小型割草机的设计

摘 要整齐就要对其进行定期修剪。修剪的过程要靠剪草机来完成。使用，修剪草坪时保证了节省原料、造价低、污染小，符合环保要求。关键词：割草机；驱动装置设计；传动装置设计；动刀装置设计；强度计算ABSTRACTDevelopmentDevelopmentoflawnsandgroundcoveristomaintaintheecologicalbalance,protectingtheenvironmentandhealth,beautifythecityappearance,toreduceatmosphericpollution,oneoftheeffectivemeasurestopreventsoilerosion,especiallyforthesandstormweatherinthenorthofChina.Thematthesametimetoreducethesecondarydustandreducethenoisepollutionincityalsohasabettereffect.Andtomaintainthelawnisbeautifulandneatistobetrimmedregularly.Pruningprocessistobecompletedbylawnmower.Inthispaper,thelawnmowerdrivingdevice,transmissiondevice,cuttingdevice,suchasthespecificdeviceismadeindetail,andthekeydrivesystemofthecalculateanddeterminethebasicsizeofgearandshaft,theselectionofvariousstandardparts,non-standardpartsanddothecorrespondingcalculations.Inthispaper,designoflawnmowerissuitableforhomegardenandprivategardenusesmallgrass,whenmowingthelawntoensurethesaverawmaterial,lowcost,littlepollution,meetenvironmentalrequirements.knifedevicedesignKeywords:Theglasscuttingmachine;Drivedesign;Transmissiondevicedesign;knifedevicedesign;Strengthcalculation目 录引言 1割草机的概述 2总体方案 4设计要求 6整体结构 6驱动装置设计 7传动装置设计 7传动装置运动和动力参数计算 7减速器齿轮设计 9材料选择 9主要尺寸设计 9精度等级及公差值确定 10弯曲强度校核 11减速器轴设计 11从动轴设计 11主动轴设计 16减速器箱体设计 17切割装置设计 18材料的选择 19切割装置的运动 19动刀结构 20刀片间隙调整 20双曲柄设计 20双曲柄半径r的设计 20双曲柄结构设计 217总结 23参考文献 24致谢 252014届本科毕业设计PAGEPAGE24引言在所有花草园林用具中，割草机的使用可谓是最为广泛的，也是应用机率最大的。像油锯、高枝油锯、割灌机、地钻之类的应用概率就会偏低那么一点。也就是说使用次数越多，其出故障的概率就会增大，下面概述下草坪割草机的类型、使用方式、保养维护。1、草坪割草机的分类按使用动力类型割草机可分为以汽油为燃料的发动机式、以电为动力的电动2、草坪割草机的使用机械在工作之前，必须要先将割草区域内的相关杂物清除，要检查发动机的机油数量、汽油面、空气滤清器过滤性能、螺钉的松动程度、刀片的紧密和锋利3回，将油门打到最大程度。当割草机启动之后在适当的打开风门。在割草的过程中，如果草的高度太高，可以分期和分阶段进行作业，可以说最好的高度是每次只将草的总高度1/3割掉，这样就可以避免草地在修割后出现草黄的现象，另外当机器工作区域的坡度很陡，必须要顺从高处向低处割草，当坡度大于30度时，机械作业是不可取的，但如果机械需要工作区域的面积非常大，割草机作业时间43、使用割草机的一般性安全事项汽油处理启动割草机时，不要让启动拉绳忽然弹回；割草时工作人员要注视前方0.9-1.2手扶自走式割草机必须横穿斜坡割草；除非割草机火花塞连线断开，否则割草机一定不要离开视线；不调整割草机发动机仍在运转的割草机的高度、处理排草口或装拆集草袋；切勿倾斜割草机，保证割草机四个轮子始终着地；切勿向您所在的位置挪动割草机；切勿抬起或维修引擎正在作业的割草机；不要靠近发热的发动机。消音设备的温度可高达1200F（648C；不在房屋内存放汽油或在密闭环境中向油箱里灌油；汽油溅溢出来要立即清理；往油箱里加入汽油时不要超过油箱体积的3/4，火花塞接线必须断开，并让发动机冷却2分钟。燃油遇到热的发动机可能会引起爆燃。4、使用之后的维护与故障处理当机器设备工作完成后，要进行全面的清理，并且要及时的检查连接部分是否有松动，再检查设备中的油面是否符合要求标准，空气滤清器的过滤性能和刀片都是否完好和是否伤损等等，最后还要根据设备的相关应用设备标准提高容易损坏的部位的检查，并定期进行维护。2.割草机的概述割草机使用之前，镰刀是草坪修剪的主要工具，牛羊放牧也是维护草地平整崛草地做体育场地的需求越来越迫切。1805谷物并能切割杂草的机器，由人推动机器，通过齿轮驱动带动旋转刀片割草，这1830年，英国纺织工程师比尔.布丁获得了滚筒割草机的专利，1832年兰赛姆斯农机公司开始大规模生产滚筒割草机，1902年英国人伦敦恩斯发明了以内燃机为动力的滚筒式割草机，其原理仍在使用。在西方发达国家，20修剪是草坪维护和保养的基本工作之一。选择正确的草坪割草机是保证草坪修剪质量的前提，选择草坪割草机的类型要根据草坪的功能而定，高尔夫球场的果岭、发球台选用果岭机及发球台草坪割草机；球道及运动场草坪，如足球场、橄榄球场等，滚刀式草坪修剪车是最佳选择，也可以选用旋刀式草坪修剪车；普通绿地，景观草坪等，选用旋刀式草坪割草机；高尔夫球场斜坡选用悬浮式草坪修剪机；林间草坪或障碍物较多的草坪可选用割灌割草机。1950轮驱动割刀。20世纪后发展到由拖拉机牵引割草机，30年代出现由拖拉机悬挂往的复式割草机。依靠切割机上移动和固定刀片的相对剪切运动切割牧草，其特点是割茬整齐，所需功率较小，但对牧草的适应性差，容易堵塞，适用于普通、平坦天然草场和人工草场操作。在70年代中期开始生产和使用旋转式割草机。依靠高速但切割不够整齐，重切较多，所需消耗能量较多。机。对于往复式割草机，割刀的平均速度应在1.6—2.0米/2.15/60—90/秒。耗，因而成本较低。它的操作速度一般为6—8公里/小时。增加割刀的往复次数和解决割刀的整体平衡问题后，操作速度可以增加到10—12公里/小时。往复式割草机适合于切割站立立和生长密度十分高的草坪。旋转式割草机工作性能稳定，对草坪的适应性能强，特别适用于厚密、倒伏、缠连的牧草，能以8—16公里/小时的操作速度工作，高效率。但是制造复杂，生产成本高，单位割幅内消耗功率大。大部分割草机选用切割器为GB1209—1213—86的标准Ｉ型。护刀器选用单体类型，其顶部上扬，与护刀器梁加载到一体，采用沉头螺栓连接。定刀片是齿刃，（下刻齿但需经常研磨刀片。移动刀片是齿刃时，制造很复杂，消耗功率多，但不需要经常研磨磨刀片。因为草坪生长厚密，水分含量较大，要求的割茬很低，选择的切割速度大，而进距较小，一般割刀在1.6米/秒以上，进距是59—74毫米。综上所述，该设计选用的是往复式I型切割器。无论是哪种类型的割草机对草坪修剪都有一样的基本要求：时能达到要求。剪草整洁、平齐，同一进度剪草前后高度一样，两次工作行程连接平整、没有接茬。对地形的适应能力强，执行能力强，符合地形变化前后剪草高度要求。割草机对草坪破坏轻、损害少。草屑收集干净，或被切削部分细碎性能好（草屑撒在草坪中当肥料时，以保证洒落在草坪下及时衰变。割草低故障，机质量好，节省燃料和效率高。割草机操作方便、灵活轻便、方便维修和调试，零部件之间良好的通用性和互换性。如何安全操作割草机：工作时，一定不要赤脚或穿凉鞋，一般应穿上工作服和工作鞋。熟悉机器操作流程，工作环境，认真阅读割草机的使用说明书，知道在紧急情况下，如何及时关闭发动机。确保草地上没有树枝、石子、电线和其他杂物，避免割草机的刀片把它们抛起来伤人。使用前认真检查所有部分，保证机器刀片与割草机连接紧固。要整套替(6)工作过程中要慢慢的推割草机往前走，前进速度不要太快。坡地割草时，要保证高度稳定。在坡上调整方向时，必须要特别小心。不要在坡度很陡的坡地上割草。割草过程中，不要提升和移动割草机。割草机总体方案的设计48—64米/分，因为要推动割草机来切割，选择人的步行速度为48米/分，即0.8米/秒。参照《机械设计手册》得到以下数据：成年男性身高：18—25周岁1554 —1830毫米26—35周岁1545 —1851毫米36—60周岁1553 —1798毫米平均身高：18—60周岁1543 —1814毫米成年女性身高：18—25周岁1457 —1709毫米周岁1449周岁1445平均身高：—1698毫米—1683毫米18—60周岁1449—1697毫米成年男性臂长：18—25周岁279—350毫米26—35周岁280—349毫米36—60周岁278—348毫米平均臂长：18—60周岁279—349毫米成年女性臂长：18—25周岁253—319毫米26—35周岁253—320毫米36—60周岁251—317毫米平均臂长：18—60周岁252—319毫米立姿工作岗位工作高度男性：950—1050—1150 毫米1050—1200—1300女性：850—950—1050 毫米1000—1100—1200综上所述，根据性别的不同和年龄的不同设计站立工作时操作相关尺寸，以及人体可能需要的活动空间.设计原则：工作场所的高度取决于作用力、工作人员的高度、工作人员操作对象的尺寸和视野。A：精密工作，使用肘的支撑（针对男性的设计尺寸：105—115mm 针女性的设计尺寸：100—110mm）B：虎钳固定于工作台上的高度：113mmC:光手作业。（男性：95—100mm女性：90—95mm）D（男性：80—95mm女性：75—90这个设计属于D范围内的设计。易推行机器，比较省力，其速度要求应该超过0.8米/秒速度要求,假如达不到该速度,那么草将被撕裂和扯断,而不是被切割了;如果轮子直径太小,则推动起来比较费力,达不到设计要求,要达到人的推力在200N左右就能推动该机器才可以。设计要求驱动装置0.8 ——1.8千瓦的汽油机2.割幅50 ——75厘米割茬高度3 ——5厘米牧草合适高度25 ——60厘米机器重量25 千克左右整体结构离合器与主动轴连接装置 2.轴承 3.主动轴 4.下箱体 5.切割装置6.偏心轮 7.联轴器 8.从动轴 9.大齿轮 10.轴承 上箱体图1小型割草机工作示意图割草机根据它的切割装置可分为刀片往复运动的收割机和回转运动的旋转式收割机。往复式收割机所需动力比旋转式收割机小，所以选用往复式类型。考虑到收割机要求高工作效率，而只有一个动刀移动刀片，切割速度慢，工作时稳定性能差；双刀收割机是两组刀片向彼此相反方向运动，操作速度快，动态平衡好。因此该设计选用双动往复式割草机。该小型割草机主要由三部分构成：驱动装置、传动装置和切割装置。驱动装置设计此小型割草机用汽油驱动。因为割草机工作所消耗的功率由空转功率Pk及切割茎杆的功率Pg两部分组成，即

PwPgPk其中 PgvmB(kw)式中vm——设备进速度（米/秒，本机为0.73米/秒B——割设备幅（米，本机为0.75米Pi——切割每平方米面积的作物茎杆消耗的功率（200-300Nm2

N

），取空转功率Pk的大小和切割器的安装调整技术相关联，一般每前进1米所需空转功率为0.6-1.1kw。取所以PwPgPk0.93kw汽油机所需输出功率

为汽油机到工作部位的总效率，有一对离合器c0.99，两对轴承r0.995，gP0.8kw

0.99一对齿轮

k2

，一对联轴器c 。'0.92则 c r g c1.01kw1.5kw3000-6000r/minn=4000r/min。传动装置设计传动装置运动和动力参数计算计算传动装置的总传动比由汽油机满载时转速与工作转速，可以计算出传动装置的总传动比i=4，总传动比很少用一级传动。计算传动装置的运动和动力参数各轴转速ni0rnni4r各轴输入功率PP0c1.50.991.485kwPPrg1.4850.9950.951.404kwPwP

r

'kwc各轴输入转矩cnNmn13.4NmnwNm由以上计算得参数列表如下表：1传动装置运动和动力参数（1）参数汽油机轴Ⅰ轴Ⅱ轴工作轴转速n4000400010001000（r/min）功率P1.51.4841.4041.39（kw）2传动装置运动和动力参数（2）参数汽油机轴与Ⅰ轴Ⅰ轴与Ⅱ轴Ⅱ轴与工作轴转矩T3.54513.413.27（N·m）传动比i141效率η0.990.9450.985减速器齿轮设计材料选择1）小齿轮：40Cr，表面淬火，HRC=48-55大齿轮：45钢，调质，HB=217-255HRC=51,查阅资料知小齿轮疲劳极限为H1按HB=236,查阅资料知大齿轮疲劳极限为Hlim2565Mpa查阅资料得最小安全系数SH1计算各齿轮的许用应力H1Hm1SHm0H2Hm2SHm5主要尺寸设计1）根据上面计算知小齿轮所需传递的转矩Nm2）K=1.8查资料得齿宽系数

0.6KTKT(id H2i1.83.548(40.6117024d1768

768

16.36mm取d1=18mm5）ad1i)24)2m(0.007~0.02)a0.315~0.9按标准取m=16)确定齿轮齿数z1z2d1mz2iz1418727）确定齿轮主要尺寸齿轮分度圆直径：d1mz111818mmd22418a齿顶圆直径：ada1

2h*mda2

d2

2h*maa齿根圆直径：aadf1df2

d1

2(h*c*)m15.5mma2(h*c*)m69.5mma齿轮传动的中心距：a(d1d2)272)2齿轮宽度：b2dd10.61810.8mm取b210mmb110515mm图2齿轮结构图1）计算齿轮精度等级计算齿轮的圆周速度v并选择齿轮精度v18s由齿轮工作条件可知，工作平稳是齿轮的基本要求，根据计算查资料可以确定齿轮第Ⅱ公差组精度等级为8级，第Ⅲ公差组精度等级为8级，并选用第Ⅰ公差组精度等级为9级，。2）齿厚公差的确定由公差等级确定齿厚公差齿厚上偏差：EssEss1Ess280um齿厚下偏差：Est1umEst2齿厚公差：Ts1Ess1Est140umTs2Ess2Est280um弯曲强度校核查资料知齿轮的许用弯曲应力F18a F20的值：两齿轮齿形系数YF12的值：比较F

F1F10.1F2F20.

，因此按大齿轮来计算，2计算大齿轮齿根的弯曲应力为：2F2

2000KYF2

m2z

20001.813.410172150F1358因此齿轮弯曲强度足够。减速器轴设计从动轴设计选择轴的材料轴的材料主要有碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用扎制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。45工作的轴，常采用合金钢。）以及表面强化处理（压，对提高轴的抗疲劳强度都有着显著的影响。40Cr，调制处理。C=102Pn14041000dC 102 11.42Pn14041000轴的结构设计轴的设计也和其它零件的设计相似，包括两方面的内容结构设计和工作能力计算。断裂或塑性变形。而对于刚性要求较高的轴（如车床主轴）和受力大的细长轴，还应进行刚度计以防止发生共振而破坏。轴的结构设计又包括制定处合理的外形和全部结构尺寸。轴的加工工艺等。确的工作位置；轴上的零件应便于装卸和调整；轴应具有良好的制造工艺等。确定轴上零件的位置和固定方式键和过盈配合（H7/r6）作周向定位，两端轴承选过渡配合（k6）作周向定位。确定轴的各段直径各轴段的直径是在扭转强度计算的情况下而得的最小直径的基础上，考虑轴上零件的轴向定位及装拆，由轴端起逐段加以确定的。各轴段的长度，主要取决于各零件与轴配合部分的轴向尺寸和零件间必要的轴向间隔距离。按工艺和强度要求，将轴制成阶梯形，根据外伸端直径d=12mm，考虑到联轴器的轴向定位，在轴上作轴肩，取轴肩圆角r=1mm，故轴承盖处直径为14mm，右端轴颈直径按滚动轴承标准取为15mm，装齿轮的轴头取为20mm，轴环直径取25mm，宽取4mm，左轴颈直径取与右直径相同的直径，即亦为15mm，考虑轴承定位，左轴承与轴环间的轴段直径取18mm。图3传动轴结构图确定轴各段长度根据齿轮宽度10mm，取轴头长为9mm，以保证套筒与轮毂端面贴紧，102轴承宽度为10mm，故左端轴颈为10mm，为使齿轮端面、轴承端面与箱体内壁均保持一定距离，取套筒宽为8mm，轴穿过轴承盖部分长度为10mm，轴外伸端长度根据联轴器尺寸取24mm。根据轴的结构草图得两轴承跨距为34mm。轴强度校核[8]画轴的受力图（2）从动轴上的转矩TPn21.0Nm齿轮上的圆周力Ft22000Td220009.5572530N径向力Fr2Ft2tan530tan20193N作水平面弯矩图（b）支座反力RRARRBFt22265NC截面处的弯矩MHCRRA0.04125.30Nm作垂直面弯矩图（c）支座反力RVARVBFr2296.5NCMVC

2NmMHCMHCMVCMC 5.64Nm作扭矩图T9.55Nm

4从动轴受力图分析可知在截面C处弯矩和扭矩最大，故为轴的危险截面，因是单向传动，扭矩可以认为：按脉动循环变化，故取校正系数α=0.6。危险截面上的最大当量弯矩Me M ) 8.04Nm2 2cc查得40Cr调制的B0a，许用应力1b0轴的危险截面上所需直径为：Med103

1

10.4mm考虑到该截面上开有键槽，故将轴颈增大5%，即d=10.92≤20mm（设计尺度）因此该强度足够，设计结构尺寸合理。1）材料选择主动轴设计为齿轮轴，根据资料选择40Cr，调质处理。2）按扭转强度计算轴外伸端的直径取C=102，则Pn14844000dC 102 Pn14844000取d=8mm3)轴的结构设计确定轴上零件的位置和固定方式确定轴的各端直径按工艺和强度要求，将轴制成阶梯形，根据外伸端直径d=8mm，考虑到联轴器r=1mm10mm12mm，左轴颈直径取与右直径相同的直径，即亦为12mm，考虑轴承定位，左轴承与轴环间的轴段直径取15mm。（3）确定轴各段长度根据齿轮宽带15mm,轴承宽度为8mm,为使齿轮端面与箱体内壁均保持一定距离，取端面到齿轮端面距离为5.5mm，轴外伸端长度根据离合器与主动轴连接部分数据取24mm。根据轴的结构草图得两轴承跨距为34mm。图5主动轴结构图减速器箱体设计1）材料选择根据资料选择材料HT2002）结构设计箱体是支撑和固定减速器及保证传动件啮合精度的重要机件，其重量约占减速器总重量的50%，对减速器的性能、尺寸、重量和成本均有很大影响。根据减速器中的传动件、轴系部件和轴的结构，设计箱体。图6箱体结构图3)减速器的润滑和密封根据资料采用脂润滑，选用二硫化钼锂，轴伸出处得密封采用轴承盖便可。切割装置设计采用标准Ｉ型切割器GB1209—1213—86。护刀器为单体式，其尖部上翘，与护刀器梁装成一体，采用沉头螺栓安装。动刀片有齿刃（下刻齿）和光刃两种，定刀片为赤刃。动刀片为光刃时割茬整齐，功率消耗少，但需经常磨刃。动刀片为齿刃时，制造较复杂，功率消耗大，但不需要磨刃。1.6m/s59—74mm。切割器是由做往复运动的割刀、装有定刀片的护刃器、压刃器、护刃器梁等组定刀片是切割时的固定支架，它在切割时与剪刀的原理相似，必须使刀片之间保持正确的间隙，才可以使得切割整齐，所以采用压刃器来实现这一要求。5毫米以上的缺口，或者有一出连续掉齿达到三个以上并且刀片磨钝，齿高小于4毫米，应该拆掉换新的。定刀片采用光刃刀片，当刃厚度超过0.3毫米上时，应该拆下来磨刃，当刀片宽度小于护刃器宽度时，应该更换新的。800摄氏度，进行热较核。护刃器全部装到护刃器梁30.5毫米的间隙，后端的间隙不得大于1.5毫米。刀杆应该平直，不应该有裂纹、弯曲、扭曲。刀杆在导向套槽中两侧间隙应该一致，以减少导向套和刀杆之间的磨损和阻力。状态好的切割器，用手拉动刀杆应该非常的轻松，不发卡。整列调整：护刃器安装好后，各护刃器尖端应该相距相等，且应该在同一水平线上。检查方法可以用拉线法检查，在两端的护刃器尖端拉一直线，中间各护刃器的尖端允许在线上上下高低35个低刃偏差不得超过0.5毫米，如果不符合要求，应该重新铆合，否则，作业中回导致塞刀、崩齿、撕拉茎杆等故障。对中调整：当割刀处在极端位置的时候，所有动刀片的中心线应该与所有的相应的护刃器的中心线均匀重合，其工作幅宽小于两米的切割器，偏差不得超过毫米，工作幅宽超过2米的，偏差不得超过5毫米。密接调整：这里指的是动刀片和定刀片的接合状态。如果密接不良，在切割的过程中容易导致根拔和堵塞，不能顺利的输送和脱粒。当割刀处在极限位置，动、定刀片的前端应该贴合，最大允许有0.50.3—11.51/30.5材料的选择阻力，以降低功率消耗。装配、调整刀具时，必须保证两端力矩平衡，以减少振动和噪声。切割装置的运动双动割草机，是由偏心轮旋转运动来变换成割刀的往复运动。割刀的平均速度Vm，可以根据行程s和转速n计算2sn和割草机前进速度VfKVf称切割速比切割速[10]比对切割性能1.2-1.5减小，割茬升高。在这里要考虑重复切割和有害面的比例，最合适的K值取1.6刀片往复次数为：连杆式割草机为800-900次/min，无连杆式割草机为次/min，双刀割草机为1000-1600次/min，由此看出双动刀割草机效率高。动刀结构切割装置主要有一对往复运动的动刀和固定不动的支撑部分组成[11]间隙调整机构等。工作时双刀同时作往复直线运动，对双刀间的牧草进行切割。动刀切割装置的主要工作零件，采用光刃结构，切割省力，割茬整齐，但易磨钝，工作中需经常磨刀，主要用于牧草收割。动刀片是一种易损件，为了保证具有较好的耐磨性和一定的冲击韧性，刀片一般用合金钢制成，刃部