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南 京 理 工 大 學(xué) 紫 金 學(xué) 院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告
學(xué) 生 姓 名：
學(xué) 號(hào)：
專 業(yè)：
機(jī)械工程及自動(dòng)化
設(shè)計(jì)(論文)題目：
乘騎式草坪割草機(jī)行星齒輪變速器設(shè)
指 導(dǎo) 教 師:
2010 年 3 月 19 日
開(kāi)題報(bào)告填寫(xiě)要求
1．開(kāi)題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)及所在專業(yè)審查后生效；
2．開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)；
3．“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書(shū)寫(xiě)（或打印）在本開(kāi)題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫(xiě)文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇（不包括辭典、手冊(cè)）；
4．有關(guān)年月日等日期的填寫(xiě)，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 7408—2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)。如“2007年3月15日”或“2007-03-15”。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫(xiě)
2000字左右的文獻(xiàn)綜述：
文 獻(xiàn) 綜 述
一、乘騎式草坪割草機(jī)研究背景
隨著人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的環(huán)保意識(shí)，城市綠地建設(shè)量與維護(hù)量也日益增加，于此同時(shí)草
坪機(jī)械的需求量也就相應(yīng)的與日俱增。我國(guó)草坪業(yè)發(fā)展勢(shì)頭良好，也可以說(shuō)是在短時(shí)間內(nèi)從無(wú)到有，而且在全國(guó)大中城市迅猛發(fā)展。根據(jù)中國(guó)國(guó)家林業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)草坪機(jī)械需求量以每年將近40%的速度增長(zhǎng)。草坪機(jī)械屬于傳統(tǒng)機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域，是一類用于草坪維護(hù)、植保、修剪、施工的機(jī)械，草坪割草機(jī)又是其中的主流產(chǎn)品，占有大約80%的份額。自1895年世界上第一臺(tái)草坪割草機(jī)的問(wèn)世，是由一個(gè)叫托馬斯普拉克內(nèi)特的高級(jí)工程師獲得了該項(xiàng)專利，經(jīng)過(guò)一百多年的發(fā)展，草坪割草機(jī)在國(guó)外已經(jīng)成為了一種技術(shù)很成熟的機(jī)器，然而在我國(guó)很多大城市，還是很少看到草坪割草機(jī)的身影。[15]割草勞動(dòng)無(wú)疑是件枯燥、重復(fù)性較高的工作，為了減低勞動(dòng)強(qiáng)度，減少勞動(dòng)時(shí)間，提高割草機(jī)的割草效率，需要一些舉措，如可以從機(jī)構(gòu)本身研究出發(fā)，包括割草機(jī)外型，割草機(jī)動(dòng)力(手推，牲畜拉，燃料驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)以及清潔能源—包括氫能源和太陽(yáng)能等)，人體工作姿勢(shì)(行走手推，乘騎式等)，機(jī)械控制方式，傳動(dòng)方式(單速，多級(jí)變速等)，來(lái)提高機(jī)械割草運(yùn)動(dòng)的效率，減輕勞動(dòng)負(fù)擔(dān) [17]。
二、國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r
從目前國(guó)內(nèi)草坪割草機(jī)市場(chǎng)和使用者情況看，多為手扶式自行家用機(jī)，手扶式人力推行家用機(jī)已基本上被淘，手扶式自行商用機(jī)在國(guó)內(nèi)使用者不多，其效率較高，體積小，2把或3把刀片橫并，因此刀片小，但在草坪質(zhì)量不高的情況下，該機(jī)型適應(yīng)能力欠佳;乘騎式草坪割草機(jī)在我國(guó)尚沒(méi)普及，該機(jī)多用于足球場(chǎng)、高爾夫球場(chǎng)和大面積公園綠地，該機(jī)型效率高、作業(yè)質(zhì)量好，工作平穩(wěn)，操作者基本上無(wú)勞動(dòng)傷害，但相對(duì)價(jià)格高使用成本高，然而此機(jī)型仍是有潛力和發(fā)展前途的機(jī)型，目前我國(guó)的三力公司已經(jīng)具備了生產(chǎn)全球一流的乘騎式草坪割草機(jī)[17]。
如今乘騎式草坪割草機(jī)在國(guó)外尤其是英國(guó)日漸普及，這些用戶都是有著花園洋房的資產(chǎn)階級(jí)，在一些大城市園林，運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地，機(jī)場(chǎng)等大型公共綠地，傳統(tǒng)的手推式割草機(jī)已經(jīng)很少見(jiàn)了，都被更為人性化設(shè)計(jì)的乘騎式草坪割草機(jī)所取代，該類割草機(jī)具有較大的尺寸，較大功率，高的割草效率等特點(diǎn)，隨著乘騎式草坪割草機(jī)的發(fā)展，其內(nèi)部的變速離合器要求也越來(lái)越高，要求像汽車一樣可以實(shí)現(xiàn)多檔變速，這樣就大大提高了勞動(dòng)效率和草坪的修剪質(zhì)量。
三、行星齒輪變速器工作原理
乘騎式草坪割草機(jī)變速離合器內(nèi)部變速裝置采用了行星齒輪變速器，它利用了行星齒輪傳動(dòng)與普通定軸齒輪傳動(dòng)相比較，具有質(zhì)量小、體積小、傳動(dòng)比大、承載能力大以及傳動(dòng)平穩(wěn)和傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)。行星齒輪變速器是由行星齒輪機(jī)構(gòu)及離合器、制動(dòng)器和單向離合器等執(zhí)行元件組成。行星齒輪機(jī)構(gòu)通常由多個(gè)行星排組成．行星排的多少與檔數(shù)的多少有關(guān)，其基本結(jié)構(gòu)和工作原理，可用最簡(jiǎn)單的單排行星齒輪機(jī)構(gòu)說(shuō)明[13]。
1、單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成
（1）單排行星齒輪的三個(gè)基本元件是：太陽(yáng)齒輪、齒圈、行星齒輪及行星齒輪架。
（2）太陽(yáng)齒輪位于中心位置；幾個(gè)行星齒輪借助于滾針軸承和行星齒輪軸安裝在行星齒輪架上，這些行星齒輪與太陽(yáng)齒輪相嚙合，并一般均勻布置在太陽(yáng)齒輪周圍；外面是同行星齒輪相嚙合的齒圈。
（3）單排行星齒輪機(jī)構(gòu)通過(guò)固定不同的元件或改變聯(lián)鎖關(guān)系，可得出不同的傳動(dòng)狀態(tài)。
2、行星齒輪的工作原理
（1）行星齒輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律
設(shè)太陽(yáng)輪、齒圈和行星架的轉(zhuǎn)速分別為n1、n2和n3，齒數(shù)分別為Z1、Z2、Z3；齒圈與太陽(yáng)輪的齒數(shù)比為α。則根據(jù)能量守恒定律，由作用在該機(jī)構(gòu)各元件上的力矩和結(jié)構(gòu)參數(shù)可導(dǎo)出表示單排行星齒輪機(jī)構(gòu)一般運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特性方程式：
n1+α*n2-(1+α)n3和z1+z2=z3
（2）行星齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況分析
由上式可看出，由于單排行星齒輪機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)自由度，在太陽(yáng)輪、齒圈和行星架這三個(gè)基本構(gòu)件中，任選兩個(gè)分別作為主動(dòng)件和從動(dòng)件，而使另一元件固定不動(dòng)(即使該元件轉(zhuǎn)速為0)，或使其運(yùn)動(dòng)受一定的約束(即該元件的轉(zhuǎn)速為某定值)，則機(jī)構(gòu)只有一個(gè)自由度，整個(gè)輪系以一定的傳動(dòng)比傳遞動(dòng)力。
3、行星齒輪機(jī)構(gòu)在自動(dòng)變速器上的應(yīng)用
在現(xiàn)代汽車行星齒輪變速器中，廣泛地采用了辛普森式（Simpson）雙排行星齒輪機(jī)構(gòu)和臘文腦式復(fù)合行星齒輪機(jī)構(gòu)。臘文腦式復(fù)合行星齒輪系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：兩排行星齒輪機(jī)構(gòu)共用一個(gè)齒圈和一個(gè)行星齒輪架。行星齒輪架上的兩套行星齒輪互相嚙合。其中，短行星齒輪與小太陽(yáng)齒輪相嚙合，長(zhǎng)行星齒輪與大太陽(yáng)齒輪相嚙合。辛普森式行星齒輪系統(tǒng)由共用一個(gè)太陽(yáng)齒輪的前、后兩排行星齒輪機(jī)構(gòu)組成。
自動(dòng)變速器換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)與普通手動(dòng)變速器換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)不同，自動(dòng)變速器的離合器、制動(dòng)器、單向鎖止離合器代替了普通手動(dòng)變速器中的同步器，而且完全由電、液系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。行星齒輪變速器的換檔執(zhí)行元件包括換擋離合器、換擋制動(dòng)器、和單向離合器[12]。
四、行星齒輪變速器發(fā)展趨勢(shì)
隨著科技的進(jìn)步，割草機(jī)也可以從自動(dòng)控制方面發(fā)展，在原有割草機(jī)機(jī)械的基礎(chǔ)上加上機(jī)器人式的人工智能自動(dòng)化控制技術(shù)，從而減少人體自身參與割草勞動(dòng)的時(shí)間與強(qiáng)度消耗，割草機(jī)的發(fā)展種類也從一開(kāi)始最簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)發(fā)展到現(xiàn)在多技術(shù)結(jié)合的智能機(jī)械[15]。
行星齒輪傳動(dòng)與普通齒輪傳動(dòng)相比較，它具有質(zhì)量小、體積小、傳動(dòng)比大及效率高等優(yōu)點(diǎn) 。它的最顯著的特點(diǎn)是：在傳遞動(dòng)力時(shí)它可以進(jìn)行功率分流；同時(shí)，其輸入軸與輸出軸具有同軸性，即輸出軸與輸入軸均設(shè)置在同一主軸線上。所以，行星齒輪傳動(dòng)現(xiàn)已被人們用來(lái)代替普通齒輪傳動(dòng)，而作為各種機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的減速器、增速器和變速裝置。尤其是對(duì)于那些要求體積小、質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)緊湊和傳動(dòng)效率高的齒輪傳動(dòng)裝置以及需要差速器的汽車和坦克等車輛的齒輪傳動(dòng)裝置，它幾乎可適用于一切功率和轉(zhuǎn)速范圍，故目前行星傳動(dòng)技術(shù)已成為世界各國(guó)機(jī)械傳動(dòng)發(fā)展的重點(diǎn)之一[14]。
五、本次設(shè)計(jì)目的及意義
乘騎式草坪割草機(jī)變速離合器內(nèi)部變速裝置采用行星齒輪傳動(dòng),正式利用了行星齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn),對(duì)其進(jìn)行研究,達(dá)到割草機(jī)在修剪草坪時(shí)可以實(shí)現(xiàn)變速換檔功能,這樣就可以提高割草機(jī)修剪草坪的質(zhì)量和效率,而且大大的減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告
２．本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）：
一、要研究的問(wèn)題
行星齒輪傳動(dòng)與普通定軸齒輪傳動(dòng)相比較，具有質(zhì)量小、體積小、傳動(dòng)比大、承載能力大以及傳動(dòng)平穩(wěn)和傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)。采用行星輪系變速原理，對(duì)一種乘騎式草坪割草機(jī)變速離合器內(nèi)部變速裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。確定行星齒輪傳動(dòng)的基本類型和設(shè)計(jì)方法，從而對(duì)乘騎式草坪割草機(jī)行星齒輪變速器進(jìn)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，割草機(jī)行星齒輪的配齒計(jì)算要求滿足傳動(dòng)比條件、同軸條件、裝配條件等，行星齒輪變速器中各個(gè)零部件要滿足相應(yīng)的強(qiáng)度要求。
二、擬采用的研究手段
行星齒輪變速器的設(shè)計(jì)是件復(fù)雜而困難的工作，行星變速器由幾個(gè)NGW 型周轉(zhuǎn)輪系和若干換檔操縱元件(制動(dòng)器B、離合器C) 組成，依靠與齒輪或軸聯(lián)接的離合器、制動(dòng)器的分離或結(jié)合實(shí)現(xiàn)換擋。
1、通過(guò)查閱文獻(xiàn)，借鑒現(xiàn)有設(shè)計(jì),根據(jù)乘騎式草坪割草機(jī)變速器所需檔位數(shù)和傳動(dòng)比數(shù)值設(shè)計(jì)出機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖, 并計(jì)算出各輪齒數(shù)，從而對(duì)乘騎式草坪割草機(jī)行星齒輪變速器進(jìn)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
2、利用CAD設(shè)計(jì)軟件對(duì)草坪割草機(jī)行星齒輪變速器進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
3、通過(guò)翻閱技術(shù)手冊(cè)和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)變速裝置中的零部件進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算，并進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)。
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指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
1．對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語(yǔ)：
2．對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)：
指導(dǎo)教師：
年 月 日
所在專業(yè)審查意見(jiàn)：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日