【正文】 包括尺寸參數(shù)（工作尺寸、機體外形尺寸、工作裝置尺寸）和重量參數(shù)、功率參數(shù)、剪切力、針對水平地面的 最高剪切高度等等。 該全自動模紋修剪機總設(shè)計方案如圖 21 所示 圖 21 全自動模紋修剪機總體設(shè)計主視圖 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 5 全自動模紋修剪機修剪部件 的 方案設(shè)計 由于機械行走系統(tǒng)進(jìn)行勻速行走，因此模紋修剪機的剪切裝置必須 進(jìn)行 線剪切，為了保證工作過程的順利和效率，剪切刃的選擇需要慎重，在螺旋剪切，鋸齒剪切，雙刃綠籬機等剪切機械中，我選擇了雙刃綠籬機的刀刃，該刀刃的零部件組成精密，傳動軸耐磨性強，傳動連接齒合精準(zhǔn)，運作流暢，可以修剪 不同 的植物，從而大大的提高了修剪效率。 修剪部件的工作由內(nèi)燃機帶動，修剪速度要求適中，速 度太快對刀具造成損傷，太慢則有損工作效率。由于不同的模紋花壇要求的剪切力有所不同，設(shè)計時間有限，因此修剪機的動力，參考已經(jīng)比較成熟的綠籬機的相關(guān)參數(shù)。根據(jù)查閱同種刀具工作，參考 發(fā)動機 機型為發(fā)動機型號： 1E32F 發(fā)動機排量： 23CC 功率： 割幅： 750MM 修剪部的毛重 /凈重 。 行走部件的設(shè)計 全自動模紋修剪機的行走部件是此次設(shè)計最重要的部分。模紋花壇主要特點為：由小型灌木組成、面積大、 土質(zhì)較結(jié)實。因此變對修剪機提出了較為苛刻的要求：首先，模紋修剪機必須在 灌木上行走而不能對花壇造成損傷；其次，模紋修剪機必須在花壇中實現(xiàn)自走，自行轉(zhuǎn)彎以及差速行駛等動作；第三，模紋修剪機的重量應(yīng)滿足土地的承受能力，雖然地面有一定的承受能力，但是對地壓強不能過大。 行走輪系設(shè)計方案 輪系的 設(shè)計作為 行走部件 的重點項目，將其進(jìn)行充分的構(gòu)思和優(yōu)化。首先，在工作過程中，由于機械處于半懸空狀態(tài)，不能對地面進(jìn)行碾壓，因此必須采用特殊輪系，我們可以試著將輪系分為兩部分設(shè)計。采用 TRIZ 理論進(jìn)行設(shè)計 ， 參照仿生學(xué)水黽的水上行走，將行走系下部設(shè)計成為柱狀支撐體。由于行走系使整個機械平穩(wěn)前 進(jìn)，因此行走系的上部必須是保持水平運動，顯而易見的我們必須拋棄輪式結(jié)構(gòu)，在這里，我們參照履帶式的行走過程中履帶底部與地面始終保持平行的特點，將輪系的上半 部設(shè)計為仿履帶式結(jié)構(gòu) 。 以上方案綜合便得到如圖 22 的簡易結(jié)構(gòu)，有圖中我們可以發(fā)現(xiàn)此結(jié)構(gòu)基本符合全自動模紋修剪機的行走要求。但是 由于履帶是軟性傳動， 在行進(jìn)中必然會產(chǎn)生前傾、偏移和履帶變形等情況，造成模紋修剪機的不穩(wěn)定。 因此必須對其進(jìn)行更深層的改造，已達(dá)到滿足在花壇中行走的要求。 對履帶的支撐架進(jìn)行改造，對履帶進(jìn)行約束，從而保證修剪機運動的穩(wěn)定。 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 6 圖 22 全自動輪系方案分析初步組合效果圖 運動狀態(tài)的方案要求 全自動模紋修剪機的工作環(huán)境是大型模紋花壇，因此對比電動機、內(nèi)燃機和液壓馬達(dá)等動力裝置，我們選擇內(nèi)燃機這種對外界依賴小、操作簡單的動力機作為模紋修剪機的主要動力。 全自動模紋修剪機根據(jù)設(shè)計要求有 四種運動形式，因此行走系的傳動設(shè)計比較復(fù)雜。 其中 ， 修剪機的 四種運動形式 分別是：停止、 3km/h 勻速前進(jìn) 、 5km/h 勻速前進(jìn)和轉(zhuǎn)彎前進(jìn)。停止是指在下達(dá)停止命令時修剪機必須立即停止，需要關(guān)閉柴油機的同時消滅修剪機前行中的慣性，兩種勻速前進(jìn)速度分別為非工作和 工作速度，切換時必須平穩(wěn)。由于此機械采用半懸空狀態(tài)，因此拐彎與常規(guī)履帶式機械有所區(qū)別，必須保持雙邊同時 前進(jìn) ，運用雙邊的差速進(jìn)行轉(zhuǎn)彎。 實現(xiàn) 差速行駛的設(shè)計方案 履帶式行走系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向是一側(cè)停止，另一側(cè)運動，從而產(chǎn)生差速使機械轉(zhuǎn)彎。但是在花壇中為保持灌木的完整性，必須使兩側(cè)同時前進(jìn)差速前進(jìn)。而汽車的轉(zhuǎn)向器和差速器顯然不能應(yīng)用在模紋修剪機上。因此設(shè)計中，我選擇將兩側(cè)的履帶分為不相關(guān)的兩部分，自主設(shè)計小型齒輪箱，以達(dá)到單側(cè)變速、差速行駛。 運動中的變速需要使用到離合器和齒輪箱。參考離合器的種類以及變速范圍 ，我選擇采用電磁離合器，小巧簡便又能實現(xiàn)可控離合。齒輪箱參考機床齒輪箱進(jìn)行設(shè)計，由電磁體實現(xiàn)齒輪的變換，從而達(dá)到轉(zhuǎn)速的改變。 由于速度為 3km/h 和 5km/h 兩種，因此采用三軸兩速的齒輪箱。 全自動模紋修剪機裁剪枝葉的處理方案 在修剪過程中產(chǎn)生的枝葉，可以進(jìn)行收集或者直接還之于花壇?？紤]到模紋修剪機的工作環(huán)境，我們應(yīng)盡量減輕其重量，以使修剪機更加高效實用，我們選擇將修剪枝葉靠刀具打散到花壇中，使之成為有機肥料。這樣既優(yōu)化了模紋修剪機，又能達(dá)到處理廢枝葉的目的。 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 7 3 修剪裝置的 運動分析 及設(shè)計 在修剪裝置 的設(shè)計過程中主要針對行走系的穩(wěn)定性以及機體的大小，設(shè)計修剪道刃的長度，設(shè)計動力的減速和傳遞的齒輪組合相關(guān)機構(gòu)，采用自帶小型柴油機，確定外載荷，對工作裝置進(jìn)行受力分析。根據(jù)估算情況及其受力分析，即可按強度理論對工作裝置主要構(gòu)件進(jìn)行強度校核，為簡化計算，選定危險截面最大受力情況，大致得出剪切力和剪切阻力及其分布。 修剪裝置的 設(shè)計方案 由任務(wù)書提出的 修剪方式 及給定工作環(huán)境，選取 修剪 裝置，如圖 31 所示： 1傳動軸 ； 2 錐齒輪 ； 3底部齒輪 ； 4連桿 ； 5修剪刀刃 ； 6傳動齒輪 ； 圖 31 工作裝置組成圖 圖 31 為全自動模紋修剪機的工作裝置即修剪部的基本組成就傳動示意圖，如圖修剪工作裝置由傳動軸 連桿 修剪刀刃 5 以及傳動齒輪 5 等組成。 刀刃的下刀刃是靜片，下刀刃與支撐架焊接在一起，以保證其固定不動， 刀刃的上刀片是動片，由連桿 4 帶動其進(jìn)行左右往復(fù)平移，使上下刀刃產(chǎn)生相對移動 。上下刀刃之間由凹槽想連接，以保證上刀刃的運動保持水平左右運動，而不會產(chǎn)生偏動或變位，從而對花壇產(chǎn)生修剪力 。 工作時，啟動柴油機，通過變速將動力通過皮帶傳達(dá)到修剪部的帶輪上，如圖所示的通過傳動軸 1 傳遞動力，通過 錐齒輪 2 改變傳動方向，然后帶動下部底部齒輪 3調(diào)節(jié)好道具的高度，傳遞到傳動齒輪 6 進(jìn)行 增 速并帶動連桿 4 進(jìn)行運動，通過凸輪連桿機構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為刀具所需要的平移運動 ，上刀刃與下刀刃相對移動產(chǎn)生剪切力，對花壇進(jìn)行修剪。在此過程中，全自動模紋修剪機的自動行進(jìn)裝置進(jìn)行移動，使?jié)洗髮W(xué)畢業(yè)設(shè)計 8 刀具與花壇產(chǎn)生相對移動，從而對花壇進(jìn)行整體修剪和維護(hù)。 在 在實際 修剪 作業(yè)中， 由于所需修剪植物屬性、修剪高度等不同，修剪部可以進(jìn)行拆卸進(jìn)行 切換，模紋修剪機的修剪可以使多樣性的、靈活性的。上述 上述過程僅為一般的理想過程。 全自動模紋修剪機的刀刃設(shè)計是 基于綠籬機的修剪方式產(chǎn)生的，由于綠籬機修剪的綠籬的強度往往大于模紋花壇中小灌木的修剪強度，因此我們可以修改其傳動裝置，采用其刀片，既能保證修剪的效率，又能保證刀具的各方面參數(shù)達(dá)到修剪要求。鑒于在國內(nèi)外園林機械的發(fā)展中，綠籬機的設(shè)計已經(jīng)非常成熟，且修剪要求不大，因此我通過查閱對比國內(nèi)外的相關(guān)綠籬機刀具的參數(shù)，選定適中的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計。 根據(jù)全自動模紋修剪機的整體長寬數(shù)據(jù)，按最 效率的設(shè)計將模紋修剪機的刀具長度選為 900mm（修剪機前部正常工作的最大寬度） 參考相關(guān)書籍和綠籬機數(shù)據(jù)，初選刀具幾何和組合是專為重型齒輪 修剪。用刀片切割速度可以達(dá)到極高的往返速度。刀片運動型式為單刀運動，刀片長度 L1=750 mm，刀刃齒距 L2= 35 mm，刀刃厚度 d=，速度調(diào)節(jié)模式為無調(diào)整式。此修剪刀具可以保證在前進(jìn) 修剪 過程中 可以全面的修剪花壇。 修剪 裝置的 運動分析 修剪部的工作，動力由傳動齒輪 6 傳遞至連桿 4，連桿 4 將力傳遞給刀具上刀刃，從而