【正文】 1 前言 園林修剪機(jī)械研究現(xiàn)狀模紋花壇的修剪目前僅僅使用簡(jiǎn)單的綠籬機(jī)或者手提式割草機(jī)，由工作人員進(jìn)入花壇中進(jìn)行操作，至今未有自動(dòng)行走的模紋修剪機(jī)進(jìn)行花壇修剪和維護(hù)。自古以來(lái)便有園林的建設(shè)和維護(hù)，相應(yīng)的機(jī)械也得以發(fā)展。隨著現(xiàn)今城市人民生活水平的提高，人們對(duì)于生活質(zhì)量的要求越來(lái)越高，隨之發(fā)展的就是城市的生態(tài)建設(shè)和綠化建設(shè)。要想擁有好的綠化建設(shè)，園林機(jī)械是必不可少。在國(guó)外，由于土地資源、人文環(huán)境、生活水平等許多因素影響，國(guó)外的綠化園林機(jī)械發(fā)展較早，20世紀(jì)初，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家就已開(kāi)始大規(guī)模的綠化建設(shè)和綠化宣傳等工作，并且使用園林機(jī)械代替繁重的體力勞動(dòng)。21世紀(jì)初，發(fā)達(dá)國(guó)家從企業(yè)到公共綠地全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，并向更高層次發(fā)展。經(jīng)過(guò)近百年的發(fā)展，美國(guó)、日本、德國(guó)、意大利、瑞典等國(guó)家小動(dòng)力園林機(jī)械得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，培養(yǎng)出許多國(guó)際知名品牌，如美國(guó)的Bamp。S（百力通）、Kohler、MTD、Tecumsen,日本的小松、YAMAHA、HONDA，意大利的Emark，德國(guó)的STIHL、SOLO，瑞典的HUSQVARNA等。這些企業(yè)在行業(yè)中有較大的影響。我國(guó)的園林機(jī)械生產(chǎn)起始于20世紀(jì)70年代，但是進(jìn)入90年代以來(lái)，特別是最近幾年，隨著市政建設(shè)、工業(yè)用途和城市園林綠化需求規(guī)模的迅速擴(kuò)大及模紋花壇、立體花壇的的持續(xù)發(fā)展，帶動(dòng)了園林機(jī)械的生產(chǎn)和不斷更新進(jìn)步。外資企業(yè)的加盟縮小了我國(guó)園林機(jī)械產(chǎn)品與國(guó)外的差距，也使競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。加入WTO后，面對(duì)歐美園林機(jī)械的巨大市場(chǎng)，中國(guó)小型綠化園林機(jī)械以其低價(jià)格、簡(jiǎn)易、耐用等優(yōu)勢(shì)，出口量得以大幅度提高，促進(jìn)了國(guó)內(nèi)園林機(jī)械的發(fā)明和迅速發(fā)展。我國(guó)小型柴油機(jī)產(chǎn)品品種較少，與某些國(guó)家相比差距較大。美國(guó)和日本的產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)系列化、統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化，各公司均有自成體系的系列產(chǎn)品，產(chǎn)品覆蓋很大的功率范圍，配套幾十種機(jī)具。目前，我國(guó)配套的園林機(jī)具僅有十幾種，技術(shù)含量低。產(chǎn)品性能普遍低于國(guó)外同類產(chǎn)品。 模紋修剪機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)近年來(lái)，隨著我國(guó)基礎(chǔ)綠化建設(shè)的持續(xù)深入和建設(shè)中模紋花壇的推廣應(yīng)用，人們對(duì)園林機(jī)械產(chǎn)品的發(fā)展提出了新的要求，具體如下：產(chǎn)品規(guī)格上向大型化和微型化方向發(fā)展。模紋修剪機(jī)的應(yīng)用范圍日漸廣泛，為適應(yīng)大型模紋花壇的修剪和維護(hù)，為實(shí)現(xiàn)高效修剪大型模紋花壇，修剪機(jī)的規(guī)格不斷發(fā)展；為滿足市政花壇建設(shè)和公園花壇建設(shè)的需要，小型的精致花壇修剪產(chǎn)品不斷成熟。產(chǎn)品功能上向多功能化和專用化方向發(fā)展。園林的作物種類不同，但共通點(diǎn)頗多，使得修剪機(jī)械趨向于一機(jī)多能，配備多種工作裝置，以滿足各種施工需要；立體修剪、模紋修剪和草坪修剪等專用機(jī)械也得到廣泛應(yīng)用。產(chǎn)品性能上向節(jié)能化、智能化方向發(fā)展。能耗大、操作復(fù)雜的修剪機(jī)械逐漸退出市場(chǎng)，更節(jié)能更“聰明”更簡(jiǎn)潔的修剪機(jī)械可有效降低人力和物力成本。也更加符合國(guó)家的節(jié)能減排的相關(guān)要求。產(chǎn)品技術(shù)上向信息化、智能化方向發(fā)展。電控系統(tǒng)、傳感器的廣泛應(yīng)用可幫助用戶分析各種參數(shù)，了解工作狀況，以此來(lái)對(duì)花壇的修剪進(jìn)行嚴(yán)格的定位和操作，實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化甚至自動(dòng)化，以確保安全使用和提高工作效率。修剪機(jī)械產(chǎn)品各部件逐漸實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，操作逐漸實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，對(duì)機(jī)械的維護(hù)便利性以及操作人員的工作安全性和專業(yè)性要求不斷增強(qiáng)。 本課題研究的目的和意義隨著社會(huì)科學(xué)的發(fā)展，各種園林機(jī)械被廣泛應(yīng)用于園林及綠化建設(shè)過(guò)程中。大大的減輕了綠化建設(shè)的難度，為人與自然的和諧打下了基礎(chǔ)。但在模紋花壇的修剪和維護(hù)方面，還主要是應(yīng)用綠籬機(jī)或剪刀，通過(guò)人力進(jìn)行定位和剪切，存在輔助時(shí)間長(zhǎng)、修剪效率低、精度低等問(wèn)題，除此之外，該方法對(duì)于大型模紋花壇的修剪不得不進(jìn)入花壇中進(jìn)行操作，將破壞花壇的灌木生長(zhǎng)和整體形象；采用高性能機(jī)器人修剪機(jī)械或者高空剪切等手段，則價(jià)格昂貴，在一定程度上造成資源浪費(fèi)。因此，為了實(shí)現(xiàn)模紋花壇修剪維護(hù)的機(jī)械化、節(jié)約化和自動(dòng)化，以及降級(jí)對(duì)花壇自身的傷害，就需要設(shè)計(jì)一種新型的模紋修剪機(jī)械。本次設(shè)計(jì)，運(yùn)用獨(dú)特的發(fā)散思維和仿生學(xué)的知識(shí)，將各種限制進(jìn)行分析，采用先進(jìn)的機(jī)械設(shè)計(jì)理念，以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力，重點(diǎn)對(duì)其行走系等部分進(jìn)行改進(jìn)，能夠極大自動(dòng)化程度，有效的提高工作效率，提高修剪精度。為大范圍的模紋花壇修剪提供有力的保障。通過(guò)對(duì)此課題進(jìn)行研究，目的在于通過(guò)對(duì)日常機(jī)械的基本結(jié)構(gòu)的組合應(yīng)用，完成模紋修剪機(jī)的整體底盤(pán)設(shè)計(jì)和工作部件設(shè)計(jì)，從而積累對(duì)整套機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、掌握制圖軟件應(yīng)用、比較自己的設(shè)計(jì)思路與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的優(yōu)劣，為今后的研究和學(xué)習(xí)提供動(dòng)力和幫助。 設(shè)計(jì)任務(wù)近年來(lái)，我國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)園林修剪機(jī)械的需求有增無(wú)減，需要新的更加符合工作環(huán)境要求的產(chǎn)品不斷投入實(shí)際生產(chǎn)。本次設(shè)計(jì)任務(wù)為設(shè)計(jì)一臺(tái)自走式的中型模紋花壇修剪機(jī)的工作裝置部分和行走系部分。動(dòng)力裝置是由汽油機(jī)或柴油機(jī)作為主要?jiǎng)恿?，通過(guò)變速箱將動(dòng)力分配變換來(lái)實(shí)現(xiàn)工作部位的驅(qū)動(dòng)。工作裝置是一個(gè)較簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)，國(guó)內(nèi)外對(duì)其力學(xué)分析、運(yùn)動(dòng)分析和結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面都作了較深入的研究，設(shè)計(jì)已經(jīng)趨于成熟。針對(duì)這一部分研究情況和我國(guó)產(chǎn)品壽命短、質(zhì)量不高的情況，偏重于尺寸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，保證其能滿足工作要求，并具有一定的工作壽命。行走系設(shè)計(jì)是一個(gè)較為復(fù)雜的全新設(shè)計(jì)，由于模紋修剪機(jī)的工作環(huán)境是在小灌木等植株上勻速行走，而且花壇不能被碾壓損壞，所以便對(duì)模紋修剪機(jī)的行走系提出了較多的要求。首先模紋修剪機(jī)的行進(jìn)必須有最大工作速度2km/h和最大非工作運(yùn)輸速度5km/h兩種勻速模式，其次行走于花壇上，不能對(duì)花壇造成碾壓等損傷。從行走系的功用出發(fā)，在保證其承載能力和牽引能力的同時(shí)，著重對(duì)其輪系進(jìn)行設(shè)計(jì)。在這里選擇合適的四輪一帶部件，并對(duì)履帶進(jìn)行變形。在圖紙中表達(dá)清楚其結(jié)構(gòu)尺寸和配合狀況。2 模紋修剪機(jī)總體方案的設(shè)計(jì)全自動(dòng)模紋修剪機(jī)顧名思義是自動(dòng)化的對(duì)模紋花壇進(jìn)行修剪和維護(hù)的園林機(jī)械，考慮到現(xiàn)有模紋修剪方法存在修剪效率低、精度低和破換花壇等問(wèn)題。本設(shè)計(jì)是在一頂?shù)臈l件下自行作業(yè)的機(jī)械，有動(dòng)力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的配合下自動(dòng)作業(yè)。其自走結(jié)構(gòu)可以高效簡(jiǎn)潔的對(duì)模紋花壇進(jìn)行作業(yè)，因此如何設(shè)計(jì)兩種速度的切換以及行走系的結(jié)構(gòu)，是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。按照全自動(dòng)模紋修剪機(jī)的作業(yè)要求，本設(shè)計(jì)采用特殊輪系設(shè)計(jì)，特殊輪系設(shè)計(jì)可以是機(jī)械在勻速水平行走的同時(shí)不對(duì)模紋花壇造成傷害，從機(jī)械的頭部對(duì)花壇進(jìn)行修剪，并在修剪后將廢枝葉灑下花壇，形成有機(jī)肥料。此設(shè)計(jì)既能自動(dòng)行走，又能合理的處理修剪后的廢枝葉，一次十分適合大型