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旋刀式割草機(jī)的設(shè)計(jì)
目 錄
1國(guó)內(nèi)外旋刀式割草機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 3
1.1割草機(jī)的分類 3
1.2割草機(jī)割草的基本要求及注意事項(xiàng) 3
1.3研究的內(nèi)容和方法 4
1.4預(yù)期目標(biāo) 4
2 整機(jī)總體設(shè)計(jì)方案 4
2.1 設(shè)計(jì)原則 4
2.2 旋刀式割草機(jī)的設(shè)計(jì)方案 5
3 旋刀式割草機(jī)主要部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 7
3.1割草機(jī)工作部分設(shè)計(jì) 8
3.2推桿的設(shè)計(jì) 11
3.3機(jī)架的設(shè)計(jì) 11
4 旋刀式割草機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 15
4.1動(dòng)力傳遞方案 15
4.2傳動(dòng)比的計(jì)算 15
5主要部件的強(qiáng)度分析 16
6總結(jié) 17
致謝 19
參考文獻(xiàn) 20
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摘??要
本次我設(shè)計(jì)的手推旋刀式割草機(jī)主要由框型連接成的行走輪、支架、和割草機(jī)構(gòu)組成，行走輪的內(nèi)圈設(shè)計(jì)有齒輪，割草機(jī)構(gòu)由滾刀構(gòu)成。滾刀的軸架放置于支架上，該軸的兩端分別裝有與行走輪的內(nèi)圈齒輪相嚙合形成行星輪系的小齒輪，滾刀刀片其刀刃為扭曲弧度形固定于刀架上，且在刀刃的前后設(shè)有切削角度，這樣當(dāng)割草機(jī)工作時(shí)，刀刃與草形成一定合適的角度，有力的提高了刀片與草之間的切削力，從而盡量的減小了滾刀片在切割草的同時(shí)撕拉草筋而損傷草根的程度，有效地提高了割草機(jī)的割草效率，對(duì)草坪的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展更有好處。本次設(shè)計(jì)的手推割草機(jī)適于家里庭院及私人花園等草地使用，不需要電力或柴油為動(dòng)力，無(wú)噪音及雜物等污染，符合現(xiàn)代環(huán)保要求。人們?cè)诟畈莨ぷ髦?，既可以鍛煉身體又可以達(dá)到修整草坪的目的。??
關(guān)鍵詞：割草機(jī)；環(huán)保；割草
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Abstract
?The?design?of?hand?push?reel?mower?consists?mainly?of?walking?wheels,?frame,?handrail?frame?and?cutting?subassembly,?walking?wheels?have?the?inner?ring?gears,?cutting?subassembly?make?up?of?the?hob?and?fixed?knife.?The?shaft?of?hob?rests?on?the?frame;?at?both?ends?of?the?shaft?have?the?pinion?gears?that?mesh?with?the?inner?ring?gears.?The?fixed?knife?installs?on?the?frame,?the?cutting?edge?of?fixed?knife is tangent?to?the?ho ’s?blade.?Hob?twisted?blades?fix?on?the?tool?carrier,?and?with?the?blade?cutting?angle?on?the?front?and?rear.?The?bevel?angles?of?cutting?edge?can?enhance?the?cutting?forces?when?mow?the?lawn,?and?increase?work?efficiency.?The?mower?designed?for?home?and?private?garden?and?small?lawn?use,?without?electricity?or?diesel-powered,?no?air?and?noise?pollution,?accord?with?the?requirements?of?environmental?protection.?People?walk?through?the?grass?for?not?only?physical?exercise?but?also?realization?of?the?purpose?of?trimming?the?lawn.??
Keywords:?reel?mower；lawn；environmental?protection?
1國(guó)內(nèi)外旋刀式割草機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r
1.1割草機(jī)的分類
按切割器類型可以分為旋刀式、往復(fù)式、滾刀式等。其中，應(yīng)用最多的是旋刀式割草機(jī)、滾刀式割草機(jī)和往復(fù)式割草機(jī)。
往復(fù)式割草機(jī)割茬低而整齊，草坪損失少，單位割幅的金屬用量和功率消耗低，從而達(dá)到成本低的效果。它的工作速度一般為4~5km/h。旋刀式割草機(jī)是由橫向懸掛在直立軸上的刀片高速旋轉(zhuǎn)打切草上部的葉片，它適于35~75mm范圍內(nèi)割草。由于其工作中低廉，維修方便，使用靈活，只要將刀磨得鋒利，就能達(dá)到較為理想的割草效果。因而，市場(chǎng)上的草坪大都使用旋刀式割草機(jī)作業(yè)，從而使旋刀式割草機(jī)稱為國(guó)內(nèi)外最流行的割草機(jī)。
按配套動(dòng)力和作業(yè)方式分可以分為：手推式、手扶自行式、和拖拉機(jī)懸掛式割草機(jī)。
按動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方式主要分為人力驅(qū)動(dòng)、電力驅(qū)動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)三種形式。其中，以各種發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的割草機(jī)最多，發(fā)動(dòng)機(jī)多使用單缸汽油機(jī)。
動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的割草機(jī)按牽引方式或懸掛方式可分為前置的、側(cè)置的、后置的、中置的割草機(jī)。當(dāng)今，也存在著旋刀式手推隨行式割草機(jī)，大部分采用中置式懸掛，而滾刀手推隨行式割草機(jī)大多采用了前置的掛接，大型割草機(jī)則會(huì)采用混合牽引方式。
1.2割草機(jī)割草的基本要求及注意事項(xiàng)
1.2.1基本要求
（1）割草高度可根據(jù)實(shí)際要求來(lái)調(diào)整，適應(yīng)的高度調(diào)整范圍較大，當(dāng)草坪要求修剪比較低能夠達(dá)到要求。
（2）割草平整、整齊，同一個(gè)往返中割草高度要求一致，兩次作業(yè)行程銜接較為平滑、沒(méi)有接茬。
（3）對(duì)不同的地形適應(yīng)能力較為強(qiáng)，行走能力強(qiáng)，隨地形不同變化剪草高度較為一致。
（4）割草機(jī)對(duì)草坪碾壓較為輕、傷害比較少。
（5）草屑等得收集要求干凈，被切割細(xì)碎性能好，有利于灑落在草坪下及時(shí)的腐爛。
（6）割草機(jī)的整體質(zhì)量較好，故障較少，節(jié)省有用燃料、效率較為高。
（7）方便于操作、靈活輕便、維修方便，零部件互換性和通用性較好。
（8）正確的掌握修剪草坪時(shí)間同時(shí)制定科學(xué)的修剪頻率和修剪高度。
1.2.2注意事項(xiàng)
（1）不可以將手推式割草機(jī)用于割攀藤植物、屋頂或陽(yáng)臺(tái)上的雜草，那樣會(huì)有可能傷害到自己身體。
（2）每次在使用之前都必須仔細(xì)的進(jìn)行檢查，確認(rèn)螺栓、螺母、工具等都沒(méi)有磨損或破壞，對(duì)于磨損或破壞了的刀片應(yīng)當(dāng)及時(shí)的進(jìn)行更換。
（3）檢查一下要割草草坪表面，要及時(shí)清除干凈石頭等堅(jiān)硬的物體，這些物品碰到刀片時(shí)有可能會(huì)飛甩出去而沒(méi)辦法控制。
（4）如果旁邊有人，特別是兒童和婦女的時(shí)候，不應(yīng)該使用這種割草機(jī)。
（5）割草時(shí)一定要穿防滑底靴子。
（6）旋轉(zhuǎn)的刀片有可能會(huì)造成傷害，刀片轉(zhuǎn)筒和操作人員之間的安全距離要通過(guò)導(dǎo)桿分隔開的，一定要保持這個(gè)安全距離。在斜坡上割草時(shí)尤其要注意這點(diǎn)，一定要科學(xué)的順著斜坡的方向割草。
（7）當(dāng)后退拉動(dòng)割草機(jī)時(shí)要小心，有可能會(huì)有絆倒的危險(xiǎn)。
（8）任何時(shí)候都不能將手或者腳放在運(yùn)動(dòng)的部件的上方或下方。
（9）如果刀具遇到障礙或者堅(jiān)硬的物體時(shí)，一定要適當(dāng)?shù)厝鏅z查割草機(jī)。
（10）只能在能見(jiàn)度較好，視野比較清晰的時(shí)候才能進(jìn)行正常工作。
1.3研究的內(nèi)容和方法
根據(jù)目前我國(guó)割草機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在問(wèn)題和人們草坪割草機(jī)的高要求，對(duì)現(xiàn)在有的割草機(jī)進(jìn)行不同程度地改進(jìn)。在旋刀式割草機(jī)基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)它進(jìn)行做減噪處理和刀片的強(qiáng)化處理，利用現(xiàn)代科學(xué)設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出一款結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、操作狠方便、低噪音、高效率的旋刀式割草機(jī)。
在設(shè)計(jì)旋刀式草坪割草機(jī)整體結(jié)構(gòu)，主要由汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、工作軸、傳動(dòng)軸、割草機(jī)機(jī)架、行走輪、旋刀刀片組成。
汽油發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)為其提供動(dòng)力，通過(guò)工作軸和傳動(dòng)軸為旋刀裝置提供動(dòng)力。旋刀裝置主要部件為刀片。
討論分析旋刀式割草機(jī)的基礎(chǔ)參數(shù)，參考現(xiàn)有旋刀式割草機(jī)的基本參數(shù)，既要保證工作的要求，又要求盡量的減小噪音污染并提高刀片使用壽命。根據(jù)選用的有關(guān)參數(shù)，由經(jīng)驗(yàn)的公式計(jì)算旋刀式割草機(jī)所要的功率，根據(jù)該功率選擇合適的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)。
該課題的研究方法有：理論方面的設(shè)計(jì)、繪制模擬的樣機(jī)并實(shí)現(xiàn)仿真模擬。既要保證割草機(jī)的使用方面的要求，又要求減小噪音污染，并提高刀片的有效使用壽命。
1.4預(yù)期目標(biāo)
（1）整機(jī)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，維護(hù)很方便，質(zhì)量較輕，尺寸較小，機(jī)動(dòng)性較好。
（2）汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為工作動(dòng)力源，人作為行走動(dòng)力，造價(jià)低、可靠性高、使用簡(jiǎn)便，具有節(jié)省能源，降低污染的特點(diǎn)。
（3）適于一般草坪維護(hù)，成本低廉，有利于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
2 整機(jī)總體設(shè)計(jì)方案
2.1設(shè)計(jì)原則
總體設(shè)計(jì)的一個(gè)旋轉(zhuǎn)刀式割草機(jī)設(shè)計(jì)遵循的原則
(1)第一個(gè)滿足農(nóng)藝要求和適應(yīng)情節(jié)草坪區(qū)、良好的指導(dǎo)和操作的靈活性。
(2)吸收的設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械在國(guó)內(nèi)外新技術(shù),采用新原理、新結(jié)構(gòu)和新工藝,設(shè)計(jì)合理,使用可靠,優(yōu)質(zhì)、廉價(jià)、可廣泛推廣。
(3)高度的零部件的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化。
(4)機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、操作簡(jiǎn)單、維修方便,輕質(zhì)量,良好的流動(dòng)性。
2.2 旋刀式割草機(jī)的設(shè)計(jì)方案
圖2-1旋刀式割草機(jī)實(shí)物圖
圖2-2旋刀式割草機(jī)簡(jiǎn)圖
1.工業(yè)腳輪 2.工業(yè)腳輪架 3.下機(jī)架 4.上機(jī)架
5.發(fā)動(dòng)機(jī)6.推桿7.工業(yè)走輪架 8.工業(yè)走輪9.工作軸 10.刀片
如圖2 - 2所示,旋轉(zhuǎn)刀式割草機(jī)工業(yè)腳輪,在框架下,引擎框架,推桿,工作軸,工業(yè)輪子和刀片,等。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)功率,輸出軸通過(guò)花鍵和配備刀片軸相連,驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)刀工作,使其實(shí)現(xiàn)割草,發(fā)動(dòng)機(jī)油門控制旋鈕,旋轉(zhuǎn)旋鈕控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和停止,從而實(shí)現(xiàn)控制工作速度,實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)刀的控制工作。
手推割草機(jī)的權(quán)力是來(lái)自行走輪驅(qū)動(dòng),推力驅(qū)動(dòng)的人。指“人機(jī)工程手冊(cè)》,人們步行速度約為3 ~ 5公里/小時(shí),48 ~ 64米/分鐘,即考慮削減推割草機(jī),選擇人步行速度48米/分鐘,0.8米/秒。
綜合以上因素,推桿的大小機(jī)械設(shè)計(jì)支持,并根據(jù)不同性別和年齡將推桿可以調(diào)整高度和角度的設(shè)計(jì)。站在大小的工作操作,以及人體需要活動(dòng)空間。
由《人機(jī)工程手冊(cè)》查得，人體身高尺寸（成年男性）多在170 cm左右。因此，推桿距地面的高度取為1000毫米,且可在840~1300毫米之間調(diào)節(jié)，符合人體作業(yè)適應(yīng)度。
設(shè)計(jì)原則:工作場(chǎng)所的高度取決于力量,運(yùn)營(yíng)商的高度的操作對(duì)象的大小,以及視野。
精密加工,使用肘部的支持。(設(shè)計(jì)大小男人:105 ~ 115 mm的女性:100 ~ 100毫米)
B:副固定在工作臺(tái)高度:113毫米
C:輕體力勞動(dòng)。(男:95 ~ 100毫米女人:90 ~ 90毫米)
D:辛勤工作。(男:80 ~ 95毫米女人:75 ~ 75毫米)
這個(gè)設(shè)計(jì)屬于D范圍內(nèi)的設(shè)計(jì)。
因?yàn)橐恢皇滞剖礁畈輽C(jī),力量來(lái)自人步行和推力。應(yīng)考慮的因素、結(jié)構(gòu)尺寸和行走輪直徑不宜太大。旋轉(zhuǎn)刀片速度需求71 ~ 97米/秒,速度范圍可以選擇旋轉(zhuǎn)到一個(gè)合理水平的噪音,并能正常工作。
如果車輪直徑太大,會(huì)使機(jī)器底盤,影響整個(gè)機(jī)器的協(xié)調(diào),如果車輪直徑太小,很難,不能滿足設(shè)計(jì)要求,以滿足人們的推力約為200 N可以推割草機(jī)。
初步選擇外輪D = 80毫米直徑,
由理查德·人機(jī)工程手冊(cè),人體身高大小在170厘米(男性)。因此,把離地面高度為100厘米,100 ~ 100厘米之間,可以調(diào)整,符合人體健康。
能耗計(jì)算
割草的功耗割草機(jī)的設(shè)計(jì)功耗,電源提供的,不包括在計(jì)算。旋轉(zhuǎn)刀剪草坪割草機(jī)上平地消耗功率的計(jì)算公式,
式——機(jī)速度(米/秒);
B -機(jī)械切削副(m);
——伐區(qū)的莖每平方米需要功率,通常需要= 200 ~ 300。
所需的割草機(jī)權(quán)力。
選擇1.5馬力的發(fā)動(dòng)機(jī)。
通過(guò)上述分析的割草機(jī)的各種參數(shù):
割草機(jī)的總體寬度:495毫米;
割草機(jī)切割長(zhǎng)度:400毫米;
割草高度:25 ~ 50 mm;
旋轉(zhuǎn)葉片寬度:B = 58毫米;
螺旋刀厚度:l = 3毫米;
底盤高度從地面:h = 350毫米;
發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速:n = 3600 r / min;
螺旋刀的速度:n = 3600 r / min = 75.4米/秒;
螺旋刀片速度:v = 71 ~ 71米/秒;
切削速度之間71 ~ 97毫秒,適當(dāng);
人們繼續(xù)推動(dòng)15 ~ 20公斤,F = 200 n;
P =陣線= 200 * 0.8 = 0.16;
設(shè)置草地類型:原位。
本田GX35汽油發(fā)動(dòng)機(jī),它的主要技術(shù)參數(shù)如表2 - 1所示:
3 旋刀式割草機(jī)主要部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算
3.1割草機(jī)工作部分設(shè)計(jì)
圖3-1刀組結(jié)構(gòu)圖
表2-1 本田GX35汽油機(jī)技術(shù)參數(shù)
項(xiàng)目
技術(shù)參數(shù)
汽油機(jī)型號(hào)
GX35
汽油機(jī)型式
單缸、四沖程
氣缸直徑（mm）
39.0
活塞直徑（mm）
30.0
排量（mL）
31
標(biāo)定轉(zhuǎn)速(r/min)
3600
最大功率（ps）
4
旋轉(zhuǎn)方向
逆時(shí)針?lè)较颍嫦蜉敵鲚S）
化油器型式
膜片式
點(diǎn)火系統(tǒng)
晶體化，無(wú)觸點(diǎn)
火花塞編號(hào)
GMR5H(NGK)
起動(dòng)方式
手拉反沖起動(dòng)
外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）（mm）
198×234×240
調(diào)速器型式
離心重錘式
燃油箱容量（L）
1
凈重（kg）
3.4
如圖3 - 1所示:旋轉(zhuǎn)刀螺紋圓柱銷定位螺母固定在工作軸,通過(guò)花鍵軸與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸,軸上的軸向定位打開11毫米深孔和兩個(gè)螺紋圓柱銷的位置。工作部件組成一組這樣的機(jī)構(gòu),旋轉(zhuǎn)刀可以隨時(shí)改變。
圖3-1旋刀
圖3-2旋刀結(jié)構(gòu)圖
旋轉(zhuǎn)葉片結(jié)構(gòu)圖如圖3 - 2所示,材料是65 mn鋼等溫淬火后的硬度42 ~ 50,。
3.1.2傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)
材料是40 MNB合金結(jié)構(gòu)鋼、調(diào)質(zhì)處理、硬度的,28日
內(nèi)部花鍵軸端,結(jié)構(gòu)如圖3 - 3所示。
圖3-3傳動(dòng)軸圖
（1）軸徑的初步計(jì)算
根據(jù)軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件 ,式中：
——扭轉(zhuǎn)相應(yīng)切力，；
——軸所受的扭矩，；
——軸的抗扭截面系數(shù)，；
——軸的轉(zhuǎn)速，；
——軸傳遞的功率，；
——計(jì)算截面處軸的直徑，。
已知。其中，
得，
對(duì)于空心軸，，式中為空心軸的內(nèi)徑與外徑之比，通常取=0.5~0.6。
已知P =1.25，n=3600 r/min，軸的材料選用 40MnB， 。
將其代入式中，得實(shí)心軸軸徑；
空心軸軸徑。
故輸出軸的實(shí)心部分最小軸徑要大于7.73mm，空心部分最小軸徑要大于7.90mm，
（2） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖3-4傳動(dòng)結(jié)構(gòu)軸
傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如上圖3-4，一有內(nèi)花鍵，另一端直接與發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸相連；通過(guò)花鍵連接將動(dòng)力傳導(dǎo)至工作軸。
3.1.3 工作軸的設(shè)計(jì)
材料是合金結(jié)構(gòu)鋼40MnB，調(diào)質(zhì)處理，硬度為28HRC，,
，,軸上一端為外花鍵，結(jié)構(gòu)如下圖3-5。
圖3-5工作軸
軸徑的初步計(jì)算同上，工作軸最小軸徑要大于7.90mm。
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖3-6工作軸結(jié)構(gòu)圖
工作軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如上圖3-6，一端有加工有外花鍵，與傳動(dòng)軸相連，另一端連接旋刀，帶動(dòng)旋刀進(jìn)行割草作業(yè)。
3.1.4傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
傳動(dòng)軸和工作軸通過(guò)花鍵連接，以此調(diào)整旋刀離地的高度，實(shí)現(xiàn)對(duì)割草高度的調(diào)節(jié)。
圖3-7傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
3.2推桿的設(shè)計(jì)
材料是低合金結(jié)構(gòu)鋼Q345做成的鋼管，有推桿和推桿套兩部分組成，可伸縮滿足不同身高的人對(duì)割草機(jī)的操縱，結(jié)構(gòu)如下3-8。
圖3-8推桿結(jié)構(gòu)圖
3.3機(jī)架的設(shè)計(jì)
3.3.1萬(wàn)向輪的設(shè)計(jì)
割草機(jī)的行走輪，采用工業(yè)腳輪和工業(yè)車輪的設(shè)計(jì)理念，充分考慮割草機(jī)低速行駛的特點(diǎn)，行走輪材料采用聚甲醛POM，材料選擇依據(jù)：聚甲醛耐磨性和剛性高于尼龍，尤其是彈性模量高、硬度高，這事其他塑料所不能比的；聚甲醛自潤(rùn)滑性能好，耐磨性好，摩擦因數(shù)為0.15~0.35，極限值為；聚甲醛有較小的蠕變性和吸濕性，故其尺寸穩(wěn)定性好；長(zhǎng)期使用溫度為-40～100℃；用聚四氟乙烯填充的聚甲醛，可顯著降低米擦因數(shù)，提高耐磨性極限值。因此聚甲醛聚甲醛常被用來(lái)制作相對(duì)強(qiáng)度有一定要求的一般結(jié)構(gòu)零件，適用于在輕載荷、霧潤(rùn)滑或少潤(rùn)滑條件下工作的各種耐磨受力傳動(dòng)零件，以及制作間摩擦自潤(rùn)滑零件。
走輪的大小尺寸應(yīng)與割草機(jī)的整體形狀和尺寸緊緊相連。根據(jù)機(jī)具整體設(shè)計(jì)方案并參考GB/T 14688-1993等相關(guān)國(guó)標(biāo)數(shù)據(jù)，割草機(jī)的前輪采用萬(wàn)向輪，以方便割草機(jī)的轉(zhuǎn)向，以實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)靈活的割草作業(yè)，后輪采用腳輪形式。
萬(wàn)向輪的外徑是，其具體形狀參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中工業(yè)腳輪的形狀和尺寸。結(jié)構(gòu)采用萬(wàn)向輪支架裝配，萬(wàn)向輪支架材料選用HT200，并將支架焊接在割草機(jī)機(jī)架上。由公式得：外輪的轉(zhuǎn)速
萬(wàn)向輪結(jié)構(gòu)如圖3-9。
圖3-9萬(wàn)向輪結(jié)構(gòu)圖
3.3.2 腳輪的設(shè)計(jì)
輪子材料是聚甲醛POM，支架材料為HT200，由于萬(wàn)向輪和腳輪的支架結(jié)構(gòu)尺寸不相同，為了是機(jī)架在平地上保持水平，取腳輪的外徑為170mm，其具體形狀參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中工業(yè)車輪的形狀和尺寸。結(jié)構(gòu)采用腳輪支架裝配，同樣焊接在割草機(jī)底部底部。結(jié)構(gòu)如圖3-10。
圖3-10腳輪結(jié)構(gòu)圖
3.3.3 機(jī)架的設(shè)計(jì)
（1）機(jī)架材料是低合金結(jié)構(gòu)鋼Q345做成的結(jié)構(gòu)用冷彎空心型鋼，由下機(jī)架和上機(jī)架兩部分組成，可通過(guò)調(diào)節(jié)銷軸實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)架高度的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)旋刀離地高度的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)割草高度的調(diào)節(jié)。結(jié)構(gòu)如下3-11。
圖3-11機(jī)架結(jié)構(gòu)圖
（2）銷軸的選擇
銷主要分為用于固定零件之間相對(duì)位置的定位銷，用于連接的連接銷和用于安全裝置中的過(guò)載剪斷元件的安全銷。本設(shè)計(jì)中上機(jī)架和下機(jī)架的鉸接處用銷軸連接。銷軸材料選用35鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為28~38HRC，表面氧化。根據(jù)具體的情況要求以及方便操作的要求，選用銷軸（GB/T 882-2000），開口銷（GB/T 91-2000）。考慮到割草機(jī)工作時(shí)對(duì)銷軸有一些沖擊，故取許用剪切應(yīng)力，許用壓應(yīng)力，抗拉強(qiáng)度。
發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量為3.4kg,燃油箱容量為1L，裝滿燃油時(shí)燃油質(zhì)量為0.725kg，上機(jī)架材料采用16Mn。其質(zhì)量為1.6kg。故作用在每個(gè)銷軸上的力為
銷軸工作面的擠壓應(yīng)力 ，
計(jì)算結(jié)果：的強(qiáng)度條件，安全。
銷軸的剪切應(yīng)力 。
計(jì)算結(jié)果：的強(qiáng)度條件，安全。
銷軸的彎曲應(yīng)力 。
計(jì)算結(jié)果：的強(qiáng)度條件，安全。
3.4.4刀殼的設(shè)計(jì)
外殼材料選用HT100，選用依據(jù)是HT100有一定的強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度非常高，有良好的吸振性、減振性和潤(rùn)滑性，有良好的切削加工性與鑄造性，可用于制造外罩、手把等形狀簡(jiǎn)單、對(duì)強(qiáng)度無(wú)要求的零件。
圖3-12外殼結(jié)構(gòu)圖
外殼的外形上方下圓，外殼的頂部有四個(gè)孔，可使用螺釘將其固定在機(jī)架底部。起到安全防護(hù)和收集草屑的作用。在外殼的一端有延伸的排草口。因?yàn)樾督Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，在兩端有刃口和翼片，當(dāng)旋刀旋轉(zhuǎn)割草作業(yè)時(shí)，翼片可將刀殼內(nèi)的空氣排出，這時(shí)刀殼內(nèi)形成負(fù)壓，當(dāng)草長(zhǎng)的較高，割草機(jī)前進(jìn)時(shí)，刀殼前部下緣會(huì)把草按倒；當(dāng)草長(zhǎng)得茂盛而發(fā)生倒伏時(shí)，刀殼外的空氣刀殼內(nèi)時(shí)，可對(duì)倒伏的草起到提升的作用。翼片旋轉(zhuǎn)形成的氣流可將刀刃切下的草屑懸浮到氣流中，經(jīng)排草口排除刀殼，就地灑落。從而避免出現(xiàn)草屑在刀殼內(nèi)堵塞的現(xiàn)象。
4 旋刀式割草機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算
本次設(shè)計(jì)的手推旋刀式割草機(jī)的傳動(dòng)部分采用花鍵連接的軸組成。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作使得輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)花鍵連接的工作軸旋轉(zhuǎn)，使得旋刀也一起轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)旋刀的高速旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，將草坪上多余高度的草割斷。
4.1動(dòng)力傳遞方案
動(dòng)力傳動(dòng)方案如圖4-1所示：
圖4-1動(dòng)力傳動(dòng)方案
4.2傳動(dòng)比的計(jì)算
電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為3600r/min，用n表示，旋耕刀的轉(zhuǎn)速為 3600 r/min，用表示，則割草機(jī)的傳動(dòng)比。
4.3傳動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算與工作軸設(shè)計(jì)
割草機(jī)的傳動(dòng)軸和輸出軸之間用花鍵連接，花鍵連接有外花鍵和內(nèi)花鍵組成，花鍵連接具有受力均勻、可承受較大載荷、對(duì)中性好、導(dǎo)向性好等特點(diǎn)，花鍵連接的齒數(shù)尺寸、配合等均按標(biāo)準(zhǔn)選取。本設(shè)計(jì)采用定心精度越高，定心的穩(wěn)定性好的矩形花鍵，矩形花鍵的定心方式為小徑定心。
4.3.1載荷計(jì)算
輸入轉(zhuǎn)矩
名義切向力
單位載荷
4.3.2齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算
齒面壓應(yīng)力
取。
齒面許用壓應(yīng)力
。
計(jì)算結(jié)果：的強(qiáng)度條件，安全。
4.3.3齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算
齒根彎曲應(yīng)力,取,
。
齒根許用彎曲應(yīng)力
。
計(jì)算結(jié)果：的強(qiáng)度條件，安全。
4.3.4齒根剪切強(qiáng)度計(jì)算
。
應(yīng)力集中系數(shù)
剪切應(yīng)力 。
齒根最大剪切應(yīng)力 。
許用剪切應(yīng)力 。
計(jì)算結(jié)果：的強(qiáng)度條件，安全。
4.3.5齒面耐磨能力計(jì)算
齒面壓應(yīng)力
齒面磨損許用壓應(yīng)力。
計(jì)算結(jié)果：的強(qiáng)度條件，安全。
花鍵副長(zhǎng)期工作無(wú)磨損時(shí)耐磨損能力計(jì)算
齒面壓應(yīng)力
齒面磨損許用壓應(yīng)力（查表5-3-38）。
計(jì)算結(jié)果：的強(qiáng)度條件，安全。
外花鍵的扭轉(zhuǎn)與彎曲強(qiáng)度計(jì)算
彎矩，
彎曲應(yīng)力 。
當(dāng)量應(yīng)力 。
許用壓應(yīng)力
計(jì)算結(jié)果：的強(qiáng)度條件，安全。
5主要部件的強(qiáng)度分析
軸的校核
對(duì)工作軸進(jìn)行扭轉(zhuǎn)剛度校核計(jì)算
對(duì)工作軸進(jìn)行受力分析，其受力分析圖如下：軸材料選用合金結(jié)構(gòu)鋼40MnB。,，。
圖5-1工作軸的受力圖
圖5-2工作軸扭矩圖
工作軸所受扭矩 ，
軸的扭轉(zhuǎn)變形角用每米長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)角來(lái)表示，階梯軸的扭轉(zhuǎn)角的計(jì)算公式為
。
式中：——階梯軸第i段上所受的扭矩，。
——軸的材料的剪切彈性模量，，對(duì)于鋼材，。
——階梯軸第i段幾面的極慣性矩，，對(duì)于圓軸，。
——階梯軸第i段的長(zhǎng)度，。
——階梯軸受扭矩作用的軸段數(shù)。
工作軸的扭轉(zhuǎn)角為
。
軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件為，為軸每米長(zhǎng)的允許扭轉(zhuǎn)角，與軸的使用場(chǎng)合有關(guān)。對(duì)于一般傳動(dòng)軸，可取；對(duì)于精密傳動(dòng)軸，可?。粚?duì)于精度要求不高的軸，。在割草機(jī)工作軸的傳動(dòng)中，因?yàn)槭且话銈鲃?dòng)，所以取。
計(jì)算結(jié)果：滿足強(qiáng)度條件，安全。
6總結(jié)
（1）本文分析了目前草坪割草機(jī)械的現(xiàn)狀及存在問(wèn)題，研究了普通草坪的狀況，為旋刀式割草機(jī)參數(shù)提供依據(jù)。
（2）針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)草坪面積不大卻形狀各異、要求割草靈活方便的問(wèn)題，結(jié)合草坪修剪及方便實(shí)用和農(nóng)藝特點(diǎn)，吸收了JUS-420旋刀式剪草機(jī)及其它經(jīng)典機(jī)型的設(shè)計(jì)理念，提出旋刀式割草機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路。
（3）在整機(jī)設(shè)計(jì)中，以汽油發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，體積小、成本低、工作可靠、。采用裝配式機(jī)架，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力帶動(dòng)旋刀工作，發(fā)動(dòng)機(jī)固定在機(jī)架上方，使整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊又可根據(jù)不同工作環(huán)境以及工作要求調(diào)整機(jī)架。行走輪與機(jī)架直接固定，通過(guò)操向桿實(shí)行轉(zhuǎn)向。其他零部件經(jīng)過(guò)計(jì)算校核后，盡可能采用通用件或標(biāo)準(zhǔn)件，體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、操作簡(jiǎn)易、維護(hù)簡(jiǎn)單、成本低廉的設(shè)計(jì)原則。
致 謝
對(duì)于這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，首先感謝母校江西農(nóng)業(yè)大學(xué)的辛勤培育，感謝學(xué)校給我提供了如此難得的學(xué)習(xí)環(huán)境和機(jī)會(huì)，使我學(xué)到了許多新的知識(shí)、知道知識(shí)的可貴與獲取知識(shí)的辛勤。
在我的設(shè)計(jì)過(guò)程中，還得到了眾多學(xué)生的支持和幫助，在此，我對(duì)這些同學(xué)表示我衷心的感謝和永遠(yuǎn)的祝福！
對(duì)于這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，還有許多美好的設(shè)想由于時(shí)間和自身因素?zé)o法得以實(shí)現(xiàn)，這不能不說(shuō)是本次設(shè)計(jì)的遺憾之處。不過(guò)，至少它啟發(fā)了我的的思維，提高了我的動(dòng)手能力，豐富了我為人處世的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步鞏固了所學(xué)知識(shí)，這為我在以后的學(xué)習(xí)過(guò)程當(dāng)中奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 。也為以后在自己的工作崗位上發(fā)揮才能奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
最后，再一次衷心的感謝贈(zèng)與我知識(shí)、給予我?guī)椭乃欣蠋?，你們傳遞的知識(shí)使我受用一生，你們的恩情我會(huì)永生難忘！雖然說(shuō)謝謝二字不足以表達(dá)我的感情，但是仍然對(duì)你們說(shuō)聲“謝謝你們啊”，“桃李不言，下子成溪”！
參 考 文 獻(xiàn)
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