手推式除草机设计手推式除草机设计

时间：2021-06-08 15:12:16 来源：蒲公英阅读网 本文已影响人

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　 手推式除草机设计

　摘要

　随着时代的快速发展，除草机的使用广泛度大大增加，同时人们对于除草机使用要求也提高了很多。通过对大量的方案数据进行分析，我们采用新的运动切割方式来满足人们对除草机的使用要求。在此次设计过程中，手推式除草机的运动原理是通过轮子的滚动去带动一系列机械的运动。相对于其他柴油除草机来说，它对操作的要求不高，对于环境无污染，而且噪声很小，在使用过程也比较的平稳，很受使用者的欢迎。

　此次设计原理来源于机械设计及相关理论研究，拟定了手推式除草机的运动方案同时比较了各自的优劣，选出最适合的方案。具体设计了齿轮、轴、刀具和端面齿轮及拨杆（采用凸轮和推杆的方法），保证整体的合理性布局，使其在最大程度上满足实际使用环境，增强其适应性；并且根据实际情况，对其进行改良优化，能确保预期的工作完成情况，保证除草机的运动稳定性。提高它对于中小型用户的应用性，对于果园、草坪等柱间距适中的场地来说，效果很好，同时也可以减少人工除草劳动力的输出，推进中国机械化发展的进程。

　关键词

　：

　机械滚动；无污染；改进优化；适应性； 手推式；

　Abstract

　With the rapid development of The Times, the wide use of lawn mowers has greatly increased, and people"s requirements for the use of lawn mowers have also improved a lot. Through the analysis of a large number of program data, we adopt a new motion cutting method to meet people"s requirements for the use of lawn mower.

　In this design process, the motion principle of the hand push weeder is through the wheel rolling to drive a series of mechanical movement. Compared with other diesel lawn mowers, it has low requirements for operation, no pollution to the environment, and little noise. It is also relatively stable in the use process, which is very popular with users. The design principle comes from the mechanical design and related theoretical research, draw up the motion scheme of the hand push mower and compare the merits and demerits of each, select the most suitable scheme. The gear, shaft, cutter, end face gear and lever (CAM and push rod method) are specifically designed to ensure the overall rational layout, so that it can meet the actual use environment to the greatest extent and enhance its adaptability. And according to the actual situation, it is improved and optimized to ensure the expected completion of the work and ensure the motion stability of the weeder.

　To improve its application to small and medium-sized users, for orchards, lawns and other sites with moderate column spacing, the effect is very good. At the same time, it can also reduce the output of manual weeding labor force and promote the development of mechanization in China.

　Keywords：Mechanical rolling; No pollution; To improve the optimization; adaptive; Hand push;

　目录

　第一章 绪论 ............................................................... 1

　1.1 背景 ............................................................... 1

　1.2 除草机械分类 ....................................................... 2

　1.3 除草机械除草原理 ................................................... 2

　1.3.1 滚刀式除草机 ................................................. 2

　1.3.2 旋刀式除草机 ................................................. 2

　1.3.3 甩刀式除草机 ................................................. 2

　1.3.4 甩绳式除草机 ................................................. 3

　第二章 方案的比较和确定 ................................................... 4

　2.1 设计原理 ........................................................... 4

　2.2 工作设计方案 ....................................................... 4

　2.3 其他工作设计方案的比较 ............................................. 5

　2.4 方案的选择 ........................................................ 7

　2.5 关键问题及其解决办法 ............................................... 7

　2.5.1 增速机构设计选择 ............................................. 7

　2.5.2 增速方式的比较 ............................................... 8

　2.6

　机构的功能和特点 ................................................. 9

　第三章 齿轮和轴的计算 .................................................... 11

　3.1 齿轮的计算部分 ................................................... 11

　3.1.1 机构动力计算 ................................................ 11

　3.1.2 齿轮设计思路及要求 .......................................... 11

　3.1.3.齿轮设计过程 ................................................ 12

　3.2 轴的计算 ......................................................... 16

　3.2.1 设备轴的设计 ................................................ 16

　3.2.2 轴 I 的设计 .................................................. 19

　第四章 刀具的设计计算部分 ................................................ 22

　4.1 刀具的概述 ....................................................... 22

　4.2 刀具运动分析 ..................................................... 22

　4.3 刀具的结构尺寸及参数 ............................................. 24

　第五章 端面齿轮及拨杆的设计部分 .......................................... 26

　5.1 概述 .............................................................. 26

　5.2 运动分析 .......................................................... 26

　第六章 使用说明 .......................................................... 30

　6.1 设备名称 .......................................................... 30

　6.2 设备安装 .......................................................... 30

　6.3 设备试车运转 ...................................................... 30

　6.4 除草前注意事项 .................................................... 30

　6.5 设备操作和维护 .................................................... 31

　第七章 总结 .............................................................. 32

　参考文献 ................................................................. 33

　致谢 ...................................................... 错误! ! 未定义书签。

　手推式除草机设计 1

　 第一章 绪论 1.1 背景 在 19 世纪的中期，镰刀和牛羊的放牧一直是是大多数草坪用来维持草坪干净整齐的主要方法。不过随着许多人们对于体育项目热度的增加，例如足球、高尔夫球和网球，有一个宽广且干净整齐的草地作为活动场地无疑是非常重要的。英国人埃德温·布洛特运用机械旋转的原理设计了滚刀除草设备。其先后在英国、美国受到广泛欢迎并得到发展。在 1868 年，美国获得了世界上第一台除草机的专利，标志着美国在机械除草方面将要领先全世界。仅仅几年之内，除草机的发明就取得了很大成果并且获得了 37 项专利。到 1881 年，生产和销售了 40000 多台割草机。1890 年，英国人也是率先研究制造动力除草机。动力来源由蒸汽改为内燃机。虽然除草机是由汽油发动机驱动的，但整个装置仍然是由马驱动的。

　二战是除草机史上的一个重要的转折期。战后，除草机发展非常迅速，产量大增，产生这种现象的原因是由于美国的经济情况好转，服役军人可低价买房且不用付现金，加速了除草行业的发展和除草机械产量的猛增。1950 年，美国人设计生产了世界上第一台无线电除草机。在 20 世纪 80 年代，世界相继出现了一些各式各样的机械，如割草机、碎纸机、割草机以及用于清洁草坪的吹风机、真空吸尘器、扫地机等。

　在我国，由于除草机的生产时期比较晚，除草机生产厂房也比较小，产品种类少且量低，不满足使用需求，且质量和外国的发达国家不能相媲美。据有关资料，目前符合农村经济水平和使用习惯、结构简单、操作方便的除草机较少[ 1] 。我国果园种植模式主要以单户家庭生产为主，与国外的果园种植模式差别很大。所以针对于单户家庭的除草来说是很好的选择 [2] 。在美国夏威夷艾岛的一处光伏电厂下，一群羊充当“自走除草机”，工人们一边要维护电缆，一方面还要除掉地上的杂草，杂草形成的硬件映在组件上会导致其输出性能下降，降低发电量，而且光伏电站的主要设备在运行过程中会产生热量，杂草会影响设备的散热。所以羊成了最原始的除草工具，既能除草，保持光伏发电，还能产出羊毛和羊肉，带来一笔额外的经济收入[3] 。长期以来，除草机主要是进口的，

　 2

　主要来自日本、美国、意大利、瑞典等国家。垄沟有利于作物早期的除草 [4] 。

　据统计，1999除草机在我国销量大约 30000 台;到了 2000 年，中国各种类型的除草机达到 13 万多台，割草机进口额约 31600 台;最近几年,中国从外国进口的机械占 85%,自产产品约占 15%。

　1.2 除草机械分类 除草机根据力量可以分为机动和推进两种范畴。根据动力，有柴油发动、汽油发动和电动马达三种。其中较普遍的为汽油机，适用于大型除草机械的为柴油机 [5] ；按除草时刀片运动的方式可分为剪切式、旋刀式和滚刀式 3 种 [6] ；以作业方式和配套动力分类，有手推式、手扶自行式、拖拉机式、驾乘式等。

　3 1.3 除草机械除草原理

　1.3.1 滚刀式除草机 此设备由床刀和滚筒构成。滚刀旋转相对于底刀滑动，来切割草茎。滚刀刀片数量及旋转速度决定除草质量。简单来说就是刀片越多，切割的次数越多，草被切割的越平整; 滚刀刀数一般为 3-12 个。迄今为止此设备是人们使用最为广泛的的除草机。适合切割 4-90mm 的草坪。不过在维修方面要求比较高，且价格昂贵。

　1.3.2 旋刀式除草机 此设备刀片组成，刀片悬浮在竖直轴上进行高速旋转切割草的上部，是一种无支撑的切割 [7 ]。适于 25~80mm 范围内除草，因为价格较低，维修和使用很方便，是迄今为止最为广泛使用的除草设备。

　1.3.3 甩刀式除草机 铰接在旋转轴上的多个垂直于地面的刀片组成切割设备。刀片旋转时剪切草杆的茎杆。当收到硬物的撞击时，刀片和刀轴的铰接，可以避免对机器的损坏。

　 3

　1.3.4 甩绳式除草机 它由一个打草盘和护罩组成，当打草盘内部有尼龙绳且在高速运动时，尼龙绳被甩在外面，迅速击中秸秆，割草。由于尼龙绳具有柔韧性，在与机器碰撞时不会损坏机器本身或障碍物。

　 4

　第二章 方案的比较和确定 2.1 设计原理 由车轮驱动，一对单级减速器传递扭矩，再由末端齿轮和拨杆的组合来改变运动的方向，进而实现往复剪切运动 [8] 。

　总体方案设计如图 2-1 示：

　图 2-1 总体方案设计 2 2.2 工作设计方案

　我们设计的设备需要的人力需要传动部件进行传递。为使使用者用正常行走速度操作设备，增速机构应该继续传递力。由于执行除草的刀片运动方向和人行走的方向成垂直角度，所以经过上一个加速机构传递的运动传给执行元件之前需经过一级转换机构转换。除草机作为一种园林机械通过各种途径改善优化 其配套动力和切割器等硬件配置,使割草机的性能得到提高,进一步提高了割草机的作业速度 [9]

　分析得出设备组成简图，如图 2-2 所示。

　 5

　 3 2.3 其他工作设计方案的比较

　有很多技术原理可以应用到除草中，不过各有所长，各有所短。具体：

　（1）脚驱动

　这种方式，使用者需站或者坐在机器上,持续给机器增加力。可以看出此设备不单单要完成除草作用,还要有支撑操作者体重的能力。但是因为这样的机器结构比较复杂,而且普遍规模较大,对于小面积草坪使用不太适合。

　（2）手驱动

　采用手动传动，避免了现有的脚踏传动方面的问题，机床的结构相对紧凑，灵敏度高。

　（3）用割的方式

　草比较柔软，且一端自由，所以通过切割来实现除草比较困难 。

　（4）用打的方式

　用刀片或草绳把草弄碎。这种方法需要非常快的速度来割草。它可以在草被推倒之前把草弄碎。对机器操作要求比较高。

　（5）剪的方式

　即用刀割掉草不难，两个刀片进行相对运动，对速度没有太高的要求。

　手推式除草机可以实现简单的旋转和往复直线运动。一个运动形式的变换函数(旋转变直线往复运动)可以实现。直线推杆盘凸轮机构、曲柄滑块机构和齿轮齿条机构是实现旋转变直线往复运动的机构中最简单的。

　 6

　 1)曲柄滑块机构

　2）直动推杆盘状凸轮机构

　3）齿轮齿条机构 图 2-3 机构运动简图

　 7

　图...