手推式除草机装置分析

马凤烨

东北石油大学  黑龙江大庆  163000

摘要：为了更好的适应人们的需求，通过仔细分析对比，改进了原有的切割形式。本设计中，手推式除草机主要利用滚动的轮子带动机械运动。手推式除草机结构比较简单，连接平稳，噪音极小，而且操作十分容易，既能给使用人带来方便，也给周围的人带来舒适，安静的环境，能更好的满足客户的需要。

关键词 ：草坪除草机；减速器；手推；凸轮组件；改进设计

引言

本文基于机械设计和相关的理论研究，设计了手推式除草机的传动部分，并且用凸轮和推杆的设计方法设计了端面齿轮和拨杆。此次设计的手推式除草机的左右两侧对称，其特点是结构简单,受力均匀,运行平稳,摩擦阻力小，弯曲性能好,不易出现堵塞，具有很强的适应性。

1.背景与现状

我国除草机生产起步较晚，生产企业规模普遍较小，产品使用单一，品种数量少，远远不能满足要求，质量也远远不能与发达国家相比[1]。我国是水果生产大国，种植面积和产量均居世界首位，然而我国水果生产水平依然落后于发达国家。据有关资料，目前符合农村经济水平和使用习惯、结构简单、操作方便的除草机较少。

2.设计原理

本除草机的工作原理该机构是由车轮驱动，通过一对单级减速器来传递扭矩，然后通过末端齿轮和桨叶的组合来改变运动方向，最后实现往复剪切运动的输出[2]。

首先，我们设计的手动割草机需要通过一个传动部件来传递人力。为了使操作者以正常的行走速度进行操作，传递的力应继续通过增速机构传递。由于执行割草除草动作的刀片的相对运动方向与人的运动方向垂直，因此前加速机构传递的运动需要通过一级转换机构传递给执行部件。割草机作为一种园林机械通过各种途径改善优化 其配套动力和切割器等硬件配置,使割草机的性能得到提高,进一步提高了割草机的作业速度。

3.总体结构

（1）增速机构

变速机构是传动功率和变速的核心机构[3]。其速度的变化直接影响刀具的切削运动。此除草机采用圆柱凸轮驱动机构，利用圆盘侧面的形状特征,为此圆盘旋转时通过侧面推动固定在滑块上的拨杆(可横向调整)左右运动,这样就得到了一种新型的凸轮——端面凸轮。

（2）计算齿轮

表1齿轮的相关参数如下表所示：

齿轮	齿数	模数	齿形角	全齿高
大齿轮	69	2.0	20	4.5
小齿轮	23	2.0	20	4.5

（3）计算轴部分

轴材料：45钢调质处理，。轴上零件的轴向定位及周向定位。从左轮子连接处向右取[4]：。考虑轴的结构工艺:考虑轴的结构工艺，在轴左右两端均制成倒角。

（4）设计刀具

手推式除草机采用刚性切割方式，采用往复运动方式。

除草机上下叶片形状相同。割草的时候，两边的草要同时割。划水时，运动的速度会改变。合理的切割方法是采用较大的切割速度。叶片速度如图1所示。当剪刀从点向右端运动时，速度从零逐渐的增加，在没有达到之前，因为切刀不互相接触，不发生切割。刀片到达时，两刀刃开始接触，这时称为始切速，然后刀片继续向右运动而进入切割，直到刀片到达时，两刀刃相向接触完毕，以后便不再切割，这时称为终切速。由到为切割速度的变化范围。由图4-1可知，大于终切速。

图1 切割速度的变化

表2刀具的结构尺寸及相关参数

项目	切割器的形式	切割幅宽	刀片间距	刀片运动形式	刀片往复频率	刀片形状	配套动力	操作人数	净重
手推式除草机	往复切割	240mm	20mm	单动	860r/min	平形	149.1W 113r/min	1人	30kg

4.工作过程

此除草机可以更好地实现运动传递。无发动机驱动，节能、无污染(噪音、废气)，采用绿色设计[5]。采用齿轮机构(实现提速)，提高整机工作效率，解决手动除草机工作效率低的问题;采用端凸轮机构(运动形式转换机构)将转动变为直线往复运动，以满足除草运动的要求，解决端凸轮加工困难的问题，并且随时进行高度的调整。除草机各部分安装完毕后，可进行空载运行试验。

运行前应做如下工作：

(1)所有轴承、减速机、传动部件及足够的润滑油;

(2)检查并取下割草机插槽内遗留的铁件、工具等杂物;

(3)检查除草机各部件是否损坏，除草机切刀操作松紧是否合适。

当以上准备工作完成后，推割草机，观察小轮和大轮是否与壳体碰撞，是否偏离。当没有缺陷时，可以进行操作。

经过空载运行和满意运行后，可进行除草试验。开始时，要慢慢推割草机，观察齿轮、端齿轮和桨叶啮合的平稳运行。运行稳定后，逐步加快除草机的运行速度。除草情况、除草密度、除草后基本情况等原始记录。并检查其是否符合设计要求。

5.总结

该手推式除草机主要由传力机构、增速机构、转换机构和执行构件四个部分构成。由车轮驱动，通过一对单级减速器来传递扭矩，然后通过末端齿轮和桨叶的组合来改变运动方向，进行往复剪切运动的输出最终完成除草的过程。此装置连接平稳，噪音极小，而且操作十分容易，既能给使用人带来方便，也给周围的人带来舒适，安静的环境。

(1)设备操作

每次使用前，即设备在正常运行后运行之前，有必要空载运行一段时间。为了保持运行速度的稳定，禁止大量的突然增加或过载运行，否则会对刀具造成很大的损坏。操作者应经常检查机器的各个部分，特别是刀具和驱动装置，以及端部齿轮和桨的组合，并使其处于良好的状态

[6]。如有损坏部位(如刀具严重变形或脱落、换档杆断裂、弯曲段中间导轨严重磨损等)应及时修复或更换。

(2)设备维护

正确的维修保养不仅能保证设备的安全运行，而且是提高工作效率、经济效益和延长使用寿命的重要手段。

(3)设备保养

每次使用除草机后，都要对设备进行清洁和检查。如发现残留材料卡在槽内，应将其清除;如刀具有裂纹或磨损严重，应更换;局部或局部有轻微事故隐患的，应当及时排除。大轮上的螺栓太松，需要调整;润滑点应及时注满。

(4)设备维修

除了及时修理或更换损坏的部件外，还需要定期检查易损件和关键部件，并根据安全使用的要求进行修理，前提是设备能够继续保持最佳的工作状态。

参考文献

[1]熊永森,王金双,徐中伟.小型往复式果园割草机设计[R]. 金华: 金华职业技术学院, 2007.

[2]贠鑫,吕猛,王文彬,宋昌博,侯秀宁,赵继云,王杰,邵书山,张学敏.果园除草机研究现状与发展趋势[J].农业工程,2020,10(01):18-21.

[3]姜永华.太阳能电池板下的“自走除草机”[J].中学地理学考,2019(13):80.

[4]马少春，李洪文，何进. 垄作割刀的设计与试验[R].北京：中国农业大学，2006.

[5]戴锦春，肖荣清，陈小圻，杨均青. 弓形钢纤维切割刀具的优化设计[R].武汉：武汉成人教育学院，1996.

[6]姜子良,栗田奎.我国园林机械的发展概况与建议[J].辽宁林业科技,2005(03):66-67.