草坪修剪機的優(yōu)化設(shè)計-手提往復(fù)式,草坪,修剪,優(yōu)化,設(shè)計,手提,往復(fù) 摘要 草坪修剪機是一種小型園林修剪機械。每年，草坪必須進行修剪，這對維 護草坪旺盛的生長，加強樹冠新梢的密度，有著良好的作用，并能達到培 育有要求的樹冠面．因此．修剪是草坪生長的主要技術(shù)措施之一?，F(xiàn)有綠 籬修剪機存在著手持部分重量過重，勞動強度大的缺點。本文設(shè)計了一種 便攜式雙刃面往復(fù)式草坪修剪機，采用汽油機為動力，選用小型內(nèi)燃機， 動力通過飛快摩擦式離合器傳遞到工作部分，與減速器相連接。 減速器采用直齒圓柱齒輪，減速器將動力傳到曲柄滑塊機構(gòu)，由曲柄 滑塊機構(gòu)帶動切割刀片做往復(fù)運動，切割刀片根據(jù)實地調(diào)研設(shè)計成與現(xiàn)種 植草坪植物的寬幅相應(yīng)的寬度，采用單動、雙面刃刀片。本文所設(shè)計的往 復(fù)式草坪修剪機能在很大程度上降低勞動者的工整冠作業(yè)。 本文所設(shè)計的手提往復(fù)式草坪修剪機具有以下特點： 1、機體自帶發(fā)電機,電不需外接電源，適應(yīng)性強，操作安全。 2、減輕了工人操作時勞動的強度。 3、作業(yè)質(zhì)量較好，性能穩(wěn)定。 4、一機多用，既可用作草坪修剪整形，又可作為茶樹修剪。 5、適應(yīng)范圍廣 關(guān)鍵詞 草坪修剪機 往復(fù)式 雙刃面 8 Abstract . Hedge trimmer is a small garden pruning machinery.Each year,the hedge must be trimmed,which maintains Hedge exuberant growth,enhance the density of the canopy shoots,have a good effect,and can meet the requirements of the canopy surface nurturing.Therefore.Hedge trimming is the growth of the main technical measures.There is an existing hedge trimmers hand some of the weight is too heavy,labor-intensive shortcomings.This paper presents a double-edged surface portable reciprocating hedge trimmers,power section using portable structure,using a small internal combustion engine,the power transmitted through the shaft to the working parts are connected with reducer. Using spur gear reducer,reducer will power to the slider-crank mechanism,slider-crank mechanism driven by a reciprocating cutting blade,cutting blade is designed based on field research with the existing hedgerow planting width corresponding to the width of the plant,single action,double-edged blade.This article is designed reciprocating hedge trimmer function largely reduce workers'neat crown job.The design of this portable reciprocating hedge trimmers have the following characteristics: 1,the body comes generators,power without an external power supply,adaptable,safe operation. 2,reducing the labor intensity of workers when operating. 3,the job quality is better and stable performance. 4,a multi-purpose machine,both as a hedge trimmer shaping,but also as a lawn edges. 5,wide Keywords hedge trimmers reciprocating double-face 目錄 1 緒論.................................................................................................. 6 1.1 草坪修剪機的發(fā)展................................................................. 6 1.1.1、國內(nèi)外發(fā)展概況......................................................... 6 1.2 對草坪修剪機的認識............................................................. 7 2 整體設(shè)計........................................................................................ 10 2.1 技術(shù)設(shè)計的要求................................................................... 10 2.2 傳送路線的擬定................................................................... 10 2.2.1 對傳動方案的要求......................................................10 2.2.2 擬定傳動方案.............................................................. 10 2.3 草坪修剪機的組成及工作原理........................................... 11 3 設(shè)計內(nèi)容........................................................................................13 3.1 發(fā)動機的選擇....................................................................... 13 3.2 離合器的設(shè)計....................................................................... 14 3.3 減速器的設(shè)計....................................................................... 20 3.3.1 初定減速器的類型......................................................21 3.4 刀具的設(shè)計..........................................................................26 3.4.1 刀片結(jié)構(gòu)的設(shè)計及材料的選擇..................................26 3.4.2 刀具的傳動設(shè)計.......................................................... 27 4 草坪修剪機操作規(guī)程.................................................................... 28 5 草坪修剪機的操作順序................................................................ 29 5.1 修剪機的操作順序............................................................... 29 6 草坪修剪機的維護........................................................................30 6.1 維護保養(yǎng)要點....................................................................... 30 6.2 操作使用要點....................................................................... 30 7 草坪修剪機的故障及排除............................................................32 7.1 起動機故障排除方法........................................................... 32 7.1.1 起動困難故障排除方法..............................................32 7.2 草坪修剪機故障及排除方法...............................................34 7.2.1 修剪機草坪修剪機故障排除方法..............................34 致 謝............................................................................................... 38 參考文獻........................................................................................... 39 附錄................................................................................................... 40 1 緒論 1.1 草坪修剪機的發(fā)展 1.1.1、國內(nèi)外發(fā)展概況 （一）草坪修剪機的知名品牌主要有 STIHL、HUSQVARNA和HOMELITE 等。美國RYOBI公司生產(chǎn)的HT系列電動草坪修剪機有3個型號,即HT 816R、 HT 818R和HT 822R,都使用工頻交流電動機,HT 822R的功率為348 W,重量 2.7 kg,修剪枝條最大直徑9.5mm。HUSQVARNA生產(chǎn)的600HEL型草坪修剪 機,功率600W,重量3.3 kg,修剪枝條直徑為1.4 cm,割幅55 cm。德國STIHL生 產(chǎn)的鋸鏈導(dǎo)板式高枝剪,功率0.9 kW,重量6.7 kg,裝在伸縮桿上可用于修剪高 或?qū)挼牟萜?、綠墻、灌木叢。日本小松公司生產(chǎn)的E7B70和HT750型，具有 體積小、質(zhì)量輕、噪音小和工作效率高等特點。懸掛式草坪修剪機在歐洲 使用比較普遍,它一般裝在拖拉機上,由切割裝置和液壓起重臂組成,切割裝 置安裝在起重臂臂架末端,因此有比較大的機動性,伸距可達7 m,可以修剪綠 墻、高大草坪和灌木叢。 （二)我國對于草坪修剪機的研制起步比較早，有如下幾種類型，比如北京 園林機械廠研制的以中頻電機動力的雙動往復(fù)刀片式，上海園林工具廠研 究的電動旋刀式。我國生產(chǎn)的 LJ3 型便攜式草坪修剪機由二沖程小汽油機 驅(qū)動,功率 1.85 kW,切割裝置為雙刀片往復(fù)式,每分鐘往復(fù) 1918 次,修剪枝條 直徑 1.5cm,割幅 50 cm,重量 8 kg。目前在我國，城市道路以及企事業(yè)單位 的道路草坪，普遍采用的是各種草坪修剪機。使用的主要有手持式、背負 式和機載自行式等幾種，由于修剪草坪和樹木造型的作業(yè)地點變化較大， 多采用以內(nèi)燃機為動力的設(shè)備，也有一些小型的修剪設(shè)備以電動機為動力， 電源用蓄電池或用電線引用公共電網(wǎng)的工頻電。以內(nèi)燃機為動力的手持式 草坪修剪機一般以小型風(fēng)冷二行程汽油機為動力，汽油發(fā)動機的排量較小， 大多數(shù)為進口產(chǎn)品。大型車載或自行式的草坪修剪機在我國使用的較少。 我國使用的草坪修剪機主要以進口產(chǎn)品為主，市場前景十分廣闊，研究和 開發(fā)草坪修剪機十分必要。 1.2 對草坪修剪機的認識 草坪修剪機又稱草坪機，是指以汽油機或電動機為動力用作草坪的修 剪、整形、打枝等專用的機械，主要用于茶園、公園、庭院、路旁的樹籬 修剪。草坪修剪機按其動力可分為手持式汽油草坪修剪機和手持式電動綠 籬修剪機；按刀刃數(shù)量又分為單刃草坪修剪機和雙刃草坪修剪機。目前以 小型汽油機為動力的草坪剪機是主流產(chǎn)品。 草坪修剪是人為地抑制頂端主枝生長優(yōu)勢的措施，可刺激著生部位較 低的芽萌發(fā)新技，增強樹勢，培養(yǎng)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)樹冠。草坪修剪方法主要有幼 齡草坪的定形修剪、成齡草坪的輕修剪與深修剪，衰老草坪的重修剪等。 我國以往的草坪修剪多是采用人工修枝剪進行的，費時費力，作業(yè)質(zhì)量較 差。從 70 年代中期開始研制草坪修剪機，目前已有單人、雙人和重修剪機 等機種。 單人修剪機由一人手提操作，主要用于草坪的輕修剪和深修剪，同時， 也可用作機械化茶園的修邊，使草坪行間留出 20 厘米的間距，以利機器的 通過和操作。單人修剪機有機動和電動兩種類型。 70 年代中期，中國農(nóng)業(yè) 科學(xué)院茶葉研究所等單位研制的中頻電動手提式草坪修剪機，就是以汽油 機帶動的中頻發(fā)電機組為電源，中頻微型電機作動力的電動機型，使用雙 動往復(fù)刀片，切割幅寬 300 毫米。但是，使用較多的還是以汽油機為動力 的機動型，采用平行往復(fù)刀片，切割幅寬 750 毫米，中國農(nóng)科院茶葉研究 所和安徽省農(nóng)業(yè)機械研究所近年來研制的單人修剪機都屬這種類型。這種 修剪機由動力、傳動機構(gòu)（減速和凸輪往復(fù)機構(gòu)等）、切割器等部分組成。 動力為 0.8 馬力小汽油機．切割器使用平行往復(fù)刀片，雙動，往復(fù)頻率為 1000 次／分。整機重量 5 公斤，作業(yè)時由一人手提操作，汽油機產(chǎn)生的動 力，通過飛塊摩擦式離合器、減速齒輪和偏心凸輪帶動刀片作往復(fù)運轉(zhuǎn)， 實現(xiàn)對草坪枝條的切割，每小時可修剪茶地 0.3 畝左右。由于該機使用的 汽油機應(yīng)用了膜片式汽化器，并且吸油管采用軟管形式，使吸油口在任何 時候均可處于油箱內(nèi)最低處，因此，可保證發(fā)動機在任何角度下都能正常 工作，故操作方便，機動靈活，可高低左右修剪，運用自如。由于單人修 剪機刀片鋒利，往復(fù)運轉(zhuǎn)速度高，所以直徑在 10 毫米以下的枝條，可一刀 利落地切斷，切口平整。修剪后的蓬面整齊，能修剪出所要求的形狀，修 剪質(zhì)量大大超過人工。在我國廣大茶區(qū)，尤其在山區(qū)小塊茶園中特別適用。 雙人草坪修剪機由兩人手抬操作，切割器有弧形和平形兩種形式，這 兩種形式的雙人修剪機除刀片和力架一為弧形一為平形外，其余結(jié)構(gòu)完全 一樣，并且機架可以通用，從而使一臺機器有兩種使用形式?；⌒吻懈钇?的雙人修剪機主要用于中、小葉種灌木型草坪的輕修剪和深修剪。而平形 修剪機主要用于幼齡草坪的定型修剪和大葉種小喬木型草坪的輕、深修剪。 雙人修剪機由動力、切割器、傳動機構(gòu)、機架和操作手柄等部分組成。動 力為 1 馬力汽油機，刀片為往復(fù)切割式，弧形刀片的弧形半徑為 1200 毫米， 切割幅寬 1040 毫米，雙動，往復(fù)頻率 1000 次／分。作業(yè)時由兩人手抬跨 行作業(yè)，汽油機產(chǎn)生的動力，經(jīng)飛塊摩擦式離合器、減速和凸輪等傳動機 構(gòu)驅(qū)動上、下刀片作往復(fù)運轉(zhuǎn)，實施對草坪的修剪。這種修剪機由兩人手 抬作業(yè)，并且在茶蓬蓬面上跨行作業(yè)，因此勞動強度比單人修剪機低，作 業(yè)效率也較高，每行蓬面如修剪一次，臺時工效為 3.5-4.0 畝；每行草坪 蓬面若需修剪兩次，臺時工效為 1.5-2.0 畝，比人工修剪可提高工效 10 倍 以上．雙人修剪機同樣切割干脆利落，直徑在 10 毫米以下的枝條可一次切 下，切口平滑，不碎不裂，修剪后的蓬面劃一，并且由于該機的刀片弧度 與雙人采茶機完全一致，可與雙人草坪機配套使用，和上述單人修剪機一 樣，應(yīng)是我國草坪作業(yè)中重點推廣的機種。 2 整體設(shè)計 草坪修剪是人為地抑制頂端主枝生長優(yōu)勢的措施，可刺激著生部位較低 的芽萌發(fā)新技，增強樹勢，培養(yǎng)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)樹冠。草坪修剪方法主要有幼齡 草坪的定形修剪、成齡草坪的輕修剪與深修剪，衰老草坪的重修剪等。 2.1 技術(shù)設(shè)計的要求 （1）機器能切割直徑 d≤15mm （2）手柄振動加速度值 g≤10m/s2 （3）工作幅寬 70cm （4）工作部件應(yīng)有可靠防護裝置 （5）機器總重量 G≤8Kg 2.2 傳送路線的擬定 2.2.1 對傳動方案的要求 合理的傳動方案，首先應(yīng)滿足工作機的功能要求，其次還應(yīng)滿足工作 可靠、傳動效率高、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、重量輕、成本低、工藝性好、 使用和維護方便等要求。 2.2.2 擬定傳動方案 任何一個方案，要滿足上述所有要求是十分困難的，要統(tǒng)籌兼顧，滿 足最主要的和最基本的要求。 9 圖(1)結(jié)構(gòu)示意圖 1 安全開關(guān) 2 開關(guān) 3 油門扳機 4 手柄旋轉(zhuǎn)按鈕 5 后手柄 6 啟動器手柄 7 油泵 8 油箱 9 齒輪箱 10 空濾罩 11 風(fēng)門調(diào)節(jié)器 12 火花塞帽 13 前手柄 14 前護罩 15 刀片保護板 16 刀片 考慮到經(jīng)濟性及機器的整體結(jié)構(gòu)和傳動所需要的準確性，通過分析決定采 用結(jié)構(gòu)比較簡單的方案。 2.3 草坪修剪機的組成及工作原理 草坪修剪機主要由動力、減速傳動裝置、切割工作裝置及操作控制裝 置等幾部分組成.動力裝置是單杠二沖程小型汽油發(fā)動機;減速傳動裝置是 齒輪減速,汽油機輸出軸通過離心式離合器與減速傳動裝置的第一齒輪(小 齒輪)軸連接,當汽油機的轉(zhuǎn)速達到結(jié)合轉(zhuǎn)速時,小齒輪(主動)通過大齒輪 (被動)將動力和運動傳到切割工作裝置,切割裝置的往復(fù)運動是由大齒輪 連接的 180°對置的雙偏心滑塊機構(gòu)驅(qū)動;操縱控制裝置是固定在手把上的 油門,改變油門的大小即可控制汽油機的轉(zhuǎn)速而改變切割工作裝置的往復(fù) 次數(shù),以及停止切割.工作裝置的切割部件是由兩片、雙面切削刃的滑切型 刀片往復(fù)運動. 3 設(shè)計內(nèi)容 根據(jù)第一章中對于設(shè)計要求和傳動合理性經(jīng)濟合理性考慮, 3.1 發(fā)動機的選擇 發(fā)動機一般選用風(fēng)冷二沖程，發(fā)動機轉(zhuǎn)速為7500r/min，排量為23.6cc， 功率0.8KW（1.1PS），油箱0.47L，因此選擇小松HTZ7510/CHTZ6010風(fēng)冷二 沖程發(fā)動機。 發(fā)動機的工作原理如下：發(fā)動機氣缸體上有三個孔，即進氣孔、排氣 孔和換氣孔，這三個孔分別在一定時刻由活塞關(guān)閉。其工作循環(huán)包含兩個 行程：1.第一行程：活塞自下止點向上移動，三個氣孔同時被關(guān)閉后，進 入氣缸的混合氣被壓縮；在進氣孔露出時，可燃混合氣流入曲軸箱。2.第 二沖程：活塞壓縮到上止點附近時，火花塞點燃可燃混合氣，燃氣膨脹推 動活塞下移作功。這時進氣孔關(guān)閉，密閉在曲軸箱內(nèi)的可燃混合氣被壓縮； 當活塞接近下止點時排氣孔開啟，廢氣沖出；隨后換氣孔開啟，受預(yù)壓的 可燃混合氣沖人氣缸，驅(qū)除廢氣，進行換氣過程。如圖2所示，是發(fā)動機的 結(jié)構(gòu)圖： 圖2發(fā)動機結(jié)構(gòu)圖 3.2 離合器的設(shè)計 1）.確定總體設(shè)計方案 由于滑塊為兩塊，而離合器允許外徑偏小，考慮到便于布置零件，故 采用壓縮彈簧的形式，離心塊與被動盤間隙取為 1mm，滿足要求且便于計算。 滑塊離心式摩擦離合器主要用于草坪機械。 圖(4)離合器示意圖 2).確定離合器需要傳遞的扭矩： 由最大輸出扭矩為 5.93N.m，β≥1─扭矩儲備系數(shù)，故發(fā)動機最大輸出 扭矩= = 7.116N? M 3）.初定結(jié)合轉(zhuǎn)速： 因結(jié)合轉(zhuǎn)速 n 2 ≥ (1.25 ~ 1.45)n1 這里系數(shù)取 1.25，由發(fā)動機怠速 n1 = 2900r/ min 計算得 n 2 = 3625r/ min 4）.確定離合器結(jié)構(gòu)形式 由初始給定數(shù)據(jù)條件，離心塊數(shù)量為 2，即 Z=2； 確定被動盤直徑 D=50mm,壁厚取 2mm，離合器離心塊與被動盤間隙，因 摩 擦 配 合 為 石 棉 — — 石 棉 ， 石 棉 厚 度 取 為 4mm ， 則 被 動 盤 半 徑 R=25-2-6-1=16mm； 由離心塊質(zhì)心半徑選取范圍 r = (0.6 ~ 0.8)R，再結(jié)合初步確定的離心塊 結(jié)構(gòu)和形狀，初步選 r=13mm； 離心塊與被動盤材料均選 45 號鋼，由于摩擦配合為石棉——石棉， 故離心塊與被動盤結(jié)合面均貼一層石棉，摩擦系數(shù) f 選為 0.5. 5）.初定離心塊質(zhì)量 離心塊質(zhì)量須滿足兩個條件： ①結(jié)合轉(zhuǎn)速 n 2 時 P 2 = Pn = m? r? w2 2 式中： P 2 ─結(jié)合轉(zhuǎn)速 n2 時離心塊產(chǎn)生的離心力； Pn ─彈簧對離心塊張緊力的徑向分力； w2 ─結(jié)合轉(zhuǎn)速 n2 時的角速度。 ②傳遞最大扭矩 Mf 時 (P 4 ? Pn) ? f ? R? Z = P 4 = m? r? w4 2 Mf = (m? r? w4 2 ? m? r? w2 2 ) ? f ? R? Z = m? r (w4 2 ? w2 2 ) ? f ? R? Z m= r (w4 2  ? w2 Mf 2 ) ? f ? R? Z?e2 = r (n 4 2 Mf ? 900 ? n 2 2 ) ? f ? R? Z?e2 式中： n 4 ─發(fā)動機最大扭矩 Mf 時的轉(zhuǎn)速； w4 ─發(fā)動機最大扭矩 Mf 時的角速度； f─離心塊與被動盤內(nèi)表面的摩擦系數(shù)（鋼對鋼：f＝0.15；鋼對石棉： f＝0.30；石棉對石棉：f＝0.36～0.50，這里取 0.5） 由發(fā)動機外特性參數(shù)： n 4 = 7500r/ min ， n 2 = 3625r/ min ， 代入其他數(shù)據(jù)： R = 16mm， Z = 2 ， f = 0.5 ， Mf = 7.116N? M ， r = 13mm， 計算得 m= 0.072kg 。 6）.計算彈簧在各個工況下受力 結(jié)合轉(zhuǎn)速時： P 2 = Pn = mrw2 2 = 0.072 ×13×10?3 × ( 3625 × 2e)2 = 134.74N 。 60 怠速時彈簧壓縮力： P1 = 0.072 ×13×10?3 × ( 2900 × 2e)2 = 86.24N 。 60 7）驗證離合器高度 因離合器允許高度為 20mm，而 h 取值范圍為（1~2）d； 選定滑塊結(jié)構(gòu)為扇形，包角? = 120° ，中間挖空一定尺寸放置彈簧與螺 栓，則由 ?V = m，列方程得 ??[ 1 e(R? 7 ? 6)2 ? h?e ? 22 ? 2 ?e ? (12 )2 ?18]×10?6 = 0.072 3 2 材料為 45 鋼，故這里 ? = 7.8 ×103 kg/ m 3 解得 h ≈ 15mm， h≤ 24mm。故離合器高度滿足要求。 8）滑塊的質(zhì)心驗算 由扇形形心計算公式： X = = 2rsiná ，設(shè)計滑塊á = ? = 60? ； 3á 2 再由組合圖形的形心計算公式： x = A1x1 ? A2 x 2 A1 ? A2  , y = A1 y1 ? A2 y 2 A1 ? A2 ，計算得滑塊質(zhì)心約為 21mm； 驗算結(jié)合轉(zhuǎn)速 n 2 = 2925r/ min ，與理論計算值 n 2 = 3625r/ min 相差不 大，故初選質(zhì)心符合要求。 9）彈簧的設(shè)計計算 ①計算彈簧剛度 由：怠速時彈簧所受壓力： P1 = 81.2N 結(jié)合時彈簧最大工作壓力： Pn = 126.8N 由胡克定律： Pn ? P1 = KX, X = 1mm， 計算得 K = 45.6N / mm 故彈簧初始壓縮量為 X0 =  P1 = K  1.78mm ②選擇與驗算彈簧具體參數(shù) 彈簧材料選 ∏ 類65M n 碳素鋼絲，初選彈簧指數(shù) C=5，中徑 D 2 = 8mm， 查表得 K=1.31 估 算 簧 絲 直 徑  d = D/ C = 1.6mm  ， 查 表 得  óB = 1800MPa ， [?] ∏ = 0.4óB,?j = 1.25? ∏ = 900MPa 簧絲直徑： 由 d ≥ 1.6 KFnC [?] ∏ 計算得 d = 1.6 × 1.31×126.8 × 5 = 1.72mm 0.4 ×1800 根據(jù)標準圓整為 d = 1.8mm 8F C 工作圈數(shù) n1 ：由 n1 = Gd?max ，而 ? = x+ x = 1 + 1.78 = 2.78mm 3 max 0 max 計算得 n1 = 3.2 ，圓整為 3.5. 總?cè)?shù) n：彈簧選擇冷卷，則總?cè)?shù) n=2+3.5=5.5 工作極限載荷： Pj = ed3 8KD 2 ?j = 205.6N 2 e 2 1 工作極限載荷下的變形： Fj = D n ?j = 4.2mm 余隙：? = 0.1d = 0.18mm GKd 節(jié)距： t = (0.3 ~ 0.5) ， D2 取為 3.6mm 中徑： D 2 = Cd = 9mm 外徑： D = D 2 + d = 10.8mm 內(nèi)徑： D1 = D 2 ? d = 7.2mm 自由高度： H0 = n1t+1.5d = 16.3mm，根據(jù)標準圓整為 18mm 螺紋升角：á = arctan  t eD 2  = 5.74? ，在 5? ~ 9? 之間，符合使用條件 e 2 展開長度： L = D n ≈ eD 2n = 155mm cosá H0 驗算穩(wěn)定性： b= D 2 = 2 ≤ [b] = 3.7 ，故 C 值符合要求 max 疲勞強度校核：? = 8KD 2 Pn = 8 ×1.31× 9 ×126.8 = 653MPa ? [?]e e 3 3.14 ×1.83 d 彈簧滿足條件，可用。 10）軸承的選取與校核 由輸出軸直徑與軸所受的載荷，初選軸承為 GB/T292—1994 7004AC 角 接觸球軸承， 主要尺寸為 d = 22mm, D = 44mm, B = 12mm 由于軸承所受的最大徑向力為 Fr = Pn = 126.8N ， 軸向力主要為軸的軸向竄動，可認為 Fa / Fr ≤ e，故 P = Fr = 126.8N 。 由機械的工作情況查表可得軸承在此離合器中壽命為 4000 ~ 8000h 而由： 6 ) Lh = 10 (C ? 60n P n 取最高轉(zhuǎn)速 8000r/ min ，? = 3 ， P = 126.8N ，此軸承的基本額定載荷 Cr = 10.5KN 。 1 極限動載荷 Cj =  fh ? fd ? P fn ? ft fh ——壽命系數(shù)，由軸承要求壽命查表取得 2.52 fn ——轉(zhuǎn)速系數(shù)，由輸出軸最高轉(zhuǎn)速查表取得 0.16 fd ——動載荷系數(shù)，由軸承工作環(huán)境情況查表取得 1.4 ft ——溫度系數(shù)，由軸承估計工作溫度查表取得 1 計算得 Cj = 2.796KN ，得 Cj ? Cr ，故軸承滿足工作條件。 11）螺釘與墊片 根據(jù)實際使用情況，選擇 GB/T65—2000 M4 開槽圓柱頭螺釘 6 個，M6 開槽圓柱頭螺釘一個， GB/T29.1—1988 M4 六角頭頭部帶槽螺栓兩個； GB/T894.1—1986 A 型軸用彈性擋圈一個；GB/T95—2002 C 級平墊圈七個； GB/T855—1988 雙耳止動墊圈兩個。 12）膠粘劑的選擇： 石棉與滑塊，石棉與被動盤的連接均使用膠粘劑，根據(jù)離合器各項性 能參數(shù)，為保證穩(wěn)定持久和高強度粘接，選用熱固性樹脂：環(huán)氧—聚硫橡 膠類膠粘劑。 3.3 減速器的設(shè)計 根據(jù)計算選用如圖(5)所示一級圓柱齒輪減速器 圖(5) 3.3.1 初定減速器的類型 1)選擇材料、精度 a . 按圖 3.3 所示傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動 b . 本 綠 化 修 剪 機 為 一 般 工 作 機 器 ， 速 度 不 高 ， 故 選 用 8 級 精 度 （GB10095-88） c . 材料選擇。查機械設(shè)計教材圖表（P75 表 6-2），選擇小齒輪材料為 40Cr （調(diào)質(zhì)），硬度為 280 HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240 HBS， 二者的硬度差為 40 HBS。 2)初定齒輪參數(shù) 設(shè)定齒輪的模數(shù)均為 m = 4 ,小齒輪的齒數(shù)為 z1 = 9 3)按照接觸強度初步設(shè)計齒輪主要尺寸 由《機械零件設(shè)計手冊》查得 óH lim 1 = 580MPa,óH lim 2 = 530MPa ,SHlim = 1 óFlim 1 = 215MPa,óFlim 2 = 200MPa, S Flim = 1 μ = n1 / n2 = 235 / 57.331 = 4.099 由《機械零件設(shè)計手冊》查得 ZN1 = ZN2 = 1 YN1 = YN2 = 1.1 7 由 [óH1 ] = óH lim 1ZN1 S H lim = 580 ×1 1 = 580MPa [óH2 ] = óH lim 2 ZN2 S H lim = 530 ×1 1 = 530MPa [óF1 ] = óFlim 1YN1 S F lim = 215 ×1.1 1 = 244MPa [óF2 ] = óFlim 2YN2 S F lim = 200 ×1.1 1 = 204MPa （一）小齒輪的轉(zhuǎn)矩 TI T1 = 9550P1 / n1 = 9550 ×1.990/235 = 80.870(N ?m ) (二) 選載荷系數(shù) K 由原動機為電動機，工作機為帶式輸送機，載荷平穩(wěn)，齒輪在兩 軸承間對稱布置。查《機械原理與機械零件》教材中表得，取 K＝1.1 (三)計算尺數(shù)比 μ μ =4.099 (四) 選擇齒寬系數(shù)?d 根據(jù)齒輪為軟齒輪在兩軸承間為對稱布置。查《機械原理與機械零 件》教材中表得，取?d ＝1 (五) 計算小齒輪分度圓直徑 d1 3 KTI (u + 1) 3 1.1×90.153× (4.099+1) d1 ≥766 ? d [ó H 2 ] 2 u =766 1×5302 × 4.099 = 47.103( mm) (六) 確定齒輪模數(shù) m a = d1 (1 + μ) = 47.103 (1 + 4.099) = 120.089(mm ) 2 2 m =(0.007～0.02)a = (0.007～0.02)×198.764 取 m=2 (七) 確定齒輪的齒數(shù) Z 1 和 z2 Z = d1 = 47.103 = 23.552  取 Z1 = 24 1 m 2 Z 2 = μZ1 = 4.099 × 24 = 98.376 取 Z2 = 100 （八）實際齒數(shù)比 μ' μ' = Z 2 Z1 = 100 = 4.167 24 齒數(shù)比相對誤差 μ ? μ' ?μ = μ = 0.017 Δ μ <±2.5% 允許 (九) 計算齒輪的主要尺寸 d 1 = mZ 1 = 2 × 24 = 48(mm) d 2 = mZ 2 = 2 ×100 = 200(mm) 中心距 a = 1 (d +d ) = 1 (48 + 200) = 128(mm ) 2 1 2 2 齒輪寬度 B 2 =?dd 1 = 1 × 48 = 48(mm) B1 = B2 + (5～10) = 53～58(mm) 取 B1 =57 (mm) (十) 計算圓周轉(zhuǎn)速 v 并選擇齒輪精度 v = ed1n1 60 ×1000 = 3.14 × 48 × 235 = 0.590(m/ s ) 60 ×1000 根據(jù)設(shè)計要求齒輪的精度等級為 7 級。 4)齒輪彎曲強度校核 （一）由 3.2.1 中的式子知兩齒輪的許用彎曲應(yīng)力 \ [óF1 ] = 244MPa [óF2 ] = 204MPa (二) 計算兩齒輪齒根的彎曲應(yīng)力 由《機械零件設(shè)計手冊》得 YF1 =2.65 比較YF /[óF ]的值 YF2 =2.18 YF 1 /[óF1 ]=2.65/244=0.0109>YF2 /[óF2 ]=2.19/204=0.0107 計算大齒輪齒根彎曲應(yīng)力為 ó = 2000KT1YF1 = 2000 × 90.153 × 2.65 F1 B m 2Z 48 × 22 × 24 2 1 = 103.692(MPa) < [óF1 ] 齒輪的彎曲強度足夠 5)齒輪幾何尺寸的確定 齒頂圓直徑 d a * * 由《機械零件設(shè)計手冊》得 h a =1 c  = 0.25 d = d + 2h = (Z + 2h ? )m = (24 + 2 ×1) × 2 = 54(mm ) a1 d a2 1 = d 2 a1 + 2ha2 1 2 = (Z a a + 2h ? )m = (100 + 2 ×1) × 2 = 204(mm) 齒距 P = 2×3.14=6.28(mm) f 齒根高 h = (h ? a + c ? )m= 2.5(mm) a 齒頂高 h = h ? am= 1 × 2 = 2(mm) 齒根圓直徑 d f df1 = d 1 ? 2hf = 48 ? 2 × 2.5 = 43(mm) df 2 = d 2 ? 2h f = 204 ? 2 × 2.5 = 199(mm) 3.4 刀具的設(shè)計 3.4.1 刀片結(jié)構(gòu)的設(shè)計及材料的選擇 (1)結(jié)構(gòu)設(shè)計 由于修剪幅度較大,故單個刀刃設(shè)計較大，一方面可以增加單個刀刃的強 度，另一方面也可以增強整個刀片的剛度，具體設(shè)計如下圖所示 圖(6) 現(xiàn)有的草坪修剪的刀具形式主要有旋轉(zhuǎn)式刀具修剪和直線往復(fù)式刀具修 剪兩種形式，考慮成本及安裝空間的影響，選用直線往復(fù)式刀具的形式設(shè) 計刀具。 有上下兩個刀片,下刀片固定在基座上,上刀片和下刀片各有五個相同的 可以移動并可鏈接的滑孔。每個滑孔均成長圓形,既可以做為螺栓的連接孔, 也能減輕刀片的質(zhì)量。而滑孔的長度也是上下刀片修剪枝條時作相對往復(fù) 直線運動時的行程距離。同時多個滑孔在上刀片和下刀片上延長度方向一 字排開。所述的上刀片和下刀片穿插內(nèi)六角的螺栓的滑孔內(nèi)設(shè)有相同的滑 塊,并要求上刀片與下刀片之間的活動間隙等于滑塊厚度減去上下刀片厚 度之和,活動間隙在 0.1mm-0.2mm 之間。這樣上下刀片在修剪時就能避免出 現(xiàn)枝葉夾縫的現(xiàn)象。使刀片運轉(zhuǎn)更流暢,也增強了刀片的切割效果,提高了 刀片的壽命。所述的下刀片與上刀片設(shè)有與草坪機傳動機構(gòu)相連接。 單刃長×寬= 20 ×16mm，工作過程中，主刀組有效切削刀刃數(shù)為 19 個， 有效切削寬度為 0.7m，側(cè)刀組有效切削刀刃數(shù)為 19 個，有效切削寬度為 0.7m，刀刃中心線間距 32mm，則刀片相對運動行程為 100mm。刀刃切削 的重復(fù)度按 50%計算，則切屑速度為 1000次 / 分鐘 ，一次往復(fù)運動實現(xiàn) 2 次切割，每分鐘剪切 1000 次，則刀片往復(fù)運動為 500次 / 分鐘 。 (2)材料的選擇： 刀片在高速的環(huán)境下工作，且在剪切過程中，刀片會受到很大的擠壓力， 摩擦也會很厲害，需要的硬度也比較高。根據(jù)這些因素我決定選擇 W18Cr4V。 W18Cr4V 是應(yīng)用比較廣泛的的高速鋼，其性能主要有：熱處理硬度可達高， 抗彎強度可達 3500MPa 左右，可磨性好。其優(yōu)點：通用性強，工藝成熟。 3.4.2 刀具的傳動設(shè)計 曲柄滑塊機構(gòu)是通過主動桿的轉(zhuǎn)動，通過從動連桿帶動滑塊在固定軌道 上滑動。為了使設(shè)計過程更加簡便和便于控制，采用無偏距的對心曲柄滑 塊機構(gòu)，機構(gòu)簡圖如圖(7)與圖(8)所示?？紤]空間位置布局，設(shè)定主刀具的 曲 柄 滑 塊 機 構(gòu) 的 壓 力 角 á z = 8? ， 側(cè) 刀 具 的 曲 柄 滑 塊 機 構(gòu) 的 壓 力 角 為 c á = 12? 。 圖(7)刀具曲柄滑塊機構(gòu)傳動簡圖 4 草坪修剪機操作規(guī)程 （1）操作者應(yīng)按產(chǎn)品使用說明書規(guī)定，正常使用。 （2）修剪草坪帶的枝條密度最大枝桿直徑應(yīng)與使用的草坪修剪機性能參 數(shù)相符。 （3）工作時修剪機必須處于正常的技術(shù)狀態(tài)。刀片轉(zhuǎn)動或往復(fù)運動應(yīng)靈 活。旋刀式修剪機定刀和動力間隙 1mm 以下，往復(fù)式修剪機閉合后接觸面 間隙不超過 0.15mm。 （4）發(fā)動機在常溫下正常工作時，起動三次允許拉動起動繩三回。其中至 少有一回起動成功。若發(fā)動不著或起動困難，應(yīng)找出原因，排除故障后， 才能繼續(xù)使用。 （5）工作過程中要經(jīng)常注意緊固聯(lián)接件。按修剪質(zhì)量情況及時調(diào)整刀片間 隙或更換損壞零件。不允許帶著故障工作。 （6）剪后后的質(zhì)量應(yīng)平整，基本無漏剪、撕裂率小于 10％。 5 草坪修剪機的操作順序 5.1 修剪機的操作順序 （1）加油。將無鉛汽油（二行程機器）和機油按容積比為 25：1 的比例混 合。將油充入油箱。加油時切記關(guān)閉發(fā)動機。 （2）起動： 1）把發(fā)動機開關(guān)撥到“開”（ON）的位置。 2）推動注油閥，直到溢油管中有油液流動。 3）拉起動繩起動（或起動器）。 （3）把阻塞桿撥到半開的位置，讓發(fā)動機空轉(zhuǎn) 3-5 分鐘。 （4）把阻塞桿撥到“開”（ON）的位置，輕輕地捏緊油門調(diào)節(jié)杠桿，然后 突然松開，使得自鎖解除。此時發(fā)動機按額定轉(zhuǎn)速正常工作。 （5）開始修剪草坪時應(yīng)保持平順整齊，高低一致。一般把修剪機向下傾斜 5°-10°（度）。相對修剪對象引成微少傾角能使修剪省力，輕便，并確保 具有較好的剪切質(zhì)量。 （6）要保持操作者身體處在汽化器一側(cè)，絕不允許處于排氣管一端，以免 被廢氣燙傷。 （7）按工作需要調(diào)節(jié)控制油門（即轉(zhuǎn)速）。發(fā)動機運轉(zhuǎn)速度過高是不必要 的。 （8）工作完畢后停機，關(guān)閉油門。清潔外殼。待用。 6 草坪修剪機的維護保養(yǎng)要點 6.1 維護保養(yǎng)要點 （1）機具在使用前、使用中和使用后都要對各部件進行仔細檢查。如發(fā)現(xiàn) 機件損壞和緊固件松動、脫落，應(yīng)及時更換與調(diào)整。不允許機具帶病或缺 件作業(yè)。 （2）刀片每工作 1—2 小時要用機油潤滑一次。每使用 20—30 小時，給齒 輪箱加注 ZFG—2 復(fù)合鈣基潤滑脂一次。 （3）修剪機最大的剪枝直徑應(yīng)不超過 10 毫米。作業(yè)中如剪到較粗的樹枝 或異物，感到機具聲音異常，振動較大，應(yīng)迅速關(guān)機，排出異物。 （4）每工作 50 小時要用清洗劑或洗衣粉清洗空氣濾芯器海綿，擠干，曬 干。每工作 150 小時后清除火花塞積炭；每工作 3 個月后更換燃油過濾器 一次; （5）每天使用后，要清潔機體，用清水洗凈刀片上的茶汁，擦干后在油孔 中注入機油。 （6）機具長期停放，應(yīng)清除機體表面灰塵、雜物。放出油箱燃油。拆下火 花塞，清除積炭，將缸內(nèi)注入幾滴清潔機油。裝上火花塞，包裝好置放干 燥處。 6.2 操作使用要點 （1） 使用前，要認真熟讀隨機使用說明書。并熟悉機械結(jié)構(gòu)和性能，掌 握開關(guān)機程序、刀片間隙調(diào)整、注意事項以及操作要領(lǐng)。 （2） 機具所用燃料，使用 90 號汽油與二沖程汽油機專用機油，并按 25： 1（新機具最初 20 小時為 20：1）的容積比配制，混合均勻后使用。不允許 3 使用代用汽油與機油，或改變汽油與機油的配比。 （3） 機械起動：起動前先按幾次手油泵，使燃油進入化油器，把空氣排 出，再把油門打開 1/2—1/3，適當關(guān)閉風(fēng)門，用力按住汽油機，拉動起動 繩。起動后，打開阻風(fēng)門，逐漸加大油門使其其正常運轉(zhuǎn)后，開始工作。 （4） 停機時，先將油門置于低速位置，然后關(guān)閉汽油機。注意汽油機不 能在低速運轉(zhuǎn)時進行修剪作業(yè)，也不能在高速運轉(zhuǎn)時突然停車，以防機件 損壞。 （5）使用雙人修剪機進行作業(yè)時，應(yīng)根據(jù)人的高矮和草坪行的高、寬度， 將機具把手調(diào)節(jié)到最佳位置，再行機剪。 （6）作業(yè)時要注意人、機安全。機手與輔助人員要密切配合。調(diào)頭、換行 等非有效作業(yè)時要關(guān)小油門，停止刀片運轉(zhuǎn)，以防傷人。休息時一定要停 機。作業(yè)時要高度注意草坪上的金屬及堅硬物體，應(yīng)在平時或事前清除， 以免損壞刀具。 7 草坪修剪機故障排除方法 7.1 起動機故障排除方法 7.1.1 起動困難故障排除方法 （1）啟動困難故障排除方法 故障 原因 排除 火 花 塞 無 火 花 火花塞 ⑴火花塞電極受潮⑵火花塞電極積碳 或油污⑶火花塞絕緣體破裂、絕緣不 良⑷火花塞電極間隙過小或過大⑸火 花塞電極燒損 干 燥 清 除 更 換 調(diào) 整 為 0.6—0.7 毫米更換 磁電機 ⑴線圈破損（初級、次級）⑵電容器 擊穿⑶線圈絕緣不良、受潮⑷斷電器 觸點燒損、臟污⑸線圈斷線⑹活動觸 點彈簧失效⑺斷電器觸點間隙不合適 ⑻點火控制盒內(nèi)可控硅或二極管擊穿 更 換 或 修 理 更 換 更 換 或烘干修磨、清潔或更 換更換更換調(diào)整為 0.3 —0.4 毫米更換控制盒 停機開關(guān) 停機開關(guān)損壞造成短路 更換 火 花 塞 有 火 花 壓 縮 良 好 供氣正常 ⑴吸入燃油過多⑵燃油過濃⑶使用劣 質(zhì)燃油 排 除 火 花 室 積 油 調(diào) 整 汽 化 器 主 油 針 換 用 優(yōu) 質(zhì)燃油 供 氣 正 常 但 壓 縮 不 良 ⑴氣缸、活塞或活塞環(huán)磨損⑵氣缸或 曲軸箱結(jié)合面漏氣⑶火花塞松動 更換上緊螺栓、修理結(jié) 合面，更換密封墊擰緊 汽 化 器 內(nèi) 沒有燃油 ⑴油箱沒有油⑵濾油網(wǎng)太臟 加油清洗 供 油 不 正 常 油管或油箱開關(guān)堵塞汽化器針閥或主 量孔堵塞 清洗疏通清洗疏通 其它 點火提前角不對 重新調(diào)整 表 7-1（2）停機困難的排除方法 故障 原因 排除 停 機 困 難 ⑴火花塞電極燒紅⑵停機開關(guān) 損壞⑶停機開關(guān)接地不良⑷停 機線脫落⑸氣缸、活塞由于積碳 而燒紅 清潔火花塞，調(diào)整間隙到 0.6—0.7 毫米 更換檢查并可靠接地裝好清除氣缸、活塞 等處的積碳 表 7-2（3）功率不足的排除方法 故障 原因 排除 壓 縮 不 良 ⑴空氣濾清器芯堵塞⑵油管接 頭等處漏入空氣⑶汽化器有空 氣進入⑷燃油中有水混入⑸活 塞滑動不暢⑹排氣管積碳 清洗濾芯仔細對正并擰緊螺母擰緊螺絲或 更換密封墊換用清潔燃油用細沙紙打摩摩 擦處清除 過 熱 ⑴混合氣濃度太稀⑵混合油中 機油比例太?、抢鋮s風(fēng)扇或氣 缸外表過臟⑷點火提前角太小 ⑸燃油中機油不好⑹汽油機超 負荷 調(diào)節(jié)汽化器主油針卡簧按規(guī)定重新配制混 合油清潔重新按要求調(diào)整使用二沖程專用 機油或優(yōu)質(zhì)車用機油減輕負荷 聲 音 異 常 ⑴使用了劣質(zhì)燃油⑵燃燒室積 碳 換用優(yōu)質(zhì)燃油清除積碳 其它 火花塞火花太弱風(fēng)門開度太小 檢查原因并排除開大風(fēng)門 表 7-3（4）運轉(zhuǎn)中自行停機的排除方法 故障 原因 排除 突 然 停 機 ⑴火花塞脫出⑵活塞卡住⑶火 花塞電極積碳嚴重⑷磁電機故 障 裝好修理或更換清除積碳拆開檢修 緩 慢 停 機 ⑴燃油用完⑵汽化器故障 ⑶油 箱蓋通氣孔堵塞⑷燃油中有水 混入 添加檢查汽化器各油孔是否暢通導(dǎo)通換 用清潔燃油 表 7-4 7.2 草坪修剪機故障及排除方法 7.2.1 修剪機草坪修剪機故障排除方法 （1） 在汽油機中速運轉(zhuǎn)時（4000—5000 轉(zhuǎn)/分），單人修剪機和雙人修剪 機刀片不運動，其原因是飛塊摩擦離合器的摩擦片因潤滑脂進入而打滑。 處理方法是拆下汽油機與減速箱體連接的 4 只螺釘，將整只汽油機取下， 用汽油清洗離合器從動盤并擦去摩擦片（飛塊）的油污，等干燥后裝回。 （2） 單人草坪修剪機刀片不運轉(zhuǎn)的原因是：①飛塊摩擦離合器飛塊摩擦 片磨損，彈簧掛勾脫落；②軟軸一端插銷脫出。處理方法是： A、清除離合器油污，掛上或更換彈簧。 B、擰松汽油機一端軟管接頭螺母，將半園頭插銷插入。 C、拆開減速器下蓋，將連桿重新裝好。 （3） 單人草坪修剪機風(fēng)機不運轉(zhuǎn)時的原因是：①傳動三角皮帶磨損伸 長；②張緊輪沒有壓緊。處理方法是：A、更換三角皮帶。