1、 2014 届 分 类 号 : 单位代码 :10452 毕业论文（设计） 小型割草机的设计 姓 名 学 号 年 级 2010 专 业 机械设计制造及其自化 系 （院） 指导教师 摘 要 发展草坪和地被植物是维护生态平衡、保护环境卫生、美化城市面貌、减少大气污染、防止水土流失的有效措施之一，特别是针对我国北方的沙尘暴天气。同时它们对减少城市里二次扬尘和减轻噪声污染也有较好的效果。而维持草坪的美观与整齐就要对其进行定期修剪。修剪的过程要靠剪草机来完成。 本文对 割草机驱动装置 、 传动装置 、 切割装置等 具体 装置 做了详细介绍，并且重点计算确定了传动 系统 中齿轮和轴 等 的基本尺寸，对各个标
2、准零件、非标准零件的选取也做了 相应的计算。 本文设计的割草机适于家庭庭院及私人花园等小型草地使用， 修剪草坪 时 保证 了 节省原料、造价低、污染小 ， 符合环保要求。 关键词 ： 割草机 ；驱动装置设计；传动装置设计；动刀装置设计；强度计算 ABSTRACT Development of lawns and ground cover is to maintain the ecological balance, protecting the environment and health, beautify the city appearance, to reduce atmospheric
3、pollution, one of the effective measures to prevent soil erosion, especially for the sandstorm weather in the north of China. Them at the same time to reduce the secondary dust and reduce the noise pollution in city also has a better effect. And to maintain the lawn is beautiful and neat is to be tr
4、immed regularly. Pruning process is to be completed by lawnmower. In this paper, the lawn mower driving device, transmission device, cutting device, such as the specific device is made in detail, and the key drive system of the calculate and determine the basic size of gear and shaft, the selection
5、of various standard parts, non-standard parts and do the corresponding calculations. In this paper, design of lawn mower is suitable for home garden and private garden use small grass, when mowing the lawn to ensure the save raw material, low cost, little pollution, meet environmental requirements.
6、Keywords:The glass cutting machine; Drive design; Transmission device design; The knife device design ;Strength calculation目 录 1.引言 . 1 2割草机的概述 . 2 3.总体方案 . 4 3.1 设计要求 . 6 3.2 整体结构 . 6 4驱动装置设计 . 7 5传动装置设计 . 7 5.1 传动装置运动和动力参数计算 . 7 5.2 减速器齿轮设计 . 9 5.2.1 材料选择 . 9 5.2.2 主要尺寸设计 . 9 5.2.3 精度等级及公差值确定 . 10
7、 5.2.4 弯曲强度校核 . 11 5.3 减速器轴设计 . 11 5.3.1 从动轴设计 . 11 5.3.2 主动轴设计 . 16 5.4 减速器箱体设计 . 17 6切割装置设计 . 18 6.1 材料的选择 . 19 6.2 切割装置的运动 . 19 6.3 动刀结构 . 20 6.4 刀片间隙调整 . 20 6.5 双曲柄设计 . 20 6.5.1 双曲柄半径 r 的设计 . 20 6.5.2 双曲柄结构设计 . 21 7总结 . 23 参考文献 . 24 致谢 . 25 临沂大学机械工程学院 2014 届本科毕业设计 1 1.引言 在所有 花草 园林 用 具中，割草机 的使 用可
8、谓是最为广泛的，也是 应 用 机率 最大 的。像油锯、高枝油锯、割灌机、地钻之类的 应 用 概 率就 会 偏 低那么一点。也就是说使用次数 越 多，其出故障的概率就会 增 大， 下面概述下 草坪割草机的类 型 、使用方 式 、保养维护。 1、草坪割草机的分类 按使用动力类型割草机 可分为以汽油为燃料的发动机式、以电为动力的电动机 式和无动力静音式；按行走方式割草机可分为自走式、非自走手推式和座骑式；按 排草类型 割草机可分为集草袋式和侧排式：按刀片数量割草机可分为单刀片式、双刀片式和 复 合刀片式；按刀片 运行 方式草坪割草机可分为滚 动 刀式和旋 转 刀式。一般常用的割草机为发动机式、自走式
9、、集草袋式、单刀片式、旋刀式机型。 2、草坪割草机的使 用 机械在 工作 之前，必须要先将割草区域内的相关杂物清除，要检查发动机的机油 数量 、汽油 面 、空气滤清器过滤性能、螺钉的 松动程 度、刀片的紧 密 和锋利程度。当机 器 在冷机的 情况 下时，要先将风门关闭， 然 后要将 润滑 器重压 不少于 3回，将油门 打 到最大 程 度。当割草机启动之后在适当的打开风门。在割草的过程中，如果草的 高度 太 高 ，可以分期和分阶段进行 作业 ， 可以 说最好的 高 度是每次只 将 草的总 高度 1/3 割掉 ，这样就可以避免草 地 在 修割 后出现草黄的现象，另外当 机器工作 区域的坡 度 很陡
10、，必须要顺 从高处向低处 割草，当坡度 大于 30度 时 ，机械作业 是 不可取的 ，但如果 机械需要工作区域 的面积非常大，割草机作 业 时间应小于 4 小时。 3、使用割草机的一般性安全事项汽油处理 启动割草机时， 不要 让启动拉绳 忽 然弹回；割草时 工作人员 要注视前方0.9-1.2 米的地方；当穿 过马路 或车道时，割草机必须关闭； 当 在 陡 坡上 作业 时，手扶自走式割草机 必须 横穿斜坡割草；除非 割草机 火花塞 连 线断开，否则割草机一定 不要离开视线 ； 不调整割草机 发动机仍 在 运转 的 割草机的高度、 处 理排草口或 装拆 集草袋；切勿倾斜割草机， 保证割草机 四个轮
11、子 始终 着地；切勿向您所在的 位置挪动割草机 ；切勿抬起或 维 修 引擎 正 在 作业 的割草机； 不要 靠近 发 热的发动机。消音 设备 的温度可高达 1200F（ 648C）； 不在房屋内 存放汽油或在 密闭环境临沂大学机械工程学院 2014 届本科毕业设计 2 中向 油箱里灌油；汽油溅溢出来要立即 清理 ；往油箱里 加 入汽油 时不要 超过油箱体积 的 3/4，汽油遇热会膨胀； 当 往油箱里 加 入 燃料 时不准 有明火 ； 注入 油 料 时，火花塞接线 必须断开 ，并让发动机冷却 2 分钟。 燃 油 遇 到热的发动机可能会引起爆燃。 4、使用之后的维护与故障处理 当机 器 设备 工作
12、完成后 ，要进行全 面 的清 理 ，并且要及时的检查 连接部分 是否 有松动 ， 再 检查 设备中 的油面 是 否符合 要求 标准，空气滤清器的 过滤 性能和刀片都是 否完好和是否伤损等 等 ，最后还要根据 设备 的相关应用 设备标准 提高容易损坏的 部位 的检查，并定期 进行 维护 。 2 .割草机的概述 割草机使用之前，镰刀是草坪修剪的主要工具，牛羊放牧也是维护草地平整很重要方法。随着高尔夫球、棒球及橄榄球等运动的 崛 起，人们对拥有平整美观的草地做 体育场 地的需求越来越迫切。 1805 年英国人奥普拉内特发明了第一台收获谷物并能切割杂草的机器，由人推动机器，通过齿轮驱动带动旋转刀片割草
13、，这就是旋转刀割草机的原型。 1830 年，英国纺织工程师比尔 .布丁获得了滚筒割草机的专利， 1832 年兰赛姆斯农机公 司开始大规模生产滚筒割草机， 1902 年英国人伦敦恩斯发明了以内燃机为动力的滚筒式割草机，其原理仍在使用。在西方发达国家， 20 世纪初期，割草机就取得了快速的发展。 修剪是草坪 维 护 和保养的 基本工作之一。选择 正确 的草坪 割草 机是保证草坪修剪质量的前提，选择草坪 割草 机的类型要根据草坪的功能而定，高尔夫球场的果岭、发球台选用果岭机及发球台草坪 割草 机；球道及运动场草坪，如足球场、橄榄球场等，滚刀式草坪修剪车 是 最佳选择，也可以选用旋刀式草坪修剪车；普通
14、绿地，景观草坪等，选用旋刀式草坪 割草 机；高尔夫球场斜坡选用悬浮式草坪修剪 机；林间草坪或障碍物较多的草坪可选用割灌割草机。 用于生产 的 往复式割草机 应用于 在 19 世纪 50 年， 最 初由 动物 牵引 驱动 ，由地轮驱动割刀。 20 世纪后发展 到 由拖拉机牵引割草机， 30 年代出现 由 拖拉机悬挂往的 复式割草机。依靠切割 机 上 移 动和 固 定刀 片 的相对剪切运动切割牧草，其特点是割茬整齐，所需功率较小，但对牧草的适应性差， 容 易堵塞，适用于 普通、 平坦天然草场和人工草场 操作 。 在 70 年代中期开始生产 和 使用旋转式割草机。依靠高速的刀片冲击切割牧草。其特点是
15、工作稳 定 ，对牧草的适应 能力 强，适用于高产草场；临沂大学机械工程学院 2014 届本科毕业设计 3 但切割不够整齐，重 切 较多，所 需 消耗能量 较 多 。 因为割草稠密汁多，往复式割草机切割器上割刀的切割速度应该大于谷物收割机。对于往复式割草机，割刀的平均速度应在 1.6 2.0 米 /秒之间或者是更高 ,最低的切割速度也应大于 2.15 米 /秒。旋转式割草机的切割速度为 60 90米 /秒。 往复式割草机割茬平整，草坪破损率低，降低了单位割幅的金属用量和功率消耗，因而成本较低。它的操作速度一般为 6 8公里 /小时。增加割刀的往复次数和解决割刀的整体平衡问题后，操作速度可以增加到
16、 10 12公里 /小时。往复式割草机适合于切割站立立和生长密度十分高的草坪。 旋转式 割草机工作性能稳定，对草坪的适应性能强，特别适用于厚密、倒伏、缠连的牧草，能以 8 16 公里 /小时的操作速度工作，高效率。但是制造复杂，生产成本高，单位割幅内消耗功率大。 大部分割草机选用切割器为 GB1209 1213 86 的标准型。护刀器选用单体类型，其顶部上扬，与护刀器梁加载到一体，采用沉头螺栓连接。定刀片是齿刃，移动刀片为齿刃（下刻齿）和光刃两种。移动刀片是光刃时割茬平整，消耗功率低，但需经常研磨刀片。移动刀片是齿刃时，制造很复杂，消耗功率多，但不需要经常研磨磨刀片。 因为草坪生长厚密，水分含
17、量较大， 要求的割茬很低，选择的切割速度大，而进距较小，一般割刀在 1.6 米 /秒以上，进距是 59 74 毫米。 综上所述，该设计选用的是往复式 I 型切割器。无论是哪种类型的割草机对草坪修剪都有一样的基本要求： 1.剪草高度能按照要求调整，适用大范围高度调整，当对草坪的修剪要求很低时能达到要求。 2.剪草整洁、平齐，同一进度剪草前后高度一样，两次工作行程连接平整、没有接茬。 3.对地形的适应能力强，执行能力强，符合地形变化前后剪草高度要求。 4.割草机对草坪破坏轻、损害少。 5.草屑收集干净，或被切削部分细碎性能好（草屑撒在 草坪中当肥料时），以保证洒落在草坪下及时衰变。 6.割草低故障
18、，机质量好，节省燃料和效率高。 7.割草机操作方便、灵活轻便、方便维修和调试，零部件之间良好的通用性和临沂大学机械工程学院 2014 届本科毕业设计 4 互换性。 8合理把握草坪修剪的时间和发展科学的修剪高度和割草频率。 如何安全操作割草机： （ 1）工作 时， 一定 不要赤脚或穿凉鞋，一般应穿上工作服和工作鞋。 （ 2） 熟悉 机器 操作 流 程， 工作环境，认真 阅读割草机 的使用 说明书，知道在紧急情况下， 如何 及时关闭发动机。 （ 3） 确保草地上没有 树枝 、石 子 、电线 和其他 杂物， 避 免割草机的刀片 把 它们抛起来伤人。 （ 4） 使用前 认真 检查 所有部分 ，保 证机
19、器 刀片与割草机连接 紧 固。要 整 套 替换 破 旧的和损坏的刀片 和 螺丝，以免造成机器 性能 不稳 定 。 破 损的刀片和螺丝 都 是非常 危险的。 （ 5）时 常 维护 所有螺帽、螺丝和螺钉， 以保证 割草机处 在平稳 状态。 (6)工作过程中要慢慢的推割草机往前走，前进速度不要太快。 （ 7）坡地割草时，要保证高度稳定。在坡上调整方向时，必须要特别小心。不要在坡度很陡的坡地上割草。 （ 8） 割草 过程中 ，不要 提升和移 动割草机。 3.割草机总体方案的设计 驱动手推式割草机的是行走轮驱动，即推力的驱动。根据 人机工程手册，人步行速度约为 3到 5千米 /时，也就是说 48 64米
20、 /分，因为要推动割草机来切割，选择人的步行速度为 48米 /分，即 0.8米 /秒。 参照机械设计手册得到以下数据： 成年男性身高： 18 25周岁 1554 1830 毫米 26 35周岁 1545 1851 毫米 36 60周岁 1553 1798 毫米 平均身高： 18 60周岁 1543 1814 毫米 成年女性身高： 18 25周岁 1457 1709 毫米 临沂大学机械工程学院 2014 届本科毕业设计 5 26 35周岁 1449 1698 毫米 36 60周岁 1445 1683 毫米 平均身高： 18 60周岁 1449 1697 毫米 成年男性臂长： 18 25周岁 27
21、9 350 毫米 26 35周岁 280 349 毫米 36 60周岁 278 348 毫米 平均臂长： 18 60周岁 279 349 毫米 成年女性臂长： 18 25周岁 253 319 毫米 26 35周岁 253 320 毫米 36 60周岁 251 317 毫米 平均臂长： 18 60周岁 252 319 毫米 立姿工作岗位工作高度： 男性： 950 1050 1150 毫米 1050 1200 1300 毫米 女性： 850 950 1050 毫米 1000 1100 1200 毫米 综上所述，根据性别的不同和年龄的不同设计站立工作时操作相关尺寸，以及人体可能需要的活动空间 . 设
22、计原则：工作场所的高度取决于作用力、工作人员的高度、工作人员操作对象的尺寸和视野。 A：精密工作，使用肘的支撑。（针对男性的设计尺寸： 105 115mm 针对女性的设计尺寸： 100 110 mm） B：虎钳固定于工作台上的高度： 113 mm 临沂大学机械工程学院 2014 届本科毕业设计 6 C: 光手作业。（男性： 95 100 mm 女性： 90 95 mm） D:劳动强度大的工作。（男性： 80 95 mm 女性： 75 90 mm） 这个设计属于 D范围内的设计。 由于这个割草机是手推式的，动力来自于操作人员的行走和推力。应该把结构尺寸方面的因素考虑在内，所以外轮直径不要过大。加
23、入轮子直径很大，那么很容易推行机器，比较省力，其速度要求应该超过 0.8米 /秒速度要求 ,假如达不到该速度 ,那么草将被撕裂和扯断 ,而不是被切割了 ;如果轮子直径太小 ,则推动起来比较费力 ,达不到设计要求 ,要达到人的推力在 200N左右就能 推动该机器才可以。 3.1设计要求 1.驱动装置 0.8 1.8 千瓦的汽油机 2.割幅 50 75 厘米 3.割茬高度 3 5厘米 4.牧草合适高度 25 60 厘米 5.机器重量 25 千克左右 3.2 整体结构 1离合器与主动轴连接装置 2.轴承 3.主动轴 4.下箱体 5.切割装置 6.偏心轮 7.联轴器 8.从动轴 9.大齿轮 10.轴承 11.上箱体
