摘要

本设计针对环氧基人工草坪维护需求，研发一款专用修剪机，旨在解决传统设备因未适配材料特性而导致的基材刮伤、修剪平整度差及作业效率低下等问题。通过分析环氧草坪硬度高、耐磨性强等特点，明确了设备需具备精准修剪、基材防护与高效作业能力。设计内容包括工艺流程规划、总体方案制定以及关键机构设计，重点对割草装置与机械臂执行机构进行优化，以实现自动化修剪并提升草坪修整质量。
在结构设计上，割草装置采用圆盘刀片与同步带传动系统，确保切割稳定并减少振动；机械臂采用多自由度关节型结构，结合气动驱动方式，实现了灵活的姿态调整与较大作业范围覆盖。通过三维建模与虚拟装配完成了整机设计验证。该专用修剪机有望显著提升环氧草坪的维护效率与效果，具有实际应用价值。

关键词：环氧草坪；修剪机；结构设计；方案设计；

Abstract 3
1绪论 1
1.1研究目的及意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1国外研究现状 1
1.2.2国内研究现状 4
1.3本课题主要研究内容 7
1.4本章小结 8
2整体体方案设计 9
2.1设计要求 9
2.2总体参数要求 9
2.3总体总体方案设计 9
2.4工作原理 10
2.5本章小结 11
3割草装置设计计算 13
3.1刀片选型 13
3.1.1刀片的形状选择 13
3.1.2刀片的材料与尺寸的确定 13
3.1.3刀片的受力分析及强度校核 15
3.2刀壳的设计 16
3.2.1材料选择 16
3.2.2形状和尺寸的设计 17
3.2.3刀片锯齿角度的设计 17
3.3末端传动选型和计算 18
3.3.1末端传动选型 18
3.3.2末端传动计算 19
3.3.3同步带选型及计算 20
3.4驱动电机选型和计算 21
3.4.1电机功率计算 21
3.4.2电机选型 22
3.5本章小结 22
4机械臂的结构设计 23
4.1设计方案 23
4.1.1机械臂结构选型 23
4.1.2机械臂的自由度确定 24
4.1.3臂身尺寸与关节角度变化的确定 25
4.2驱动方式选型和计算 26
4.2.1驱动方式选型 26
4.2.2气动驱动计算和气压杆选型 26
4.2.3空压机相关选型与计算 29
4.2.4储气桶选型 30
4.3机械臂的静态力矩平衡计算 30
4.3.1平衡末端关节 30
4.3.2平衡中间关节 31
4.3.3平衡基座关节 31
4.4本章小结 32
5环氧草坪修剪机的三维设计 33
5底座的结构设计 33
5.1底座设计采用方案 33
5.1.1底座总体方案 33
5.1.2电机和齿轮减速器选型 33
5.2底座传动计算 35
5.3本章小结 38
6刀盘有限元分析 39
6.1有限元模型简化 39
6.2刀片材料选择 39
6.3网格划分 41
6.4约束载荷施加 41
6.5结果分析 42
总结 44
参考文献 46