新型手推式割草机设计（机械部分）【含CAD图纸+文档】
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任务书题 目新型手推式割草机设计（机械部分设计）论文时间20*年2月25日至 20*年6月14日课题的主要内容及要求(含技术要求、图表要求等)本课题设计一款完全新型的割草机，四轮手推式，操作简单，灵活，结构简单实用。其具体要求为：1.动力小于6马力，割幅小于600mm。2.手推式割草机总体设计。3.传动部件，罩壳部件设计。4.相关零部件图纸设计与绘制。5.写读书报告，调研报告。6.设计说明书。7.外文翻译。课题的实施的方法、步骤及工作量要求1.查阅有关资料和设计手册，了解国家或行业对手推式割草机要求等；2.确定设计方案，拟定满足设计要求的机械原理图；3.确定割草机机械设计方案，完成总装配图及零件图，完成图纸工作量累计3张零号图纸以上；4.完成外文翻译汉字5000字以上；5.完成毕业设计说明书（1万汉字以上）。指定参考文献 1濮良贵 纪名刚.机械设计M.第七版.北京：高等教育出版社，20012王世刚等.机械设计实践M.哈尔滨工程大学出版社，20033程祥之.园林机械M. 中国林业出版社，19954机械设计手册M.第一卷.第四版.北京：化学工业出版社，20015机械设计手册M.第二卷.第四版.北京：化学工业出版社，20016机械设计手册M.第三卷.第四版.北京：化学工业出版社，20017George E.Dieter.Engineering DesignM.McGraw Hill,Inc,19838J,J.Hanan,W.D.Holley,K,L,Goldsberry.Greenhouse ManagementM. SpringerVerlag,19789. Marchant J,A,An Electorstatic Spinning Disc AtomizerM.ASAE,1985毕业设计(论文)进度计划(以周为单位) 第 1 周（20*年2月25日-20*年3月3日）：检查寒假外文翻译情况，下达具体毕业设计任务，指导学生撰写开题报告，熟悉设计内容，查阅有关资料第 2 周第 3 周（20*年3月4日-20*年3月17日）：参观实验室或有关厂家，增加感性认识，方案论证并确定设计方案.第 4 周第 5 周（20*年3月18日-20*年3月31日）：完成割草机机械部分的设计方案，总体结构设计。第 6 周第 7 周（20*年4月1日-20*年4月14日）：完成割草机机械部分设计总图及有关零件设计图第 8 周（20*年4月9日-20*年4月21日）：提交第1-8周的指导记录表、实习报告和已做的毕业设计内容，由指导老师初审后上交学院第 9 周第 13 周（20*年4月22日-20*年5月26日）：在指导老师指导下修改并完成设计，完成相关设计图纸，同时撰写毕业设计说明书，并提交指导老师初审第 14 周第 16 周（20*年5月27日-20*年6月14日）：修改毕业设计图纸及说明书，完成后参加毕业答辩备注注：表格栏高不够可自行增加。此表由指导教师在毕业设计（论文）工作开始前填写，每位毕业生两份，一份发给学生，一份交院（系）留存。摘 要该设计是一种由小型汽油机带动刀片运动切割草株，人工推动机具前进完成作业的草坪修剪机。该机主要由发动机，传动机构，旋刀，机壳支撑座和集草袋等组成。采用XY168F发动机，最大输出功率：5.5HP/3600rpm。工作装置为一条形割草刀直接装在发动机的输出轴上，作业时高速旋转切割草茎。 将割草刀的非刃口做成风机叶片，割草作业时对地面形成一定的真空降草茎吹成直立状态，便于切割并与罩壳相结合形成涡流将割下来的碎草送入集草装置。护罩为涡流形状，是草坪修剪机的支架，为冲压件，用于保护操作者和行人安全，并形成护罩内涡流，给切下物导向和安装行走装置，发动机和工作装置。集草装置为集草袋，主要用于草坪切下物的收集，安装于草坪修剪机的后部，并可以容易的安装或拆下。行走装置为行走轮和割草装置高度调节装置组成。行走轮通过一个手柄可以相对草坪修剪机的护罩进行调节，将轮子升高，割草机下降，割草高度降低，反之割草高度上升。关键词 割草机；刀具；传动轴；罩壳及结构设计AbstractThis design in one kind cuts grass by the small gasoline engineimpetus bit movement, the artificial impetus machines advance completes the work lawn pruning machine. This machine is mainly made up of engine, Transmission system, Turning tool,Cabinet, Composition supporting turn and collecting straw bag and so on. The engine: YX168F, Peak power output: 5.5HP/3600rpm.The installment of work is a knife of linearity cuts grass fixing direct on the output shaft of the engine, When revolving at high speed it cuts the grass. The non-cutting edge of the knife is made up to the air blower leaf blade, when working it forms the certain real general grass stalk to the ground to blow stands erect the condition. Is advantages for cuts and unifies with the lagging with form the garrulous grass which the turbulent flow will cut to send in the collection grass installment. The guard shield is the turbulent flow shape. Is the lawn pruning machine support. For pressing part, with by protects the operator and the pedestrian safety.and forms in the guard shield the turbulent flow. For cuts the guidance and the installment walks the installment, Engine and work installment. The collection grass installment is the collection straw bag. Mainly use in the lawn cuts the collection. Installment in lawn pruning machine behind, and may the easy installment or dismantles. Walks the installment to walk turn and cuts grass the altitude mixture control installment composition. Walks turn may the relative lawn pruning machine guard shield carry on the adjustment through a handle. Elevates the wheel, the grass cutter drops, cute grass reduces highly. Otherwise cuts grass on highly.Key words: grass cutter；reamer；transmission shaft；mantle；design of structure摘 要该设计是一种由小型汽油机带动刀片运动切割草株，人工推动机具前进完成作业的草坪修剪机。该机主要由发动机，传动机构，旋刀，机壳支撑座和集草袋等组成。采用XY168F发动机，最大输出功率：5.5HP/3600rpm。工作装置为一条形割草刀直接装在发动机的输出轴上，作业时高速旋转切割草茎。 将割草刀的非刃口做成风机叶片，割草作业时对地面形成一定的真空降草茎吹成直立状态，便于切割并与罩壳相结合形成涡流将割下来的碎草送入集草装置。护罩为涡流形状，是草坪修剪机的支架，为冲压件，用于保护操作者和行人安全，并形成护罩内涡流，给切下物导向和安装行走装置，发动机和工作装置。集草装置为集草袋，主要用于草坪切下物的收集，安装于草坪修剪机的后部，并可以容易的安装或拆下。行走装置为行走轮和割草装置高度调节装置组成。行走轮通过一个手柄可以相对草坪修剪机的护罩进行调节，将轮子升高，割草机下降，割草高度降低，反之割草高度上升。关键词 割草机；刀具；传动轴；罩壳及结构设计AbstractThis design in one kind cuts grass by the small gasoline engineimpetus bit movement, the artificial impetus machines advance completes the work lawn pruning machine. This machine is mainly made up of engine, Transmission system, Turning tool,Cabinet, Composition supporting turn and collecting straw bag and so on. The engine: YX168F, Peak power output: 5.5HP/3600rpm.The installment of work is a knife of linearity cuts grass fixing direct on the output shaft of the engine, When revolving at high speed it cuts the grass. The non-cutting edge of the knife is made up to the air blower leaf blade, when working it forms the certain real general grass stalk to the ground to blow stands erect the condition. Is advantages for cuts and unifies with the lagging with form the garrulous grass which the turbulent flow will cut to send in the collection grass installment. The guard shield is the turbulent flow shape. Is the lawn pruning machine support. For pressing part, with by protects the operator and the pedestrian safety.and forms in the guard shield the turbulent flow. For cuts the guidance and the installment walks the installment, Engine and work installment. The collection grass installment is the collection straw bag. Mainly use in the lawn cuts the collection. Installment in lawn pruning machine behind, and may the easy installment or dismantles. Walks the installment to walk turn and cuts grass the altitude mixture control installment composition. Walks turn may the relative lawn pruning machine guard shield carry on the adjustment through a handle. Elevates the wheel, the grass cutter drops, cute grass reduces highly. Otherwise cuts grass on highly.Key words: grass cutter；reamer；transmission shaft；mantle；design of structure目 录第1章 总体设计.1第2章 机构设计.42.1 发动机的选择.42.2 旋刀设计.42.2.1 刃口设计.42.2.2 翼片分析.62.2.3 刀具的固定.72.3 外壳设计.72.4 传动轴的设计计算.72.4.1 初步确定传动轴的最小直径.72.4.2 轴的结构设计.82.4.3 轴的校核.92.5 离合器的设计.102.6 调高装置设计.112.7 车轮及手把的选择.11结束语.12致谢.13参考文献.14第1章 总体设计 该机主要由发动机，传动机构，旋刀，机壳，支承轮和集草袋等组成。如图1-1所示。 传动机构由离合器，传动轴等组成。传动轴由两只轴承支承在机壳箱体上，如图1-2所示。输出轴固定旋转刀片。当发动机转速达到一定数值时，离合器的离合块在离心力作用下被甩出，与离合碟接合，发动机的动力传给旋转刀片，是旋转刀片告诉旋转，完成剪草工作。 14旋刀主要由刀体，刀片，螺栓，止动垫片和螺母等组成，如图1-3所示。刀体以45号钢制成，具有足够的强度和刚度，用于牢固支承两只刀片。刀片用65Mn钢制成，具有适宜的硬度和韧度。刀片的前端的翼片以适当的角度和形状构成混流风叶，并与机壳的下表面涡壳状腔室配合，用以在剪刀的同时产生轴向和纵向的气流，被剪下的草屑带入集草袋。刀片和刀体采用螺栓固定，并用止动垫片防松。旋刀以锁紧螺母固定在传动箱的传动轴上。发动机，四个行走轮以及手把，集草袋全部固定在机壳上。机壳用3mm厚的优质钢板冲压成型后焊接合而成（见图G530-01-00），强度很高，安全可靠，能防止切割过程中的意外事故。四个行走轮用螺栓固定在轮轴上，行走轮轮轴焊接与支撑板上，行走轮随同支撑板可以绕支撑轴相对于机壳转动。采用拨杆组件调整支撑板的转角，并由拨杆组件上的定位台与机壳上的五个定位孔实现定位。前后行走轮通过连接在支撑板上的连接杆连接在一起，可以同时调节高度。这样调节行走轮 相对于机壳的位置，即可升高或降低修剪机（即调节刀片距地面的高度），达到调节留草高度的目的。集草袋通过四个挂钩固定在机壳上。技术参数： 汽油机功率：5.5马力 割刀转速：3600r/min 切割幅宽：530mm 设计切割高度：20mm-80mm（5档）（详图见图纸G530-00）第二章 结构设计计算2.1发动机的选择 根据功率要求小于5kw，转速达可切割草速度，取3600r/min，选发动机YX168F，详细参数如下： 型号：YX168F 发动机型式量：单缸，四冲程，气缸中心斜置25 缸径X行程：68mmX45mm 气缸排量：163mm 压缩比： 8：5：1 最大输出功率：5.5HP/3600rpm 最大扭矩：1.1kg。M/2500rpm 点火系统：无触点晶体管点火 起动方式：反冲式手拉起动 空气滤清器：半干，油浴，双式，双静噪，旋风滤 燃油箱容量：3.6L 尺寸（长*宽*高）：312mm*362mm*335mm 净重：15kg2.2 旋刀设计 旋转式切割器的切割速度高，且各能力强，其回转惯性力容易平衡，震荡较小，割刀的结构也比较简单，在园林机械，特别是草坪修剪机中得到广泛的应用，因此采用旋转式切割器。2.2.1刃口设计 旋刀式草坪修剪机的切割器是在水平内回转。旋刀式草坪修剪机的切割器为一把剪草旋刀，如图1-3所示，由刀片和刀体组成。为了简化分析，现将其简化成线状刀进行分析，如图2-1所示，其中aa0 和bb0为刀片刃口，刀片在水平平面内绕O轴以角速度旋转，并沿X轴以速度Vm向前运动。 在切割过程中，刃口aa0 的运动轨迹为相邻的。并行的余摆线，而bb0的运动轨迹为另两条相邻的，并行的余摆线，如图2-1所示。其中画有斜线的面积为漏割区，画有交叉线的面积为重割区，其余为扫过区。图2-1旋刀式切割器切割图分析得，点a的位移方程式为Xa=Vmt+Rsinwt Ya=Rcoswt式中R-刀片半径。 点b的位移方程式为Xa=Vmt+Rsin(wt-) Ya=Rcos(wt-)要使画有斜线的漏割区消除，必须使： Xb”-Xa”=h 式中h-刀片刃口高度。从图中可以看到，刃口aa0 上的a点转到X轴时，其转角为t=/2，即经过t=/2后，刀片转了1/4周，则有Xa” =Vmt+Rsin(wt-)=(Vm/2)+R当刃口bb0上的b点转到X轴上时，其转角为t=/2+，即经过了t=3/2后，刀片转了3/4周，则有Xb”= Vmt-Rsinwt=3Vm/2+R将xb和xa代入式xb-xa=h，得到 =Vm/h则有 Vm=h/=hn/30或 h=Vm/=30Vm/n 式=Vm/h表示刀片旋转角速度与机具前进速度之间的关系，比值Vm/h越高，即机具前进速度越高或刃口高度越小，则旋转刀片的转速应越快；根据式 Vm=h/=hn/30可在选定了刃口高度h和转速n情况，计算出机具前进速度，可以看出，当适当的增大刃口高度或转速时，就能使机具的前进速度增大，从而提高效率。由发动机转速得刀具最大转速3600r/min，取刃口高度为50mm，可计算出机具行走速度Vm=0.6m/s，符合人行走速度，故适合。2.2.2翼片分析 图2-2为图1-3所示旋刀端部刃口及翼片的主视图，俯视图和侧视图以及空气质点A的速度矢量图，Ra为翼片圆柱面形成半径，为翼片冲角，L为翼弦长度。 当旋刀在刀壳内绕其传动轴旋转时，翼片上质点A一方面以角速度绕旋刀的传动轴旋转，另一方面绕翼片圆柱面的轴心线以转动（相对运动），同时还由于离心惯性力影响沿着翼片母线以速度向刀壳裙部运动。以修剪机为参考体，令质点A的绝对速度为（图中未画出），它是牵连速度与相对速度（相对转动时的瞬间速度）和的矢量和，即 而Vc可以分解为： 以及 从而有： 式中质点A的绝对速度在水平面的两个分速度，前者与牵连速度同向，后者垂直于牵连速度； 绝对速度垂直于水平面的分速度。从式可以看出，旋刀的翼片能使空气质点A由垂直于水平面上的分速度向前（与牵连速度方向相同）的分速度，以及向外（垂直于牵连速度而指向刀壳裙部）的分速度，形成了向前，向上和向外的气流，这样也就将草屑向前，向上和向外输送。在相应位置配置集草通道和集草袋就可达到集草的目的。2.2.3 刀具的固定一个刀柄与两个刀片采用四个螺栓连接，并用止动垫片以及螺母紧固防松。刀具与传动轴利用方孔传动扭矩，使刀具旋转切割草株，并能使锁紧螺母及止动垫片紧固连接，防止工作时松动甩出。 具体结构见图纸G530-00，G530-15，G530-16.2.3外壳设计罩壳用3mm厚的优质钢板冲压成型焊和而成，采用涡流状集草通道，以配合刀具上的旋转翼片实现排草。下部采用圆形护罩，用以防止刀具松动甩出时发生意外。排草口设在后部，罩壳上有四个挂钩，使集草袋固定在其上。具体结构见图纸G530-01-00.2.4传动轴的设计计算2.4.1 初步确定轴的最小直径 1. 求出输出轴上的功率P，转速N和转矩T假设无损耗，输出轴上最大功率即为发动机功率 P=5.5马力=4.125kw 又 n=3600r/min于是 T=95500P/n=955004.1253600=1094.27Nmm2.初步确定轴的最小直径 按式初步估算出轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据参考材料1表15-3，取A0=112，于是得输出轴的最小直径显然是安装离合器离合碟处的直径的d（见图2-3）。因为有一个键槽，轴径增大5%-7%,取最小径为15mm。2.4.2 轴的结构设计1. 拟定轴上零件的装配方案 方案见图1-1所示的装配方案，轴具体结构见图2-3 2. 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和要求 为了满足离合器的轴向定位要求，轴段需制出一轴肩，故取段的直径d-=20mm；上端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=22mm，由结构取轴段的长度l=16mm。 初步选取滚动轴承。 因轴承同时承受轴向力和径向力作用，故选用单列圆锥滚子轴承。 参照工作要求并根据d-=20mm，由轴承产品目录中初步选取单列圆锥滚子轴承30304，其尺寸为dDT=20mm52mm16.25mm,故d-=20mm，l=15mm。 参照工作要求及设计结构要求，另一个轴承取单列圆锥滚子轴承30205，其尺寸为dDT=25mm52mm16.25mm,故d=22mm，l=12mm。 两轴承间根据结构要求轴段直径d=22mm，l=15mm。 根据轴承定位要求，轴段左侧应有一个轴肩，故取d=30mm，由结构选取此段长度l=25mm。 轴段应与刀具体以方孔配合，取轴段截面为16mm16mm的方形的柱体，根据刀具厚度，取此段长度l=9mm。 轴段仅为固定刀具用，不受扭矩作用，取M10，长度根据锁紧螺母等取为l=10mm。 至此，已初步确定了各轴的直径和长度。3. 轴上零件的周向定位 轴与离合器的离合碟采用平键连接。按d由手册查的平键截面bh=5mm8mm（GB1096-1990）。滚动轴承与周向定位是借过度配合来保证的。此处选轴的直径尺寸公差为k6.4.确定轴上圆角和倒角尺寸 根据参考资料1表15-2，取轴端倒角为145，各轴肩处的圆角半径见图纸G530-06 2.4.3轴的校核1. 求轴上的载荷 由于传动轴只受扭矩作用，可得轴的计算简图和轴的扭矩图2-4如下：2. 按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度，显然截面为危险截面，由于传动轴只受扭矩作用，故只需将扭矩T带入。 取=0.6 轴的计算应力 前已经选定轴的材料为45钢，调质处理，由参考资料1表15-1查得=60MPa。因此，故安全。 3.精确校核轴的疲劳强度1）判断危险截面 轴上只受扭矩作用，且等大，又因轴段处最细，且有键槽，截面处有轴肩，为应力集中处，故只校核截面右侧即可。2） 截面右侧校核 抗扭截面系数 截面上的扭矩T为 T=1094.27Nmm 截面上的扭矩切应力 轴的材料为45钢，调质处理。由参考资料1表15-1查得 截面上由于轴肩形成的理论应力集中系数按参考资料1表3-2查取。因 经插值后可查得 又由参考资料1附图3-1可得轴的材料的敏感性系数为 故有效应力集中系数按式（参考资料1附3-4）为 由参考资料1附图3-3得扭转尺寸系数 轴按磨削加工，由参考资料1附图3-4得表面质量系数为 轴未经表面强化处理，即，则得综合系数为 又由参考资料13-1以及3-2得碳钢的特性系数 ，取 于是，计算安全系数为 故可知安全。2.5离合器的设计 比较各种离合器，离心离合器利用自身的转速来控制两轴的结合或脱开，其特点是可直接与发动机连接，使发动机在空载下平稳启动，改善发热，但由于未达额定转速前，因打滑产生摩擦热，故不宜使用频繁启动的场合，且输出功率与转速有关，故不宜用于变速传动的轴系。 离心离合器符合本课题的要求，且自由闸块式结构简单，启动过程较平稳，过载时能打滑，有安全保护作用，故采用此结构。 具体结构见图纸G530-05-00. 发动机输出轴与离合器主动套筒通过平键连接。离合器从动轮与轴间采用平键连接后，共同放入传动箱箱体内，构成传动机构。传动箱箱体结构见图纸G530-03。2.6调高装置设计 调高手柄与轮轴支撑板焊接在一起，结构见图G530-06-00。手柄上有一个凸台，使其与机架罩壳上的五个方孔配合，调节凸台与方孔的位置，手柄与罩壳的相对位置也随之改变，形成一转角，使轮轴与罩壳间产生新的高度差，从而使车轮相对罩壳升高或降低，即刀具与地面的高度升高而降低，使其改变留草高度。前后行走轮通过连接在支撑板上的连接杆连接在一起，可以同时调节高度。 其配合见图纸G530-00. 2.7 车轮及手把的选择 车轮选用GB/T标准车轮，型号13B-20050的车轮，内部带有滚动轴承，可直接安装在轮轴上。 手把采用无缝钢管制成，根据人体适合高度设计长度，使垂直地面在830mm-850mm间可调。结语束该设计是一种小型汽油机带动刀片运动切割草株，人工推动机具进行完成作业的草坪修剪机，这种机具构造简单，但生产效
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