《机械原理》课程设计-割草机设计.doc
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《机械原理》课程设计-割草机设计
HefeiUniversityofTechnology
《机械原理》课程设计
设计题目割草机
学生姓名
学号
专业班级
指导教师
20年月日
目录
1设计题目与要求.........................................1
1.1设计题目与功能用途简述......................................................................1
1.2使用环境和技术要求..............................................................................1
1.3全部原始参数..........................................................................................12机械运动方案的拟定......................................1
2.1机器运动方案的需求分析......................................................................1
2.2多个运动方案比较..................................................................................1
2.3选定运动方案及说明..............................................................................23机构设计...............................................2
3.1机构运动循环图......................................................................................2
3.2机构运动简图..........................................................................................3
3.3机构运动分析..........................................................................................3
3.4计算结果..................................................................................................54结束语................................................5
4.1主要工作内容..........................................................................................5
4.2创新点......................................................................................................6
附表.................................................7参考文献.................................................8
I
《机械原理》课程设计题目:
设计:
1设计题目与要求
1.1设计题目与功能用途简述
设计题目:
割草机
功能用途:
休整草坪，
1.2使用环境和技术要求
使用环境:
公园、学校等人造草场
技术要求:
1运动过程中机构运行平稳，传动性能好。
2机构便于制造经济易于安装调试和改进。
3除草高度可调。
1.3全部原始参数
有效工作宽度（即刀具宽度）500mm
2机械运动方案的拟定
2.1机器运动方案的需求分析
根据技术要求1:
运动过程中机构运行平稳，传动性能好，则该机构各构件连接要稳定，传动比适当。
根据技术要求2:
机构便于制造经济易于安装调试和改进，则该机构各构件形状应尽量规则，常见，互换性好。
根据技术要求3:
刀具距离地表高度可调。
2.2多个运动方案比较
方案1依靠切割器上动刀和定刀的相对剪切运动切割牧草。
轮轴上对称位置固定有两个圆锥齿轮，随车轮的转动而转动，推车底盘上有位置固定的两个圆锥齿轮与之啮合，底盘上的圆锥齿轮与刀片构成曲柄滑块机构，刀具随圆锥齿轮的转动而做直线往复移动，两个刀片的相对运动产生剪切效果。
其特点是割茬整齐，
1
《机械原理》课程设计题目:
设计:
单位割幅所需功率较小;且对草不同生长状态的适应性好。
既适用于平坦的天然草场和一般产量的人工草场，又适用于波动幅度不大的田间。
方案2.依靠装在滚筒上的刀片做圆周运动切割。
在推车轮轴上装有并列的1,4个立式圆柱形或圆锥形滚筒。
每个滚筒下方装有铰接2,6个刀片的刀盘，相邻刀盘上刀片的回转轨迹有一定重叠量，以避免漏割。
相邻两滚筒相对旋转，割下的牧草在一对滚筒的拨送下，向后铺放成整齐的小草条。
能满足低割要求,但结构不够紧凑，且对手推车的前进速度要求较高，不适合人工操作。
方案3.依靠平行于地表的刀盘的旋转切割。
轮轴上对称位置固定有两个圆锥齿轮，随车轮的转动而转动，推车底盘上有位置固定的两个圆锥齿轮与之啮合，刀盘固定在底盘上的圆锥齿轮上，随齿轮转动而转动。
两刀盘旋向相反，刀盘上刀片的配置相互交错，刀片的回转轨迹有一定重叠量。
结构紧凑，传动平稳、可靠，但在人力推车的条件下，刀盘的转速较低，割草效果较差。
2.3选定运动方案及说明
选定方案1，三个方案相比，方案1不仅割草整齐，而且对工作环境适应性高，适合手推车的低速运动。
3机构设计
3.1机构运动循环图
2
《机械原理》课程设计题目:
设计:
3.2机构运动简图
μ=0.01m/mm
3.3机构运动分析
已知车轮半径=250mm，圆锥齿轮1模=5mm,齿数=28，圆锥齿轮2模数=5mm,齿数=14，车轮转速假定为2πrad/s，则圆锥齿轮2的转速
==4πrad/s
3
《机械原理》课程设计题目:
设计:
?
取自东南大学机械学学科组郑文纬、吴克坚主编.机械原理附表5-6
刀具连杆与圆锥齿轮2的铰接点A距齿轮回转中心O的距离R=25mm，连杆=100mm,取刀具距圆锥齿轮2最远位置为起始位置
则=R+-
=125-25-;
==25sin+;
=25cos+[cos2+]
刀具位移、速度、加速度随圆锥齿轮2转角的变化曲线如图（实线为位移-转角曲线，点划线为速度-转角曲线，虚线为加速度-转角曲线）。
刀具行程为50mm。
4
《机械原理》课程设计题目:
设计:
刀具相对于机架的速度最大为314.1593mm/s，那么两刀具的相对速度为314.1593mm/s*2=628.3186mm/s，由此可知该机构可在手推车速度较小的情况下使刀具产生较大的相对速度，保证机器能够顺利工作。
3.4计算结果
（rad）00.52361.04721.57082.09442.6183.1416（mm）02.571110.183121.922435.183145.872450（mm/s）0157.0796272.0699314.1593272.0699157.07960（mm/）399.7931357.7037242.713585.6338-71.4458-186.436-228.525
（rad）3.66524.18884.71245.2365.75966.2832
10.1831（mm）45.872435.183121.92242.57110
（mm/s）-157.08-272.07-314.159-272.07-157.080
-186.436-71.445885.6338242.7135357.7037399.7931（mm/）
由计算结果可知:
1.在圆锥齿轮2的一个运动周期内，刀具速度方向改变一次，两刀具相对运动，则可完成两次剪切，由圆锥齿轮1和圆锥齿轮2的传动比以及车轮的转速，可算得该机器的剪切速度为2π22π2=4（次/秒）。
2剪切时刀具加速度很大，速度在极短时间内提升，可有效避免卡死状况的出现。
4结束语
4.1主要工作内容
1产品需求分析。
2机构构思。
3撰写设计说明书。
5
《机械原理》课程设计题目:
设计:
4.2创新点
利用车轮轴的转动，带动两个刀具相对运动，产生剪切效果。
环保且无其他能源损耗。
4.3展望与感想
通过本次的课程设计，我对书本的知识有了进一步的了解与学习，对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解，本次进行机器运动方案的需求分析，多个运动方案比较，机构设计以及计算，让我在大学期间所学的课程得到了实际的应用与综合的学习。
同时我也认识到自己在很多知识方面存在欠缺，如在CAD制图方面掌握的不够熟练，在用MATLAB计算时，编程的一些细节没有注意到，这也为我以后的学习点明了方向。
6
附表
Matlab程序:
x=0:
pi/36:
2*pi;
s=125-25*cos（x）-（100.^2+（25*sin（x））.^2）.^0.5
v=25*4*pi*sin（x）+4*pi*25.^2*sin（2*x）/（2*（100.^2-（25*sin（x））.^2）.^0.5）;
a=100*pi*cos（x）+（100*pi）^2*cos（2*x）/（100^2-（25*sin（x））.^2）.^0.5+（100*pi*sin（2*x））.^2/（4*（100^2-（25*sin（x））.^2）.^1.5）plot（x,s,'r',x,v,'g-.',x,a,'b--'）;
xlabel（'x（0-2\pi）'）;
ylabel（'y:
sin（x）/cos（x）'）;
7
参考文献
[1]东南大学机械学学科组郑文纬、吴克坚主编.机械原理.1997年7月第7版.北京:
高等教
育出版社
[2]薛山主编MATLAB基础教程.2011年3月第1版.北京:
清华大学出版社
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