旋刀式割草机的改进设计.doc

塔里木大学毕业设计_旋刀式割草机的改进设计目 录1国内外旋刀式割草机的发展状况11.1割草机的分类11.2国外旋刀式割草机械的发展状况11.3国内旋刀式割草机械的发展现状11.4国内外旋刀式割草机械存在的问题21.5割草作业的主要作用21.6割草机割草的基本要求及注意事项21.6研究的内容和方法31.7预期目标32 整机总体设计方案32.1 设计原则32.2 旋刀式割草机的设计方案43 旋刀式割草机主要部件的设计与计算63.1割草机工作部分设计63.2推杆的设计103.3机架的设计104 旋刀式割草机传动系统设计与计算134.1动力传递方案134.2传动比的计算135主要部件的强度分析156总结15致谢17参考文献181国内外旋刀式割草机的发展状况1.1割草机的分类按切割器类型可以分为旋刀式、往复式、滚刀式、甩刀式、甩绳式。其中，应用最多的是旋刀式割草机、滚刀式割草机和往复式割草机。往复式割草机割茬低而整齐，草坪损失少，单位割幅的金属用量和功率消耗低，因而成本较低。它的作业速度一般为68 km/h。提高割刀的往复次数并解决割刀的全平衡问题后，旋刀式割草机是由横向悬挂在直立轴上的刀片高速旋转打切草上部的叶片，它适于2580mm范围内割草。由于期间各低廉，保养、维修方便，使用灵活，只要将刀磨快，就能达到较为理想的割草效果。因此，一般的草坪都使用旋刀式割草机作业，使得旋刀式割草机称为国内外最流行的割草机1 6 。按配套动力和作业方式分可以分为：手推式、手扶随行式、手扶自行式、坐骑式和拖拉机悬挂式割草机。按动力驱动方式主要分为人畜力驱动、发动机驱动和电力驱动三种形式割草机。其中，以发动机驱动的割草机最多，发动机多为单缸汽油机。太阳能割草机虽然已有生产，但应用较少。动力驱动的割草机按牵引方式或悬挂方式可分为前置式、侧置式、后置式、中置式割草机。目前，也有旋刀式手推随行式割草机，大部分采用中置悬挂，而滚刀手推随行式割草机多采用前置式挂接，大型的割草机则采用混合牵引方式。1.2国外旋刀式割草机械的发展状况在割草机问世之前，草坪的修剪主要工具是镰刀，放牧牛羊也是保持草地平整的重要方法。随着高尔夫球、网球及足球等运动的兴起，人们拥有平整美观的草地做运动场地的要求越来越迫切。1805年英国人普拉克内特发明了第一台收割谷物并能切割杂草的机器，由人推动机器，通过齿轮传动带动旋刀割草，这就是旋刀割草机的雏形。1805年英国工程师托马斯普拉克获得了第一台割草机的发明专利，当时的割草机是装有环形刀，机体笨重且运转不恨理想。到1830年，埃文马丁制造出了类似于今天试用的手扶滚筒割草机。早期应用普遍的是王府式割草机，通过加大割幅及提高机具的前进速度来提高机具的生产率。20世纪70年代各国开始研制旋刀式割草机，利用高速旋转的割刀对植株进行无支撑切割，此类机具具有结构简单，维护保养时间少，不需磨刀、换刀等优点。近年来，欧美发达国家的割草机设备更加成熟，结构参数更加合理，可靠性、生产率提高很快。生产割草机的国际著名企业有没过纽荷兰、约翰迪尔、凯斯公司，英国弗格森公司，韩国成元公司，德国威格公司和前进公司等。他们生产的设备无论在机械结构、动力配套、液压系统还是控制系统方面都处理得很成功，一些最新的科学理论、最新的科研成果和最新的科学技术都在这些机械设备上有体现。例如在控制系统方面，单片机、可编程控制器PLC、工业控制机控制IPC等得自动化控制手段都得到充分的应用。一些发达国家如美国已经发明机器人割草机，实现了自动化作业。目前国外大多使用滚筒式、圆盘式、水平旋转式或旋刀式割草机，这些割草机坚固耐用，工作速度快。这些机具一次通过就能完成割草、压扁、成条三道工序1 2。1.3国内旋刀式割草机械的发展现状随着社会的进步和经济的发展，人们对生存环境的要求也越来越高，城市环境的保护得到越来越多的重视。我国草坪建设也得到了迅速的发展。草坪美化环境，固土护坡，净化空气多种功能已经成为人们的共识。我国生产割草机起步较晚，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，割草机均以进口为主。据统计，到1999年底我国各种园林机械保有量达10万台，1999年的割草机销售量在3万台左右，其中80%为进口。改革开放以来，我国的草坪业由兴起到长足发展，只有十几年的时间，却为草坪机械业的发展带来了勃勃生机 。首先是机械先进，90%以上为进口产品，其次外从草坪建植到养护生产环节机械配套齐全，基本上实现了全程机械化，再次是产品品种多、系列化程度高。而在草坪机械中割草机发展最快，我国引进使用的割草机有美国和日本等十几个国家的几十种机型，我国也已经开始生产割草机，目前国内外所用的割草机种类繁多，其分类方法也多样化。我国目前生产的割草机以刀具类型可分为滚刀式和旋刀式两大类。据调查，国内生产割草机的厂家大约有50家左右。多数为园艺系统的公司以及转产割草机的机械厂。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2.61.2千瓦，剪幅从43.2127厘米。中美合资江苏淮阴泛亚园林机械有限公司，生产力特牌NEAT草坪割草机，占国内市场50%的市场份额，现年产量达5000台。目前正这首进行年产5万台的割草机技术改造，气动力选用日本本田发动机。南通机床为转产生产割草机的厂家。其产品为草地王系列产品：56cm自走式草坪割草机；84cm随进式割草机；84nm电启动式割草机；122cm坐骑式剪草机。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年已有产品出口美国。山东省莱州市仲院宇峰铡草机厂研制出全新微型电动铡草机，该机以单相照明电为动力，无电地区或停电时用165、175、180等型号柴油机为动力，适宜铡切玉米秸、麦秸、稻草以及青贮饲料，每小时铡草量300400 kg，切草长度为1.52 cm。整机结构紧凑，体积小，重量轻，全机重仅32 kg，移动方便，并具有切碎均匀、出料顺畅、扬程远、噪音低等特点。安徽飞彩车辆股份有限公司“十五”期间进行了技术改造，改造后计划年产6万台割草机。其中代表产品之一是手扶式宽幅割草机系列，年产5万台，以22161型为例，发动机为4冲程，4.8，割草宽度53cm，自走式；代表产品之二是驾乘式割草机系列，年产1万台，以16-38HXL型为例，为4冲程，11.7 kW，97cm循环割草，带驱动。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，检测快捷，安全性高10 11。1.4国内外旋刀式割草机械存在的问题虽然旋刀式割草机的理论和制造技术已经相当成熟，但是结构简单，操作方便、低噪音、高性能的割草机并不多。旋刀式割草机的配套动力有汽油发动机(有电缆或蓄电池供电)和汽油机两种。基于安全方面的原因由电缆供电的割草机只能在小面积上使用，而蓄电池供电的割草机，因机器重量较大，且蓄电池需经常充电（一般完成700平方米后需进行充电）。所以，在小型割草机上（2.2 kW以下）常采用汽油发动机作为配套动力机。而在2.2 kW以上的割草机多采用汽油机作为配套动力机。以汽油机作为动力的旋刀式割草机，其噪声污染比较严重，它的噪声源为汽油机和旋刀装置。目前，国内外采用的都是合金弹簧钢，经普通淬火加中、高温回火后得回火索氏体或回火屈氏体，硬度在HRC4045，以保证一定的强度和韧性。但生产上遇到的最大难题是合金弹簧钢如65Mn钢加工硬化率高，冷弯成型性差。此外，这样的热处理工艺并不能很好地满足刀片强韧性和耐磨性的要求，主要失效形式是磨损。如铰接式刀片往往是3天就要卸下来磨一次。有时遇到土质不好，有铁丝石头等硬物时，还经常发生刀片断裂2 3 10。1.5割草作业的主要作用割草作为草坪修整的一项最基本作业，要求使用简单高效的割草机械，保质保量完成割草作业任务。同时，尽量降低其噪音污染，不给周围环境造成负面影响。割草的主要作用是保持草坪上草的可控性正常生长，并通过割草机的修剪，保持人们预期的生长高度以及生长形态，使草坪美化环境的功能和其他功能得到充分发挥。目前，大型生态园的绿地设计已是房地产开发团中一个重要环节，草地是绿化的一种重要形式。目前，庭院里修整草地通常使用身背柴油机作动力，采用尼龙绳甩打草叶；或者是使用电动、柴油机的割草机，这种割草机体积大、噪音大，适用于空旷大草坪，易夹草出故障，遇到石块可能使刀片断裂，发生事故。随着国内人们生活水平的提高，人们对居住的绿化水平要求越来越高，尤其带花园的别墅不断增加，更需要开发一种适合小面积草地、简单灵活的手推式割草机3。1.6割草机割草的基本要求及注意事项1.6.1基本要求（1）割草高度可根据要求调整，适应高度调整范围大，当草坪要求修剪很低能达到要求。（2）割草整齐、平整，同一行程前后割草高度一致，两次作业行程衔接平滑、无接茬。（3）对地形的适应能力强，仿行能力强，随地形变化前后剪草高度一致。（4）割草机对草坪碾压轻、伤害少。（5）草屑收集干净，或被切割部分细碎性能好（草屑撒在草坪中当肥料时），以便于洒落在草坪下及时腐烂。（6）割草机质量好，故障少，节省燃料、效率高。（7）易于操作、轻便灵活、维修调试方便，零部件通用性和互换性好。（8）正确掌握修剪草坪的时间并且制定科学的修剪高度和修剪频率8。1.6.2注意事项（1）不可以将手动割草机用于割除攀藤植物、屋顶或阳台上的青草等，那样有可能伤害到身体。（2）每次使用之前都需要进行一次检查，确认所有的螺栓、螺母、工具都没有磨损或损坏，对于磨钝或损坏了的刀片应当更换。（3）再检查一下要割草的草坪表面，要清除干净石头、木块、电线等其他坚硬的物体，这些物品碰到刀具时会飞甩出去而无法控制。（4）旁边有人，尤其是儿童和动物的时候，不要使用该割草机。（5）割草时一定要穿用防滑底做成的结实靴子。（6）旋转的刀片转筒可能会造成人身伤害，刀片转筒和操作人员之间的安全距离是通过导杆隔开的，一定要一直保持这个安全距离。在堤岸或斜坡上割草时尤其要注意，一定要顺着斜坡的方向割。（7）当后退拉动割草机时要特别小心，有绊倒的危险。（8）任何时候都不要将手或脚放在运动部件的上方或下方。（9）如果刀具或割草机遇到障碍或坚硬的物体时，一定要适当全面地检查割草机。（10）只有在能见度好，视野清晰的时候才可以进行工作8。1.6研究的内容和方法根据我国割草机的发展现状和存在的问题以及人们草坪割草机的更高要求，对现有的割草机进行改进。在旋刀式割草机的基础上，通过对其做减噪处理和刀片的优化处理，利用现代设计方法，设计出一款结构简单、操作方便、低噪音、高效率的旋刀式草坪割草机。设计旋刀式草坪割草机的整体结构，主要由汽油发动机、传动轴、工作轴、割草机机架、手把、行走胶轮、旋刀刀片组成。汽油发动机机提供动力，通过传动轴和工作轴为旋刀装置提供动力。旋刀装置主要部件为旋刀刀片。讨论分析了旋刀式割草机机的基础参数，参考已有旋刀式割草机的参数，既要保证工作要求，又要尽量减小噪音污染并提高刀片的时候用寿命。根据选定的有关参数，由经验公式计算出旋刀式割草机所需的功率，根据该功率选择适合的汽油发动机型号。该课题应用的研究方法：理论设计、绘制模拟样机并进行仿真模拟。既要保证割草机的使用要求，又要尽量减小噪音污染，并提到刀片的使用寿命。1.7预期目标（1）整机结构简单，维护方便，质量轻，尺寸小，机动性好。（2）汽油发动机为工作动力源，人作为行走动力，造价低、可靠性高、使用简便，具有节省能源，降低污染的特点。（3）适于一般草坪维护，成本低廉，有利于大规模推广应用。2 整机总体设计方案2.1 设计原则对于旋刀式割草机的总体设计，要遵循的设计原则（1）首先满足农艺要求并适应小区草坪的面积限制，具有良好的转向性和操作灵活性。（2）吸收国内外设施农业作业机械的新技术，采用新原理、新结构、新工艺、做到设计合理、使用可靠、优质高效、物美价廉，能广泛推广。（3）零部件的通用化、标准化程度高。（4）整机结构简单、成本低廉、操作简便、维修方便、质量轻、机动性好。2.2 旋刀式割草机的设计方案图2-1旋刀式割草机图2-2旋刀式割草机简图1.工业脚轮 2.工业脚轮架 3.下机架 4.上机架5.发动机6.推杆7.工业走轮架 8.工业走轮9.工作轴 10.刀片如图 2-2 所示，旋刀式割草机主要工业脚轮、下机架、发动机、上机架、推杆、工作轴、工业走轮和刀片等组成。汽油发动机提供动力，其输出轴通过花键与装配有刀片的工作轴相连，带动旋刀工作，使其实现割草动作，发动机有油门控制旋钮，通过旋转旋钮控制发动机的转速以及停止，从而实现控制选到的工作转速，实现对旋刀的工作控制。手推式割草机的动力是来源于行走轮驱动，即靠人的推力来驱动。查阅人机工程手册，人步行速度约为35千米/时，即4864米/分，考虑到要推动割草机进行切割，选取人的步行速度为48米/分，即0.8米/秒。查阅机械设计手册得到以下数据：成年男性身高：1825周岁 15541830毫米2635周岁 15451851毫米3660周岁 15531798毫米平均身高：1860周岁 15431814毫米成年女性身高：1825周岁 14571709毫米2635周岁 14491698毫米3660周岁 14451683毫米平均身高：1860周岁 14491697毫米成年男性臂长：1825周岁 279350毫米2635周岁 280349毫米3660周岁 278348毫米平均臂长：1860周岁 279349毫米成年女性臂长：1825周岁 253319毫米2635周岁 253320毫米3660周岁 251317毫米平均臂长：1860周岁 252319毫米立姿工作岗位工作高度：男性：95010501150毫米105012001300毫米女性：8509501050毫米100011001200毫米综合以上因素，设计推杆机支架的尺寸，并且根据不同性别和不同年龄将推杆的高度和倾斜角度设计成可以调节的。站立工作时操作的有关尺寸，以及人体需要的可能活动空间.由人机工程手册查得，人体身高尺寸（成年男性）多在170 cm左右。因此，推杆距地面的高度取为1000毫米,且可在8501300毫米之间调节，符合人体作业适应度。设计原则：工作场地的高度取决于作用力、操作者的身高、操作者操作物件的尺寸、以及视野范围。A：精密工作，靠肘支撑工作。（设计尺寸针对男性：105115毫米 针对女性：100110毫米）B：虎钳固定在工作台上的高度：113毫米C：轻手工工作。（男性：95100毫米 女性：9095毫米）D：用劲大的工作。（男性：8095毫米 女性：7590毫米）本设计属于D范围内的设计。又因为该割草机是手推式的，动力来源于人的行走以及推力。应考虑到其结构尺寸方面的因素，因而行走轮直径不宜过大。其旋刀刀尖速度要求达到7197 m/s，在这个速度范围能使选到旋转引起的噪声降到比较合理的水平，并能正常工作。如果轮子直径过大，将会使机具底盘抬高，影响整机的协调性，如果轮子直径过小,则推行比较费力,不能达到设计要求,要满足人的推力在200 N左右都能推动这部割草机才行。初步选取外轮直径D=80 mm,由人机工程手册查得，人体身高尺寸（成年男性）多在170 cm左右。因此，推杆距地面的高度取为100 cm，且可在100140cm之间调节，符合人体作业适应度。功率消耗计算本设计割草机的功率消耗为割草作业的功率消耗，行走动力由人提供，不列入计算。旋刀式割草机在平坦地面上的割草消耗功率计算公式为，式中 机器前进速度（m/s）；B 机器割副（m）；切割每平方米面积的茎干所需的功率，一般取=200300。割草机所需功率为。则选用1.5马力的发动机。由以上分析确定割草机的各项参数：割草机的整体宽度：495mm；割草机的割幅：400mm；割草高度：2580mm；旋刀宽度：B=58mm；旋刀厚度：l=3mm；机架离地高度：h=200mm；发动机转速：n=3600r/min；旋刀的转速：n=3600r/min=75.4m/s；旋刀的刀尖速度：v=7197m/s；切割速度介于7197ms之间，合适；人的持续推力为1520kg，取F=200N；则p=Fv=2000.8=0.16；集草类型：就地洒落。选取HONDA本田GX35汽油机，其主要技术参数如表2-1所示：3 旋刀式割草机主要部件的设计与计算3.1割草机工作部分设计图3-1刀组结构图表2-1 本田GX35汽油机技术参数项目技术参数汽油机型号GX35汽油机型式单缸、四冲程气缸直径（mm）39.0活塞直径（mm）30.0排量（mL）31标定转速(r/min)3600最大功率（ps）1.5旋转方向逆时针方向（面向输出轴）化油器型式膜片式点火系统晶体化，无触点火花塞编号GMR5H(NGK)起动方式手拉反冲起动外形尺寸（长宽高）（mm）198234240调速器型式离心重锤式燃油箱容量（L）1净重（kg）3.4(无离合器)如图3-1所示：旋刀通过螺纹圆柱销定位用螺母固定在工作轴上，工作轴通过花键与发动机输出轴连接，轴向定位在轴上开两个11 mm深的孔用螺纹圆柱销定位。工作部件由一组这样的机构构成，旋刀可以随时更换。3.1.1 旋刀的设计图3-1旋刀图3-2旋刀结构图旋刀的结构图如图3-2，材料是65Mn钢，等温淬火后硬度为4250HRC，,。3.1.2 传动轴的设计材料是合金结构钢40MnB，调质处理，硬度为28HRC，,，,轴上一端为内花键，结构如图3-3。图3-3传动轴图（1）轴径的初步计算根据轴的扭转强度条件 ,式中：扭转相应切力，；轴所受的扭矩，；轴的抗扭截面系数，；轴的转速，；轴传递的功率，；计算截面处轴的直径，。已知。其中，得，对于空心轴，式中为空心轴的内径与外径之比，通常取=0.50.6。已知P =1.25，n=3600 r/min，轴的材料选用 40MnB， 。将其代入式中，得实心轴轴径；空心轴轴径。故输出轴的实心部分最小轴径要大于7.73mm，空心部分最小轴径要大于7.90mm，（2） 轴的结构设计 图3-4传动结构轴传动轴的结构简图如上图3-4，一有内花键，另一端直接与发动机的输出轴相连；通过花键连接将动力传导至工作轴。3.1.3 工作轴的设计材料是合金结构钢40MnB，调质处理，硬度为28HRC，,，,轴上一端为外花键，结构如下图3-5。图3-5工作轴轴径的初步计算同上，工作轴最小轴径要大于7.90mm。轴的结构设计图3-6工作轴结构图传动轴的结构简图如上图3-6，一端有加工有外花键，与传动轴相连，另一端连接旋刀，带动旋刀进行割草作业。3.1.4传动机构设计传动轴和工作轴通过花键连接，以此调整旋刀离地的高度，实现对割草高度的调节。图3-7传动机构3.2推杆的设计材料是低合金结构钢Q345做成的钢管，有推杆和推杆套两部分组成，可伸缩满足不同身高的人对割草机的操纵，结构如下3-8。图3-8推杆结构图3.3机架的设计3.3.1万向轮的设计割草机的行走轮，采用工业脚轮和工业车轮的设计理念，充分考虑割草机低速行驶的特点，行走轮材料采用聚甲醛POM，材料选择依据：聚甲醛耐磨性和刚性高于尼龙，尤其是弹性模量高、硬度高，这事其他塑料所不能比的；聚甲醛自润滑性能好，耐磨性好，摩擦因数为0.150.35，极限值为；聚甲醛有较小的蠕变性和吸湿性，故其尺寸稳定性好；长期使用温度为-40100；用聚四氟乙烯填充的聚甲醛，可显著降低米擦因数，提高耐磨性极限值。因此聚甲醛聚甲醛常被用来制作相对强度有一定要求的一般结构零件，适用于在轻载荷、雾润滑或少润滑条件下工作的各种耐磨受力传动零件，以及制作间摩擦自润滑零件。走轮的大小尺寸应与割草机的整体形状和尺寸紧紧相连。根据机具整体设计方案并参考GB/T 14688-1993等相关国标数据，割草机的前轮采用万向轮，以方便割草机的转向，以实现机动灵活的割草作业，后轮采用脚轮形式。万向轮的外径是，其具体形状参照机械设计手册中工业脚轮的形状和尺寸。结构采用万向轮支架装配，万向轮支架材料选用HT200，并将支架焊接在割草机机架上。由公式得：外轮的转速万向轮结构如图3-9。图3-9万向轮结构图3.3.2 脚轮的设计轮子材料是聚甲醛POM，支架材料为HT200，由于万向轮和脚轮的支架结构尺寸不相同，为了是机架在平地上保持水平，取脚轮的外径为170mm，其具体形状参照机械设计手册中工业车轮的形状和尺寸。结构采用脚轮支架装配，同样焊接在割草机底部底部。结构如图3-10。图3-10脚轮结构图3.3.3 机架的设计（1）机架材料是低合金结构钢Q345做成的结构用冷弯空心型钢，由下机架和上机架两部分组成，可通过调节销轴实现对机架高度的调节，从而实现对旋刀离地高度的调节，实现对割草高度的调节。结构如下3-11。图3-11机架结构图（2）销轴的选择销主要分为用于固定零件之间相对位置的定位销，用于连接的连接销和用于安全装置中的过载剪断元件的安全销。本设计中上机架和下机架的铰接处用销轴连接。销轴材料选用35钢，调质处理，硬度为2838HRC，表面氧化。根据具体的情况要求以及方便操作的要求，选用销轴（GB/T 882-2000），开口销（GB/T 91-2000）。考虑到割草机工作时对销轴有一些冲击，故取许用剪切应力，许用压应力，抗拉强度。发动机的质量为3.4kg,燃油箱容量为1L，装满燃油时燃油质量为0.725kg，上机架材料采用16Mn。其质量为1.6kg。故作用在每个销轴上的力为销轴工作面的挤压应力 ，计算结果：的强度条件，安全。销轴的剪切应力 。计算结果：的强度条件，安全。销轴的弯曲应力 。计算结果：的强度条件，安全。3.4.4刀壳的设计外壳材料选用HT100，选用依据是HT100有一定的强度，抗压强度非常高，有良好的吸振性、减振性和润滑性，有良好的切削加工性与铸造性，可用于制造外罩、手把等形状简单、对强度无要求的零件。图3-12外壳结构图外壳的外形上方下圆，外壳的顶部有四个孔，可使用螺钉将其固定在机架底部。起到安全防护和收集草屑的作用。在外壳的一端有延伸的排草口。因为旋刀结构设计上，在两端有刃口和翼片，当旋刀旋转割草作业时，翼片可将刀壳内的空气排出，这时刀壳内形成负压，当草长的较高，割草机前进时，刀壳前部下缘会把草按倒；当草长得茂盛而发生倒伏时，刀壳外的空气刀壳内时，可对倒伏的草起到提升的作用。翼片旋转形成的气流可将刀刃切下的草屑悬浮到气流中，经排草口排除刀壳，就地洒落。从而避免出现草屑在刀壳内堵塞的现象。 4 旋刀式割草机传动系统设计与计算本次设计的手推旋刀式割草机的传动部分采用花键连接的轴组成。当发动机工作使得输出轴转动时，通过花键连接的工作轴旋转，使得旋刀也一起转动，通过旋刀的高速旋转动作，将草坪上多余高度的草割断。4.1动力传递方案动力传动方案如图4-1所示：图4-1动力传动方案4.2传动比的计算电动机的转速为3600r/min，用n表示，旋耕刀的转速为 3600 r/min，用表示，则割草机的传动比。4.3传动系统计算与工作轴设计割草机的传动轴和输出轴之间用花键连接，花键连接有外花键和内花键组成，花键连接具有受力均匀、可承受较大载荷、对中性好、导向性好等特点，花键连接的齿数尺寸、配合等均按标准选取。本设计采用定心精度越高，定心的稳定性好的矩形花键，矩形花键的定心方式为小径定心。4.3.1载荷计算输入转矩 名义切向力 单位载荷 4.3.2齿面接触强度计算齿面压应力 取。齿面许用压应力 。计算结果：的强度条件，安全。4.3.3齿根弯曲强度计算齿根弯曲应力,取,。齿根许用弯曲应力 。计算结果：的强度条件，安全。4.3.4齿根剪切强度计算 。 应力集中系数 剪切应力 。齿根最大剪切应力 。许用剪切应力 。计算结果：的强度条件，安全。4.3.5齿面耐磨能力计算齿面压应力 齿面磨损许用压应力。计算结果：的强度条件，安全。花键副长期工作无磨损时耐磨损能力计算齿面压应力 齿面磨损许用压应力（查表5-3-38）。计算结果：的强度条件，安全。外花键的扭转与弯曲强度计算弯矩，弯曲应力 。当量应力 。许用压应力 计算结果：的强度条件，安全。5主要部件的强度分析 轴的校核对工作轴进行扭转刚度校核计算对工作轴进行受力分析，其受力分析图如下：轴材料选用合金结构钢40MnB。,，。图5-1工作轴的受力图图5-2工作轴扭矩图工作轴所受扭矩 ，轴的扭转变形角用每米长的扭转角来表示，阶梯轴的扭转角的计算公式为。式中：阶梯轴第i段上所受的扭矩，。 轴的材料的剪切弹性模量，对于钢材，。 阶梯轴第i段几面的极惯性矩，对于圆轴，。 阶梯轴第i段的长度，。 阶梯轴受扭矩作用的轴段数。工作轴的扭转角为。 轴的扭转刚度条件为，为轴每米长的允许扭转角，与轴的使用场合有关。对于一般传动轴，可取；对于精密传动轴，可取；对于精度要求不高的轴，。在割草机工作轴的传动中，因为是一般传动，所以取。计算结果：满足强度条件，安全。6总结（1）本文分析了目前国内外草坪割草机械的现状及存在问题，研究了普通草坪的物理状况，为旋刀式割草机参数提供依据。（2）针对当前国内草坪面积不大却形状各异、要求割草灵活方便的问题，结合草坪修剪及方便实用和农艺特点，吸收了JUS-420旋刀式剪草机及其它经典机型的设计理念，提出旋刀式割草机的改进设计的设计思路。（3）在整机设计中，以汽油发动机作为动力，体积小、成本低、工作可靠、。采用装配式机架，汽油发动机输出动力带动旋刀工作，发动机固定在机架上方，使整机结构简单紧凑又可根据不同工作环境以及工作要求调整机架。行走轮与机架直接固定，通过操向杆实行转向。其他零部件经过计算校核后，尽可能采用通用件或标准件，体现了经济、实用、操作简易、维护简单、成本低廉的设计原则。致 谢对于这次毕业设计的完成，首先感谢母校塔里木大学的辛勤培育，感谢学校给我提供了如此难得的学习环境和机会，使我学到了许多新的知识、