环保型手推式剪草机.doc

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课 程 设 计 报 告
设计题目 环保型手推式草坪剪草机
课程名称 《机械设计及制造实践》
学生姓名 杨志泽
学 号 2013080106028
学生姓名 彭松松
学 号 2013080106029
学生姓名 舒佳明
学 号 2013080106027
所在学院 机械电子工程学院
教 师 凌丹
报告填写日期 2016-11-25

一、 设计目的
现在市面上使用的手推式剪草机，多采用柴油作为动力源，不仅消耗能源产生污染，而且噪音巨大，影响周边居民的工作和休息。本设计针对一般用户草坪草地处理，适用于比较平缓的草地地形，因为动力来自手推，所以没有一般剪草机带来的噪音污染等影响，适合规模不大的草坪剪草工作。
二、 工作原理
本设计采用手推提供动力进行剪草作业，工作运动类似于理发器，通过手推带动后轮转动，后轮带动固定在转轴上的锥齿轮转动，再带动小锥齿轮转动，小锥齿轮作为曲柄滑块机构的动力输入，使带有多个刀刃的上刀头的实现往复直线运动，与固定的下刀头一起实现剪草动作。
三、 总体设计方案的分析和拟定
1. 原动部分
动力来源有两种方案：
一是采用脚踩式，整个人坐在机构上，并使用类似于自行车式的传动原理，将动力输送到轮子和刀头部分；
二是采用手推式，推动整个机构向前运动，轮子作为动力输入，最终带动刀头运动。
使用脚驱动，由于机构不仅需要承受自重，还需要承受使用者的重量，机构受力会非常大，整个机构的尺寸需要做大，刚度也需要加强，尤其是使用的地方是草地，草地比较柔软，机构容易陷入地面。而使用手推式传动，机构可以做得轻便小巧，也容易转向，适合一般的草坪使用。所以拟采用手推驱动。
2. 传动部分
由于需要轮子最终带动刀头运动，一方面需要将圆周运动转化为直线往复运动，这里采用常见的曲柄滑块机构最容易实现；另一方面需要将横向的转动改变为与之垂直的九十度的转动，所以运用一对锥齿轮的啮合传动。
3. 执行部分
执行部件方案有两种：
一是采用市面上使用的轮盘类的刀具，通过高速运转的刀具对草进行切断。
二是采用类似于理发器的下刀头固定，上刀头直线往复运动，对草进行切割。
使用第一种方案，刀具需要一定大的转速，使用无引擎驱动，用车轮带动刀具转动较慢，而且由于草比较软，不容易对草进行有效的切割；而采用第二种方案，密集的刀头配合下刀头，而且往复运动的速度会比较快，解决了方案一存在的问题，所以拟采用方案二。

四、 详细设计方案的分析和拟定
1.传动方案设计
通过人力带动车轮转动，车轮带动大锥齿轮转动，大锥齿轮带动小锥齿轮转动，小锥齿轮带动曲柄滑块机构，最终形成刀头的往复直线运动。
人步行的速度大约为1.5m/s，考虑实际推动剪草机的速度为0.8m/s，由于无引擎驱动，后车轮作为动力输出源，需要较大的力，所以选择直径为50cm的车轮。
2.锥齿轮主要参数
由于需要实现车轮连续转动时，刀头需要快速移动，所以需要大锥齿轮和小锥齿轮齿数比需要大一点，但同时需要考虑到施加的力有限，所以考虑大锥齿轮和小锥齿轮的齿数比为3:1。
大锥齿轮：模数2.54，齿数120，节锥角71.5，顶锥72.3，根锥角70.1
小锥齿轮：模数2.54，齿数40，节锥角18.4，顶锥角19.9，根锥角17.7
3.曲柄滑块机构参数
曲柄长度75mm，连杆长度348mm，滑块相对曲柄运动中心偏移120mm，滑块行程160mm。
4.刀头参数
实际剪草时，需要足够快速相对剪切速度，这样才能更高效率地完成剪 剪草工作，所以需要比较密集的刀具。拟定上下刀头刀具数个15个，每
把刀具根部宽度50mm，长度75mm，刀头总长750mm。
五、 装配草图的设计绘制

六、 装配工作图的绘制和总成

详细装配工作图见附件1（总装配体）

七、 零件工作图的设计和绘制

大锥齿轮

详细工作图见附件2（大锥齿轮）
小齿轮

详细工作图见附件3（小锥齿轮）

刀片（静）

详细工作图见附件4（刀片静）

刀片动

详细工作图见附件5（刀片动）

八、 典型零件机械加工工艺规程的编制
大锥齿轮和小锥齿轮：材料采用锻钢，由于要求不高，采用仿形加工。表面淬火处理，提高硬度和耐磨性。
刀片：材料采用纯碳钢1040，表面淬火处理，加强硬度抗冲击，刀具摩擦面镀铬，增加耐磨性。
九、 设计说明书
设计特点
1. 该机采用固定刀片与活动刀片相对滑动进行剪切，体积小，重量轻，适合一般草地使用；
2. 无引擎驱动，无污染，噪音小，使用方便。
3. 成本低，剪草效果好。

设计创新点
1. 无引擎驱动，无污染，无噪音。
2. 使用锥齿轮-锥齿轮和曲柄滑块机构，结构紧凑。