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1、山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 目錄 1 技術(shù)任務(wù)書 - 2 - 1.1 設(shè)計(jì)的依據(jù) - 2 - 1.2產(chǎn)品的用途及使用范圍 - 3 - 1.3主要技術(shù)指標(biāo)和重要技術(shù)參數(shù) - 3 - 1.3.1 該手推式剪草機(jī)的總體設(shè)計(jì)參數(shù) - 3 - 1.3.2 該手推式剪草機(jī)的刀具設(shè)計(jì)參數(shù) - 4 - 1.4主要工作原理 - 4 - 1.5國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 - 5 - 1.5.1 國內(nèi)外發(fā)展概述 - 5 - 1.5.2 常見的剪草機(jī)械分類 - 6 - 1.5.3 常見幾種剪草機(jī)械剪草原理 - 6 - 1.6已經(jīng)考慮過的若干方案的比較 - 7 - 1.6.1手推式剪草機(jī)的工

2、作設(shè)計(jì)方案 - 7 - 1.6.2其他工作設(shè)計(jì)方案的比較 - 7 - 1.7關(guān)鍵問題及其解決辦法 - 9 - 1.7.1 增速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)選擇 - 9 - 1.7.2 幾種增速方式的實(shí)現(xiàn)比較 - 10 - 2.4 刀具的設(shè)計(jì)計(jì)算部分 - 14 - 2.4.1 刀具的概述 - 14 - 2.4.2 刀具的運(yùn)動(dòng)分析 - 15 - 2.4.2 刀具的結(jié)構(gòu)尺寸及相關(guān)參數(shù) - 16 - 2.5 端面齒輪及撥桿的設(shè)計(jì)部分 - 17 - 2.5.1端面齒輪和撥桿的概述 - 17 - 2.5.2 端面齒輪和撥桿的運(yùn)動(dòng)分析 - 17 - 2.6 結(jié)論 - 21 - 2.6.1 剪草機(jī)的

3、使用方法 - 21 - 2.6.1 剪草前應(yīng)注意的事項(xiàng) - 21 - 2.6.3 制造價(jià)格及應(yīng)用范圍 - 22 - 3. 使用說明書（SM） - 22 - 3.1設(shè)備的名稱 - 22 - 3.2設(shè)備的安裝 - 22 - 3.3設(shè)備的試車運(yùn)轉(zhuǎn) - 22 - 3.4設(shè)備的操作和維護(hù) - 23 - 4.標(biāo)注化審核報(bào)告（BS） - 23 - 4.1 產(chǎn)品圖樣的審查 - 23 - 4.2產(chǎn)品技術(shù)文件的審查 - 24 - 4.3 標(biāo)注件的使用情況 - 24 - 4.4 審查結(jié)論 - 24 - 參考文獻(xiàn) - 25 - 致謝 - 27 - 1 技術(shù)任務(wù)書 1.1 設(shè)

4、計(jì)的依據(jù) 剪草機(jī)械至今已有100多年的歷史，目前人們普遍使用的是電動(dòng)剪草機(jī)械。由于剪草機(jī)械多在人口稠密的地區(qū)作業(yè)，流動(dòng)性大，對機(jī)械的震動(dòng)、噪音、廢氣排放、質(zhì)量等指標(biāo)要求較高?，F(xiàn)在的剪草機(jī)多使用內(nèi)燃機(jī)作動(dòng)力，排氣污染量相對于汽車的較少，但其噪聲危害卻很大。美國EPA(美國環(huán)境保護(hù)局)及歐盟對割草機(jī)等用發(fā)動(dòng)機(jī)的排放均有相應(yīng)的法規(guī)；德國還出臺(tái)了控制噪聲污染的《蘭色天使》法規(guī)；歐洲一些城市推出過引導(dǎo)性計(jì)劃，通過稅收優(yōu)惠及獎(jiǎng)勵(lì)等措施鼓勵(lì)“綠色經(jīng)營者” 以加速環(huán)保技術(shù)的發(fā)展 。 手推式剪草機(jī)主要利用滾動(dòng)的輪子帶動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)。手推式剪草機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，連接平穩(wěn)，噪音極小，并且操作十分容易，既給使用人帶來方便，

5、也給周圍的人帶來舒適，安靜的環(huán)境。 1.2產(chǎn)品的用途及使用范圍 目前市面上的剪草機(jī)大多需動(dòng)力引擎，這會(huì)產(chǎn)生較大的噪音，帶來環(huán)境污染，在辦公和學(xué)習(xí)的地方，這種需動(dòng)力引擎的剪草機(jī)就顯得非常不受歡迎。由于動(dòng)力引擎剪草機(jī)有動(dòng)力裝置，保養(yǎng)，維護(hù)費(fèi)用較高；同時(shí)動(dòng)力引擎剪草機(jī)主要依靠刀片的高速旋轉(zhuǎn)把草排出，因此，對整機(jī)的安全性要求較高，操作時(shí)也會(huì)給工作人員帶來強(qiáng)烈的震動(dòng)，使操作很不舒適。雖然，動(dòng)力引擎草坪剪草機(jī)剪草效率較高，剪草效果較好，但是，其價(jià)格也較昂貴，就目前來說，一般的用戶難以接受。 通過市場調(diào)研，我們決定設(shè)計(jì)一種無引擎驅(qū)動(dòng)，無噪音污染，剪草高度可調(diào)節(jié)，輕便簡潔，操作方便和美觀實(shí)用適用于一般用

6、戶的草坪剪草機(jī)。 該產(chǎn)品主要用于家用，及面積不大的草坪修剪。無需引擎，可謂綠色環(huán)保的剪草機(jī)。對提倡環(huán)保的地域，是理想的剪草工具。 1.3主要技術(shù)指標(biāo)和重要技術(shù)參數(shù) 1.3.1 該手推式剪草機(jī)的總體設(shè)計(jì)參數(shù) 外形尺寸： 輸入功率： 輪子轉(zhuǎn)速： 力矩： 凈質(zhì)量： 變速要求：單級刀具，一固定刀片和一活動(dòng)刀片相互運(yùn)動(dòng) 單根剪草載荷： 同時(shí)剪草量： 1.3.2 該手推式剪草機(jī)的刀具設(shè)計(jì)參數(shù) 表1-1 刀具設(shè)計(jì)參數(shù) 項(xiàng)目 切割器的形式 切割幅寬 刀片間距 刀片運(yùn)動(dòng)形式 刀片往復(fù)頻率 刀片形狀 配套動(dòng)力 操作人數(shù) 凈重 手推式剪草機(jī) 往復(fù)切割 24

7、0mm 20mm 單動(dòng) 860r/min 平形 149.1W 113r/min 1人 30kg 1.4主要工作原理 本次設(shè)計(jì)的手推式剪草機(jī)主要利用輪子運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)變速箱中的齒輪實(shí)現(xiàn)刀具的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的功能。手推式剪草機(jī)由變速齒輪、端面齒輪、撥桿和剪刀等構(gòu)件組成，端面齒輪和撥桿是一對工作組合。端面齒輪通過自身的轉(zhuǎn)動(dòng)將旋轉(zhuǎn)方向的力傳動(dòng)給撥桿，引起水平方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而使刀具自身往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于剪草機(jī)變速變矩范圍不夠大，因此在刀具的選擇上尤其注意以提高剪草機(jī)自身效率為重要原則。 剪草機(jī)工作時(shí)由人推動(dòng)機(jī)器行走，從而使剪草機(jī)的后輪1傳動(dòng)，帶動(dòng)與其同在一根軸上的大齒輪2傳動(dòng)，通過齒輪2與齒輪

8、3組成的增速機(jī)構(gòu)使速度得以提升，并帶動(dòng)端面凸輪4（為了實(shí)現(xiàn)幾何形狀封閉和便于調(diào)整，采取兩個(gè)端面凸輪以背靠背形式裝配）回轉(zhuǎn)，端面凸輪4帶動(dòng)撥桿5運(yùn)動(dòng)，通過端面凸輪4與撥桿5組成的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使固定其上的活動(dòng)刀片與固定在機(jī)架上的固定刀片形成相對交錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，完成剪草動(dòng)作。如圖1—1所示： 圖1—1 機(jī)器的運(yùn)動(dòng)簡圖 1.5國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.5.1 國內(nèi)外發(fā)展概述 l9世紀(jì)中葉，大部分的草坪還在使用鐮刀來割草或放牧牛羊來保持草地的整齊性。隨著高爾夫球、網(wǎng)球及足球等運(yùn)動(dòng)的興起，保持完善的草地做運(yùn)動(dòng)場便成為當(dāng)務(wù)之急。英國人Edwin Buddin

9、g利用旋轉(zhuǎn)式機(jī)械工作的原理發(fā)明了滾刀式剪草機(jī)，該產(chǎn)品的問世在英國受到了廣泛的歡迎，隨后傳人美國。1868年，美國第一臺(tái)剪草機(jī)取得專利，美國的草坪業(yè)也由此起步。不過幾年，便有37項(xiàng)有關(guān)剪草機(jī)的發(fā)明獲得專利。到1881年，總共有4萬多臺(tái)剪草機(jī)被生產(chǎn)和銷售 。最初的剪草機(jī)均為人力驅(qū)動(dòng)；1890年，在英國開始設(shè)計(jì)有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的剪草機(jī)。從最初的蒸汽動(dòng)力驅(qū)動(dòng)發(fā)展到小型內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)；1909年，美國科學(xué)家Leoni取得了動(dòng)力型機(jī)械式剪草機(jī)專利，盡管剪草機(jī)由汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)，但整個(gè)裝置仍由馬拉行走。 在草坪修剪機(jī)械發(fā)展的歷史上，第二次世界大戰(zhàn)是一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。在20世紀(jì)30年代前后，每年生產(chǎn)的各類剪草機(jī)數(shù)量約3萬臺(tái)左

10、右。戰(zhàn)后，美國經(jīng)濟(jì)得到復(fù)興，允許現(xiàn)役軍人低價(jià)買房不付現(xiàn)金，大批建設(shè)房屋并出售，促使草坪修剪機(jī)械得到迅速發(fā)展，生產(chǎn)量急劇上升，1947年達(dá)36萬臺(tái)，1974年達(dá)700萬臺(tái)。20世紀(jì)70年代后期開始，剪草機(jī)的市場銷售量逐漸趨向飽和，但每年仍保持在500萬—600萬臺(tái)的銷量 。剪草機(jī)在數(shù)量增加的同時(shí)，其性能也在不斷改進(jìn)。1950年，美國第一臺(tái)無線電操縱的剪草機(jī)誕生；1978年，C1arence Noke研制出了一種可進(jìn)行草坪修剪編程的剪草機(jī)" ；20世紀(jì)80年代，一些新的草坪設(shè)備又投放市場，如Mulching mower，Shredder，Lawndethatcher，String trimmer等

11、，以及清潔草坪用的Blower，Lawn vacuum，Lawn sweeper 。到了80年代后期，string trimmer被認(rèn)為是一件普通的家庭用具。 我國生產(chǎn)剪草機(jī)起步較晚，生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模普遍較小，產(chǎn)品用途單一，品種數(shù)量少，遠(yuǎn)不能滿足要求，而且質(zhì)量與發(fā)達(dá)國家的相比也有很大差距。所以長期以來，草坪剪草機(jī)多以進(jìn)口為主，主要來自日本、美國、意大利和瑞典等國。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1999年的剪草機(jī)銷售量在3萬臺(tái)左右，其中80％為進(jìn)口；2000年我國各類草坪機(jī)械保有量達(dá)13余萬臺(tái)，剪草機(jī)進(jìn)口量在3．16萬臺(tái)左右；近兩年，草坪機(jī)械平均年增長率達(dá)到30％左右，國內(nèi)每年草坪機(jī)械的銷售總額大約為1．2億～1．3億

12、元人民幣，其中從國外進(jìn)口的機(jī)械占85％，國內(nèi)自行生產(chǎn)的產(chǎn)品占15％左右，其合計(jì)銷量約在1萬臺(tái)左右 。 1.5.2 常見的剪草機(jī)械分類 剪草機(jī)械按動(dòng)力劃分可以分為機(jī)動(dòng)和人推的兩類。按動(dòng)力又分為柴油機(jī)、汽油機(jī)和電動(dòng)機(jī)3類驅(qū)動(dòng)。其中以小型汽油機(jī)作為動(dòng)力的較為普遍，而柴油機(jī)多用于大型的剪草機(jī)械，如牧場的割草機(jī)；按剪草時(shí)刀片運(yùn)動(dòng)的方式可分為滾刀式、旋刀式和剪切式3種；按切割器形狀可分為旋刀式、滾刀式、往復(fù)割刀式和甩刀式等；按駕駛形式分類，可分為推動(dòng)式(步行式)、自行式、坐騎式(駕乘式)；按配套動(dòng)力和作業(yè)方式分為手推式、手扶推行式、手扶自行式、駕乘式、拖拉機(jī)式等。剪草機(jī)的剪草幅寬一般為400～lO00

13、mm，剪草高度從15～lOOmm有幾個(gè)調(diào)節(jié)擋位 。 1.5.3 常見幾種剪草機(jī)械剪草原理 （1）滾刀式剪草機(jī) 其由帶有刀片的滾筒和不動(dòng)的床刀組成。滾刀的形狀像一個(gè)圓柱形鼠籠，切割刀呈螺旋形安裝在圓柱表面，滾刀旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)草莖相對于底刀產(chǎn)生一個(gè)逐漸切割的滑動(dòng)剪切而將草莖剪斷。滾刀式剪草機(jī)剪草的質(zhì)量取決于滾刀上刀片數(shù)和滾刀的轉(zhuǎn)速，滾刀上刀片數(shù)越多，單位長度行進(jìn)中切割的次數(shù)就越多，切下的草也越細(xì)，滾刀的刀片數(shù)一般為3～12片不等；滾刀的轉(zhuǎn)速越高，切下的草也越細(xì)。滾刀式剪草機(jī)是高質(zhì)量草坪最常用的剪草機(jī)型，適用于草高3～80mm 的草坪，其價(jià)格貴，維修保養(yǎng)要求嚴(yán)格。 （2）旋刀式剪草機(jī)(又稱懸刀式)

14、 它是由橫向懸掛在直立軸上的刀片高速旋轉(zhuǎn)打切草的上部葉片。其工作裝置為一長條形剪草刀或多把剪草刀在水平刀盤上，高速旋轉(zhuǎn)的刀刃與草莖碰撞而將其割斷，為無支承切割。刀刃的后面是類風(fēng)葉形狀，在高速旋轉(zhuǎn)下，對地面形成一定的真空將草莖吹成直立狀態(tài)，便于切割并與罩殼相結(jié)合，形成渦流將割下的碎草送人集草裝置或從罩殼出口噴出灑到草坪，適于范圍內(nèi)剪草，它的價(jià)格相對低廉，保養(yǎng)、維修和使用都很方便，是國內(nèi)外目前最流行的剪草機(jī)。 （3）甩刀式剪草機(jī) 其切割裝置由多把垂直于地面的刀片鉸接在旋轉(zhuǎn)組成的旋轉(zhuǎn)軸上， 當(dāng)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在離心力作用下，其刀片像垂直于軸芯的甩刀，端部刀刃不斷地沖擊切割草莖。由于刀片與刀軸或刀盤

15、為鉸接， 當(dāng)碰到堅(jiān)硬沖擊不斷的物體時(shí)可以避讓而不致?lián)p壞機(jī)器。 （4）甩繩式剪草機(jī) 其工作裝置是由一個(gè)內(nèi)裝尼龍繩的打草盤、背向人的護(hù)罩組成。當(dāng)打草盤高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，露在外面的尼龍繩在離心力作用下，像一束伸直的刀刃快速撞擊草莖而切割斷草。由于尼龍繩是柔性的，其撞擊障礙物時(shí)退讓，不會(huì)損壞機(jī)器本身，也不會(huì)對障礙物有較大的破壞。 1.6已經(jīng)考慮過的若干方案的比較 1.6.1手推式剪草機(jī)的工作設(shè)計(jì)方案 我們所設(shè)計(jì)的手推式草坪剪草機(jī)首先要通過一個(gè)傳力構(gòu)件將人力傳遞出去。為了讓操作者在正常行走速度下操作，傳遞出去的力應(yīng)通過增速機(jī)構(gòu)繼續(xù)傳遞。因執(zhí)行修剪草動(dòng)作刀片的相對運(yùn)動(dòng)方向與人行進(jìn)的方向垂直，經(jīng)前面增速

16、機(jī)構(gòu)傳遞過來的運(yùn)動(dòng)都需要再經(jīng)過一級轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)傳遞到執(zhí)行構(gòu)件。 通過分析得到手推式草坪剪草機(jī)的組成框圖，如圖1—2所示。 圖1—2手推式草坪剪草機(jī)的組成框圖 1.6.2其他工作設(shè)計(jì)方案的比較 能實(shí)現(xiàn)手推式草坪修草功能的技術(shù)原理較多，但各有利弊，具體分析如下： （1）用腳驅(qū)動(dòng) 用腳驅(qū)動(dòng)時(shí)，一般操作者都需站在或坐在被驅(qū)動(dòng)的機(jī)器上用力，這樣所設(shè)計(jì)的修草機(jī)，除了要完成剪草動(dòng)作外，還要承受操作者的自重，且要有方向控制裝置，使機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸較大，不適合小面積草坪使用。 （2）用手驅(qū)動(dòng) 用手驅(qū)動(dòng)，可避免用腳驅(qū)動(dòng)時(shí)存在的問題，使所設(shè)計(jì)的機(jī)器小巧，且可靈活操作。因此，我們選擇設(shè)計(jì)手動(dòng)式修

17、草機(jī)。 （3）用割的方式 即用刀將草截?cái)唷５萑彳?，且一端自由，采取割的方式將草截?cái)噍^難實(shí)現(xiàn)。 （4）用打的方式 即用刀片或打草繩將草打斷。用此法修草時(shí)所需的速度非常高，以其在草還沒被打倒之前將草打斷，這樣的修草產(chǎn)品已有，但效果不好。 （5）用剪的方式 即用刀將草剪斷，用兩個(gè)刀片作相對運(yùn)動(dòng)的原理較易將草剪斷，且不需要很高的速度。因此，我們選擇設(shè)計(jì)成手動(dòng)式剪草機(jī)。 手動(dòng)的形式又用手搖動(dòng)和用手推動(dòng)兩種。機(jī)械容易實(shí)現(xiàn)的是簡單的轉(zhuǎn)動(dòng)和往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，如果用手搖動(dòng)手柄實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件的往復(fù)移動(dòng)，由于剪草機(jī)還要靠人力推著向前行進(jìn)，操作者要完成的動(dòng)作過多，操作不方便。要使操作者只通過簡單的操作

18、即可完成剪草動(dòng)作，可以用手推剪草機(jī)向前行駛，靠剪草機(jī)輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)將轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成往復(fù)移動(dòng)而輸出到執(zhí)行構(gòu)件。顯然設(shè)計(jì)成手動(dòng)式草坪剪草機(jī)是合理而可行的。 根據(jù)所查資料，可選用組合—變異法構(gòu)成初步方案。由前面的分析可知，手動(dòng)式草坪剪草機(jī)只需要一項(xiàng)運(yùn)動(dòng)形式變換功能（即轉(zhuǎn)動(dòng)變直線往復(fù)移動(dòng)），所以，不必列出矩陣表后構(gòu)型。實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)到直線往復(fù)移動(dòng)變換功能最簡單的機(jī)構(gòu)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，直線推桿盤狀凸輪機(jī)構(gòu)和齒輪齒條機(jī)構(gòu)。 1)曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 2）直動(dòng)推桿盤狀凸輪機(jī)構(gòu) 3）齒輪齒條機(jī)構(gòu) 圖1—3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖 1.7關(guān)鍵問題及其解決辦法 1.7.1

19、增速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)選擇 增速機(jī)構(gòu)是傳遞動(dòng)力及變速的核心機(jī)構(gòu)。它的速度變化直接改變刀具的剪切運(yùn)動(dòng)。我的手推式剪草機(jī)采用圓柱凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 可以利用圓盤側(cè)面的形狀特征，為此圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí)通過側(cè)面推動(dòng)固定在滑塊上的撥桿（可橫向調(diào)整）左右運(yùn)動(dòng)，這樣就得到了一種新型的凸輪—端面凸輪，其工作原理如圖1—4所示： 圖1—4 圓柱凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 1.7.2 幾種增速方式的實(shí)現(xiàn)比較 （1）用組合法實(shí)現(xiàn)增速 為了讓操作者在正常行走速度下操作，傳遞出去的力應(yīng)通過增速機(jī)構(gòu)繼續(xù)傳遞。由于轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)輸入構(gòu)件作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣在剪草機(jī)動(dòng)力輸入構(gòu)件輪子和轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)輸入構(gòu)件之間，可以采用鏈傳動(dòng)，帶傳動(dòng)和齒輪

20、傳動(dòng)。為了使所設(shè)計(jì)的剪草機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，可以采用齒輪傳動(dòng)。而齒輪傳動(dòng)有直齒原著齒輪傳動(dòng)，斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，圓錐齒輪傳動(dòng)和蝸輪蝸桿傳動(dòng)等。但是蝸輪蝸桿傳動(dòng)的效率低，一般是蝸桿主動(dòng)，且軸線空間交錯(cuò)，應(yīng)用到剪草機(jī)械中，會(huì)使支撐結(jié)構(gòu)復(fù)雜。圓錐齒輪傳動(dòng)的軸線相交，且其中一個(gè)齒輪需懸置，也會(huì)使剪草機(jī)支撐結(jié)構(gòu)復(fù)雜。直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪的軸線相互平行，支撐結(jié)構(gòu)較簡單，同時(shí)剪草機(jī)的速度不高，載荷也不大，因此，可選擇直齒圓柱齒輪作為增速機(jī)構(gòu)。 初步估算軸徑： 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算輸入端的最小軸徑。按45鋼，取 根據(jù)公式，取 （2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸上零件的軸向定位周向定位 大齒輪在軸上為對稱定位，左

21、右兩端靠套筒定位，裝拆，傳力較為簡單；兩端軸承常用同一尺寸，以便于加工、安裝和維修；為便于拆裝軸承，軸承處軸肩不宜太高。 齒輪與軸的軸向固定采用普通平鍵聯(lián)接。 根據(jù)軸的直徑查得齒輪處的鍵截面尺寸為，配合為，滾動(dòng)軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制。確定各段軸徑和長度通過確定定位軸肩高度，從左輪子連接處向右取。 考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性：考慮到軸的結(jié)構(gòu)工藝性，在軸的左端和右段均制成倒角。 軸的強(qiáng)度演算 經(jīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后，各軸段作用力大小和作用點(diǎn)位置、軸承跨距、各段軸徑等參數(shù)均已知。 齒輪上作用力的大小轉(zhuǎn)矩：=3911Nmm 齒輪端面分度圓直徑： 圓周力： 徑向力： 軸向力：

22、 圖2—7 軸垂直面上受力簡圖 垂直面上軸承的支反力及主要截面的彎矩： 方向相反 截面C處的彎矩為： 圖2—8 軸垂直面上截面的彎矩 水平面上軸承的支反力及主要截面的彎矩： 截面C處的彎矩為： 圖2—9軸水平面上截面的支反力 截面C處的合成彎矩為： 圖2—10 軸水平面上截面的彎矩及合成彎矩 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面強(qiáng)度，取，該截面上的計(jì)算應(yīng)力： 通過查表可知： 材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理的許用應(yīng)力為，由于，故安全。 2.4 刀

23、具的設(shè)計(jì)計(jì)算部分 2.4.1 刀具的概述 手推式剪切機(jī)采用剛性切割式，運(yùn)動(dòng)方式選擇往復(fù)式運(yùn)動(dòng)。 往復(fù)式切割裝置由上、下兩組刀片組成，分動(dòng)和雙動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng)方式。本設(shè)計(jì)采用單動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式。單動(dòng)切割器是動(dòng)刀片在定刀上作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；其特點(diǎn)是：，刀片的行程與上、下刀片的距離均相等。 剪切機(jī)的上、下刀片形狀相同，剪切時(shí)，草兩側(cè)同時(shí)受到切割，在一個(gè)行程中，運(yùn)動(dòng)速度的大小有變化，合理切割的方法是利用較大的速度來剪切。刀片的速度圖如圖2—11所示。剪刀自點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，其速度自零逐漸增加，在沒有達(dá)到之前，因切刀不相接觸，不發(fā)生切割。刀片到達(dá)時(shí)，兩刀刃開始接觸，這時(shí)稱為始切速，然后刀片繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)而進(jìn)入切割，直到

24、刀片到達(dá)時(shí)，兩刀刃相向接觸完畢，這以后不再切割，這時(shí)稱為終切速。由到為切割速度的變化范圍。由圖2—11可知，大于終切速。 圖2—11 切割速度的變化 在切割過程中，有些草是在被一刀刃頂斜著推向另一刀刃和剪切機(jī)前進(jìn)而向前傾斜狀態(tài)下切割的，使草叢表面稍欠平整。 2.4.2 刀具的運(yùn)動(dòng)分析 刀片一個(gè)行程時(shí)間內(nèi)機(jī)器前進(jìn)的距離稱為切刀的進(jìn)程，以H表示，切刀一秒鐘內(nèi)運(yùn)動(dòng)的絕對距離為： 式中：——機(jī)器的前進(jìn)速度 ——刀具水平運(yùn)動(dòng)的距離 ——輪子的周長 一個(gè)行程所需要的時(shí)間為： 一個(gè)行

25、程運(yùn)動(dòng)的絕對距離： 可得切刀的進(jìn)程H為： 由于端面齒輪旋轉(zhuǎn)一周刀具往復(fù)運(yùn)動(dòng)6次，刀具行程運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)對稱的加速減速運(yùn)動(dòng)，速度由變化，從0到達(dá)的所需的時(shí)間與到達(dá)0的時(shí)間均為。 運(yùn)動(dòng)分析可知，刀具呈現(xiàn)勻加速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方程式為： 可得： 切刀的平均速度： 將切刀的平均速度與機(jī)器的前進(jìn)速度的比值稱為刀機(jī)速比。 ，據(jù)類似的茶樹修剪機(jī)和采茶機(jī)的試驗(yàn)分析，可得動(dòng)力轉(zhuǎn)速較小的手推式剪草機(jī)傳動(dòng)的效率較高。 2.4.2 刀具的結(jié)構(gòu)尺寸及相關(guān)參數(shù) 刀片是切割裝置的主要部件，由于使用條件和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的不同，使刀片的參數(shù)隨不同的機(jī)型而

26、有些差異。 表2—2手推式剪草機(jī)的主要參數(shù) 項(xiàng)目 切割器的形式 切割幅寬 刀片間距 刀片運(yùn)動(dòng)形式 刀片往復(fù)頻率 刀片形狀 配套動(dòng)力 操作人數(shù) 凈重 手推式剪草機(jī) 往復(fù)切割 240mm 20mm 單動(dòng) 860r/min 平形 149.1W 113r/min 1人 30kg 切割角的增大使切口變得不整齊。當(dāng)?shù)镀谐淘跁r(shí)，刀片的切割角和楔角不影響剪草的質(zhì)量。往復(fù)式刀刃的切割角和楔角如圖2—12所示。 圖2—12往復(fù)式刀刃的切割角和楔角 試驗(yàn)分析可知行程與剪草質(zhì)量的關(guān)系： 刀片的刀距行程對剪草的質(zhì)量沒有顯著的影響。剪草質(zhì)量比較好的行程在，碎

27、片也相應(yīng)較少。切割間距在時(shí)，切口平整；切割間距在30mm以上時(shí)，切口就不平整；切割間距大于40mm時(shí)，采摘面就象抓采樣的，漏采的也增多。 切割速度比與正常草芽葉、碎片的關(guān)系 手推式剪切機(jī)刀片的切割速度比在2.5以下時(shí)，正常芽葉多，碎片少。對采摘質(zhì)量沒有大的影響。對類似作物的試驗(yàn)，任何往復(fù)刀片，當(dāng)切割速度比在2.5以下時(shí)，正常芽葉稍有減少的趨勢；切割速比在時(shí)，剪草質(zhì)量無明顯的差別。切割速度比在小于3時(shí)，剪草面切口出現(xiàn)明顯的不平整。 表2—3往復(fù)式刀片的主要技術(shù)參數(shù) 項(xiàng)目 刀片 刀間距 刀高 切割角 刀角 硬度（HRC） 往復(fù)式刀片 動(dòng)刀片 20mm

28、 定刀片 2.5 端面齒輪及撥桿的設(shè)計(jì)部分 2.5.1端面齒輪和撥桿的概述 手推式剪草機(jī)中端面齒輪和撥桿一對運(yùn)動(dòng)組合類似于凸輪和推桿，而撥桿的運(yùn)動(dòng)直接影響其刀具的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由撥桿在端面齒輪凹凸曲面上的規(guī)則運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)刀具的運(yùn)動(dòng)。 2.5.2 端面齒輪和撥桿的運(yùn)動(dòng)分析 端面齒輪的形狀如圖2—13所示： 圖2—13 端面齒輪的形狀 對撥桿的運(yùn)動(dòng)要求為： 當(dāng)端面齒輪轉(zhuǎn)過時(shí)，推桿上升20mm； 端面齒輪再轉(zhuǎn)過時(shí)，撥桿下降20mm； 推桿繼續(xù)轉(zhuǎn)過時(shí)，撥桿又停止不動(dòng)。 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如圖2—14所示。 圖2—14 運(yùn)動(dòng)分析圖 撥桿在端面齒輪處安裝，

29、圖中a與b為撥桿上升對應(yīng)的端面齒輪所旋轉(zhuǎn)的角度，c為。在端面齒輪上撥桿與端面齒輪接觸點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的角度所對應(yīng)的行程為： 式中d為撥桿與端面齒輪接觸點(diǎn)在端面齒輪上離中心位置的直徑大小。 圖2—15 端面齒輪的輪廓曲線 假設(shè)在端面齒輪上的運(yùn)動(dòng)行程為,接觸點(diǎn)上下運(yùn)動(dòng)的位移為,可得運(yùn)動(dòng)軌跡方程為： 在式中各參數(shù)： 為端面齒輪旋轉(zhuǎn)的角度； k為與端面齒輪運(yùn)動(dòng)行程與接觸點(diǎn)上下運(yùn)動(dòng)的位移的相關(guān)參數(shù)。 代入特殊值，可得： 從而得出接觸點(diǎn)上下運(yùn)動(dòng)位移的軌跡方程為： 推程階段 遠(yuǎn)休止階段

30、 回程階段 近休止階段 通過上述運(yùn)動(dòng)分析可以求出撥桿在端面齒輪上的工作輪廓線。 由于端面齒輪為六個(gè)相同的近似于凸輪的結(jié)構(gòu)。故只需研究撥桿一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的工作輪廓線即可。 計(jì)算結(jié)果可得端面齒輪的工作輪廓線對應(yīng)的值 表2—4 端面齒輪的工作輪廓線 （mm） (mm) 0 0 2.269 0.118 4.538 0.474 6.807 1.066 9.0

31、76 1.895 11.345 2.960 13.614 4.263 15.883 5.802 18.152 7.578 20.421 9.591 22.690 11.841 24.959 14.328 27.228 17.051 29.497 20.000 通過上述表中參數(shù)，我們可以近似加工出端面齒輪的工作輪廓線。度數(shù)越分的密，端面齒輪的形狀越精確。工作輪廓線如圖2—16所示。 圖2—16 端面齒輪的工作輪廓線 2.6 結(jié)論 2.6.1 剪草機(jī)的使用方法 修剪是草坪養(yǎng)護(hù)管理中的核心內(nèi)容?？茖W(xué)地對草坪進(jìn)行

32、定期修剪，可提高草坪質(zhì)量，使草坪整齊美觀，而且具有較高的坪用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，可促進(jìn)分蘗，形成致密的草坪，改善通氣性，減少病蟲害的發(fā)生，有效地抑制雜草生長，提高其美觀性。草坪修剪應(yīng)遵循“三分之一” 原則，即被剪去的部分占草坪總高度的三分之一以內(nèi)。如修剪量過大，將會(huì)由于葉面積大量損失而導(dǎo)致草坪草光合作用急劇下降。由于修剪不及時(shí)而導(dǎo)致失剪的草坪，仍應(yīng)遵循“三分之一” 原則，切忌一次修剪就達(dá)到需求的標(biāo)準(zhǔn)，而應(yīng)通過少量多次修剪，逐步剪到需要的高度。草坪修剪的時(shí)間與草坪草的種類、草坪草的生長發(fā)育和肥料供給等有關(guān)。北方草坪草在春秋是兩個(gè)生長高峰期，修剪量加大和修剪次數(shù)增多，晚秋應(yīng)逐漸減少修剪次數(shù)，夏季有休眠

33、現(xiàn)象，也應(yīng)根據(jù)情況減少修剪次數(shù)。草坪修剪頻率決定于草坪的生育狀態(tài)、草坪的用途、草坪的質(zhì)量及草坪草的種類，其中主要取決于草坪的生長速度和生長勢。 2.6.1 剪草前應(yīng)注意的事項(xiàng) 剪草前應(yīng)先檢查剪草機(jī)械刀片是否損壞，螺母、螺栓的緊固情況，輪胎壓力情況.；剪草前應(yīng)清除草坪上的木棍、石頭、瓦塊、鐵絲等雜物。對于固定設(shè)施，如噴灌管埋頭等，應(yīng)作好標(biāo)志，以防損壞刀片在剪草前，應(yīng)測量草坪的高度，將剪草機(jī)調(diào)整到合理的剪草高度；剛澆過水、下過大雨或者霉雨季節(jié)等，潮濕的草地最好不要剪草；不得在坡度大于15度的地方采用該手推式剪草機(jī)修剪草坪。 剪草機(jī)的選擇要根據(jù)草坪要求的修剪質(zhì)量、草坪草種、修剪高度、配套動(dòng)力

34、、地形地貌及剪草機(jī)的幅寬等因素確定。無論選用何種剪草機(jī)，都應(yīng)保證剪草機(jī)的刀片始終鋒利。因?yàn)榈镀h利，草坪草的修剪傷口能迅速愈合，病菌浸染的機(jī)會(huì)少， 同時(shí)傷口不留白茬，景觀效果也好?？傊?，選擇的總原則是在達(dá)到修剪草坪質(zhì)量的前提下，選擇經(jīng)濟(jì)實(shí)用的機(jī)型。 2.6.3 制造價(jià)格及應(yīng)用范圍 根據(jù)目前市場實(shí)際:：制造原材料費(fèi)用100～150 元，手工費(fèi): 50～100 元，因此總造價(jià)在300元以內(nèi)。目前使用于我國大部分地區(qū)的園林草坪的修建和養(yǎng)護(hù)。 3. 使用說明書（SM） 3.1設(shè)備的名稱 產(chǎn)品的名稱: 手推式剪草機(jī) 3.2設(shè)備的安裝 安裝工作必須有鉗工、起重工等專業(yè)工人參加。安

35、裝時(shí)首先用水平儀找平基礎(chǔ)和安裝支架的水平度，然后使之固定。按制造廠出廠時(shí)各段機(jī)殼的連接標(biāo)記順序組裝，各段機(jī)槽內(nèi)口的連接應(yīng)平整、密合，如有錯(cuò)位，只允許比剪草機(jī)撥桿稍低，其值不得大于1mm。機(jī)體組裝后測定其機(jī)槽兩側(cè)對稱中心面的對稱度。頭輪、尾輪必須對中。輪軸應(yīng)保持平行，以避免剪草機(jī)在運(yùn)行時(shí)跑偏。安裝剪草機(jī)刀具時(shí)應(yīng)再次檢查刀具往復(fù)運(yùn)動(dòng)是否靈活只有運(yùn)動(dòng)靈活的剪草機(jī)方可進(jìn)行安裝。 3.3設(shè)備的試車運(yùn)轉(zhuǎn) 完成剪草機(jī)各部分安裝工作后，即可進(jìn)行空載運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)。 運(yùn)行前應(yīng)做如下工作： （1）所有軸承、傳動(dòng)部件和減速器內(nèi)應(yīng)有足夠的潤滑油； （2）檢查和清除剪草機(jī)機(jī)槽內(nèi)部遺留的工具、鐵件或其他雜物； （3

36、）全面檢查剪草機(jī)各部分是否完好無損，剪草機(jī)刀具的運(yùn)轉(zhuǎn)松緊度是否合適。 當(dāng)上述各項(xiàng)準(zhǔn)備工作做好后，推動(dòng)剪草機(jī)，觀察小輪和大輪是否與殼體卡碰和跑偏，當(dāng)無缺陷后，可遠(yuǎn)距離運(yùn)轉(zhuǎn)即可進(jìn)行空載運(yùn)轉(zhuǎn)。 當(dāng)空載運(yùn)轉(zhuǎn)并對運(yùn)轉(zhuǎn)情況認(rèn)為滿意后，可進(jìn)行剪草試驗(yàn)。開始需要緩慢的推動(dòng)剪草機(jī)，觀察齒輪、端面齒輪與撥桿嚙合的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定情況。運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，逐漸加快剪草機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。對剪草的狀況進(jìn)行原始記錄，剪草密度，剪草后草的基本狀況等。并核對和設(shè)計(jì)要求是否吻合。 3.4設(shè)備的操作和維護(hù) (1)設(shè)備的操作 每次使用前，應(yīng)先空載運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間，待設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常后方可進(jìn)行工作，應(yīng)保持運(yùn)轉(zhuǎn)速度的穩(wěn)定，不得大量突增或過載運(yùn)行，容易對

37、刀具產(chǎn)生較大的破壞。 如無特殊情況，不得在剪草過程后，不清理刀具，以增加刀具的使用壽命。 操作人員應(yīng)經(jīng)常檢查機(jī)器各部，特別是刀具和驅(qū)動(dòng)裝置，以及端面齒輪與撥桿組合應(yīng)保持完好無損狀態(tài)。一旦發(fā)現(xiàn)有殘缺損傷的機(jī)件（如刀具嚴(yán)重變形或脫落、撥桿的斷裂、彎曲段中間導(dǎo)軌嚴(yán)重磨損等），應(yīng)及時(shí)修復(fù)或更換。 (2)設(shè)備的維護(hù) 正確的保養(yǎng)和維修不僅能保證設(shè)備的安全運(yùn)行，而且是提高工作效率、經(jīng)濟(jì)效益和延長使用壽命的重要手段。 (3)保養(yǎng) 剪草機(jī)在每次使用完畢，應(yīng)對設(shè)進(jìn)行清掃和檢查。如有剩余物料壓結(jié)在槽內(nèi)，應(yīng)當(dāng)清除干凈,零部件有局部、微小的事故隱患，應(yīng)及時(shí)排除。大輪上螺栓過松，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整；刀具出現(xiàn)裂墳或嚴(yán)重

38、磨損，應(yīng)予以更換；潤滑點(diǎn)應(yīng)及時(shí)加油。 (4)維修 除應(yīng)對巳損壞的零部件及時(shí)修理或更換外，還要對關(guān)鍵部件、易磨損零件定期進(jìn)行檢查， 并按安全使用要求進(jìn)行修理， 使設(shè)備繼續(xù)保持最佳的工作狀態(tài)。 4.標(biāo)注化審核報(bào)告（BS） 4.1 產(chǎn)品圖樣的審查 手推式剪草機(jī)的傳動(dòng)裝置和刀具設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成，現(xiàn)以具備全套圖紙和一線基本數(shù)據(jù)，根據(jù)有關(guān)規(guī)定，對其進(jìn)行標(biāo)注化審查，結(jié)果如下： （1） 產(chǎn)品的圖樣完整、統(tǒng)一、表達(dá)準(zhǔn)確清楚、圖樣清楚。符合GB4440-84、GB-83《機(jī)械制圖》的規(guī)定。 （2） 產(chǎn)品圖樣公差與配合的選擇與標(biāo)準(zhǔn)符合GB/T1800、3-1998的規(guī)定。 （3） 產(chǎn)品

39、圖樣的編號符合JB/T5054.5-2000《中華人民共和國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》產(chǎn)品圖樣及設(shè)計(jì)的完整性。 （4） 圖紙的標(biāo)題欄與明細(xì)欄符合GB/T10609. 1-1989GB/T10690. 2-1989的規(guī)定。 （5） 產(chǎn)品圖樣粗糙度的標(biāo)注符合GB131-83《表面特征代號及注法》的規(guī)定。 （6） 產(chǎn)品圖樣焊縫的代號符合GB324-80《焊縫代號》的規(guī)定。 4.2產(chǎn)品技術(shù)文件的審查 （1） 產(chǎn)品的技術(shù)文件名稱、術(shù)語符合ZB/TJ01和0351-90《產(chǎn)品圖樣及設(shè)計(jì)文件術(shù)語》及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 （2） 量和單位符合GB3100—GB3102-93的規(guī)定。 （3）技術(shù)文件所用的編碼符合

40、JB/T8823-1998《機(jī)械工業(yè)企業(yè)計(jì)算機(jī)輔助管理信息分類編碼導(dǎo)則》的規(guī)定。 （4）技術(shù)文件的完整性符合JB/T5054.5-2000《產(chǎn)品圖樣及技術(shù)文件完整性》的規(guī)定及農(nóng)機(jī)部門的有關(guān)具體要求。 4.3 標(biāo)注件的使用情況 本設(shè)計(jì)所用的緊固件均采用標(biāo)準(zhǔn)的螺栓，材料及材料代號也符合國家標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定。 4.4 審查結(jié)論 經(jīng)過對剪草機(jī)裝置和傳動(dòng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化審查，認(rèn)為該設(shè)計(jì)基本貫徹了國家最新頒發(fā)的各種標(biāo)準(zhǔn)，圖紙和設(shè)計(jì)文件完整齊全，符合標(biāo)準(zhǔn)化得要求。 參考文獻(xiàn) [1] 李森.草坪的修剪技術(shù)要點(diǎn)[J].現(xiàn)代園藝，2008，22（11）：24-25. [2]

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45、DESIGN OF NONCIRCULAR GEARS NITH DISCONTINUOUS PITCH CURVE[J] School of Mechanical Engineering,2006, 19(4):594-599. 致謝 本文從選題、方案論證到課題的研究都是在導(dǎo)師張淑娟老師的全面、悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)、豐富的創(chuàng)造力、高瞻遠(yuǎn)矚的學(xué)術(shù)思想，以及敏銳的洞察力，始終令學(xué)生敬佩，并將影響我的一生。值此成文之際，謹(jǐn)向?qū)煴磉_(dá)我深深的敬意和衷心的感謝! 通過這次訓(xùn)練，提高了自己的動(dòng)手能力和設(shè)計(jì)能力，為學(xué)生日后順利進(jìn)入工作崗位作下了鋪墊。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)生收獲頗多，這與張老師的悉心指導(dǎo)是分不開的。張老師公務(wù)繁忙，但是還是經(jīng)常抽時(shí)間來視察學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度，就畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中遇到的問題給予耐心指導(dǎo)。 特別要感謝的是我的父母和家人!感謝父母在我成長的道路上給予的無私的愛。感謝所有關(guān)心和幫助過我的人們! 最后，在本文結(jié)束之際，向所有為我的論文提出寶貴意見的評閱專家們表示衷心的感謝和崇高的敬意! 謝謝! - 25 -