桔园除草机设计【11张图/11800字】【优秀机械毕业设计论文】

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A0-装配图.dwg

A2-固定刀片.dwg

A2-大齿轮.dwg

A2-活动刀片.dwg

A2-齿轮轴.dwg

A3-大轮子.dwg

A3-导架体.dwg

A3-小轮子.dwg

A3-拨杆.dwg

A3-轴.dwg

A4-垫板.dwg

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关键词：: 除草机设计优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份，34页，11800字左右。
任务书一份。
开题论证表一份。
选题审批表一份。
中期检查表一份。

图纸共11张，如下所示
A0-装配图.dwg
A2-固定刀片.dwg
A2-大齿轮.dwg
A2-活动刀片.dwg
A2-齿轮轴.dwg
A3-大轮子.dwg
A3-导架体.dwg
A3-小轮子.dwg
A3-拨杆.dwg
A3-轴.dwg
A4-垫板.dwg

目录

摘要 1
关键词 1
1 前言 1
1.1设计的意义 2
1.2产品的用途及使用范围 2
2 桔园除草机的设计原理和参数 2
2.1主要工作原理 2
2.2主要技术指标和重要技术参数 3
2.3已经考虑过的若干方案的比较 3
2.3.2桔园除草机的工作设计方案 4
2.3.3其他工作设计方案的比较 4
2.4关键问题及其解决办法 5
2.4.1 增速机构的设计选择 5
2.4.2 几种增速方式的实现比较 6
3 桔园除草机的整体设计 8
3.1 整体设计方案 8
3.1.1桔园除草机的设计原理 8
3.1.2 方案的选择 9
4 桔园常见杂草切割阻力研究 9
4.1 试验台构成及原理 9
4.2研究结果 11
5 齿轮的计算部分 11
5.1齿轮设计思路及要求 12
5.2齿轮设计过程 13
6 轴的计算部分 15
6.1桔园除草机中轴II的设计 15
6.2桔园除草机中轴I的设计 18
7 刀具的设计计算部分 21
7.1 刀具的概述 21
7.2 刀具的运动分析 22
7.3 刀具的结构尺寸及相关参数 23
8 端面齿轮及拨杆的设计部分 24
8.1端面齿轮和拨杆的概述 24
8.2 端面齿轮和拨杆的运动分析 24
9 结论 28
参考文献 28

桔园除草机设计

摘要:本设计中，桔园除草机主要利用滚动的轮子带动机械运动，结构简单，连接平稳，噪音极小，并且操作十分容易，既给使用人带来方便，也给周围的人带来舒适，安静的环境,能更好的满足客户的需要。本文基于机械设计和相关的理论研究，设计了桔园除草机的传动部分，并且用凸轮和推杆的设计方法设计了端面齿轮和拨杆。此次设计的桔园除草机的左右两侧对称，其特点是结构简单,受力均匀,运行平稳,摩擦阻力小，弯曲性能好,不易出现堵塞，具有很强的适应性。
关键词:桔园除草机;除草;减速器;凸轮

The Design of the Citrus Orchard Weeder
Student:Yang Xin
Tutor:Li Ming
(Oriental Science ＆Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)

Abstract:This design, orchard weeding machine mainly use the scroll wheel drive mechanical motion., has simple structure, low noise, smooth operation, and very easy to use, bring convenience to people around, comfortable and quiet environment. To better meet the needs of the client. Based on the mechanical design and relevant theory research and design, orchard weeding machine transmission part, and the design method of CAM and putting the end gear and dial design. The design of orchard weeding machine, its characteristic is the symmetry of simple structure, smooth operation, small bending, friction, good performance, do not appear to jam, strong adaptability.
Keyword:Hand orchard weeding machine;Cut grass;reducer;Cam

毕业论文（设计）题目桔园除草机设计

主要内容和要求（宋体五号，行间距单倍行距）
本次设计的桔园除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。桔园除草机由变速齿轮、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。
1.主要技术指标：
（1）外形尺寸：586×369×200mm
（2）输入功率：149.1W
（3）轮子转速：113.04r/min
（4）力矩：T=12334.57N?mm
（5）净质量：M≤30kg

2.需要提交的文稿：
（1）完成3张A0图纸（折合），并要求利用计算机绘图软件绘出装配原理图及各零部件图，正文一份。
（2）实验方案正确，实验数据正确，分析合理，结论基本正确；
（3）提交草稿、正稿、正稿电子文档各一份。要求计算合理、数据可靠，格式按湖南农业学报（自然科学版）的规定。

主要参考资料
[1] 陈国兰.浅谈我国园林机械[R]. 中国建研院建巍机械化研究所,1997.
[2] 王振东，涂洪森. 桔园除草机高度调节机构对作业质量影响分析及其优化设计[R]. 哈尔滨: 哈尔滨林业机械研究所,2004.
[3] 卢希诚,尚树堂. 旋刀式除草机旋刀装置的减噪措施[R]. 北京林业大学,1995.
[4] 赵鸣,李伦良. 论剪草[R]. 兰州: 兰州昭明草坪技术咨询研究所,2002.
[5] 熊永森,王金双,徐中伟.小型往复式果园除草机设计[R]. 金华: 金华职业技术学院, 2007.
[6] 张守海，高云江. 转向传动装置运动校核[J]. 农业装备与车辆工程,2006,180(7), 51
[7] 张晓辉，李其才，法德，李修渠. 往复式切割器割刀惯性力平衡实用计算公式[R]. 农机化研究,1997.
[8] 欧向明. 收割机的新刀具——循环式切割器[J].湖南农机，2005，22(3).
[9] 胡兴会. 电机车走行传动装置的改进[J]. 燃料与化工,2008, 39(4): 31.

一研究意义
在高速发展的今天，环境不能满足自由净化的地步了，远远超过它的净化底线，目前，由于人类过分追求发展所带来的满足和发展的速度而忽视或淡薄了其所带来的负面效应，致使在极大满足自身物欲的同时，也给自身未来的发展埋下了诸多隐患，这些问题随着时间的推移暴露越来越明显，直至威胁到人类自身的生存，如温室效应的出现、水污染等问题。为了号召国家“节能减排，低碳生活从我做起”的政策，研究一种无空气污染，无废水污染，无噪音污染的桔园除草机已经迫在眉睫。
二国内外研究现状
2.1 国外研究现状
国外从20世纪50年代就开始了对桔园机械除草技术的研究。经过多年的研究改进，目前已经形成了一整套成熟的除草机械。这些除草机经过多年的生产运行，能较好地满足作业要求。目前国外的除草机多为滚刀式除草机，其工作部件随着机器前进，带动刀轴转动，滚切刀外缘的刀刃切断草根，实现除草目的，除草效率高，消耗动力小，机具的作业部件为滚动部件，因此不会发生堵塞；日本的除草机械种类较多，但多为悬刀式，它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；目前东南亚采用多为甩绳式除草机和甩刀式；甩绳式其工作装置是由一个内装尼龙绳的打草盘，背向人的护罩组成。当打草盘高速旋转时，露在外面的尼龙绳在离心力的作用下，向一束伸直的刀刃快速撞击草茎而切割断草，甩刀式，其切割装置由多把垂直于地面的刀片铰接在旋转组成的旋转轴上，当告诉旋转时，在离心力的作用下，其刀片像垂直于轴心的甩刀，端部刀刃不断地冲击切割草茎。国外除草机有很少一部分已经在开发无污染能源的除草机了。
2.2 国内研究现状
我国近年大力倡导“节能减排，低碳生活人人有责”。但是废气废水污染仍然很严重，很多人已经已经认识到环境污染给周围生活环境带来的巨大危害，想尽力去改变生活，但是人们日常生产劳作的机械仍有很大的污染，但是目前市场上绝大部分除草机械都是引擎驱动，有些产品是大引擎驱动，除草效率很高，但是保养，维修费用较高，同时动力引擎桔园除草机主要依靠刀片的高速旋转把草排出，因此，对整机的安全性要求较高，且操作时也会给人带来强烈的震动，使操作很不舒适；市场上的桔园除草机价格较高，一般的用户较难承受；无污染或者低污染低排且价格低廉的果园除草产品少之又少。

三主要参考文献
[1] 陈国兰.浅谈我国园林机械[R]. 中国建研院建巍机械化研究所,1997.
[2] 王振东,涂洪森. 桔园除草机高度调节机构对作业质量影响分析及其优化设计[R]. 哈尔滨: 哈尔滨林业机械研究所,2004.
[3] 卢希诚,尚树堂. 旋刀式草坪割草机旋刀装置的减噪措施[R]. 北京林业大学,1995.
[4] 赵　鸣,李伦良. 论剪草[R]. 兰州: 兰州昭明草坪技术咨询研究所,2002.
[5] 熊永森,王金双,徐中伟.小型往复式果园割草机设计[R]. 金华: 金华职业技术学院, 2007.
[6] 张守海，高云江. 转向传动装置运动校核[J]. 农业装备与车辆工程,2006,180(7), 51
[7] 张晓辉，李其才，法德，李修渠. 往复式切割器割刀惯性力平衡实用计算公式[R]. 农机化研究,1997.
[8] 欧向明. 收割机的新刀具——循环式切割器[J].湖南农机，2005，22(3).
[9] 胡兴会. 电机车走行传动装置的改进[J]. 燃料与化工,2008, 39(4): 31.

研究方案：
一、研究目的
通过大学四年所学机械知识，学以致用！并且根据实验学习，总结出一种能达到预定功能要求、具有性能好、成本低、价值最优，能满足市场需求的桔园除草机。在参观实验中能将自己所学机械知识融会贯通，温故而知新，达到对所学机械知识的整个系统的复习与总结！
二、内容
1、从书本、网络搜集关于除草机相关资料，对除草机的原理及其设计方案进行学习并总结，改进并构思一套合理实用的设计方案。2、根据所实验所收获的，了解尺寸规格和强度要求，并撰写设计说明书。
三、方法
通过借鉴书本和网络相关资料对其进行学习、整理、改进并设计一套合理的方案，使用CAD和Pro-E等所学软件绘出桔园除草机的装配图和零件结构图，并计算出各结构的尺寸和强度要求

四、预期成果
桔园除草机成本低，效率高，不易赌塞，无污染。
五、条件保障
充足的实验参观学习时间，辅导老师的指导和相关资料和文献

时间进程安排
2011年11月16日至25日开题阶段（收集并整理设计所需的资料，撰写开题报告并答辩）
2011年11月26日至元月方案确定阶段（系统方案设计，进行方案论证）
2012年3月初步设计阶段（绘制草图）
2012年4月详细设计阶段（详细设计，绘制图纸，工艺审查，改进设计）
2012年5月中旬答辩准备阶段（打印图纸，编写设计说明书，作答辩准备）
2012年5月底答辩阶段（毕业答辩）

桔园除草机设计[KT][R][农业]

内容简介：: 湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）中期检查表学部：理工学部学生姓名杨欣学号 200841914516 年级专业及班级 20 08 级机制设计、制造及其自动化专业（ 5 ）班指导教师姓名李明指导教师职称副教授毕业论文题目桔园除草机设计毕业论文工作进度已完成的主要内容尚需解决的主要问题计算指导教师意见指导教师签名： 2012 年 3 月 30 日检查（考核）小组意见检查小组组长签名：年月日湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）任务书学生姓名杨欣学号 200841914516 年级专业及班级 2008级机械设计制造及其自动化 (5)班指导教师及职称李明副教授学部理工学部 20 年月日填写说明一、毕业论文（设计）任务书是学院根据已经确定的毕业论文（设计）题目下达给学生的一种教学文件，是学生在指导教师指导下独立从事毕业论文（设计）工作的依据。此表由指导教师填写。二、此任务书必须针对每一位学生，不能多人共用。三、选题要恰当，任务要明确，难度要适中，份量要合理，使每个学生在规定的时限内，经过自己的努力，可以完成任务书规定的设计研究内容。四、任务书一经下达，不得随意更改。五、各栏填写基本要求。（一）主要内容和要求： 1工程设计类选题明确设计具体任务，设计原始条件及主要技术指标；设计方案的形成（比较与论证）；该生的侧重点；应完成的工作量，如图纸、译文及计算机应用等要求。 2实验研究类选题明确选题的来源，具体任务与目标，国内外相关的研究现状及其评述；该生的研究重点，研究的实验内容、实验原理及实验方案；计算机应用及工作量要求，如论文、文献综述报告、译文等。 3文法经管类论文明确选题的任务、方向、研究范围和目标；对相关的研究历史和研究现状简要介绍，明确该生的研究重点；要求完成的工作量，如论文、文献综述报告、译文等。（二）主要参考文献与外文资料：在确定了毕业论文（设计）题目和明确了要求后，指导教师应给学生提供一些相关资料和相关信息，或划定参考资料的范围，指导学生收集反映当前研究进展的近 1 3年参考资料和文献。外文资料是指导老师根据选题情况明确学生需要阅读或翻译成中文的外文文献。（三）毕业论文（设计）的进度安排： 1设计类、实验研究类课题实习、调研、收集资料、方案制定约占总时间的 20%；主体工作，包括设计、计算、绘制图纸、实验及结果分析等约占总时间的 50%；撰写初稿、修改、定稿约占总时间的 30%。 2文法经管类论文实习、调研、资料收集、归档整理、形成提纲约占总时间的 60%；撰写论文初稿，修改、定稿约占总时间的 40%。六、各栏填写完整、字迹清楚。应用黑色签字笔填写，也可使用打印稿，但签名栏必须相应责任人亲笔签名。毕业论文（设计）题目桔园除草机设计主要内容和要求（宋体五号，行间距单倍行距）本次设计的桔园除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。桔园除草机由变速齿轮、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。（ 1）外形尺寸： 586 369 200 2）输入功率： 3）轮子转速： 4）力矩： T= 5）净质量： M 30 （ 1）完成 3张合），并要求利用计算机绘图软件绘出装配原理图及各零部件图，正文一份。（ 2）实验方案正确，实验数据正确，分析合理，结论基本正确；（ 3）提交草稿、正稿、正稿电子文档各一份。要求计算合理、数据可靠，格式按湖南农业学报（自然科学版）的规定。主要参考资料 1 陈国兰 R. 中国建研院建巍机械化研究所 ,1997. 2 王振东，涂洪森 . 桔园除草机高度调节机构对作业质量影响分析及其优化设计 R. 哈尔滨 : 哈尔滨林业机械研究所 ,2004. 3 卢希诚 ,尚树堂 . 旋刀式除草机旋刀装置的减噪措施 R. 北京林业大学 ,1995. 4 赵鸣 ,李伦良 . 论剪草 R. 兰州 : 兰州昭明草坪技术咨询研究所 ,2002. 5 熊永森 ,王金双 ,徐中伟 R. 金华 : 金华职业技术学院 , 2007. 6 张守海，高云江 . 转向传动装置运动校核 J. 农业装备与车辆工程 ,2006,180(7), 51 7 张晓辉，李其才，法德，李修渠 . 往复式切割器割刀惯性力平衡实用计算公式 R. 农机化研究 ,1997. 8 欧向明 . 收割机的新刀具循环式切割器 J2005， 22(3). 9 胡兴会 . 电机车走行传动装置的改进 J. 燃料与化工 ,2008, 39(4): 31. 工作进度安排（宋体五号，行间距固定值 22磅）起止日期主要工作内容 2011 9 10前选题 2011 9 1015 下达任务书 2011 9 1630 开题 2011 10 115 设计 2012 20 中期考核 2012 4 1630 完善与总结课题 2012 4 30前提交正稿与预审 2012 5 125 答辩与修改要求完成日期： 20 12年 4 月 30 日指导教师签名：接受任务日期： 20 11 年 9 月 20 日；学生本人签名：注：签名栏必须由相应责任人亲笔签名。湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）开题论证审批表学生姓名杨欣学号 200841914516 年级专业及班级 2008 级机制专业（ 5 ）班指导教师及职称李明（副教授）开题时间 2011 年 12 月 24 日毕业论文（设计）题目桔园除草机设计一研究意义在高速发展的今天，环境不能满足自由净化的地步了，远远超过它的净化底线，目前，由于人类过分追求发展所带来的满足和发展的速度而忽视或淡薄了其所带来的负面效应，致使在极大满足自身物欲的同时，也给自身未来的发展埋下了诸多隐患，这些问题随着时间的推移暴露越来越明显，直至威胁到人类自身的生存，如温室效应的出现、水污染等问题。为了号召国家“节能减排，低碳生活从我做起”的政策，研究一种无空气污染，无废水污染，无噪音污染的桔园除草机已经迫在眉睫。二国内外研究现状外研究现状国外从 20世纪 50年代就开始了对桔园机械除草技术的研究。经过多年的研究改进，目前已经形成了一整套成熟的除草机械。这些除草机经过多年的生产运行，能较好地满足作业要求。目前国外的除草机多为滚刀式除草机，其工作部件随着机器前进，带动刀轴转动，滚切刀外缘的刀刃切断草根，实现除草目的，除草效率高，消耗动力小，机具的作业部件为滚动部件，因此不会发生堵塞；日本的除草机械种类较多，但多为悬刀式，它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；目前东南亚采用多为甩绳式除草机和甩刀式；甩绳式其工作装置是由一个内装尼龙绳的打草盘，背向人的护罩组成。当打草盘高速旋转时，露在外面的尼龙绳在离心力的作用下，向一束伸直的刀刃快速撞击草茎而切割断草，甩刀式，其切割装置由多把垂直于地面的刀片铰接在旋转组成的旋转轴上，当告诉旋转时，在离心力的作用下，其刀片像垂直于轴心的甩刀，端部刀刃不断地冲击切割草茎。国外除草机有很少一部分已经在开发无污染能源的除草机了。内研究现状我国近年大力倡导“节能减排，低碳生活人人有责”。但是废气废水污染仍然很严重，很多人已经已经认识到环境污染给周围生活环境带来的巨大危害，想尽力去改变生活，但是人们日常生产劳作的机械仍有很大的污染，但是目前市场上绝大部分除草机械都是引擎驱动，有些产品是大引擎驱动，除草效率很高，但是保养，维修费用较高，同时动力引擎桔园除草机主要依靠刀片的高速旋转把草排出，因此，对整机的安全性要求较高，且操作时也会给人带来强烈的震动，使操作很不舒适；市场上的桔园除草机价格较高，一般的用户较难承受；无污染或者低污染低排且价格低廉的果园除草产品少之又少。三主要参考文献 1 陈国兰 R. 中国建研院建巍机械化研究所 ,1997. 2 王振东 ,涂洪森 . 桔园除草机高度调节机构对作业质量影响分析及其优化设计 R. 哈尔滨 : 哈尔滨林业机械研究所 ,2004. 3 卢希诚 ,尚树堂 . 旋刀式草坪割草机旋刀装置的减噪措施 R. 北京林业大学 ,1995. 4 赵鸣 ,李伦良 . 论剪草 R. 兰州 : 兰州昭明草坪技术咨询研究所 ,2002. 5 熊永森 ,王金双 ,徐中伟 R. 金华 : 金华职业技术学院 , 2007. 6 张守海，高云江 . 转向传动装置运动校核 J. 农业装备与车辆工程 ,2006,180(7), 51 7 张晓辉，李其才，法德，李修渠 . 往复式切割器割刀惯性力平衡实用计算公式 R. 农机化研究 ,1997. 8 欧向明 . 收割机的新刀具循环式切割器 J2005， 22(3). 9 胡兴会 . 电机车走行传动装置的改进 J. 燃料与化工 ,2008, 39(4): 31. 研究方案：一、研究目的通过大学四年所学机械知识，学以致用！并且根据实验学习，总结出一种能达到预定功能要求、具有性能好、成本低、价值最优，能满足市场需求的桔园除草机。在参观实验中能将自己所学机械知识融会贯通，温故而知新，达到对所学机械知识的整个系统的复习与总结！二、内容 1、从书本、网络搜集关于除草机相关资料，对除草机的原理及其设计方案进行学习并总结，改进并构思一套合理实用的设计方案。 2、根据所实验所收获的，了解尺寸规格和强度要求，并撰写设计说明书。三、方法通过借鉴书本和网络相关资料对其进行学习、整理、改进并设计一套合理的方案，使用所学软件绘出桔园除草机的装配图和零件结构图，并计算出各结构的尺寸和强度要求四、预期成果桔园除草机成本低，效率高，不易赌塞，无污染。五、条件保障充足的实验参观学习时间，辅导老师的指导和相关资料和文献时间进程安排 2011 年 11 月 16 日至 25 日开题阶段（收集并整理设计所需的资料，撰写开题报告并答辩） 2011 年 11 月 26 日至元月方案确定阶段（系统方案设计，进行方案论证） 2012 年 3 月初步设计阶段（绘制草图） 2012 年 4 月详细设计阶段（详细设计，绘制图纸，工艺审查，改进设计） 2012 年 5 月中旬答辩准备阶段（打印图纸，编写设计说明书，作答辩准备） 2012 年 5 月底答辩阶段（毕业答辩）开题论证小组意见组长签名：年月日专业委员会意见专业教研室主任签名：年月日 1 湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计桔园除草机设计 F 学生姓名：杨欣学号： 200841914516 年级专业及班级： 2008 级机械设计制造及其自动化（ 5）班指导老师及职称：李明副教授学部：理工学部湖南长沙提交日期： 2012 年 5 月 2 湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。同时，本论文的著作权由本人与湖南农业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。毕业设计作者签名：年月日 3 目录摘要 . 1 关键词 . 1 1 前言 . 1 . 2 . 2 2 桔园除草机的设计原理和参数 . 2 . 2 . 3 . 3 . 4 . 4 . 5 速机构的设计选择 . 5 种增速方式的实现比较 . 6 3 桔园除草机的整体设计 . 8 体设计方案 . 8 . 8 案的选择 . 9 4 桔园常见杂草切割阻力研究 . 9 验台构成及原理 . 9 . 11 5 齿轮的计算部分 . 11 . 12 4 . 13 6 轴的计算部分 . 15 . 15 的设计 . 18 7 刀具的设计计算部分 . 21 具的概述 . 21 具的运动分析 . 22 具的结构尺寸及相关参数 . 23 8 端面齿轮及拨杆的设计部分 . 24 . 24 面齿轮和拨杆的运动分析 . 24 9 结论 . 28 参考文献 . 28 1 桔园除草机设计学生：杨欣指导老师：李明（湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128）摘要 :本设计中，桔园除草机主要利用滚动的轮子带动机械运动，结构简单，连接平稳，噪音极小，并且操作十分容易，既给使用人带来方便，也给周围的人带来舒适，安静的环境 ,能更好的满足客户的需要。本文基于机械设计和相关的理论研究，设计了桔园除草机的传动部分，并且用凸轮和推杆的设计方法设计了端面齿轮和拨杆。此次设计的桔园除草机的左右两侧对称，其特点是结构简单 ,受力均匀 ,运行平稳 ,摩擦阻力小，弯曲性能好 ,不易出现堵塞，具有很强的适应性。关键词 :桔园除草机 ;除草 ;减速器 ;凸轮 of i 10128) to to To of on AM of is of do to ut 2 1 前言设计的意义除草机械至今已有 200多年的历史，桔园除草机多使用内燃机作动力，排气污染量和噪声危害严重。国家大力提倡“节能减排”的今天，随着国家“十二五政策”的宣传落实执行，节能产品必将受到越来越多消费者的青睐。保护环境，减少空气污染，从我做起，人人有责，让天空多一点蓝色，减少碳排放，为地球降温，让自己和下一代拥有更健康绿色环境。设计一个无废气污染无噪音污染无废水污染的除草机有着很好的前景。此设计中的桔园除草机主要利用滚动的轮子带动机械运动 ,结构简单，连接平稳，噪音极小，并且操作十分容易，既给使用人带来方便，也给周围的人带来舒适，安静的环境。产品的用途及使用范围由于动力引擎除草机有动力装置，保养，维护费用较高；同时动力引擎除草机主要依靠刀片的高速旋转把草排出，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，使操作很不舒适。虽然，动力引擎桔园除草机除草效率较高，除草效果较好，但是，其价格也较昂贵，就目前来说，一般的用户难以接受。通过市场调研，我决定设计一种无引擎驱动，无污染，轻便简洁，操作方便和美观实用适用于一般用户的桔园除草机，无需引擎，可谓绿色环保的除草机。对提倡环保的地域，是理想的除草工具。 2 桔园除草机的设计原理和参数主要工作原理本次设计的桔园除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。桔园除草机由变速齿轮、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。由于除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除草机自身效率为重要原则。除草机工作时由人推动机器行走，从而使除草机的后轮 1传动，带动与其同在一根轴上的大齿轮 2传动，通过齿轮 2与齿轮 3组成的增速机构使速度得以提升，并带动端面凸轮 4（为了实现几何形状封闭和便于调整，采取两个端面凸轮以背靠背形式装配）回转，端面凸轮 4带动拨杆 5运动，通过端面凸轮 4与拨杆5 组成的转换机构将回转运动变为直线往复运动，使固定其上的活动刀片与固定 3 在机架上的固定刀片形成相对交错运动，完成除草动作。如图 1所示：图 1 机器的运动简图主要技术指标和重要技术参数该除草机的总体设计参数外形尺寸： 5 8 6 3 6 9 2 0 0 输入功率：轮子转速： m 力矩： 1 2 3 3 4 . 5 7T N m m 净质量： 30M 变速要求：单级刀具，一固定刀片和一活动刀片相互运动该除草机的刀具设计参数表 1 刀具设计参数项目切割器的形式切割幅宽刀片间距刀片运动形式刀片往复频率刀片形状配套动力操作人数净重桔园除草机往复切割 2400动 860r/形 13r/人 30已经考虑过的若干方案的比较常见几种除草机械除草原理（ 1）滚刀式除草机 15。其由带有刀片的滚筒和不动的床刀组成。滚刀的形状像一个圆柱形鼠笼，切割刀呈螺旋形安装在圆柱表面，滚刀旋转带动草茎相对于 4 底刀产生一个逐渐切割的滑动剪切而将草茎剪断。滚刀式除草机剪草的质量取决于滚刀上刀片数和滚刀的转速，滚刀上刀片数越多，单位长度行进中切割的次数就越多，切下的草也越细，滚刀的刀片数一般为 3 12片不等；滚刀的转速越高，切下的草也越细。滚刀式除草机其价格贵，维修保养要求严格。（ 2）旋刀式除草机 (又称悬刀式 )15。它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。其工作装置为一长条形除草刀或多把除草刀在水平刀盘上，高速旋转的刀刃与草茎碰撞而将其割断，为无支承切割。刀刃的后面是类风叶形状，在高速旋转下，对地面形成一定的真空将草茎吹成直立状态，便于切割并与罩壳相结合，形成涡流将割下的碎草送人集草装置或从罩壳出口喷出洒出来，是国内外目前最流行的除草机。（ 3）甩刀式除草机 15。其切割装置由多把垂直于地面的刀片铰接在旋转组成的旋转轴上，当高速旋转时，在离心力作用下，其刀片像垂直于轴芯的甩刀，端部刀刃不断地冲击切割草茎。由于刀片与刀轴或刀盘为铰接，当碰到坚硬冲击不断的物体时可以避让而不致损坏机器。（ 4）甩绳式除草机 15。其工作装置是由一个内装尼龙绳的打草盘、背向人的护罩组成。当打草盘高速旋转时，露在外面的尼龙绳在离心力作用下，像一束伸直的刀刃快速撞击草茎而切割断草。草机的工作设计方案我们所设计的桔园除草机首先要通过一个传力构件将人力传递出去。为了让操作者在正常行走速度下操作，传递出去的力通过增速机构继续传递。因执行除草动作刀片的相对运动方向与人行进的方向垂直，经前面增速机构传递过来的运动都需要再经过一级转换机构传递到执行构件。通过分析得到除草机的组成框图，如图 2所示。图 2 桔园除草机的组成框图 5 其他工作设计方案的比较能实现手推式除草功能的技术原理较多，但各有利弊，具体分析如下：（ 1）用脚驱动。用脚驱动时，一般操作者都需站在或坐在被驱动的机器上用力，这样所设计的修草机，除了要完成剪草动作外，还要承受操作者的自重，且要有方向控制装置，使机器结构复杂，尺寸较大，对桔园杂草生长的分布不适合，不适合在桔园使用。（ 2）用手驱动。用手驱动，可避免用脚驱动时存在的问题，使所设计的机器小巧，且可灵活操作。因此，我们选择设计手动式除草机。（ 3）用割的方式。即用刀将草截断。但草柔软，且一端自由，采取割的方式将草截断较难实现。（ 4）用打的方式。即用刀片或打草绳将草打断。用此法修草时所需的速度非常高，以其在草还没被打倒之前将草打断，这样的除草产品已有，但效果不好。（ 5）用剪的方式。即用刀将草剪断，用两个刀片作相对运动的原理较易将草剪断，且不需要很高的速度。因此，我们选择设计成手动桔园除草机。手动的形式又用手摇动和用手推动两种。机械容易实现的是简单的转动和往复直线运动，如果用手摇动手柄实现执行构件的往复移动，由于除草机还要靠人力推着向前行进，操作者要完成的动作过多，操作不方便。要使操作者只通过简单的操作即可完成除草动作，可以用手推除草机向前行驶，靠除草机轮子的转动将转动运动转变成往复移动而输出到执行构件。显然设计成手动式桔园除草机是合理而可行的。根据所查资料，可选用组合变异法构成初步方案。由前面的分析可知，手动式桔园除草机只需要一项运动形式变换功能（即转动变直线往复移动），所以，不必列出矩阵表后构型。实现转动到直线往复移动变换功能最简单的机构为曲柄滑块机构，直线推杆盘状凸轮机构和齿轮齿条机构。关键问题及其解决办法增速机构的设计选择增速机构是传递动力及变速的核心机构。它的速度变化直接改变刀具的剪切运动。我的桔园除草机采用圆柱凸轮传动机构。可以利用圆盘侧面的形状特征，为此圆盘旋转时通过侧面推动固定在滑块上的拨杆（可横向调整）左右运动，这样就得到了一种新型的凸轮端面凸轮，其工作原理如图 3所示： 6 图 3 圆柱凸轮传动机构几种增速方式的实现比较用组合法实现增速。为了让操作者在正常行走速度下操作，传递出去的力应通过增速机构继续传递。由于转换机构的运动输入构件作定轴转动，这样在除草机动力输入构件轮子和转换机构的运动输入构件之间，可以采用链传动，带传动和齿轮传动。为了使所设计的除草机结构紧凑，可以采用齿轮传动。而齿轮传动有直齿原著齿轮传动，斜齿圆柱齿轮传动，圆锥齿轮传动和蜗轮蜗杆传动等。但是蜗轮蜗杆传动的效率低，一般是蜗杆主动，且轴线空间交错，应用到除草机械中，会使支撑结构复杂。圆锥齿轮传动的轴线相交，且其中一个齿轮需悬置，也会使除草机支撑结构复杂。直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮的轴线相互平行，支撑结构较简单，同时除草机的速度不高，载荷也不大，因此，可选择直齿圆柱齿轮作为增速机构。机构组成方案如图所示： 1)带动齿轮增速的曲柄滑块机构 : 图 4 带动齿轮增速的曲柄滑块机构 by )带齿轮增速的直动推杆盘状凸轮机构 : 7 图 5 带齿轮增速的直动推杆盘状凸轮机构 ) 带齿轮增速的齿轮齿条机构 : 图 6 带齿轮增速的齿轮齿条机构上为机构简图。由于异变法刀具的剪切运动方向与除草机行进方向垂直，图 3 中 1）和 2）所示的机构组成方案不能最终满足设计要求，还需对机构进行进一步构型。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 4所示。图 7 梅花凸轮传动机构 8 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 5所示。图 8 圆柱凸轮传动机构图 6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 1l 应该比 2l 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 3，图 6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。机构的功能及特点该机采用固定刀片与活动刀片相对错动的剪切原理，结构紧凑，体积小，质量轻，噪音小、无污染，使用方便、灵活；无需引擎驱动，使用安全、可靠，便于维护；采用耐用的铸铝底盘和结构件，具有永不生绣、永不卷曲变形的特点；前轮采用万向轮，具有良好的导向性，后轮的一个轮子装上寿命长的球轴承，使除草机转弯时易于推动；金属手柄易于折叠，以减少包装尺寸，手柄长度可伸缩，对于不同身高的操作者同样适用；底盘独特的设计可防止草堵塞出口通道；外观造型美观，更适合家庭用户的审美要求；除的效果较理想，且成本低。 3 桔园除草机的整体设计整体设计方案除草机的设计原理 9 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 1所示：图 9 总体方案设计方案的选择方案一 :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。蜗轮蜗杆传动的除草机机构方案简图如图 10所示。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。 4 桔园常见杂草切割阻力研究为了确定桔园除草机切割杂草方案可行，进行了桔园常见杂草切割阻力的研究以确定桔园除草机在对杂草进行切割时的切割力。试验台构成及原理试验台如图 11 所示：电机为带传动试验台主电机，功率 335W，额 10 定转速 1500r/过调速开关可实现转速 01500r/持装置固定于电机轴线竖直平面，得到杂草切割阻力最大值。切割装置刀柄自制半径 80力测量装置由压力传感器与压力显示仪组成，量程 5小读数图 10 蜗轮蜗杆传动的割草机 11 试验台机外壳固定与支座轴承上，可与绕转子重合的轴线摆动。当电动机启动后，刀柄（阻力力臂动，由于定子与转子之间磁场的相互作用，在刀片切割杂草茎秆时，电动机外壳将向与转子旋转的相反方向旋转，其扭矩通过固定在定子外壳上的传力臂（扭力力臂送到压力传感器上，与数字显示控制仪上的读数平衡。在一般工程计算中，可忽略空载转矩可认为电磁转矩 10,11。即： 11 轴上输出转矩： 0 电磁转矩 :T=10中切割阻力 ;数字显示控制仪的读数；切割阻力力臂（ 0 扭力力臂（ 20切割阻力由式（ 1）计算得出 :11=研究结果取桔园常见杂草狗尾草与牛筋草为研究对象 1，得出：图 12 杂草直径与切割力关系通过实际运用中除草机械的分析与杂草生长特性分析，取除草 F=250N. 5 齿轮的计算部分由实验得出除草 F=250N；端面齿轮上所受力的大小为： 12125F F N 轮子提供转矩带动剪刀，进行机械运动。假设轮子的直径为 200D ；轮子周长为。假定人的正常行走步数为 500 /mm s 。假定刀具所受的力全部来自轮子的转矩所引起的运动。则 1 2 1 F v 1 12 轴 12() 1 3 8 . 9 轴 12 1 4 6 . 1P ; 轮子所传递的功率大小为： 2 1 4 9 . 1 (1) 齿轮设计思路及要求除草机中的齿轮设计要求（ 1）合理选用模数：在现代变速箱设计中，各档齿轮模数的选择是不同的。但为了经济性和用途的要求，初选模数： 2m 。（ 2）合理选用压力角：对于同一分度圆的齿轮而言，若其分度圆压力角不同，基圆也就不同。当压力角越大时，基圆直径就越小，渐开线就越弯曲，轮齿的齿根就会变厚，齿面曲率半径增大，从而可以提高轮齿的弯曲强度和接触强度。合理选用螺旋角：为了保证齿轮传动的平稳性、低噪声和少冲击，所有齿轮都要选择较大的螺旋角，一般都在 30左右。（ 3）分析齿顶宽：对于正变位齿轮，随着变位系数的增大，齿顶高也增大，而齿顶会逐渐变尖。所以必须对齿轮进行齿顶变尖的验算。（ 4）除草机中齿轮强度的计算方法概述 8:我国的国家标准局所发表的渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法是参照国际标准化组织的计算方法所制定的，该方法比较全面地考虑了影响齿轮承载能力的各种因素，现已成为目前最精确的、综合的齿轮强度计算方法。影响轮齿载荷的各种因素大致可归纳为四个方面，分别用四个系数来修正名义载荷，这四个系数分别为使用系数、动载系数、齿向载荷分布系数、齿间载荷分配系数。各种齿轮强度计算方法所采用的动载系数形式上有很大的差别，考虑的因素也不相同。各种齿轮强度计算方法所采用的齿向载荷分布系数的计算方法各不相同。各种齿轮强度计算方法所采用的齿间载荷分配系数的处理上有很大差别。由于汽车变速箱的工作特性，使得轮齿的载荷是波动的，对于这种不稳定载荷的情况。从以上四点可看出国际标准化组织齿轮强度计算方法是一种比较合 13 理、精确的方法，所以在本论文中齿轮的设计计算采用此种方法。齿轮在传递动力时，轮齿处于悬臂状态，在齿根产生弯曲应力和其它应力，并有较大的应力集中，为使齿轮在预定的寿命期内不发生断齿事故，必须使齿根的最大应力小于其许用应力。齿轮设计过程（ 1）输出转矩设计：转速 1 1 3 . 0 4 / m i 5 6 0P 轴 3 9 . 1 2 / m i nn n i r P 计算轮子传递的转矩 69 . 5 5 1 0 PT n 轮可得： 1 2 3 3 4 . 5 7T N m m 轴 12 3 9 1 1 . 0 9 m P g (2) （ 2）齿轮的参数设计：选择齿轮材料、热处理、精度等级及其齿数除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：40质 )，齿面硬度 280齿轮： 45 钢（调质），齿面硬度 240者硬度相差 40 选择小齿轮齿数： 3，大齿轮齿数： 2 1 1 69Z u Z （ 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： 1 8 9 p a (3) 按齿面硬度查取接触疲劳极限：小齿轮： li m 1 720H M P a , 大齿轮： li m 2 580H M P a ；（ 4）计算应力循环次数 N 假定工作机载荷有轻微冲击，每个月左右除草一次，每次工作 2h，预期使用寿命为 50年。小齿轮的应力循环次数为： 1160 hN 可得： 81 1 2 1 0N 14 大齿轮的应力循环次数为： 712 3 . 7 3 1 0NN i (4) (5)计算接触疲劳许用应力查得接触疲劳寿命系数：小齿轮 1 , 大齿轮 2 接触疲劳强度安全系数有公式： 1 l i m 11 5 9 1 . 6H N K M P （ 5） 2 l i m 22 6 6 2 . 4H N K M P （ 6）试算小齿轮分度圆直径 21312 1 Z （ 7）可得： 1 2 2 td m m 为了保证制造工艺简单，取 1 40td 模数： 11 1 . 7 4 ( )dm m 取标准模数 2( )m 小齿轮分度圆直径： 1146d m z m m 大齿轮分度圆直径： 22138d m z m m 大齿轮齿宽 21 3 6 . 8dB b d m m ,圆整取 37b ；小齿轮齿宽 1 42B (加宽 5中心距 12 922m m 小齿轮齿全高 1 1 1 2 2 . 5 4 . 5h h m m 大齿轮齿全高 2 2 2 2 2 . 5 4 . 5h h m m （ 6）计算载荷系数 K 查得使用系数圆周力 1 12 1 7 0 . 0 5t ， 1 . 2 5 1 7 0 . 0 5 5 . 7 437b m m 查得动载荷系数查得齿间载荷分配系数 , 15 查得齿向载荷分布系数 , 一般经仔细跑合，取 1 计算载荷系数 2 . 0 3 4A V H K K K （ 7）修正计算： 3311 2 . 0 3 44 0 4 3 . 3 31 . 6t d m 已取 1 4 6 4 3 . 3 3d m m m m ,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= 1 . 2 5 1 . 1 7 1 . 2 1 . 2 2 . 0 3 4A V F K K 小齿轮传递的转矩 1 3 9 1 1 . 0 9T N m m 查得齿形系数 1 , 2 ;应力修正系数 1 ， 2 查得弯曲疲劳寿命系数：小齿轮 1 ,大齿轮 2 按齿面硬度查得弯曲疲劳极限：小齿轮 li m 1 620F M P a , 大齿轮 li m 2 450F M P a 计算弯曲疲劳许用应力 F 取弯曲疲劳强度安全系数由公式 1 l i m 11 F N ,可得 1 4 0 5 P a 由公式 2 l i m 22 F N ，可得 2 3 1 1 . 5F M P a 齿根弯曲应力 11 1 1 112 8 0 . 5F F S Y M P ab d m 12 1 1 212 7 4 . 2F F S Y M P ab d m 论 :计算可得弯曲疲劳强度足够。 6 轴的计算部分桔园除草机中轴设计（ 1）选择轴轴无特殊要求，选择 45钢调质处理， 640B M 初步估算轴径：按扭转强度估算输入端的最小轴径。按 45 钢，取 116C 16 根据公式5%1 33m i n 210 . 1 3 8 91 1 6 8 . 6 1 5 9 . 0 53 3 9 . 1 2 加，取 m 10d （ 2）轴从左轮子连接处向右取： 1 0 1 2 1 4 1 2 1 0m m m m m m m m m m。考虑轴的结构工艺性：考虑到轴的结构工艺性，在轴的左端和右段均制成2 45倒角。（ 3）轴结构设计之后，各轴段作用力大小和作用点位置、轴承跨距、各段轴径等参数均已知。齿轮上作用力的大小转矩： 1 2 3 3 4 . 5 7T N m m 齿轮端面分度圆直径： 22 2 6 9 1 3 8 ( )c o s c o s 0z m m 圆周力： 22 1 7 0 . 0 5 ( )轮径向力： t a n t a n 2 01 7 0 . 0 5 6 1 . 9 ( )c o s c o s 0 N 轴向力： t a n 0 ( ) N (8) 受力简图如 13 所示：图 13 垂直面上受力简图直面上轴承的支反力及主要截面的弯矩： 1 2 2 . 5 6 9 3 0 . 9 5 ( )1 2 2 . 5 1 2 2 . 5 3 0 . 9 5 ( )D V r B F N 17 截面 1 2 2 . 5 3 7 9 1 ( ) N m m 1 2 2 . 5 3 7 9 1 ( ) N m m 垂直面上截面的弯矩如下所示：图 14 垂直面上截面的弯矩 of 水平面上轴承的支反力及主要截面的弯矩： 1 2 2 . 5 8 5 ( )1 2 2 . 5 1 2 2 . 5 8 5 ( )D H t B F N 截面 1 2 2 . 5 1 0 4 1 2 ( )C H B N m m g 水平面上截面的支反力如 14图所示：图 15 水平面上截面的支反力面 22 1 1 0 8 1 ( ) M N m m 22 1 1 0 8 1 ( ) M N m m 18 水平面上截面的弯矩及合成弯矩：图 16 水平面上截面的弯矩及合成弯矩 of 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强度，取，该截面上的计算应力： 22 4 8 . 5 7 ( ) P (9) 通过查表可知：材料为 45钢，调质处理的许用应力为 1 60M ，由于 1v ，故安全。桔园除草机中轴 I 的设计（ 1）选择轴轴无特殊要求，选择 45钢调质处理， 640B M 初步估算轴径：按扭转强度估算输入端的最小轴径。按 45钢，取 116C 根据公式5%1 33m i n 110 . 1 4 6 11 1 6 1 2 . 6 4 1 3 . 2 71 1 3 . 0 4 加，取 m 14d （ 2）轴 I 的结构设计。轴 I 上零件的轴向定位周向定位。大齿轮在轴 I 上为对称定位，左右两端靠套筒定位，装拆，传力较为简单；两端轴承常用同一尺寸，以便于加工、安装和维修；为便于拆装轴承，轴承处轴肩不宜太高。齿轮与轴的 19 轴向固定采用普通平键联接。根据轴的直径查得齿轮处的键截面尺寸为66b h m m m m ，配合为 7 6H r ，滚动轴承内圈与轴的配合采用基孔制。确定各段轴径和长度通过确定定位轴肩高度，从左轮子连接处向右取 141618 221816 14虑轴的结构工艺性：考虑到轴的结构工艺性，在轴的左端和右段均制成 2 45倒角。轴经结构设计之后，各轴段作用力大小和作用点位置、轴承跨距、各段轴径等参数均已知。齿轮上作用力的大

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