环保型手推式草坪剪草机设计说明书

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1、环保型手推式草坪剪草机IID1摘要伴随着人类的生活水平的提高，人们对绿化环境的要求也越来越高。通过市场调研， 我们决定设计一种无引擎驱动，无噪音污染，剪草高度可调节，轻便简洁，操作方便和 美观实用适用于一般用户的草坪剪草机。手推式剪草机主要利用滚动的轮子带动机械运 动，结构简单，连接平稳，噪音极小，并且操作十分容易，既给使用人带来方便，也给 周围的人带来舒适，安静的环境。该产品主要用于家用，及面积不大的草坪修剪。无需 引擎，可谓绿色环保的剪草机。对提倡环保的地域，是理想的剪草工具。关键词:环保；手推式；剪草机Environmentally friendly hand push lawn mow

2、erAbstractWith the improvement of human life, Green environment people are increasingly high demands. Through market research, We decided to design a non-engine driven, no noise pollution, grass height adjustable, lightweight compact, easy operation and beautiful and practical for the average user o

3、f the lawn mower. Hand-push lawn mower driven mainly use the scroll wheel mechanical movement, simple structure, stable connection, the noise is extremely small, and the operation is very easy, not only bring convenience to the users, but also to the people around comfort, quiet environment. The pro

4、duct is mainly used for domestic, and small lawn area. No engine can be described as green lawnmower. Region in promoting environmental protection, is ideal for grass-cutting tool.Key words:environmental protection; hand push; lawn mowers1技术任务书1.1设计的依据剪草机械至今已有100多年的历史，目前人们普遍使用的是电动剪草机械。由于剪 草机械多在人口稠密的

5、地区作业，流动性大，对机械的震动、噪音、废气排放、质量等 指标要求较高。现在的剪草机多使用内燃机作动力，排气污染量相对于汽车的较少，但 其噪声危害却很大。美国EPA（美国环境保护局）及欧盟对割草机等用发动机的排放均有 相应的法规；德国还出台了控制噪声污染的兰色天使法规；欧洲一些城市推出过引 导性计划，通过税收优惠及奖励等措施鼓励“绿色经营者”以加速环保技术的发展。手推式剪草机主要利用滚动的轮子带动机械运动。手推式剪草机结构简单，连接平 稳，噪音极小，并且操作十分容易，既给使用人带来方便，也给周围的人带来舒适，安 静的环境。1.2产品的用途及使用范围目前市面上的剪草机大多需动力引擎，这会产生较大

6、的噪音，带来环境污染，在办 公和学习的地方，这种需动力引擎的剪草机就显得非常不受欢迎。由于动力引擎剪草机 有动力装置，保养，维护费用较高；同时动力引擎剪草机主要依靠刀片的高速旋转把草 排出，因此，对整机的安全性要求较高，操作时也会给工作人员带来强烈的震动，使操 作很不舒适。虽然，动力引擎草坪剪草机剪草效率较高，剪草效果较好，但是，其价格 也较昂贵，就目前来说，一般的用户难以接受。通过市场调研，我们决定设计一种无引擎驱动，无噪音污染，剪草高度可调节，轻便简 洁，操作方便和美观实用适用于一般用户的草坪剪草机。该产品主要用于家用，及面积不大的草坪修剪。无需引擎，可谓绿色环保的剪草机。 对提倡环保的地

7、域，是理想的剪草工具。1.3主要技术指标和重要技术参数1.3.1该手推式剪草机的总体设计参数外形尺寸：586 x 369 x 200 mm净质量：M 30 kg变速要求：单级刀具，一固定刀片和一活动刀片相互运动单根剪草载荷：f = 5 N同时剪草量：N = 48.57( MPa )v W通过查表可知：材料为45钢，调质处理的许用应力为仕=60 MPa，由于b vLi ，故安全。2.2.3手推式剪草机中轴I的设计(1)选择轴I的材料该轴无特殊要求，选择45钢调质处理，b b = 640 MPa初步估算轴径：按扭转强度估算输入端的最小轴径。按45钢，取C = 116；P： 0.1461加 5%根据

8、公式皿广%皿04 =以64 -13.27，取,皿广皿(2)轴I的结构设计轴I上零件的轴向定位周向定位大齿轮在轴I上为对称定位，左右两端靠套筒定位，装拆，传力较为简单；两端轴 承常用同一尺寸，以便于加工、安装和维修；为便于拆装轴承，轴承处轴肩不宜太高。齿轮与轴的轴向固定采用普通平键联接。根据轴的直径查得齿轮处的键截面尺寸为b xh = 6 mm x 6 mm，配合为7r6，滚动 轴承内圈与轴的配合采用基孔制。确定各段轴径和长度通过确定定位轴肩高度，从左轮 子连接处向右取 14 mm 16 mm 18 mm 22 mm 18 mm 16 mm 14 mm。考虑轴的结构工艺性：考虑到轴的结构工艺性，

9、在轴的左端和右段均制成2 x 45。倒角。 轴I的强度演算经结构设计之后，各轴段作用力大小和作用点位置、轴承跨距、各段轴径等参数均 已知。齿轮上作用力的大小转矩：TI =3911N mmd = n- z =23 = 46( mm )齿轮端面分度圆直径：1 cos & 1 cos 0。F =翌T = 170.05( N) 圆周力：d1径向力：tan a=F -n = 170.05tan 20。=61.9( N)cos 0。轴向力：=F x tan & = 0( N)图27轴I垂直面上受力简图垂直面上轴承的支反力及主要截面的弯矩:F x 120.5 - F x 24.5 + F x 120.5 +

10、 F x 216.5F =2 修登151= 130.5( N)F = F - F = 68.6( N)方向相反截面 C 处的弯矩为：Mcv左=Fbv X12O5 - F1 x 96 = 3725(nDnm)M 右=F x 96 F x 120.5 = 20266( NDmm)图28轴I垂直面上截面的弯矩水平面上轴承的支反力及主要截面的弯矩:FBHF x 120.5120.5 + 120.5FDH=F - F = 85( N)截面 C 处的弯矩为：MCH=FBH x 120-5 = 10246( N 祖)图29轴I水平面上截面的支反力截面C处的合成弯矩为:M 左=JM 左 2 + M 2 = 1

11、0902( N Hmm )M 右=JM 右 2 + M 2 = 22709( N Hmm )图210轴I水平面上截面的弯矩及合成弯矩按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面强度，取a= 0.6，该截 面上的计算应力：b =M 3 丁）2 =21.44（必儿）v W通过查表可知：材料为45钢，调质处理的许用应力为一1 = 60 MPa，由于b vb，故安全。2.3刀具的设计计算部分2.3.1刀具的概述手推式剪切机采用刚性切割式，运动方式选择往复式运动。往复式切割装置由上、下两组刀片组成，分动和双动两种运动方式。本设计采用单 动运动方式。单动切割器是动刀片在定刀

12、上作往复运动；其特点是：s。=七，刀片的 行程与上、下刀片的距离均相等。剪切机的上、下刀片形状相同，剪切时，草两侧同时受到切割，在一个行程中，运 动速度的大小有变化，合理切割的方法是利用较大的速度来剪切。刀片的速度图如图2 一11所示。剪刀自。点向右运动时，其速度自零逐渐增加，在没有达到七之前，因切刀 不相接触，不发生切割。刀片到达七时，两刀刃开始接触，这时匕1称为始切速，然后 刀片继续向右运动而进入切割，直到刀片到达c 1时，两刀刃相向接触完毕，这以后不再 切割，这时。称为终切速。由匕1到。为切割速度的变化范围。由图2-11可知，匕1大 于终切速虻1。状态下切割的，使草丛表面稍欠平整。2.3

13、.2刀具的运动分析刀片一个行程时间内机器前进的距离称为切刀的进程，以H表示，切刀一秒钟内运x = t x n x = 20 x 3 x 6 x= 286.49 m m动的绝对距离为：1 c0.6283y = v x t = 500 mm式中：Vm机器的前进速度（）t1刀具水平运动的距离C轮子的周长一个行程所需要的时间为:t = x 1 =2。= 0.07 s0 x 286.49一个行程运动的绝对距离:x = 20 mmy = v x t = 35 mm可得切刀的进程H为：H = vm x 10 = 35 mm由于端面齿轮旋转一周刀具往复运动6次，刀具行程运动呈现对称的加速减速运动， 速度由0

14、m T Va1 T ms变化，从0到达Vai的所需的时间与Vai到达0的时间均为0.035s运动分析可知，刀具呈现匀加速运动，运动方程式为:v = a x 0.035a x 0.035 2 = t1v = 571.43 mm / s 可得.a = 16326.5 mm / s2切刀的平均速度：V = 0 + 57143 = 285.7 mm / s p将切刀的平均速度七与机器的前进速度Vm的比值6称为刀机速比。V:,据类似的茶树修剪机和采茶机的试验分析，可得动力转速较小的手 推式剪草机传动的效率较高。2.3.3刀具的结构尺寸及相关参数刀片是切割装置的主要部件，由于使用条件和运动参数的不同，使刀

15、片的参数随不 同的机型而有些差异。表22手推式剪草机的主要参数项目切割切割幅刀片刀片刀片往复刀片配套动力操作净重器的宽间距运动频率形状人数形式形式手推往复240mm20mm单动860r/min平形149.1W1人30kg式剪切割113r/min草机切割角的增大使切口变得不整齐。当刀片行程在13.5 45 mm时，刀片的切割角0和楔角。不影响剪草的质量。往复式刀刃的切割角0和楔角。如图212所示。刀片的刀距行程对剪草的质量没有显著的影响。剪草质量比较好的行程在 20mm 40mm，碎片也相应较少。切割间距在10 30mm时，切口平整；切割间距在30mm 以上时，切口就不平整；切割间距大于40mm

16、时，采摘面就象抓采样的，漏采的也增多。切割速度比与正常草芽叶、碎片的关系手推式剪切机刀片的切割速度比在2.5以下时，正常芽叶多，碎片少。对采摘质量 没有大的影响。对类似作物的试验，任何往复刀片，当切割速度比在2.5以下时，正常 芽叶稍有减少的趋势；切割速比在2.5 10时，剪草质量无明显的差别。切割速度比在 小于3时，剪草面切口出现明显的不平整。表23往复式刀片的主要技术参数项目刀片 刀间距动刀片往复式刀片20mm定刀片刀高 切割角刀角硬度（HRC）38。35 mm55 6014。4064。2.4端面齿轮及拨杆的设计部分2.4.1端面齿轮和拨杆的概述手推式剪草机中端面齿轮和拨杆一对运动组合类似

17、于凸轮和推杆，而拨杆的运动直接影响其刀具的往复运动。由拨杆在端面齿轮凹凸曲面上的规则运动，从而带动刀具的 运动。通过计算，我们可以近似加工出端面齿轮的工作轮廓线。度数越分的密，端面齿轮的形状越精确。工作轮廓线如图216所示。2.5结论2.5.1剪草机的使用方法修剪是草坪养护管理中的核心内容。科学地对草坪进行定期修剪，可提高草坪质量， 使草坪整齐美观，而且具有较高的坪用价值和经济价值，可促进分蘖，形成致密的草坪， 改善通气性，减少病虫害的发生，有效地抑制杂草生长，提高其美观性。草坪修剪应遵 循“三分之一”原则，即被剪去的部分占草坪总高度的三分之一以内。如修剪量过大， 将会由于叶面积大量损失而导致

18、草坪草光合作用急剧下降。由于修剪不及时而导致失剪 的草坪，仍应遵循“三分之一”原则，切忌一次修剪就达到需求的标准，而应通过少 量多次修剪，逐步剪到需要的高度。草坪修剪的时间与草坪草的种类、草坪草的生长发 育和肥料供给等有关。北方草坪草在春秋是两个生长高峰期，修剪量加大和修剪次数增 多，晚秋应逐渐减少修剪次数，夏季有休眠现象，也应根据情况减少修剪次数。草坪修 剪频率决定于草坪的生育状态、草坪的用途、草坪的质量及草坪草的种类，其中主要取 决于草坪的生长速度和生长势。2.5.2剪草前应注意的事项剪草前应先检查剪草机械刀片是否损坏，螺母、螺栓的紧固情况，轮胎压力情况.； 剪草前应清除草坪上的木棍、石头

19、、瓦块、铁丝等杂物。对于固定设施，如喷灌管埋头 等，应作好标志，以防损坏刀片在剪草前，应测量草坪的高度，将剪草机调整到合理的 剪草高度；刚浇过水、下过大雨或者霉雨季节等，潮湿的草地最好不要剪草；不得在坡 度大于15度的地方采用该手推式剪草机修剪草坪。剪草机的选择要根据草坪要求的修剪质量、草坪草种、修剪高度、配套动力、地形 地貌及剪草机的幅宽等因素确定。无论选用何种剪草机，都应保证剪草机的刀片始终锋 利。因为刀片锋利，草坪草的修剪伤口能迅速愈合，病菌浸染的机会少，同时伤口不 留白茬，景观效果也好。总之，选择的总原则是在达到修剪草坪质量的前提下，选择经 济实用的机型。2.5.3制造价格及应用范围根

20、据目前市场实际:：制造原材料费用100150元，手工费：50100元，因此总 造价在300元以内。目前使用于我国大部分地区的园林草坪的修建和养护。3.使用说明书（SM）3.1设备的名称产品的名称：手推式剪草机3.2设备的安装安装工作必须有钳工、起重工等专业工人参加。安装时首先用水平仪找平基础和安 装支架的水平度，然后使之固定。按制造厂出厂时各段机壳的连接标记顺序组装，各段 机槽内口的连接应平整、密合，如有错位，只允许比剪草机拨杆稍低，其值不得大于1mm。 机体组装后测定其机槽两侧对称中心面的对称度。头轮、尾轮必须对中。轮轴应保持平 行，以避免剪草机在运行时跑偏。安装剪草机刀具时应再次检查刀具往

21、复运动是否灵活 只有运动灵活的剪草机方可进行安装。3.3设备的试车运转完成剪草机各部分安装工作后，即可进行空载运转试验。运行前应做如下工作：（1）所有轴承、传动部件和减速器内应有足够的润滑油；（2）检查和清除剪草机机槽内部遗留的工具、铁件或其他杂物；（3）全面检查剪草机各部分是否完好无损，剪草机刀具的运转松紧度是否合适。当上述各项准备工作做好后，推动剪草机，观察小轮和大轮是否与壳体卡碰和跑偏， 当无缺陷后，可远距离运转即可进行空载运转。当空载运转并对运转情况认为满意后，可进行剪草试验。开始需要缓慢的推动剪草 机，观察齿轮、端面齿轮与拨杆啮合的运转稳定情况。运转稳定后，逐渐加快剪草机的 运转速度

22、。对剪草的状况进行原始记录，剪草密度，剪草后草的基本状况等。并核对和 设计要求是否吻合。3.4设备的操作和维护(1) 设备的操作每次使用前，应先空载运转一定时间，待设备运转正常后方可进行工作，应保持运 转速度的稳定，不得大量突增或过载运行，容易对刀具产生较大的破坏。如无特殊情况，不得在剪草过程后，不清理刀具，以增加刀具的使用寿命。操作人员应经常检查机器各部，特别是刀具和驱动装置，以及端面齿轮与拨杆组合 应保持完好无损状态。一旦发现有残缺损伤的机件(如刀具严重变形或脱落、拨杆的断 裂、弯曲段中间导轨严重磨损等)，应及时修复或更换。(2) 设备的维护正确的保养和维修不仅能保证设备的安全运行，而且是

23、提高工作效率、经济效益和延长 使用寿命的重要手段。(3) 保养剪草机在每次使用完毕，应对设进行清扫和检查。如有剩余物料压结在槽内，应当清除 干净,零部件有局部、微小的事故隐患，应及时排除。大轮上螺栓过松，应进行调整；刀 具出现裂坟或严重磨损，应予以更换；润滑点应及时加油。(4) 维修除应对巳损坏的零部件及时修理或更换外，还要对关键部件、易磨损零件定期进行检查， 并按安全使用要求进行修理，使设备继续保持最佳的工作状态。参考文献1 机械设计手册2 杨可桢，程光蕴，李仲生.机械设计基础M.高等教育出版社，2006.3 大连理工大学工程画教研室.机械制图M.高等教育出版社，2002.4 李森.草坪的修

24、剪技术要点J.现代园艺，20085 戴锦春，肖荣清，陈小圻，杨均青.弓形钢纤维切割刀具的优化设计R.武汉：武汉成人教育学院，1996.6 马少春，李洪文，何进.垄作割刀的设计与试验R.北京：中国农业大学，2006.7 卢希诚，尚树堂.旋刀式草坪割草机旋刀装置的减噪措施R.北京林业大学,1995.8 胡兴会.电机车走行传动装置的改进J.燃料与化工,20089 秦汝明.机械传动装置模块化设计系统的开发J.煤矿机械,200710 王联奎，侯建华.螺旋输送机传动装置设计J.现代制造技术与装备，200711 杨长牛，符纯华,贺元成，郑自求.齿式联轴器最大偏角计算及在多柔传动装置上的应用探讨R.重庆：重庆

25、大学机械工程学院,2006.12 单春贤，方攀，邵霞.割草机机具参数对抛撒碎草的影响R.江苏：江苏大学能源与动力工程学院, 2009.13 杨人凤，何挺继.减小剪切器漏割区的途径J.西安公路交通大学学报,1997,17(2): 95-97.致 谢近一个学期的不懈努力，大学本科学习中非常重要的一个环节-毕业设计终于完成在即！这是我 在毕业之前对所学的各门知识的一次深入的综合的总复习，也是一次理论联系实际的真正训练，。因 此，它在我四年的大学生活的占有很重要的地位。通过这次毕业设计我对自己的下一个阶段的顺利进 行作了一次适应性的演练，很好的锻炼了自己分析问题、解决问题的能力，回顾了以前的学习内容并

26、 为将来的学习和工作打下了很好的基础。在整个设计过程中,我得到了沈老师的悉心指点。在整个过程中沈老师体现的那种一丝不苟，细 心细致的科学精神让我久久不能忘记,并肃然起敬。特别是老师的扎实功底和谆谆教导让我受益匪 浅。我个人认为我这次毕业设计的完成很大程度上源于老师教导我养成的专心致志，循序渐进，不断 积累，决不放过任何一个含糊问题，以高度的责任感面对所有的细节的良好的学习习惯。由于自己的能力有限，并且经验和知识的储备在一定的程度上也限制了我在设计上的水平，但是 正是这些缺陷激励着我不断的前行。在以后的学习和生活中我会更加的努力去掌握更多的知识,让自 己的视野更加广阔,并且这种良好的学习精神也将永远的保留下去。所以在设计中出现的许多不足之处,期望各位老师和同学多多包涵并给予指教，以激励我更好的 改进,在将来的生活和学习中不断的完善自己。在本次毕业设计期间，我也得到其他老师的指点，以 及同组成员的帮助，在此向所有关心帮助过本文写作的老师、同学及参考文献的作者表示衷心感谢!最后再一次的感谢母校和四年来辛勤培养我的各位老师，我将永远记住您们的教导，我将永远以 母校为荣耀。