【正文】 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(chǎn)和不斷更新進步。 自古以來便有園林的建設(shè)和維護，相應(yīng)的機械也得以發(fā)展。 經(jīng)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。目前，我國配套的園林機具僅有十幾種，技術(shù)含量低。也更加符合國家的節(jié)能減排的相關(guān)要求。本次設(shè)計，運用獨特的發(fā)散思維和仿生學(xué)的知識，將各種限制進行分析，采用先進的機械設(shè)計理念， 以內(nèi)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。 行走系設(shè)計 是一個較為復(fù)雜的 全新 設(shè)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。 按照 全自動模紋修剪機的作業(yè)要求，本設(shè)計采用特殊 輪系 設(shè)計，特殊輪系設(shè)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。 在選定柴油機動力、行駛速度基礎(chǔ)上，憑借經(jīng)驗公式給出模紋修剪機的基本參數(shù)，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。 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，將其進行充分的構(gòu)思和優(yōu)化。 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。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。 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，對工作裝置進行受力分析。上述 上述過程僅為一般的理想過程。以此便能對其進行力學(xué)分析，得到如圖 32 所示的受力分析： 圖 32 修剪機修剪部受力草圖 如圖所示，由齒輪的嚙合轉(zhuǎn)動對連桿產(chǎn)生作用力，作用力 Fa2 方向沿著齒輪的切線方向，力作用與連桿，因此對其進行受力分析得到 Fa2=Fa1+Fa3 （ 31） 其中 Fa3 的力沿著連桿傳遞給刀具與連桿的交接螺栓處。因此設(shè)計時，在條件允許的范圍內(nèi)，我們應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)募娱L連桿的長度和減小傳遞齒輪于刀具間的距離。 輪系 裝置的 設(shè)計 方案 由前面的設(shè)計分析我們可以得到對于模紋修剪機我們有很多特殊的要求， 首先，在工作過程中，由于機械處于半懸空狀態(tài)，不能對地面進行碾壓，因此必須采用特殊輪系。而且，在支撐片與灌木頂部枝葉接觸時也會因為受力情況，產(chǎn)生傾斜運動，減少對植株造成的影響。 履帶的設(shè)計方案 模紋修剪機屬于中型園林機械，其支柱式行走必然限制了整機的重量。 單節(jié)履帶帶板間有前后兩 輪間用剛性連接裝置連接，以使履帶的前進過程中不會產(chǎn)生變形或偏差。因此，驅(qū)動輪應(yīng)選用淬透性較好的鋼材。 轉(zhuǎn)向變速 裝置的 設(shè)計方案 全自動模紋修剪機的行走系的傳動設(shè)計比較復(fù)雜。在對于停止要求不是很嚴(yán)格的模紋修剪機 的運作里，將不再設(shè)計停止剎車片等額外裝置。則四種行駛狀態(tài)都可以輕易的得到。同時整機又要行走和切割，所以要求的內(nèi)燃機功率比較大，根據(jù)功率以及功率要求，選擇大功率的柴油機作為動力源。 根據(jù)市場調(diào)查及模紋修剪機的相關(guān)設(shè)計要求，選擇 MZ 16D 型電磁齒牙離合器。選定柴油功率為 ，選定傳動系統(tǒng)總效率為 。這 20 根支撐柱共同完成整機的支撐及運動。 （ 3）根據(jù)實際工作環(huán)境，結(jié)合仿生學(xué)及 TRIZ 理論進行設(shè)計 ，創(chuàng)新的設(shè)計支柱式行走，及履帶變形結(jié)構(gòu)。 此次設(shè)計可以在已有基礎(chǔ)上進一步拓展，進行深一步的優(yōu)化設(shè)計 和 創(chuàng)新設(shè)計。 A. Feng (Eds.), Living and studying abroad: research and practice (pp. 91–107). Clevedon: Multilingual Matters Ltd. 。 此次設(shè)計仍存在以下不足： 實現(xiàn)全自動的電控系統(tǒng)未作出設(shè)計；對于廢枝葉的收集裝 置需要額外添加；由于各軸單獨對驅(qū)動輪作用，造成軸受力較大；多處零件進行最安全化配給，未必是最優(yōu)設(shè)計；對于標(biāo)準(zhǔn)間的細(xì)化重視程度較低。對相關(guān)行走系進行力學(xué)分析和運動分析，得出了滿足設(shè)計尺寸 。 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 20 支撐柱強度校核 支柱只考慮壓力，壓應(yīng)力： ? ?σπd4Pσ 2 ?? 單 （ 611） 已知 P 單 = N， d= m ? ?2622 / 7 14πd4Pσ mN?????? 單 （ 612） 支柱材料為 45 ，查手冊 72s 30 10 N / m? ? ? （ 612） 取安全系數(shù) n= ，則許用應(yīng)力 7 7230 10[ ] 20 10 ( N / m )?? ? ? ? （ 613） 所以， []??? ，滿足強度條件 其余部件的 校核 由于設(shè)計中出現(xiàn)的輪、軸、銷、 v 型傳送帶和齒輪等 標(biāo)準(zhǔn) 部件較多，因此根據(jù)經(jīng)驗設(shè)計，選取最安全 尺寸。 （ 2） 履帶行走阻力的計算 ： 平道時 擠壓土壤造成的運行阻力 ： )( NmgF ddh ?? ? （ 62） 式中： d? ： 運行阻力， d? = 不穩(wěn)定運動時的慣性阻力 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 18 )( NmgF i ?? （ 63） 平道行駛外部阻力： )(346 NFFF idheh ??? （ 64） （ 3） 內(nèi)阻力的計算 ： 履帶運行時由于履帶銷軸間的摩擦以及驅(qū)動輪、履帶帶輪等滾動阻力和軸頸的摩擦阻力形成履帶運行的內(nèi)阻力。 電磁鐵的選擇 電磁鐵主要是用于速度調(diào)節(jié)裝置中的拉動滑動軸，實現(xiàn)齒輪組的重新組合，從而實現(xiàn)速度改變的裝置，所需要的技術(shù)要求較低。所以選用 12kw 左右的柴油機作為動力源。為此，設(shè)計如圖 44 所示的 單側(cè)速度控制裝置。 轉(zhuǎn)彎的設(shè)計方案 由于此機械采用半懸空狀態(tài)，因此修剪機的轉(zhuǎn)彎 與常規(guī)履帶式機械 以及輪式行進機械的轉(zhuǎn)彎 有所區(qū)別，必須保持雙邊同時前進，運用雙邊的差速進行轉(zhuǎn)彎。 其中勻速前進和停止運動均可以通過開關(guān)的開合來實現(xiàn)。由 JB/T 298520xx 選取雙金屬軸套。為減少磨損和功率損失，將驅(qū)動輪置于后部。因此我們必須優(yōu)化設(shè)計所有 部件，以最大化的減小其重量為目標(biāo)。 要使 行走系使整個機械平穩(wěn)前進，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，將輪系的上半步設(shè)計為仿履帶式結(jié)構(gòu)，從而得到整個輪系的組成。而由于模紋花壇較大，考慮到修剪的簡便效益問題。 在刀具的勻速前進修剪過程中，由