【文章內容簡介】 與下刀刃相對移動產生剪切力。以此便能對其進行力學分析，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，由齒輪的嚙合轉動對連桿產生作用力，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，刀具處連桿給予濟南大學畢業(yè)設計 9 刀具的力為 Fb2=Fa3。而將 Fb2 進行分解可以得到 Fb2= Fb1+Fb3 （ 32） 參照力矢量關系我們可以得到 Fa3= Fa2 Cos∠ a （ 33） Fb3= Fb2 Cos∠ b= Fa2 Cos∠ a Cos∠ 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)關系，而且連桿長度和傳遞齒輪和刀具見距離有函數(shù)關 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。因此設計時，在條件允許的范圍內，我們應當適當?shù)募娱L連桿的長度和減小傳遞齒輪于刀具間的距離。已達到傳遞效率的最優(yōu)化。 在刀具的勻速前進修剪過程中，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)，我們可以認為，刀具是符合實際要求的，是經(jīng)過驗證的合格產品。為了簡化設計，就不再對刀具的受力及危險截面的受力進行分析。 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帶動其進行左右往復平移，使上下刀刃產生相對移動。上下刀刃之間由凹槽想連接，以保證上刀刃的運動保持水平左右運動，而不會產生偏動或變位。連接間可在內部裝如小鋼珠以減少摩擦力并固定刀具。如圖 33 所示： 圖 33 修剪機修剪部 刀頭設計 濟南大學畢業(yè)設計 10 4 行走裝置的運動分析及設計 全自動模紋修剪機靠柴油機提供動力，在工作過程中，機械處于半懸空狀態(tài)，不能對地面進行碾壓，必須采用特殊輪系四種運動形式；運動的四種行進狀態(tài)分別是：停止、 5km/h 勻速前進、 3km/h 勻速前進和轉彎前進。 輪系 裝置的 設計 方案 由前面的設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。 這樣我們應該想到模紋修剪機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。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接觸，行進屬于點挪移方式，而非線型前進。 因此我們得到底部支撐如圖 41 所示： 圖 41 行走輪系支柱式設計 此設計利用支柱式支撐住模紋修剪機的機體，使其可以自由在上面進行工作，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路面較為結實，但是全自動模紋修剪機使用柴油機、減速器以及鋼質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，我們設計底部的鐵片進行輔助支撐，可以有效的將分散力的分布，從而減小模紋修剪機對于地面的壓強，保證其不會因為下陷等造成變形。 底部的支撐片可以繞圓柱銷范圍移動，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為受力情況，產生傾斜運動，減少對植株造成的影響。 濟南大學畢業(yè)設計 11 行走 裝置的 設計方案 底部 采用 TRIZ 理論進行設計 ， 參照仿生學水黽的水上行走，將行走系下部設計成為柱狀支撐體。 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構，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，將輪系的上半步設計為仿履帶式結構，從而得到整個輪系的組成。 履帶支撐體的設計方案 在這里我們著重解決兩方面的問題：第 一，履帶式前進的轉彎，正常履帶轉彎將對花壇造成破壞性影響；第二，履帶屬于軟性傳動，在行進中必然會產生前傾、偏移和履帶變形等情況，造成模紋修剪機的不穩(wěn)定。因此必須對其進行更深層的改造，已達到滿足在花壇中行走的要求。 履帶的轉彎我們可以在后面的差速設計中解決。針對履帶的軟性，我們可以參考吊掛式傳送鏈，對履帶進行約束，使其只能進行前后移動而不能存在其他自由度，以使修剪機運動的穩(wěn)定。如圖 42 所示： 圖 42 履帶支撐約束裝置設計 底部平行支撐處的履帶行進，采用此約束裝置，可以支撐約束履帶的行進，已達到我們希 望得到的在行進中必然不會產生前傾、偏移和履帶變形等情況，使模紋修剪機穩(wěn)定的以各種狀態(tài)行駛。 履帶的設計方案 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。但是由于使用柴油機、減速器以及鋼質支撐架等較為沉重的部件，造成其自身重量非常大。因此我們必須優(yōu)化設計所有 部件，以最大化的減小其重量為目標。 模紋修剪機的履帶支撐屬于約束支撐，普通的履帶板狀連接會造成內部摩擦力過濟南大學畢業(yè)設計 12 大、難以行駛、磨損嚴重等缺點。因此我們必須重新設計履帶的帶板，并使其與支撐柱結合在一起。我們可以參照支架支撐的設計，對其 進行優(yōu)化改進，在安全承受支撐力的前提下，減少鋼材應用。如圖 43 所示： 圖 43 履帶 單節(jié) 設計 方案 以上履帶帶板的邊有四個輪子，能與支撐架產生滾動摩擦，從而可以最大限度的減少能量消耗，從而達到效率最大化。整機重量較重，但是多節(jié)共同支撐可以有效的減少每節(jié)履帶帶板所需分擔的壓力，因此看似脆弱的履帶帶板足以保證全自動模紋修剪機的行走設計。 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生變形或偏差。 履帶零部件的確定 驅動輪時將轉動軸傳來的動力通過相互咬合來傳遞給履帶， 因此驅動輪應該與履帶嚙合正確。為減少磨損和功率損失，將驅動輪置于后部。 由于模紋修剪機屬于小型履帶，屬于創(chuàng)新設計，因此沒有標準的履帶驅動輪，驅動輪齒塊也無專門標準，借鑒履帶式推土機驅動輪齒塊標準 JB/T 。自定節(jié)圓直徑為 104mm、齒頂圓直徑為 124mm，選用等距齒驅動輪，齒數(shù)為 6。 驅動輪每轉一周則履帶行駛 6 塊。簡單計算為： 驅動輪每轉一周，修剪機前進 距離： L=6 l=6? 115=690(mm) （ 41） 驅動輪輪齒主要受履帶銷套反作用的彎曲正應力，且輪齒和銷套間有磨料磨損。因此，驅動輪應選用淬透性較好的鋼材。 履帶帶板及驅動輪中的軸和軸套、軸套和鐵套、鐵套和輪體間均為間隙配合，可濟南大學畢業(yè)設計 13 起到軸承作用。由 JB/T 298520xx 選取雙金屬軸套。鐵套的設計建立在軸套和輪體形狀尺寸的選取和結構設計上，外圈小槽可安放密封圈，左端沉孔用于安裝浮封環(huán)，其形狀由 JB/T 確定。 輪體選用蜂孔式，在保證安全使用的基礎上，減小其質量。 行走架是行走裝置的承重骨架，