旋刀式割草機的改進設計.doc

塔里木大學畢業(yè)設計_旋刀式割草機的改進設計目 錄1國內外旋刀式割草機的發(fā)展狀況11.1割草機的分類11.2國外旋刀式割草機械的發(fā)展狀況11.3國內旋刀式割草機械的發(fā)展現(xiàn)狀11.4國內外旋刀式割草機械存在的問題21.5割草作業(yè)的主要作用21.6割草機割草的基本要求及注意事項21.6研究的內容和方法31.7預期目標32 整機總體設計方案32.1 設計原則32.2 旋刀式割草機的設計方案43 旋刀式割草機主要部件的設計與計算63.1割草機工作部分設計63.2推桿的設計103.3機架的設計104 旋刀式割草機傳動系統(tǒng)設計與計算134.1動力傳遞方案134.2傳動比的計算135主要部件的強度分析156總結15致謝17參考文獻181國內外旋刀式割草機的發(fā)展狀況1.1割草機的分類按切割器類型可以分為旋刀式、往復式、滾刀式、甩刀式、甩繩式。其中，應用最多的是旋刀式割草機、滾刀式割草機和往復式割草機。往復式割草機割茬低而整齊，草坪損失少，單位割幅的金屬用量和功率消耗低，因而成本較低。它的作業(yè)速度一般為68 km/h。提高割刀的往復次數并解決割刀的全平衡問題后，旋刀式割草機是由橫向懸掛在直立軸上的刀片高速旋轉打切草上部的葉片，它適于2580mm范圍內割草。由于期間各低廉，保養(yǎng)、維修方便，使用靈活，只要將刀磨快，就能達到較為理想的割草效果。因此，一般的草坪都使用旋刀式割草機作業(yè)，使得旋刀式割草機稱為國內外最流行的割草機1 6 。按配套動力和作業(yè)方式分可以分為：手推式、手扶隨行式、手扶自行式、坐騎式和拖拉機懸掛式割草機。按動力驅動方式主要分為人畜力驅動、發(fā)動機驅動和電力驅動三種形式割草機。其中，以發(fā)動機驅動的割草機最多，發(fā)動機多為單缸汽油機。太陽能割草機雖然已有生產，但應用較少。動力驅動的割草機按牽引方式或懸掛方式可分為前置式、側置式、后置式、中置式割草機。目前，也有旋刀式手推隨行式割草機，大部分采用中置懸掛，而滾刀手推隨行式割草機多采用前置式掛接，大型的割草機則采用混合牽引方式。1.2國外旋刀式割草機械的發(fā)展狀況在割草機問世之前，草坪的修剪主要工具是鐮刀，放牧牛羊也是保持草地平整的重要方法。隨著高爾夫球、網球及足球等運動的興起，人們擁有平整美觀的草地做運動場地的要求越來越迫切。1805年英國人普拉克內特發(fā)明了第一臺收割谷物并能切割雜草的機器，由人推動機器，通過齒輪傳動帶動旋刀割草，這就是旋刀割草機的雛形。1805年英國工程師托馬斯普拉克獲得了第一臺割草機的發(fā)明專利，當時的割草機是裝有環(huán)形刀，機體笨重且運轉不恨理想。到1830年，埃文馬丁制造出了類似于今天試用的手扶滾筒割草機。早期應用普遍的是王府式割草機，通過加大割幅及提高機具的前進速度來提高機具的生產率。20世紀70年代各國開始研制旋刀式割草機，利用高速旋轉的割刀對植株進行無支撐切割，此類機具具有結構簡單，維護保養(yǎng)時間少，不需磨刀、換刀等優(yōu)點。近年來，歐美發(fā)達國家的割草機設備更加成熟，結構參數更加合理，可靠性、生產率提高很快。生產割草機的國際著名企業(yè)有沒過紐荷蘭、約翰迪爾、凱斯公司，英國弗格森公司，韓國成元公司，德國威格公司和前進公司等。他們生產的設備無論在機械結構、動力配套、液壓系統(tǒng)還是控制系統(tǒng)方面都處理得很成功，一些最新的科學理論、最新的科研成果和最新的科學技術都在這些機械設備上有體現(xiàn)。例如在控制系統(tǒng)方面，單片機、可編程控制器PLC、工業(yè)控制機控制IPC等得自動化控制手段都得到充分的應用。一些發(fā)達國家如美國已經發(fā)明機器人割草機，實現(xiàn)了自動化作業(yè)。目前國外大多使用滾筒式、圓盤式、水平旋轉式或旋刀式割草機，這些割草機堅固耐用，工作速度快。這些機具一次通過就能完成割草、壓扁、成條三道工序1 2。1.3國內旋刀式割草機械的發(fā)展現(xiàn)狀隨著社會的進步和經濟的發(fā)展，人們對生存環(huán)境的要求也越來越高，城市環(huán)境的保護得到越來越多的重視。我國草坪建設也得到了迅速的發(fā)展。草坪美化環(huán)境，固土護坡，凈化空氣多種功能已經成為人們的共識。我國生產割草機起步較晚，生產企業(yè)規(guī)模普遍較小，產品用途較為單一，均沒有形成規(guī)模批量，所以長期以來，割草機均以進口為主。據統(tǒng)計，到1999年底我國各種園林機械保有量達10萬臺，1999年的割草機銷售量在3萬臺左右，其中80%為進口。改革開放以來，我國的草坪業(yè)由興起到長足發(fā)展，只有十幾年的時間，卻為草坪機械業(yè)的發(fā)展帶來了勃勃生機 。首先是機械先進，90%以上為進口產品，其次外從草坪建植到養(yǎng)護生產環(huán)節(jié)機械配套齊全，基本上實現(xiàn)了全程機械化，再次是產品品種多、系列化程度高。而在草坪機械中割草機發(fā)展最快，我國引進使用的割草機有美國和日本等十幾個國家的幾十種機型，我國也已經開始生產割草機，目前國內外所用的割草機種類繁多，其分類方法也多樣化。我國目前生產的割草機以刀具類型可分為滾刀式和旋刀式兩大類。據調查，國內生產割草機的廠家大約有50家左右。多數為園藝系統(tǒng)的公司以及轉產割草機的機械廠。市場上草坪修剪機的品牌很多，有進口的產品，也有國內制造和中外合資的，從功率2.61.2千瓦，剪幅從43.2127厘米。中美合資江蘇淮陰泛亞園林機械有限公司，生產力特牌NEAT草坪割草機，占國內市場50%的市場份額，現(xiàn)年產量達5000臺。目前正這首進行年產5萬臺的割草機技術改造，氣動力選用日本本田發(fā)動機。南通機床為轉產生產割草機的廠家。其產品為草地王系列產品：56cm自走式草坪割草機；84cm隨進式割草機；84nm電啟動式割草機；122cm坐騎式剪草機。該廠生產除發(fā)動機以外的零部件，發(fā)動機多選用美國產品，1999年已有產品出口美國。山東省萊州市仲院宇峰鍘草機廠研制出全新微型電動鍘草機，該機以單相照明電為動力，無電地區(qū)或停電時用165、175、180等型號柴油機為動力，適宜鍘切玉米秸、麥秸、稻草以及青貯飼料，每小時鍘草量300400 kg，切草長度為1.52 cm。整機結構緊湊，體積小，重量輕，全機重僅32 kg，移動方便，并具有切碎均勻、出料順暢、揚程遠、噪音低等特點。安徽飛彩車輛股份有限公司“十五”期間進行了技術改造，改造后計劃年產6萬臺割草機。其中代表產品之一是手扶式寬幅割草機系列，年產5萬臺，以22161型為例，發(fā)動機為4沖程，4.8，割草寬度53cm，自走式；代表產品之二是駕乘式割草機系列，年產1萬臺，以16-38HXL型為例，為4沖程，11.7 kW，97cm循環(huán)割草，帶驅動。目前，我國已經研制開發(fā)出來草坪割草機試驗臺，草坪割草機為現(xiàn)代城市綠化的重要設備，目前市場上國產的機器均有一定的市場，但質量參差不齊。對于草坪割草機的安全指標，僅有檢測方法，沒有現(xiàn)成的撞擊試驗專用設備。為了對其進行科學的測試，北京市農機試驗鑒定推廣站研制成功草坪割草機專用試驗臺。該試驗臺自動化程度高，采用了氣動傳動技術、機電安全鎖定機構及氣動調速技術，可對國內各型草坪割草機進行安全性能試驗，能夠完成草坪機的撞擊試驗和刀片護罩強度試驗。試驗結果表明，該專用試驗臺達到國內先進水平，檢測快捷，安全性高10 11。1.4國內外旋刀式割草機械存在的問題雖然旋刀式割草機的理論和制造技術已經相當成熟，但是結構簡單，操作方便、低噪音、高性能的割草機并不多。旋刀式割草機的配套動力有汽油發(fā)動機(有電纜或蓄電池供電)和汽油機兩種?；诎踩矫娴脑蛴呻娎|供電的割草機只能在小面積上使用，而蓄電池供電的割草機，因機器重量較大，且蓄電池需經常充電（一般完成700平方米后需進行充電）。所以，在小型割草機上（2.2 kW以下）常采用汽油發(fā)動機作為配套動力機。而在2.2 kW以上的割草機多采用汽油機作為配套動力機。以汽油機作為動力的旋刀式割草機，其噪聲污染比較嚴重，它的噪聲源為汽油機和旋刀裝置。目前，國內外采用的都是合金彈簧鋼，經普通淬火加中、高溫回火后得回火索氏體或回火屈氏體，硬度在HRC4045，以保證一定的強度和韌性。但生產上遇到的最大難題是合金彈簧鋼如65Mn鋼加工硬化率高，冷彎成型性差。此外，這樣的熱處理工藝并不能很好地滿足刀片強韌性和耐磨性的要求，主要失效形式是磨損。如鉸接式刀片往往是3天就要卸下來磨一次。有時遇到土質不好，有鐵絲石頭等硬物時，還經常發(fā)生刀片斷裂2 3 10。1.5割草作業(yè)的主要作用割草作為草坪修整的一項最基本作業(yè)，要求使用簡單高效的割草機械，保質保量完成割草作業(yè)任務。同時，盡量降低其噪音污染，不給周圍環(huán)境造成負面影響。割草的主要作用是保持草坪上草的可控性正常生長，并通過割草機的修剪，保持人們預期的生長高度以及生長形態(tài)，使草坪美化環(huán)境的功能和其他功能得到充分發(fā)揮。目前，大型生態(tài)園的綠地設計已是房地產開發(fā)團中一個重要環(huán)節(jié)，草地是綠化的一種重要形式。目前，庭院里修整草地通常使用身背柴油機作動力，采用尼龍繩甩打草葉；或者是使用電動、柴油機的割草機，這種割草機體積大、噪音大，適用于空曠大草坪，易夾草出故障，遇到石塊可能使刀片斷裂，發(fā)生事故。隨著國內人們生活水平的提高，人們對居住的綠化水平要求越來越高，尤其帶花園的別墅不斷增加，更需要開發(fā)一種適合小面積草地、簡單靈活的手推式割草機3。1.6割草機割草的基本要求及注意事項1.6.1基本要求（1）割草高度可根據要求調整，適應高度調整范圍大，當草坪要求修剪很低能達到要求。（2）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。（3）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。（4）割草機對草坪碾壓輕、傷害少。（5）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），以便于灑落在草坪下及時腐爛。（6）割草機質量好，故障少，節(jié)省燃料、效率高。（7）易于操作、輕便靈活、維修調試方便，零部件通用性和互換性好。（8）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8。1.6.2注意事項（1）不可以將手動割草機用于割除攀藤植物、屋頂或陽臺上的青草等，那樣有可能傷害到身體。（2）每次使用之前都需要進行一次檢查，確認所有的螺栓、螺母、工具都沒有磨損或損壞，對于磨鈍或損壞了的刀片應當更換。（3）再檢查一下要割草的草坪表面，要清除干凈石頭、木塊、電線等其他堅硬的物體，這些物品碰到刀具時會飛甩出去而無法控制。（4）旁邊有人，尤其是兒童和動物的時候，不要使用該割草機。（5）割草時一定要穿用防滑底做成的結實靴子。（6）旋轉的刀片轉筒可能會造成人身傷害，刀片轉筒和操作人員之間的安全距離是通過導桿隔開的，一定要一直保持這個安全距離。在堤岸或斜坡上割草時尤其要注意，一定要順著斜坡的方向割。（7）當后退拉動割草機時要特別小心，有絆倒的危險。（8）任何時候都不要將手或腳放在運動部件的上方或下方。（9）如果刀具或割草機遇到障礙或堅硬的物體時，一定要適當全面地檢查割草機。（10）只有在能見度好，視野清晰的時候才可以進行工作8。1.6研究的內容和方法根據我國割草機的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題以及人們草坪割草機的更高要求，對現(xiàn)有的割草機進行改進。在旋刀式割草機的基礎上，通過對其做減噪處理和刀片的優(yōu)化處理，利用現(xiàn)代設計方法，設計出一款結構簡單、操作方便、低噪音、高效率的旋刀式草坪割草機。設計旋刀式草坪割草機的整體結構，主要由汽油發(fā)動機、傳動軸、工作軸、割草機機架、手把、行走膠輪、旋刀刀片組成。汽油發(fā)動機機提供動力，通過傳動軸和工作軸為旋刀裝置提供動力。旋刀裝置主要部件為旋刀刀片。討論分析了旋刀式割草機機的基礎參數，參考已有旋刀式割草機的參數，既要保證工作要求，又要盡量減小噪音污染并提高刀片的時候用壽命。根據選定的有關參數，由經驗公式計算出旋刀式割草機所需的功率，根據該功率選擇適合的汽油發(fā)動機型號。該課題應用的研究方法：理論設計、繪制模擬樣機并進行仿真模擬。既要保證割草機的使用要求，又要盡量減小噪音污染，并提到刀片的使用壽命。1.7預期目標（1）整機結構簡單，維護方便，質量輕，尺寸小，機動性好。（2）汽油發(fā)動機為工作動力源，人作為行走動力，造價低、可靠性高、使用簡便，具有節(jié)省能源，降低污染的特點。（3）適于一般草坪維護，成本低廉，有利于大規(guī)模推廣應用。2 整機總體設計方案2.1 設計原則對于旋刀式割草機的總體設計，要遵循的設計原則（1）首先滿足農藝要求并適應小區(qū)草坪的面積限制，具有良好的轉向性和操作靈活性。（2）吸收國內外設施農業(yè)作業(yè)機械的新技術，采用新原理、新結構、新工藝、做到設計合理、使用可靠、優(yōu)質高效、物美價廉，能廣泛推廣。（3）零部件的通用化、標準化程度高。（4）整機結構簡單、成本低廉、操作簡便、維修方便、質量輕、機動性好。2.2 旋刀式割草機的設計方案圖2-1旋刀式割草機圖2-2旋刀式割草機簡圖1.工業(yè)腳輪 2.工業(yè)腳輪架 3.下機架 4.上機架5.發(fā)動機6.推桿7.工業(yè)走輪架 8.工業(yè)走輪9.工作軸 10.刀片如圖 2-2 所示，旋刀式割草機主要工業(yè)腳輪、下機架、發(fā)動機、上機架、推桿、工作軸、工業(yè)走輪和刀片等組成。汽油發(fā)動機提供動力，其輸出軸通過花鍵與裝配有刀片的工作軸相連，帶動旋刀工作，使其實現(xiàn)割草動作，發(fā)動機有油門控制旋鈕，通過旋轉旋鈕控制發(fā)動機的轉速以及停止，從而實現(xiàn)控制選到的工作轉速，實現(xiàn)對旋刀的工作控制。手推式割草機的動力是來源于行走輪驅動，即靠人的推力來驅動。查閱人機工程手冊，人步行速度約為35千米/時，即4864米/分，考慮到要推動割草機進行切割，選取人的步行速度為48米/分，即0.8米/秒。查閱機械設計手冊得到以下數據：成年男性身高：1825周歲 15541830毫米2635周歲 15451851毫米3660周歲 15531798毫米平均身高：1860周歲 15431814毫米成年女性身高：1825周歲 14571709毫米2635周歲 14491698毫米3660周歲 14451683毫米平均身高：1860周歲 14491697毫米成年男性臂長：1825周歲 279350毫米2635周歲 280349毫米3660周歲 278348毫米平均臂長：1860周歲 279349毫米成年女性臂長：1825周歲 253319毫米2635周歲 253320毫米3660周歲 251317毫米平均臂長：1860周歲 252319毫米立姿工作崗位工作高度：男性：95010501150毫米105012001300毫米女性：8509501050毫米100011001200毫米綜合以上因素，設計推桿機支架的尺寸，并且根據不同性別和不同年齡將推桿的高度和傾斜角度設計成可以調節(jié)的。站立工作時操作的有關尺寸，以及人體需要的可能活動空間.由人機工程手冊查得，人體身高尺寸（成年男性）多在170 cm左右。因此，推桿距地面的高度取為1000毫米,且可在8501300毫米之間調節(jié)，符合人體作業(yè)適應度。設計原則：工作場地的高度取決于作用力、操作者的身高、操作者操作物件的尺寸、以及視野范圍。A：精密工作，靠肘支撐工作。（設計尺寸針對男性：105115毫米 針對女性：100110毫米）B：虎鉗固定在工作臺上的高度：113毫米C：輕手工工作。（男性：95100毫米 女性：9095毫米）D：用勁大的工作。（男性：8095毫米 女性：7590毫米）本設計屬于D范圍內的設計。又因為該割草機是手推式的，動力來源于人的行走以及推力。應考慮到其結構尺寸方面的因素，因而行走輪直徑不宜過大。其旋刀刀尖速度要求達到7197 m/s，在這個速度范圍能使選到旋轉引起的噪聲降到比較合理的水平，并能正常工作。如果輪子直徑過大，將會使機具底盤抬高，影響整機的協(xié)調性，如果輪子直徑過小,則推行比較費力,不能達到設計要求,要滿足人的推力在200 N左右都能推動這部割草機才行。初步選取外輪直徑D=80 mm,由人機工程手冊查得，人體身高尺寸（成年男性）多在170 cm左右。因此，推桿距地面的高度取為100 cm，且可在100140cm之間調節(jié)，符合人體作業(yè)適應度。功率消耗計算本設計割草機的功率消耗為割草作業(yè)的功率消耗，行走動力由人提供，不列入計算。旋刀式割草機在平坦地面上的割草消耗功率計算公式為，式中 機器前進速度（m/s）；B 機器割副（m）；切割每平方米面積的莖干所需的功率，一般取=200300。割草機所需功率為。則選用1.5馬力的發(fā)動機。由以上分析確定割草機的各項參數：割草機的整體寬度：495mm；割草機的割幅：400mm；割草高度：2580mm；旋刀寬度：B=58mm；旋刀厚度：l=3mm；機架離地高度：h=200mm；發(fā)動機轉速：n=3600r/min；旋刀的轉速：n=3600r/min=75.4m/s；旋刀的刀尖速度：v=7197m/s；切割速度介于7197ms之間，合適；人的持續(xù)推力為1520kg，取F=200N；則p=Fv=2000.8=0.16；集草類型：就地灑落。選取HONDA本田GX35汽油機，其主要技術參數如表2-1所示：3 旋刀式割草機主要部件的設計與計算3.1割草機工作部分設計圖3-1刀組結構圖表2-1 本田GX35汽油機技術參數項目技術參數汽油機型號GX35汽油機型式單缸、四沖程氣缸直徑（mm）39.0活塞直徑（mm）30.0排量（mL）31標定轉速(r/min)3600最大功率（ps）1.5旋轉方向逆時針方向（面向輸出軸）化油器型式膜片式點火系統(tǒng)晶體化，無觸點火花塞編號GMR5H(NGK)起動方式手拉反沖起動外形尺寸（長寬高）（mm）198234240調速器型式離心重錘式燃油箱容量（L）1凈重（kg）3.4(無離合器)如圖3-1所示：旋刀通過螺紋圓柱銷定位用螺母固定在工作軸上，工作軸通過花鍵與發(fā)動機輸出軸連接，軸向定位在軸上開兩個11 mm深的孔用螺紋圓柱銷定位。工作部件由一組這樣的機構構成，旋刀可以隨時更換。3.1.1 旋刀的設計圖3-1旋刀圖3-2旋刀結構圖旋刀的結構圖如圖3-2，材料是65Mn鋼，等溫淬火后硬度為4250HRC，,。3.1.2 傳動軸的設計材料是合金結構鋼40MnB，調質處理，硬度為28HRC，,，,軸上一端為內花鍵，結構如圖3-3。圖3-3傳動軸圖（1）軸徑的初步計算根據軸的扭轉強度條件 ,式中：扭轉相應切力，；軸所受的扭矩，；軸的抗扭截面系數，；軸的轉速，；軸傳遞的功率，；計算截面處軸的直徑，。已知。其中，得，對于空心軸，式中為空心軸的內徑與外徑之比，通常取=0.50.6。已知P =1.25，n=3600 r/min，軸的材料選用 40MnB， 。將其代入式中，得實心軸軸徑；空心軸軸徑。故輸出軸的實心部分最小軸徑要大于7.73mm，空心部分最小軸徑要大于7.90mm，（2） 軸的結構設計 圖3-4傳動結構軸傳動軸的結構簡圖如上圖3-4，一有內花鍵，另一端直接與發(fā)動機的輸出軸相連；通過花鍵連接將動力傳導至工作軸。3.1.3 工作軸的設計材料是合金結構鋼40MnB，調質處理，硬度為28HRC，,，,軸上一端為外花鍵，結構如下圖3-5。圖3-5工作軸軸徑的初步計算同上，工作軸最小軸徑要大于7.90mm。軸的結構設計圖3-6工作軸結構圖傳動軸的結構簡圖如上圖3-6，一端有加工有外花鍵，與傳動軸相連，另一端連接旋刀，帶動旋刀進行割草作業(yè)。3.1.4傳動機構設計傳動軸和工作軸通過花鍵連接，以此調整旋刀離地的高度，實現(xiàn)對割草高度的調節(jié)。圖3-7傳動機構3.2推桿的設計材料是低合金結構鋼Q345做成的鋼管，有推桿和推桿套兩部分組成，可伸縮滿足不同身高的人對割草機的操縱，結構如下3-8。圖3-8推桿結構圖3.3機架的設計3.3.1萬向輪的設計割草機的行走輪，采用工業(yè)腳輪和工業(yè)車輪的設計理念，充分考慮割草機低速行駛的特點，行走輪材料采用聚甲醛POM，材料選擇依據：聚甲醛耐磨性和剛性高于尼龍，尤其是彈性模量高、硬度高，這事其他塑料所不能比的；聚甲醛自潤滑性能好，耐磨性好，摩擦因數為0.150.35，極限值為；聚甲醛有較小的蠕變性和吸濕性，故其尺寸穩(wěn)定性好；長期使用溫度為-40100；用聚四氟乙烯填充的聚甲醛，可顯著降低米擦因數，提高耐磨性極限值。因此聚甲醛聚甲醛常被用來制作相對強度有一定要求的一般結構零件，適用于在輕載荷、霧潤滑或少潤滑條件下工作的各種耐磨受力傳動零件，以及制作間摩擦自潤滑零件。走輪的大小尺寸應與割草機的整體形狀和尺寸緊緊相連。根據機具整體設計方案并參考GB/T 14688-1993等相關國標數據，割草機的前輪采用萬向輪，以方便割草機的轉向，以實現(xiàn)機動靈活的割草作業(yè)，后輪采用腳輪形式。萬向輪的外徑是，其具體形狀參照機械設計手冊中工業(yè)腳輪的形狀和尺寸。結構采用萬向輪支架裝配，萬向輪支架材料選用HT200，并將支架焊接在割草機機架上。由公式得：外輪的轉速萬向輪結構如圖3-9。圖3-9萬向輪結構圖3.3.2 腳輪的設計輪子材料是聚甲醛POM，支架材料為HT200，由于萬向輪和腳輪的支架結構尺寸不相同，為了是機架在平地上保持水平，取腳輪的外徑為170mm，其具體形狀參照機械設計手冊中工業(yè)車輪的形狀和尺寸。結構采用腳輪支架裝配，同樣焊接在割草機底部底部。結構如圖3-10。圖3-10腳輪結構圖3.3.3 機架的設計（1）機架材料是低合金結構鋼Q345做成的結構用冷彎空心型鋼，由下機架和上機架兩部分組成，可通過調節(jié)銷軸實現(xiàn)對機架高度的調節(jié)，從而實現(xiàn)對旋刀離地高度的調節(jié)，實現(xiàn)對割草高度的調節(jié)。結構如下3-11。圖3-11機架結構圖（2）銷軸的選擇銷主要分為用于固定零件之間相對位置的定位銷，用于連接的連接銷和用于安全裝置中的過載剪斷元件的安全銷。本設計中上機架和下機架的鉸接處用銷軸連接。銷軸材料選用35鋼，調質處理，硬度為2838HRC，表面氧化。根據具體的情況要求以及方便操作的要求，選用銷軸（GB/T 882-2000），開口銷（GB/T 91-2000）?？紤]到割草機工作時對銷軸有一些沖擊，故取許用剪切應力，許用壓應力，抗拉強度。發(fā)動機的質量為3.4kg,燃油箱容量為1L，裝滿燃油時燃油質量為0.725kg，上機架材料采用16Mn。其質量為1.6kg。故作用在每個銷軸上的力為銷軸工作面的擠壓應力 ，計算結果：的強度條件，安全。銷軸的剪切應力 。計算結果：的強度條件，安全。銷軸的彎曲應力 。計算結果：的強度條件，安全。3.4.4刀殼的設計外殼材料選用HT100，選用依據是HT100有一定的強度，抗壓強度非常高，有良好的吸振性、減振性和潤滑性，有良好的切削加工性與鑄造性，可用于制造外罩、手把等形狀簡單、對強度無要求的零件。圖3-12外殼結構圖外殼的外形上方下圓，外殼的頂部有四個孔，可使用螺釘將其固定在機架底部。起到安全防護和收集草屑的作用。在外殼的一端有延伸的排草口。因為旋刀結構設計上，在兩端有刃口和翼片，當旋刀旋轉割草作業(yè)時，翼片可將刀殼內的空氣排出，這時刀殼內形成負壓，當草長的較高，割草機前進時，刀殼前部下緣會把草按倒；當草長得茂盛而發(fā)生倒伏時，刀殼外的空氣刀殼內時，可對倒伏的草起到提升的作用。翼片旋轉形成的氣流可將刀刃切下的草屑懸浮到氣流中，經排草口排除刀殼，就地灑落。從而避免出現(xiàn)草屑在刀殼內堵塞的現(xiàn)象。 4 旋刀式割草機傳動系統(tǒng)設計與計算本次設計的手推旋刀式割草機的傳動部分采用花鍵連接的軸組成。當發(fā)動機工作使得輸出軸轉動時，通過花鍵連接的工作軸旋轉，使得旋刀也一起轉動，通過旋刀的高速旋轉動作，將草坪上多余高度的草割斷。4.1動力傳遞方案動力傳動方案如圖4-1所示：圖4-1動力傳動方案4.2傳動比的計算電動機的轉速為3600r/min，用n表示，旋耕刀的轉速為 3600 r/min，用表示，則割草機的傳動比。4.3傳動系統(tǒng)計算與工作軸設計割草機的傳動軸和輸出軸之間用花鍵連接，花鍵連接有外花鍵和內花鍵組成，花鍵連接具有受力均勻、可承受較大載荷、對中性好、導向性好等特點，花鍵連接的齒數尺寸、配合等均按標準選取。本設計采用定心精度越高，定心的穩(wěn)定性好的矩形花鍵，矩形花鍵的定心方式為小徑定心。4.3.1載荷計算輸入轉矩 名義切向力 單位載荷 4.3.2齒面接觸強度計算齒面壓應力 取。齒面許用壓應力 。計算結果：的強度條件，安全。4.3.3齒根彎曲強度計算齒根彎曲應力,取,。齒根許用彎曲應力 。計算結果：的強度條件，安全。4.3.4齒根剪切強度計算 。 應力集中系數 剪切應力 。齒根最大剪切應力 。許用剪切應力 。計算結果：的強度條件，安全。4.3.5齒面耐磨能力計算齒面壓應力 齒面磨損許用壓應力。計算結果：的強度條件，安全。花鍵副長期工作無磨損時耐磨損能力計算齒面壓應力 齒面磨損許用壓應力（查表5-3-38）。計算結果：的強度條件，安全。外花鍵的扭轉與彎曲強度計算彎矩，彎曲應力 。當量應力 。許用壓應力 計算結果：的強度條件，安全。5主要部件的強度分析 軸的校核對工作軸進行扭轉剛度校核計算對工作軸進行受力分析，其受力分析圖如下：軸材料選用合金結構鋼40MnB。,，。圖5-1工作軸的受力圖圖5-2工作軸扭矩圖工作軸所受扭矩 ，軸的扭轉變形角用每米長的扭轉角來表示，階梯軸的扭轉角的計算公式為。式中：階梯軸第i段上所受的扭矩，。 軸的材料的剪切彈性模量，對于鋼材，。 階梯軸第i段幾面的極慣性矩，對于圓軸，。 階梯軸第i段的長度，。 階梯軸受扭矩作用的軸段數。工作軸的扭轉角為。 軸的扭轉剛度條件為，為軸每米長的允許扭轉角，與軸的使用場合有關。對于一般傳動軸，可??；對于精密傳動軸，可取；對于精度要求不高的軸，。在割草機工作軸的傳動中，因為是一般傳動，所以取。計算結果：滿足強度條件，安全。6總結（1）本文分析了目前國內外草坪割草機械的現(xiàn)狀及存在問題，研究了普通草坪的物理狀況，為旋刀式割草機參數提供依據。（2）針對當前國內草坪面積不大卻形狀各異、要求割草靈活方便的問題，結合草坪修剪及方便實用和農藝特點，吸收了JUS-420旋刀式剪草機及其它經典機型的設計理念，提出旋刀式割草機的改進設計的設計思路。（3）在整機設計中，以汽油發(fā)動機作為動力，體積小、成本低、工作可靠、。采用裝配式機架，汽油發(fā)動機輸出動力帶動旋刀工作，發(fā)動機固定在機架上方，使整機結構簡單緊湊又可根據不同工作環(huán)境以及工作要求調整機架。行走輪與機架直接固定，通過操向桿實行轉向。其他零部件經過計算校核后，盡可能采用通用件或標準件，體現(xiàn)了經濟、實用、操作簡易、維護簡單、成本低廉的設計原則。致 謝對于這次畢業(yè)設計的完成，首先感謝母校塔里木大學的辛勤培育，感謝學校給我提供了如此難得的學習環(huán)境和機會，使我學到了許多新的知識、