手推式草坪修剪机的设计及运动学仿真(附件)【字数：14510】
摘 要摘 要草坪修剪作为草坪修整的一项最基本作业，人们希望使用简单高效经济适用的割草机械来完成草坪修建作业，并轻松完成割草作业任务。同时，要考虑环境保护和可持续发展的要求，设法减轻工作中对环境的影响，尽量降低其噪音污染，不给周围环境造成负面影响。割草的主要作用是保持草坪上草的可控性正常生长，并通过割草机的修剪，保持人们预期的生长高度以及生长形态，使草坪美化环境的功能和其他功能得到充分发挥。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，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、简单灵活的手推式割草机。本设计讨论分析了旋刀式割草机的基础参数，参考已有旋刀式割草机的参数，既要保证工作要求，又要尽量减小噪音污染并提高刀片的时候用寿命。设计出一款经济适用，成本低廉，可大范围推广的割草机械，为人们的居住环境的美化提供良好的实现工具。利用ADAMS软件进行运动仿真对剪草机的运动有更直观的了解。 关键词草坪；修剪机；手推式
目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 草坪修剪机的分类 1
1.3 国内外草坪修剪机的发展历史及现状 3
1.4 研究目的及意义 4
1.5 研究的主要内容和方法 4
第二章 整体设计方案 6
2.1 割草机的基本要求 6
2.2 手推式草坪修剪机设计方案 6
第三章 旋刀式割草机主要部分的设计与计算 10
3.1 割草机工作部分设计 10
3.1.1 旋刀的设计 10
3.1.2 传动轴的设计 11
3.1.3 工作轴的设计 12
3.1.4 传动机构设计 13
3.2 推杆的设计 13
3.3 机架的设计 14
3.3.1 万向轮的设计 14
3.3.2 脚轮的设计 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
15
3.3.3 机架的设计 16
3.3.4 刀壳的设计 17
第四章 旋刀式割草机传动系统的设计与计算 19
4.1 动力传递方案 19
4.2 传动比的计算 19
4.3 传动系统计算与工作轴设计 19
4.4 工作轴扭转刚度校核计算 21
第五章 ADAMS软件仿真 23
5.1 ADAMS软件介绍 23
5.2 仿真过程及结果 23
结论 29
致谢 30
参考文献 31
第一章 绪论
1.1研究背景
目前中国的经济发展到一定程度，人们开始对居住的环境提出要求，国家在近几年也要求提升国内人均草坪的占有面积。在这些前提下，草坪修剪机将会在人们的日常生活中扮演越来越重要的角色，而根据实际的情况，手推式草坪修剪机将会是很适合用来进行草坪修剪的工具，毫无疑问将会有很大的市场需求，所以本次设计主要是针对小型草坪养护的草坪修剪机来展开。
1.2草坪修剪机的分类
目前市面上对草坪修剪机的分类方式主要是以下几种。
按照剪草机的行进方式可分为：智能化半自动拖行式、坐骑式、拖拉机悬挂式、后推行式。
按剪草机的动力方式可分为：发动机式、人蓄力驱动式、电力式、太阳能式。
按剪草机的剪草方式可分为：滚刀式、侧挂式、悬刀式、甩刀式、往复式、甩绳式。
按使用者对剪草机的要求又可以分为：平地式、半腰式、截顶式。
因为结构设计的不同，这些草坪修剪机各自都有着明显的特点[1]。例如现在在国内比较常见的侧挂式草坪修剪机，因为它只需要单人操作，结构较其他设备显得更简单，也就不容易损坏，及它的耐用性吸引着国内的消费者。而目前国内主要还是以发动机作为剪草机的动力源发动机也是十分常见的汽油机，虽然目前太阳能等新能源技术发展的很快，但是由于成本问题和太阳能电板需要的保养也会提升成本，所以并未能够在国内得到大批量的生产使用。在本次毕业设计选用的动力源是电动机，因为相较于汽油机，电动机的优势就在于耗能低，产生的噪音低，不会给使用者带来这些方面的困扰。
由于草坪类型的不同，所以不同剪草机都有其主要使用范围。例如往复式草坪修剪机的单位刀具量小，所以适用于草坪直立生长且草坪的密度不高的情况。与之不同的是旋转式草坪修剪机，因为其适应能力强单位割幅大，成本比往复式草坪修剪机高的同时也使它具有对密度高且情况复杂的草坪能够进行修剪任务。
因为中国有大量的农田，所以大型的剪草机仍然是主流产品，通常使用混合牵引方式进行草坪修剪，效率高但是耗能也同样高，对机器的养护使得总体成本上升，但是确是国内必不可少的。
几种常见的草坪修剪机的结构和工作原理：
（1）滚刀式草坪修剪机
形状结构：带有刀片的滚筒、不动的床刀组成。
刀具形状：滚刀的形状像一个圆柱形鼠笼，切割刀呈螺旋形安装在圆柱表面[2]。
除草方式：滚刀旋转带动草茎相对于底刀产生一个逐渐切割的滑动剪切而将草茎剪断。滚刀式剪草机剪草的质量取决于滚刀上刀片数和滚刀的转速，滚刀上刀片数越多，单位长度行进中切割的次数就越多，切下的草也越细，滚刀的刀片数一般为3～12片不等；滚刀的转速越高，切下的草也越细。
主要特点：滚刀式剪草机是高质量草坪最常用的剪草机型，适用于草高3～80mm 的草坪，其价格贵，维修保养要求严格。
（2）旋刀式（悬刀式）草坪修剪机
形状结构：长条形剪草刀或者是安装多把剪草刀的水平刀盘。
除草方式：由横向悬挂在直立轴上的刀片高速旋转打切草的上部叶片，高速旋转的刀刃与草茎碰撞而将其割断，为无支承切割。
主要特点：刀刃的后半部分是类风叶形状，在高速旋转下，对地面形成一定的真空将草茎吹成直立状态，便于切割并与罩壳相结合，形成涡流将割下的碎草送人集草装置或从罩壳出口喷出洒到草坪，适于范围内剪草，它的价格相对低廉，保养、维修和使用都很方便，是国内外目前最流行的剪草机。
（3）甩刀式剪草机
形状结构：与水平面垂直的刀具铰接于旋转组成的轴上构成的剪切设备。
主要特点：当高速旋转时，在离心力作用下，其刀片像垂直于轴芯的甩刀，端部刀刃不断地冲击切割草茎。由于刀片与刀轴或刀盘为铰接， 当碰到坚硬冲击不断的物体时可以避让而不致损坏机器。
（4）甩绳式剪草机
形状结构：其工作装置是由一个内装尼龙绳的打草盘、背向人的护罩组成。
除草方式：当打草盘高速旋转时，露在外面的尼龙绳在离心力作用下，像一束伸直的刀刃快速撞击草茎而切割断草。
主要特点：因为尼龙绳具有柔性这一显著特点，当操作者无意间触碰到电线或石块等障碍物的情况下不会对机器本身造成破坏。如果无意间碰到的喷灌机等本身就在哪儿的固定设施也不会对它造成伤害。
目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 草坪修剪机的分类 1
1.3 国内外草坪修剪机的发展历史及现状 3
1.4 研究目的及意义 4
1.5 研究的主要内容和方法 4
第二章 整体设计方案 6
2.1 割草机的基本要求 6
2.2 手推式草坪修剪机设计方案 6
第三章 旋刀式割草机主要部分的设计与计算 10
3.1 割草机工作部分设计 10
3.1.1 旋刀的设计 10
3.1.2 传动轴的设计 11
3.1.3 工作轴的设计 12
3.1.4 传动机构设计 13
3.2 推杆的设计 13
3.3 机架的设计 14
3.3.1 万向轮的设计 14
3.3.2 脚轮的设计 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
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3.3.3 机架的设计 16
3.3.4 刀壳的设计 17
第四章 旋刀式割草机传动系统的设计与计算 19
4.1 动力传递方案 19
4.2 传动比的计算 19
4.3 传动系统计算与工作轴设计 19
4.4 工作轴扭转刚度校核计算 21
第五章 ADAMS软件仿真 23
5.1 ADAMS软件介绍 23
5.2 仿真过程及结果 23
结论 29
致谢 30
参考文献 31
第一章 绪论
1.1研究背景
目前中国的经济发展到一定程度，人们开始对居住的环境提出要求，国家在近几年也要求提升国内人均草坪的占有面积。在这些前提下，草坪修剪机将会在人们的日常生活中扮演越来越重要的角色，而根据实际的情况，手推式草坪修剪机将会是很适合用来进行草坪修剪的工具，毫无疑问将会有很大的市场需求，所以本次设计主要是针对小型草坪养护的草坪修剪机来展开。
1.2草坪修剪机的分类
目前市面上对草坪修剪机的分类方式主要是以下几种。
按照剪草机的行进方式可分为：智能化半自动拖行式、坐骑式、拖拉机悬挂式、后推行式。
按剪草机的动力方式可分为：发动机式、人蓄力驱动式、电力式、太阳能式。
按剪草机的剪草方式可分为：滚刀式、侧挂式、悬刀式、甩刀式、往复式、甩绳式。
按使用者对剪草机的要求又可以分为：平地式、半腰式、截顶式。
因为结构设计的不同，这些草坪修剪机各自都有着明显的特点[1]。例如现在在国内比较常见的侧挂式草坪修剪机，因为它只需要单人操作，结构较其他设备显得更简单，也就不容易损坏，及它的耐用性吸引着国内的消费者。而目前国内主要还是以发动机作为剪草机的动力源发动机也是十分常见的汽油机，虽然目前太阳能等新能源技术发展的很快，但是由于成本问题和太阳能电板需要的保养也会提升成本，所以并未能够在国内得到大批量的生产使用。在本次毕业设计选用的动力源是电动机，因为相较于汽油机，电动机的优势就在于耗能低，产生的噪音低，不会给使用者带来这些方面的困扰。
由于草坪类型的不同，所以不同剪草机都有其主要使用范围。例如往复式草坪修剪机的单位刀具量小，所以适用于草坪直立生长且草坪的密度不高的情况。与之不同的是旋转式草坪修剪机，因为其适应能力强单位割幅大，成本比往复式草坪修剪机高的同时也使它具有对密度高且情况复杂的草坪能够进行修剪任务。
因为中国有大量的农田，所以大型的剪草机仍然是主流产品，通常使用混合牵引方式进行草坪修剪，效率高但是耗能也同样高，对机器的养护使得总体成本上升，但是确是国内必不可少的。
几种常见的草坪修剪机的结构和工作原理：
（1）滚刀式草坪修剪机
形状结构：带有刀片的滚筒、不动的床刀组成。
刀具形状：滚刀的形状像一个圆柱形鼠笼，切割刀呈螺旋形安装在圆柱表面[2]。
除草方式：滚刀旋转带动草茎相对于底刀产生一个逐渐切割的滑动剪切而将草茎剪断。滚刀式剪草机剪草的质量取决于滚刀上刀片数和滚刀的转速，滚刀上刀片数越多，单位长度行进中切割的次数就越多，切下的草也越细，滚刀的刀片数一般为3～12片不等；滚刀的转速越高，切下的草也越细。
主要特点：滚刀式剪草机是高质量草坪最常用的剪草机型，适用于草高3～80mm 的草坪，其价格贵，维修保养要求严格。
（2）旋刀式（悬刀式）草坪修剪机
形状结构：长条形剪草刀或者是安装多把剪草刀的水平刀盘。
除草方式：由横向悬挂在直立轴上的刀片高速旋转打切草的上部叶片，高速旋转的刀刃与草茎碰撞而将其割断，为无支承切割。
主要特点：刀刃的后半部分是类风叶形状，在高速旋转下，对地面形成一定的真空将草茎吹成直立状态，便于切割并与罩壳相结合，形成涡流将割下的碎草送人集草装置或从罩壳出口喷出洒到草坪，适于范围内剪草，它的价格相对低廉，保养、维修和使用都很方便，是国内外目前最流行的剪草机。
（3）甩刀式剪草机
形状结构：与水平面垂直的刀具铰接于旋转组成的轴上构成的剪切设备。
主要特点：当高速旋转时，在离心力作用下，其刀片像垂直于轴芯的甩刀，端部刀刃不断地冲击切割草茎。由于刀片与刀轴或刀盘为铰接， 当碰到坚硬冲击不断的物体时可以避让而不致损坏机器。
（4）甩绳式剪草机
形状结构：其工作装置是由一个内装尼龙绳的打草盘、背向人的护罩组成。
除草方式：当打草盘高速旋转时，露在外面的尼龙绳在离心力作用下，像一束伸直的刀刃快速撞击草茎而切割断草。
主要特点：因为尼龙绳具有柔性这一显著特点，当操作者无意间触碰到电线或石块等障碍物的情况下不会对机器本身造成破坏。如果无意间碰到的喷灌机等本身就在哪儿的固定设施也不会对它造成伤害。
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