【文章內(nèi)容簡介】 對合理 在整個驅動裝置中，人將動力源通過主齒輪上的腳踏板帶動主齒輪運動，主齒輪通過鏈條與行走輪上的齒輪相連接，在通過一系列計算后得出結論為：主齒輪與行走 輪的傳動比要大才能夠保證整個割草機構在相對較合適的速度下行走并完成割草（行走輪的行走速度與割草機的割草速度相對合理） 腳踏板機構 腳踏板上的大鏈輪通過鏈條與后輪胎上同軸的小鏈輪相互連接使彼此之間的傳動比為三比一，從而保證車的行走速度降下來。 家用低碳環(huán) 保割草機的研究和應用 7 凸輪機構 凸輪機構的巧妙運用是保證力從驅動裝置傳向割草裝置的關鍵，與主齒輪同軸的凸輪機構在與主齒輪共同轉動的同時還拉動一端連接鉸鏈機構的部分，凸輪高速轉動拉動連接凸輪上的鋼絲繩拉動割草機構上鉸鏈機構的一端，鉸鏈機構連接動刀片上的滑塊做割草“往”運 動，同時鉸鏈機構壓縮彈簧，當凸輪從最遠點運動到最近點時彈簧通過彈性勢能以及飛輪的轉動慣量驅動鉸鏈機構做“復”運動，如此往復運動完成割草工作。 家用低碳環(huán) 保割草機的研究和應用 8 可升降座位 支撐座位部分的桿為可調(diào)節(jié)部件，為滿足不同身高的人群而設計，當人的身高相對較高或較矮時為保證騎行人員能夠舒適的騎行可以調(diào)節(jié)升降桿來完成。 連桿 機構與凸輪機構相互間力的傳遞 家用低碳環(huán) 保割草機的研究和應用 9 凸輪與搖桿、連桿等連接再與 鉸鏈機構相互連接使 得力可以傳遞到割草機構上去，最終完成割草運動如上圖所示。 刀具部分運動創(chuàng)新 本次設計的家用低碳環(huán)保割草機的刀型產(chǎn)用往復剪刀式刀片，而在動刀片往復運動的過程中可以在行走輪的單側邊緣固定一個與行走輪同軸的 ” S” 型槽，動刀片的一端用一根軸連接，軸的另一端固定一個實心圓球，該圓球嵌入“ S”型槽中，在行走輪運動的同時軸上的“ S”型槽也跟著轉動，從而讓圓球在槽中呈“ S”型運動最終變?yōu)閯拥镀耐鶑褪竭\動而完成割草運動。 第三章 確定設計目標和要求 不論是哪一種類型的割草機對草坪修剪的 基本要求是一樣的： 家用低碳環(huán) 保割草機的研究和應用 10 割草高度可根據(jù)要求調(diào)整，適應高度調(diào)整范圍大，當草坪要求修剪很低能達到要求。 割草整齊、平整，同一行程前后割草高度一致，兩次作業(yè)行程銜接平滑、無接茬。 對地形的適應能力強，仿行能力強，隨地形變化前后剪草高度一致。 割草機對草坪碾壓輕、傷害少。 草屑收集干凈，或被切割部分細碎性能好（草屑撒在草坪中當肥料時除外），以便于灑落在草坪下及時腐爛。 割草機質量好，故障少，節(jié)省燃料（本方案不需燃料）、效率高。 易于操作、輕便靈活、 維修調(diào)試方便，零部件通用性和互換性好。 正確掌握修剪草坪的時間并且制定科學的修剪高度和修剪頻率。 保證割草機行走輪的速度與割草機割草部分的速度成合理比例。（既讓行走輪速度適中又保證割草機的割草速度合適）。 割草機整體的結構設計應保證人為操作的安全合理性，確保機構不會對人造成傷害。 割草機在整個割草過程中對草無拉扯動作，且動作合理連貫不會產(chǎn)生刀片卡死現(xiàn)象，草的落地方式為散落。 割草機的設計理念為低碳環(huán)保，所以應盡量保證環(huán)保、無噪音 、無除人外的其他能源消耗。 總體方案設計 家用低碳環(huán) 保割草機的研究和應用 11 割草機內(nèi)部結構示意圖 第四章 各零部件的分析 及其計算 推移式割草機是由人力通過兩腿驅動的。查閱相關資料及文獻得出：人考慮到要驅動割草機進行切割，選取人的步行速度為 48 米 /分，即 米 /秒。 確定： 割草機的整體寬度： 600700mm 割草高度： 1030mm 集草類型：就地灑落 本次設計的人力驅動剪刀式割草機的傳動部分主要是齒輪帶動 齒輪轉動，齒輪帶動與齒輪同軸的凸輪轉動并且改變方向，最后通過鉸鏈機構傳到割刀往復運動，將草坪上多余高度的草割斷。傳動部分的設計主要是對齒輪的設計。 三輪往復剪刀式割草機結構 動力部分 傳動部分 工作部分 行走輪 車架 人力驅動 齒輪、鏈條 往復剪刀式刀片 同軸的凸輪及飛輪機構 鉸鏈機構、鏈傳動機構 可調(diào)節(jié)組裝車架 家用低碳環(huán) 保割草機的研究和應用 12 齒輪傳動就裝置形式 開式、半開式傳動在農(nóng)業(yè)機械、建筑機械以及簡易的機械設備中，有一些齒輪傳動沒有防塵罩或機殼，齒輪完全暴露在外邊，這叫開式齒輪傳動。這種傳動不僅外界雜物極易侵入，而且潤滑不良，因此工作條件不好，輪齒也容易磨損，故只宜用于低速傳動。齒輪傳動裝有簡單的防護罩，有時還把大齒輪部分地浸入油池中，則稱為半開式齒輪傳動。 它工作條件雖有改善，但仍不能做到嚴密防止外界雜物侵入，潤滑條件也不算最好。 閉式傳動而汽車、機床、航空發(fā)動機等所用的齒輪傳動，都是裝在經(jīng)過精確加工而且封閉嚴密的箱體 (機匣 )的，這稱為閉式齒輪傳動 (齒輪箱 )。它與開式或半開式的相比，潤滑及防護等條件最好，多用于重要的場合。 本次設計的推移式割草機割草總成部分尺寸比較小，傳動齒輪尺寸和質量比較小，轉速比較高，且沒有防護罩，如果選用開式容易損壞其壽命，因此齒輪傳動選用閉式傳動。 大、小齒輪 的計算 選定齒輪的類型、精度等級，材料 及齒數(shù) 按傳動方案簡圖所示傳動方案，選用 齒輪 嚙合 傳動。 2）割草機為一般工作機器，速度不高，故選用 8 級精度。 家用低碳環(huán) 保割草機的研究和應用 13 齒輪傳動是靠齒與齒的嚙合進行工作的，輪齒是齒輪直接參與工作的部分，所以齒輪的失效主要發(fā)生在輪齒上。主要的失效形式有輪齒折斷、齒面點蝕、齒面磨損、齒面膠合以及塑性變形等。 齒輪傳動的失效形式不大可能同時發(fā)生，但卻是互相影響的。例如齒面的點蝕會加劇齒面的磨損，而嚴重的磨損又會導致輪齒折斷。在一定條件下，由于上述第一、二種失效形式是主要的，因此設計齒輪傳動時，應根據(jù)實際工作條件分析其可能發(fā)生的主要失效形式，以確定相應的設計準則。 對于軟齒面 (硬度≤ 350HBS)的閉式齒輪傳動，潤滑條件良好，齒面點蝕將是主要的失效形式，在設計時，通常按齒面接觸疲勞強度設計，再按齒根彎曲疲勞強度校核。 對于硬齒面 (硬度 350HBS)的閉式齒輪傳動，抗點蝕能力較強，輪齒折斷的可能性大，在設計 計算時，通常按齒根彎曲疲勞強度設計，再按齒面接觸疲勞強度校核。 家用低碳環(huán) 保割草機的研究和應用 14 開式齒輪傳動，主要失效形式是齒面磨損。但由于磨損的機理比較復雜，目前尚無成熟的設計計算方法，故只能按齒根彎曲疲勞強度作為設計準則，為了延 長開式、半開式齒輪傳動的壽命，可用增大模數(shù) 10％ 20％的辦法來考慮磨損的影響。 由于本次設計的騎行三輪式 割草機的齒輪傳動屬于開式、半開式傳動，因此需按齒根彎曲疲勞強度作為設計準則。 家用低碳環(huán) 保割草機的研究和應用 15 齒輪的材料選擇及其熱處理 齒輪是現(xiàn)代機械中應用最廣泛的一種機 械傳動零件。齒輪傳動通過輪齒互相嚙合來傳遞空間任意兩軸間的運動和動力，并可以改變運動的形式和速度。齒輪傳動使用范圍廣，傳動比恒定，效率較高，使用壽命長。在機械零件產(chǎn)品的設計與制造過程中，不僅要考慮材料的性能能夠適應零件的工作條件，使零件經(jīng)久耐用，而且要求材料有較好的加工工藝性能和經(jīng)濟性，以便提高零件的生產(chǎn)率，降低成本，減少消耗。如果齒輪材料選擇不當，則會出現(xiàn)零件的過早損傷，甚至失效。因此如何合理地選擇和使用金屬材料是一項十分重要的工作。 為了保證齒輪工作的可靠性，提高其使用壽命，齒輪的材料及其熱處理應根據(jù) 工作條件和材料的特點來選取。 對齒輪材料的基本要求是：應使齒面具有足夠的硬度和耐磨性，齒心具有足夠的韌性，以防止齒面的各種失效，同時應具有良好的冷、熱加工的工藝性，以達到齒輪的各種技術要求。 常用的齒輪材料為各種牌號的優(yōu)質碳素結構鋼、合金結構鋼、鑄鋼、鑄鐵和非金屬材料等。一般多采用鍛件或軋制鋼材。當齒輪結構尺寸較大，輪坯不易鍛造時，可采用鑄鋼。開式低速傳動時，可采用灰鑄鐵或球墨鑄鐵。低速重載的齒輪易產(chǎn)生齒面塑性變形，輪齒也易折斷，宜選用綜合性能較好的鋼材。高速齒輪易產(chǎn)生齒面點蝕，宜選用齒面硬度高的材料。 受沖擊載荷的齒輪，宜選用韌性好的材料。對高速、輕載而又要求低噪聲的齒輪傳動，也可采用非金屬材料、如夾布膠木、尼龍等。 普通碳素鋼制 齒輪的熱處理方法 (1)表面淬火 常用于中碳鋼和中碳合金鋼，如 4 40Cr 鋼等。表面淬火后，齒面硬度一般為 40～ 55HRC。特點是抗疲勞點蝕、抗膠合能力高，耐磨性好。由于齒心部末淬硬，齒輪仍有足夠的韌性，能承受不大的沖擊載荷。 (2)滲碳淬火 常用于低碳鋼和低碳合金鋼，如 20Cr 鋼等。滲碳淬火后齒面硬度可達 56～ 62HRC，而齒心部仍保持較高的韌性，輪齒的 執(zhí)彎強度和齒面接觸強度高，耐磨性較好，常用于受沖擊載荷的重要齒輪傳動。齒輪經(jīng)滲碳淬火后，輪齒變形較大，應進行磨齒。 (3)滲氮 滲氮是一種表面化學熱處理。滲氮后不需要進行其他熱處理，齒面家用低碳環(huán) 保割草機的研究和應用 16 硬度可達 700～ 900HV。由于滲氮處理后的齒輪硬度高，工藝溫度低，變形小，故適用于內(nèi)齒輪和難以磨削的齒輪，常用于含鉻、銅、鉛等合金元素的滲氮鋼，如 38CrMoAlA。 (4)調(diào)質 調(diào)質一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，如 4 40Cr、 35SiMn 鋼等。調(diào)質處理后齒面硬度一般為 220～ 280HBS。因硬度不高，輪齒精加工可 在熱處理后進行。 (5)正火 正火能消除內(nèi)應力，細化晶粒，改善力學性能和切削性能。機械強度要求不高的齒輪可采用中碳鋼正火處理，大直徑的齒輪可采用鑄