低噪声新型剪草机的设计【12张CAD图纸、说明书全套】【YC系列】
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12张CAD图纸、说明书全套
YC系列
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【温馨提示】====【1】设计包含CAD图纸 和 DOC文档，均可以在线预览，所见即所得，，dwg后缀的文件为CAD图，超高清，可编辑，无任何水印，，充值下载得到【资源目录】里展示的所有文件======【2】若题目上备注三维，则表示文件里包含三维源文件，由于三维组成零件数量较多，为保证预览的简洁性，店家将三维文件夹进行了打包。三维预览图，均为店主电脑打开软件进行截图的，保证能够打开，下载后解压即可。======【3】特价促销，，拼团购买，，均有不同程度的打折优惠，，详情可咨询QQ：1304139763 或者 414951605======【4】 题目最后的备注【YC系列】为店主整理分类的代号，与课题内容无关，请忽视
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毕业设计(论文)任务书、指导书毕业设计（论文）任务书、指导书学 院： 机电工程学院 专业年级： 2010机械设计制造及其自动化 学生姓名: 吕泳青 学 号: 20101122 设计(论文)题目： 低噪声新型剪草机的设计 起 迄 日 期: 2014年2月24日-5月10日指 导 教 师: 易春峰 教研室负责人: 易春峰 日期: 2014 年 2月 23 日1毕业设计（论文）题目：低噪声新型剪草机的设计2本毕业设计（论文）课题的目的： 本设计是对机械设计制造及其自动化专业学生在毕业前的一次全面训练，目的在于巩固和扩大学生在校期间所学的基础知识和专业知识，训练学生综合运用所学知识分析和解决问题的能力。 设计出一种，实用的低噪音家用剪草机，噪声制在60分贝以内，以满足当前条件下家庭用户对园林设备的新需求：绿色环保、资源节约、人性化、环境友好等。设计方案应具有创新性。3本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术参数、工作要求等）：总体设计要求：1） 清楚设计参数，明确设计内容，注意设计重点；2） 查阅与本题目有关的文献资料，并分析综合，合理选用；3） 设计方案合理，有一定的特色和见解；4） 设计步骤清晰，计算结果正确；5） 设计制图应符合国家标准，并用计算机绘图、出图；6） 说明书要求文字通顺、语言简练、符合格式要求，图示清晰；7） 按照设计时间进度，在指导教师的指导下，独立地完成毕业设计任务。具体设计要求如下：1. 功能性要求：剪草高度2.511mm，剪草宽度400-600mm，行走速度：前进02Km/h、倒退01Km/h，噪声不大于60分贝2. 适应性要求：可随意调整切割高度，可根据不同要求选择不同刀具。3. 可靠性要求：2年内故障率不大于1/100。4. 效率要求：机械效率大于90%。5. 经济要求：价格低于4000元。6. 人机工程学要求：手推式，操纵简单、起步快，符合人体工程学的要求。7. 外观要求：外观要美观大方，颜色搭配合理。 4课题的成果要求包括毕业设计论文、图表、实物样品等：1.毕业设计最终需提供开题报告、实习报告、相关英文资料3000-4000字的翻译，设计说明书不少于15000字30页纸，不少于10张工程图纸（其中0号图不少于1张，1号图不少于1张），各个工程图纸的幅面应按照国标规定。2.各主要结构、部件的设计计算各主要结构的方案选择，零部件的有关计算。3.说明书的主要内容和插图、表格等特殊要求主要内容有目前的现状，设计的必要性。方案设计，进行方案的比较，每个方案所用的最佳结构（用简图和文字说明）以及有关的计算。总体布置设计和总体结构设计，关键的设计构思和设计思路的说明，有关总体结构的设计计算。关键零部件的结构设计、计算、校核及其特点说明等等。说明书中的插图、表格、写作的具体形式按照学校格式要求完成。5课题完成步骤和方法（收集资料或采集数据的方法和地点，分析技术，制作技巧，设计使用的工具等）：1、 首先网上、图书馆收集相关资料，写出3000-4000字的相关英文资料翻译以及开题报告。2、 到园林机械商店、学校园林科进行市场、现场调查，了解用户需要和现有产品的工作原理，结构特点及其问题。3、 进行初步功能原理方案构思，画出功能原理方案草图，进行方案评价，方案选择，画出传动系统图。4、 进行总体设计，计算相关设计数据。画出总体布置草图和总装配图。其间可以使用三维设计工具进行自顶向下的设计。5、 进行详细设计，零部件设计，画出零件工作图，进行必要的设计校核计算。6、 写设计说明书。进行答辩准备。6主要参考文献：1） 机械设计手册2） 最新园林机械设备操作技术规范与设备检测维护实用手册中国知识出版社3） 机械原理与机械零件教科书 4） 机械设计学5） 金属工艺学6） 园林机械类书籍7） 相关专利文献7本毕业设计（论文）课题工作进度计划：起 迄 日 期工 作 内 容2月24日-2月28日收集、阅读有关参考资料；3月1日-3月5日写出3000-4000字的相关英文资料翻译以及开题报告。3月6日-3月15日进行市场、现场调查、实习等工作3月16日-3月20日有关的功能原理设计，方案选择3月21日4月10日总体设计4月11日4月30日详细设计5月1日5月10日设计说明书，准备答辩。所在专业审查意见：负责人： 年 月 日学院意见：院领导： 年 月 日5中南林业科技大学本科毕业论文 低噪声新型剪草机的设计 毕 业 论 文学生姓名： 学 号： 学 院： 专业年级： 题 目： 低噪声新型剪草机的设计 指导教师： 评阅教师： 2014 年 04 月摘要 剪草机是草坪养护基本的工作之一。选择合适的剪草机是保证草坪修剪质量的前提，选择剪草机的类型要根据草坪的功能而定。剪草机是园林绿化中最常用的园林机械之一，也是草坪管理中使用频率较高的设备。过高过密的草坪会降低草间通风透气性，特别是雨季会增加小环境的温度与湿度，对病菌滋生有利，草坪会发生赤霉病等。修剪整齐的草坪给人清新爽朗的感觉，同时减少或避免草坪病害。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。草坪绿化已成为衡量一个国家，地区或城市文明与发展的一个重要指标，在美化环境，固土护坡，净化空气等方面已成为人类的共识，在生态建设和保护方面将扮演着越来越重要的角色。草坪业的发展必然促进草坪机械的应用和发展。修剪是草坪区别于其它一些植物的特殊要求，草坪业的迅猛发展，意味着剪草机械的大量需求，了解剪草机的发展历史、存在的问题和发展趋势等，对我国剪草机的发展无疑是十分有意义的。 本文设计出一种，实用的低噪音家用剪草机，噪声制在60分贝以内，以满足当前条件下家庭用户对园林设备的新需求：绿色环保、资源节约、人性化、环境友好等。设计方案应具有创新性。关键词： 低噪音；剪草机；园林设备AbstractThe lawnmower is one of the basic work of lawn maintenance. Select the mower right is the premise of lawn quality, choose the type mower according to the functions of lawn and. The lawnmower is one of the most common garden machinery for landscaping, and turf management in the use of high frequency equipment. Excessively thick lawn grass will reduce ventilation, especially during rainy season will increase the temperature and humidity environment, favorable to the pathogens, the lawn will scab. Manicured lawns, gives fresh feeling of clear, at the same time, reduce or avoid the lawn diseases. With the development of economy and the progress of the society, people living environment of increasingly high demand. The green lawn, has become the measure of a country, an important index of region or city civilization and development, to beautify the environment, soil slope, purifying the air has become a human consensus, in the aspects of ecological construction and protection will play a more and more important role. Development of turf industry will promote the application and development of lawn machine. Pruning is lawn difference special requirements in some other plants, the rapid development of turf industry, means a great demand lawnmower, understanding the lawnmower development history, existing problems and development trend, the development of Chinas lawnmower is very meaningful.This paper designs a lawnmower, low noise household utility, noise at 60 decibels, to meet the family users currently under the conditions of the new demand for garden equipment: green environmental protection, resource conservation, environmental friendly, humanization. Design should be innovative.Keywords: Low Noise；The Lawnmower；Garden Equipment目录摘要2Abstract31 引言41.1选题的目的与意义51.2剪草机研究现况51.3剪草机的发展方向72 剪草机总体设计方案102.1 剪草机设计参数102.2 剪草机的工作原理112.3剪草机传动系统方案选定112.4 剪草机总体方案设计123 剪草机的设计133.1 切割系统设计133.2 割草机切割功率分析143.3 齿轮轴的设计及强度校核153.3.1 齿轮轴强度计算163.3.2 齿轮轴的疲劳强度校核173.3.3 齿轮轴的接触应力校核193.4 传动齿轮的设计203.5 拨杆的设计校核233.6刀具的设计243.7后轮的设计校核27结 论30致 谢31参考文献321 引言 草坪业的发展必然促进草坪机械的应用和发展。修剪是草坪区别于其它一些植物的特殊要求，草坪业的迅猛发展，意味着草坪剪草机械的大量需求，了解草坪剪草机械的发展历史、存在的问题和发展趋势等，对我国草坪剪草机械的发展无疑是十分有意义的。草坪生产是园林生产的重要分支，草坪机械是园林机械的重要组成部分。草坪机械具有农业机械、林业机械和工程机械的特点，由于草坪作业的特殊性，要求草坪机械噪声小，污染少，轻巧灵活，携运方便，作业精度高。 我国是一个少林少草的国家，草坪对坏境的绿化，美化效果越来越受到人们的重视。我国对草坪需求势必越来越大。而草坪的大规模生产正是以机械的参与为主要特征的。草坪机械已构成草坪生产系统的一个重要组成部分。实施草坪生产机械化，不仅能减轻劳动程度，改善生产条件，降低生产成本，而且能在较短时间内征服大面积沙地荒滩，控制病灾虫灾。草坪修边机用于修整草坪边界，使草坪生长整齐，美观。草坪修边机的主要工作部件为割刀。草坪修边机便于携带，工作效率高，大大减轻了人工修剪速度慢，效率低，劳动程度高等问题。1.1选题的目的与意义 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。草坪绿化已成为衡量一个国家，地区或城市文明与发展的一个重要指标，在美化环境，固土护坡，净化空气等方面已成为人类的共识，在生态建设和保护方面将扮演着越来越重要的角色。草坪业的发展必然促进草坪机械的应用和发展。修剪是草坪区别于其它一些植物的特殊要求，草坪业的迅猛发展，意味着剪草机械的大量需求，了解剪草机的发展历史、存在的问题和发展趋势等，对我国剪草机的发展无疑是十分有意义的。剪草机是草坪养护基本的工作之一。选择合适的剪草机是保证草坪修剪质量的前提，选择剪草机的类型要根据草坪的功能而定。剪草机是园林绿化中最常用的园林机械之一，也是草坪管理中使用频率较高的设备。过高过密的草坪会降低草间通风透气性，特别是雨季会增加小环境的温度与湿度，对病菌滋生有利，草坪会发生赤霉病等。修剪整齐的草坪给人清新爽朗的感觉，同时减少或避免草坪病害。采用新技术，建立自动化、多样化、多功能集成化的剪草机机械新体剪草机机械其技术发展趋势主要体现在高生产率、自动化、单机多功能、多功能组成生产线、采用新技术上。1.2剪草机研究现况 如今，草坪业已经成为了我国的新兴产业。根据统计，上世纪80年代中期注册第一家草坪公司来，历经90年代的迅速发展后，目前从事草坪或草坪相关产业的公司已超过5000家，其中年经营额在500万以上的有50多家。在我国，草坪机械和灌溉公司有10家，草坪基本上已经在全国城市园林绿化、运动场建设中普遍运用。经过多年的快速发展后，草坪行业逐渐从高峰期过渡到平缓期。草坪行业从此进入了一个缓慢、稳定也是积蓄力量的时期。这样促使了草坪行业开始由一个劳动密集型到了知识密集型的转变时期，尤其是草坪的修建维护工作，迫切需要一种效率更高，并且人员消耗和能源消耗更低的草坪机械。但是，国外自动割草机器设备价格贵和技术垄断的制约了我国在智能草坪机械这方面的推广进度。为此，我们必须依靠自己的力量和经验来研究具有自己特色的遥控割草机。 园林绿化作业中所使用的机械，按作业对象不同大致有三类：即乔、灌木作业机械，草坪作业机械和花卉作业机械。草坪作业机械是当前发展速度最快、且最具特色的机械类型，已经形成了自己的独立体系。按作业内内容草坪机械可以分成草坪建植机械和草坪养护机械两大类。草坪养护的作业内容多，作业量大，所使用的机械品种也很多，其中特色鲜明的专用机械有草坪修剪机械、草坪打洞通气机械、草坪整理机械和草坪灌溉设备等。草坪修剪机械按切割装置不同，主要分旋刀式草坪修剪机、滚刀式草坪修剪机和甩刀式草坪修剪机三类；按行走装置不同，又有步行操纵式和乘座操纵式两种结构形式。步行操纵旋刀式草坪修剪机，由于其结构比较简单，是目前使用最多、最广的一种草坪机械，它包括推行式和自走式两种型式。国际上比较著名的品牌有美国的TORO,MTD, 德国的SOLO， 意大利的ALPINA，瑞典的HUSQVARNA，日本的土屋等；中国也有比较多的企业在生产，有草地王、立特、林海等品牌。乘座式旋刀草坪修剪机的使用，在发达国家已日益普遍， 著名的品牌有YARDMAN,TORO,CRAFTSMAN,GRASS HOPPER,HARRY,SOLO等，中国目前只有草地王一个品牌。特别值得指出的是：GRASS HOPPER目前推出的全液压传动、无级变速、零转弯半径的乘座式旋刀草坪修剪机，操作非常方便灵活，受到了用户，特别是草坪专业养护人员的普遍欢迎。滚刀式草坪修剪机的修剪质量和精度都比较高，特别是刃以上的，主要用于高尔夫球场、运动场草坪的修剪。著名的品牌有日本的土屋,BARONESS,美国的JOHN DEEREH和 TORO等，中国目前还只生产一些简单的步行操纵式滚刀草坪修剪机，高尔夫球场、足球场的滚刀式草坪修剪机还要靠进口。甩刀式草坪修剪机的修剪质量比较低，主要适用于要求不高的生态型草坪。这种修剪机大多为拖拉机悬挂式，也有的安装在拖拉机专设的液压臂上，用于修剪公路两侧的草坪。相对于国外的草坪修边机，目前国内的生产水平还比较低，大多数机器都是仿造国外的结构进行自主研发，利用已有的材料来进行生产，故而机器的工作效率及使用年限，安全性都不及国外的机器，在这一点上还有待加强。西方发达国家在20 世纪80 年代，当草坪修剪机进入家庭庭院时，是以步行操纵推行式为主导产品，到了20 世纪90 年代，其已被步行操纵自走式草坪修剪机逐步取代，虽然无驱动轮的步行操纵推行式草坪修剪机价格很便宜，但在欧美国家已很少有人问津。进入21 世纪型乘坐操纵坐骑式草坪修剪机又开始逐步取代步行操纵自走式草坪修剪饥。特别是能实现零转弯半径，机动性能非常好，能一机多用的全液压草坪拖拉机一问世，就得到了广大用户的普遍欢迎，预计不久的将来，还会有自动化程度更高、操作更舒适的草坪机械出现。目前国内生产的草坪修剪机仍然以步行操纵推行式为主，是国外发达国家20 世纪80 年代的水平，在国外已属淘汰产品。国际著名品牌的园林草坪机械类产品的进口大幅度上升。如美国MTD的园林拖拉机和草坪机械,JOHN DEERE的高尔夫球场机械、HUNTER的喷灌设备，以及德国的SOLO、日本的小松、意大利的HARRY等园林草坪机械产品，都已纷纷进军中国市场，或设立办事处，或设立代销点，有的正在准备设立合资或独资企业。据统计，2002年我国进口的园林草坪机械类产品为3790万美元，主要来自这些著名品牌。1.3剪草机的发展方向 剪草机是一个名叫托马斯普拉克内特的英国工程师是第一个想出制造割草机的人。他在1805年获得了第一台割草机的发明专利。那是一台装有环形刀身的笨重机器，而且运转不很理想。其他发明家看到普拉克内特的机器后，认为他们能够干得更好。最成功的是埃温巴丁。他是一家纺织厂的工程师，从工厂的某一机械上获得了关于割草机机械结构的想法。他在1830年制造的割草机非常类似于今天使用的那些机器。地形高低起伏、表面障碍重重的大面积庭院向发动机的性能提出了巨大挑战。Vanguard发动机适用于草坪拖拉机，能够担负起耙扫、搬运、牵引、犁地、耕作及锄草等任务。割下牧草或其他可制成干草的作物，并将其铺放在地面上的牧草收获机械。有往复式和旋转式两类。往复式割草机在19世纪50年代后期用于生产，初是用畜力牵引，由地轮驱动割刀。20世纪初开始发展拖拉机牵引的割草机，20年代以后改由动力输出轴驱动割刀，30年代开始发展拖拉机悬挂往复式割草机，60年代中期又发展了旋转式割草机。中国在20世纪20年代开始使用畜力往复式割草机，50年代初期和后期先后开始生产畜力和拖拉机牵引往复式割草机。随着人工草场的发展，70年代中期开始生产并使用旋转式割草机。在畜牧业机械化高度发展的国家，新型割草机的研究正向着高速、节能的方向发展。我国剪草机机械的发展方向：(1)在发展专用机机种的同时，积极开发通用剪草机机。剪草机机械在发展专用机种的同时，为满足现代剪草机的实际需要，正在不断扩大其通用能力，积极开发各种通用剪草机机。研制通用剪草机机的目的，一是要适合被剪草机物品剪草机材料和剪草机形式的多样化；二是要照顾到制造使用单位的技术力量，设备配备和生产成本，因而国际剪草机节日益重视剪草机机的通用性，以便借助有限的机械设备获得较大的经济效益。（2）剪草机机械日益连动化、高速化、自动化。根据我国的实际情况既要大力研制先进的全自动半自动的剪草机机，还要对某些行之有效，小巧的手动剪草机工具与装置给以足够的重视,以以发挥其相辅相成的作用。剪草机自动化的高低会直接影响产品的质量，能量的消耗，操作环境和劳动生产率。实践表明搞好剪草机自动化不但离不开机电光液气（包括射流）等常规手段相互渗透和配合，同时要因地制宜的吸收对改进剪草机机械确实有价值的部分，使之保持一定的生命力。剪草机机械的作用是给有关行业提供必要的技术装备,以完成所要求的产品剪草机工艺过程。为了对剪草机机械的发生和发展找出规律性认识并制订适当的对策，有必要深入地了解它的一些特点。剪草机机械为特殊类型的专业机械，机种繁多，综合研究工艺、材料、设各乃是开拓剪草机新技术的根本途径。首先指出，剪草机物品不仅花色品种多，而且大都是可变化的，如不同粘度的液体,不同粒度的散体和各种片状、块状、束状、环状及异形的物体等。而正人们对、药品、日用消费品等的剪草机还常提出更多更高的要求，以致在客观上便形成了剪草机机械突飞猛进、更新较快的局面。任何事物之间总有它们的共性与特性。若能按照具体条件探索出一种模块化(或称积木式)的剪草机机械体系，通过适当改变模块的组合使之具有不同的功能和生产能力，那么必会有助于简化设备构造，实现设计制造的计算机化，缩短工作周期，降低生产成本，增强市场竞争能力,实现了一机多用。鉴于大多数剪草机机机构复杂、动作精确、远行速度快、所以应力求其工作协调可靠,尽量少发生故障和误动作。为此，要设法改善自动剪草机机及自动剪草机线的整机造型、总体布局、故障显示和安全防护等措施。剪草机材料是剪草机工业的基础。选择合适的剪草机材料为有效地利用资源，提高生产与运输效率,节约能耗,降低成本和广开销路创造了有利的条件.有的则以硬质塑料来代替.今后.根据旅游的实际需要还得大力研究剪草机新技术，随之将进一步促进剪草机机械的革新与创造。从发达国家生产的剪草机机械水平来看，国际剪草机界普遍认为，提高剪草机机械系列化标准化和通用化水平，建立组合化、机电一体化的现代剪草机机械的结构体系仍是今后一个重要的发展方向。现已形成拥有完整系列及品种的组合化设备。只要更换主要操作部件，适当调整有关参数。便可在较宽的尺寸范围内卷筒式柔性材料完成块片、棒状以及外形不规则的单个或多个物品的剪草机。开发与主机配套的辅助装置是扩充主机功能的重要一环。 机械设备的高速化是实现人类社会高速发展的根本措施，是提高设备生产率的主要途径，故剪草机机的工作速度是衡量其性能优劣的重要指标。当然机械设备的高速化要受到多种客观因素的制约，必须综合权衡设备的使用量、劳动生产率、工作寿命、工作环境以及材料与能量的消耗等方面的利弊，才能做到工作速度的最佳选择。剪草机机械的高速化，随之对相应设备的联动化和自动化提出了更高的要求。微电子技术和检测元件的发展和利用，提高了产品的剪草机质量，也提高了剪草机机的自动托程度。通常剪草机机的生产速度越高，对执行机构的动作同步性和协调性要求越严。为保证剪草机作业能够可靠地进行，剪草机机应具有故障诊断和显示功能，推行在线的自动检测与控制。据国外有关单位估计，因机器发生故障而造成停工的时间，80%用于寻找故障原因，10%用于寻找排除故障方法，检修操作时间仅占10%现在英国生产剪草机机都设有“自我诊断”电子设备，这种设备已有系列产品付诸实用。为进一步提高剪草机设备的生产率，必须开发与剪草机机主机相配套的辅助装置，以减少中间贮存节环所占用的空间和人力。因此，研制和发展剪草机机时，重视高新技术的应用，是提高其先进性、可靠性的主要途径。今后应大力开发以下技术。1) 微机控制技术2) 模糊优化控制技术3) 新型执行机械4) 新型传动系统5) 传感器的研究与开发6) 在线显示技术7) 现代设计方法8) 现代制造技术9) 先进的新工艺将材料,工艺,技术三结合是开拓发展机械的根本途径.2 剪草机总体设计方案2.1 剪草机设计参数设计出一种，实用的低噪音家用剪草机，噪声制在60分贝以内，以满足当前条件下家庭用户对园林设备的新需求：绿色环保、资源节约、人性化、环境友好等。设计方案应具有创新性。具体设计要求如下：（1）功能性要求：剪草高度2.511mm，剪草宽度400-600mm，行走速度：前进02Km/h、倒退01Km/h，噪声不大于60分贝（2）适应性要求：可随意调整切割高度，可根据不同要求选择不同刀具。（3）可靠性要求：2年内故障率不大于1/100。（4）效率要求：机械效率大于90%。（5）经济要求：价格低于4000元。（6）人机工程学要求：手推式，操纵简单、起步快，符合人体工程学的要求。（7）外观要求：外观要美观大方，颜色搭配合理。2.2 剪草机的工作原理本次设计的新型剪草机主要利用轮子运动传动变速箱中的齿轮实现刀具的往复运动的功能。新型剪草机由变速齿轮、端面齿轮、拨杆和剪刀等构件组成，端面齿轮和拨杆是一对工作组合。端面齿轮通过自身的转动将旋转方向的力传动给拨杆，引起水平方向的往复运动，从而使刀具自身往复运动。由于剪草机变速变矩范围不够大，因此在刀具的选择上尤其注意以提高剪草机自身效率为重要原则。2.3剪草机传动系统方案选定 方案1 利用梅花凸轮（凸轮廓线呈梅花状）和连杆机构来实现滑块在导轨上的往复运动，工作原理如图2.1所示。图2.1 梅花凸轮传动机构 方案2 利用圆柱凸轮机构将凸轮轴的旋转运动转化为滑块的往复运动，其工作原理如图2.2所示。图2.2 圆柱凸轮传动机构 在图2.1所示的梅花凸轮机构中，为把凸轮的转动变为执行构件的往复移动需增加一个支点和一个构件两个低副（或一个构件一个高副），这样会增加整个机构的复杂性，且设计时应该比短（否则必然会增大梅花凸轮的尺寸，或者引起梅花凸轮边缘曲线过度较急），这样将减少传送到滑块上的力。图2.2所示的圆柱凸轮机构和端面凸轮机构的结构简单，可以考虑作为所设计的除草机的运动转换机构。2.4 剪草机总体方案设计该机构由轮子带动，通过一对单级减速器进行传递转矩，再由端面齿轮和拨杆组合变化运动方向，最终输出往复剪切运动。总体方案设计如图2.3所示：图2.3 总体方案设计方案一:采用齿轮机构实现增速，提高整机的工作效率，解决了手动除草机工作效率不高的问题；采用端面凸轮机构（运动形式转换机构），将转动转变为直线往复运动，从而满足除草运动要求，形状类似冠轮，解决了端面凸轮加工难的问题。 方案二：用蜗轮蜗杆传动，直接带动割草圆盘，采用割草的方式。机构更加简单，刀具拆装方便。但草柔软，且一端自由，采取割的方式将草截断较难实现，除草的数目不多。要想割的效率快，必须采用大功率。方案一的除草机方案结构比较简单，与之相比轴的位置较为容易定位，而蜗轮蜗杆传动的除草机一水平一竖直的轴造成了机架结构的复杂。并且增速机构采用端面齿轮和拨杆的运动组合，结构简单，运动实际为一凸轮推杆的运动组。同时除草的数量较多，在功率一定得情况下，剪得方式始终比割得方式效率高。通过比较我选择方案一，选择方案一能够更好的实现运动传递。3 剪草机的设计3.1 切割系统设计 切割速度与进给速度之间的关系，用切割速比来描述。在动刀高度一定时，重割区和空白区的大小与机器前进速度和曲柄转速有密切的关系，其关系用切割进程表示。数学式为 （3.1）式中 机器前进速度（m/s）；割刀运动一个行程时间。因为往复割刀运动一个行程，转动180，其时间为 = （3.2）将（3.2）代入（3.1）得 = （3.3）式中 转速（r/min）。因牧草稠密多汁，切割阻力大，往复式割草机切割速度应大于 2.15m/s3。但切割速度太大，惯性力增加，引起机器震动，因此选择适宜切割速度是关键。曲柄旋转一周，割刀完成两个行程，则割刀平均速度为 =（m/s ） （3.4）= = 1.87 m/s式中 半径（mm）；转速（r/min）。因为切割速比= 将（3.1）、（3.3）代入整理得 = （3.5）现有割草机 =（1.11.5） 代入（3.5）式得 = （3.6）动刀刃高度（mm），标准型切割器动刀刃高度 为 54，代入（3.6）得= = 0.941.28为保证切割质量，实际切割速比应大于理论切割速比，理论进给速度 取机器稳定行驶所允许的最高速度。3.2 割草机切割功率分析切割机功率包括往复切割器切割功率和输送功率。 即： 其中 = （kW） 式中 机器前进速度（m/s）； 机器割幅（m）； 切割每平方米面积的茎秆所需的功率（Nm/m2）。经测定，割草= 400600，所以 =1.94根据经验输送系统功率需求为 式中 输送系统单位割幅所需功率（kW/m）， 一般取0.220.25 kW，则=0.221 = 0.22 kW中未考虑传动效率和空转所需的功率，故割草机最低所需总功率为： kW3.3 齿轮轴的设计及强度校核齿轮轴的材料为45钢，设计如图3.3所示： 图3.3：齿轮轴零件图3.3.1 齿轮轴强度计算 式中：齿轮轴的均布载荷； 力； 宽度。 式中： 均布载荷； 反力； 长度 式中： 前后均布载荷 式中： 平面上附加的均布力矩按扭转条件计算截面的强度因此截面安全。按弯扭合成条件计算截面因此截面安全。3.3.2 齿轮轴的疲劳强度校核截面直径最小，且有应力集中；截面为连接处，由于直径发生实然变化，产生明显的应力集中；由于直径最大且无应力集中，故不必对其他地方处进行校核，而只需对、截面进行校核。截面右侧因为截面受扭矩作用，所以由于变化形成的理论应力集中系数由表查取。因，经插值后可查得轴的材料的敏性系数为有效应力集中系数为尺寸系数表面质量系数为处未经表面强化处理，即，则得综合系数值为取 计算安全系数可知其安全。截面左侧 弯曲应力所以 ， 扭转应力所以 由于轴径变化形成的理论应力集中系数因，经插值后可查得，轴的材料的敏性系数为，有效应力集中系数为尺寸系数尺寸系数表面质量系数为此处未经表面强化处理，即，则得综合系数值为取 ，计算系数值故安全。3.3.3 齿轮轴的接触应力校核最大压应力 式中：均布载荷；接触区宽度的一半。 式中：模数；半径； 半径。所以3.4 传动齿轮的设计 （1）输出转矩设计：转速轴上的转速计算轮子传递的转矩可得：轴上的转矩为: （2）齿轮的参数设计：选择齿轮材料、热处理、精度等级及其齿数剪草机为一般工作机器，齿轮选择常用材料及热处理，8级精度。小齿轮：40Cr(调质)，齿面硬度280HBS；大齿轮：45钢（调质），齿面硬度240HBS。二者硬度相差40HBS。选择小齿轮齿数：z1=23，大齿轮齿数：（3）基本参数的选择试选载荷系数：选择的齿宽系数为：查得弹性系数为：按齿面硬度查取接触疲劳极限：小齿轮：, 大齿轮：；（4）计算应力循环次数N 假定工作机载荷有轻微冲击，每星期左右修剪一次草坪，每周工作8h，预期使用寿命为50年。小齿轮的应力循环次数为：可得：大齿轮的应力循环次数为：（5）计算接触疲劳许用应力查得接触疲劳寿命系数：小齿轮, 大齿轮接触疲劳强度安全系数有公式： （1） （2）试算小齿轮分度圆直径 （3）可得：为了保证制造工艺简单，取模数： 取标准模数 小齿轮分度圆直径： 大齿轮分度圆直径： 大齿轮齿宽,圆整取；小齿轮齿宽 (加宽5mm) 中心距 小齿轮齿全高 大齿轮齿全高（6）计算载荷系数K 查得使用系数 圆周力， 查得动载荷系数查得齿间载荷分配系数, 查得齿向载荷分布系数,一般经仔细跑合，取计算载荷系数 （7）修正计算： 已取,符合接触疲劳强度条件。（8）齿轮齿根弯曲疲劳强度校核过程确定设计参数载荷系数K=小齿轮传递的转矩查得齿形系数, ;应力修正系数，查得弯曲疲劳寿命系数：小齿轮,大齿轮按齿面硬度查得弯曲疲劳极限：小齿轮,大齿轮计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳强度安全系数由公式,可得由公式，可得齿根弯曲应力 图3.4：齿轮3.5 拨杆的设计校核拨杆的材料为45钢。结构如图3.5所示。图3.5：拨杆零件图在实际工作中拨杆只受到力的作用，因此只要校核拨杆的应力即可。从图3.5可以看出，拨杆在连接处的面积最小，即属于危险截面。 右端连接处最大应力 左端连接处的最大应力 3.6刀具的设计新型剪草机采用刚性切割式，运动方式选择往复式运动。往复式切割装置由上、下两组刀片组成，分动和双动两种运动方式。本设计采用单动运动方式。单动切割器是动刀片在定刀上作往复运动；其特点是：，刀片的行程与上、下刀片的距离均相等。剪切机的上、下刀片形状相同，剪切时，草两侧同时受到切割，在一个行程中，运动速度的大小有变化，合理切割的方法是利用较大的速度来剪切。剪刀自点向右运动时，其速度自零逐渐增加，在没有达到之前，因切刀不相接触，不发生切割。刀片到达时，两刀刃开始接触，这时称为始切速，然后刀片继续向右运动而进入切割，直到刀片到达时，两刀刃相向接触完毕，这以后不再切割，这时称为终切速。由到为切割速度的变化范围。在切割过程中，有些草是在被一刀刃顶斜着推向另一刀刃和剪切机前进而向前倾斜状态下切割的，使草丛表面稍欠平整。 刀片一个行程时间内机器前进的距离称为切刀的进程，以H表示，切刀一秒钟内运动的绝对距离为： 式中：机器的前进速度 刀具水平运动的距离 轮子的周长一个行程所需要的时间为：一个行程运动的绝对距离： 可得切刀的进程H为：由于端面齿轮旋转一周刀具往复运动6次，刀具行程运动呈现对称的加速减速运动，速度由变化，从0到达的所需的时间与到达0的时间均为。运动分析可知，刀具呈现匀加速运动，运动方程式为： 可得：切刀的平均速度：将切刀的平均速度与机器的前进速度的比值称为刀机速比。，据类似的茶树修剪机和采茶机的试验分析，可得动力转速较小的手推式剪草机传动的效率较高。拨杆在端面齿轮处安装，图中a与b为拨杆上升对应的端面齿轮所旋转的角度，c为。在端面齿轮上拨杆与端面齿轮接触点旋转的角度所对应的行程为：式中d为拨杆与端面齿轮接触点在端面齿轮上离中心位置的直径大小。假设在端面齿轮上的运动行程为,接触点上下运动的位移为,可得运动轨迹方程为：在式中各参数：为端面齿轮旋转的角度；k为与端面齿轮运动行程与接触点上下运动的位移的相关参数。代入特殊值，可得：从而得出接触点上下运动位移的轨迹方程为： 推程阶段 远休止阶段 回程阶段 近休止阶段 3.7后轮的设计校核 本次设计的后轮如图3.7所示： 图3.7：后轮零件图 后轮直径为200mm ；许用应力 用插入法查得：许用应力值 应力校正系数 当量弯矩 设计的最小直径 后轮直径 ； 验算合格。结 论通过这次低噪声新型剪草机的设计，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
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