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正文內(nèi)容

全自動模紋修剪機(jī)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2025-07-19 18:41 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 ,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(yùn)動,通過凸輪連桿機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為刀具所需要的平移運(yùn)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(jī)的自動行進(jìn)裝置進(jìn)行移動,使刀具與花壇產(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(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。上述上述過程僅為一般的理想過程。全自動模紋修剪機(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(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,因此我通過查閱對比國內(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)全自動模紋修剪機(jī)的整體長寬數(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)動型式為單刀運(yùn)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(yùn)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,從而與下刀刃相對移動產(chǎn)生剪切力。以此便能對其進(jìn)行力學(xué)分析,得到如圖32所示的受力分析:圖32 修剪機(jī)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(jìn)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,刀具處連桿給予刀具的力為Fb2=Fa3。而將Fb2進(jìn)行分解可以得到Fb2= Fb1+Fb3 (32)參照力矢量關(guān)系我們可以得到Fa3= Fa2Cos∠a (33)Fb3= Fb2Cos∠b= Fa2Cos∠aCos∠b (34)式中:A:Fa3和Fa2間的夾角;b:Fb2和Fb3間的夾角;因此我們可以發(fā)現(xiàn)力的傳遞跟連桿和刀具間的夾角有函數(shù)關(guān)系,而且連桿長度和傳遞齒輪和刀具見距離有函數(shù)關(guān)系。傳遞齒輪與刀具間距離越小力的傳遞效率越高,反之則傳遞效率低;連桿的長度越長傳遞動力的效率越高,反之則效率降低。因此設(shè)計(jì)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。已達(dá)到傳遞效率的最優(yōu)化。在刀具的勻速前進(jìn)修剪過程中,由于修剪是均勻分布的,因此對于各修剪刀口的受力幾乎是一樣的,根據(jù)現(xiàn)有的合格修剪刀具的參數(shù),我們可以認(rèn)為,刀具是符合實(shí)際要求的,是經(jīng)過驗(yàn)證的合格產(chǎn)品。為了簡化設(shè)計(jì),就不再對刀具的受力及危險截面的受力進(jìn)行分析。另外,刀刃的下刀刃是靜片與支撐架焊接在一起,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(yùn)動保持水平左右運(yùn)動,而不會產(chǎn)生偏動或變位。連接間可在內(nèi)部裝如小鋼珠以減少摩擦力并固定刀具。如圖33所示:圖33 修剪機(jī)修剪部刀頭設(shè)計(jì)4 行走裝置的運(yùn)動分析及設(shè)計(jì)全自動模紋修剪機(jī)靠柴油機(jī)提供動力,在工作過程中,機(jī)械處于半懸空狀態(tài),不能對地面進(jìn)行碾壓,必須采用特殊輪系四種運(yùn)動形式;運(yùn)動的四種行進(jìn)狀態(tài)分別是:停止、5km/h勻速前進(jìn)、3km/h勻速前進(jìn)和轉(zhuǎn)彎前進(jìn)。 輪系裝置的設(shè)計(jì)方案由前面的設(shè)計(jì)分析我們可以得到對于模紋修剪機(jī)我們有很多特殊的要求,首先,在工作過程中,由于機(jī)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。這樣我們應(yīng)該想到模紋修剪機(jī)的行走只有兩種情況:一是懸空行走,如:吊車或懸掛梁;二是局部支撐,采用局部支撐的方式,如:仿生蜘蛛腿或支架挪移前進(jìn)。而由于模紋花壇較大,考慮到修剪的簡便效益問題。我們不得不選擇更合理的局部支撐方式,即全自動模紋修剪在行走過程中與地面的接觸是點(diǎn)接觸,行進(jìn)屬于點(diǎn)挪移方式,而非線型前進(jìn)。因此我們得到底部支撐如圖41所示:圖41 行走輪系支柱式設(shè)計(jì)此設(shè)計(jì)利用支柱式支撐住模紋修剪機(jī)的機(jī)體,使其可以自由在上面進(jìn)行工作,而不會對花壇小灌木造成損壞。雖然模紋花壇相較于普通土質(zhì)路面較為結(jié)實(shí),但是全自動模紋修剪機(jī)使用柴油機(jī)、減速器以及鋼質(zhì)支撐架等較為沉重的部件,造成其自身重量非常大,多支柱也未必能很好的起到平穩(wěn)支撐作用。因此,我們設(shè)計(jì)底部的鐵片進(jìn)行輔助支撐,可以有效的將分散力的分布,從而減小模紋修剪機(jī)對于地面的壓強(qiáng),保證其不會因?yàn)橄孪莸仍斐勺冃巍5撞康闹纹梢岳@圓柱銷范圍移動,從而不論支柱與地面的角度為多少,支撐片始終與地面相接觸并平行。而且,在支撐片與灌木頂部枝葉接觸時也會因?yàn)槭芰η闆r,產(chǎn)生傾斜運(yùn)動,減少對植株造成的影響。 行走裝置的設(shè)計(jì)方案底部采用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。要使行走系使整個機(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,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(diǎn),將輪系的上半步設(shè)計(jì)為仿履帶式結(jié)構(gòu),從而得到整個輪系的組成。 履帶支撐體的設(shè)計(jì)方案在這里我們著重解決兩方面的問題:第一,履帶式前進(jìn)的轉(zhuǎn)彎,正常履帶轉(zhuǎn)彎將對花壇造成破壞性影響;第二,履帶屬于軟性傳動,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(jī)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。履帶的轉(zhuǎn)彎我們可以在后面的差速設(shè)計(jì)中解決。針對履帶的軟性,我們可以參考吊掛式傳送鏈,對履帶進(jìn)行約束,使其只能進(jìn)行前后移動而不能存在其他自由度,以使修剪機(jī)運(yùn)動的穩(wěn)定。如圖42所示:圖42 履帶支撐約束裝置設(shè)計(jì)底部平行支撐處的履帶行進(jìn),采用此約束裝置,可以支撐約束
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