【正文】 包括尺寸參數(shù)（工作尺寸、機(jī)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(duì)水平地面的 最高剪切高度等等。 該全自動(dòng)模紋修剪機(jī)總設(shè)計(jì)方案如圖 21 所示 圖 21 全自動(dòng)模紋修剪機(jī)總體設(shè)計(jì)主視圖 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 全自動(dòng)模紋修剪機(jī)修剪部件 的 方案設(shè)計(jì) 由于機(jī)械行走系統(tǒng)進(jìn)行勻速行走，因此模紋修剪機(jī)的剪切裝置必須 進(jìn)行 線剪切，為了保證工作過(guò)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(jī)等剪切機(jī)械中，我選擇了雙刃綠籬機(jī)的刀刃，該刀刃的零部件組成精密，傳動(dòng)軸耐磨性強(qiáng)，傳動(dòng)連接齒合精準(zhǔn)，運(yùn)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(jī)帶動(dòng)，修剪速度要求適中，速 度太快對(duì)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(jì)時(shí)間有限，因此修剪機(jī)的動(dòng)力，參考已經(jīng)比較成熟的綠籬機(jī)的相關(guān)參數(shù)。根據(jù)查閱同種刀具工作，參考 發(fā)動(dòng)機(jī) 機(jī)型為發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)： 1E32F 發(fā)動(dòng)機(jī)排量： 23CC 功率： 割幅： 750MM 修剪部的毛重 /凈重 。 行走部件的設(shè)計(jì) 全自動(dòng)模紋修剪機(jī)的行走部件是此次設(shè)計(jì)最重要的部分。模紋花壇主要特點(diǎn)為：由小型灌木組成、面積大、 土質(zhì)較結(jié)實(shí)。因此變對(duì)修剪機(jī)提出了較為苛刻的要求：首先，模紋修剪機(jī)必須在 灌木上行走而不能對(duì)花壇造成損傷；其次，模紋修剪機(jī)必須在花壇中實(shí)現(xiàn)自走，自行轉(zhuǎn)彎以及差速行駛等動(dòng)作；第三，模紋修剪機(jī)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(duì)地壓強(qiáng)不能過(guò)大。 行走輪系設(shè)計(jì)方案 輪系的 設(shè)計(jì)作為 行走部件 的重點(diǎn)項(xiàng)目，將其進(jìn)行充分的構(gòu)思和優(yōu)化。首先，在工作過(guò)程中，由于機(jī)械處于半懸空狀態(tài)，不能對(duì)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(jì)。采用 TRIZ 理論進(jìn)行設(shè)計(jì) ， 參照仿生學(xué)水黽的水上行走，將行走系下部設(shè)計(jì)成為柱狀支撐體。由于行走系使整個(gè)機(jī)械平穩(wěn)前 進(jìn)，因此行走系的上部必須是保持水平運(yùn)動(dòng)，顯而易見(jiàn)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(guò)程中履帶底部與地面始終保持平行的特點(diǎn)，將輪系的上半 部設(shè)計(jì)為仿履帶式結(jié)構(gòu) 。 以上方案綜合便得到如圖 22 的簡(jiǎn)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(dòng)模紋修剪機(jī)的行走要求。但是 由于履帶是軟性傳動(dòng)， 在行進(jìn)中必然會(huì)產(chǎn)生前傾、偏移和履帶變形等情況，造成模紋修剪機(jī)的不穩(wěn)定。 因此必須對(duì)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(duì)履帶的支撐架進(jìn)行改造，對(duì)履帶進(jìn)行約束，從而保證修剪機(jī)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 圖 22 全自動(dòng)輪系方案分析初步組合效果圖 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的方案要求 全自動(dòng)模紋修剪機(jī)的工作環(huán)境是大型模紋花壇，因此對(duì)比電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和液壓馬達(dá)等動(dòng)力裝置，我們選擇內(nèi)燃機(jī)這種對(duì)外界依賴小、操作簡(jiǎn)單的動(dòng)力機(jī)作為模紋修剪機(jī)的主要?jiǎng)恿Α? 全自動(dòng)模紋修剪機(jī)根據(jù)設(shè)計(jì)要求有 四種運(yùn)動(dòng)形式，因此行走系的傳動(dòng)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。 其中 ， 修剪機(jī)的 四種運(yùn)動(dòng)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(shí)修剪機(jī)必須立即停止，需要關(guān)閉柴油機(jī)的同時(shí)消滅修剪機(jī)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(shí)必須平穩(wěn)。由于此機(jī)械采用半懸空狀態(tài)，因此拐彎與常規(guī)履帶式機(jī)械有所區(qū)別，必須保持雙邊同時(shí) 前進(jìn) ，運(yùn)用雙邊的差速進(jìn)行轉(zhuǎn)彎。 實(shí)現(xiàn) 差速行駛的設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生差速使機(jī)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(shí)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(jī)上。因此設(shè)計(jì)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(jì)小型齒輪箱，以達(dá)到單側(cè)變速、差速行駛。 運(yùn)動(dòng)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(jiǎn)便又能實(shí)現(xiàn)可控離合。齒輪箱參考機(jī)床齒輪箱進(jìn)行設(shè)計(jì)，由電磁體實(shí)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(dòng)模紋修剪機(jī)裁剪枝葉的處理方案 在修剪過(guò)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(jī)的工作環(huán)境，我們應(yīng)盡量減輕其重量，以使修剪機(jī)更加高效實(shí)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(jī)肥料。這樣既優(yōu)化了模紋修剪機(jī)，又能達(dá)到處理廢枝葉的目的。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 3 修剪裝置的 運(yùn)動(dòng)分析 及設(shè)計(jì) 在修剪裝置 的設(shè)計(jì)過(guò)程中主要針對(duì)行走系的穩(wěn)定性以及機(jī)體的大小，設(shè)計(jì)修剪道刃的長(zhǎng)度，設(shè)計(jì)動(dòng)力的減速和傳遞的齒輪組合相關(guān)機(jī)構(gòu)，采用自帶小型柴油機(jī)，確定外載荷，對(duì)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(qiáng)度理論對(duì)工作裝置主要構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度校核，為簡(jiǎn)化計(jì)算，選定危險(xiǎn)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(jì)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(dòng)軸 ； 2 錐齒輪 ； 3底部齒輪 ； 4連桿 ； 5修剪刀刃 ； 6傳動(dòng)齒輪 ； 圖 31 工作裝置組成圖 圖 31 為全自動(dòng)模紋修剪機(jī)的工作裝置即修剪部的基本組成就傳動(dòng)示意圖，如圖修剪工作裝置由傳動(dòng)軸 連桿 修剪刀刃 5 以及傳動(dòng)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(dòng)， 刀刃的上刀片是動(dòng)片，由連桿 4 帶動(dòng)其進(jìn)行左右往復(fù)平移，使上下刀刃產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng) 。上下刀刃之間由凹槽想連接，以保證上刀刃的運(yùn)動(dòng)保持水平左右運(yùn)動(dòng)，而不會(huì)產(chǎn)生偏動(dòng)或變位，從而對(duì)花壇產(chǎn)生修剪力 。 工作時(shí)，啟動(dòng)柴油機(jī)，通過(guò)變速將動(dòng)力通過(guò)皮帶傳達(dá)到修剪部的帶輪上，如圖所示的通過(guò)傳動(dòng)軸 1 傳遞動(dòng)力，通過(guò) 錐齒輪 2 改變傳動(dòng)方向，然后帶動(dòng)下部底部齒輪 3調(diào)節(jié)好道具的高度，傳遞到傳動(dòng)齒輪 6 進(jìn)行 增 速并帶動(dòng)連桿 4 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，通過(guò)凸輪連桿機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為刀具所需要的平移運(yùn)動(dòng) ，上刀刃與下刀刃相對(duì)移動(dòng)產(chǎn)生剪切力，對(duì)花壇進(jìn)行修剪。在此過(guò)程中，全自動(dòng)模紋修剪機(jī)的自動(dòng)行進(jìn)裝置進(jìn)行移動(dòng)，使?jié)洗髮W(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 刀具與花壇產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，從而對(duì)花壇進(jìn)行整體修剪和維護(hù)。 在 在實(shí)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(jī)的修剪可以使多樣性的、靈活性的。上述 上述過(guò)程僅為一般的理想過(guò)程。 全自動(dòng)模紋修剪機(jī)的刀刃設(shè)計(jì)是 基于綠籬機(jī)的修剪方式產(chǎn)生的，由于綠籬機(jī)修剪的綠籬的強(qiáng)度往往大于模紋花壇中小灌木的修剪強(qiáng)度，因此我們可以修改其傳動(dòng)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(guó)內(nèi)外園林機(jī)械的發(fā)展中，綠籬機(jī)的設(shè)計(jì)已經(jīng)非常成熟，且修剪要求不大，因此我通過(guò)查閱對(duì)比國(guó)內(nèi)外的相關(guān)綠籬機(jī)刀具的參數(shù)，選定適中的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 根據(jù)全自動(dòng)模紋修剪機(jī)的整體長(zhǎng)寬數(shù)據(jù)，按最 效率的設(shè)計(jì)將模紋修剪機(jī)的刀具長(zhǎng)度選為 900mm（修剪機(jī)前部正常工作的最大寬度） 參考相關(guān)書籍和綠籬機(jī)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(yùn)動(dòng)型式為單刀運(yùn)動(dòng)，刀片長(zhǎng)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(wú)調(diào)整式。此修剪刀具可以保證在前進(jìn) 修剪 過(guò)程中 可以全面的修剪花壇。 修剪 裝置的 運(yùn)動(dòng)分析 修剪部的工作，動(dòng)力由傳動(dòng)齒輪 6 傳遞至連桿 4，連桿 4 將力傳遞給刀具上刀刃，從而