1、0推移式割草机设摘 要：割草机是标准服务农业的一种常用机械,但是适用面积小、形状不规则或地形复杂的地段且操作使用便捷、灵活的小型推移式割草机却很少见。因此,在研究我国广泛应用的一些割草机技术的基础上,设计了实用简单的推移式割草机,其特点是结构简单、轻便、工作头前伸和支架高度可调;本文介绍了,推移式割草机的总体结构、工作原理、电机选择及传动比的计算相关机构的校核。实验结果表明,该机具有操作简便、使用和携带方便、转向灵活等点,能有效降低劳动强度。关键词：割草机；设计；推移式；The Design of Lawn Mower Goes On Type Abstract：Mowing - machin
2、e is a type of machine in normal service agriculture. But hand-push minimowing - machine which is suited close - quarter or irregularity area or complex land form and easy application is absence. Based on technic of mowing- machine which extensive used at our country, a type of simple and utility po
3、rtable hand-push mowing - machine was designed. The features are simple structure and lightweight and protrusive working parts and adjustable support element. This paper explanted gross structure of hand-push minimowing - machine and operating principle and selecting motor and calculation drive rati
4、on and design cutting knife. The result of testing indicate that hand-push minimowing - machine operated easy and transported convenience and turned quickly, decreased amount of labour.Key words: Mowing Machine；Design；Hand-push11 前言1.1 割草机的发展历史在割问草机世之前，草坪的修剪主要工具是镰刀，放牧牛羊也是保持草地平整的重要方法。随着高尔夫球、网球及足球等运动的
5、兴起，人们拥有平整美观的草地做运动场地的要求越来越迫切。1805 年英国人普拉克内特发明了第一台收割谷物并能切割杂草的机器，由人推动机器，通过齿轮传动带动旋刀割草，这就是旋刀割草机的雏形。1830 年，英国纺织工程师比尔.布丁取得了滚筒割草机的专利，1832 年兰赛姆斯农机公司开始批量生产滚筒割草机，1902 年英国人伦敦恩斯制造了内燃机做动力的滚筒式割草机，其原理至今还在使用。在西方发达国家，20 世纪初期，割草机就得到了快速的发展。随着社会的进步和经济的发展，人们对生存环境的要求也越来越高，城市环境的保护得到越来越多的重视。我国草坪建设也得到了迅速的发展。草坪美化环境，固土护坡，净化空气多
6、种功能已经成为人们的共识。 从第一台滚刀式割草机的问世，到现在已经过了 100 多年了，原来主要应用于牧场的机械已经发展成为有几十个品种，适用于不同场合的割草机。我国生产割草机起步较晚，生产企业的规模普遍较小，产品用途较为单一，均没有形成规模批量，所以长期以来，割草机均以进口为主。据统计，到 1999 年底我国有各种园林机械 10 万台，1999 年的割草机销售量在 3 万台左右，其中 80%为进口。我国割草机进口主要来自于日本、美国、意大利、瑞典等国家，进口价格在 0.38 万元到 5.8 万元。改革开放以来，我国的草坪业由兴起到长足发展，只有十几年的时间，却为草坪机械业的发展带来了勃勃生机
7、 。首先是机械先进，90%以上为进口产品，其次外从草坪建植到养护生产环节机械配套齐全，基本上实现了全程机械化，其三是产品品种多、系列化程度高。而在草坪机械中割草机发展最快，我国引进使用的割草机有美国和日本等十几个国家的几十种机型，我国也已经开始生产割草机，目前国内外所用的割草机种类繁多，其分类方法也多样化 【1】 。我国目前生产的割草机以刀具类型可分为滚刀式和旋刀式两大类。滚刀式割草机由带有刀片的滚筒和和不动的床刀组成。它较旋刀式割草机有更好的修剪质量，是高质量草坪最常用的割草机型。适用于草高 3-80 毫米的草坪，其问题主要是价格贵，维修保养要求严格。而旋刀式割草机是由横向悬挂在直立轴上的刀
8、片高速旋转打切草的上部叶片，它适合于在 25-80 毫米范围内的剪草。由于其价格低廉，保养、维修方便、使用灵活，只要将刀片磨快，剪草效果还是可以的。因此，一般要求的草坪都选2用它，成为目前国内外最流行的割草机。以动力划分可以分为机动和人推两类。人推的主要是滚刀式，小巧灵活，适于家庭庭院中小型草坪使用。机动的又分为柴油机、汽油机和电动机三类驱动。以动力划分可以分为机动和人推两类。机动的又分为柴油机、汽油机和电动机三类驱动。1.2 我国割草机的发展1.2.1 发展状况据调查，国内生产割草机的厂家大约有50家左右。多数为园艺系统的公司以及转产割草机的机械厂。市场上草坪修剪机的品牌很多，有进口的产品，
9、也有国内制造和中外合资的，从功率2.6-1.2千瓦，剪幅从43.2-127厘米。国内的生产厂家主要有：中美合资江苏淮阴泛亚园林机械有限公司，生产立特牌-NEAT 草坪割草机，占国内市场的 50%，现年产 5000 台。目前正着手进行年产 5 万台割草机的技术改造，其动力选用日本本田发动机。南通机床厂为转产生产割草机的厂家。其产品为地草王系列产品；56 厘米自走式草坪割草机（4.5 千瓦） ，84 厘米随进式割草机（7.8 千瓦） ，84 厘米电启动式割草机（7.8 千瓦） ，122 厘米坐骑式割草机（13.4 千瓦） 。该厂生产除发动机以外的零部件，发动机多选用美国产品，1999 年已经有产品
10、出口美国。 山东省莱州市仲院宇峰铡草机厂研制出全新微型电动铡草机，该机以 0.75-1.1kW 单相照明电为动力，无电地区或停电时用 165、175、180 等型号柴油机为动力，适宜铡切玉米秸、麦秸、稻草及青贮饲料，每小时铡草量 300-400kg，切草长度为 1.5-2cm。整机结构紧凑，体积小，重量轻，全机重仅 32kg，移动方便，并具有切碎均匀、出料顺畅、扬程远、噪音低等特点。目前，我国已经研制开发出来草坪割草机试验台，草坪割草机为现代城市绿化的重要设备，目前市场上国产的机器均有一定的市场，但质量参差不齐。对于草坪割草机的安全指标，仅有检测方法，没有现成的撞击试验专用设备。为了对其进行科
11、学的测试，北京市农机试验鉴定推广站研制成功草坪割草机专用试验台。该试验台自动化程度高，采用了气动传动技术、机电安全锁定机构及气动调速技术，可对国内各型草坪割草机进行安全性能试验，能够完成草坪机的撞击试验和刀片护罩强度试验。试验结果表明，该专用试验台达到国内先进水平，检测快捷，安全性高。1.2.2 存在问题国内割草机械市场发展缓慢，我国草坪机械产品全线接受检验，应用中暴露出些质量问题。对此，有关专家认为，当前我国畜牧机械产品质量水平低的原因有以下3几个方面。产品品种不全，成套性差。美国约翰迪尔公司的割草机械有 13 个品种 49 个机型；纽荷兰公司现生产 12 个品种 25 个机型，可供各种经营
12、规模的用户选择。我国的用户不能根据自己的经营规模选择合适的机具，机具使用效益不高。产品技术水平低。割草机械产品技术水平高低是衡量该行业整体科学技术水平的重要标志之一。一段时间内，由于资金投入严重不足，技术创新的原动力、研发能力、技术模仿步伐放缓甚至停顿。我国已定型的割草机械大部分属国外上世纪的技术水平，20 多年来基本没有什么大的改进与创新。缺乏应有的售后服务体系。 专家分析认为，造成割草机械产品质量水平低的原因有多方面，但缺乏资金投入和人才短缺是造成研发能力和生产制造工艺水平低的关键所在。1.3 推移式割草机的使用1.3.1 设计用途目前，大型生态园的绿地设计已是房地产开发团中一个重要环节，
13、草地是绿化的一种重要形式。目前，庭院里修整草地通常使用身背柴油机作动力，采用尼龙绳甩打草叶；或者是使用电动、柴油机的割草机，这种割草机体积大、噪音大，适用于空旷大草坪，易夹草出故障，遇到石块可能使刀片断裂，发生事故。随着国内人们生活水平的提高，人们对居住的绿化水平要求越来越高，尤其带花园的别墅不断增加，更需要开发一种适合小面积草地、无噪音的手推式割草机。本次设计的推移式割草机是专为家庭庭院及私人花园设计的，不适用于公共设施、公园、运动场、道路、农场和林场等场合 【2】 。1.3.2 注意事项1）不可以将手动割草机用于割除攀藤植物、屋顶或阳台上的青草等，那样有可能伤害到身体。2）每次使用之前都需
14、要进行一次检查，确认所有的螺栓、螺母、工具都没有磨损或损坏，对于磨钝或损坏了的刀片应当更换。3）再检查一下要割草的草坪表面，要清除干净石头、木块、电线等其他坚硬的物体，这些物品碰到刀具时会飞甩出去而无法控制。4）旁边有人，尤其是儿童和动物的时候，不要使用该割草机。5）割草时一定要穿用防滑底做成的结实靴子。6）旋转的刀片转筒可能会造成人身伤害，刀片转筒和操作人员之间的安全距离是通过导杆隔开的，一定要一直保持这个安全距离。在堤岸或斜坡上割草时尤其要注4意，一定要顺着斜坡的方向割。7）当后退拉动割草机时要特别小心，有绊倒的危险。8）任何时候都不要将手或脚放在运动部件的上方或下方。9）如果刀具或割草机
15、遇障碍或坚硬的物体时，一定要适当全面地检查割草机。10）只有在能见度好，视野清晰的时候才可以进行工作 【2】 。2 割草机概述2.1 割草机的分类按切割器类型可以分为旋刀式、往复式、滚刀式、甩刀式、甩绳式。其中，应用最多的是滚刀式割草机和往复式割草机。往复式割草机割茬低而整齐，草坪损失少，单位割幅的金属用量和功率消耗低，因而成本较低。它的作业速度一般为 68km/h。提高割刀的往复次数并解决割刀的全平衡问题后，作业速度可以提高到1012km/h。往复式割草机适用于切割直立而生长密度不过分高的草坪。旋转式割草机工作平稳，对草坪的适应性强，特别适用于稠密、倒伏、缠连的牧草，能以816km/h 的作
16、业速度工作，生产率高。但是结构复杂，价格高，单位割幅功率消耗大。按配套动力和作业方式分可以分为：为手推式、手扶随行式、手扶自行式、坐骑式和拖拉机悬挂式割草机。按动力驱动方式主要分为人畜力驱动、发动机驱动和电力驱动三种形式割草机。其中，以发动机驱动的割草机最多，发动机多为单缸汽油机。太阳能割草机虽然已有生产，但应用较少。动力驱动的割草机按牵引方式或悬挂方式可分为前置式、侧置式、后置式、中置式割草机。目前，也有旋刀式手推随行式割草机，大部分采用中置悬挂，而滚刀手推随行式割草机多采用前置式挂接，大型的割草机则采用混合牵引方式 【3】 。2.2 割草机割草的基本要求不论是哪一种类型的割草机对草坪修剪的
17、基本要求是一样的：1）割草高度可根据要求调整，适应高度调整范围大，当草坪要求修剪很低能达到要求。2）割草整齐、平整，同一行程前后割草高度一致，两次作业行程衔接平滑、无接茬。3）对地形的适应能力强，仿行能力强，随地形变化前后剪草高度一致。54）割草机质量好，故障少，节省燃料、效率高。5）易于操作、轻便灵活、维修调试方便，零部件通用性和互换性好 【4】 。2.3 推移式割草机的结构特点本次设计的推移式割草机由汽油机、行走轮、支架、扶手架和割草机构组成，割草机构是一种割刀动力旋转工作头，它是在形似两个淋浴莲蓬头对合而成的 a、b壳体内，由连接螺栓作为中心死轴，轴上装带有深沟球轴承的双面圆弧锥齿轮副；
18、一面为齿轮副 I，同轴安装在壳体 a 内，齿轴与小型汽油机的驱动轴花键连接，壳体端口连接支承管；另一面为齿轮副 II，同轴安装在壳体 b 内，齿轴伸出端口外；圆盘割刀由开有花键槽的托盘和压盘夹住，套装在齿轴上，用螺母逼紧固定，头部装上割刀【5】 。2.4 推移式割草机的工作原理割草机以移动式汽油机作为动力，由汽油机驱动传动齿轮和割草装置。行走机构采用手推车架。汽油机转动带动长轴，长轴转动传递到弧形齿轮，两个呈角度的弧形齿轮改变转动的方向，最后转动传递到割草装置，割草装置通过安装在轴上的割刀盘带动割刀旋转完成割草作业。下面结合附 A0 图纸对本割草机进行更详细的描述：工作时，使用者首先根据自身身
19、高调节车架（3）高度，使工作时处于一个舒适的状态，然后手扶车架最上部，启动动力汽油机（4） ，汽油机的转动将会带动长轴（11）转动，长轴的转动传递到弧齿锥齿轮 1（23） ，此时与弧齿锥齿轮 1 啮合的弧齿锥齿轮 2（17）也会进行转动，弧齿锥齿轮 2 的转动传递到轴 1（22） ，从而带动被托盘（19）和压盘（21）夹住的刀片（5）进行旋转割草工作，调节调节轮（1） ，可以改变割草高度，从而达到预期的割草目的。本设计方案的特点是：（1）操作容易、使用和携带方便；（2）转向灵活 ,能有效降低劳动强度；（3）整机重量较低。（4）传动部分结构简单，维护方便。（5）割草动作没有撕扯，对草坪更有益。（
20、6）割草高度可进行调整，实用范围广。6图 1 割草部件Fig 1 Cutting grass parts 图 2 整体示意图Fig 2 Overall schemes73 割草机的总体方案设计和动力机的选择3.1 总体方案设计推移式割草机是由人手推动的。查阅人机工程手册 ，人步行速度约为35千米/时，即4864米/分，考虑到要推动割草机进行切割，选取人的步行速度为48米/分，即0.8米/秒。确定割草机的各项技术规模参数：（1）修剪幅宽 0.4m,修剪高(离地)5-10cm 修剪草高 20cm 以下；修剪效率200m/小时。（2）修剪机重量：15kg；扶把高度 1.2-1.5m 可调 【6】 。
21、3.2 动力机的选择选用的汽油机 1E139F参数如下：汽油机型号 1E139F 汽油机型式 单缸、风冷二冲程最大功率 1.4/6500kw/r/min 噪声 101dB(A)最高稳定转速 9000r/min 排量 33.6cc油箱容积 1.0L 点火方式 无触点化油器型式 膜片式 起动方式 反冲起动传动轴型式 硬轴 背带型式 双肩背带净重 7.7kg 汽油机包装箱尺寸（mm）3303023004 割草机传动部分设计本次设计的推移式割草机的传动部分主要是长轴带动锥齿轮转动，锥齿轮带动另一锥齿轮转动并且改变方向，最后传到到割刀转动，将草坪上多余高度的草割断。传动部分的设计主要是对齿轮的设计。4.
22、1 齿轮传动的类型齿轮传动就装置形式分：1）开式、半开式传动在农业机械、建筑机械以及简易的机械设备中，有一些齿轮传动没有防尘罩或机壳，齿轮完全暴露在外边，这叫开式齿轮传动。这种传动不仅外界杂物极易侵入，而且润滑不良，因此工作条件不好，轮齿也容易磨损，故只宜用于低速传动。齿轮传动装有简单的防护罩，有时还把大齿轮部分地浸入油池中，则称为半开式齿轮传动。它工作条件虽有改善，但仍不能做到严密防止外界杂物侵入，润滑条件也不算最好。82）闭式传动而汽车、机床、航空发动机等所用的齿轮传动，都是装在经过精确加工且封闭严密的箱体(机匣)的，这称为闭式齿轮传动(齿轮箱)。它与开式或半开式的相比，润滑及防护等条件最
23、好，多用于重要的场合。本次设计的推移式割草机割草总成部分尺寸比较小，传动齿轮尺寸和质量比较小，转速比较高，且没有防护罩，如果选用开式容易损坏其寿命，因此齿轮传动选用闭式传动 【7】 。4.2 锥齿轮的计算此处省略 NNNNNNNNNNNN 字。如需要完整说明书和设计图纸等.请联系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载！该论文已经通过答辩5）计算载荷系数根据 V=0.4m/s，7 级精度，由机械设计基础图 10-8 查得动载荷系数1.02，表 10-3 查得 ，表 10-2 查得使用系数 ，表 10-4 查Kv 4.1FHK1AK得锥齿轮 与直齿轮的计算公式相同，故 Hbd320
24、.)6.01(8.2将数据代入后得 2.1.).(. 32KdH由 b/h=10.99，K hp=1.323 查图 10-13 得 Khp=1.3;故载荷系数74.10.HVA6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得mkdtt 34.596.17253317）计算模数 mz40.2cos4.91cos4.2.4 按齿根弯曲强度计算9由机械设计基础式（10-5）得弯曲强度的设计公式为321)(cosFSdn YZKTm（2） 计算式中各参数： 1）计算载荷系数 K： 67.138.201.FVAK2）根据纵向重和度 可得螺旋角影响系数,9. 8.0Y3）计算当量齿数37.26cos431ZV1.5332V4）查取齿形系数由表查得 4.2;6.1FFY5）查取应力校正系数 由表可查得 7.1;58.21SS6）计算大、小齿轮的 并加以比较FSY01379.5.3821FSY6.42FS大齿轮的数值大。由公式（2）设计计算： mYZKTmFSdn 62.1085.65.124cos038.0712)(cos3 24321 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 mn大于由齿根弯曲强度计算的模数， 取 mn=2,已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳算得的分度圆直径 d1=57.62 来计算应有的齿数。于是有:
