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小型 手推式 城市 绿地 割草机 设计 11 CAD

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城市绿地割草机设计摘 要本课题设计了一种由小型汽油机带动刀片旋转运动，人工推动机具前进完成作业的割草机。设计的割草机组成部分主要有：旋刀，集草袋，传动机构，发动机和机壳支撑座等。拟采用发动机XY168F，这款发动机的最大功率为：5.5HP/3600rpm。工作装置则是运用割草刀装在发动机输出轴上，通过高速旋转切割草茎。 将割草刀的非刃口做成风机叶片，割草作业时将草吹成直立状态，便于切割并与罩壳形成涡流将碎草送入集草装置-集草袋。护罩为涡流形状的草坪修剪机的支架也是冲压件，用于保护操作者和行人安全，并给切下物导向。行走装置则是由割草机调高装置和行走轮组成。通过手柄另行走轮相对割草机的护罩进行调节，轮子降低时，割草刀下降，则割草高度上升；反之亦然。关键词：割草机；刀具；罩壳；传动轴Design of lawn mower in urban green spaceAbstractThis paper designs a kind of lawn mower which is driven by a small gasoline engine to drive the blade.The design of the lawn mower components mainly include: rotary knife, collecting straw bag, transmission mechanism, engine and chassis support. The engine XY168F is to be used, the maximum power of this engine is: 5.5HP/3600rpm.The working device USES a mowing knife to be mounted on the engines output shaft, cutting the stalk through high speed. The blade of the blade is made into a fan blade, and the grass is blown into an upright position when mowing the grass, which is convenient for cutting and forming a vortex with the cover shell to send the grass into the collecting plant - collecting straw bag. The bracket for the eddy-shaped lawn trimmer is also a stamping part to protect the operator and pedestrian safety and to guide the cutting.The walking device is composed of a lawn mower and a walking wheel. When the wheel is reduced, the cutting blade is lowered, and the grass height is increased. And vice versa.Key words: grass cutter；reamer；transmission shaft；mantle；design of structureprotection目 录摘 要IIIAbstractIV1 绪 论11.1 割草机研究背景11.2 我国割草机的发展21.3 手推式割草机的使用42 总体方案设计52.1 割草机的分类52.2 割草机的基本要求52.3 总体设计63 结构设计计算83.1 发动机的选择83.2 旋刀设计83.3外壳设计113.4传动轴结构设计计算113.5离合器的设计143.6调高装置设计143.7 车轮及把手选择153.8 消音减噪设计154 结论16参考文献17III1 绪 论1.1 割草机研究背景在割草机出现之前,镰刀是修剪草地的主要工具,保证牧草质量的主要用途是放牧牛羊。随着网球、高尔夫和足球的兴起,人们越来越渴望拥有美丽平整的运动场地。1805,来自英国的英国人Pollak Nate发明了第一种除草和并能收获谷物的机器，由人们驱动机器。驱动旋刀修剪草茎的方法是通过齿轮进行机械传动,而旋刀割草机的基础也来自于它。1830年,英国工程师比尔.鲍丁获得了滚轮割草机。1832,兰萨机械公司首先进行大规模生产滚轮割草机,1902英国人在伦敦制造了由内燃机驱动的滚筒割草机，该原理目前仍在使用中。在西方发达国家,割草机早在二十世纪初期就得到了迅速发展。1 图1.1 镰刀割草自第一台滚刀割草机问世已有100多年的历史了。主要用于牧场的机械已发展成几十个品种,适合不同场合使用。在中国割草机的生产起步较晚,生产企业规模普遍偏小,产品的使用是比较简单的,并且没有大规模批量生产,所以长期时间段以来,主要是进口的割草机。据统计,到1999年底,有10万种在中国园林机械。1999,割草机的销售量约为3万台,此中2.4万是进口的。中国的割草机进口主要来自日本、美国、意大利、瑞典等国家,从3800元到5万8000元的进口价格。人们对居住环境的需求随着社会进步以及经济发展变得越来越高。城市环境的保护越来越受到人们的关注。中国的草坪建设也迅速发展起来。草坪有美化环境,巩固土壤,保护坡面,净化空气等功能，这些功能已成为大家的共识。经济和生存环境共同发展依然是我国可持续发展的重要战略，而草坪业的发展在这中间也有着举足轻重的作用。因为各种各样认为和自然的因素，我国大多的草地已然濒临或者说已经逐渐退化。我国近几年已经将改善生态环境、调整、整改农业机构，大力发展退耕还林还草。随着措施的改善与进步预计对政策的落实，草坪业已然呈现出日新月著的势态，种植面积不断扩展，效果收获颇丰。但是草坪收割中依然有很多的不足，比如收割大多以人工为主，作业所需劳动强度高但效率缓不济急且成本高等许多缺点。因而需要当代大学生开拓思维改变这种局面，设计市场所需要的多功能割草机。1.2 我国割草机的发展1.2.1 发展历程及现状（1）发展概述园林机械产业发展至今已逾百年的历史。世界上第一台割草机在1830年制造出来，标志着这一产业揭开了发展的帷幕，在这之后许多不同类型的用以园林养护的机械装备相继出现。随着人们生活质量的不断提升，小型园林机械也开始进入欧美等相对发达的国家和部分区域的家庭，逐渐变为每家每户的常用器械； 20 世纪末，各个国家主要城市的绿化作业和维护基本实现了机械化。进入 21 世纪以后，随着世界经济不断增加，同时，随着机械制造技术的持续改进，行业进入了高速发展时期。从市场布局来看，目前欧美等发达地区是割草机产品的主要消费市场。而对于大部分发展中国家而言，园林机械行业正处于持续发展阶段。 图1.2园林的保护和养护（2）行业发展特征和趋势由于人力资源、运营资源持续增长，欧美国家部分区域割草机生产厂商纷纷将产能向具有资源优势的发展中国家和部分区域转移，在当地建厂，采办由当地企业制造的零件产物进行装配或者与当地的生产企业进行包含OEM、ODM 等内容的各种形式的协作2。国际产能的转移为发展中国家和部分区域的割草机械企业带来了大量管理经验与先进技术，缔造了优良的发展机会，同时也带来了许多的的商业机遇。在与中外合资生产厂商洽谈合作时，国内整机生产商或者零部件生产商会根据对方的需求进行产品质量监管和生产， 而中外合资生产厂商会按期或不按期对产品质量以及生产经营过程进行测验。通过与中外合资生产厂商的合作，发展中国家和部分区域的割草机械生产企业可以向国际先进水准深造,大范围升高自身生产经营水准和技术开发能力，为产品能在国际市场占有一席之地打下坚实的基础。1.2.2 市场供求状况及变动趋势（1）国际市场伴随经济的持续发展，人们越来越需要绿色健康的生活和优质的生活环境，园艺活动已成了日常生活的重要组成部分。欧美等发达国家和地区的园林机械市场相对成熟，其消费需求占全球市场份额的绝大部分。此外，其他国家和对绿色环保的重视也逐步提升，增加了在公路绿化、庭院绿化市政园林建设市政园林的投资，园林机械产品的需求稳步增加，逐渐成为国际市场中不可或缺的组成部分。将来世界园艺设备行业将保持4.2%的年复合增长率，2017 年市场规模将达到217亿美元，而作为园艺装备中的重要组成部分，也将迎来需求的不断增加。欧洲 增加了在公路绿化、庭院绿化市政园林建设市政园林的投资欧洲各国有较好的自然环境保护、较早的城市化进程起步，它们是园林机械的起源地，也是主要的消费市场。欧洲发达国家的别墅、私家花园有较高的普及率，大约有70%的居民有打理花园的爱好。德国是欧洲最大的割草机市场。据统计， 2006年德国共有 3,900 万户家庭，其中约有43%的家庭拥有自己的花园，逾 60%的德国住户在余暇时间或多或少参加了园艺活动，70%的德国家庭拥有的割草机器不少于8件。 亚洲 增加了在公路绿化、庭院绿化市政园林建设市政园林的投资日本的城市化进程始于1920年，当下城市化率已超过90%。日本政府高度重视城市化进程中的绿化建设，并出台了大量的鼓励政策。得益于政府的大力支持和推动，目前日本的绿化覆盖率已经达到国土面积的70%左右，绿化覆盖区的养护对园林机械产品有大量的需求。除此之外，日本有2,600多个高尔夫俱乐部和逾 900万活跃的高尔夫球手。 高尔夫球场草坪养护设备也将成为园林机械产品销售的重点增长目标。除日本外，亚洲其他大多数国家仍属于发展中国家，收入水准相对较低，在园林机械方面的投资相对较少。然而，整个亚洲地区的绿地、人口和 GDP绝对数量较大，近年来伴随经济持续发展，人均收入水平持续提升，人们改善居住环境、增加绿地面积的需求也在不断上升，亚洲正逐步变成园林机械行业的新兴市场。增加了在公路绿化、庭院绿化市政园林建设市政园林的投资（2）国内市场 增加了在公路绿化、庭院绿化市政园林建设市政园林的投资随着中国GDP总量的持续增加，人均收入水平不断升高，并持续增加的面积的绿地，在中国割草机行业取得了持续、健康发展，2007年市场容量为十五亿九千万，2015年将达到八十七亿四千万亿元，年复合增长率为23.74%。根据我国市场调查，在割草机市场园林机械产品的比例是最高的，达到55%。按这样的比重计算，2015年国内园艺设备产品占据市场容量将达到四十八亿七百万。尽管市场容量相对于欧美发达国家和地区仍有略大的差别， 但随着经济的持续提高、居民生活水准的持续增长、绿色环保意识深入人心，政府和普通消费者均会不断增大在园艺活动、环境保护、绿化建设等领域的投资，从而带动割草机市场的持续快速增长。各国有较好的自然环境保护、较早的城市化进程起步1.3 手推式割草机的使用目前，绿地设计是城市建设中一个重要环节，草坪是绿化的一种重要表现形式。当下城市绿地修整草坪主要使用身背柴油机作动力，或者使用电动/汽油机的割草机，这些割草机噪音大，体积庞大，使用起来及其不方便，易扰民，且容易出现故障，不太适合城市绿化需求。随着人民生活水平的不断提高，全面建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国的迫切要求，人们对周围生活环境绿化要求标准逐步增高，城市绿化问题变得及为重要，因此开发一种便捷的适合城市绿地使用、可调整高度的、无噪音的手推式割草机成为当务之急，本次设计就是专为城市绿地设计的。3在割草机出现之前,镰刀是修剪草地的主要工具,保证牧草质量的主要用途是放牧牛羊。随着网球、高尔夫和足球的兴起,人们越来越渴望拥有美丽平整的运动场地。1805,来自英国的英国人Pollak Nate发明了第一种除草和并能收获谷物的机器，由人们驱动机器。驱动旋刀修剪草茎的方法是通过齿轮进行机械传动,而旋刀割草机的基础也来自于它。1830年,英国工程师比尔.鲍丁获得了滚轮割草机。1832,兰萨机械公司首先进行大规模生产滚轮割草机,1902英国人在伦敦制造了由内燃机驱动的滚筒割草机，该原理目前仍在使用中。在西方发达国家,割草机早在二十世纪初期就得到了迅速发展。自第一台滚刀割草机问世已有100多年的历史了。主要用于牧场的机械已发展成几十个品种,适合不同场合使用。在中国割草机的生产起步较晚,生产企业规模普遍偏小,产品的使用是比较简单的,并且没有大规模批量生产,所以长期时间段以来,主要是进口的割草机。据统计,到1999年底,有10万种在中国园林机械。1999,割草机的销售量约为3万台,此中2.4万是进口的。中国的割草机进口主要来自日本、美国、意大利、瑞典等国家,从3800元到5万8000元的进口价格。人们对居住环境的需求随着社会进步以及经济发展变得越来越高。城市环境的保护越来越受到人们的关注。中国的草坪建设也迅速发展起来。草坪有美化环境,巩固土壤,保护坡面,净化空气等功能，这些功能已成为大家的共识。经济和生存环境共同发展依然是我国可持续发展的重要战略，而草坪业的发展在这中间也有着举足轻重的作用。因为各种各样认为和自然的因素，我国大多的草地已然濒临或者说已经逐渐退化。我国近几年已经将改善生态环境、调整、整改农业机构，大力发展退耕还林还草。随着措施的改善与进步预计对政策的落实，草坪业已然呈现出日新月著的势态，种植面积不断扩展，效果收获颇丰。但是草坪收割中依然有很多的不足，比如收割大多以人工为主，作业所需劳动强度高但效率缓不济急且成本高等许多缺点。因而需要当代大学生开拓思维改变这种局面，设计市场所需要的多功能割草机。园林机械产业发展至今已逾百年的历史。世界上第一台割草机在1830年制造出来，标志着这一产业揭开了发展的帷幕，在这之后许多不同类型的用以园林养护的机械装备相继出现。随着人们生活质量的不断提升，小型园林机械也开始进入欧美等相对发达的国家和部分区域的家庭，逐渐变为每家每户的常用器械； 20 世纪末，各个国家主要城市的绿化作业和维护基本实现了机械化。进入 21 世纪以后，随着世界经济不断增加，同时，随着机械制造技术的持续改进，行业进入了高速发展时期。从市场布局来看，目前欧美等发达地区是割草机产品的主要消费市场。而对于大部分发展中国家而言，园林机械行业正处于持续发展阶段。由于人力资源、运营资源持续增长，欧美国家部分区域割草机生产厂商纷纷将产能向具有资源优势的发展中国家和部分区域转移，在当地建厂，采办由当地企业制造的零件产物进行装配或者与当地的生产企业进行包含OEM、ODM 等内容的各种形式的协作。国际产能的转移为发展中国家和部分区域的割草机械企业带来了大量管理经验与先进技术，缔造了优良的发展机会，同时也带来了许多的的商业机遇。在与中外合资生产厂商洽谈合作时，国内整机生产商或者零部件生产商会根据对方的需求进行产品质量监管和生产， 而中外合资生产厂商会按期或不按期对产品质量以及生产经营过程进行测验。通过与中外合资生产厂商的合作，发展中国家和部分区域的割草机械生产企业可以向国际先进水准深造,大范围升高自身生产经营水准和技术开发能力，为产品能在国际市场占有一席之地打下坚实的基础。1）国际市场伴随经济的持续发展，人们越来越需要绿色健康的生活和优质的生活环境，园艺活动已成了日常生活的重要组成部分。欧美等发达国家和地区的园林机械市场相对成熟，其消费需求占全球市场份额的绝大部分。此外，其他国家和对绿色环保的重视也逐步提升，增加了在公路绿化、庭院绿化市政园林建设市政园林的投资，园林机械产品的需求稳步增加，逐渐成为国际市场中不可或缺的组成部分。将来世界园艺设备行业将保持4.2%的年复合增长率，2017 年市场规模将达到217亿美元，而作为园艺装备中的重要组成部分，也将迎来需求的不断增加。欧洲 增加了在公路绿化、庭院绿化市政园林建设市政园林的投资欧洲各国有较好的自然环境保护、较早的城市化进程起步，它们是园林机械的起源地，也是主要的消费市场。欧洲发达国家的别墅、私家花园有较高的普及率，大约有70%的居民有打理花园的爱好。德国是欧洲最大的割草机市场。据统计， 2006年德国共有 3,900 万户家庭，其中约有43%的家庭拥有自己的花园，逾 60%的德国住户在余暇时间或多或少参加了园艺活动，70%的德国家庭拥有的割草机器不少于8件。 亚洲 增加了在公路绿化、庭院绿化市政园林建设市政园林的投资日本的城市化进程始于1920年，当下城市化率已超过90%。日本政府高度重视城市化进程中的绿化建设，并出台了大量的鼓励政策。得益于政府的大力支持和推动，目前日本的绿化覆盖率已经达到国土面积的70%左右，绿化覆盖区的养护对园林机械产品有大量的需求。除此之外，日本有2,600多个高尔夫俱乐部和逾 900万活跃的高尔夫球手。 高尔夫球场草坪养护设备也将成为园林机械产品销售的重点增长目标。除日本外，亚洲其他大多数国家仍属于发展中国家，收入水准相对较低，在园林机械方面的投资相对较少。然而，整个亚洲地区的绿地、人口和 GDP绝对数量较大，近年来伴随经济持续发展，人均收入水平持续提升，人们改善居住环境、增加绿地面积的需求也在不断上升，亚洲正逐步变成园林机械行业的新兴市场。增加了在公路绿化、庭院绿化市政园林建设市政园林的投资（2）国内市场 增加了在公路绿化、庭院绿化市政园林建设市政园林的投资随着中国GDP总量的持续增加，人均收入水平不断升高，并持续增加的面积的绿地，在中国割草机行业取得了持续、健康发展，2007年市场容量为十五亿九千万，2015年将达到八十七亿四千万亿元，年复合增长率为23.74%。根据我国市场调查，在割草机市场园林机械产品的比例是最高的，达到55%。按这样的比重计算，2015年国内园艺设备产品占据市场容量将达到四十八亿七百万。尽管市场容量相对于欧美发达国家和地区仍有略大的差别， 但随着经济的持续提高、居民生活水准的持续增长、绿色环保意识深入人心，政府和普通消费者均会不断增大在园艺活动、环境保护、绿化建设等领域的投资，从而带动割草机市场的持续快速增长。各国有较好的自然环境保护、较早的城市化进程起步1.3 手推式割草机的使用目前，绿地设计是城市建设中一个重要环节，草坪是绿化的一种重要表现形式。当下城市绿地修整草坪主要使用身背柴油机作动力，或者使用电动/汽油机的割草机，这些割草机噪音大，体积庞大，使用起来及其不方便，易扰民，且容易出现故障，不太适合城市绿化需求。随着人民生活水平的不断提高，全面建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国的迫切要求，人们对周围生活环境绿化要求标准逐步增高，城市绿化问题变得及为重要，因此开发一种便捷的适合城市绿地使用、可调整高度的、无噪音的手推式割草机成为当务之急，本次设计就是专为城市绿地设计的。2 总体方案设计2.1 割草机的分类根据刀具类型,可分为旋刀式、往复式、滚刀式、甩刀式和甩绳式。它们应用大多是滚刀割草机和往复式割草机。往复式割草机割茬整齐且割茬低,草坪损失少,金属耗量低,单位宽度功耗低,成本低。其操作速度一般为6-8kM/h。增加刀的往复次数,解决切刀的全平衡问题,可将操作速度提高到10-12kM/h。往复式割草机适用于切割高生长密度的直立草坪。旋转式割草机工作平稳,对草坪适应性强。它特别适用于密集、倒伏和缠绕的牧场。工作速度可达8-16kM/h,生产效率高。但结构复杂,价格高,单位功耗大。根据配套动力和操作方式,可分为手推式、手扶式、步行式、自走式、骑行式和拖拉机式草坪割草机。根据动力驱动模式,主要分为三种类型的割草机,即畜力驱动、发动机驱动和电动驱动。其中,发动机驱动割草机最大,而发动机大多是单缸汽油机。虽然太阳能割草机已经生产,但它的应用很少。动力牵引式割草机可按牵引或悬挂方式分为前、侧、后、中割草机。目前,也有旋耕刀和手动割草机,其中大部分采用中间悬挂,而滚齿刀则采用前置式割草机,大割草机采用混合牵引。2.2 割草机的基本要求无论是哪种割草机,草坪修剪的基本要求都是一样的。(1)可根据要求调整割草高度,适用于宽范围的高度调节。(2)割草整齐整齐,刈割高度在同一行程前后一致。这两个操作环节是光滑的和不间断的。(3)地形适应性强,模仿能力强。(4)割草机较轻,对草坪的危害较小。(5)草被清理干净,或部分切割细腻。(6)割草机质量好,故障少,节省燃料,效率高。(7)操作方便、便携、灵活、易于维护和调试,具有良好的通用性和互换性。(8)正确把握修剪草坪的时间,制定科学修剪高度和修剪频率。162 总体方案设计2.1 割草机的分类根据刀具类型,可分为旋刀式、往复式、滚刀式、甩刀式和甩绳式。它们应用大多是滚刀割草机和往复式割草机。往复式割草机割茬整齐且割茬低,草坪损失少,金属耗量低,单位宽度功耗低,成本低。其操作速度一般为6-8kM/h。增加刀的往复次数,解决切刀的全平衡问题,可将操作速度提高到10-12kM/h。往复式割草机适用于切割高生长密度的直立草坪。旋转式割草机工作平稳,对草坪适应性强。它特别适用于密集、倒伏和缠绕的牧场。工作速度可达8-16kM/h,生产效率高。但结构复杂,价格高,单位功耗大。根据配套动力和操作方式,可分为手推式、手扶式、步行式、自走式、骑行式和拖拉机式草坪割草机。根据动力驱动模式,主要分为三种类型的割草机,即畜力驱动、发动机驱动和电动驱动。其中,发动机驱动割草机最大,而发动机大多是单缸汽油机。虽然太阳能割草机已经生产,但它的应用很少。动力牵引式割草机可按牵引或悬挂方式分为前、侧、后、中割草机。目前,也有旋耕刀和手动割草机,其中大部分采用中间悬挂,而滚齿刀则采用前置式割草机,大割草机采用混合牵引。2.2 割草机的基本要求无论是哪种割草机,草坪修剪的基本要求都是一样的。(1)可根据要求调整割草高度,适用于宽范围的高度调节。(2)割草整齐整齐,刈割高度在同一行程前后一致。这两个操作环节是光滑的和不间断的。(3)地形适应性强,模仿能力强。(4)割草机较轻,对草坪的危害较小。(5)草被清理干净,或部分切割细腻。(6)割草机质量好,故障少,节省燃料,效率高。(7)操作方便、便携、灵活、易于维护和调试,具有良好的通用性和互换性。(8)正确把握修剪草坪的时间,制定科学修剪高度和修剪频率。2.3 总体设计此次设计的割草机的主要组成部分有：传递动力的传动机构，提供动力的发动机，给予支撑力的支承轮，收集草屑的集草袋，切割草茎的旋刀和配合调高机壳等。如图2.1所示。1.扶手杆2.收集箱3.割草高度调节杆4.箱盖5.电动机6.离合器7.轮子图2.1割草机结构示意图传动机构的主要组成部分有：离合器，传动轴等。传动轴固定在机壳箱体的方法则是利用两个轴承支撑，如图2.2所示。利用输出轴控制旋刀。当汽油机运转速度到某一数值时，离合器在离心力作用下抛出离合块，与离合碟接合，汽油机将动力通过输出轴传递给旋刀，使旋刀完成旋转，进行剪草作业。图2.2传动机构旋刀刀柄的组成部分主要有刀片，刀体，止动垫片，螺母和螺栓等，如图所示。刀体需要强力的的刚度和强度才能固定支撑两个刀片，所以采用45号钢来制作刀体。而刀片需要一定的韧度和硬度配合才能更好的完成作业，所以选用65Mn钢制作刀片。4制作刀片前端翼片时，将其运用合适的形状和角度做成能形成涡流的风叶状，这是为了在剪草的时候形成纵向和轴向气流，这时与机壳下表面蜗壳状腔室配合即可将碎草引入集草装置。旋刀及旋刀体之间则利用螺栓紧固，且配有止动垫片用来防松。这时的刀片需要固定在发动机的传动轴上此时则运用紧锁螺母紧固。图2.3刀柄需要在机壳上固定的机构有：汽油机，割草机的轮子，割草机手推把手以及集草装置。因此制作机壳的材料需要选用优质的厚钢板，制作时将其冲压成型后运用焊接技术将其合成，这样制作的钢板强度高，且安全性高，可以预防割草作业时发生意外。割草机的轮子运用螺栓紧固在论轴上，轮子与轮轴通过焊接的方式体现在支撑板上，轮子和支承板相对机壳运动的方式则是通过其组合绕着支承轴来运作。3 结构设计计算3.1 发动机的选择 由于草的韧性等因素，要选择质量小速度大的发动机，发动机输出功率选用5kw，转速要求只要达到可切割草的速度即可，所以选发动机 YX168F，具体参数如下： 发动机：YX168F，单缸，四冲程旋转速度：3600转每分钟， 缸径X行程：68mmX45mm 最大输出功率：5.5HP/3600rpm 最大输出扭矩：1.1kg。M/2500rpm 发动机尺寸（长*宽*高）：312mm*362mm*335mm 重量：15公斤。3.2 旋刀设计，震荡幅度较小，割刀的机械结构也比较简单，因此本次割草机设计也采用旋。53.2.1刃口设计 。草旋刀，如图3-1所示，分析，其中aa0 和bb0为刀片刃口，并沿X轴以速。各国有较好的自然环境保护、较早的城市化进程起步。，刃口aa0 。，而bb0的运动轨迹为，如图所示。，画有交叉线，其。图3.1 旋刀式切割器切割图分析得，点a的位移方程式为 (3-1) 式中是刀片半径。 点的位移方程式为 (3-2) 要使漏割区消除，必须使： 其中为刀片刃口高度。从上面图中可以看到，刃口 上的点转到X轴时，其转角为，即经过后，刀片转了0.25周，即有当刃口上的点旋转到X轴上时，其转角为，即经过了后，刀片转了0.75周，即有将和代入式，得到 故有 或 式表示割草机刀具旋转速度与机器前进速度之间的函数关系，其比值越高，割草机前进速度越高，刀片的转速就越快；根据公式可以在确定了刃口高度和刀片转速的情况下，计算出机器的前进速度。从以上式子可以看出，适当的增大刃口高度或转速，可以适当提高机器前进的速度，从而提高工作效率。由发动机转速可得刀具最大转速，取刀刃刃口高度为50mm，可计算出割草机行走速度，符合正常成年人的行走速度，所以本方案合适。3.2.2 刀具的固定如图3.2所示，割草刀一个刀柄与两片刀片通过四个螺栓连接，采用止动垫片以及防松螺母紧固。刀具与传动轴通过中间方孔进行扭矩的传动，使刀具旋转切割草株，并因此能使锁紧螺母及止动垫片紧固连接，防止工作时松动甩出造成机械的损伤，更能避免其对人的伤害。图3.2刀柄3.3外壳设计罩壳用3mm，的。，。排草口设在后部，。3.4传动轴结构设计计算3.4.1 初步确定轴的最小直径 （1）首先要求出输出轴上的功率P，转速N和转矩T假设为理想状态，输出没有任何损耗，那么发动机功率即为输出轴上的最大功率，即 又有 于是可得 （2）初步确定传动轴的最小尺寸按公式可以初步估算出轴的最小直径。轴的材料为选取45钢，调质处理。根据机械设计基础参考材料，取A0=112，于是可以得到由传动轴的结构可以看出，轴的最小直径很明显是安装离合器离合碟处的直径。因为此处需要通过键进行连接，需要留有键槽，轴径增大5%-7%,故取最小径为=15mm。3.4.2 轴的结构设计进行传动设计，首先要拟定传动轴上零件的装配方案。传动轴结构如下图所示：图3.3 传动轴结构（1） 用I、II、III、IV将上述传动轴分成七段，通过轴向定位的要求来确定轴的各段直径和要求： 为了能够满足离合器的轴向定位需要，轴段需设计出一轴肩，因此取段的直径d-=20mm；上端采用轴端挡圈定位，根据轴端直径取得挡圈直径D=22mm，由结构需要取轴段的长度L=16mm。滚动轴承初步选用因轴承同时承受径向力和轴向力作用，所以本次设计选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据d-=20mm，根据轴承产品目录，初步选取单列圆锥滚子轴承30304，轴承尺寸为dDT=20mm52mm16.25mm,故第二轴段d-=20mm，L=15mm。参照工作要求以及结构设计要求，另一个轴承选用30205单列圆锥滚子轴承，其尺寸大小为dDT=25mm52mm16.25mm,故d=22mm，l=12mm。根据两轴承间结构设计要求，轴段III-IV直径d=22mm，长度l=15mm。由轴承定位要求，轴段左侧应该设有一个轴肩，故取VI-VII段d=30mm，选取此段长度l=25mm。轴段与刀具通过方孔配合，这里取轴段为截面为16mm16mm的方形的柱体，根据刀具的厚度，取此段长度l=9mm。 轴段的作用仅为固定刀具，不需要受扭矩作用，所以取M10螺柱，长度根据锁紧螺母装配要求取l=10mm。至此，各割草机传动轴的各段直径和长度已初步确定了。(2)轴上零件的周向定位离合器的离合碟与传动轴之间采用平键连接。按d=15mm由手册查得平键截面bh=5mm8mm（GB1096-1990）。通过度配合来保证滚动轴承的周向定位，此处选轴的直径尺寸公差为k6。(3)确定轴上圆角和倒角尺寸根据参考资料和轴的直径，取轴端倒角为C1，各轴肩处的圆角半径可见传动轴图纸G530-06 。3.4.3轴的校核（1）进行轴的校核时，通常只需要校核轴上承受最大弯矩和最大扭矩的截面处的强度即可，显然截面是危险截面，由于该传动轴只受扭矩作用，故只需将扭矩T带入以下公式： 取=0.6 轴的计算应力为 前面选择轴的材料为45钢，调质处理，通过查表可以查得=60MPa。因此，所以该轴是安全的。(2）校核轴的疲劳强度1）判断危险截面 轴上只受扭矩作用，且各处扭矩等大，又因轴段直径最小，且设计了键槽，截面处设有轴肩，应力最集中，故只要校核截面右侧截面即可。2) 截面右侧校核抗扭截面系数为 截面上的扭矩T为 T=1094.27Nmm扭矩切应力 轴的材料为45钢，调质处理。查表可得 截面上由于轴肩形成的理论应力集中系数按参考资料查取。因 经查值后可查得 轴的材料的敏感性系数为 效应力集中系数为 扭转尺寸系数轴按磨削加工，表面质量系数取 轴未经表面强化处理，即，则得综合系数为 又由参考文献得碳钢的特性系数 ，取 于是，计算安全系数为 故该传动轴是安全的。3.5离合器的设计，其特点是可直接与发动机连接，改善发热，因打滑产生摩擦热，且输出功率与转速有关，故不宜用于变速传动的轴系。6 离心课题的要求，且式结构简单，启动过程较平稳，过载时能打滑，有作用，故采用此结构。发动机与离合器通过平键连接。离合器与轴间采用连接后，共同放入箱体内，构成传动机构。离心离合器具体结构如下图3.4所示：1.从动轮 2.橡胶垫 3.闸块 4.主动套筒图3.4 离心离合器3.6调高装置设计割草机调高机构可以用来调整割草的高度，控制草茬的深度，在城市绿地草坪的修剪有着很重要的作用,通常设计在机体内或者轮轴上，外部只有操作手柄。本设计将调高手柄与割草机前后轮轴支撑板焊接在一起，在手柄上制造出一个凸台，凸台与机架罩壳上的五个方孔进行配合，通过调节凸台与方孔的位置改变手柄与罩壳的相对位置，形成一定的转角，从而使割草机车轮相对罩壳升高或降低，即刀具与地面之间的高度也跟随着改变，因此来改变草地留茬深度。为了可以同时调节高度，本设计通过连接在支撑板上的连接杆把前后行走车轮连接在一起。这样的调高设计调整占用空间最小, 且成本最低、结构最简单实用,既不影响出草又能顺利进行调高操作，非常适合于大规模生产。 3.7 车轮及把手选择为了方便机器车轮更换，车轮选用标准车轮，型号为13B-20050GB/T，该车轮内部带有滚动轴承，可以直接安装在轮轴上。割草机把手由无缝钢管制成，根据人体高度设计出合适的长度，使其垂直地面在800mm-900mm间可调。3.8 消音减噪设计带翼片的刀片在刀壳内旋转相当于轴流风机，旋刀装置的噪声主要是由于带翼片的刀片在刀壳内旋转，从而引起震动导致的。旋刀产生的噪声主要为空气动力噪声，主要是因为气体流动的不稳定，也就是气体的干扰所产生的噪声。7本设计通过在传统旋刀装置的基础上改进刀片的翘曲度，降低旋刀装置的噪声。传统装置的旋刀装置的翼片与旋转综轴线的角度（形成角）是零，我们将改进装置的形成角设计在20-30之间，以此来减小气体对刀具的干扰，经过试验观察，改进刀片的翘曲度还是相当必要的，不仅降低噪声，也能延长旋刀的装置的寿命。另外我们在割草机上安装消声器，可以在一定程度上减低噪声。通过调查和研究，对旋刀装置的结构进行了多方面的研究，对割草机配套的内燃机的减噪装置进行了研究和改进，例如，美国的JOHN DEERE48和德国的SOLO的割草机将大容积的消声器安装在旋转式刀壳内，在很大程度上降低了噪声污染，均达到好的消声效果。4 结论该设计是一种小型汽油机带动刀片运动切割草茎，人工推动机具进行完成作业的草坪修剪机，这种机具结构简单，适合城市绿地草坪