【正文】 ........................................................................29 機架高度的調(diào)節(jié) ...................................................................................30 結 論 .............................................................................................................................32 參考文獻 .........................................................................................................................34 致 謝 .............................................................................................................................36 附 錄 .............................................................................................................................38 附錄 A 帶 Ⅱ 的設計過程 .......................................................................................38 附錄 B 軸Ⅱ的設計過程 .......................................................................................42 榆林學院本科畢業(yè)設計（論文） 1 1 緒論 設計目的及意義 茶葉是我國傳統(tǒng)的經(jīng)濟作物。 據(jù) 2021 年《茶葉藍皮書》指出： 2021 年中國茶園種植面積達 186 萬 hm2，產(chǎn)茶量 135 萬噸，居世界第一；茶葉出口 萬噸，創(chuàng)匯 億美元，總量和金額連續(xù) 6 年創(chuàng)歷史新高。 中國 茶 葉經(jīng)濟進入了快速發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大 [1]。 但在 目前 情況下，大多數(shù)的茶農(nóng) 對 茶樹 的深修剪或重修剪一般都 采 用的是人工用大 剪刀進行修剪 ， 這樣不僅勞動強度大而且生產(chǎn)效率非常低。 所以茶農(nóng)迫切需要茶樹修剪機來對茶樹進行深修剪和重修剪。 本次設計就是想 研發(fā)出一種手推式茶樹修剪機 ，避免了 手提式或背負式的負荷作業(yè)， 能有效的提高生產(chǎn)效率，保證鮮葉品質(zhì)，實現(xiàn)高要求的清潔化規(guī)模生產(chǎn)，降低勞動強度，降低生 產(chǎn)成本。 同時，設計的弧形刀刃能鎖緊茶樹枝干 ， 增加了切口的平整度 ，將對茶樹的傷害降到最低。 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 我國采茶機械 研究 開發(fā)工作始于 1958 年，至今已走過 50 多年漫長 曲折的歷程。 1965 年以前，主要是根據(jù)我國茶園特點對采茶機的采摘原理而動力類型進行反復的研究和選擇。此后，采茶機的研制工作在我國各產(chǎn)茶省普遍展開。到 70 年代后期，先后提出過十多種單人采茶機型，并組織過幾次全國性的對比實驗，但最終因這些機具動力、軟軸 不過關和機器本身制造質(zhì)量水平不高，未能在生產(chǎn)中大量應用。到 70 年代末期，受日本機械化茶樹修剪的影響，我國開始了茶樹修剪機的研制。這一時期開發(fā)的數(shù)種平形、弧形往復切割式以及各種輕、深、重茶樹修剪機，因機具的動力需向日本引進，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，因此推廣應用進展較慢。 80 年代末期，我國開始與國外合資生產(chǎn)茶樹修剪機，在杭州和長沙先后組建了浙江川崎茶葉機械有限公司和長沙落后茶葉園林機械有限公司。這兩家合資企業(yè)均從日本進口零部件進行裝配成臺，為了抓住這一契機，農(nóng)業(yè)部等部門自 80 年代末期開始，一方面組織各主要采茶省茶樹修剪機的設計 2 的有關機械廠家對茶樹修剪機的生產(chǎn)技術進行引進、吸收，加速國產(chǎn)茶樹修剪機的發(fā)展速度，另一方面大力抓推廣應用工作，從而使我國的茶樹修剪機 機械化事業(yè)步入了新的發(fā)展階段。 為了滿足國內(nèi)茶區(qū)對茶樹修剪機的需求，我國有關部門十分重視和支持國內(nèi)有關 廠家采取多種形式生產(chǎn)茶樹修剪機。例如完全國產(chǎn)、主件進口配件國產(chǎn)和散件進口國內(nèi)組裝等。浙江川崎茶葉機械有限公司和長沙落合茶葉園林機械有限公司為進口日本散件在國內(nèi)組裝修剪機的中外合資廠家， 而 杭州采茶機械廠、南昌飛機制造公司、寧波電機廠、無錫揚名采茶機廠，福州建新農(nóng)機廠和泰州林業(yè)機械廠等， 以零部件全部國產(chǎn)或個別零件進口，大部分零部件式生產(chǎn)茶樹修剪機。 我國茶樹修剪機械化事業(yè)之所以長期徘徊不前，主要原因之一是國產(chǎn)的修剪機械質(zhì)量不過關，這主要是我國小型動力機、機械加工、技術設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，國內(nèi)有關部門認真總結了經(jīng)驗教訓，開始重視對國外茶樹修剪機技術的消化吸收，從而設計開發(fā)了符合我國國情的茶樹修剪機械，并形成了自己的特色，加之國內(nèi)綜合工業(yè)的水平的不斷提高，使我國國產(chǎn)的茶樹修剪機械 現(xiàn) 已接近國外進口同類機械的水平。 國外發(fā)展現(xiàn)狀 國外對 茶樹修剪機 的研制工作起步比較早 。在茶樹修剪機械的研制與開發(fā)過程中，尤以日本、前蘇聯(lián)等一些茶葉種植發(fā)達國家研究的較深，開發(fā)的重修剪 機型號也較多。例如，日產(chǎn)的 E7B750 型單人修剪機配日本單缸二沖程 （ 馬力）汽油機，采用平刀片往 復式切割，切割幅寬 750mm。具有以下特點：①重量輕，方便單人操作，平形、弧形樹冠均可使用，適應性好；②發(fā)動機性能好，操作簡便，機身上設有停車按鈕及汽油機調(diào)試控制手柄，刀片動、停、快、慢控制十分方便。 早在 80 年代末期， 日本川崎茶機和落合茶機公司先后進入中 國，在國內(nèi)引進組裝采茶機和茶樹修剪機等，基本上占領了中國的 茶樹修剪機市場，取得了良好銷售業(yè)績 [2]。此外，日本的小松和德國施蒂爾等園林綠化修剪機也在中國茶園中得到大量推廣應用，還有日本共立、新大華、本田，意大利紅葉、美國百力通、臺灣海馬等。 目前，國外對茶 樹的輕、中修剪機械的研制及應用均已成熟，并進入大面積應用推廣期。 榆林學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 設計的主要 技術指標 本次設計的主要 技術指標 如下： （ 1）刀具的使用壽命： 420h 左右 （ 2）修剪樹高： 5070cm （ 3）修剪幅寬： 500cm （ 4）工作效率：最高 ； （ 5）切口的平整度：平均 80% 茶樹修剪機的設計 4 榆林學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 2 設計構思 設計步驟 （ 1） 查閱大 量的茶樹和茶樹修剪設備 的 相關文獻 （ 2） 根據(jù)機器的技術指標、工作場所等進行設計分析 （ 3） 初步確定整臺機器的結構 , 擬定傳動方案 （ 4） 具體零部件的 選型、 設計校核 （ 5） 裝配圖和零件圖的繪制 機器的結構構思 目前，茶樹修剪機都是在戶 外工作 ，動力 不宜選取電動機， 一般 首選小型的汽油機 。 在能達到 動力輸出要求的前提下，為了降低生產(chǎn)成本， 傳動方式 首選 普通 V 帶傳動 。 為 了達到設計幅寬的要求，在機架的前排并列的安置了三個刀片 及帶輪結構 ，在軸的兩端安裝軸承可以實現(xiàn)軸的固定?？紤]到要降低勞動強度，可以采用手推 式作業(yè)，將設計的各個構件裝置在機架上。 并且，在機架的前端可以裝上機頭，有利于修剪作業(yè)。綜合考慮上述技術指標、 機器的經(jīng)濟性和所需傳動的準確性， 擬定了整臺機器的示意圖 1— 汽油機 2— 帶輪 3— V帶 4— 軸 5— 機頭 6— 刀片 7— 定位銷 8— 機架把手 圖 21 機器的示意圖 注： 在圖中刀片（ 6）的位置處，垂直紙面并列的安置了三個刀片及帶輪結構。 茶樹修剪機的設計 6 擬定傳動方案 根據(jù)上述 的結構構思 ，擬定了兩種傳動方案。 以 下圖中的三個刀片結構是垂直于紙面并列安置在機架上的，以求達到設定的修剪幅寬。 方案一： 圖 22 第一種傳動方案 方案二： 圖 23 第二 種傳動方案 方案一中的動力直接通過 V 帶，從汽油機輸送到 帶輪上 ， 方案二的動力則是通過聯(lián)軸器和減速器傳輸?shù)綆л喩系模岣吡藱C器的生產(chǎn)成本，同時也增大了機器的結構尺寸。因此， 從機器 整體結構的緊湊性、經(jīng)濟性和傳動所 需要的準確性方面考慮， 決定采用第一 種傳動方案。 榆林學院本科畢業(yè)設計（論文） 7 3 零部件的 選型和 設計 基于 上述 設計構思確定的傳動方案， 接下來就可以進行具體零部件的設計。本章的 主要 內(nèi)容 包括汽油機型號的選取、普通 V帶傳動系統(tǒng)的設計、刀片的設計、軸的設計校核和機架的設計。其中 ， V 帶傳動系統(tǒng)的設計包括帶的設計和帶輪的設計兩部分內(nèi)容。 汽油機 型號 的選擇 查閱茶樹修剪的相關資料，確定刀片的切削力 、轉速和切削半徑 ，基于上述參數(shù)可以計算出刀片的功率，進而可以選定 汽油機的型號。 確定有關參數(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）刀片轉速 n=1500r/min； （ 4） 每級 普通平帶的傳動效率 ? 1=； (5) 汽油機的 效率 ?? ； 圖 31 刀片示意圖 汽油機的功率 計算 1 ???? 茶樹修剪機的設計 8 9550150059550nTP w ???? 33 ??? 22 ??? 1 ??? 321D ???? 選取的汽油機型號 查閱 文獻 [7]，選擇由上海三菱重工業(yè)（上海）有限公司生產(chǎn)的型號為 GM182LN的汽油機，啟動方式為反沖起動器或電起動器，額定功率 P=，額定轉速n1=1800r/min,扭矩 T=,外形尺寸為 353mm，凈重 。 普通 V 帶傳動系統(tǒng)的設計 普通 V 帶傳動系統(tǒng)的設計主要內(nèi)容包括：帶Ⅰ、 帶Ⅱ的設計 以及相應帶輪的設計。 各帶 及帶輪 在傳動機構中的位置如圖 32 所示： 圖 32 帶 及帶輪示意圖 圖 由于帶Ⅱ和帶Ⅲ的設計要求一樣，故只需設計帶Ⅱ。 以下公式、查閱的圖表如不特別說明，均來自文獻 [8]。 榆林學院本科畢業(yè)設計（論文） 9 帶 Ⅰ 的設計 （ 1）確定計算功率 Pca1 表 31 工作情況系數(shù) KA 工 況 KA 空、輕載起動 重載起動 每天工作小時數(shù) /h 10 10~16 16 10 10~16 16 載荷變動微小 液體攪拌機，通風機，和鼓風機（≤ ）、離心式水泵和壓縮機、輕型輸送機 載荷變動小 帶式輸送機（不均勻載荷）、通風機（ ）、旋轉式水泵和壓縮機、發(fā)電機金屬切削床、旋轉篩、劇木機和木工機械 載 荷變動較大 制磚機、斗式提升機、往復式水泵和壓縮機、起重機、磨粉機、沖剪機、橡膠機械、振動篩、紡織機械、重載運送機 載荷變動很大 破碎機（旋轉式。顎式等）、磨碎機（球磨、棒磨、管磨） 由表 31 查得 Ka=，由文獻中公式 得 PKP a1ca ? （ 31） ?? ? （ 2）選擇普通 V帶的型號 根據(jù) Pca1=， n1=1800r/min， 查閱文獻 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 ，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帶輪的標準直徑系列表， 選取標準值 dd2=150mm。 茶樹修剪機的設計 10 則實際的傳動比 125150ddi 1