【正文】 圖 蝸輪蝸桿傳動的割草機 齒輪的 設(shè)計 計算部分 機構(gòu)的動力計算 草坪上的草為特殊纖維材料，較易 割 斷，不需要太大的載荷。并且增速機構(gòu)采用端面齒輪和撥桿的運動組合，結(jié)構(gòu)簡單，運動實際為一凸輪推桿的運動組。要想割的效率快，必須采用大功率 。機構(gòu)更加簡單，刀具拆裝方便。采用的 割 草高度調(diào)節(jié)機構(gòu)，解決了目前手動 割 草機不易實現(xiàn)高度調(diào)節(jié)的問題。無引擎驅(qū)動，節(jié)省 能源，無污染（噪音、廢氣），采用綠色環(huán)保設(shè)計。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 15 3 技術(shù)設(shè)計 設(shè)計方案論證 手推式 割 草機的設(shè)計原理 該機構(gòu)由輪子帶動，通過一對單級減速器進(jìn)行傳遞轉(zhuǎn)矩，再由端面齒輪和撥桿組合變化運動方向，最終輸出往復(fù) 割 切運動。 機構(gòu)的功能及特點 該機采用固定刀片與活動刀片相對錯動的 割 切原理，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，質(zhì)量輕，噪音小、無污染，使用方便、靈活，適合小面積草坪的 割 草處理； 無需引擎驅(qū)動，使用安全、可靠，便于維護(hù)； 割 草的高度可在 1~20mm 之間調(diào)整，割幅 240mm，外形尺寸（長 ?寬 ? 高：586? 369? 200mm） ,質(zhì)量 30kg（材料由 45 鋼制作）； 采用耐用的鑄鋁底盤和結(jié)構(gòu)件，具有永不生繡、永不卷曲變形的特點； 前輪采用萬向輪，具有良好的導(dǎo)向性，后輪的一個輪子裝上壽命長的球軸承，使割 草機轉(zhuǎn)彎時易于推動； 金屬手柄易于折疊，以減少包裝尺寸，手柄長度可伸縮，對于不同身高的操作者同樣適用； 底盤獨特的設(shè)計可防止草堵塞出口通道； 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 14 外觀造型美觀，更適合家庭用戶的審美要求； 割 草的效果較理想，且成本低，是小面積草坪修 割 的首選產(chǎn)品。要實現(xiàn)此調(diào)節(jié)功能，在圖 所示的圓柱凸輪機構(gòu)中還需要增加一個能使刀架（包括活動刀片和固定刀片）沿垂直方向移動的移動副，使機構(gòu)結(jié)構(gòu)變得較為復(fù)雜。圖 和圖 所示的圓柱凸輪機構(gòu)和端面凸輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，可以考慮作為所設(shè)計的 割 草機的運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)。 圖 梅花凸輪傳動機構(gòu) 方案 2 利用圓柱凸輪機構(gòu)將凸輪軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為滑塊的往復(fù)運動，其工作原理如圖 所示。 機構(gòu)組成方案如圖 所示： a) 帶動齒輪增速的曲柄滑塊機構(gòu) b）帶齒輪增速的直動推桿盤狀凸輪機構(gòu) 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 12 c) 帶齒輪增速的齒輪齒條機構(gòu) 圖 機構(gòu)運動簡圖 （ 2） 用異變 法實現(xiàn)刀具 割 草運動方向與 割 草機行進(jìn)方向垂直 ， 由于刀具的 割 切運動方向與 割 草機行進(jìn)方向垂直， 上 圖所示的機構(gòu)組成方案不能最終滿足設(shè)計要求，還需對機構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步 設(shè)計 。圓錐齒輪傳動的軸線相交，且其中一個齒輪需懸置，也會使 割 草機支撐結(jié)構(gòu)復(fù)雜。而齒輪傳動有直齒圓柱 齒輪傳動，斜齒圓柱齒輪傳動，圓錐齒輪傳動和蝸輪蝸桿傳動等 。由于轉(zhuǎn)換機構(gòu)的運動 ，以 輸入構(gòu)件作定軸轉(zhuǎn)動，這樣在 割草機動力輸入構(gòu)件輪子和轉(zhuǎn)換機構(gòu)的運動輸入構(gòu)件之間，可以采用鏈傳動，帶傳動和齒輪傳動。 本次設(shè)計的 手推式 割 草機采用圓柱凸輪傳動機構(gòu)。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 10 a)曲柄滑塊機構(gòu) b）直動推桿盤狀凸輪機構(gòu) c）齒輪齒條機構(gòu) 圖 機構(gòu)運動簡圖 關(guān)鍵問題及其解決辦法 增速機構(gòu)的設(shè)計 增速機構(gòu)是 動力 傳遞及變速的核心機構(gòu)。由前面的分析可知，手動式草坪 割 草機只需要一 種 運動形式變換功能（即轉(zhuǎn)動變直線往復(fù)移動），所以 ， 較簡單 。顯然設(shè)計成手動式草坪 割 草機是合理而可行的。機械容易實現(xiàn)的是簡單的轉(zhuǎn)動和往復(fù)直線運動，如果用手搖動手柄實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件的往復(fù)移動，由于 割 草機還要靠人力推著向前行進(jìn)，操作者要完成的動作過多，操作不方便。因此，我們選擇設(shè)計成手 動式 割 草機。用此法修草時所需的速度非常高，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 并 不 是很 好。因此，我們選擇設(shè)計手動式修草機。 圖 手推式草坪 割 草機的組成框圖 其他工作設(shè)計方案的比較 能實現(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 用腳驅(qū)動時，一般操作者都需站在或坐在被驅(qū)動的機器上用力，這樣所設(shè)計的 修草機，除了要完成 割 草動作外，還要承受操作者的自重，且要有方向控制裝置，使機器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸較大，不適合小面積草坪使用。因執(zhí)行修 割草動作刀片的相對運動方向與人行進(jìn)的方向垂直，經(jīng)前面增速機構(gòu)傳遞過來的運動都需要再經(jīng)過一級轉(zhuǎn)換機構(gòu)傳遞到執(zhí)行構(gòu)件。 綜上所述，本設(shè)計中的總體設(shè)計參數(shù)如下： 外形尺寸： 586 369 200 mm 輸入功率： W 輪子轉(zhuǎn)速： r/min 力矩： T= 凈質(zhì)量： M≈ 30kg 變速要求：單級刀具，一固定刀片和一活動刀片相互運動 單根 割 草載荷： f= 該 手推式 割 草機的刀具設(shè)計參數(shù) 項目 切割器的形式 切割幅寬 刀片間距 刀片運動形式 刀片往復(fù)頻率 刀片形狀 配套動力 操作人數(shù) 凈重 手推式 割草機 往復(fù)切割 240mm 20mm 單動 860r/min 平形 113r/min 1 人 30kg 已 經(jīng)考慮過的若干方案的比較 手推式 割 草機的 工作設(shè)計方案 本次 設(shè)計的手推式草坪 割 草機首先要通過一個 傳力構(gòu)件將人力傳遞出去。其切割速度要求要大于 米 /秒 ,如果小于 米 /秒 ,那么草將可能被撕裂和扯斷 ,而不是被切割斷 。 又因為該草坪割草機是手推式的，行走動力來源于人的行走以及推力。（男性： 90— 100 毫米 女性： 90— 95 毫米） D：用勁大的工作。 A：精密工作，靠肘支撐工作。因此，推桿距地面高度取為 1000 毫米，且可在 850— 1300 毫米之間調(diào)節(jié)，符合人體作業(yè)適濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 8 應(yīng)度。站立工作時操作的有關(guān)尺寸，以及人體需要的可能活動空間。查閱《人機工程手冊》，可得人步行速度約為 30— 46m/min,考慮到推動割草機進(jìn)行割草 ,選取較小速度即取人步行速度為 30m/min,亦即 500mm/s。 割 草機工作時由人推動機器行走，從而使 割 草機的后輪 1 傳動，帶動與其在 同 一根軸上的大齒輪 2 轉(zhuǎn) 動，通過齒輪 2 與齒輪 3 組成的增速機構(gòu)使速度得以 增大 ，并帶動端面凸輪 4（為了實現(xiàn)幾何形狀封閉和便于調(diào)整，采取兩個端面凸輪以背靠背形式裝配）回轉(zhuǎn)，端面凸輪 4 帶動撥桿 5 運動，通過端面凸輪 4 與撥桿 5 組成的轉(zhuǎn)換機構(gòu)將回轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€往復(fù)運動，使固定其上的活動刀片與固定在機架上的固定刀片形成相對交錯運動，完成 割 草動作。端面齒輪通過自身的轉(zhuǎn)動將旋轉(zhuǎn)方向的力傳動給撥桿，引起水平方向的往復(fù)運動，從而使刀具自身往復(fù)運動 。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 6 2 方案設(shè)計 主要工作原理 本次設(shè)計的手推式 割 草機主要利用輪子 旋轉(zhuǎn) 運動傳 到 變速箱中的齒輪 ， 實現(xiàn)刀具的往復(fù)運動的功能。當(dāng)打草盤高速旋轉(zhuǎn)時，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。由于刀片與刀軸或刀盤為鉸接，當(dāng)碰到堅硬沖擊不斷的物體時可以避讓而不致?lián)p壞機器。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 25~80mm 范圍內(nèi) 割 草，它的價格相對低廉，保養(yǎng)、維修和使用都很方便，是國內(nèi)外目前最流行的濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 5 割 草機。 （ 2） 旋刀式 割 草機 (又稱懸刀式 )： 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。滾刀式 割 草機 割 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)。 常見幾種 割 草機械 割 草原理 （ 1）滾刀式 割 草機： 它 由帶有刀片的滾筒和不動的 底 刀組成。其中以小型 通用 汽油機作為動力的較為普遍，而柴油機多用于大型的 割 草機械，如牧場的割草機；按 割 草時刀片運動的方式可分為滾刀式、旋刀式和割 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，可分為推動式 (步行式 )、自行式、坐騎式 (駕乘式 )；按配套動力和作業(yè)方式分為手推式、手扶推行式、手扶自行式、駕乘式、拖拉機式等。 常見的 割 草機械分類 割 草機械按動力劃分可以分為機動和人推的兩類。所以長期以來，草坪 割 草機多以進(jìn)口為主，主要來自日本、美國、意大利和瑞典等國。到了 80 年代后期， string trimmer 被認(rèn)為是一件普通的家庭用具。割 草機在數(shù)量增加的同時，其性能也在不斷改進(jìn)。戰(zhàn)后，美國經(jīng)濟(jì)得到復(fù)興，允許現(xiàn)役軍人低價買房不付現(xiàn)金，大批建設(shè)房屋并出售， 促使草坪修 割 機械得到迅速發(fā)展，生產(chǎn)量急劇上升， 1947 年達(dá) 36 萬臺， 1974 年達(dá) 700 萬臺。 在草坪修 割 機械發(fā)展的歷史上，第二次世界大戰(zhàn)是一個轉(zhuǎn)折點。最初的 割 草機均為人力驅(qū)動； 1890 年，在英國開始設(shè)計有動力驅(qū)動的 割 草機。不 過幾年，便有 40 多 項有關(guān) 割草機的發(fā)明獲得專利。英國人 Edwin Budding 利用旋轉(zhuǎn)式機械工作的原理發(fā)明了滾刀式 割草機，該產(chǎn)品的問世在英國受到了廣泛的歡迎，隨后傳入 美國 ，最后遍及世界 。 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?，F(xiàn)有的草坪機產(chǎn)品包括旋刀式、往復(fù)式、滾刀式、甩刀式和甩繩式等系列產(chǎn)品，其中滾刀式草坪機為行業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品。 為此對草坪機設(shè)計提出了全新的更高要求，從而使得草坪機技術(shù)有了許多新的發(fā)展，主要體現(xiàn)在草坪機幾何參數(shù)優(yōu)化、低排放、高 效 率的草坪機以及結(jié)構(gòu)緊湊的草坪機結(jié)構(gòu)上面。 相對于國外技術(shù)發(fā)展，我國草坪機技術(shù)發(fā)展相對落后。 在歐美等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，現(xiàn)代草坪機現(xiàn)在主要追求低排放、低噪音、低功耗、高效率等。我國園林機械發(fā)展迅速，生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)有五十余家，與國外合資、合作的企業(yè)有十家左右。草坪建植后需要經(jīng)常的養(yǎng)護(hù)，以保持草坪青綠茂盛、持久不衰。我國草坪建設(shè)也得到了迅速的發(fā)展，如城市園林綠化、興建休閑場所等都需要大量的草坪，江河堤壩。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 隨著經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展和社會的進(jìn)步，人們對生活環(huán)境的要求越來越高。無需引擎，可謂綠色環(huán)保的 割 草機。 通過市場調(diào)研，最后 決定設(shè)計一 款 無引擎驅(qū)動，無噪音污染， 割 草高度可 簡單 調(diào)節(jié)，輕便簡潔，操作方便 ， 美觀實用 ， 適用于一般用戶的草坪 割 草機。雖然，動力引擎草坪 割 草機 割草效率較高， 割 草效果較好 。由于動力引擎 草坪 割 草機有動力裝置，保養(yǎng) 、 維護(hù)費用較高；同時動力引擎 割 草機主要依靠刀片的高速旋轉(zhuǎn)把草排出 。手推式 割 草機結(jié)構(gòu)簡單，連接平穩(wěn)，噪音極小，并且操作十分 簡單 ，既給使用人帶來方便，也給周圍的人帶來舒適 和 安靜的環(huán)境。 隨著中國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高， 我國公民 的環(huán)境意識也不斷增強，所以設(shè)計一款無污染的 草坪割草 機是急需的。現(xiàn)在的 草坪機 機多使用 汽油機或柴油機 作動力，排氣污染量相 比 于汽車的少，但其噪聲危害卻很大。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè) 論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4