PAGE摘要隨著生活節(jié)奏的加快和人們對(duì)家庭生活的品質(zhì)要求不斷提高，家用割草機(jī)已經(jīng)成為越來越多家庭的必備工具。本文旨在設(shè)計(jì)一款性能優(yōu)良、操作簡(jiǎn)便、安全可靠的家用割草機(jī)，以滿足市場(chǎng)需求。首先，本文對(duì)現(xiàn)有的家用割草機(jī)進(jìn)行了廣泛的研究和分析，總結(jié)了各類割草機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)。然后，根據(jù)用戶需求和使用場(chǎng)景，確定了設(shè)計(jì)家用割草機(jī)的目標(biāo)和原則，包括高效節(jié)能、操作簡(jiǎn)便、安全可靠、環(huán)保等。在設(shè)計(jì)過程中，本文采用了SolidWorks軟件進(jìn)行三維建模，并對(duì)關(guān)鍵零部件件進(jìn)行強(qiáng)度分析和優(yōu)化。通過對(duì)割草機(jī)的結(jié)構(gòu)、材料、尺寸等方面進(jìn)行多輪迭代和優(yōu)化，最終確定了設(shè)計(jì)方案。本研究以用戶體驗(yàn)理論為基礎(chǔ)，以人工智能和物聯(lián)網(wǎng)信息特性為切入點(diǎn)，旨在實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)割草機(jī)的智能化操作。采用用戶生理和用戶行為的評(píng)價(jià)方法作為評(píng)價(jià)方法，系統(tǒng)地研究了基于用戶體驗(yàn)的智能家用割草機(jī)的設(shè)計(jì)要素、設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)流程。第一部分主要介紹了課題的研究背景、現(xiàn)狀、目的與意義。第二部分主要對(duì)其進(jìn)行了對(duì)比與初步的規(guī)劃設(shè)計(jì)，進(jìn)行對(duì)本次剪草機(jī)的選用。第三部分是對(duì)剪草機(jī)的拆分分析，，對(duì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。第四部分則是對(duì)剪草機(jī)內(nèi)部零件的選擇，例如對(duì)直流電機(jī)和旋轉(zhuǎn)軸的選擇與驗(yàn)算校核。本文設(shè)計(jì)的家用割草機(jī)采用鋰離子電池作為動(dòng)力源，具有節(jié)能、環(huán)保、噪音低等特點(diǎn)。同時(shí)，采用人性化設(shè)計(jì)，操作簡(jiǎn)便，易于維護(hù)。在安全方面，本文設(shè)計(jì)的割草機(jī)配備了過載保護(hù)、短路保護(hù)等安全措施，確保用戶使用過程中的安全。關(guān)鍵詞 ：家用割草機(jī)；環(huán)保與智能化；安全性ABSTRACTWiththeaccelerationofthepaceoflifeandthecontinuousimprovementofpeople'srequirementsforthequalityoffamilylife,thehouseholdlawnmowerhasbecomeanessentialtoolformoreandmorefamilies.Thepurposeofthispaperistodesignahouseholdmowerwithexcellentperformance,simpleoperation,safetyandreliabilitytomeetthemarketdemand.Firstofall,thispaperhascarriedontheextensiveresearchandanalysisoftheexistinghouseholdlawnmower,summeduptheadvantagesanddisadvantagesofvarioustypesoflawnmowers.Then,accordingtouserneedsandusescenarios,determinethedesignofhomemowergoalsandprinciples,includinghighefficiencyandenergysaving,easytooperate,safeandreliable,environmentalprotectionandsoon.Inthedesignprocess,thispaperusesSolidWorkssoftwarefor3Dmodeling,andcarriesoutstrengthanalysisandoptimizationofkeyparts.Throughseveraliterationsandoptimizationofthestructure,materialandsizeofthemower,thedesignschemewasfinallydetermined.ThisstudyisbasedonuserexperiencetheoryandtakesthecharacteristicsofartificialintelligenceandtheInternetofThingsastheentrypoint,aimingtoachieveintelligentoperationoffullyautomaticlawnmowers.Asystematicstudywasconductedonthedesignelements,principles,andprocessesofanintelligenthomelawnmowerbasedonuserexperience,usingevaluationmethodsbasedonuserphysiologyandbehavior.Thefirstpartmainlyintroducestheresearchbackground,currentsituation,purpose,andsignificanceofthetopic.Thesecondpartmainlycomparesandconductspreliminaryplanninganddesign,andselectsthelawnmowerforthisproject.Thethirdpartisthedisassemblyanalysisofthelawnmower,andthedesigncalculationoftheparts.Thefourthpartisabouttheselectionofinternalcomponentsofthelawnmower,suchastheselectionandverificationofDCmotorsandrotatingshafts.whichhasthecharacteristicsofenergysaving,environmentalprotectionandlownoise.Atthesametime,thehumanizeddesignissimpletooperateandeasytomaintain.Intermsofsafety,themowerdesignedinthispaperisequippedwithoverloadprotection,shortcircuitprotectionandothersafetymeasurestoensurethesafetyofusersduringuse.Keywords：Householdlawnmowers;Environmentalprotectionandintelligence;Security-PAGE24-目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1引言 12概述 22.1割草機(jī)的概述 22.2目前存在的問題 22.3割草機(jī)的類別 32.4動(dòng)力源不同的割草機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比 52.5本方案的設(shè)計(jì)思路 63總體設(shè)計(jì) 73.1方案的初步規(guī)劃設(shè)計(jì) 73.1.1對(duì)剪草機(jī)工作環(huán)境剖析 73.1.2方案的選用 83.2割草機(jī)的構(gòu)成 93.3割草機(jī)的設(shè)計(jì) 103.3.1車輪連接塊的設(shè)計(jì) 103.3.2電池倉蓋的設(shè)計(jì) 113.3.3割草高度調(diào)節(jié)手柄的設(shè)計(jì) 123.3.4旋刀固定軸的設(shè)計(jì) 133.3.5旋切單元的設(shè)計(jì) 143.4割草機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖 154割草機(jī)部分零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 164.1直流電機(jī)的選擇 164.2旋轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 174.2.1軸的設(shè)計(jì)步驟 174.2.2軸的材料選定 174.2.3軸的最小直徑計(jì)算 184.2.4軸的校核 194.2.5軸上鍵的計(jì)算 215結(jié)論 23參考文獻(xiàn) 24致謝 251引言近些年，伴隨著全球社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，全球城市化水平愈來愈高，全球園林綠化總面積不斷增長(zhǎng)，這其中包含市政綠化、公園綠地園林綠化、校園內(nèi)足球場(chǎng)綠化園林綠化以及其它住房和辦公建筑地區(qū)草坪綠地面積特別大，對(duì)剪草機(jī)的需求也日益提高，因此，我將利用已有資源對(duì)剪草機(jī)進(jìn)行拆解分析，并對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)與優(yōu)化。設(shè)計(jì)方向?yàn)榧矣眉舨輽C(jī)，主要工作地點(diǎn)為庭院草坪或?qū)W校操場(chǎng)等場(chǎng)地平坦開闊且面積較小的場(chǎng)景。在此環(huán)境下，主要需要考慮的方面有：除草機(jī)動(dòng)力模式對(duì)除草機(jī)的影響、除草機(jī)切割之后草坪需要留下的高度、除草機(jī)切割雜草需要的切割力大小、在高強(qiáng)度切割雜草時(shí)軸的強(qiáng)度是否達(dá)標(biāo)，是否有足夠的壽命。本文首先對(duì)動(dòng)力源進(jìn)行對(duì)比分析，選出了更符合現(xiàn)代環(huán)保節(jié)能，性價(jià)比較高的電力式除草機(jī)。在此之下結(jié)合工作環(huán)境的影響對(duì)剪草機(jī)的結(jié)構(gòu)與動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)方面，設(shè)計(jì)了一個(gè)割草高度調(diào)節(jié)手柄，利用四桿機(jī)構(gòu)對(duì)割草高度進(jìn)行調(diào)節(jié)以便控制割草高度以適應(yīng)不同的工作環(huán)境。在動(dòng)力系統(tǒng)方面則是在確定切割強(qiáng)度之后在選用電機(jī)，以保證在電力式除草機(jī)的模式下有足夠的工作強(qiáng)度，有足夠的作業(yè)面積。2概述2.1割草機(jī)概述割草機(jī)（Lawnmower）又被稱為除草機(jī)、剪草機(jī)、草坪修剪機(jī)等，是一種用以修剪草坪、植物群落等的機(jī)械工具，一般由主軸、發(fā)動(dòng)機(jī)、行走輪、升降機(jī)構(gòu)、刀頭、護(hù)欄、操縱機(jī)構(gòu)組成。割草機(jī)是我們生產(chǎn)制造和使用最早畜牧養(yǎng)殖設(shè)備之一，同時(shí)也是青飼料獲得不可缺少的主要設(shè)備。割草機(jī)，由主軸、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、行走輪、升降機(jī)構(gòu)、刀頭、護(hù)欄及操縱組成。由平行面四桿調(diào)節(jié)裝置，聲卡機(jī)架、上下單翼鋤草裝置，整個(gè)設(shè)備調(diào)偏裝置，梳齒轉(zhuǎn)動(dòng)錐體傳動(dòng)齒輪增長(zhǎng)速度傳動(dòng)裝置和梳齒仿型調(diào)深裝置構(gòu)成;效率比人力鋤草提升8至10倍，傷苗率不高，除苗清理率大。2.2目前存在的問題在割草機(jī)的開發(fā)和制造方面，與國(guó)外相比，中國(guó)起步較慢，通常由中小企業(yè)生產(chǎn)。開發(fā)目的不廣，難以滿足市場(chǎng)需求。它在質(zhì)量上缺乏先進(jìn)國(guó)家的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。在園藝機(jī)械市場(chǎng)方面，大多數(shù)草坪植物都被進(jìn)口機(jī)械占據(jù)，主要進(jìn)口國(guó)是日本、美國(guó)、意大利和瑞典。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，1999年泥炭工廠的數(shù)量約為30000家，其中80%是進(jìn)口機(jī)械。近年來，國(guó)家政策一直致力于城市綠化和美化，因此人均草坪農(nóng)場(chǎng)的數(shù)量迅速增加，并不斷適應(yīng)快速增長(zhǎng)的割草機(jī)市場(chǎng)，這催化了中國(guó)草坪和林業(yè)機(jī)械的研發(fā)進(jìn)程。針對(duì)國(guó)產(chǎn)割草機(jī)的研究，dui、姚遙、王濤設(shè)計(jì)了cxg-901型多檔位可調(diào)割草機(jī)，創(chuàng)新了多檔位位移調(diào)節(jié)功能。操作員可以根據(jù)不同的工作條件調(diào)整換擋位置的選擇，最終提高割草工作的效率和效率。但日本的步進(jìn)式自行割草機(jī)存在一些結(jié)構(gòu)問題，趙香英可以通過降低工作效率的問題來優(yōu)化傳動(dòng)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)并研究了一種新型割草機(jī)。本研究的特點(diǎn)是將機(jī)器的減速器安裝在機(jī)架外部，班志、易興偉和朱忠民等開發(fā)了適用于狹窄果園和花園工作的9g-1.4往復(fù)式哈尼瓦割草機(jī)，并能夠設(shè)計(jì)出適用于大草坪的新型割草機(jī)。它具有高效率和穩(wěn)定的性能。根據(jù)《2013-2017年中國(guó)割草機(jī)市場(chǎng)調(diào)查及行業(yè)研究報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示，未來國(guó)家造林植物有望以高性價(jià)比優(yōu)勢(shì)超越進(jìn)口設(shè)備，成為國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的支柱，進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。電動(dòng)草坪刨床作為園林設(shè)備的重要組成部分，由小到大發(fā)展迅速。依靠龐大的市場(chǎng)和相關(guān)政策，我們已經(jīng)擁有各種各樣的產(chǎn)品，研發(fā)設(shè)計(jì)不斷創(chuàng)新，市場(chǎng)不斷增長(zhǎng)。人們對(duì)生活品質(zhì)的追求和個(gè)性化需求持續(xù)增加，消費(fèi)者對(duì)割草機(jī)的選擇將更加注重產(chǎn)品的多樣化和個(gè)性化?；趯?duì)割草機(jī)各個(gè)方面不同的需求，我將對(duì)剪草機(jī)前景分析分為三大類：（1）割草機(jī)的智能化傳統(tǒng)的割草機(jī)正在被具有不同智能功能的新型割草機(jī)所取代。目前，自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)可以根據(jù)預(yù)設(shè)草坪的形狀和大小進(jìn)行路線設(shè)置，以準(zhǔn)確控制割草范圍，提高工作效率。此外，一些割草機(jī)配備了傳感器和防撞裝置，以自動(dòng)避開障礙物并確保操作安全。未來，割草機(jī)行業(yè)將繼續(xù)推動(dòng)創(chuàng)新，提供更加多樣化和智能化的產(chǎn)品。（2）割草機(jī)的個(gè)性化消費(fèi)者對(duì)割草機(jī)的個(gè)性化需求越來越多樣化。割草機(jī)積極響應(yīng)市場(chǎng)需求，為市場(chǎng)帶來多種特色產(chǎn)品。例如，一些割草機(jī)公司發(fā)布不同的顏色和外觀設(shè)計(jì)風(fēng)格，以滿足消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品外觀的獨(dú)特追求。此外，一些高端割草機(jī)可以根據(jù)用戶的需求進(jìn)行定制，并為消費(fèi)者提供友好的服務(wù)。這樣一種獨(dú)特的趨勢(shì)將進(jìn)一步推動(dòng)草坪修剪行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。（3）割草機(jī)的環(huán)?；S著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視和環(huán)境法規(guī)的完善，割草機(jī)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)正逐步朝著環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展。傳統(tǒng)的割草機(jī)使用的內(nèi)燃機(jī)會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣和噪音，并造成一些污染。如今，越來越多的割草機(jī)使用電機(jī)和太陽能電池板來減少廢氣排放和噪音污染。與此同時(shí)，一些制造商正在大力開發(fā)節(jié)能割草機(jī)，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)和材料使用來降低能耗。隨著技術(shù)進(jìn)步和環(huán)保意識(shí)的提高，可持續(xù)發(fā)展將成為未來割草機(jī)行業(yè)的重要發(fā)展方向。綜上所述，割草機(jī)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)包括節(jié)能環(huán)保、智能化和多功能化。只有緊跟時(shí)代的步伐，并積極應(yīng)對(duì)市場(chǎng)變化和技術(shù)創(chuàng)新，割草機(jī)行業(yè)才能不斷實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展，為生活生產(chǎn)提供更好的支持。2.3割草機(jī)的類別每依照不同類型的區(qū)劃規(guī)范，割草機(jī)能夠有如下區(qū)劃類型：按行駛分有：智能化系統(tǒng)半自動(dòng)式式拖行式、后實(shí)行式、座騎式、拖拉機(jī)懸掛式。如圖2-1所示為坐騎式割草機(jī)。圖2-1坐騎式割草機(jī)按能源分：人畜力推動(dòng)、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、太陽能發(fā)電驅(qū)動(dòng)。如圖2-2所示為太陽能式割草機(jī)。圖2-2太陽能式割草機(jī)按方法分：端銑刀式、旋刀式、側(cè)掛式、甩刀式。如圖2-3所示為旋翼割草機(jī)。圖2-3旋翼割草機(jī)按要求分：平地式、半腰式、截頂式。如圖2-4所示為半腰式割草機(jī)。圖2-4半腰式割草機(jī)這幾種動(dòng)力系統(tǒng)的割草機(jī)都有不同的優(yōu)缺點(diǎn)。根據(jù)不同的場(chǎng)所、耗費(fèi)等等因素來選擇合適的割草機(jī)。手執(zhí)轉(zhuǎn)動(dòng)割草機(jī)一般配備無刀激光切割盤，應(yīng)用高韌性滌綸繩做為青飼料激光切割構(gòu)件，柔性結(jié)構(gòu)，不害怕遇到剛度阻礙物，應(yīng)用很安全，拆換非常方便。割草機(jī)的工作狀態(tài)有往小復(fù)式和轉(zhuǎn)盤式，它相對(duì)較高的割草高效率大大的節(jié)約了時(shí)長(zhǎng)，并完成了低碳環(huán)保、凈化環(huán)境的功效，實(shí)際操作簡(jiǎn)單、便捷、高效率，因此被廣泛運(yùn)用。設(shè)備精巧，適用大中小型草坪。應(yīng)用割草機(jī)要根據(jù)需求，明確剪草后留茬相對(duì)高度，應(yīng)用十分方便。剪草時(shí)只有沿陡坡橫著修枝，而無法變坡修枝。當(dāng)代割草機(jī)更有利于實(shí)際操作。19世紀(jì)初時(shí),要保護(hù)一塊草坪是極為消耗精力的事。例如在高爾夫球場(chǎng)里,假如聘請(qǐng)200個(gè)工人得話,那樣其中還有50本人是維護(hù)保養(yǎng)草坪的。在草地猛長(zhǎng)的時(shí)節(jié),大約每十天那就需要割一次草。割草工們手執(zhí)特別長(zhǎng)的一種手段(長(zhǎng)刀：刃口是鋸齒形的，必須頻繁使用磨刀來打磨拋光使其維持銳利)排列成一行割草(事實(shí)上工作起來更像在使用手鋸在鋸草)。伴隨著草坪行業(yè)的迅猛發(fā)展，我國(guó)在21新世紀(jì)開始應(yīng)用蓄電往復(fù)割草機(jī)。工作中結(jié)束后草坪上全是鋸下來的花葉,隨后撿起地面上的花葉，用于飼養(yǎng)大農(nóng)場(chǎng)的羊牛，這樣既能省時(shí)省力又降低了對(duì)草地的毀壞。由平行面四桿調(diào)節(jié)裝置，聲卡機(jī)架、上下單翼鋤草裝置，整個(gè)設(shè)備調(diào)偏裝置。2.4動(dòng)力源不同的割草機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比按照動(dòng)力源的不同，割草機(jī)主要分為汽油和電力兩種割草機(jī)。下面表2-1主要是對(duì)這種零件優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行的對(duì)比分析：表2-1汽油式與電力式割草機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析汽油式電力式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)功率大、馬力足，對(duì)于各種雜草都可進(jìn)行作業(yè)，本機(jī)工作起來省力又輕松，作業(yè)效率高、速度快，且可持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)，不受電線長(zhǎng)度或者電瓶電量時(shí)間的限制。汽油割草機(jī)適應(yīng)性強(qiáng)，性能穩(wěn)定可靠，可適合攜帶及野外進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的大面積區(qū)域內(nèi)作業(yè)。噪聲和振動(dòng)較大，不宜用在對(duì)環(huán)境要求較高的環(huán)境。工作噪音小、運(yùn)行平穩(wěn)、環(huán)保節(jié)能、價(jià)格便宜。其的缺點(diǎn)是功率較少，持續(xù)工作時(shí)間短，需要經(jīng)常充電，不適合在遠(yuǎn)離充電電源的場(chǎng)所工作，適合家庭庭園使用。2.5本設(shè)計(jì)方案思路一方面在網(wǎng)上查閱資料，了解整個(gè)的設(shè)計(jì)方向；另一方面與同學(xué)進(jìn)行討論分析，逐步了解自己要在本次課題中需要做的工作。通過上面的兩個(gè)步驟的進(jìn)行，明確了這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的思路：（1）調(diào)研整個(gè)割草機(jī)的市場(chǎng)行情，掌握什么類型的割草機(jī)在市面上比較暢銷。（2）通過查閱各種資料，弄明白割草機(jī)的工作原理。（3）對(duì)幾款割草機(jī)進(jìn)行對(duì)比分析，選擇一款合適的割草機(jī)進(jìn)行拆分設(shè)計(jì)。（4）運(yùn)用三維繪圖軟件和二維軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。3總體設(shè)計(jì)3.1方案初步規(guī)劃設(shè)計(jì)上面章節(jié)對(duì)各種樣式的割草機(jī)進(jìn)行了分類闡述，但是還不能滿足本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求。本次設(shè)計(jì)的割草機(jī)要在動(dòng)力和操作方面都要優(yōu)于上面的設(shè)備。一是要有汽油機(jī)功率大的特點(diǎn)，二是又要具備電動(dòng)式的清潔程度。還要具備質(zhì)量輕，便于攜帶的特點(diǎn)。針對(duì)上面的這些要求特制訂了以下的方案進(jìn)行對(duì)比分析設(shè)計(jì)。3.1.1對(duì)剪草機(jī)工作環(huán)境的解剖本設(shè)計(jì)是一款小型家用割草機(jī)，主要與住宅區(qū)、公園和果園的小型草坪聯(lián)系在一起，因此割草機(jī)的設(shè)計(jì)必須與草坪環(huán)境密切相關(guān)。根據(jù)這些地點(diǎn)雜草的實(shí)際情況和生長(zhǎng)的實(shí)際情況，可以根據(jù)確定工作寬度、切割高度和運(yùn)行速度等參數(shù)的要求來設(shè)計(jì)割草機(jī)。城市綠化的過程主要取決于合理的選擇和人工草坪的培育。雜草主要指草坪草以外的植物。許多草坪雜草不是人工培育的，而是由農(nóng)業(yè)雜草生長(zhǎng)而成，很少有雜草與人工培育的草籽混合。雜草和人工種植的草坪和樹木影響它們的生長(zhǎng)，不僅剝奪了它們的營(yíng)養(yǎng)，而且缺乏觀賞價(jià)值、動(dòng)物飼養(yǎng)、發(fā)酵和開發(fā)價(jià)值。草坪雜草通常占草坪總面積的5%以上。如果百分比超過10%，就會(huì)威脅到人工栽培的植物和樹木，如果百分比超過40%，就會(huì)造成嚴(yán)重破壞。同時(shí)，雜草還占用了人工栽培草地的棲息地、光照和水分，破壞了人工栽培草坪的觀賞價(jià)值，加劇了草坪的退化，造成草坪后期退化。這些雜草具有很強(qiáng)的生命力，在干旱、抗病、防蟲、干旱、失水等各個(gè)領(lǐng)域都優(yōu)于人工栽培的草。同時(shí)，它對(duì)雜草和其他雜草的控制方法具有很強(qiáng)的抵抗力。雜草的分類禾本科雜草（尖葉草）如圖3-1所示：葉片長(zhǎng)條形，葉脈平行。莖切面是圓形，根是須根系。圖3-1禾本雜草闊葉雜草（圓葉草）如圖3-2所示：葉片寬闊，葉脈網(wǎng)紋狀。莖切面為圓形或者方形，根為直根系，有主根。圖3-2闊葉雜草莎草科雜草（三棱草）如圖3-3所示：葉脈長(zhǎng)條形，葉脈平行。莖切面是三角形，有根狀莖。圖3-3莎草科雜草3.1.2方案的初步構(gòu)思與選用（1）方案一提出一種結(jié)構(gòu)小巧的背負(fù)式滾桶草坪機(jī)，其結(jié)構(gòu)比較輕便，其結(jié)構(gòu)關(guān)鍵分為兩大類，一部分是能量?jī)?chǔ)存設(shè)備，一部分是執(zhí)行器，在其中動(dòng)能粗存設(shè)備是通過工人背負(fù)，將一個(gè)儲(chǔ)油罐瓶背負(fù)在工人背部，給予能源的提供，此次然料大多為車用汽油，車用汽油根據(jù)管道輸送至內(nèi)燃機(jī)一部分，在內(nèi)燃機(jī)的影響下，推動(dòng)輥輪回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而且割刀姿勢(shì)，將切割的草滾入輥?zhàn)?，在割刀的影響下將草裝修隔斷，完成對(duì)草的切割，這類結(jié)構(gòu)盡管小巧但其切割高效率及其實(shí)際效果較弱，而且工作消耗比較大，在一些大批量草坪修剪環(huán)節(jié)中耗時(shí)費(fèi)力，而且其切割后草地邊料并沒有回收利用組織，必須人力二次對(duì)切割后飼草進(jìn)行二次沉積，集中統(tǒng)一處理。（2）方案二給出了一種現(xiàn)階段比較常見的旋切刀結(jié)構(gòu)形式，其核心構(gòu)類似長(zhǎng)方形，設(shè)備在下邊配有四個(gè)輪子開展支撐點(diǎn)，設(shè)備在中間底部配有旋切刀，在內(nèi)燃機(jī)的影響下，旋切刀做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)路面草坪的修枝，在其中具備調(diào)整高度組織，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同高度草坪的修枝，后面含有飼草幾類儲(chǔ)放模塊，對(duì)切割后碎草開展集中統(tǒng)一處理，防止激光切割后碎草四處濺出，導(dǎo)致中后期梳理時(shí)耗時(shí)費(fèi)力。但以內(nèi)燃機(jī)做為推動(dòng)其噪聲非常大，并且其凈重相對(duì)比較重，在所難免對(duì)操作人員在推進(jìn)草坪機(jī)工作的時(shí)候?qū)е履芰肯?，同時(shí)對(duì)自然環(huán)境有一定的環(huán)境污染。因此此次設(shè)計(jì)方案不選用內(nèi)燃機(jī)作為重要的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。經(jīng)過上面的對(duì)比分析可以知道，方案一和方案二各有優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)這兩個(gè)方案進(jìn)行整理歸納，得出最終的方案，即結(jié)構(gòu)采用方案式的結(jié)構(gòu)，動(dòng)力源用一塊功率大的鋰電池來作為動(dòng)力源。該方案具有以下特點(diǎn)：（1）采用鋰離子電池做為動(dòng)能媒介，達(dá)到環(huán)保節(jié)能的設(shè)計(jì)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。（2）直流無刷電機(jī)做為此次設(shè)計(jì)的執(zhí)行單元，根據(jù)連軸器相互連接下邊旋切刀，完成對(duì)旋切刀轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作。（3）采用四連桿高度驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，完成對(duì)草地檢修高度控制。（4）在后面設(shè)定推手握柄，便于工人實(shí)際操作。（5）機(jī)殼應(yīng)用不銹鋼板，表面噴涂，提高使用期限。此次設(shè)計(jì)的方案圖具體如3-4圖所示：圖3-4本次設(shè)計(jì)的割草機(jī)最終方案圖3.2 割草機(jī)的構(gòu)成此次的割草機(jī)主要有以下幾塊組成，行走單元、驅(qū)動(dòng)力執(zhí)行單元、割草高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、機(jī)殼架體、手柄、廢草回收利用裝置等。（1）行走單元：行走單元一般是由四個(gè)車轱轆構(gòu)成，根據(jù)管輪聯(lián)接轉(zhuǎn)動(dòng)軸，完成四個(gè)輥輪的翻轉(zhuǎn)，進(jìn)而達(dá)到行走的目的。（2）驅(qū)動(dòng)力執(zhí)行單元：驅(qū)動(dòng)力執(zhí)行單元由直流無刷電機(jī)和鋰離子電池構(gòu)成，根據(jù)鋰電池充電放電完成對(duì)的能量貯存和釋放出來，根據(jù)電機(jī)的作用，推動(dòng)旋切機(jī)刀完成轉(zhuǎn)動(dòng)。（3）高度調(diào)整模塊：根據(jù)四連桿及其高度調(diào)整手柄，完成對(duì)割草機(jī)高度的調(diào)整。（4）機(jī)殼架體：機(jī)殼架體應(yīng)用不銹鋼板表層噴涂解決，完成對(duì)割草機(jī)全部整體機(jī)身設(shè)計(jì)。（5）手柄：工人促進(jìn)割草機(jī)開展前行的構(gòu)件，便于工人實(shí)際操作。（6）廢草回收利用組織：完成對(duì)廢料的密集儲(chǔ)放，完成對(duì)廢料的暫時(shí)貯存，當(dāng)廢料袋裝滿后倒出后統(tǒng)一處理。此次設(shè)計(jì)方案外觀框架圖具體如圖3-5：圖3-5割草機(jī)的整體結(jié)構(gòu)方案圖3.3 割草機(jī)的設(shè)計(jì)3.3.1車輪連接塊的設(shè)計(jì)車輪連接塊的位置是處于整個(gè)割草機(jī)的下部位置，主要是起到支撐的作用，與4個(gè)車輪進(jìn)行連接。本次的設(shè)計(jì)的連接塊的長(zhǎng)度尺寸為140mm，高度方向尺寸為105mm，呈三角對(duì)稱的形狀，孔的尺寸為Φ10mm。右下角處的孔是1個(gè)Φ12的孔，是用來穿軸使用的。這個(gè)零件的薄厚度為10mm，厚的地方厚度為40mm。R弧的尺寸為R15，這個(gè)零件的尺寸見下圖3-6所示：圖3-6車輪連接塊的設(shè)計(jì)參數(shù)3.3.2電池倉蓋的設(shè)計(jì)這個(gè)零件通過名字就可以知道是與電池倉進(jìn)行配合使用的，起到密封和保護(hù)的作用。在實(shí)際的工作中，會(huì)產(chǎn)生灰塵、草汁和雜物等，這個(gè)零件的作用就能將其進(jìn)行一個(gè)有效的隔斷。電池倉蓋是一個(gè)鈑金零件，它的展開的具體尺寸見下圖3-7所示：圖3-7電池倉蓋的展開尺寸3.3.3割草高度調(diào)節(jié)手柄的設(shè)計(jì)這個(gè)割草高度調(diào)節(jié)手柄是用在整個(gè)割草機(jī)后部位置的，這個(gè)零件在整個(gè)的設(shè)備中起到一個(gè)調(diào)節(jié)的作用。通過圖3-8可以看出來這個(gè)零件的長(zhǎng)度尺寸是160mm，寬度為55mm，厚度尺寸為3mm。在這個(gè)零件的上部位置是一個(gè)曲形形狀，中間位置是一個(gè)8×8的方口：圖3-8高草高度調(diào)節(jié)手柄的設(shè)計(jì)參數(shù)3.3.4旋刀固定軸的選擇旋刀固定軸是整個(gè)割草機(jī)里面的一個(gè)重要的零部件，是整個(gè)結(jié)構(gòu)里面的核心，如圖3-9所示。它主要起到支撐和連接的作用。里面主要裝配旋轉(zhuǎn)刀、軸、、密封件及動(dòng)力和控制系統(tǒng)。這個(gè)零件的最大外圓直徑為Φ20mm，需要注意的是外徑尺寸一定要是相等的，中間的下端位置是一個(gè)鍵槽孔，是裝平鍵使用的。在這個(gè)零件上部的中間位置則是一個(gè)M5的螺紋孔，起到固定刀片的作用。這個(gè)零件的材質(zhì)選用45號(hào)鋼，采用調(diào)質(zhì)處理。圖3-9旋轉(zhuǎn)固定軸的設(shè)計(jì)參數(shù)3.3.5旋切單元的設(shè)計(jì)旋切構(gòu)件是此割草機(jī)的關(guān)鍵執(zhí)行器，根據(jù)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)功效推動(dòng)旋切刀完成轉(zhuǎn)動(dòng)，將草地里的草激光切割分離出來，其核心結(jié)構(gòu)由直流電機(jī)、聯(lián)軸器上方、固定螺絲、密封圈、外六角固定螺母、聯(lián)軸器、旋切刀、旋切刀軸、旋切刀固定螺絲、旋切刀固定不動(dòng)蓋、平墊圈等組成。在其中電機(jī)根據(jù)聯(lián)軸器與旋切刀軸聯(lián)接，并且通過旋蓋及其固定螺母的功效將旋切刀固定于旋切輸入軸上，其結(jié)構(gòu)相互連接的方式，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，高效率比較高。如圖3-10所示：圖3-10旋切單元的結(jié)構(gòu)圖3.4割草機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖割草機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖如圖3-11所示：圖3-11旋切單元的結(jié)構(gòu)圖4割草機(jī)部分零件的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1直流電機(jī)的選擇在經(jīng)剖析此次電機(jī)選用直流電電機(jī)做為立即驅(qū)動(dòng)單元，對(duì)它進(jìn)行設(shè)計(jì)方案型號(hào)選擇測(cè)算剖析如下所示：經(jīng)查閱材料此次激光切割草地中不僅有草又有可能參雜這干樹枝等臟物，因此此次設(shè)計(jì)方案依據(jù)5mm直徑草株為設(shè)計(jì)方案激光切割目標(biāo)，有益于對(duì)中后期硬件配置部分維護(hù)，避免其負(fù)載產(chǎn)生電機(jī)匝間及其提升草坪機(jī)的總體性能。查閱材料得知植株的需要切斷力與植株的直經(jīng)相關(guān)，并按照其截面需要切削速度明確法切斷關(guān)聯(lián)方程式為：F=10X-230（4-1）其中X為植株橫切面積；F為所需剪切力；單位為N；計(jì)算本次切削力為：F=10X-230=（10×52-230）×18=360N本次設(shè)計(jì)的切削速度為250次/分所以在一分鐘內(nèi)完成旋切刀的250次旋轉(zhuǎn)。故知電機(jī)轉(zhuǎn)速最低為n=250r/min；（4-2）那么電機(jī)的功率為（4-3）傳動(dòng)裝置的為電機(jī)直連旋切刀，所以傳動(dòng)效率本次取為1；所以本次電機(jī)功率為75.4W即可滿足設(shè)計(jì)要求。QUOTE因此電機(jī)可以選擇信達(dá)電機(jī)型號(hào)為90ZYT106型永磁直流電動(dòng)機(jī)，其主要參數(shù)如下所示：電機(jī)轉(zhuǎn)矩0.796Nm，電流5A，電機(jī)尺寸100*250mm，輸出軸12*45mm轉(zhuǎn)速450r/min，額定功率125w，額定電壓24V，外觀如下：圖4-1直流電機(jī)外觀圖4.2旋轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算4.2.1設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)規(guī)定，在對(duì)一般旋轉(zhuǎn)軸開展設(shè)計(jì)時(shí)遵照一下標(biāo)準(zhǔn)，在一般情況下應(yīng)該考慮傳動(dòng)軸的強(qiáng)度材料結(jié)構(gòu)性能兩個(gè)方面具體內(nèi)容，可是在一些轉(zhuǎn)動(dòng)精度相對(duì)較高的旋轉(zhuǎn)軸開展設(shè)計(jì)時(shí)，還要考慮到其彎曲剛度性能是否符合設(shè)計(jì)規(guī)定。在設(shè)計(jì)快速旋轉(zhuǎn)軸時(shí)，設(shè)計(jì)結(jié)束后必須對(duì)它進(jìn)行振動(dòng)及其可靠性等方面的測(cè)算。此次設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速比不太高。精度規(guī)定也不是很高故僅對(duì)其強(qiáng)度與構(gòu)造上進(jìn)行設(shè)計(jì)。旋轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)流程一般包括一下流程：主要對(duì)軸原材料進(jìn)行科學(xué)選擇，在軸類零件原材料選擇時(shí)一般應(yīng)用碳素鋼和碳鋼。在原材料選擇后需開展對(duì)軸頸的預(yù)計(jì)，然后進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計(jì)；最終對(duì)軸開展強(qiáng)度、彎曲剛度及其振動(dòng)性能計(jì)算校對(duì)4.2.2軸的材料選定一般對(duì)軸類材料選擇的時(shí)候，選用比較多的材料有碳素鋼、合金鋼兩種材料。碳素鋼比合金鋼價(jià)格低，其應(yīng)力敏感度比較低，因此運(yùn)用比較多，應(yīng)用比較多的有30鋼、40鋼、45鋼等型號(hào)規(guī)格，還能夠?qū)λM(jìn)行熱處理工藝，提升其性能，合金鋼價(jià)錢較碳素鋼偏貴，但其規(guī)格小，負(fù)載大對(duì)軸類零件有特別要求例如凈重及其規(guī)格要求比較高的時(shí)候可以選用合金鋼；球墨鑄件其抗撕裂性能極強(qiáng)，根據(jù)鍛造的方式能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)比較復(fù)雜的軸類零件設(shè)計(jì)應(yīng)用。此次定制的軸類零件大多為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其截面尺寸沒有要求，選用價(jià)錢比較價(jià)格便宜的碳素鋼做為此次定制的軸類材料。此次應(yīng)用45號(hào)鋼做為轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)材料。4.2.3軸的最小直徑計(jì)算對(duì)于傳動(dòng)軸可以按照扭矩計(jì)算軸的最小直徑，對(duì)于轉(zhuǎn)軸可以進(jìn)行估算然后驚醒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后對(duì)其進(jìn)行彎紐合成強(qiáng)度校核。其計(jì)算公式為：（4-4）式中：——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，；——旋轉(zhuǎn)軸上所受的扭轉(zhuǎn)力，；——旋轉(zhuǎn)軸橫截面上抗扭轉(zhuǎn)系數(shù)，；——旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度，；——旋轉(zhuǎn)軸得到傳遞功率，；——旋轉(zhuǎn)軸的截面直徑，。由以上公式可以換算為軸的計(jì)算公式為：（4-5）公式中A為計(jì)算常數(shù)，計(jì)算常數(shù)A與軸的材料、有關(guān)通過查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可以得出一下表格進(jìn)行對(duì)常數(shù)A的選用，表格如下：表4-1計(jì)算常數(shù)A選用表本次設(shè)計(jì)選用45號(hào)鋼，其對(duì)應(yīng)的A=118-107帶入上述公式得出本次設(shè)計(jì)的最小軸直徑為：==6.98~7.6mm根據(jù)以上公式求得本次設(shè)計(jì)的最小軸徑，根據(jù)有無鍵槽判斷其最終值，當(dāng)有一個(gè)鍵槽時(shí)其軸徑擴(kuò)大3％，當(dāng)有兩個(gè)鍵槽時(shí)應(yīng)擴(kuò)大7％。本次設(shè)計(jì)有一個(gè)鍵槽，所以對(duì)其擴(kuò)大后，最小軸的直徑為d=7.6*1.3=9.88mm所以本次設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)軸直徑要大于10mm。本設(shè)計(jì)的軸選擇徑為12mm，滿足設(shè)計(jì)要求。4.2.4軸的校核本次旋轉(zhuǎn)軸采用45號(hào)鋼作為使用材料，對(duì)其進(jìn)行受力分析，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，找出材料的需用彎曲應(yīng)力表格如表所示：表4-2彎曲應(yīng)力表所以本次設(shè)計(jì)的材料為碳素鋼45號(hào)，選擇σb=600N/mm，σs=353N/mm，σ-1=268N/mm，-1=155N/mm，[σ+1]b=216N/mm，[σ0]b=98N/mm，[σ-1]b=59N/mm。工作軸所受扭矩，軸的扭轉(zhuǎn)變形角用每米長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)角來表示，階梯軸的扭轉(zhuǎn)角的計(jì)算公式為（4-6）式中：——階梯軸第i段上所受的扭矩，。——軸的材料的剪切彈性模量，，對(duì)于鋼材。——階梯軸第i段幾面的極慣性矩，，對(duì)于圓軸，?！A梯軸第i段的長(zhǎng)度，?！A梯軸受扭矩作用的軸段數(shù)。為了在軸的工作過程中，由于彈性形變的影響導(dǎo)致軸上零件不能正常工作，所以需要對(duì)軸進(jìn)行剛度校核，控制其變形量不超過最大允許變形量。根據(jù)材料力學(xué)公式計(jì)算出軸的撓度y和偏轉(zhuǎn)角θ撓曲線方程：（4-7）撓度：積分二次偏轉(zhuǎn)角：積分一次[y]——軸的允許撓度，mm[]——軸的允許偏轉(zhuǎn)角mm，rad扭轉(zhuǎn)剛度——每米長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)角度扭轉(zhuǎn)角（4-8）查閱下表，對(duì)于一般傳動(dòng)軸許用扭轉(zhuǎn)角表4-3軸的撓度偏轉(zhuǎn)角允許值4.2.5軸上鍵的計(jì)算本次設(shè)計(jì)的平鍵為靜連接，按照擠壓條件原理進(jìn)行計(jì)算，查閱其計(jì)算公式為：（4-9）式中T為轉(zhuǎn)矩，N/mm，d為軸徑，mm，h為鍵的高度，mm，l為鍵的長(zhǎng)度，mm，其中A型鍵l=L-b；B型鍵l=L；C型鍵l=L-b/2；L為鍵的總長(zhǎng)度；b為鍵的選擇寬度為許用應(yīng)力N/mm2根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸直徑本次選擇平鍵的類型為C型鍵，其中L=27mm；b=4mm；h=4mm；故而求得：l=27-4/2=25mm根據(jù)公式：=4=9.7N/mm按照輕微沖擊可得所以此鍵符合設(shè)計(jì)要求。

4.3最終成果概圖通過以上的設(shè)計(jì)驗(yàn)算與三維建模的設(shè)計(jì)后最終成果如圖4-2所示：圖4-2最終成果三維建模圖5結(jié)論此次設(shè)計(jì)的割草機(jī)，主要圍繞自動(dòng)割草機(jī)的工作原理，結(jié)構(gòu)組成，主要零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算為主題，進(jìn)行對(duì)課題的詳細(xì)設(shè)計(jì)。首先我對(duì)自動(dòng)割草機(jī)在國(guó)內(nèi)外的使用情況，所存在的問題，以及自動(dòng)割草機(jī)的應(yīng)用要求進(jìn)行了深入分析，因?yàn)樵谡n題設(shè)計(jì)之前，對(duì)其進(jìn)行必要的市場(chǎng)分析，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品市場(chǎng)上的使用情況，這為后續(xù)的設(shè)計(jì)過程提供了參考價(jià)值與指導(dǎo)方向，在后續(xù)設(shè)計(jì)過程中針對(duì)目前設(shè)備所存在的缺陷進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新。然后是對(duì)于自動(dòng)割草機(jī)的整體方案設(shè)計(jì)，通過擬定幾個(gè)常用的方案進(jìn)行分析對(duì)比，確定本次設(shè)計(jì)的詳細(xì)方案，確定整體結(jié)構(gòu)總圖，對(duì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)部分，傳動(dòng)部分，工作零部件部分，以及對(duì)軸承，密封件，電機(jī)，傳動(dòng)零部件的結(jié)構(gòu)總體進(jìn)行布局，對(duì)各功能組件的設(shè)計(jì)，在滿足設(shè)備使用功能的同時(shí)，從使用者的角度考慮，方便設(shè)備的維護(hù)與安裝，拆卸，易損件的更換等情況。在確定自動(dòng)割草機(jī)的總體結(jié)構(gòu)之后，對(duì)各主要零部件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)與計(jì)算，但這只是對(duì)這個(gè)割草機(jī)的模型有了一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)?？偟脕碚f，伴隨著第三次科技革命的開始，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展已經(jīng)是深受大家注目?jī)纱蠹夹g(shù)性，它們主要用途極廣，算得上是現(xiàn)代科技發(fā)展的象征，文中上述的割草機(jī)主要是以這兩大技術(shù)性為題材來制作的。在規(guī)劃割草機(jī)全過程時(shí)，每一個(gè)步驟都讓我受益匪淺，從大體上對(duì)割草機(jī)的選用，小到對(duì)電機(jī)、軸與鍵的分析，每一步都讓我倍感壓力。畢業(yè)設(shè)計(jì)的大多是靠老師同學(xué)們的幫助和自身在網(wǎng)上查看相關(guān)信息去進(jìn)行，因此在設(shè)計(jì)的過程中還是發(fā)現(xiàn)了許多問題，但是最后通過努力通過老師同學(xué)的幫助和對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的利用還是解決了各種問題。通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的全過程，對(duì)割草機(jī)擁有更深一層的認(rèn)知，也使我將大學(xué)三年多學(xué)到的知識(shí)再次夯實(shí)了一遍。這使得我對(duì)學(xué)習(xí)過的課程加深的印象，激發(fā)了對(duì)未曾學(xué)習(xí)的的領(lǐng)域的興趣。至此，我對(duì)這一型號(hào)的剪草機(jī)的設(shè)計(jì)暫時(shí)告一段落。參考文獻(xiàn)[1]徐狀,翟娟.一種新型太陽能靜音智能剪草機(jī)器人的設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代,2019(04):36-39.[2]鄭鈞丹.基于用戶體驗(yàn)的家用智能剪草機(jī)設(shè)計(jì)研究[D].武漢理工大學(xué),2021.[3]肖雪航.電動(dòng)草坪修剪機(jī)設(shè)計(jì)[D].成都大學(xué),2021.[4]鄭曉培,李錕.環(huán)保型草坪剪草機(jī)的設(shè)計(jì)[J].農(nóng)機(jī)使用與維修,2017(10):15-16.[5]杜寶兵.滾刀式剪草機(jī)傳動(dòng)方式的現(xiàn)狀和發(fā)展前景[J].時(shí)代農(nóng)機(jī),2016,43(06):12+14.[6]藍(lán)健,鐘昊天.一種新型草坪修剪機(jī)的設(shè)計(jì)[J].裝備制造技術(shù),2012(06):63-64+79.[7]譚壯,