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畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文)
作 者:
3號(hào)楷體
學(xué) 號(hào)：
3號(hào)楷體
學(xué)院(系):
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專(zhuān) 業(yè):
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題 目:
家用駕駛式割草機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3號(hào)楷體
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指導(dǎo)者：
(姓 名) (專(zhuān)業(yè)技術(shù)職務(wù))
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評(píng)閱者：
(姓 名) (專(zhuān)業(yè)技術(shù)職務(wù))
2014 年 6 月
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）中文摘要
駕駛式割草機(jī)是一種單人駕駛的小型工程機(jī)械。隨著人們對(duì)物質(zhì)文化生活水平要求的提高，人們逐漸對(duì)環(huán)境的要求也在不斷提高，城鎮(zhèn)綠地建設(shè)量與維修量隨之增長(zhǎng)，與此同時(shí)社會(huì)上對(duì)草坪機(jī)械的需求日益增長(zhǎng)，帶動(dòng)了草坪機(jī)械產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展。
本文研究的是一種駕駛式的由電瓶驅(qū)動(dòng)的家用草坪割草機(jī)，介紹了駕駛式割草機(jī)的歷史和現(xiàn)狀。這種割草機(jī)主要用于大中型草坪的修剪和維護(hù)，要求具有良好的機(jī)械性能、安全性能和草坪修剪質(zhì)量。本文設(shè)計(jì)的是駕駛式割草機(jī)的關(guān)鍵部件，選用已有的駕駛式割草機(jī)的小車(chē)，只對(duì)割草機(jī)的刀片和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)并進(jìn)行三維模型設(shè)計(jì)。在現(xiàn)代技術(shù)的基礎(chǔ)上，將機(jī)械原理與美學(xué)相結(jié)合，運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)理論，根據(jù)實(shí)際情況，選擇適當(dāng)?shù)牡毒?、電機(jī)等來(lái)達(dá)到本設(shè)計(jì)的最終目的。
關(guān)鍵詞：駕駛式，家用，割草機(jī)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，電瓶，三維模型；
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畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）外文摘要
Driving type mower is a small engineering machinery a single driving. With the requirements of people's material and cultural life level, people gradually to the environmental requirements are also rising, urban green space construction and repair capacity increased, at the same time the community on the turf machinery growing demand, driven by the rapid development of turf machinery industry.
This paper is a kind of driving style from the battery driven home lawn mower, this machine is mainly used for medium and large lawn mowing and maintenance requirements, high mechanical properties, safety performance and lawn quality good. This design is a key part of driving type mower, driving the mower with existing car, only to the lawn mower blades and transmission mechanism design and 3D model design. Based on modern technology, combined with mechanics and aesthetics, the use of mechanical design theory, according to the actual situation, select the appropriate tool, motor to achieve the ultimate goal of this design.
Keywords: driving type, household, mower, structure design, battery, 3D model;
目 錄
1 緒 論 1
1.1國(guó)內(nèi)外家用割草機(jī)的應(yīng)用市場(chǎng)以及開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀 1
1.2駕駛式割草機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展方向 2
1.3研究目的及意義 3
1.4割草機(jī)的工作原理和機(jī)械結(jié)構(gòu) 3
1.5研究的主要內(nèi)容和方法 4
2 駕駛式割草機(jī)總體設(shè)計(jì) 6
3 割草機(jī)系統(tǒng)傳動(dòng)裝置的機(jī)械計(jì)算 8
3.１電機(jī)的選取 8
3.２同步帶的概述 8
3.２.1同步帶介紹 8
3.２.2同步帶的特點(diǎn) 9
3.２.3同步帶傳動(dòng)的主要失效形式 9
3.２.4同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 12
3.２.5同步帶分類(lèi) 12
3.3同步帶傳動(dòng)計(jì)算 12
3.3.1同步帶計(jì)算選型 12
3.3.2同步帶的主要參數(shù)（結(jié)構(gòu)部分） 16
3.3.3同步帶的設(shè)計(jì) 18
3.3.4同步帶輪的設(shè)計(jì) 18
3.4軸的設(shè)計(jì) 19
3.5軸的校核 19
3.6鍵的校核 20
3.7軸承的校核 21
3.8刀具的設(shè)計(jì)及計(jì)算 22
3.8.1刀具的概述 22
3.8.2刀具的運(yùn)動(dòng)分析 23
3.8.3刀具的結(jié)構(gòu)尺寸及相關(guān)參數(shù) 24
3.9 端面齒輪及撥桿的設(shè)計(jì)部分 25
3.9.1端面齒輪和撥桿的概述 25
3.9.2 端面齒輪和撥桿的運(yùn)動(dòng)分析 25
4 駕駛割草機(jī)三維模型展示 29
總 結(jié) 31
致 謝 32
參考文獻(xiàn) 33
1 緒 論
1.1國(guó)內(nèi)外家用割草機(jī)的應(yīng)用市場(chǎng)以及開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀
l9世紀(jì)中葉，大部分的草坪還在使用鐮刀來(lái)割草或放牧牛羊來(lái)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(chǎng)便成為當(dāng)務(wù)之急。英國(guó)人Edwin Budding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(wèn)世在英國(guó)受到了廣泛的歡迎，隨后傳人美國(guó)。1868年，美國(guó)第一臺(tái)剪草機(jī)取得專(zhuān)利，美國(guó)的草坪業(yè)也由此起步。不過(guò)幾年，便有37項(xiàng)有關(guān)剪草機(jī)的發(fā)明獲得專(zhuān)利。到1881年，總共有4萬(wàn)多臺(tái)剪草機(jī)被生產(chǎn)和銷(xiāo)售 。最初的剪草機(jī)均為人力驅(qū)動(dòng)；1890年，在英國(guó)開(kāi)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(guó)科學(xué)家Leoni取得了動(dòng)力型機(jī)械式剪草機(jī)專(zhuān)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(lèi)剪草機(jī)數(shù)量約3萬(wàn)臺(tái)左右。戰(zhàn)后，美國(guó)經(jīng)濟(jì)得到復(fù)興，允許現(xiàn)役軍人低價(jià)買(mǎi)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(wàn)臺(tái)，1974年達(dá)700萬(wàn)臺(tái)。20世紀(jì)70年代后期開(kāi)始，剪草機(jī)的市場(chǎng)銷(xiāo)售量逐漸趨向飽和，但每年仍保持在500萬(wàn)—600萬(wàn)臺(tái)的銷(xiāo)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(guó)第一臺(tái)無(wú)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(chǎng)，如Mulching mower，Shredder，Lawndethatcher，String trimmer等，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(guó)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(guó)家的相比也有很大差距。所以長(zhǎng)期以來(lái)，草坪剪草機(jī)多以進(jìn)口為主，主要來(lái)自日本、美國(guó)、意大利和瑞典等國(guó)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1999年的剪草機(jī)銷(xiāo)售量在3萬(wàn)臺(tái)左右，其中80％為進(jìn)口；2000年我國(guó)各類(lèi)草坪機(jī)械保有量達(dá)13余萬(wàn)臺(tái)，剪草機(jī)進(jìn)口量在3．16萬(wàn)臺(tái)左右；近兩年，草坪機(jī)械平均年增長(zhǎng)率達(dá)到30％左右，國(guó)內(nèi)每年草坪機(jī)械的銷(xiāo)售總額大約為1．2億～1．3億元人民幣，其中從國(guó)外進(jìn)口的機(jī)械占85％，國(guó)內(nèi)自行生產(chǎn)的產(chǎn)品占15％左右，其合計(jì)銷(xiāo)量約在1萬(wàn)臺(tái)左右 。
1.2駕駛式割草機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展方向
最初OPEI（Outdoor Power Equipment Institute）對(duì)于駕駛式割草機(jī)的定義是：“自產(chǎn)生動(dòng)力的可騎運(yùn)載工具，在一般草坪花園中使用，用來(lái)割草，通常不可以用來(lái)耕作。它們由空氣冷卻，四沖程發(fā)電機(jī)，通常是12馬力的功率或更小。發(fā)動(dòng)機(jī)或由電線拖動(dòng)或是電力（電池）啟動(dòng)。切斷裝置的旋轉(zhuǎn)刀片通過(guò)皮帶或者鏈條與發(fā)動(dòng)機(jī)相連。一些包含一個(gè)傳遞動(dòng)力軸來(lái)附加別的維修工具，但大部分沒(méi)有?！睂?shí)際上OPEI用很多非常專(zhuān)業(yè)的定義來(lái)定義駕駛式割草機(jī)—后置發(fā)動(dòng)機(jī)駕駛式割草機(jī)，駕駛式花園拖拉機(jī)和前置發(fā)動(dòng)機(jī)草坪拖拉機(jī)。每種駕駛式割草機(jī)都有自己的規(guī)格，以使公司可以正確分類(lèi)來(lái)裝運(yùn)營(yíng)銷(xiāo)等。
駕駛式割草機(jī)是一種單人駕駛的小型工程機(jī)械，從性質(zhì)上來(lái)說(shuō)也屬于車(chē)輛的范疇之內(nèi)。因此駕駛式割草機(jī)本身具有一般的可駕駛功能，并滿足人體舒適性。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)的不斷提高，如電子學(xué)、新材料、導(dǎo)航定位技術(shù)等各項(xiàng)新技術(shù)不斷應(yīng)用于駕駛式割草機(jī)。現(xiàn)在人們已經(jīng)不僅僅是把割草機(jī)作為一種普通的使用工具，而是賦予了它很多其他意義。
隨著人們對(duì)環(huán)境的關(guān)注，中國(guó)各大城市的綠地面積越來(lái)越大，草皮品種也趨向豐富，草坪業(yè)的迅速發(fā)展使人們對(duì)草坪割草機(jī)的需求也越來(lái)越大。但是由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平還不高，對(duì)綠地大部分還只是低水平層次上的養(yǎng)護(hù)，以前畜力割草機(jī)曾是我國(guó)應(yīng)用較多的割草機(jī)，由馬或牛牽引完成割草作業(yè)。而國(guó)外園林機(jī)械工業(yè)和消費(fèi)市場(chǎng)都已經(jīng)相當(dāng)成熟。隨著機(jī)動(dòng)割草機(jī)的引進(jìn)，割草機(jī)將在我國(guó)的綠化事業(yè)中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。
(1)電子學(xué)、新材料的研究開(kāi)發(fā)與制造新方法的采用對(duì)駕駛式割草機(jī)的未來(lái)將會(huì)有重大影響
在今后駕駛式割草機(jī)的設(shè)計(jì)中，內(nèi)部裝置可多采用電子技術(shù)。人機(jī)工具界面中的信息界面將會(huì)是發(fā)展的重點(diǎn)，包括顯示反饋裝置的產(chǎn)生等，而不是現(xiàn)在的直接通過(guò)操作者的視覺(jué)反饋。人機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度將越來(lái)越高，駕駛式割草機(jī)將朝智能化的方向發(fā)展，如出現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)、自動(dòng)定位系統(tǒng)和自我檢測(cè)系統(tǒng)，甚至出現(xiàn)無(wú)人駕駛的駕駛式割草機(jī)。
(2)外型將更加個(gè)性化、類(lèi)型將更加多樣化
從收集的資料來(lái)看，目前市面上大部分的駕駛式割草機(jī)的外型都是大同小異，缺乏創(chuàng)新與變化。針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)駕駛式割草機(jī)形態(tài)色彩單一，操作不夠舒適簡(jiǎn)便等不足，駕駛式割草機(jī)應(yīng)該在功能和外觀上有所突破。在不久的將來(lái)，一定會(huì)出現(xiàn)更多、更豐富的機(jī)型，來(lái)滿足不同個(gè)體的使用要求。駕駛式割草機(jī)市場(chǎng)將會(huì)進(jìn)一步細(xì)化與多樣化，更多針對(duì)不同場(chǎng)合、不同切割要求的割草機(jī)種類(lèi)將出現(xiàn)。比如說(shuō)針對(duì)不同使用人群的個(gè)性化設(shè)計(jì)，以及針對(duì)不同草場(chǎng)的種類(lèi)和草坪的高度，不同的周?chē)唧w環(huán)境等等來(lái)分別對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整與變化。
(3)駕駛性能的改進(jìn)，未來(lái)的駕駛式
割草機(jī)將使操作者在其中的工作成為一種享受，或是一種休閑方式。
當(dāng)然，隨著技術(shù)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，駕駛式割草機(jī)駕駛性能在不斷改進(jìn)，駕駛舒適性也將不斷提高。甚至可以把它視為一種交通工具，或是一種休閑方式。在我國(guó)，由于國(guó)情等原因，人們還沒(méi)有形成這種意識(shí)。而在國(guó)外，經(jīng)常會(huì)舉辦割草機(jī)的設(shè)計(jì)大賽或是駕駛式割草機(jī)的比賽，還出現(xiàn)了很多割草機(jī)俱樂(lè)部。這說(shuō)明，人們已經(jīng)不僅僅是把割草機(jī)作為一種普通的使用工具，而是賦予了它很多其他意義。
1.3研究目的及意義
駕駛式割草機(jī)是一種單人駕駛的小型工程機(jī)械。隨著人們對(duì)物質(zhì)文化生活水平要求的提高，人們逐漸對(duì)環(huán)境的要求也在不斷提高，城鎮(zhèn)綠地建設(shè)量與維修量隨之增長(zhǎng)，與此同時(shí)社會(huì)上對(duì)草坪機(jī)械的需求日益增長(zhǎng)，帶動(dòng)了草坪機(jī)械產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展。市場(chǎng)上提供的割草機(jī)大多具有工作效率低下，人的勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)，為了改善這種狀況，本設(shè)計(jì)研究的駕駛式割草機(jī)的出現(xiàn)就顯得必要了。
本設(shè)計(jì)研究旨在對(duì)現(xiàn)有的駕駛式割草機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，不改變現(xiàn)有割草機(jī)的工作原理，提高駕駛式割草機(jī)的觀賞性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，提高工作效率?，F(xiàn)階段駕駛式割草機(jī)的研究目的是在現(xiàn)代技術(shù)的基礎(chǔ)上，將機(jī)械原理與美學(xué)相結(jié)合，運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)理論，利用簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)，適當(dāng)?shù)牡毒哌x擇來(lái)達(dá)到本設(shè)計(jì)的最終目的。
為了更好的達(dá)到設(shè)計(jì)研究的目的要求，割草機(jī)刀具的位置放置對(duì)觀賞性的提高十分
重要，刀具的選擇對(duì)工作效率的提高有重要影響。本設(shè)計(jì)研究主要在這兩方面進(jìn)行重點(diǎn)研究來(lái)完成對(duì)駕駛式割草機(jī)的改進(jìn)。
1.4割草機(jī)的工作原理和機(jī)械結(jié)構(gòu)
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(lèi)。按動(dòng)力又分為柴油機(jī)、汽油機(jī)和電動(dòng)機(jī)3類(lèi)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(chǎng)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(lèi)，可分為推動(dòng)式(步行式)、自行式、駕駛式(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～lO00mm，剪草高度從15～lOOmm有幾個(gè)調(diào)節(jié)擋位 。
（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(duì)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(zhǎng)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(chēng)懸刀式)
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(zhǎng)條形剪草刀或多把剪草刀在水平刀盤(pán)上，高速旋轉(zhuǎn)的刀刃與草莖碰撞而將其割斷，為無(wú)支承切割。刀刃的后面是類(lèi)風(fēng)葉形狀，在高速旋轉(zhuǎn)下，對(duì)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(duì)低廉，保養(yǎng)、維修和使用都很方便，是國(guó)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(pán)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(pán)、背向人的護(hù)罩組成。當(dāng)打草盤(pán)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?zhuān)粫?huì)損壞機(jī)器本身，也不會(huì)對(duì)障礙物有較大的破壞。
1.5研究的主要內(nèi)容和方法
本文針對(duì)駕駛式割草機(jī)，主要對(duì)總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)及對(duì)刀具部分的重點(diǎn)設(shè)計(jì)分析。割草機(jī)的應(yīng)用普遍被看好，因?yàn)榧彝ゾG化意識(shí)的增強(qiáng)，家用割草機(jī)的作用顯而意見(jiàn)?，F(xiàn)在的駕駛式割草機(jī)雖然較多，但大部分駕駛式割草機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，應(yīng)用很少。該駕駛式割草機(jī)主要是針對(duì)家用草坪設(shè)計(jì)的，電瓶驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)規(guī)范，安全性高。
該研究的主要內(nèi)容包括：
1）了解國(guó)內(nèi)外小型割草機(jī)的應(yīng)用市場(chǎng)以及開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀；
2）熟悉掌握割草機(jī)的工作原理和機(jī)械結(jié)構(gòu)；
3）對(duì)比市場(chǎng)小型割草機(jī)的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)參數(shù)，詳細(xì)分析各自?xún)?yōu)缺點(diǎn)；
4）繪制小型割草機(jī)的結(jié)構(gòu)裝配圖和關(guān)鍵零件圖；
5）對(duì)小型割草機(jī)采用UG軟件對(duì)其造型。
2 駕駛式割草機(jī)總體設(shè)計(jì)
駕駛式割草機(jī)總體設(shè)計(jì)參數(shù)要求：
選擇電瓶驅(qū)動(dòng)、割草高度20-70mm、割草機(jī)最大寬度900mm。
割草機(jī)的第一步在于了解草坪的特征。草坪的面積將影響您對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)馬力的選擇，而草坪地形的特征則決定了割草機(jī)應(yīng)具備的性能。
一般來(lái)說(shuō)，3.5至5馬力的發(fā)動(dòng)機(jī)能夠完全勝任小面積草坪的除草任務(wù)。適用于此類(lèi)草坪的發(fā)動(dòng)機(jī)必須具備啟動(dòng)穩(wěn)定、性能可靠的特點(diǎn)。它啟動(dòng)流暢、便捷，并能在瞬間達(dá)到最大馬力。
針對(duì)中等面積的草坪，5至6.5馬力的手推式割草機(jī)或8.5至12.5 馬力的駕駛式割草機(jī)較為合適。由于除草面積與發(fā)動(dòng)機(jī)功率成正比，因此當(dāng)您在選購(gòu)割草機(jī)時(shí)，請(qǐng)務(wù)必留意發(fā)動(dòng)機(jī)的耐用性和工作時(shí)限。
大面積的草坪必須配備大功率發(fā)動(dòng)機(jī)（20至25馬力的花園拖拉機(jī)）。使用功率較小的割草機(jī)整理大面積的草坪，不僅會(huì)對(duì)設(shè)備造成損害，還會(huì)降低設(shè)備的使用壽命。功率為22馬力的Vanguard VTwin是一款世界級(jí)的發(fā)動(dòng)機(jī)，它不僅動(dòng)力充沛，更兼具超卓性能。為延長(zhǎng)使用壽命，該款發(fā)動(dòng)機(jī)還特別采用了系列獨(dú)一無(wú)二的內(nèi)置式部件，其中包括壓力潤(rùn)滑和獨(dú)特機(jī)油冷卻裝置。
如果是驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)毫無(wú)問(wèn)題，只要把蓄電池組的電壓與直流電機(jī)的額定電壓匹配就可以了。如果是驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)，那就需要一個(gè)與交流電機(jī)匹配的逆變驅(qū)動(dòng)器去驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)。如果是其它電機(jī)也需要一個(gè)與其它電機(jī)匹配的驅(qū)動(dòng)器去驅(qū)動(dòng)其它電機(jī)。
本款設(shè)計(jì)的是小型家用駕駛式割草機(jī)。選擇的是電瓶驅(qū)動(dòng)。
由于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)成本高，經(jīng)常需要維護(hù)保養(yǎng)，本設(shè)計(jì)優(yōu)先選用電瓶驅(qū)動(dòng)，綠色環(huán)保，操作簡(jiǎn)便，更適用于家用割草機(jī)。
駕駛式割草機(jī)由于切割寬度較大，可以確保按時(shí)完成草坪修整工作。手推式割草機(jī)則需要人工推動(dòng)，工作效率低下。手推式割草機(jī)需要一天才能完成的修整任務(wù)，駕駛式割草機(jī)只需要幾個(gè)小時(shí)即可完成。效率遠(yuǎn)超手推式。
圖2-1 駕駛式割草機(jī)
3 割草機(jī)系統(tǒng)傳動(dòng)裝置的機(jī)械計(jì)算
3.１電機(jī)的選取
（1）粗略計(jì)算驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率
根據(jù)割草的寬度為900MM.初步選擇Z4-180-22/21直流電機(jī)
圖3.7 Z4-180-22/21直流電機(jī)的技術(shù)參數(shù)
由于電機(jī)無(wú)法與輸出軸直接相連，需要中間機(jī)構(gòu)來(lái)過(guò)渡，在這里擬采用一對(duì)帶輪進(jìn)行設(shè)計(jì)。
3.２同步帶的概述
3.２.1同步帶介紹
同步帶是綜合了帶傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)而發(fā)展起來(lái)的新塑傳動(dòng)帶。它由帶齒形的一工作面與齒形帶輪的齒槽嚙合進(jìn)行傳動(dòng)，其強(qiáng)力層是由拉伸強(qiáng)度高、伸長(zhǎng)小的纖維材料或金屬材料組成，以使同步帶在傳動(dòng)過(guò)程中節(jié)線長(zhǎng)度基本保持不變，帶與帶輪之間在傳動(dòng)過(guò)程中投有滑動(dòng)，從而保證主、從動(dòng)輪間呈無(wú)滑差的間步傳動(dòng)。
同步帶傳動(dòng)（見(jiàn)圖3-1）時(shí)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，對(duì)軸作用力小，結(jié)構(gòu)緊湊，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用溫度-20℃―80℃，v<50m/s，P<300kw,i<10,對(duì)于要求同步的傳動(dòng)也可用于低速傳動(dòng)。
圖3-1 同步帶傳動(dòng)
同步帶傳動(dòng)是由一根內(nèi)周表面設(shè)有等間距齒形的環(huán)行帶及具有相應(yīng)吻合的輪所組成。它綜合了帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)各自的優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)帶齒與輪的齒槽相嚙合來(lái)傳遞動(dòng)力。 同步帶傳動(dòng)具有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，無(wú)滑差，可獲得恒定的速比，傳動(dòng)平穩(wěn)，能吸振，噪音小，傳動(dòng)比范圍大，一般可達(dá)1:10。允許線速度可達(dá)50M/S，傳遞功率從幾瓦到百千瓦。傳動(dòng)效率高，一般可達(dá)98%，結(jié)構(gòu)緊湊，適宜于多軸傳動(dòng)，不需潤(rùn)滑，無(wú)污染，因此可在不允許有污染和工作環(huán)境較為惡劣的場(chǎng)所下正常工作。 本產(chǎn)品廣泛用于紡織、機(jī)床、煙草、通訊電纜、輕工、化工、冶金、儀表儀器、食品、礦山、石油、汽車(chē)等各行業(yè)各種類(lèi)型的機(jī)械傳動(dòng)中。同步帶的使用，改變了帶傳動(dòng)單純?yōu)槟Σ羵鲃?dòng)的概念，擴(kuò)展了帶傳動(dòng)的范圍，從而成為帶傳動(dòng)中具有相對(duì)獨(dú)立性的研究對(duì)象，給帶傳動(dòng)的發(fā)展開(kāi)辟了新的途徑。
3.２.2同步帶的特點(diǎn)
(1)、傳動(dòng)準(zhǔn)確，工作時(shí)無(wú)滑動(dòng)，具有恒定的傳動(dòng)比；
(2)、傳動(dòng)平穩(wěn)，具有緩沖、減振能力，噪聲低；
(3)、傳動(dòng)效率高，可達(dá)0.98，節(jié)能效果明顯；
(4)、維護(hù)保養(yǎng)方便，不需潤(rùn)滑，維護(hù)費(fèi)用低；
(5)、速比范圍大，一般可達(dá)10，線速度可達(dá)50m/s，具有較大的功率傳遞范圍，可達(dá)幾瓦到幾百千瓦；
(6)、可用于長(zhǎng)距離傳動(dòng)，中心距可達(dá)10m以上。
3.２.3同步帶傳動(dòng)的主要失效形式
在同步帶傳動(dòng)中常見(jiàn)的失效形式有如下幾種：
(1)、同步帶的承載繩斷裂破壞
同步帶在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中承載繩斷裂損壞是常見(jiàn)的失效形式。失效原因是帶在傳遞動(dòng)力過(guò)程中，在承載繩作用有過(guò)大的拉力，而使承載繩被拉斷。此外當(dāng)選用的主動(dòng)撈輪直徑過(guò)小，使承載繩在進(jìn)入和退出帶掄中承受較大的周期性的彎曲疲勞應(yīng)力作用，也會(huì)產(chǎn)生彎曲疲勞折斷(見(jiàn)圖3-2)。
圖3-2 同步帶承載繩斷裂損壞
(2)、同步帶的爬齒和跳齒
根據(jù)對(duì)帶爬齒和跳齒現(xiàn)象的分析，帶的爬齒和眺齒是由于幾何和力學(xué)兩種因素所引起。因此為避免產(chǎn)生爬齒和跳齒，可采用以下一些措施：
1、控制同步帶所傳遞的圓周力，使它小于或等于由帶型號(hào)所決定的許用圓周力。
2、控制帶與帶輪間的節(jié)距差值，使它位于允許的節(jié)距誤差范圍內(nèi)。
3、適當(dāng)增大帶安裝時(shí)的初拉力開(kāi)。，使帶齒不易從輪齒槽中滑出。
4、提高同步帶基體材料的硬度，減少帶的彈性變形，可以減少爬齒現(xiàn)象的產(chǎn)生。
(3)、帶齒的剪切破壞
帶齒在與帶輪齒嚙合傳力過(guò)程中，在剪切和擠壓應(yīng)力作用下帶齒表面產(chǎn)生裂紋此裂紋逐漸向齒根部擴(kuò)展，并沿承線繩表面延件，直至整個(gè)帶齒與帶基體脫離，這就是帶齒的剪切脫落（見(jiàn)圖3-3）。造成帶齒剪切脫落的原因大致有如下幾個(gè)：
1、同步帶與帶輪問(wèn)有較大的節(jié)距差，使帶齒無(wú)法完全進(jìn)入輪齒槽，從而產(chǎn)生不完全嚙合狀態(tài)，而使帶齒在較小的接觸面積上承受過(guò)大的載荷，從而產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致帶齒剪切損壞。
2、帶與帶輪在圍齒區(qū)內(nèi)的嚙合齒數(shù)過(guò)少，使嚙合帶齒承受過(guò)大的載荷，而產(chǎn)生剪切破壞。
3、同步帶的基體材料強(qiáng)度差。
為減少帶齒被剪切，首先應(yīng)嚴(yán)格控制帶與帶輪間的節(jié)距誤差，保證帶齒與輪齒能正確嚙合；其次應(yīng)使帶與帶輪在圍齒區(qū)內(nèi)的嚙合齒數(shù)等于或大于6，此外在選材上應(yīng)采用有較高勿切韌擠壓強(qiáng)度的材料作為帶的基體材料。
圖3-3 帶齒的剪切破壞
(4)、帶齒的磨損
帶齒的磨損（見(jiàn)圖3-4）包括帶齒工作面及帶齒齒頂因角處和齒谷底部的廓損。造成磨損的原因是過(guò)大的張緊力和忻齒和輪齒間的嚙合干涉。因此減少帶齒的磨損，應(yīng)在安裝時(shí)合理的調(diào)整帶的張緊力；在帶齒齒形設(shè)計(jì)時(shí)，選用較大的帶齒齒頂圓角半徑，以減少?lài)Ш蠒r(shí)輪齒的擠壓和刮削；此外應(yīng)提高同步帶帶齒材料的耐磨性。
圖3-4 帶齒磨損
(5)、同步帶帶背的龜裂(圖3-5)
同步帶在運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)期后，有時(shí)在帶背會(huì)產(chǎn)生龜裂現(xiàn)象，而使帶失效。同步帶帶背產(chǎn)
生龜裂的原因如下，
1、帶基體材料的老化所引起；
2、帶長(zhǎng)期工作在道低的溫度下，使帶背基體材料產(chǎn)生龜裂。
圖3-5 同步帶帶背龜裂
防止帶背龜裂的方法是改進(jìn)帶基體材料的材質(zhì)，提向材料的耐寒、耐熱性和抗老化性能，此外盡量避免同步帶在低溫和高溫條件下工作。
3.２.4同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
據(jù)對(duì)同步帶傳動(dòng)失效形式的分析，可知如同步帶與帶輪材料有較高的機(jī)械性能，制造工藝合理，帶、輪的尺寸控制嚴(yán)格，安裝調(diào)試也正確，那么許多失效形式均可避免。因此，在正常工作條件下，同步帶傳動(dòng)的主要失效形式為如下三種；
(1)同步帶的承載繩疲勞拉斷；
(2同步帶的打滑和跳齒；
(3)同步帶帶齒的磨損。
因此，同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)淮則是同步帶在不打滑情況下，具有較高的抗拉強(qiáng)度，保證承線繩不被拉斷。此外，在灰塵、雜質(zhì)較多的工作條件下應(yīng)對(duì)帶齒進(jìn)行耐磨性計(jì)算。
3.２.5同步帶分類(lèi)
同步帶齒有梯形齒和弧齒兩類(lèi)，弧齒又有三種系列：圓弧齒(H系列又稱(chēng)HTD帶)、平頂圓弧齒(S系列又稱(chēng)為STPD帶)和凹頂拋物線齒（R系列)。
梯形齒同步帶 梯形齒同步帶分單面有齒和雙面有齒兩種，簡(jiǎn)稱(chēng)為單面帶和雙面帶。雙面帶又按齒的排列方式分為對(duì)稱(chēng)齒型（代號(hào)DA)和交錯(cuò)齒型(代號(hào)DB〕。
梯形齒同步帶有兩種尺寸制：節(jié)距制和模數(shù)制。我國(guó)采用節(jié)距制，并根據(jù)ISO 5296制訂了同步帶傳動(dòng)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11361～11362-1989和GB/T 11616-1989。
弧齒同步帶 弧齒同步帶除了齒形為曲線形外，其結(jié)構(gòu)與梯形齒同步帶基本相同，帶的節(jié)距相當(dāng)，其齒高、齒根厚和齒根圓角半徑等均比梯形齒大。帶齒受載后，應(yīng)力分布狀態(tài)較好，平緩了齒根的應(yīng)力集中，提高了齒的承載能力。故弧齒同步帶比梯形齒同步帶傳遞功率大，且能防止嚙合過(guò)程中齒的干涉。
弧齒同步帶耐磨性能好，工作時(shí)噪聲小，不需潤(rùn)滑，可用于有粉塵的惡劣環(huán)境。已在食品、汽車(chē)、紡織、制藥、印刷、造紙等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。
3.3同步帶傳動(dòng)計(jì)算
3.3.1同步帶計(jì)算選型
設(shè)計(jì)功率是根據(jù)需要傳遞的名義功率、載荷性質(zhì)、原動(dòng)機(jī)類(lèi)型和每天連續(xù)工作的時(shí)間長(zhǎng)短等因素共同確定的，表達(dá)式如下：
式中 ——需要傳遞的名義功率
——工作情況系數(shù)，按表2工作情況系數(shù)選取=1.7；
表2.工作情況系數(shù)
2） 確定帶的型號(hào)和節(jié)距
可根據(jù)同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率Pd'和小帶輪轉(zhuǎn)速n1，由同步帶選型圖中來(lái)確定所需采用的帶的型號(hào)和節(jié)距。
其中Pd=0.63kw，n1=61rpm。查表3-2-2
表3-2-2
選同步帶的型號(hào)為H：，節(jié)距為：Pb=8.00mm
3) 選擇小帶輪齒數(shù)z1，z2
可根據(jù)同步帶的最小許用齒數(shù)確定。查表3-3-3得。
查得小帶輪最小齒數(shù)14。
實(shí)際齒數(shù)應(yīng)該大于這個(gè)數(shù)據(jù)
初步取值z(mì)1=34故大帶輪齒數(shù)為：z2=i×z1=1×z1=34。
故z1=34，z2=34。
4） 確定帶輪的節(jié)圓直徑d1，d2
小帶輪節(jié)圓直徑d1=Pbz1/π=8.00×34/3.14≈86.53mm
大帶輪節(jié)圓直徑d2=Pbz2/π=8.00×34/3.14≈86.53mm
5） 驗(yàn)證帶速v
由公式v=πd1n1/60000計(jì)算得，
s﹤vmax=40m/s,其中vmax=40m/s由表3-2-4查得。
10、同步帶帶長(zhǎng)及其齒數(shù)確定
=()
=
=719.7mm
11、帶輪嚙合齒數(shù)計(jì)算
有在本次設(shè)計(jì)中傳動(dòng)比為1，所以嚙合齒數(shù)為帶輪齒數(shù)的一半，即=17。
12、基本額定功率的計(jì)算
查基準(zhǔn)同步帶的許用工作壓力和單位長(zhǎng)度的質(zhì)量表4-3可以知道=2100.85N，m=0.448kg/m。
所以同步帶的基準(zhǔn)額定功率為
==0.21KW
表4-3 基準(zhǔn)寬度同步帶的許用工作壓力和單位長(zhǎng)度的質(zhì)量
13、計(jì)算作用在軸上力
=
=71.6N
3.3.2同步帶的主要參數(shù)（結(jié)構(gòu)部分）
1、同步帶的節(jié)線長(zhǎng)度
同步帶工作時(shí)，其承載繩中心線長(zhǎng)度應(yīng)保持不變，因此稱(chēng)此中心線為同步帶的節(jié)線，并以節(jié)線周長(zhǎng)作為帶的公稱(chēng)長(zhǎng)皮，稱(chēng)為節(jié)線長(zhǎng)度。在同步帶傳動(dòng)中，帶節(jié)線長(zhǎng)度是一個(gè)重要
參數(shù)。當(dāng)傳動(dòng)的中心距已定時(shí)，帶的節(jié)線長(zhǎng)度過(guò)大過(guò)小，都會(huì)影響帶齒與輪齒的正常嚙合，因此在同步帶標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)梯形齒同步帶的各種哨線長(zhǎng)度已規(guī)定公差值，要求所生產(chǎn)的同步帶節(jié)線長(zhǎng)度應(yīng)在規(guī)定的極限偏差范圍之內(nèi)（見(jiàn)表4-4）。
表4-4 帶節(jié)線長(zhǎng)度表
2、帶的節(jié)距Pb
如圖4-2所示，同步帶相鄰兩齒對(duì)應(yīng)點(diǎn)沿節(jié)線量度所得約長(zhǎng)度稱(chēng)為同步帶的節(jié)距。帶節(jié)距大小決定著同步帶和帶輪齒各部分尺寸的大小，節(jié)距越大，帶的各部分尺寸越大，承載能力也隨之越高。因此帶節(jié)距是同步帶最主要參數(shù)．在節(jié)距制同步帶系列中以不同節(jié)距來(lái)區(qū)分同步帶的型號(hào)。在制造時(shí)，帶節(jié)距通過(guò)鑄造模具來(lái)加以控制。梯形齒標(biāo)準(zhǔn)同步帶的齒形尺寸見(jiàn)表4-5。
3、帶的齒根寬度
一個(gè)帶齒兩側(cè)齒廓線與齒根底部廓線交點(diǎn)之間的距離稱(chēng)為帶的齒根寬度，以s表示。帶的齒根寬度大，則使帶齒抗剪切、抗彎曲能力增強(qiáng)，相應(yīng)就能傳動(dòng)較大的裁荷。
圖4-2 帶的標(biāo)準(zhǔn)尺寸
表4-5 梯形齒標(biāo)準(zhǔn)同步帶的齒形尺寸
4、帶的齒根圓角
帶齒齒根回角半徑rr的大小與帶齒工作時(shí)齒根應(yīng)力集中程度有關(guān)t齒根圓角半徑大，可減少齒的應(yīng)力集中，帶的承載能力得到提高。但是齒根回角半徑也不宜過(guò)大，過(guò)大則使帶
齒與輪齒嚙合時(shí)的有效接觸面積城小，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選適當(dāng)?shù)臄?shù)值。
5、帶齒齒頂圓角半徑八
帶齒齒項(xiàng)圓角半徑八的大小將影響到帶齒與輪齒嚙合時(shí)會(huì)否產(chǎn)生于沙。由于在同步帶傳動(dòng)中，帶齒與帶輪齒的嚙合是用于非共扼齒廓的一種嵌合。因此在帶齒進(jìn)入或退出嚙合時(shí)，
帶齒齒頂和輪齒的頂部拐角必然會(huì)超于重疊，而產(chǎn)生干涉，從而引起帶齒的磨損。因此為使帶齒能順利地進(jìn)入和退出嚙合，減少帶齒頂部的磨損，宜采用較大的齒頂圓角半徑。但與齒根圓角半徑一樣，齒頂圓角半徑也不宜過(guò)大，否則亦會(huì)減少帶齒與輪齒問(wèn)的有效接觸面積。
6、齒形角
梯形帶齒齒形角日的大小對(duì)帶齒與輪齒的嚙合也有較大影響。如齒形角霹過(guò)小，帶齒縱向截面形狀近似矩形，則在傳動(dòng)時(shí)帶齒將不能順利地嵌入帶輪齒槽內(nèi)，易產(chǎn)生干涉。但齒形角度過(guò)大，又會(huì)使帶齒易從輪齒槽中滑出，產(chǎn)生帶齒在輪齒頂部跳躍現(xiàn)象。
3.3.3同步帶的設(shè)計(jì)
在這里，我們選用梯形帶。帶的尺寸如表4-6。帶的圖形如圖4-3。
表4-6 同步帶尺寸
型號(hào)
節(jié)距
齒形角
齒根厚
齒高
齒根圓角半徑
齒頂圓半徑
H
8
40。
6.12
4.3
1.02
1.02
圖4-3 同步帶
3.3.4同步帶輪的設(shè)計(jì)
同步帶輪的設(shè)計(jì)的基本要求
1、保證帶齒能順利地嚙入與嚙出
由于輪齒與帶齒的嚙合同非共規(guī)齒廓嚙合傳動(dòng)，因此在少帶齒頂部與輪齒頂部拐角處的干涉，并便于帶齒滑入或滑出輪齒槽。
2、輪齒的齒廊曲線應(yīng)能減少?lài)Ш献冃?，能獲得大的接觸面積，提高帶齒的承載能力即在選探輪齒齒廓曲線時(shí)，應(yīng)使帶齒嚙入或嚙出時(shí)變形小，磨擦損耗小，并保證與帶齒均勻接觸，有較大的接觸面積，使帶齒能承受更大的載荷。
3、有良好的加了工藝性
加工工藝性好的帶輪齒形可以減少刀具數(shù)量與切齒了作員，從而可提高生產(chǎn)率，降低制造成本。
4、具有合理的齒形角
齒形角是決定帶輪齒形的重要的力學(xué)和幾何參數(shù)，大的齒形角有利于帶齒的順利嚙入和嚙出，但易使帶齒產(chǎn)生爬齒和跳齒現(xiàn)象；而齒形角過(guò)小，則會(huì)造成帶齒與輪齒的嚙合干涉，因此輪齒必須選用合理的齒形角。
3.4軸的設(shè)計(jì)
3.4.1 材料
可選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。
3.4.2 計(jì)算軸的最小直徑
電機(jī)軸的直徑為14,
由于軸的直徑小于100mm，且由3個(gè)鍵槽，故將軸徑增加15%，即
將軸徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑，取d=14mm
3.4.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、軸的外形結(jié)構(gòu)
2、根據(jù)軸向定位的要求，確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度。
（1）、根據(jù)內(nèi)徑可得d67=30 mm，根據(jù)的寬度可得出L67=20 mm，右側(cè)采用軸肩定為，取d78=38 mm，L78=11 mm。
（2）、初選深溝球軸承D6204，其尺寸為dxDxB=20x47x14,故d45=d910=20 mm，根據(jù)裝配關(guān)系取L45=L910=15 mm 。
（3）、5處為一定位軸肩，故取d56=d89=25 mm，根據(jù)裝配關(guān)系，計(jì)算得L56=L89=383 mm 。
（4）、3處為一定位軸肩，故取d23=d910=16 mm，根據(jù)裝配關(guān)系，計(jì)算得L23=L910=33 mm。
（5）、1處為軸的最小直徑d=10 mm，攻螺紋，與螺母配合，選擇螺母為 GB/T 6172.1。通過(guò)查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》的螺母厚度m=5 mm，由于采用雙螺母預(yù)緊，故取L12=L1213=19 mm。
（6）、4處為一定位軸肩，所以取d34=d1011=18 mm，根據(jù)裝配關(guān)系計(jì)算得出，L34=L1011=40 mm。
至此已經(jīng)確定了軸的各段長(zhǎng)度和直徑。
3.5軸的校核
需要驗(yàn)算傳動(dòng)軸薄弱環(huán)節(jié)處的傾角荷撓度。驗(yàn)算傾角時(shí)，若支撐類(lèi)型相同則只需驗(yàn)算支反力最大支撐處傾角；當(dāng)此傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的許用值時(shí)，則齒輪處傾角不必驗(yàn)算。驗(yàn)算撓度時(shí)，要求驗(yàn)算受力最大的齒輪處，但通?？沈?yàn)算傳動(dòng)軸中點(diǎn)處撓度（誤差<%3）.
當(dāng)軸的各段直徑相差不大，計(jì)算精度要求不高時(shí)，可看做等直徑，采用平均直徑進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算花鍵軸傳動(dòng)軸一般只驗(yàn)算彎曲剛度，花鍵軸還應(yīng)進(jìn)行鍵側(cè)擠壓驗(yàn)算。彎曲剛度驗(yàn)算；的剛度時(shí)可采用平均直徑或當(dāng)量直徑。一般將軸化為集中載荷下的簡(jiǎn)支梁，其撓度和傾角計(jì)算公式見(jiàn)【5】表7-15.分別求出各載荷作用下所產(chǎn)生的撓度和傾角，然后疊加，注意方向符號(hào)，在同一平面上進(jìn)行代數(shù)疊加，不在同一平面上進(jìn)行向量疊加。
：通過(guò)受力分析，
最大撓度：
查【1】表3-12許用撓度；
。
3.6鍵的校核
鍵和軸的材料都是鋼，由【4】表6-2查的許用擠壓應(yīng)力,取其中間值，。鍵的工作長(zhǎng)度，鍵與輪榖鍵槽的接觸高度。由【4】式（6-1）可得
可見(jiàn)連接的擠壓強(qiáng)度足夠了，鍵的標(biāo)記為：
3.7軸承的校核
⑴、軸軸承的校核
Ⅰ軸選用的是深溝球軸承6206，其基本額定負(fù)荷為19.5KN, 由于該軸的轉(zhuǎn)速是定值，所以齒輪越小越靠近軸承，對(duì)軸承的要求越高。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該對(duì)Ⅰ軸未端的滾子軸承進(jìn)行校核。
②軸傳遞的轉(zhuǎn)矩
∴
受力
根據(jù)受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為:
在水平面：
在水平面：
∴
④因軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，【4】表13-6查得載荷系數(shù)，取，則有：
⑤軸承的壽命計(jì)算:所以按軸承的受力大小計(jì)算壽命
故該軸承6206能滿足要求。
⑵、其他軸的軸承校核同上，均符合要求。
3.8刀具的設(shè)計(jì)及計(jì)算
3.8.1刀具的概述
駕駛式剪切機(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(lái)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(méi)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(kāi)始接觸，這時(shí)稱(chēng)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(chēng)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(guò)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。
3.8.2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(chēng)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(duì)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(zhǎng)
一個(gè)行程所需要的時(shí)間為：
一個(gè)行程運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)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(duì)稱(chēng)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(chēng)為刀機(jī)速比。
，據(jù)類(lèi)似的茶樹(shù)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。
3.8.3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(duì)剪草的質(zhì)量沒(méi)有顯著的影響。剪草質(zhì)量比較好的行程在，碎片也相應(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(duì)采摘質(zhì)量沒(méi)有大的影響。對(duì)類(lèi)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(shì)；切割速比在時(shí)，剪草質(zhì)量無(wú)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
定刀片
3.9 端面齒輪及撥桿的設(shè)計(jì)部分
3.9.1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(duì)運(yùn)動(dòng)組合類(lèi)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)。
3.9.2 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(duì)撥桿的運(yùn)動(dòng)要求為：
當(dāng)端面齒輪轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)，推桿上升20mm；
端面齒輪再轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)，撥桿下降20mm；
推桿繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò)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，圖中a與b為撥桿上升對(duì)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(duì)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
回程階段
近休止階段
通過(guò)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(duì)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
9.076
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(guò)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
4 駕駛割草機(jī)三維模型展示
圖4-1 正面
圖4-2 俯視圖
圖4-3 刀片部分
總 結(jié)
本文設(shè)計(jì)了一種割草機(jī)，詳細(xì)地設(shè)計(jì)了割草機(jī)的各個(gè)部分，在全面分析各個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)研究過(guò)程中所遇到的一些問(wèn)題也進(jìn)行了深入的研究。
割草機(jī)是一種具有很大的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景的割草機(jī)，在不方便操作的地方都扮演著很重要的角色，本次設(shè)計(jì)對(duì)割草機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，包括機(jī)身、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)和手爪，主要工作如下：
l 通過(guò)功能和設(shè)計(jì)任務(wù)的分析，初步制定了割草機(jī)的總體方案。
l 接下來(lái)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
l 重要零部件的受力分析與校核。
l 電機(jī)選型與計(jì)算。
l 主要零件工程圖繪制。
通過(guò)本次設(shè)計(jì)，把大學(xué)期間所學(xué)的知識(shí)都綜合的利用起來(lái)，這再次加深了我對(duì)所學(xué)知識(shí)的印象，提高了我對(duì)知識(shí)的利用能力。但是，由于本人的水平和能力有限，本次設(shè)計(jì)一定存在一些不合理之處，希望老師給予批評(píng)和指正。
本文所完成的工作達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，但是仍有進(jìn)一步研究的必要，需要進(jìn)一步改進(jìn)的工作是本文在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到的移動(dòng)割草機(jī)的工作范圍仍然是有限的，在將來(lái)可以集成更多的傳感器在的車(chē)身上，以便移動(dòng)平臺(tái)能夠更好的適應(yīng)室外的工作環(huán)境。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中的探索的艱難和成功的喜悅。雖然做得還不是很完善，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。
致 謝
本論文是在導(dǎo)師XX的悉心指導(dǎo)下完成的，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，老師給了我很大的幫助，不僅讓我在規(guī)定時(shí)間能完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，還使我學(xué)到了很多有用的經(jīng)驗(yàn)。在這里我衷心的感謝高老師。我還要感謝這四年能教授我知識(shí)的老師們，還有曾經(jīng)幫過(guò)我的同學(xué)們。
經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲。由于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的匱乏，本次設(shè)計(jì)難免有考慮不周的地方。如果沒(méi)有老師的悉心指導(dǎo)以及本組人員的支持，恐怕設(shè)計(jì)不會(huì)這么順利完成。自開(kāi)題一來(lái)老師一直認(rèn)真指導(dǎo)設(shè)計(jì)的每個(gè)環(huán)節(jié)，從資料的查閱到具體方案的修改，老師都提出了寶貴的建議，讓我受益匪淺。除此之外，老師科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和淵博的專(zhuān)業(yè)知識(shí)更是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣。再次對(duì)老師及本組的同學(xué)表示衷心的感謝！
最后還要感謝曾指導(dǎo)過(guò)和給我?guī)椭睦蠋煟∈悄銈冊(cè)?jīng)辛勤的付出才有了我今天知識(shí)的積累。
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