人力手推式割草机的三维设计（论文）.doc

1 前言 1.1 割草机的发展历史 在19世纪之前，人们修剪草坪的主要工具是镰刀，同时放牧牛羊也是保持草地平整的有效方法。但是随着高尔夫球、足球及网球等运动的兴起，人们迫切要求拥有平整美观的草地做运动场地。英国工程师托马斯·普拉克内特是第一个想出制造割草机的人。在1805年获得了第一台割草机的发明专利。那是一台装有环形刀身的笨重机器，而且运转不很理想。山东省莱州市仲院宇峰铡草机厂研制出全新微型电动铡草机，该机以0.75-11kW单相照明电为动力，无电地区或停电时用165、175、180等型号柴油机为动力，适宜铡切玉米秸、麦秸、稻草及青贮饲料，每小时铡草量300-400kg，切草长度为1.5-2cm。整机结构紧凑，体积小，重量轻，全机重仅32kg，移动方便，并具有切碎均匀、出料顺畅、扬程远、噪音低等特点。草坪割草机试验台机械发展缓慢我国机械产品全线接受检验中暴露出―些质量问题。对此，有关专家认为，当前我国机械产品质量水平低的原因有以下几个方面。目前草地业投入始终不足，相对支持力度甚至减缓下降，使得许多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制造手段、技术、工艺等方面的差距，制造能力和水平进一步拉大了距离。产品品种不全，成套性差。美国约翰尔公司机械有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。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，技术创新的研发能力、原动力、技术模仿步伐甚至放缓停顿。我国已定型的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创新改进。缺乏应有的售后服务体系。专家分析认为，造成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）用人力作为动力，节省能源、无污染。. 2）传动部分结构简单，维护修理方便。 3）重量轻、体积小、操作方便、结构简单、保养方便、成本低廉。 4）割草动作不会撕扯草坪，对草坪有益。 3割草机的总体方案设计 人力手推式割草机的动力是来源于行走轮驱动，即靠人的推力来驱动。查阅《人机工程手册》，人步行速度约为3—5千米/时，即48—64米/分，考虑到要推动割草机进行切割，选取人的步行速度为60米/分，即1.0米/秒。 查阅《机械设计手册》得到以下数据： 成年男性身高： 18—25周岁 1554—1830毫米 26—35周岁 1545—1851毫米 36—60周岁 1553—1798毫米 平均身高： 18—60周岁 1543—1814毫米 成年女性身高： 18—25周岁 1457—1709毫米 26—35周岁 1449—1698毫米 36—60周岁 1445—1683毫米 平均身高： 18—60周岁 1449—1697毫米 成年男性臂长： 18—25周岁 279—350毫米 26—35周岁 280—349毫米 36—60周岁 278—348毫米 平均臂长： 18—60周岁 279—349毫米 成年女性臂长： 18—25周岁 253—319毫米 26—35周岁 253—320毫米 36—60周岁 251—317毫米 平均臂长： 18—60周岁 252—319毫米 立姿工作岗位工作高度： 男性： 950—1050—1150毫米 1050—1200—1300毫米 女性： 850—950—1050毫米 1000—1100—1200毫米 综合以上因素，设计扶手以及支架的尺寸 由《人机工程手册》查得，人体身高尺寸（成年男性）多在170cm左右。因此，推杆距地面的高度取为1000毫米,符合人体作业适应度。 设计原则：工作场地的高度取决于作用力、操作者的身高、操作者操作物件的尺寸、以及视野范围。 A：精密工作，靠肘支撑工作。（设计尺寸针对男性：105—115毫米 针对女性：100—110毫米） B：虎钳固定在工作台上的高度：113毫米 C：轻手工工作。（男性：95—100毫米 女性：90—95毫米） D：用劲大的工作。（男性：80—95毫米 女性：75—90毫米） 本设计属于D范围内的设计。 又因该割草机是人力手推式的，动力来源于人的行走时的推动力。同时应考虑到其结构尺寸方面的因素，因而行走轮直径不应过大。其切割速度要求要大于1.0m/s,如果小于这个速度,草将被扯断或撕裂,而不是被切割了;如果轮子直径过小,则推行比较费力,不能达到设计要求,要满足人的推力在200N左右都能推动这部割草机才行。 初步选取外轮直径=260mm,由公式n=v/D得： 外轮的转速n=60103/2603.1