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环保
草坪
修剪
结构设计
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环保草坪修剪机结构设计含14张CAD图,环保,草坪,修剪,结构设计,14,CAD
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一、选题依据1论文（设计）题目环保草坪修剪机结构设计2研究领域机械设计制造及其自动化机械设计、机械原理3论文（设计）工作的理论意义和应用价值随着经济的发展和社会的进步,人们对生存环境的要求越来越高。城市化进程的加快与城市绿化标准的提高，使得国内草坪需求大幅提升，如江河堤坝、高速公路、铁路等交通水利设施的护坡以及屋顶花园、室内绿化都需要优质草坪。草坪美化环境、固土护坡、净化空气的多种功能已成为人们的共识，为草坪业的发展创造了良好的条件。草坪业的迅猛发展，意味着草坪修剪机械的大量需求，对草坪修剪机械的需求增大，现阶段已开发了几十种适用于不同场合的草坪修剪机。但我国生产草坪修剪机起步较晚，企业规模普遍较小，产品用途较为单一。并且市场上现有的草坪修剪机多以燃油机械动力驱动，存在噪音大、有污染等问题。园林机械设备的迅速发展, 科学技术的不断进步，“环保”、“节能”将成为生产力发展的第一路线，为适应小面积和特殊区域草坪的使用和发展, 应研制一种无动力环保节能草坪修剪机。该类草坪修剪机具有不需要能源;结构简单、体积小、无噪音、无污染、无振动的优点。 动力引擎的草坪修剪机不仅产生噪声污染，不适用与办公和学习的地方，由于具有动力装置，保养维修费用较高，同时动力引擎草坪修剪机主要依靠刀片的高速旋转把草割断，通过旋转气流把草排出，因此，对整机的安全性要求较高，操作时也会给工作人员带来强烈的震动，使得操作者很不舒服，虽然动力引擎草坪修剪机割草效率较高，割草效果较好，但是价格也相对昂贵，对于一般用户难以接受，所以研究一种无引擎且造价较低的草坪修剪机势在必行! 4目前研究的概况和发展趋势在草坪修剪机械发展的历史上，第二次世界大战是一个转折点。在 20 世纪 30 年代前后，每年生产的各类草坪修剪机数量约 3 万台左右。战后，美国经济得到复兴， 允许现役军人低价买房不付现金，大批建设房屋并出售，促使草坪修剪机械得到迅速发 展，生产量急剧上升，1947 年达 36 万台，1974 年达 700 万台。20 世纪 70 年代后期开始,草坪修剪机的市场销售量逐渐趋向饱和，但每年仍保持在 500 万600 万台的销量。 草坪修剪机在数量增加的同时，其性能也在不断改进。1950 年，美国第一台无线电操纵的草坪修剪机诞生：1978 年，Clarence Noke 研制出了可进行草坪修剪编程的草坪修剪机；20 世纪 80 年代，一些新的草坪设备又投放市场，如 Mulching mower Shredder,Lawn dethatcher,String trimmer 等，以及清洁草坪用的 Blower,Lawn vacuum,Lawn sweeper。到了 80 年代后期，string trimmer 被认为是一件普通的家庭用具。 我国生产草坪修剪机起步较晚，从 1958 年才开始研制畜力割草机，现有的草坪修剪机根据其工作原理和形式可分为滚刀式、悬刀式和扫雷式三种类型。草坪修剪机的制造技术和工艺并不复杂,与高精端产品相比,它的研发门槛是较低的。以前之所以主要依靠进口,一是因为国内市场需求量小, 二是草坪修剪机最核心的部件四冲程汽油发动机需要进口, 在重庆设厂的嘉陵-本田发动机有限公司生产的通用发动机正式投放市场 ,在一定程度上解决了国产草坪修剪机的动力问题。动力装置解决后, 国产草坪修剪机的成本优势显示出来，国内组装草坪修剪机越来越容易,技术越来越成熟,优势也越来越大。另外,在销售渠道上,国产机的优势将更明显。无论是按城市人均应有的草坪面积来计算，还是按种草草坪面积和国家有关部门的规划来预测，我国草坪草坪修剪机的需求量巨大。据不完全统计，在全国 500 个城市 66 万 hm2 绿地面积中草坪占 18 万 hm2，现今我国多数城市人均草地面积约 1m2，与发达国家相比有着较大的差距，多数城市加大了绿化程度。近年，我国草坪业的年增长率高达 30% 40%； 按国家建设部规定，2005 年后城市建设区人均公共绿地面积要达到 8m2，按草地面积一般占绿地面积的 30%推算，今后 3 年至少需植草坪 18 多万 hm2，每年约需草坪修剪机 18 万台。随着人们对环境保护、固土防沙意识的日益增强，退耕还草政策的进一步实行，草坪修剪机市场容量将成倍增长。 草坪修剪机必须符合当今人类对环境保护方面的需求，应不断地采用先进技术。采用液压、电力或气动驱动，是环保型草坪修剪机械及设施开发的途径之一，是世界草坪修剪机新的发展趋势。如 Pottcrson 公司设计开发利用 PTO(取力器)驱动液压系统的新型草坪修剪机，以及采用高效率低噪音液压系统来驱动刀片的“快速拆卸”旋转式草坪修剪机；常州、宁波等地已有采用小型电机作动力驱动的草坪修剪机产品试销，但还没有解决好专用电机设计、电缆的卷绕、电机控制及过载安全保护等问题。 总之，对于国产草坪机械来说，应该抓住中国草坪业快速发展的机遇，不断开发新产品，使草坪修剪机成为低噪声、低放排、操纵便捷、舒适、造型美观、高可靠性、高质量的产品 ,这些对用户尤为重要；占据国内市场，最终打入国际市场，为我国出口创汇准备条件。 二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题（1）环保草坪修剪机的结构设计，根据分析其工作原理和结构，选择合理的驱动方式以及传动机构，画出草坪修剪机的机构简图。（2）无引擎的环保草坪修剪机为了实现操作者在正常行走速度下操作，需要特别的增速机构，计算选择齿轮、链轮和轴配合的组成方案，注意设计成本。（3）分析这款环保草坪修剪机的特点，剪草方式、刀架设计及其刀架高度的选择确认前后轮的参数，利用 solidworks 画出三维图，最终完成设计。2.拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）（1）查阅文献，了解研究课题的当代意义、历史概况和发展趋势；（2）分析草坪修剪机的结构，选择合理的方案，画出结构草图；（3）计算结构参数，确定各个机械零件的尺寸；（4）完成环保草坪修剪机的结构设计。3.本论文（设计）预期取得的成果通过学习及查阅有关资料掌握环保草坪修剪机的工作原理以及其机构的设计, 了解现在草坪修剪机的发展趋势、相关技术的对比及市场前景。通过自主设计并选择最合理的方案设计能够得到以下结果： (1)环保草坪修剪机的工作原理及总体方案设计；(2)主要部件的结构设计（装配图、零件图、三维图）(3)设计说明书；(4)与环保草坪修剪机相关的一篇外文翻译（2000 字以上）。三、论文（设计）工作安排1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；设计参数：草坪修剪机外形尺寸大约 800x650x400mm 剪草高度 20100mm 割幅 400mm 自重 5kg8kg 考虑人步行剪草速度为 0.8m/s 草坪修剪机设计寿命 8 年。 技术路线： （1）查阅文献，了解研究课题的当代意义、历史概况和发展趋势； （2）选择环保草坪修剪机更合理的方案，制定出大体方案设计； （3）对环保草坪修剪机的各个机构进行理论计算，完成草坪修剪机的结构设计； （4）利用制图软件辅助方案进行校验。 2.论文（设计）进度计划第一周至第二周：审题、查找并阅读资料。第三周：写出文献综述。第四周：开题报告。第五周及第六周：思考设计方案的选择，完成系统结构草图。第七周至第十周：进行传动机构参数设计计算，修改并完善方案。第十一周：完成草坪修剪机的草坪修剪机构的设计。第十二周：完成所有的装配图和零件图。第十三周：总体完善，达到设计要求，完善毕业设计说明书。第十四周：制作 PPT，打印相关文件。准备答辩。四、需要阅读的参考文献1杜宝兵.滚刀式草坪修剪机传动方式的现状和发展前景J.时代农机,2016 年，（6期）.2李建平,刘俊峰,李杰银.果园割草机割茬高度机构运动分析与设计J.农机化研究,2013 年，(8 期).3朱立宗,陈广升,张名焕,温科,郭朝勇.小型手推式割草机的设计J.科技创新与应用,2017 年，(3 期).4袁再柱,王晓光.草坪割草机的使用与维护J.农村百事通,2016 年，(15 期).5佀庚,丁艳艳,郑旭航,孙玮伦.多功能割草机的设计J.机械工程与自动化,2016 年，(1 期).6杨宏伟,张艳红.国内外割草机械发展概况J.农业工程,2016 年，(4 期).7孙吉雄. 中国草坪业的发展方向N. 中国花卉报,2014 年，(14 期).8单华佳,李梦璐,孙彦,周禾.近 10 年中国草坪业发展现状J.草地学报,2013 年，(2 期).9郑晓培,李锟.环保型草坪草坪修剪机的设计J.农机使用与维修,2017 年，(10 期).10姜旭艳.草坪草坪修剪机的合理应用及管理维护J.科技与企业,2014 年,(16 期).11杜宝兵.一款新型滚刀草坪修剪机的刀片间隙调节机构J.时代农机,2016 年，(4 期).12张乐佳.国内外主要牧草收获机械发展概况J.农业工程,2014 年，(5 期).13高梦阳. 园林机械的设计研究草坪切割机的改进研究性设计D.西安建筑科技大学,2014 年.14赵晓英,陈东,赵晓光.四连杆机构在草坪割草机调高结构中的运用J.湖南农机 ,2014 年 ，(7 期 ). 15苑爱峰,董娇,秋艳,张丽霞.一种创新割草机的研究与设计J.农机化研究,2013年，(3 期).16娄玉印,朱建华,刘光浩.新型连杆式割草机的结构设计与运动学分析J.农机化研究,2018 年，(1 期).17赵晓英.步进式自走草坪割草机的设计J.机械设计与制造工程,2015 年，(12 期).18 Xing Liu. Innovative Design and Stress Analysis of the MowerJ. Advanced Materials Research,2014 年,(30 期).19 Dongming Gao,Decheng Wang,Guanghui Wang,Liying Hao. Topology optimizationof conditioner suspension for mower conditioner considering multiple loadsJ. Mathematical and Computer Modelling,2013 年,(58 期).指导教师评阅意见（对选题情况、研究内容、工作安排、文献综述等方面进行评阅）审核意见教研室主任意见签字：年月日签字：年月日学院教学指导委员会意见签字：年月日公章：附：文献综述或报告一、引言基于世界各国对环境保护及环境绿化重视程度 日益提高的考虑，草坪修剪机作为我国农业大国农业生产中的重要工具，在农业产量中起着重要的作用。目前， 国内外草坪修剪机大部分采用单一汽油机作为动力，以致草坪修剪机存在噪音大、体积大、笨重、割草效率低及维修难度大等缺点。 针对传统割草机的缺点，本文研发了一种环保型草坪修剪机，其具有割草效率高、操作方便、安全可靠及维修容易等特点，可广泛应用于庭院小区、办公学习区和广场绿地等场所的草坪修剪。本文首先根据机械原理得出了新型空间机构割草机自由度;其次，根据高等空间机构学理论对割草机构进行运动学分析;最后， 根据动力学理论结合动力学分析软件，CAD 平面设计，SolidWorks 进行仿真分析， 并对这两种方式进行对比分析，验证了该新型草坪修剪机的可靠性和可行性。本文论证该机能够满足工作要求，具有一定的应用价值。 二、课题国内外现状（1）国内发展现状近几年来，国家不断增加对牧草机械化的扶持力度，颁布了一系列优惠政策。在重点地区推广力度不断增加，使得国内的牧草收获机械市场发展十分活跃12。 文献317对步进式草坪修剪机进行的论述。新型步进式自走草坪割草机的传动机构采用的是皮带传动 + 外置立式减速器 + 链条传动的配置形式。汽油机输出动力的一部分通过主动轮、三角带、从动轮(由两部分组成，两者在外力的作用下可以沿轴向移动)传至减速器，经过减速器内蜗轮、蜗杆的变速，动力再由小链轮、链条、大链轮传至草坪割草机后轴，驱使草坪割草机行走。在割草机工作过程中，从动轮在压簧的作用下，自动调整从动轮上下两部分间的轴向距离，从而改变皮带轮的节圆，使得三角带始终处于合适的张紧状态，保证动力的有效传输。新型步进式自走草坪割草机的结构布局如图 2 所示。其中减速器通过蜗轮、蜗杆实现变速，同时利用蜗轮两侧的一对摩擦锥来控制离合。摩擦锥之间配有压簧，可以沿轴向移动，未工作时， 摩擦锥在 压簧用下与蜗轮分离。当减速器壳体外的离合拉杆扭转时，壳内杆会迫使其两侧的离合轴承分离，推动摩擦锥与蜗轮锥面轴向锁紧从而夹紧蜗轮，实现扭矩的传递。当没有外力作用时，摩擦锥与蜗轮锥面在壳外拉簧和壳内压簧共同作用下复位， 从而实现减速器的分离。减速器的结构简图如图 3 所示。 文献111是对滚刀式草坪修剪机进行的介绍。传统的滚刀草坪修剪机是通过圆柱形滚刀的旋转和固定平直底刀之间的剪切运动剪草的，传统的滚刀草坪修剪机的刀片间隙调节机构由机架两侧的底刀调节螺栓 1、底刀架 2、滚刀 3、底刀 4 几部分组成。如图 1 所示，在滚刀高速运转时，底刀会出现震动从而造成剪出来的草坪有波浪纹，极大地影响了草坪的美观度。 为了克服这种不足，新型的刀片间隙调节机构将底刀固定不动，通过改变滚刀两端偏心座的偏心量来调节滚刀与底刀之间的间隙，彻底解决了这个问题。如图 2 所示，此种新型的调节机构将固定底刀 9 的刀架 11 通过焊接方式固定在机架 10 上，保证了底刀在工作时的稳定性。滚刀 4 由两端的偏心轴承座 2、6 装与机架 10 上，通过固定偏心轴承座的偏心座固定法兰盘 3、7 及相应的紧固件 1、5、8 固定位置。通过图 3 偏心轴承座调节原理图可以看出，顺时针旋转滚刀偏心座，滚刀将向下移动，底刀与滚刀之间的间隙将变小，逆时针旋转，滚刀将向上移动，底刀与滚刀之间的间隙将变大。 文献1516对新型连杆式环保草坪修剪机进行了说明。随着世界各国对环保的要求越来越高和低碳概念的提出，大多数民众都对耗能机械望而却步。国家环保部颁布的声环境质量标准(GB 30962008)，对不同工作的环境和城市各种功能区域都给出了噪声控制标准(见表 1)，以保护正常学习、工作和休息。该割草机采用纯人力驱动的全机械结构，如图 1 图 3 所示。该割草机包括车架、行走机构、增速机构和割草装置。 该割草机的关键部件是割草装置，机构如图 2 和图 3 所示。该装置的运动原理采用直动推杆圆柱空间凸轮机构原理驱动，如图 4 所示。凸轮等速转动，凸轮轮廓推动滚子从动件做直线往复运动，割草机动刀与滚子从动件联接，从而与定刀一起做直线交错相对运动，完成割草动作。 文献214对连杆机构在草坪修剪机调高机构中的应用进行了综述。果园生草的作用需要在杂草适当控制的时候才能得以发挥。为了减轻劳动强度，提高劳动效率，对果园种植果品和地形的差异，因此对割草机割茬高度有不同的要求。平行四杆式割草割茬高度调整机构如图 2 所示。绕 Z 轴转动高度调节手柄，通过扭杆的转动带动拉杆 OA 在 xoy 平面内绕 O 点旋转。刀盘与拉杆 CD 和 CD固定在一起，与拉杆 BC 和 BC构成了平行四杆机构。通过拉杆 AB 的拉动，整个割草机割茬高度调整机构构成了一个曲柄摇杆机构，通过杆 OA 转动来调节刀盘的高度。其中，B 点位为一球面空间运动副，从而杆 AB 可以在一定空间范围内自由转动。 利用三维软件运动模拟设计（图 5），便可以很准确地确定割茬高度调整机构的位置关系。随着设计进程的推进，还可以采用运动仿真等功能模块，对刀盘拉杆的拉力、扭杆扭矩以及各杆件的尺寸结构进行优化设计，达到机构设计合理、降低生产成本的要求 （2）国外发展现状国外草坪修剪机械的研究起步很早。 目前，欧美等经济发达国家的牧草从种植到收获各生产环节都已实现全
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