【正文】 濟南大學畢業(yè)設計 1 1 前言 園林修剪機械研究現(xiàn)狀 模紋花壇的修剪目前僅僅使用簡單的綠籬機或者手提式割草機，由工作人員進入花壇中進行操作，至今未有自動行走的模紋修剪機進行花壇修剪和維護。 自古以來便有園林的建設和維護，相應的機械也得以發(fā)展。隨著現(xiàn)今城市人民生活水平的提高，人們對于生活質量的要求越來越高，隨之發(fā)展的就是城市的生態(tài)建設和綠化建設。要想擁有好的綠化建設，園林機械是必不可少。 在國外，由于土地資源、人文環(huán)境、生活水平等許多因素影響，國外的綠化園林機械發(fā)展較早， 20 世紀初，國外發(fā)達國家就已開始大規(guī)模的綠化建設和綠 化宣傳等工作，并且使用園林機械代替繁重的體力勞動。 21 世紀初，發(fā)達國家從企業(yè)到公共綠地全部實現(xiàn)機械化作業(yè)，并向更高層次發(fā)展。 經過近百年的發(fā)展，美國、日本、德國、意大利、瑞典等國家小動力園林機械得到了長足的發(fā)展，培養(yǎng)出許多國際知名品牌，如美國的 Bamp。S（百力通）、 Kohler、 MTD、Tecumsen,日本的小松、 YAMAHA、 HONDA，意大利的 Emark，德國的 STIHL、 SOLO，瑞典的 HUSQVARNA 等。這些企業(yè)在行業(yè)中有較大的影響。 我國的園林機械生產起始于 20 世紀 70 年代，但是進入 90 年代以來， 特別是最近幾年，隨著市政建設、工業(yè)用途和城市園林綠化需求規(guī)模的迅速擴大及模紋花壇、立體花壇的的持續(xù)發(fā)展，帶動了園林機械的生產和不斷更新進步。外資企業(yè)的加盟縮小了我國園林機械產品與國外的差距，也使競爭日趨激烈。加入 WTO 后，面對歐美園林機械的巨大市場，中國小型綠化園林機械以其低價格、簡易、耐用等優(yōu)勢，出口量得以大幅度提高，促進了國內園林機械的發(fā)明和迅速發(fā)展。我國小型柴油機產品品種較少，與某些國家相比差距較大。美國和日本的產品已實現(xiàn)系列化、統(tǒng)一化、標準化，各公司均有自成體系的系列產品，產品覆蓋很大的功率范圍，配 套幾十種機具。目前，我國配套的園林機具僅有十幾種，技術含量低。產品性能普遍低于國外同類產品。 模紋修剪機的發(fā)展趨勢 近年來，隨著我國基礎 綠化 建設的持續(xù)深入和建設中 模紋花壇 的推廣應用，人們對 園林機械 產品的發(fā)展提出了新的要求，具體如下： 產品規(guī)格上向大型化和微型化方向發(fā)展。 模紋修剪機的 應用范圍日漸廣泛，為適應大型 模紋花壇的修剪和維護 ， 為實現(xiàn)高效修剪大型模紋花壇，修剪機的規(guī)格 不斷發(fā)展；為滿足市政 花壇 建設和 公園花壇 建設的需要， 小型的精致花壇修剪產品不斷成熟。 產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，但共通點頗多，濟南大學畢業(yè)設計 2 使得修剪機械趨向于一機多能，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械也得到廣泛應用。 產品性能上向節(jié)能化、智能化方向發(fā)展。能耗大、操作復雜的修剪機械逐漸退出市場，更節(jié)能更“聰明”更簡潔的修剪機械可有效降低人力和物力成本。也更加符合國家的節(jié)能減排的相關要求。 產品技術上向信息化、智能化方向發(fā)展。電控系統(tǒng)、傳感器的廣泛應用可幫助用戶分析各種參數，了解工作狀況，以此來對花壇的修剪進行嚴格的定位和操作，實現(xiàn)半自動化甚至自動化，以確保安全使用和提高工作效率。 修剪機械產品各部件逐漸實現(xiàn)標準化，操作逐漸實現(xiàn)自動化，對機械的維護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。 本課題研究的目的和意義 隨著社會科學的發(fā)展，各種園林機械被廣泛應用于園林及綠化建設過程中。大大的減輕了綠化建設的難度，為人與自然的和諧打下了基礎。但在模紋花壇的修剪和維護方面，還主要是應用綠籬機或剪刀，通過人力進行定位和剪切，存在輔助時間長、修剪效率低、精度低等問題，除此之外，該方法對于大型模紋花壇的修剪不得不進入花壇中進行操作，將破壞花壇的灌木生長和整體形象；采用高性能機器人修 剪機械或者高空剪切等手段，則價格昂貴，在一定程度上造成資源浪費。因此，為了實現(xiàn)模紋花壇修剪維護的機械化、節(jié)約化和自動化，以及降級對花壇自身的傷害，就需要設計一種新型的模紋修剪機械。本次設計，運用獨特的發(fā)散思維和仿生學的知識，將各種限制進行分析，采用先進的機械設計理念， 以內燃機為動力， 重點對其行走系等部分進行改進，能夠極大自動化程度，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。 通過對此課題進行研究，目的在于通過對日常機械的基本結構的組合應用，完成模紋修剪機的整體底盤設計和工作部件 設計，從而積累對整套機械系統(tǒng)的設計經驗、掌握制圖軟件應用、比較自己的設計思路與傳統(tǒng)設計方法的優(yōu)劣，為今后的研究和學習提供動力和幫助。 設計任務 近年來，我國國內市場對園林修剪機械的需求有增無減，需要新的更加符合工作環(huán)境要求的產品不斷投入實際生產。 本次設計任務為設計一臺 自走式的中型模紋花壇修剪機 的工作裝置部分和行走系部分。 動力裝置是由汽油機或柴油機作為主要動力，通過變速箱將動力分配變換來實現(xiàn)工作部位的驅動。 工作裝置是一個較 簡單的 機構，國內外對其 力學 分析、 運動分析和 結構參數優(yōu)化設計方面都作了較深入的 研究， 設計已經趨于成熟。針對這一部分研究情況和我國產濟南大學畢業(yè)設計 3 品壽命短、質量不高的情況，偏重于尺寸結構的設計計算，保證其能滿足工作要求，并具有一定的工作壽命。 行走系設計 是一個較為復雜的 全新 設計 ， 由于模紋修剪機的工作環(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，所以便對模紋修剪機的行走系提出了較多的要求。首先模紋修剪機的行進必須有 最大工作速度 2km/h 和最大非工作運輸速度 5km/h 兩種勻速模式，其次行走于花壇上，不能對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 ， 著重對其輪系進行 設計。在這里選擇合適的四輪一帶部件， 并對履帶進行變形。 在圖紙中表達清楚其結構尺寸和配合狀況。 濟南大學畢業(yè)設計 4 2 模紋修剪機總體方案的設計 全自動模紋修剪機顧名思義是自動化的對模紋花壇進行修剪和維護的園林機械，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題。本設計是在一頂的條件下自行作業(yè)的機械，有動力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的配合下自動作業(yè)。其自走結構可以高效簡潔的對模紋花壇進行作業(yè)，因此如何設計兩種速度的切換以及行走系的結構，是本次設計的重點。 按照 全自動模紋修剪機的作業(yè)要求，本設計采用特殊 輪系 設計，特殊輪系設計可以是機械在勻速水平行走的同時不對模紋花壇造成傷害，從機械的頭部對花壇進行修剪，并在修剪后將廢枝葉灑下花壇，形成有機肥料。此設計既能自動行走，又能合理的處理修剪后的廢枝葉，一次十分適合大型模紋花壇的修剪?？紤]到發(fā)動機、減速器、工作頭等的重量較大，機械要進行平穩(wěn)運作，必須進行平衡配置，盡量保持整機的平衡。 履帶的更換決定了剪切的高度，一次此全自動模紋修剪機可適應模紋花壇等平面或浮雕式花壇的修剪，而且了對草坪等場地進行修剪和維護，這便做到一機多用從而使其可應用范圍大幅度增加。 模紋修剪機主要由行 走輪系、變速器、修剪 頭 、支撐架、 速度調節(jié)裝置 等幾大部分組成。其中行走輪系 、 變速器 以及速度調節(jié)裝置 屬于行走系，支撐并帶動支撐架行走。修剪器、 轉動軸和 柴油機等分布于支撐架上，從而構成完整的機械。行走系采用仿生學特殊履帶行走，變速器采用電磁離合器與電磁控制開關，修剪器采用雙齒鋸修剪，廢物處理的方式采用直接回歸食物鏈法，用風扇將剪掉的枝葉送回地面。 在選定柴油機動力、行駛速度基礎上，憑借經驗公式給出模紋修剪機的基本參數，