【正文】 ........................................................................29 機(jī)架高度的調(diào)節(jié) ...................................................................................30 結(jié) 論 .............................................................................................................................32 參考文獻(xiàn) .........................................................................................................................34 致 謝 .............................................................................................................................36 附 錄 .............................................................................................................................38 附錄 A 帶 Ⅱ 的設(shè)計(jì)過(guò)程 .......................................................................................38 附錄 B 軸Ⅱ的設(shè)計(jì)過(guò)程 .......................................................................................42 榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 緒論 設(shè)計(jì)目的及意義 茶葉是我國(guó)傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)作物。 據(jù) 2021 年《茶葉藍(lán)皮書(shū)》指出： 2021 年中國(guó)茶園種植面積達(dá) 186 萬(wàn) hm2，產(chǎn)茶量 135 萬(wàn)噸，居世界第一；茶葉出口 萬(wàn)噸，創(chuàng)匯 億美元，總量和金額連續(xù) 6 年創(chuàng)歷史新高。 中國(guó) 茶 葉經(jīng)濟(jì)進(jìn)入了快速發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大 [1]。 但在 目前 情況下，大多數(shù)的茶農(nóng) 對(duì) 茶樹(shù) 的深修剪或重修剪一般都 采 用的是人工用大 剪刀進(jìn)行修剪 ， 這樣不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大而且生產(chǎn)效率非常低。 所以茶農(nóng)迫切需要茶樹(shù)修剪機(jī)來(lái)對(duì)茶樹(shù)進(jìn)行深修剪和重修剪。 本次設(shè)計(jì)就是想 研發(fā)出一種手推式茶樹(shù)修剪機(jī) ，避免了 手提式或背負(fù)式的負(fù)荷作業(yè)， 能有效的提高生產(chǎn)效率，保證鮮葉品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)高要求的清潔化規(guī)模生產(chǎn)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，降低生 產(chǎn)成本。 同時(shí)，設(shè)計(jì)的弧形刀刃能鎖緊茶樹(shù)枝干 ， 增加了切口的平整度 ，將對(duì)茶樹(shù)的傷害降到最低。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)采茶機(jī)械 研究 開(kāi)發(fā)工作始于 1958 年，至今已走過(guò) 50 多年漫長(zhǎng) 曲折的歷程。 1965 年以前，主要是根據(jù)我國(guó)茶園特點(diǎn)對(duì)采茶機(jī)的采摘原理而動(dòng)力類(lèi)型進(jìn)行反復(fù)的研究和選擇。此后，采茶機(jī)的研制工作在我國(guó)各產(chǎn)茶省普遍展開(kāi)。到 70 年代后期，先后提出過(guò)十多種單人采茶機(jī)型，并組織過(guò)幾次全國(guó)性的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，但最終因這些機(jī)具動(dòng)力、軟軸 不過(guò)關(guān)和機(jī)器本身制造質(zhì)量水平不高，未能在生產(chǎn)中大量應(yīng)用。到 70 年代末期，受日本機(jī)械化茶樹(shù)修剪的影響，我國(guó)開(kāi)始了茶樹(shù)修剪機(jī)的研制。這一時(shí)期開(kāi)發(fā)的數(shù)種平形、弧形往復(fù)切割式以及各種輕、深、重茶樹(shù)修剪機(jī)，因機(jī)具的動(dòng)力需向日本引進(jìn)，而且還受制造廠企業(yè)規(guī)模的限制，部分零部件的 質(zhì)量欠穩(wěn)定，因此推廣應(yīng)用進(jìn)展較慢。 80 年代末期，我國(guó)開(kāi)始與國(guó)外合資生產(chǎn)茶樹(shù)修剪機(jī)，在杭州和長(zhǎng)沙先后組建了浙江川崎茶葉機(jī)械有限公司和長(zhǎng)沙落后茶葉園林機(jī)械有限公司。這兩家合資企業(yè)均從日本進(jìn)口零部件進(jìn)行裝配成臺(tái)，為了抓住這一契機(jī)，農(nóng)業(yè)部等部門(mén)自 80 年代末期開(kāi)始，一方面組織各主要采茶省茶樹(shù)修剪機(jī)的設(shè)計(jì) 2 的有關(guān)機(jī)械廠家對(duì)茶樹(shù)修剪機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行引進(jìn)、吸收，加速國(guó)產(chǎn)茶樹(shù)修剪機(jī)的發(fā)展速度，另一方面大力抓推廣應(yīng)用工作，從而使我國(guó)的茶樹(shù)修剪機(jī) 機(jī)械化事業(yè)步入了新的發(fā)展階段。 為了滿足國(guó)內(nèi)茶區(qū)對(duì)茶樹(shù)修剪機(jī)的需求，我國(guó)有關(guān)部門(mén)十分重視和支持國(guó)內(nèi)有關(guān) 廠家采取多種形式生產(chǎn)茶樹(shù)修剪機(jī)。例如完全國(guó)產(chǎn)、主件進(jìn)口配件國(guó)產(chǎn)和散件進(jìn)口國(guó)內(nèi)組裝等。浙江川崎茶葉機(jī)械有限公司和長(zhǎng)沙落合茶葉園林機(jī)械有限公司為進(jìn)口日本散件在國(guó)內(nèi)組裝修剪機(jī)的中外合資廠家， 而 杭州采茶機(jī)械廠、南昌飛機(jī)制造公司、寧波電機(jī)廠、無(wú)錫揚(yáng)名采茶機(jī)廠，福州建新農(nóng)機(jī)廠和泰州林業(yè)機(jī)械廠等， 以零部件全部國(guó)產(chǎn)或個(gè)別零件進(jìn)口，大部分零部件式生產(chǎn)茶樹(shù)修剪機(jī)。 我國(guó)茶樹(shù)修剪機(jī)械化事業(yè)之所以長(zhǎng)期徘徊不前，主要原因之一是國(guó)產(chǎn)的修剪機(jī)械質(zhì)量不過(guò)關(guān)，這主要是我國(guó)小型動(dòng)力機(jī)、機(jī)械加工、技術(shù)設(shè)備水平低和原材料質(zhì)量不高等綜合因素造成的。 近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)有關(guān)部門(mén)認(rèn)真總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，開(kāi)始重視對(duì)國(guó)外茶樹(shù)修剪機(jī)技術(shù)的消化吸收，從而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了符合我國(guó)國(guó)情的茶樹(shù)修剪機(jī)械，并形成了自己的特色，加之國(guó)內(nèi)綜合工業(yè)的水平的不斷提高，使我國(guó)國(guó)產(chǎn)的茶樹(shù)修剪機(jī)械 現(xiàn) 已接近國(guó)外進(jìn)口同類(lèi)機(jī)械的水平。 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)外對(duì) 茶樹(shù)修剪機(jī) 的研制工作起步比較早 。在茶樹(shù)修剪機(jī)械的研制與開(kāi)發(fā)過(guò)程中，尤以日本、前蘇聯(lián)等一些茶葉種植發(fā)達(dá)國(guó)家研究的較深，開(kāi)發(fā)的重修剪 機(jī)型號(hào)也較多。例如，日產(chǎn)的 E7B750 型單人修剪機(jī)配日本單缸二沖程 （ 馬力）汽油機(jī)，采用平刀片往 復(fù)式切割，切割幅寬 750mm。具有以下特點(diǎn)：①重量輕，方便單人操作，平形、弧形樹(shù)冠均可使用，適應(yīng)性好；②發(fā)動(dòng)機(jī)性能好，操作簡(jiǎn)便，機(jī)身上設(shè)有停車(chē)按鈕及汽油機(jī)調(diào)試控制手柄，刀片動(dòng)、停、快、慢控制十分方便。 早在 80 年代末期， 日本川崎茶機(jī)和落合茶機(jī)公司先后進(jìn)入中 國(guó)，在國(guó)內(nèi)引進(jìn)組裝采茶機(jī)和茶樹(shù)修剪機(jī)等，基本上占領(lǐng)了中國(guó)的 茶樹(shù)修剪機(jī)市場(chǎng)，取得了良好銷(xiāo)售業(yè)績(jī) [2]。此外，日本的小松和德國(guó)施蒂爾等園林綠化修剪機(jī)也在中國(guó)茶園中得到大量推廣應(yīng)用，還有日本共立、新大華、本田，意大利紅葉、美國(guó)百力通、臺(tái)灣海馬等。 目前，國(guó)外對(duì)茶 樹(shù)的輕、中修剪機(jī)械的研制及應(yīng)用均已成熟，并進(jìn)入大面積應(yīng)用推廣期。 榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 設(shè)計(jì)的主要 技術(shù)指標(biāo) 本次設(shè)計(jì)的主要 技術(shù)指標(biāo) 如下： （ 1）刀具的使用壽命： 420h 左右 （ 2）修剪樹(shù)高： 5070cm （ 3）修剪幅寬： 500cm （ 4）工作效率：最高 ； （ 5）切口的平整度：平均 80% 茶樹(shù)修剪機(jī)的設(shè)計(jì) 4 榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 2 設(shè)計(jì)構(gòu)思 設(shè)計(jì)步驟 （ 1） 查閱大 量的茶樹(shù)和茶樹(shù)修剪設(shè)備 的 相關(guān)文獻(xiàn) （ 2） 根據(jù)機(jī)器的技術(shù)指標(biāo)、工作場(chǎng)所等進(jìn)行設(shè)計(jì)分析 （ 3） 初步確定整臺(tái)機(jī)器的結(jié)構(gòu) , 擬定傳動(dòng)方案 （ 4） 具體零部件的 選型、 設(shè)計(jì)校核 （ 5） 裝配圖和零件圖的繪制 機(jī)器的結(jié)構(gòu)構(gòu)思 目前，茶樹(shù)修剪機(jī)都是在戶 外工作 ，動(dòng)力 不宜選取電動(dòng)機(jī)， 一般 首選小型的汽油機(jī) 。 在能達(dá)到 動(dòng)力輸出要求的前提下，為了降低生產(chǎn)成本， 傳動(dòng)方式 首選 普通 V 帶傳動(dòng) 。 為 了達(dá)到設(shè)計(jì)幅寬的要求，在機(jī)架的前排并列的安置了三個(gè)刀片 及帶輪結(jié)構(gòu) ，在軸的兩端安裝軸承可以實(shí)現(xiàn)軸的固定?？紤]到要降低勞動(dòng)強(qiáng)度，可以采用手推 式作業(yè)，將設(shè)計(jì)的各個(gè)構(gòu)件裝置在機(jī)架上。 并且，在機(jī)架的前端可以裝上機(jī)頭，有利于修剪作業(yè)。綜合考慮上述技術(shù)指標(biāo)、 機(jī)器的經(jīng)濟(jì)性和所需傳動(dòng)的準(zhǔn)確性， 擬定了整臺(tái)機(jī)器的示意圖 1— 汽油機(jī) 2— 帶輪 3— V帶 4— 軸 5— 機(jī)頭 6— 刀片 7— 定位銷(xiāo) 8— 機(jī)架把手 圖 21 機(jī)器的示意圖 注： 在圖中刀片（ 6）的位置處，垂直紙面并列的安置了三個(gè)刀片及帶輪結(jié)構(gòu)。 茶樹(shù)修剪機(jī)的設(shè)計(jì) 6 擬定傳動(dòng)方案 根據(jù)上述 的結(jié)構(gòu)構(gòu)思 ，擬定了兩種傳動(dòng)方案。 以 下圖中的三個(gè)刀片結(jié)構(gòu)是垂直于紙面并列安置在機(jī)架上的，以求達(dá)到設(shè)定的修剪幅寬。 方案一： 圖 22 第一種傳動(dòng)方案 方案二： 圖 23 第二 種傳動(dòng)方案 方案一中的動(dòng)力直接通過(guò) V 帶，從汽油機(jī)輸送到 帶輪上 ， 方案二的動(dòng)力則是通過(guò)聯(lián)軸器和減速器傳輸?shù)綆л喩系?，提高了機(jī)器的生產(chǎn)成本，同時(shí)也增大了機(jī)器的結(jié)構(gòu)尺寸。因此， 從機(jī)器 整體結(jié)構(gòu)的緊湊性、經(jīng)濟(jì)性和傳動(dòng)所 需要的準(zhǔn)確性方面考慮， 決定采用第一 種傳動(dòng)方案。 榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 3 零部件的 選型和 設(shè)計(jì) 基于 上述 設(shè)計(jì)構(gòu)思確定的傳動(dòng)方案， 接下來(lái)就可以進(jìn)行具體零部件的設(shè)計(jì)。本章的 主要 內(nèi)容 包括汽油機(jī)型號(hào)的選取、普通 V帶傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、刀片的設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)校核和機(jī)架的設(shè)計(jì)。其中 ， V 帶傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括帶的設(shè)計(jì)和帶輪的設(shè)計(jì)兩部分內(nèi)容。 汽油機(jī) 型號(hào) 的選擇 查閱茶樹(shù)修剪的相關(guān)資料，確定刀片的切削力 、轉(zhuǎn)速和切削半徑 ，基于上述參數(shù)可以計(jì)算出刀片的功率，進(jìn)而可以選定 汽油機(jī)的型號(hào)。 確定有關(guān)參數(shù)如下： （ 1）刀片的切削力 F=100N； （ 2）刀片切削的最大半徑 R=50mm； （ 3）刀片轉(zhuǎn)速 n=1500r/min； （ 4） 每級(jí) 普通平帶的傳動(dòng)效率 ? 1=； (5) 汽油機(jī)的 效率 ?? ； 圖 31 刀片示意圖 汽油機(jī)的功率 計(jì)算 1 ???? 茶樹(shù)修剪機(jī)的設(shè)計(jì) 8 9550150059550nTP w ???? 33 ??? 22 ??? 1 ??? 321D ???? 選取的汽油機(jī)型號(hào) 查閱 文獻(xiàn) [7]，選擇由上海三菱重工業(yè)（上海）有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為 GM182LN的汽油機(jī)，啟動(dòng)方式為反沖起動(dòng)器或電起動(dòng)器，額定功率 P=，額定轉(zhuǎn)速n1=1800r/min,扭矩 T=,外形尺寸為 353mm，凈重 。 普通 V 帶傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 普通 V 帶傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括：帶Ⅰ、 帶Ⅱ的設(shè)計(jì) 以及相應(yīng)帶輪的設(shè)計(jì)。 各帶 及帶輪 在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的位置如圖 32 所示： 圖 32 帶 及帶輪示意圖 圖 由于帶Ⅱ和帶Ⅲ的設(shè)計(jì)要求一樣，故只需設(shè)計(jì)帶Ⅱ。 以下公式、查閱的圖表如不特別說(shuō)明，均來(lái)自文獻(xiàn) [8]。 榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 帶 Ⅰ 的設(shè)計(jì) （ 1）確定計(jì)算功率 Pca1 表 31 工作情況系數(shù) KA 工 況 KA 空、輕載起動(dòng) 重載起動(dòng) 每天工作小時(shí)數(shù) /h 10 10~16 16 10 10~16 16 載荷變動(dòng)微小 液體攪拌機(jī)，通風(fēng)機(jī)，和鼓風(fēng)機(jī)（≤ ）、離心式水泵和壓縮機(jī)、輕型輸送機(jī) 載荷變動(dòng)小 帶式輸送機(jī)（不均勻載荷）、通風(fēng)機(jī)（ ）、旋轉(zhuǎn)式水泵和壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)金屬切削床、旋轉(zhuǎn)篩、劇木機(jī)和木工機(jī)械 載 荷變動(dòng)較大 制磚機(jī)、斗式提升機(jī)、往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)、起重機(jī)、磨粉機(jī)、沖剪機(jī)、橡膠機(jī)械、振動(dòng)篩、紡織機(jī)械、重載運(yùn)送機(jī) 載荷變動(dòng)很大 破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式。顎式等）、磨碎機(jī)（球磨、棒磨、管磨） 由表 31 查得 Ka=，由文獻(xiàn)中公式 得 PKP a1ca ? （ 31） ?? ? （ 2）選擇普通 V帶的型號(hào) 根據(jù) Pca1=， n1=1800r/min， 查閱文獻(xiàn) 中普通 V 帶選型圖， 選 用 A 型普通 V帶。 （ 3）確定帶輪的直徑 dd1和 dd2 查閱文獻(xiàn) ，選取 dd1=125mm，并且 mm75mm1 2 5d 1d ?? 。 大帶輪的直徑為 15001500 1251800ndnd 1d12d ???? 根據(jù) 普通 V帶輪的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列表， 選取標(biāo)準(zhǔn)值 dd2=150mm。 茶樹(shù)修剪機(jī)的設(shè)計(jì) 10 則實(shí)際的傳動(dòng)比 125150ddi 1