其后，建立了自动割草机的运动学和动力学模型，并根据相关计算确定了所需驱动电动机的参数，并以此为基础进行了电机选型。再后根据选择的电机情况为遥控割草机设计了驱动系统的减速箱。最后，结合遥控割草机的任务特点，为其设计了割草的机构。作为割草机的主体部分，割台及调高部分技术成熟，性能稳定。本文在这方面采用传统设计理念，和遥控部分配合，做了适当的调整。关键词遥控割草机差速驱动人机工程学前言.课题研究的目的及意义伴随着各国城市城区的绿化程度的提高，许多的高尔夫球场，足球草坪场，街道草坪等公共绿地都需要进行维护。在维护作业中，以草皮的修剪工作最为繁重，不仅枯燥而且重复性强。而在割草工作中消耗人力和物力最大的就是在人力跟随上。为了降低草坪维护的劳动强度和成本，西方国家曾导出了系列改进机型。其技术比较成熟，且性能比较完善的为乘坐式草坪割草机。虽很大程度降低了劳动的强度，为了将人从人力跟随中解脱出来。近年来，些国家提出了用现代电子技术和智能控制技术改造和提升草坪机械产业的战略，希望在不久的将来更加聪明的割草机取代传统的割草机。所以遥控割草机就应运而生了。遥控割草机的研究不但满足了市场需求，而且具有定的学术价值。遥控割草机属于新型的新代机电体化产品，需要单片机等相关技术的配合。怎样实现动力输出变化与微电子遥控稳定，有效结合及在远程遥控后机械所面临的细部的环境并对此作出的反应是本课题的重点。本课题也是进步深入的研究，制造可大批量生产的智能割草机的技术基础。如今，草坪业已经成为了我国的新兴产业。根据统计，上世纪年代中期注册第家草坪公司来，历经年代的迅速发展后，目前从事草坪或草坪相关产业的公司已超过家，其中年经营额在万以上的有多家。在我国，草坪机械和灌溉公司有家，草坪基本上已经在全国城市园林绿化运动场建设中普遍运用。经过多年的快速发展后，草坪行业逐渐从高峰期过渡到平缓期。草坪行业从此进入了个缓慢稳定也是积蓄力量的时期。这样促使了草坪行业开始由个劳动密集型到了知识密集型的转变时期，尤其是草坪的修建维护工作，迫切需要种效率更高，并且人员消耗和能源消耗更低的草坪机械。但是，国外自动割草机器设备价格贵和技术垄断的制约了我国在智能草坪机械这方面的推广进度。为此，我们必须依靠自己的力量和经验来研究具有自己特色的遥控割草机。综上，遥控割草机的研究具有很重要的商业价值定学术价值和积极的社会价值，它也能展现出我国机电体化技术的发展水平。因此，对遥控割草机的研究是十分必要的。.课题研究的范围和技术要求本课题研究主要是关于割草机机械部分的设计和计算，要用现有的科技成果和经验来完成机械部分的设计，而且能够和遥控部分有机结合，从而来完成遥控割草机的整体设计。由于本课题研究割草机本身构造不复制，所以本课题的研究对技术方面要求比较高。机械方面掌握的机械原理，基础理论力学，空气动力学，刀具相关知识即可。机械的驱动部分运用汇合力串行排列，这要加强对电动机和汽油机的工作的原理和类别，以及多种机械知识的综合运用。.课题解决的主要问题遥控割草机的割草部件及其传动系统的设计和计算遥控割草机本体驱动方案的设计及计算遥控割草机的外观设计和人机工程学设计遥控割草机的为调节部件设计及计算遥控割草机在远程的环境中突发情况的相应动作部件的设计及计算。系统主要结构及总体设计遥控割草机的主要结构有框架，电池，配电器，遥控器，驱动机构，转向驱动机构，机械传动机构，割刀等装置组成。遥控割草机是机电体化的产品，以实际的需求为出发点，合理的选择遥控割草机的本体选型方案，割台系统方案和调高件选择等多方面的内容，最后给定设计主要参数。本文的是以作者调研并结合对国内外最新资料为基础并在遥控割草机自身性能特点而是进行设计。.系统功能描述遥控割草机用于远程割草控制，是现在定范围内通过单片机控制和草机按要求完成修剪草坪的工作。图遥控割草机的设计任务及功能构成割草机工作原理割草机按割草方式可以分为推进式坐骑式乘坐式手推随行式自走式和拖拉机悬挂式或牵引式等几种割草机。虽然这些割草机在功能上不够完善，但是性能稳定，并以发展出序列，有定的技术基础。本遥控割草机以推进式和手推式割草机的机构为基础，遥控割草机的驱动由电动机完成，电动机连接减速器带动刀具旋转割草，此过程中产生的回转气流把割下来的草带出，电机轴通过链传动方式和联轴器联接，再通过减速箱的输出轴带动电动机行走，通过小电动机和转向机构由遥控来控制其转向，以期达到遥控割草的目的。.功能解析遥控割草机的设计需要完成设计割台驱动机构控制系统等。本次设计侧重于遥控割草机机械部分设计，则在本文中只呈现机械部分的设计，其机械部分的功能分解后的功能如图所示图遥控割草机的功能图遥控割草机整体方案设计本文以遥控割草机性能的要求为侧重点，配合控制部分，进行遥控割草机的本体驱动方案的选择，以及割台方案和调高方案的选择。文中下面的部分就是围绕这部分展开。图驱动方式的选择遥控割草机驱动方案的选择遥控割草机为户外作业的移动性机器，为此有许多可供参考的驱动方案。其中应用作为广泛的是履带式轮式和足式等。较平整的路面应用较多的是轮式和履带式，而特殊的条件相对恶劣的环境运用较多的是足式。割草机般在条件较好的草坪上作业，结合其工作要求割草机选用轮式驱动方式。轮式驱动方式按轮子的数目可分为三轮四轮和六轮，能够满足般需求，其应运也相对较为广泛，如图，所示。四轮式的稳定性好，承载能力比较大，但是结构相对来说复杂，如图，所示。六轮式和四轮式相类似，并且具有更高的承载能力柔性和稳定性，大部分用于未知环境的探测。按转向方式的不同，轮式驱动方式又可以分为差动转向式和铰轴转向式这两种，差动转向式如图，所示，这种方式是在车体两侧的驱动轮上都装有不同的控制电机，靠两轮的速度比来实现车体的转向。铰轴转向式如图，所示，这种方式是转向轮装在转向铰轴上，转向电机通过减速器和机械连杆机构控制铰轴从而用来控制转向轮的转向。由于遥控割草机属于小型机械，要求尽可能选择简洁控制难度低的驱动方案。综上，选择了典型的三轮差动的驱动方式，如图中的所示。此方式的特点是运动灵活结构简单和能够实现零半径转弯，其不足和之处在于实现两电机同步转动对电机的同轴度及控制系统的精度要求比较高。割台方案的选择传统的割草机虽然功能不够完善，比如体力输出大工作环境恶劣尘土飞扬噪音大，但是性能稳定并以发展出序列，有定的标准化基础。推进式和手推式结构简单成本低及应用较为广泛，可供选择的配件较多。如果用远程控制能够弥补工作环境恶劣的缺点，在本文中研究的遥控割草机以手推式和推进式割草机结构为基础，对其行走系及其他结构完成改进。推进式和手推式的主体部分就是割台，二者割台部分也十分相似。市场上采用这种结构的也较多。如果对割台进行新研发是研究的周期会很长，增加了额外的开支二是没有对应的厂商制造基础，产品零件配换困难，产品广度上的再开发也艰难再者短期内采用大量没时间积累的产品很难在质量上保证。此遥控割草机的割台部分直接借用了传统割草机的割台，适当做部分调整，兼顾整机的性能。调高方案的选择目前，对草坪割草机的割茬高度调节机构主要有两种。种是前后轮同时联动的四连杆调节机构。其优点是调节敏捷简便结构简单，许多割草机都运用此结构缺点是其参数的设计和选择比较困难，合理的选择与否直接影响机器的作业质量。另种是分别独立调节割草机的前后轮来改变切割平面到地面的距离，起到了调节割茬高度的目的。其优点是能够够很好的保证割刀的旋转平面与地面之间平行缺点是调节机构的数量增加了，调节相对而言较复杂，且生产成本高。本文中的遥控割草机选用的是四连杆调节机构。遥控割草机的机械本体设计图驱动轮受力图遥控割草机本体采用四轮小车机构设计，前轮是有导向作用的车轮，两后轮为两电机利用差动的原理分别驱动的驱动轮，其优点是实现控制简单，只要分别控制后两轮驱动电机的转速和转角，能够准确的控制遥控割草机的动作，转弯灵活，尤其是能实现零半径转弯，有利于遥控割草机在行走的过程中对路面障碍进行实时避障。.车体驱动电机的选择根据遥控割草机的行走部分的要求，选择的电动机要具备广调速功能，并具有冲击，确定选用直流无刷电机。驱动电机的功率由割草机的质量运行的速度驱动轮的直径来确定。分析和计算割草机的受力情况时，假设遥控割草机在平地上直线加速行驶，不考虑行驶过程中的空气阻力。遥控割草机驱动轮受力如图所示，其中，为作用在驱动轮的驱动力矩，为驱动轮上的载荷，为地面对驱动轮的法向作用反力，为驱动轮的质量，为驱动轴对驱动轮的阻力，为地面对驱动轮的切向反作用力。假设割草机的加速度为，对应车轮的角加速度为。由可得为车轮半径根据平衡条件为驱动轮滚动阻力力矩，其值为为驱动轮的转动惯量联立和式得由此可见，实际驱动力要克服三种阻力，即由驱动轴传来的阻力驱动轮本身的加速阻力和驱动轮本身的滚动阻力。而后者由旋转质量产生的加速阻力和由平移质量产生的加速阻力，组成。遥控割草机的从动轮受力如图所示，其中为从动轮上的载荷，为从动轮的质量，为地面对从动轮的法向反作用力，为地面对从动轮的切向反作用力，为从动轮的推力。根据平衡条件图从动轮受力图为从动轮滚动阻力力矩，其值为为驱动轮的转动惯量。由上式可得由此可知，从动轮在推动时需要克服两种阻力即从动轮的滚动阻力和从动轮的加速阻力。而后者又由平移质量产生的加速阻力和由旋转质量产生的加速阻力组成。遥控割草机车体框架受力图如图所示，根据平衡条件得图车体框架受力图.其中为车身质量由式可得其中，遥控割草机的总体质量由此可知，遥控割草机的驱动力是用来克服车轮的滚动阻力平移质量的加速阻力和车轮旋转质量的加速阻力。所以驱动力必须大于滚动阻力才能加速行驶，如果驱动力小于滚动阻力则遥控割草机无法启动，则有当驱动力增大到定值的时候，驱动轮与地面会发生滑移现象，为此，增大驱动力只能使驱动轮加速旋转，地面切向反作用力不会增加，电机经过减速后达到驱动轴的力矩之后，根据要求的行驶速度，并且考虑机构的传动效率，初步确定单个电动机的功率其中，为安全系数取遥控割草机车体,驱动轮直径，行走速度.，安全系数为，则选择的电机的功率约为，输出转矩.，目前市场上的直流电动机并没有符合该特性的电机产品，可选择性能与之相近的电动机，利用减速箱来实现预期的目标。按照遥控割草机的实际需求和要求，选择佛朗克电机厂生产的系列的直流电动机，所选用的电机型号为。该电机参数如表所示，其中外形和实物图为图所示。表电机基本性能参数型号输出转速输出转矩.最大转矩.额定电压额定电流.最大电流.极对数表电机外形尺寸参数图电机实物图.遥控割草机车体减速箱的设计各主要部件的选择表减速器部件选择目的过程分析结论齿轮斜齿轮传动平稳斜齿轮轴承此减速器轴承所受轴向力不大球轴承联轴器传动轴变速频繁，有冲击弹性套柱销联轴器分配传动比初步选定遥控割草机的移动速度约为，两驱动轮直径为，则后轮的转速为.选定的电机的实际转速为，则需要设计个减速比约为.左右的减速器以控制速度。