无动力手推式割草机设计

摘要

发展草坪和地被植物是维护生态平衡、保护环境卫生、美化城市面貌、减少大气污染、防止水土流失的有效措施之一，特别是针对我国北方的沙尘暴天气。而维持草坪的美观与整齐就要对其进行定期修剪。修剪的过程要靠剪草机来完成。

割草机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。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3种形式割草机。

本次设计的手推式剪草机的主要由操纵机构、行走机构、切割器、护罩等几大部分组成。

关键词：操纵机构、行走机构、切割器、护罩

Abstract

To develop lawn is one of the effective measures that can maintain ecological balance, protect environmental sanitation and beauty urban appearance. To maintain lawn beauty and neatly, we must cut the grass in certain time. The glass-cutting machine will realize the course pruned.

According to the cutter types can be divided into the lawn mower spin knife type, reciprocating, hob type, ShengShi jilt knife type, rejection. Among them, the application is the largest hob type lawn mower and reciprocating lawn mower. By supporting power and practices can be divided into: for hand portion push type, escalators, accompanying type, walking self-traveling, mount type and tractor suspension lawn mower. According to the driving way are mainly divided into people work drive, the engine drive and electric drive three forms a lawn mower.

This design hand push type lawnmowers manipulated mechanism, mainly by the mobile mechanism, cutter, shield and several other major components.

Keywords: operation, walking institutions, cutter, shield

目录

摘要 (4)

Abstract (5)

第一章绪论 (6)

1.1选题的背景和目的 (6)

1.2 无动力手推式割草机国内外的发展现状 (6)

1.3 割草机的概述 (8)

1.3.1割草机的分类 (8)

1.3.2 手推式割草机的结构特点 (10)

1.3.3 如何安全操作草坪割草机 (11)

第二章割草机总体方案的设计 (12)

第三章割草机零部件的设计 (15)

3.1 割草机行走轮的设计 (15)

3.1.1材料选择的依据 (17)

3.2 凸轮的设计 (17)

3.2.1 凸轮材料的选择 (17)

3.3切割器的选择 (18)

3.3.1 切割器材料的选择 (20)

3.4轴的设计 (23)

3.4.1轴的概述 (23)

3.4.2 轴的设计 (23)

3.4.3 轴的材料选择 (23)

3.5轴承的选择 (24)

3.5.1轴承的载荷 (24)

3.5.2 球轴承的特点 (24)

3.5.3 轴承的转速 (24)

3.6 键的选择 (25)

3.7 平行四杆机构的设计 (26)

3.8三脚架机构的设计 (26)

总结 (27)

致谢 (28)

参考文献 (29)

第一章.绪论

1.1 选题的背景和目的

在剪草机问世之前，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剪草机，1902年英国人伦敦恩斯制造了内燃机做动力的滚筒式剪草机，其原理至今还在使用。在西方发达国家，20世纪初期，剪草机就得到了快速的发展。

我国目前生产的剪草机以刀具类型可分为滚刀式和旋刀式两大类。滚刀式剪草机由带有刀片的滚筒和和不动的床刀组成。它较旋刀式剪草机有更好的修剪质量，是高质量草坪最常用的剪草机型。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用它，成为目前国内外最流行的剪草机。

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。其中以小型汽油机作为动力的较为普遍，而柴油机多用于大型的剪草机械，如牧场的割草机。

1.2 无动力手推式割草机国内外的发展状况

据调查，国内生产剪草机的厂家大约有50家左右。多数为园艺系统的公司以及转产剪草机的机械厂。市场上草坪修剪机的品牌很多，有进口的产品，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草坪剪草机，占国内市场的50%，现年产5000台。目前正着手进行年产5万台剪草机的技术改造，其动力选用日本本田发动机。

南通机床厂为转产生产剪草机的厂家。其产品为地草王系列产品；56厘米自走式草坪剪草机（4.5千瓦），84厘米随进式剪草机（7.8千瓦），84厘米电启动式剪草机（7.8千瓦），122厘米坐骑式剪草机（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年已经有产品出口美国。

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，目前市场上进口的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，监测快捷，安全性高。

（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几个方面。

目前草地草坪业投入始终严重不足，相对支持力度减缓甚至下降，使得许多割草机械制造企业纷纷转产或停产，再加上我国与欧美等发达国家存在着技术、制造手段、工艺等方面的差距，制造能力和水平进一步拉大了距离。如现有割草机械生产制造企业的产品质量低，使用故障多、可靠性差。往复式割草机工作半天即需刃磨，使用可靠性不到80％。国外割草机工作400公顷，故障率仅为4％左右，而我国的产品在同样的作业量其故障率为25％左右。在相同作业情况下，我国的割草机完成的工作量比国外同类机型相差一半。

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 割草机的概述

1.3.1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。

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3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。

动力驱动的剪草机按牵引方式或悬挂方式可分为前置式、侧置式、后置式、中置式剪草机。目前，也有旋刀式手推随行式割草机，大部分采用中置悬挂，而滚刀手推随行式剪草机多采用前置式挂接，大型的剪草机则采用混合牵引方式。

修剪是草坪养护基本的工作之一。选择合适的草坪修剪机是保证草坪修剪质量的前提，选择草坪修剪机的类型要根据草坪的功能而定，高尔夫球场的果岭、发球台选用果岭机及发球台草坪修剪机；球道及运动场草坪，如足球场、橄榄球场等，最佳选择滚刀式草坪修剪车，也可以选用旋刀式草坪修剪车；普通绿地，景观草坪等，选用旋刀式草坪修剪机；高尔夫球场斜坡选用悬浮式草坪修剪机；林间草坪或障碍物较多的草坪可选用割灌割草机。

往复式割草机在19世纪50年代用于生产，起初由畜力牵引，由地轮驱动割刀。20世纪后发展由拖拉机牵引的割草机，30年代出现拖拉机悬挂往复式割草机。依靠切割器上动刀和定刀的相对剪切运动切割牧草，其特点是割茬整齐，所需功率较小，但对牧草的适应性差，易堵塞，适用于平坦天然草场和人工草场作业。70年代中期开始生产并使用旋转式割草机。依靠高速旋转刀盘上的刀片冲击切割牧草。其特点是工作平稳，对牧草的适应性强，适用于高产草场；但切割不够整齐，重割较多，所需功率较大。

对于往复式割草机因为割草稠密汁多，割草机切割器的切割速度应该高于谷物收割

机。对于往复式割草机，割刀的平均速度应为1.6—2.0m/s或者更高,最低的切割速度应大于2.15m/s。旋转式割草机的切割速度为60—90m/s。

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6—8km/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10—12km/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8—16km/h的作业速度工作，生产率高。但是结构复杂，价格高，单位割幅功率消耗大。

大多数割草机采用标准Ｉ型切割器GB1209—1213—86。护刀器为单体式，其尖部上翘，刀片向下倾斜6度30分，与护刀器梁装成一体，采用沉头螺栓安装。动刀片有齿刃（下刻齿）和光刃两种，定刀片为齿刃。动刀片为光刃时割茬整齐，功率消耗少，但需经常磨刃。动刀片为齿刃时，制造较复杂，功率消耗大，但不需要磨刃。

标准Ｉ型切割器的割刀行程与护刀器节距相等，

即S = t = t o=76.2mm

由于草坪生长稠密，含水量较大，要求的割茬较低，采用的切割速度大，而进距较小，一般割刀为1.6m/s以上，进距为59—74mm。

综上所述，本设计选用的是往复式I型切割器。

不论是哪一种类型的剪草机对草坪修剪的基本要求是一样的：

1.剪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.剪草整齐、平整，同一行程前后剪草高度一致，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。

4.剪草机对草坪碾压轻、伤害少。

5.草屑收集干净，或被切割部分细碎性能好（草屑撒在草坪中当肥料时），以便于洒落

在草坪下及时腐烂。

6.剪草机质量好，故障少，节省燃料、效率高。

7.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。

8．正确掌握修剪草坪的时间并且制定科学的修剪高度和修剪频率。