰链实现斜坡作业。铰链与车身采用螺钉连接如图11所示图11 铰链连接示意图Figure 11 Hinge connection schemes 3.5.1 铰链强度校核为了能够实现铰链的斜坡地作业，必须对铰链进行强度校核。铰链的材料为HT200，铰链上有四个螺钉。在通过铆钉组截面形心的力F作用下，每个铆钉上所受的力相等，即F1=F2=F3=F4=F5=nmg/5在力偶距Me作用下，其所承受的力Fi与其至铆钉组截面形心的距离ri成正比，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=则F1=F2=F3=F4=nmg/(2）可得铆钉受到的最大切应力为：=F1/A1=nmg/(4）故该铰链强度满足条件4 结论本次设计通过对割草机的割草装置、行走装置、控制机构、调高机

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