山東建筑大學畢業設計開題報告學生姓名：學號：班級：機本035所在學院：機電工程學院專業：機械工程及自動化設計(論文)題目：手推式草坪修剪機設計指導教師：20XX年4月23日山東建筑大學畢業論文開題報告班級：機本035姓名：劉傳濤論文題目手推式草坪修剪機設計一選題背景和意義：草坪是高度培育的特殊草地，隨著草坪面積的擴大，品質的提高，草坪業逐漸由單一的人工作業向半自動化﹑機械化﹑自動化過度，草坪作業的機械化已經成為十分重要的課題。大部分的草坪一直到19世紀中葉還在使用鐮刀來割草或放牧牛羊以保持草地的整齊性。隨著高爾夫球﹑網球以及足球等運動的興起，保持完整的草地做運動場便成為當務之急。從20世紀起出現以機器代替手工的趨勢，于是好的修剪機遂成為草坪管理的必需品。草坪修剪機分滾切式﹑旋刀式﹑剪切式三類，按動力又可分為手動與機動兩類。機動有乘坐式與手推式，北京園林機修廠JUS—420型旋刀式修剪機系單缸四沖程汽油機驅動，功率2.6Kw,一把旋刀，幅寬420mm，每班可修剪2000m2,整機質量40Kg。上海園林機械廠JCG540Ⅱ型滾切式草坪修剪機，乘坐手推兩用式，有兩個前進檔，IE50F—2汽油機功率2.3kw，5片滾刀，幅寬540mm，該機高，但用于坡地時機組穩定性較差。小庭院的草坪可用上海生產的JCG—250Ⅱ型手推草坪修剪機，人推動前進并使6個滾刀旋轉切割草坪，幅寬250mm。德國SOLO522型草坪修剪機為手推式，動力系單缸四沖程汽油機，功率為2.3kW，刀片為剪切式，幅寬800mm旋刀式剪草機適用于草高25~80mm低要求的草坪，剪幅在0.5~20.m之間。滾切式剪草機適用于草高3~80mm的高要求草坪，剪幅0.5~5.0m之間。修剪是維持優質草坪的重要作業，它主要是定期除掉草坪草枝條的土表部分。在特定的草坪上，根據所需要的培育強度，修剪的目的是在特定的范圍內保持頂端生長，控制不理想的、不耐剪的營養生長，維持一個觀賞和游息草坪，產生一個真實的擊球表面或發展草坪作物。修剪的質量由所使用的剪草機的類型和割時草地的狀況決定。因此，隨各種特殊功能的開發，應重視修剪機具的發展。我國幅原廣闊，地區差異很大。草坪的功能不同，對機具的要求也不同，加之各地區經濟發展不平衡，用戶的購買能力也有差異，因此草坪機械只有開發系列產品才能滿足不同市場的需要。另外，有些草坪機具一年只用幾次，因此草坪機具在以草坪作業為主項的同時，應配備一些附加裝置，擴大其使用功能，提高機具的利用率。二難點和關鍵問題：（1）圍繞著零件圖紙進行分析，做出綜合性的分析。（2）對零件進行綜合布局，畫出總設計的圖紙。（3）在設計中應合理的選擇材料，減少應力集中（如尖角、銳邊、表面；粗糙度等）.控制尺寸公差。（4）本課題的難點是，根據電機的功率和人行走的速度換算出三級變速齒輪的傳動比，電機和人力兩種動力間的轉換。三文獻總述從地球有了人類開始，我們就磨削石塊，制造工具，開始了工具革命的過程，一直延續至今,最早的剪草工具是小鐮刀和手剪。但是I803年美國專利機構公布了剪草機的第一個專利。然而未形成商品。在大西洋披岸，一位名叫EdwinBudding的英國人發明了滾刀式剪草機他是一個紡織工人，監視旋轉式機械用于修剪呢絨絨毛。他決定將這一工作原理應用于割草。1855年Budding的剪草機在英國問世并受到歡迎,Henxy將它引入美國。1877年在Richmond，McGuin試圖發展這種剪草機使其容易推動更加實用1855年美國公司一年生產近50000臺草坪剪草機.其構造與今天的手推式剪草機類似。1890年還是在英國開始設計有動力驅動的剪草機。第一個成功的動力剪草機由LeyLandMotors制造，為蒸汽動力型，然而，另一個技術革命使它不久即被淘汰。1885年德國工程師GottliebDaimler發展了一種小型內燃機，并首先應用在自行車上。建立第一個摩托車。適用的動力源導致發展汽車，飛機甚至洗衣機，隨之應用于動力剪草機和園藝機具，另一個英國公司1902年皇家農業協會舉辦的展覽會上展出了6馬力的動力剪草機.美國工程師和革新家在本世紀初的十年中,也致力于動力剪草機的研究1909年Leoni取到了動力型機械式剪草機專利Leoni的動力型剪草機由汽油機驅動。整個裝置行走由馬拉。大約在第1次世界大戰前不久，動力型剪草機開始用于家庭。George是一位實業家和開發者。他最早開始經營商業，他的馬達剪草機公司曾定名為“立即成功”。他設計的發動機安裝在滾刀式剪草機上。一直保持到1950年。接著又有其他廠家生產類似的機械。到1927年HardwareAge“年度消費者目錄”登出了近21家公司生產動力型草坪剪草機其中的兩家廠商一波倫(Bolens)和蔣索波森(Jacobsen)存在至今,并成為著名廠商。美國克里夫蘭市的聯合鑄造供應公司制造的草坪剪草機備有集草袋和自動離臺器當刀片遇到外界阻力時即與傳動裝置自動分離。美國費拉德爾菲亞（費城）的草坪剪草機公司在廣告上登出了全系列的手動馬拉和動力驅動的剪草機，從1922年開始推出30和40英時的可乘式剪草機。事實上，旋刀式剪草機是在戰前發展的，然而直到1次世界大戰之后才推廣。1933年,Bolen提出的旋刀式剪草機專利與今天使用的類似，有跡象表明，在1920年之前此種旋刀式剪草機只是為私人使用。1938年出現的旋刀式剪草機獲得了商業上的成功Howard為了解決大面積雜草的修剪問題一他立即在他的地下車間開始了研制工作。Gravely是個花匠，為了解決他花園的耕作問題，使用手推犁刀，1920年他開始生產園藝用拖拉機，并取得動力犁的專利，更早的園藝拖拉機是在1919年GiLsonBrothers制造，Beeman拖拉機公司銷售。1927年HardwareAge列出11個園藝拖拉機制造商。包括克里夫蘭市的Barcer～Raulang公司，該公司推出了電動型園藝拖拉機。1910年瑞士Konrad應用除根的耕作機具。該裝置不是第一個轉子式中耕機(早在1857年就有此種機型)，但是早期的機型重量大，達數噸，其動力為蒸氣機式，與現代機型完全不同。1911年德國的Siemens—Sehckert～Werk公司，在它的專利基礎上制造了最早的電動機驅動的中耕機。但是沒有得到發展。不久被汽油機所取代。1930年Siemens決定將機器引入美國，他來到美國同費城的Kolsey合作。Kelsey建立了Rototiller公司，銷售從歐州引進的機器。1934年Kelsey的Rototiller公司生產了它的第一臺美國制造的中耕機。Rototiller公司早期競爭對手之一是Arien公司，Arien和他的兒子成立了一個公司，聲稱為美國第一家生產轉子式中耕機的公司。Arien公司的第一臺轉子式中耕機重900磅，未獲得成功。隨著1次世界大戰爆發，園藝機械的生產也隨之停頓。應該指出，無論是Ariens公司或Rototiller公司的中耕機都是后齒型一1936年Roto--Hoe公司生產了前齒型中耕機，在戰爭初期，它們銷售很慢，而前齒型中韉機在戰爭之后作為家用設備獲得成功。鏈鋸的發展也要追溯到Ⅱ次世界大戰爆發之前。第一具鏈鋸是在1904年。直到戰爭之后才形成商業產品。Sfihl的鏈鋸重105磅．是在1927年。由兩人操作。動力草坪清掃機也出現在戰爭之前。創建者是ParkerPattern。他的兒子EdwinParker于1919年進一步發展。1931年Edwin作為公司董事長推出公司第一臺動力草坪清掃機。在園林機械發展的歷史上。2次世界大戰是一個轉折點，2次世界大戰之后，整個國家得到復興，園林機械也得到重大發展。允許復役軍人低價買房不付現金，大批建設房屋并出售。促使園林設備得到空前發展。戰后，鏈鋸也得到改進。1944年Claude—Poulan監視德國人—戰爭囚犯在東德克薩斯州砍樹。兩人操縱鏈鋸。尚需第三個人控制撬扛。戰后，他立即著手建立裝有發動機的鏈鋸。生產鏈鋸的公司也在不斷增長。橫過大西洋，Solo(在1948年)和Stihl(在1950年)是首批生產一人操縱鏈鋸的公司Stihl承認。最初的一人操縱的鏈鋸重量較重。直到1954年才生產了輕重量級的鏈鋸（重31磅）。與此同時，其他廠商也發展了輕重量級的鏈鋸。例如1961年IombardGovernor公司出售一種16英寸，27磅鏈鋸Steve和DaveHOH試圖清除他家占地面積為240畝的莊園雜草。這促使他建立了一個大鐮刀。1949年曾形成商品。銷售灌木切割機。在同一時期，人們利用內燃機為動力驅動掃雪裝置，1948年HenryAriens發展了一種拋雪機的工作樣機。直到1960年初才進入市場。1959年隨著園林機械工業的發展。人們意識到需要興辦一個雜志。BillQuJnn．自行車雜志的發行人開始創辦草坪設備期刊，1969年，該雜志更名為戶外動力設備（OPE）。在雜志創辦時，按照產品銷售的型號與今天幾乎差不多。但是隨著工業的發展，操作者的要求在改變，必須考慮操作安全，環境污染及其他關心的問題。1971年GeorgeBallas為了控制自已莊園樹根周圍的雜草，他制造了多頭帶式修剪機(繩索式割灌機)。達到了理想的效果。1977年WeedEater公司推出了單繩帶式修剪機。當然．園林機械設備的歷史沒有結束．如同沒有明顯的起點一樣，沒有終點它將繼續擴大領域為人類作出新的貢獻。四方案論證根據電機的功率和人行走的速度換算出三級變速齒輪的傳動比，電機和人力兩種動力間的轉換。傳動裝置是大多數機器或機組的主要組成部分。實驗證明，傳動裝置在整臺機器的質量和成本中占有很大比例。機器的運轉性能和運轉費用在很大程度上決定了傳動系統的優劣。因此，不斷提高傳動裝置的設計和制造水平具有極其重要的作用。（1）剪切裝置剪切裝置由滾刀和底刀組成，滾刀和底刀結構如下圖所示。底刀用六角螺栓固定在底刀架上，剪草時位置不動，刀刃為直線型。滾刀的刀片形狀為螺旋曲面，刀刃為螺旋線，五片刀片均勻分布固定在刀架上。剪草時，滾刀向前轉動，刀刃由一端開始與底刀刃逐點組成剪口，草隨著滾刀刀片螺旋面的旋轉被卷進剪口內，并被剪斷。上下刀刃剪草過程始終為點接觸。圖4.1滾刀和底刀外形圖（2）離合器裝置離合器裝置是為了使剪草機正向剪草反向停止旋轉而特意設置的工作裝置，它是由齒輪和其內的彈簧和鋼球組成。剪草時，鋼球在彈簧的作用下壓緊齒輪內壁迫使起和其他齒輪嚙合，從而帶動滾刀旋轉然后與底刀相切剪草的，當手扶手拉動剪草機向后運動時，由于該齒輪的轉速大于與之聯結的軸的轉速，這樣在超越離合器作用下該齒輪將相對軸做超越運動，使得滾刀軸靜止不動，不與齒輪軸發生干涉。五、進度安排第1、2周調查查閱收集查閱資料第3、4周資料翻譯總體方案擬定、開題第5、6周畢業實習第7、8周詳細設計第9、10周詳細設計第11、12周