割草机仿生设计Word文档格式.docx

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指导教师

周兴军

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徐州工程学院学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。

除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

论文作者签名：

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本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：

本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。

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徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

导师签名：

日期：

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摘要

本设计针对人们在使用割草机代替人力割草的背景下，对市场上现有的割草机类型进行研究分析。

发现了市场上的割草机所存在造型单调乏味、使用者缺乏购买兴趣、割草机噪音污染大、工作效率低等方面的问题。

采用了认真分析传统割草机的形态与结构，进行观察与研究的方法，添加了割草机仿生形态自动化的功能，实现了割草机环保、省时省力的目的，满足了市场上消费者想丰富割草机的造型，以及增加用户拥有更多使用选择性的需求。

关键词仿生割草机；

仿生；

环保；

省力

Abstract

Underthebackgroundoflabor-forcemowingreplacedbythemowingmachine,thedesignisgoingtoresearchandanalysisthetypesofmowingmachineexistinginthemarket.Asaresult,wefoundthatthetypesofmowingmachinearesimpleandconsumersarenotinterestedinpurchasing.Theannoyednoisesandlowefficiencyarealsotheproblemdiscoveredinthemarket.Weaddafunction-automaticionictothemowingmachinesothatthemachinecanbefriendly-environmental,andsavebothtimeandlabor,afteraseriousanalysis,researchtothetraditionalmowingmachine.Thiskindofmowingmachinealsomeetstheneedsthatconsumerswanttoenrichthetypesandprovidemorepatternsavailableforthemtochoose.

KeywordsBionicmachineBionicsEnvironmentalprotectionLaborsaving

1绪论

1.1设计背景

世界上最早的割草机是十九世纪初英国人普拉克内特发明的。

它既可以收割谷物也可以切割杂草的机器，而且它是由人推动机器。

接着在十九世纪三十年代，英国比尔申请了滚筒剪草机这项专利,也可以看做他发明的。

十九世纪三十年代，滚筒式割草机出现，而后兰塞姆斯农机公司开始批量生产滚筒式割草机。

对于，这种轻巧好操控滚筒式割草机来说，它被广泛用于街道两旁的绿化带。

而对于现在割草机原理来说，是根据内燃机作动力的滚筒式割草机的原理来的，它由伦敦恩斯发明的，同样是英国人。

在现代随着草坪业的迅速崛起与发展，对于中国来说，在21世纪开始使用蓄力往复式割草机.。

对于1890年的那时候,人们保护一块草坪不仅是浪费钱跟资源，而且是一件极耗费精力体力的事情。

比如在Blenheim的大庄园里,你如果雇佣250个工人工作的话,那么这其中就得有60个人是来保养草坪的，可见浪费的人力是有许多的。

工人们需要经常来修理草坪，尤其在牧草疯长中，他们更需要几天一次来修理草坪。

而一般割草工们手持类似镰刀的工具，所以实际上工人们工作起来更像是在用锯子在锯草。

他们工作完，由于草坪有剩下的草，他们就会把草收集起来喂给牛羊。

但是对于往复割草机来说割草不仅减少了对牧场的破坏，而且也节省大量的人力和物力。

使工作效率更加高效。

1.2国内外研究现状

在目前市场比重中，传统割草机虽然性能相对较低，但是它以其低廉的价格占据主导地位，可是它工作效率低、耗能多、使用不安全的缺点也为消费者所诟病。

随着经济的发展，城市发展的进程逐渐加快，对城市绿化要求越来越高，因此社会对于割草机的需求会逐渐增加。

然而对于传统除草机来说，环境污染的缺点又与城市绿化的初衷相违背，因此可以预见，未来污染小高效率省时省力的割草将占据市场主导地位。

所以就目前市场上割草机而言，面临的主要难题是如何改进技术以提高割草机的性能，以及在割草机生产线上如何大大降低成本。

只有这样才能在未来市场占据主导地位。

例如，对于不同性质的工作，我们完全可以制造出因地适宜的割草机器人来适应精度要求更高的工作或是避免功能用不到而导致某些功能不必要的浪费。

结语所以对于机器人割草机来说，它是一个非常有市场前景的项目，机器人割草机能给人们的生活带来很大的便利。

但是同时由于机器人割草机要求技术先进，所以它也是一个难以取得实质性突破性进展的项目。

因此，在对机器人割草机这方面的研究，我们需要做更多的努力，以解决它当前的问题，确保能够投入市场生产中。

1.3本研究拟解决问题

本课题研究的割草机仿生设计是认真分析了传统割草机的形态与结构，进行观察与研究。

在省时、省力、环保等方面进行的改进。

从而设计出仿生自动化割草机而不是传统的割草机设计。

在造型上的改变使其消费者更具有使用性。

因此本课题的割草机设计着重解决了一下几个问题：

首先，把传统的烧油割草机转变为耗电割草机使其污染减少解决了噪声污染问题。

其次设计为自动割草改变了传统割草机手扶的操作方式，使其变成操作简单，节省人力的一款产品。

最后，在造型上采用了仿生设计，使传统的割草机造型不再单一，满足了消费者使用选择多样性，使他们有耳目一新的使用感受，使其产品更加受到欢迎。

2市场调查分析及设计目标

2.1市场调查

针对市场上现有的割草机，主要从使用方式分类，使用环境以及割草机动力系统进行市场调查。

2.1.1使用方式分类

以下是目前市场上几类主要的割草机类型：

侧挂式割草机（如下图2-1），备受欢迎的原因：

（1）首先，这类割草机使用的都是同种发动机，可以实现同样的功能。

对于侧挂式割草机来说，结构简单容易。

而对于复杂的结构，往往会出现故障问题。

（2）而对于国内的割草机市场来说，一般产品操作简单，便宜实用很受欢迎。

所以，在国内市场占据主导位置的是侧挂式割草机。

对于背挂式则不太受欢迎。

图2-1侧挂式割草机

悬挂式割草机（如下图2-2），该系列产品设计操作难度不大，而且便于携带，比较灵活。

主要有侧悬挂式、前悬挂式和后悬挂式三种，其中后悬挂式割草机在市场中有很大比例，而且应用最广。

而在中国市场的往复式割草机具有很大市场。

而对于往复式切割器的工作原理与收割机原理相似。

而对于它的构造也与谷物收割机类似。

而对于悬挂式割草机来说所用刀片有光刃和刻齿刃则有两种。

它一般采用动刀片。

它的割刀传动装置，相比较谷物收割机具有异曲同工之妙。

它的构造是曲柄连杆机构和摆环机构。

而由于对于牧草来说，给它适应的环境，它就能够快速生长，而且含水比较多。

所以使用它时动刀速度一般为1.6～2.0米/秒。

图2-2悬挂式割草机

往复式割草机（如下图2-3），对于往复式割草机来说，它的使用方式是动刀和切刀相对运动来割草。

它的特点就是在于割草的高度整齐，而且所需的实际功率较小;

这就导致它耗能小，但是对牧草生长状态不同而操作使用不适应。

往复割草机一般适用于天然性草场和人工草场。

因为这些草场都是平坦的。

但是它的工作速度没有提高，因为它在工作中振动频率过大。

对于动刀的速度一般要求在3米/秒以下，而在使用它时割草的前进速度一般要求6-8公里/小时。

图2-3往复式割草机

旋转式割草机（如下图2-4），旋转式割草机，由于它的刀盘上刀片一直处于高速旋转状态。

所以它的切割速度一般都可以达到65-95米/秒.对于旋转式割草机来说一般割草的前进速度，可达到14公里/小时以上。

因为它使用过程中比较平稳。

正如我们所了解的如果刀片好，那么割草速度和效率就好。

而对于旋转式割草机来说，一般要草长得正合适，比如草的高度12厘米。

操作更好。

对于使用它的原则就是，如果草的高度过高，应从上往下，分步进行。

如果我们在果园使用割草机时，我们的操作方式即应该与果树的一侧保持距离，这样割草容易使草落到一边。

而对于旋转式割草机使用过程中，应该保持匀速前行，尽量节省油耗。

旋转式割草机对于刀口换边比往复式更加方便。

在安全设置上，其设计除了有与往复式相似的安全装置。

而且在割草器的上方装了保护装置，以保护使用人员的安全。

对于旋转式割草机来说，它的优点就是工作范围较广，可以适应不同的草场。

而对于它的缺点来说，就是它割草的高度不够一样整齐，而且它需要的功率较大，污染较大。

图2-4旋转式割草机

新款推车式割草机（如下图2-5），新款推车式割草机，我们改变了它的操作方式，不再是传统的背负式，由于背负式割草机耗费大量人力，工作时间短。

而手推式割草机则便于携带，方便操作，不管是在平原、丘陵、梯田、还是在三角地等大小田块及烂泥田，都用于收割各种农作物。

由于它操作方式是手推自走，所以它工作效率整体高，而且操作方式简单。

所以它一小时就可以工作一亩地，同时还可以一个人手提着走。

对于手推式割草机的优点：

1、相对于其他割草机来说它割草干净，修剪的也比较平整，调节高度左右都能很方便。

2、不仅能在一些平坦的地方，如体育场、花园割草，还能在山地修剪（除草）。

3、工作的时候它是属于通用设计，不需要弯腰。

对于刀具的上换也非常的简单。

图2-5推车式割草机

2.1.2工作环境

对于割草机主要工作环境一般是草地绿化、城市街道两旁、景点绿化、田园修剪、田地除草，尤其是一些大型的公众场合比如体育场，学校草坪，高尔夫场。

而割草机在山地环境不适合。

如图2-6、2-7、2-8

2-6机场割草机2-7城市公园割草机

2-8田地割草机

2.1.3动力系统

从割草机产品的发展现状来看，它的动力系统主要有两种形式，如下图（2-9、2-10）常规内燃动力系统是一种小型汽油机或柴油机为代表的。

而对于这种动力系统的优点：

使用功率比较大工作效率高，适用于对于环境要求不高的场所。

还有一种动力系统就是以蓄电池来作为动力源的。

内燃动力系统的特点就是持续工作时间长，但是它的最大的缺点是噪声污染和振动较大。

而对于我们使用的蓄电池动力系统的产品优点是：

使用过程中噪声污染小、运行的时候比较稳定。

但是蓄电池系统的