太阳能电动割草机开题报告.doc

本科生毕业论文（设计）开题报告题 目: 太阳能电动割草机驱动系统设计 姓 名: 学 院: 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: 学 号: 指导教师: 职称: 20 年 月 日南京农业大学教务处制一、本课题的目的与意义 改革开放以来，随着我国经济的快速发展，城市生态环境的进一步完善，高尔夫、足球等运动的兴起，人们对运动场地的草地要求越来越高，而且现代人对环境要求增加，小区街道绿化建设的兴旺，小区草坪建植，街道草坪建设成为必不可少的工程。割草机在我国城市园林建设中也得到了越来越广泛的应用，传统的割草机主要以汽油、柴油等不可再生能源为燃料，容易造成大气污染。而且城市人口密度大，内燃机工作时产生大量噪音，影响人们的日常生活。太阳能作为一种绿色的可再生能源，在资源日益匮乏的21世纪必将获得快速的发展。总的来说，我国割草机存在的不足主要表现在以下几个方面：1、结构复杂，不能家庭化推广。2、割茬高度较高，牧草损失较大。3、空气污染严重。4、工作噪音大，应该居民正常生活。5、割草质量还不够理想。6、结构设计不够合理，受力不均衡。7、应选用合适的材料以降低机架的结构质量。 针对以上几个问题，结合我国割草机的发展现状，这种具备结构相对简单、绿色环保、操作方便、无噪音等优点的割草机势必会得到越来越广泛的应用。本课题研究的目的就是开发太阳能电动割草机，改善其使用条件，为其家庭化推广创造条件。研制一种小型轻便的割草机，不仅可以带来巨大的经济效益，而且可以把工作人员从艰苦的劳动条件下解放出来，可以大幅度提高劳动生产率，进而提高工作人员的工作环境，更好的维护人们的身体健康安全。国内外研究概况二、国外概况 从世界上第一台滚刀式剪草机的问世,到现在已经过了100多年,原来主要应用于牧场的机械已经发展成为有几十个品种,适用于不同场合的剪草机。根据其工作原理和形式可分为滚刀式、悬刀式和扫雷式三种类型。 由于土地资源、人文环境、生活水平等因素影响，国外小动力园林机械发展较早，20世纪初,国外发达国家就已使用园林机械代替繁重的体力劳动。随着人民生活水平的提高和居住环境的改善,小型园林机械已进入百姓家庭,成为家庭必备机具。21世纪初,发达国家从家庭到公共绿地全部实现机械化作业,并向更高层次发展。经过近百年的发展，美国、日本、德国、意大利、瑞典等国家小动力园林机械得到了长足的发展，培养出许多国际知名品牌，如美国的B&S（百力通）、Kohler、MTD、Tecumsen,日本的小松、ECHO、YAMAHA、HONDA，意大利的Emark、ALPLA，德国的STIHL、SOLO，瑞典的HUSQVARNA,等等。这些企业历史较长，在行业中有较大的影响。如瑞典的HUSQVARNA公司成立于1689年，是世界上生产园林机械历史最悠久的公司之一，在行业中一直处于领先地位。HUSQVARNA公司能够生产从专业机器到大众用途的各种产品，现有员工2200人，其中1800人从事研究开发、市场促销等，其产品出口至100多个国家，年销售额达到5亿瑞典克郎。国外发达国家的家用割草机已向着轻便、噪音小的坐垫式发展。作为一种工程机械，坐骑式割草机的特殊功能决定了它的特殊构造功能决定形式）。同时，特殊的使用环境（草坪）、性能指标、人机关系匹配、安全性要求等也使坐骑式割草机的设计具有与一般车辆不同的设计要求。三、国内概况我国城市化进程始于1949年，比英国、美国晚100年左右，比日本晚30年，不仅起点低，工业支撑度也低，发展也较缓慢，而且在19601978近20年间几乎处于停滞、衰退阶段我国的现代城市公园规划建设和大面积种植草坪始于20世纪80年代，并在90年代得到快速发展。我国的农业人口数量是世界上最多的国家，而且农业人口占到了我国总人口的大部分，发展农业机械对我们来说至关重要。 我国生产剪草机起步较晚,生产企业规模普遍较小,产品用途较为单一,均没有形成规模批量,所以长期以来,草坪剪草机均以进口为主。国内生产剪草机的厂家大约有50家左右。多数为园艺系统的公司以及转产剪草机的机械厂。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草坪剪草机，占国内市场的50%，现年产5000台。目前正着手进行年产5万台剪草机的技术改造，其动力选用日本本田发动机。 南通机床厂为转产生产剪草机的厂家。其产品为地草王系列产品；56厘米自走式草坪剪草机（4.5千瓦），84厘米随进式剪草机（7.8千瓦），84厘米电启动式剪草机（7.8千瓦），122厘米坐骑式剪草机（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。 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，目前市场上进口的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，监测快捷，安全性高。应用前景中国园林机械的发展史很短，改革开放以来，我们政府才逐渐的加大园林机械的发展力度，园林技术才得以迅速地发展。割草机是园林机械的重要组成部分，在生活水平日益提高的今天，城市的绿化工程将需要借助越来越多的割草机。割草机可以绝大部分代替人类体力劳动，大大降低人的劳动强度，并在一定程度上保障了人身安全。其次，割草机由动力带动割草设备进行工作，割草效率高。割草机可以克服人工作业中存在的不足，使草坪更加美观。参考文献1丁玉兰.人机工程手册M.北京：化学工业出版社，20082陈传强.草坪机械使用与维护手册M.北京：中国农业出版社，20023中国机械化科学研究委员会，农业机械设计手册M.北京：机械工业出版社，20074陆元章.现代机械设备设计手册M.北京：机械工业出版社5朱龙根.简明机械零件设计手册M.北京：机械工业出版社，20026张洪丽；张建华；高华.环保节能草坪修剪机的研制期刊论文-安徽农业大学7张丽萍；郑威强.小型果园割草机的设计期刊论文-,信息2009（19）8高敏；周仁和.坐骑式割草机设计要素及发展分析期刊论文-中国科技信息2008（05）9赵平.我国固林绿化机械前景展望1999(01)10金光农业网.我国牧草机械发展落后原因分析(J）.2003(07)11中国农业机械化科学研究院.农业机械设计手册M.北京：机械工业出版社，199812Hegan,Gina Kellogg.Tracking trends in riding-mower design. Grounds Maintenance. Jul97,Vol32 issue 7 P20.13Martz , Eston. Take care of your lawn the safe way.Family Safety Health . Sum97.Vol 56 issue 2,P16.研究的内容、目标1、 课题研究内容割草机由发电机、外壳、刀盘、车轮、驾驶操控部分和控制扶手等组成，是目前最常用的园林机械之一。本课题主要是在查阅资料的基础上完成太阳能电动割草机驱动系统的设计，其主要内容包括：1、太阳能电动割草机驱动方案设计；2、驱动系统主要参数计算；3、驱动系统主要零部件设计及校核；4、绘制完成关键零件图及装配图；2、 课题目标1、基于相关资料，初步了解割草机的构造；2、在广泛查阅包括外文资料在内的相关资料的基础上，完成驱动电机选型、传 动系统结构形式、差速机构、输出半轴设计及关键零部件计算、校核。3、用相关绘图软件完成关键零件的绘制及装配。4、基于proe进行虚拟装配，将一篇字数适中的外文资料翻译成中文，撰写约3000字的论文综述；完成相关的零件图图纸，设计计算说明书等内容。3、 拟解决的关键问题1、分析研究割草机的主要组成部分，通过实物加深相关概念的理解。2、如何设计动力参数，使其在节约成本的条件下满足草坪割草的需要。3、对驱动系统进行设计，最大程度上方便操作。4、用现有的模拟软件对相关机构进行可行性分析。研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析 通过查阅资料对割草机的各个系统有个初步的了解，根据现有的生产资料对本割草机的驱动系统进行初步设想，从而得出本驱动系统的基本结构和框架。 1、深入分析割草机驱动系统的机构组成，通过各种不同结构的对比分析设 计适合的机构。 2、用ProE对零部件建模，进行装配仿真。在此基础上，选取较佳设计参数；将各个零部件装配成型，进行仿真调试，使之布置合理；进行运动学仿真，确定设计参数。 3、将各个系统进行整合，合理调整整机的参数。 4、用AutoCad应用软件进行生产用图的绘制。 5、试制生产样机，并进行试验。 6、记录数据，分析得出最佳参数。 本太阳能电动割草机由太阳能和可充电蓄电池提供动力，在阳光充足的条件下可以完全由太阳能供电，如果在阴天条件下工作则由蓄电池进行动力提供。在城市绿地这种相对平缓的地理条件下符合使用要求。特色或创新之处 本课题的创新之处在于：改变传统割草机用汽油等化石燃料作为燃料的风格，本太阳能电动割草机采用太阳能和可充电蓄电池为直流电机提供动力，不仅清洁环保、减少噪音污染，在一定程度上也降低了割草机在工作过程中对人身造成的潜在危害。研究计划及预期进展13年12月28日-13年2月16日：查资料，翻译英文资料、写专业文献综述；14年2月17日-13年2月28日：确定设计方案，完成方案图、开题报告；14年3月01日-13年3月30日：完成太阳能电动割草机驱动系统设计及校核； 14年3月31日-13年5月18日：完成零件图、装配图；14年5月19日-13年5月31日：完成毕业论文；准备答辩。已具备的条件、尚缺少的条件和拟解决的途径（包括利用教学实验中心、科研实 验室、实习基地、校外其它企事业单位等条件的计划与落实情况）已具备的条件：1、学校实验室有相关类型的割草机或车辆模型，可以进行尺寸和相关零件结构的借鉴。 2、从老师的实验室中可以借到各种测量工具，能够满足测量的需求。 3、具备割草机的有关理论知识。尚缺少的条件：1、对太阳能割草机的系统化认识及对科技开发过程的掌握。 2、对