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驾驶式割草机是一种单人驾驶的小型工程机械。随着人们对物质文化生活水平要求的提高，人们逐渐对环境的要求也在不断提高，城镇绿地建设量与维修量随之增长，与此同时社会上对草坪机械的需求日益增长，带动了草坪机械产业的高速发展。
本文研究的是一种驾驶式的由电瓶驱动的家用草坪割草机，介绍了驾驶式割草机的历史和现状。这种割草机主要用于大中型草坪的修剪和维护，要求具有良好的机械性能、安全性能和草坪修剪质量。本文设计的是驾驶式割草机的关键部件，选用已有的驾驶式割草机的小车，只对割草机的刀片和传动机构进行设计并进行三维模型设计。在现代技术的基础上，将机械原理与美学相结合，运用机械设计理论，根据实际情况，选择适当的刀具、电机等来达到本设计的最终目的。
关键词：驾驶式，家用，割草机，结构设计，电瓶，三维模型；
毕业设计说明书（论文）外文摘要
Driving type mower is a small engineering machinery a single driving. With the requirements of people's material and cultural life level, people gradually to the environmental requirements are also rising, urban green space construction and repair capacity increased, at the same time the community on the turf machinery growing demand, driven by the rapid development of turf machinery industry.
This paper is a kind of driving style from the battery driven home lawn mower, this machine is mainly used for medium and large lawn mowing and maintenance requirements, high mechanical properties, safety performance and lawn quality good. This design is a key part of driving type mower, driving the mower with existing car, only to the lawn mower blades and transmission mechanism design and 3D model design. Based on modern technology, combined with mechanics and aesthetics, the use of mechanical design theory, according to the actual situation, select the appropriate tool, motor to achieve the ultimate goal of this design.
Keywords: driving type, household, mower, structure design, battery, 3D model;
目 录
1 绪 论 1
1.1国内外家用割草机的应用市场以及开发现状 1
1.2驾驶式割草机的发展现状及未来发展方向 2
1.3研究目的及意义 3
1.4割草机的工作原理和机械结构 3
1.5研究的主要内容和方法 4
2 驾驶式割草机总体设计 6
3 割草机系统传动装置的机械计算 8
3.１电机的选取 8
3.２同步带的概述 8
3.２.1同步带介绍 8
3.２.2同步带的特点 9
3.２.3同步带传动的主要失效形式 9
3.２.4同步带传动的设计准则 12
3.２.5同步带分类 12
3.3同步带传动计算 12
3.3.1同步带计算选型 12
3.3.2同步带的主要参数（结构部分） 16
3.3.3同步带的设计 18
3.3.4同步带轮的设计 18
3.4轴的设计 19
3.5轴的校核 19
3.6键的校核 20
3.7轴承的校核 21
3.8刀具的设计及计算 22
3.8.1刀具的概述 22
3.8.2刀具的运动分析 23
3.8.3刀具的结构尺寸及相关参数 24
3.9 端面齿轮及拨杆的设计部分 25
3.9.1端面齿轮和拨杆的概述 25
3.9.2 端面齿轮和拨杆的运动分析 25
4 驾驶割草机三维模型展示 29
总 结 31
致 谢 32
参考文献 33
1 绪 论
1.1国内外家用割草机的应用市场以及开发现状
l9世纪中叶，大部分的草坪还在使用镰刀来割草或放牧牛羊来保持草地的整齐性。随着高尔夫球、网球及足球等运动的兴起，保持完善的草地做运动场便成为当务之急。英国人Edwin Budding利用旋转式机械工作的原理发明了滚刀式剪草机，该产品的问世在英国受到了广泛的欢迎，随后传人美国。1868年，美国第一台剪草机取得专利，美国的草坪业也由此起步。不过几年，便有37项有关剪草机的发明获得专利。到1881年，总共有4万多台剪草机被生产和销售 。最初的剪草机均为人力驱动；1890年，在英国开始设计有动力驱动的剪草机。从最初的蒸汽动力驱动发展到小型内燃机动力驱动；1909年，美国科学家Leoni取得了动力型机械式剪草机专利，尽管剪草机由汽油机驱动，但整个装置仍由马拉行走。
在草坪修剪机械发展的历史上，第二次世界大战是一个转折点。在20世纪30年代前后，每年生产的各类剪草机数量约3万台左右。战后，美国经济得到复兴，允许现役军人低价买房不付现金，大批建设房屋并出售，促使草坪修剪机械得到迅速发展，生产量急剧上升，1947年达36万台，1974年达700万台。20世纪70年代后期开始，剪草机的市场销售量逐渐趋向饱和，但每年仍保持在500万—600万台的销量 。剪草机在数量增加的同时，其性能也在不断改进。1950年，美国第一台无线电操纵的剪草机诞生；1978年，C1arence Noke研制出了一种可进行草坪修剪编程的剪草机" ；20世纪80年代，一些新的草坪设备又投放市场，如Mulching mower，Shredder，Lawndethatcher，String trimmer等，以及清洁草坪用的Blower，Lawn vacuum，Lawn sweeper 。到了80年代后期，string trimmer被认为是一件普通的家庭用具。
我国生产剪草机起步较晚，生产企业规模普遍较小，产品用途单一，品种数量少，远不能满足要求，而且质量与发达国家的相比也有很大差距。所以长期以来，草坪剪草机多以进口为主，主要来自日本、美国、意大利和瑞典等国。据统计，1999年的剪草机销售量在3万台左右，其中80％为进口；2000年我国各类草坪机械保有量达13余万台，剪草机进口量在3．16万台左右；近两年，草坪机械平均年增长率达到30％左右，国内每年草坪机械的销售总额大约为1．2亿～1．3亿元人民币，其中从国外进口的机械占85％，国内自行生产的产品占15％左右，其合计销量约在1万台左右 。
1.2驾驶式割草机的发展现状及未来发展方向
最初OPEI（Outdoor Power Equipment Institute）对于驾驶式割草机的定义是：“自产生动力的可骑运载工具，在一般草坪花园中使用，用来割草，通常不可以用来耕作。它们由空气冷却，四冲程发电机，通常是12马力的功率或更小。发动机或由电线拖动或是电力（电池）启动。切断装置的旋转刀片通过皮带或者链条与发动机相连。一些包含一个传递动力轴来附加别的维修工具，但大部分没有。”实际上OPEI用很多非常专业的定义来定义驾驶式割草机—后置发动机驾驶式割草机，驾驶式花园拖拉机和前置发动机草坪拖拉机。每种驾驶式割草机都有自己的规格，以使公司可以正确分类来装运营销等。
驾驶式割草机是一种单人驾驶的小型工程机械，从性质上来说也属于车辆的范畴之内。因此驾驶式割草机本身具有一般的可驾驶功能，并满足人体舒适性。随着科学技术的发展，新技术的不断提高，如电子学、新材料、导航定位技术等各项新技术不断应用于驾驶式割草机。现在人们已经不仅仅是把割草机作为一种普通的使用工具，而是赋予了它很多其他意义。
随着人们对环境的关注，中国各大城市的绿地面积越来越大，草皮品种也趋向丰富，草坪业的迅速发展使人们对草坪割草机的需求也越来越大。但是由于我国经济水平还不高，对绿地大部分还只是低水平层次上的养护，以前畜力割草机曾是我国应用较多的割草机，由马或牛牵引完成割草作业。而国外园林机械工业和消费市场都已经相当成熟。随着机动割草机的引进，割草机将在我国的绿化事业中发挥越来越大的作用。
(1)电子学、新材料的研究开发与制造新方法的采用对驾驶式割草机的未来将会有重大影响
在今后驾驶式割草机的设计中，内部装置可多采用电子技术。人机工具界面中的信息界面将会是发展的重点，包括显示反馈装置的产生等，而不是现在的直接通过操作者的视觉反馈。人机系统的自动化程度将越来越高，驾驶式割草机将朝智能化的方向发展，如出现自动导航系统、自动定位系统和自我检测系统，甚至出现无人驾驶的驾驶式割草机。
(2)外型将更加个性化、类型将更加多样化
从收集的资料来看，目前市面上大部分的驾驶式割草机的外型都是大同小异，缺乏创新与变化。针对当前国内驾驶式割草机形态色彩单一，操作不够舒适简便等不足，驾驶式割草机应该在功能和外观上有所突破。在不久的将来，一定会出现更多、更丰富的机型，来满足不同个体的使用要求。驾驶式割草机市场将会进一步细化与多样化，更多针对不同场合、不同切割要求的割草机种类将出现。比如说针对不同使用人群的个性化设计，以及针对不同草场的种类和草坪的高度，不同的周围具体环境等等来分别对设计进行相应的调整与变化。
(3)驾驶性能的改进，未来的驾驶式
割草机将使操作者在其中的工作成为一种享受，或是一种休闲方式。
当然，随着技术的进步和科技的发展，驾驶式割草机驾驶性能在不断改进，驾驶舒适性也将不断提高。甚至可以把它视为一种交通工具，或是一种休闲方式。在我国，由于国情等原因，人们还没有形成这种意识。而在国外，经常会举办割草机的设计大赛或是驾驶式割草机的比赛，还出现了很多割草机俱乐部。这说明，人们已经不仅仅是把割草机作为一种普通的使用工具，而是赋予了它很多其他意义。
1.3研究目的及意义
驾驶式割草机是一种单人驾驶的小型工程机械。随着人们对物质文化生活水平要求的提高，人们逐渐对环境的要求也在不断提高，城镇绿地建设量与维修量随之增长，与此同时社会上对草坪机械的需求日益增长，带动了草坪机械产业的高速发展。市场上提供的割草机大多具有工作效率低下，人的劳动强度大等缺点，为了改善这种状况，本设计研究的驾驶式割草机的出现就显得必要了。
本设计研究旨在对现有的驾驶式割草机进行改进，不改变现有割草机的工作原理，提高驾驶式割草机的观赏性，结构简单，提高工作效率。现阶段驾驶式割草机的研究目的是在现代技术的基础上，将机械原理与美学相结合，运用机械设计理论，利用简单的机械结构，适当的刀具选择来达到本设计的最终目的。
为了更好的达到设计研究的目的要求，割草机刀具的位置放置对观赏性的提高十分
重要，刀具的选择对工作效率的提高有重要影响。本设计研究主要在这两方面进行重点研究来完成对驾驶式割草机的改进。
1.4割草机的工作原理和机械结构
剪草机械按动力划分可以分为机动和人推的两类。按动力又分为柴油机、汽油机和电动机3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剪草机械，如牧场的割草机；按剪草时刀片运动的方式可分为滚刀式、旋刀式和剪切式3种；按切割器形状可分为旋刀式、滚刀式、往复割刀式和甩刀式等；按驾驶形式分类，可分为推动式(步行式)、自行式、驾驶式(驾乘式)；按配套动力和作业方式分为手推式、手扶推行式、手扶自行式、驾乘式、拖拉机式等。剪草机的剪草幅宽一般为400～lO00mm，剪草高度从15～lOOmm有几个调节挡位 。
（1）滚刀式剪草机
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底刀产生一个逐渐切割的滑动剪切而将草茎剪断。滚刀式剪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。滚刀式剪草机是高质量草坪最常用的剪草机型，适用于草高3～80mm 的草坪，其价格贵，维修保养要求严格。
（2）旋刀式剪草机(又称悬刀式)
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。其工作装置为一长条形剪草刀或多把剪草刀在水平刀盘上，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到草坪，适于范围内剪草，它的价格相对低廉，保养、维修和使用都很方便，是国内外目前最流行的剪草机。
（3）甩刀式剪草机
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）甩绳式剪草机
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。由于尼龙绳是柔性的，其撞击障碍物时退让，不会损坏机器本身，也不会对障碍物有较大的破坏。
1.5研究的主要内容和方法
本文针对驾驶式割草机，主要对总体结构进行设计及对刀具部分的重点设计分析。割草机的应用普遍被看好，因为家庭绿化意识的增强，家用割草机的作用显而意见。现在的驾驶式割草机虽然较多，但大部分驾驶式割草机的结构复杂，价格昂贵，应用很少。该驾驶式割草机主要是针对家用草坪设计的，电瓶驱动，结构规范，安全性高。
该研究的主要内容包括：
1）了解国内外小型割草机的应用市场以及开发现状；
2）熟悉掌握割草机的工作原理和机械结构；
3）对比市场小型割草机的特点和设计参数，详细分析各自优缺点；
4）绘制小型割草机的结构装配图和关键零件图；
5）对小型割草机采用UG软件对其造型。
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