斜坡地割草机设计（有全套图纸） .pdf

本科毕业设计 论文 通过答辩 1 目录 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 2 致谢 19 本科毕业设计 论文 通过答辩 3 斜坡地割草机设计斜坡地割草机设计 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 4 design of weeding machine for slope area 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 protection 本科毕业设计 论文 通过答辩 5 1前言 1 11 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 6 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 21 2我国割草机的发展 1 2 11 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 21 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 7 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 31 3斜坡地割草机的使用 1 3 11 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 21 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 8 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 12 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 2 22 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 9 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 32 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 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 1 整体结构图 fig1 the overall structure diagram 图 2 机架总成示意图 fig2 aframe assembly diagram 本科毕业设计 论文 通过答辩 10 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 11 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 schemes 3 3割草机的设计计算 3 13 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 23 2割刀轴的设计 3 2 13 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 12 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 23 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 33 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 13 mm n p ad17 8 2830 1 1 112 33 0 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 35mm l3 l1 l 50 2 48mm 3 段直径 d4 45mm 由手册得 c 1 5h 2c 2 1 5 3mm d4 d3 2h 35 2 3 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 3 2 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 8n mm 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 14 fr ft tan 1000 436 tan20 0 364 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 05 50 9 1n m 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 2 50 25n m 8 本科毕业设计 论文 通过答辩 15 4 绘制合弯矩图 如图 d mc mc1 2 m c2 2 1 2 9 12 252 1 2 26 6n m 9 5 绘制扭矩图 如图 e 转矩 t 9 55 p2 n2 10 6 48n m 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 mc 2 t 2 1 2 26 6 2 1 48 2 1 2 54 88n m 11 7 校核危险截面 c 的强度 由式 11 e mec 0 1d3 3 99 6 0 1 413 14 5mpa 1 b 60mpa 所以该轴强度足够 3 33 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 s 3 5 3 5 s 4 5 s 4 5 75 45 30 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 16 部件损坏 其中 m 0 024d3 式中 m 刀片不平衡量 kg m 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 43 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 17 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 institutions 3 4 13 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 18 连杆长度l 按下式计算 l 2 1122 2 1122 coscossinsin rrrrl 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 5 10mm 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 grcos m 1 15 式中 k 为扭簧刚度 n mm 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 n mm 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 19 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 5 10 个档位 通过各档可以调整10 60mm 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 seat 3 53 5铰链的设计铰链的设计 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 13 5 1 铰链强度校核铰链强度校核 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 20 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 f i 与其至铆钉组截面形心的距离 ri 成正比 且 r1 r2 r3 r4 可得 f 1 f 2 f 3 f 4 由合力矩定理得 2f 1r1 2f 2r2 me 可解得 f 1 nmg 4r1 r1 22 2 nn 则 f 1 f 2 f 3 f 4 nmg 2 22 2 nn 可得铆钉受到的最大切应力为 f 1 a1 nmg 4 22 2 mm 2 2 d 故该铰链强度满足条件 本科毕业设计 论文 通过答辩 21 4 4结论结论 本次设计通过对割草机的割草装置 行走装置 控制机构 调高机构 行走轮以及 铰链的设计及计算在理论上将有望实现斜坡地割草的设计理念 通过这次毕业设计 我认识到了单纯的理论知识学习和实际设计之间的差距 通过这 次毕业设计既锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识 解决实际应用问题的能力 同时也提高我查阅文献资料 设计手册 设计规范以及电脑制图等其他专业能力的水 平 而且通过对整体的掌控 对局部的取舍 以及对细节的斟酌处理 都使我的能力 得到了锻炼 经验得到了丰富 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 这些都是我希望得到的也是毕业设计的目的所在 虽然毕业设计内容繁多 过程繁琐 但我的收获也是非常的多 各种设计方案的适用条件 各种零部件的选用 标准 我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的 从毕业设计中学来的这 些宝贵的知识和经验 必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力 更强 的沟通力和理解力 本科毕业设计 论文 通过答辩 22 参考文献 1 徐灏等 机械设计手册 m 北京 机械工业出版社 2003 10 20 2 邱宣怀 机械设计 m 第三版 北京 高等教育出版社 1989 30 50 3 濮良贵 机械设计 m 第五版 北京 高等教育出版社 1989 40 60 4 吴宗泽 罗圣国 机械设计课程设计手册 m 北京 高等教育出版社 1991 20 50 5 丁玉兰 人机工程手册 m 北京 化学工