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城市綠籬修剪機的設計 摘 要：針對綠籬修剪機的發(fā)展現(xiàn)狀，設計開發(fā)了一種小型手推式綠籬修剪機，包括包括動力系統(tǒng)設計和行走裝置設計、修剪裝置設計和升降裝置設計，在所查閱的文獻中尚未發(fā)現(xiàn)有相同機型的報道，屬原創(chuàng)型產(chǎn)品。相比現(xiàn)在小型綠籬修剪機以手持式為主的狀況，該綠籬修剪機能夠有效降低綠籬修剪的勞動強度，提高修剪質量，有比較廣闊的市場前景。 關鍵詞：綠籬修剪機；系統(tǒng)設計 中文分類號： 文獻識別碼：A 文章編號： 0 引言 綠籬多是由矮小叢生的灌木組成的綠色景色，是裝飾景點、公園、居民小區(qū)、庭院及城市綠化的主要物質材料。組成綠籬的樹種跟多，成長特性各不相同，有的有主干，有的無主干，長勢各異，因而必須通過合理修剪才能成為理想景觀，一方面是控制其高度，另一方面是形成一定造型、整齊的冠部和側面形狀等，手工修剪是一種方法，但國內外有多種規(guī)格、型號的綠籬修剪機在生產(chǎn)中使用，成為主要的綠籬修剪工具[3]。 對此修剪綠籬成為美化人們生活環(huán)境，提升城市的美化和品味，有著越來越重要的作用。應用與綠籬修剪的綠籬修剪機械也越來越多，綠籬修剪機不僅可以減輕城市環(huán)境工作人員的工作量，提高的效率。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，科技的不多進步，綠籬修剪機有也出現(xiàn)許多樣式，功能也越來越多。現(xiàn)在大多數(shù)的綠籬修剪機都是手提那種，工作的效率不高，修剪綠籬也不是很奇，為了解決這一問題，為了逐步改變這種現(xiàn)象，研究新型的綠籬修剪機械是很必要的[4]。 國內外對小型綠籬修枝機的研究，主要集中在對單缸汽油機為動力的手持式油鋸和手動修枝剪等園藝剪枝器具， 研究的主要方面在于如何提高其刀具的使用壽命上（如材料、刀刃的壽命等），而對 電動器具的研究與開發(fā)則少有開展，2002 年有報道陜西省韓城市建設局園林綠化技術人員研制成功電動推走式綠籬修剪機，但該機使用 220V 電源，需要外接交流電源 。因此，設計一種依靠蓄電池提供能源、由直流電動機驅動連續(xù)成形修剪的新型綠籬修剪機來代替 由單缸汽油機驅動的綠籬修剪機，用以克服上述缺點，其應用前景看好。大型自走式綠籬修剪機主要有車載式和臂架懸掛式兩種，技術比較成熟的有以下3種機型：一是車載式綠籬修剪機；二是車載懸掛式綠籬修剪機；三是臂架懸掛式綠籬修剪機其中，臂架懸掛式綠籬修剪機一般是懸掛在小型拖拉機上的，可利用拖拉機的液壓系統(tǒng) (也可用單獨的液壓系統(tǒng)) 對臂架和工作裝置進行控制[1]。 1 工作原理 本設計中的機架結構采用型鋼焊接而成, 由主體機架和副機架構成, 整體置于小型推車上, 修剪位置調節(jié)和行進快慢視具體情況由工作人員控制。修枝機采用直流電動機驅動。以堅固的小型手推車臺面為基臺，臺面還放置電機和電瓶(以電動機為動力)或油箱(以發(fā)動機為動力)，在基臺上有兩組機架，一組機架上裝置與電機傳動的帶輪；一組機架裝置刀具，刀具與升降柱相連接，升降柱與手動式液壓泵相連接。電機上裝有小的皮帶輪，經(jīng)過皮帶輪的減速，與大皮帶輪同軸上有小鏈輪，經(jīng)過鏈條將動力傳到從動鏈輪上，從動鏈輪與曲柄連桿機構相連接，曲柄連桿與滑塊相連接，滑塊與上刀片相連接，下刀片固定到固定裝置的固定 板上，上刀片做往復運動與下刀片相剪切做功。 綠籬修剪機的一般工作過程是：電動機工作經(jīng)皮帶輪轉動帶動大皮帶輪轉動，由大皮帶輪轉動而減速，在再由曲柄連桿機構帶動刀片做往復運動使刀具工作。與大皮帶輪同軸上有小鏈輪，曲柄連桿上裝有大鏈輪，在機架上裝有一個張緊鏈輪。在支撐刀架的基座上安裝手動式液壓泵，在基座上有上下移動的導軌，根據(jù)綠籬的高度用法手動式液壓缸調節(jié)刀片的高度。最后進行組合修剪, 其動力傳遞路線為：直流電源→電機→傳動裝置→驅動輪盤→刀具→滑塊→刀具組合→組合修剪。 圖1 工作原理示意圖 常用的動力設備有電動機 汽油機和柴油機 按照綠籬修剪機在外工作，所需的功率不是很大，電動機又小巧輕便，轉速高和易啟動等特點，故選用電動機作為動力。電動機作為動力 由于綠籬枝椏的最大直徑為 15mm，按照相似設計的原則， 參照技術成熟的割灌機的動力， 再考慮到該機有自走裝置， 選擇功率為 0.75kW 的直流電動機[2]。 對于電機選用重量輕、效率高、控制方便的永磁直流電動機ZQ-4型電機，最大功率1000W，轉速2800r/min，最大扭矩18N·m。 2 總體方案 2.1 總體結構 綠籬修剪機主要由推車、機架、電機、傳動減速裝置、刀具等組成，如圖2所示。其中推車是整個系統(tǒng)的支撐基礎, 刀具支持架(以下簡稱支持架) 安裝在推車右側前方的角鋼架上。刀具支持架上, 分別接受滑塊合曲柄連桿驅動傳遞來是動力；刀具升降用手動液壓泵通過升降柱驅動刀具的高度。在驅動方面, 用一個電機驅動，其中通過帶輪和鏈輪傳遞動力。綠籬修枝機的啟停工作由人 1.腳輪 2.手動式液壓泵 3.電機 4.電瓶 5.機架 6.主動鏈輪 7.從動皮帶輪 8.手把 9.張緊鏈輪 10.從動鏈輪 11.升降柱 12.刀具 13.滑塊 14.曲軸 15.軸 圖2綠籬修剪機結構圖 2.2 結構設計 2.2.1推車設計 推車是整個系統(tǒng)的支撐基礎, 采用角鋼焊接為框架、薄壁鋼板為壁面的方案設計，外型尺寸：長×寬×高=1500mm×1000mm×1000mm。車架面上放置電機、蓄電池和液壓泵等一些工具。推車前輪固定，后輪為萬向輪，以方便轉向。推車的把手在車的后上方，可以方便對綠籬修剪機的控制。 2.2.2 支架設計 支架主要用來固定傳動裝置和修剪刀具，可在橫向面內實現(xiàn)對綠籬進行修剪, 保證機械裝置協(xié)調工作。支架主要采用角鋼焊接，在支架通過鋼板焊接用以支撐曲柄連桿機構等部分傳動的機構和刀具組。支撐刀具的機架和升降支柱焊接，升降柱與液壓泵相連接，對不同高度的綠籬調節(jié)高度修剪。 2.2.3 刀具設計 有上下兩個刀片，下刀片固定在基座上，上刀片與下刀片中房間有相同發(fā)的五個移動并可鏈接的滑空[6]。每個滑孔均呈長圓形，既能作為螺栓的連接孔，也能減輕刀片重量。而滑孔的長度也是上、下刀片修剪枝條時作相對直線往復運動的行程距離。同時，多個滑孔在下刀片和上刀6上沿長度方向呈一字型排列設置。所述的下刀片和上刀片穿插內六角螺栓的滑孔內設有相同的滑塊，并要求上刀片與下刀片之間的活動間隙等于滑塊厚度減去上刀片與下刀片厚度之和，活動間隙a = 0. lmm一0. 2mm。這樣在上、下刀片修剪時，就能避免出現(xiàn)枝葉夾縫的現(xiàn)象，使刀片運轉更順暢、也增強了刀片的切割效果，提高刀片使用壽命。所述的下刀片和上刀片末端設有與綠籬機傳動機構(圖中未示)相連接的連接。如圖3所示 圖3 刀具 3 結論 1） 在該機的力源選擇中，采用了由直流電機代替汽油機, 克服了污染環(huán)境嚴重和噪聲大的缺點。 2） 在修剪方面，推車代替手持, 降低了工作強度；對不同的綠籬，利用液壓泵以調節(jié)刀具的高度進行修剪。 3） 該機只能修剪一面，效率不是很高，由于是蓄電池提供動力的能源，不能長時間的連續(xù)工作，在這些方面還有進一步的改進的研究?？傮w來看, 本設計在節(jié)能、降噪和環(huán)保方面為新型修剪設備的生產(chǎn)和改進提供了一定的借鑒。 參考文獻 [1] 顧正平, 沈瑞珍. 國內外園林綠化機械與發(fā)展趨勢[J].林業(yè)機械與木工設備, 2004 (2): 15- 17. [2] 向北平, 楊乾華. 電動成形綠籬修剪機的研究[J]. 機械設計與制造，2008（3）：23- 24. [3] 張俊虎. 園林綠化機械的應用以及發(fā)展前景[J]. 山西林業(yè)科技, 2001 (12): 21- 24. [4] 王偉,唐傳茵,張宏,馬少輝,杜志高,移動式綠籬修剪機設計[J].農機化研究,2010（6）：122～129. [5] 王乃康，茅也冰，趙平.《現(xiàn)代園林機械》.[M].中國林業(yè)出版社, 2000-9 [6] 向北平,楊乾華,電動成形綠籬修剪機的研究 [J]. 機械設計與制造, 2008 (3):98～99 [7] 濮良貴，紀 明 剛機 械 設 計( 8版) ［M］北京: 高等教育出版社，2006. City hedge trimming machine design Jia Yinlong (College of Mechanical and Electrical Engineering，Tarim University，Alar 843300，China） Abstract:To hedge trimming machine development, design and development of a small hand push type trimming machine, including power system design and walking device design, the pruning device design and design of lifting mechanism, in search of the literature has not been found to have the same type of report, is an innovative product. Compared to the existing small hedge trimming machine with hand-held dominated status, the hedge trimming machine can effectively reduce the labor intensity of hedge pruning, improve the trimming quality, have broad market prospects. Key words:Green Hedge machine ; System design 塔里木大學 畢業(yè)論文（設計）任務書 學院 機械電氣化工程學院 班級 學生姓名 學號 課題名稱 城市綠籬修剪機的設計 起止時間 2011年12月1日—— 2012年 5月30 日（共 14周） 指導教師 職稱 講師 課題內容 城市綠籬修剪機的設計。 1. 選擇動力形式，設計整體方案， 2. 根據(jù)實際要求設計傳動裝置和工作裝置。 3. 繪制二維裝配圖和零件圖。 4. 對整機進行三維實體建模。 擬定工作進度（以周為單位） 第1～3周 查閱文獻，撰寫開題報告。 第4～6周 根據(jù)現(xiàn)有城市綠籬修剪機的設計方案進行優(yōu)化設計。 第7～8周 據(jù)工作要求,計算并查閱相關手冊,選擇和設計各零部件。 第9～10周 運用AUTOCAD軟件,繪制二維零件圖和裝配圖。 第10～12周 運用三維軟件完成整體零件的三維建模。 第12～13周 從工藝性能,經(jīng)濟性能,實用性能等方面對產(chǎn)品進行綜合評價. 校核修正.完成產(chǎn)品說明書。 第14周 整理畢業(yè)設計說明書和圖紙等資料，準備答辯。 主要參考文獻 1] 雒曉輝,趙悟,楊力超. 車載式綠籬修剪機回轉機構的設計與有限元分析[J]. 建筑機械, 2011, (01) . [2] 雒曉輝,趙悟,楊力超. 車載式綠籬修剪機伸縮臂有限元分析與優(yōu)化[J]. 建筑機械, 2010, (23) . [3] 王偉,唐傳茵,張宏,馬少輝,杜志高. 移動式綠籬修剪機設計[J]. 農機化研究, 2010, (06) . [4] 雒曉輝,趙悟,楊力超. 車載式綠籬修剪機的無線遙控[J]. 工程機械, 2011, (03) . [5] 萬年紅. 以小型汽油機為動力的草坪修剪機的振動研究[J]. 黎明職業(yè)大學學報, 2010, (03) . [6] 向北平,楊乾華. 電動成形綠籬修剪機的研究[J]. 機械設計與制造, 2008, (03) . [7] 向北平,楊乾華. 氣流剪枝機的實驗研究[J]. 專用汽車, 2003, (04) . [8] 李鳳鳴,張景岐. 與微耕機配套的氣動剪枝機研制[J]. 林業(yè)機械與木工設備, 2010, (10) . [9] 周家付. 剪枝機液壓缸缸體有限元分析[J]. 林業(yè)機械與木工設備, 2002, (10) 任務下達人（簽字） 年 月 日 任務接受人意見 任務接受人簽名 年 月 日 注：1、此任務書由指導教師填寫，任務下達人為指導教師。 2、此任務書須在學生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達給學生本人。 3、此任務書一式三份，一份留學院存檔，一份學生本人留存，一份指導教師留存。 塔里木大學畢業(yè)設計 1 緒論 園林綠化機械的應用 發(fā)展現(xiàn)狀根據(jù)工作用途, 目前使用的園林綠化機械歸納起來, 大致分為下列幾種類型: ① 剪割機械; ② 噴灌機械; ③ 林木病蟲害防治機械; ④ 整地機械等。園林綠化機械多數(shù)是在農業(yè)機械的基礎上發(fā)展起來的, 林業(yè)工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品不多, 規(guī)格單一, 難以滿足各方的需要。 因此隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展, 城市建設的蒸蒸日上, 園林綠化機械產(chǎn)品的需求量必然會增多。目前各地使用的園林綠化機械, 國內產(chǎn)品少, 正引進一批國外的產(chǎn)品, 以彌補國內園林綠化機械的不足。 也為我國發(fā)展園林綠化機械提供了參考依據(jù)。 園林綠化機械作為林業(yè)機械的一個分支，它的發(fā)展只有50年左右的歷史，它是隨著城市園林化，特別是草坪業(yè)的發(fā)展，而逐步發(fā)展壯大起來。 良好的環(huán)境，合理的生態(tài)系統(tǒng)，是人類賴以生存和發(fā)展的不可缺少的搖籃和襁褓。隨著生活水平的提高，人們對生活環(huán)境的要求也越來越高。綠籬在城市道路和園林綠化中也占有重要地位 。因其可修剪成各種造型，并能相互組合，從而提高了觀賞效果和城市的美化。此外，綠籬還能起到遮蓋不良視點、隔離防護和防塵防噪等作用。 綠籬生長會成各種各樣的形狀，因此對綠籬的修剪工作非常重要。 1.1綠籬修剪機的發(fā)展 為了獲得造型各異的樹木、 綠籬及草坪等,都需要按規(guī)定進行不同的修剪作業(yè)。草坪修剪機分為滾切式、 旋刀式、 剪切式三大類,按動力則分為手動與機動兩類。機動修剪機有乘座式及手推車式。中浩生產(chǎn)的旋刀式剪草機, 動力系 2. 94kw 單缸 4 沖程汽油機。每班可剪草2 000m2,機重40kg。對地面坡度適應性較差。上海園林工具廠生產(chǎn) JCG250 型手推草坪修剪機有 6片滾刀旋轉切刈草坪, 幅寬250mm,地面坡度適應性較好,但效率較低。近年來大部分綠化部門都使用進口澳洲陸寶( ROVER) 45. 7cm( 18!)草坪機其特點為刀片耐磨、 噪聲低、 震動小、 對坡地適應性較好。陸寶 45. 7cm 系列草坪修剪機動力系單缸4 沖程汽油機,功率2. 94kw、 4. 41kw 多種, 刀片為剪切式。為實現(xiàn)一機多用,改換工作部件后可進行掃雪作業(yè)。 用于綠籬修剪作業(yè)機具的研制我國起步較早,生產(chǎn)的幾種機型, 如北京園林機械廠研制的中頻電機為動力的雙動往復刀片式;上海園林工具廠生產(chǎn)的電動旋刀式,刀片呈輻射狀,定刀片對枝條起支承作用,動刀片旋轉則進行切割,該機需配- 12V 的蓄電池。從使用角度看, 配置不大合里。效率不是很高。現(xiàn)在對這類機具一般采用進口的較好。如日本產(chǎn)E7B750、 HT750 型, 此機動力系單缸 4 沖程汽油機,體積小、 重量輕、 噪音小、 工作效率高。 人行道兩邊樹木多為銀中楊、 白楊、 梧桐等喬木。其樹形高大, 一般高于5m,每年要進行適當?shù)男藜?以控制樹勢。一般高枝直徑在 20mm 以下的宜用手動高枝剪, 臺灣和青島合資 3m 伸縮HA200型,工作高度4m, 適于修剪行道樹和園內綠化樹木。日本巴尼高枝剪, 除剪枝、 鋸枝外還能摘果。 1.2 綠籬修剪機械的研究應用現(xiàn)狀 綠籬移動修剪作業(yè)機械執(zhí)行機構控制系統(tǒng)的研究，有助于綠籬移動修剪作業(yè)機械系統(tǒng)和移動機械手控制的研究和實現(xiàn)，對提升我國環(huán)境綠化作業(yè)機械裝備水平也具有重要的實際意義和科學價值。 1.2.1國內研究現(xiàn)狀分析 我國對于綠籬修剪作業(yè)機具的研制起步較早，生產(chǎn)了幾種機型，如北京園林機械廠研制的以中頻電機為動力的雙動往復刀片式 ；上海園林工具廠生產(chǎn)的電動旋刀式，其刀片呈輻射狀，定刀片對枝條起支承作用，動刀片旋轉則進行切割，該機需配12V的蓄電池。從使用角度看其配置不太合理，效率不是很高。目前在我國城市道路以及企事業(yè)單位的道路綠籬，普遍采用的是手持式油鋸或手動修枝剪國內目前只生產(chǎn) LT 系列等便攜式綠籬修剪機。高枝修剪機有鋸式和剪切式兩類，傳動方式以液壓、氣動為多，比較有名的有小松、SOLO、STIHL 等。 1.2.2國外研究現(xiàn)狀分析 修剪機有汽油機作動力的，也有電動的，切割機械以往復式為多，日本的小松、德 國的 STIHL、瑞典的 HUSQVARAN 等均生產(chǎn)有各種不同規(guī)格的便攜式綠籬修剪機。歐洲還生產(chǎn)一種車載臂架懸掛式綠籬修剪機，它可以修剪高度或寬度比較大的綠籬。 國內外對小型綠籬修枝機的研究，主要集中在對單缸汽油機為動力的手持式油鋸和手動修枝剪等園藝剪枝器具， 研究的主要方面在于如何提高其刀具的使用壽命上（如材料、刀刃的壽命等），而對 電動器具的研究與開發(fā)則少有開展，2002 年有報道陜西省韓城市建設局園林綠化技術人員研制成功電動推走式綠籬修剪機，但該機使用 220V 電源，需要外接交流電源 。因此，設計一種依靠蓄電池提供能源、由直流電動機驅動連續(xù)成形修剪的新型綠籬修剪機來代替 由單缸汽油機驅動的綠籬修剪機，用以克服上述缺點，其應用前景看好。大型自走式綠籬修剪機主要有車載式和臂架懸掛式兩種，技術比較成熟的有以下3 種機型：一是車載式綠籬修剪機；二是車載懸掛式綠籬修剪機；三是臂架懸掛式綠籬修剪機 其中，臂架懸掛式綠籬修剪機一般是懸掛在小型拖拉機上的，可利用拖拉機的液壓系統(tǒng) (也可用單獨的液壓系統(tǒng)) 對臂架和工作裝置進行控制。 1.3本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路 1.3.1設計所設計的任務要求 查閱相關文獻，進行歸納整理 ，并進行總結，從而梳理思路，進行綠籬修剪機的設計 1.3.2設計重點研究的內容 （1） 整機結構圖 根據(jù)課本所學知識及課外的相關資料，進行概括總結出該機器的工作原理，根據(jù)機器的工作原理，查看并思考自己設計該機器需要什么機構，設計幾個機構；什么裝置，有幾個裝置等等。 （2）傳動方案的設計 所設計的方案必須要滿足綠籬修剪機的各項工作性能要求 （3）關鍵零部件的設計 關鍵零部件直接影響著機器的性能，在設計的時候必須要結構合理。所選的零件必須要經(jīng)過充分的試驗研究，每個零件結構參數(shù)必須準確。 1.3.3存在問題及解決思路 存在的問題是整體的設計思路是不是清晰，機器的整體以及各個機構的組成部分設計是不是符合機器的設計的要求。 解決辦法是先為自己設計的機器寫一個完成課題的計劃時間，做個設計方案，把設計好的方案讓指導老師檢查指導，再進行修改。安課題的計劃分布完成每一個計劃的內容。根據(jù)機器畫出草圖，用三維軟件畫出機構的裝配及各個機構的圖。 2綠籬修剪機總體設計 2.1結構組成 綠籬修剪機主要部件有：機架、電機、電瓶、手動式液壓泵、帶、帶輪、鏈、鏈輪、刀具、升降柱、曲軸、軸及及滑塊等。 總裝圖如圖2-1所示 1.腳輪 2.手動式液壓泵 3.電機 4.電瓶 5.機架 6.主動鏈輪 7.從動皮帶輪 8.手把 9.張緊鏈輪 10.從動鏈輪 11.升降柱 12.刀具 13.滑塊 14.曲軸 15.軸 圖2-1 總裝示意圖 2.2工作原理 2.2.1工作原理 本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:以堅固的小型手推車臺面為基臺，臺面還放置電機和電瓶(以電動機為動力)或油箱(以發(fā)動機為動力)，在基臺上有兩組機架，一組機架上裝置與電機傳動的帶輪；一組機架裝置刀具，刀具與升降柱相連接，升降柱與手動式液壓泵相連接。電機上裝有小的皮帶輪，經(jīng)過皮帶輪的減速，與大皮帶輪同軸上有小鏈輪，經(jīng)過鏈條將動力傳到從動鏈輪上，從動鏈輪與曲柄連桿機構相連接，曲柄連桿與滑塊相連接，滑塊與上刀片相連接，下刀片固定到固定裝置的固定板上，上刀片做往復運動與下刀片相剪切做功。 其工作原理傳動示意圖如圖2-2所示 圖2-2 動力傳動示意圖 2.2.2工作過程 其一般工作過程是：電動機工作經(jīng)皮帶輪轉動帶動大皮帶輪轉動，由大皮帶輪轉動而減速，在再由曲柄連桿機構帶動刀片做往復運動使刀具工作。與大皮帶輪同軸上有小鏈輪，曲柄連桿上按有大鏈輪，鏈上有張緊輪。在支撐刀架的基座上安裝手動式液壓泵，在基座上有上下移動的導軌，根據(jù)綠籬的高度用法手動式液壓缸調節(jié)刀片的高度。 3綠籬修剪機的零部件設計 3.1 動力系統(tǒng) 根據(jù) 現(xiàn) 有 園 林 機 械 參，刀片齒數(shù)為 18，刀片轉速為 1000r / min。 由此可得，修剪時每秒的剪切距離為 550mm，刀片轉速為 1000/60 = 16.67r / s，所以刀片每轉一圈的剪切距離為 550 /16.67 = 33.0mm 。由于修剪時刀片處于全部工作狀態(tài)，有效的剪切距離為 33.0m，所以每齒的剪切距離為 33.0 /18 = 1. 83mm。 由圖進給量與單位切削力的關系可知，單位切削力約為5N / mm。所以，切削力 F = 55N，剪切時刀軸扭矩 T =F·l = 1.1N·m，剪切所需功率為 P1= 1 000T /9 550 =0. 115kW=155W。 常用的動力設備有電動機 汽油機和柴油機 按照綠籬修剪機在外工作，所需的功率不是很大，電動機又小巧輕便，轉速高和易啟動等特點，故選用電動機作為動力.電動機作為動力 由于綠籬枝椏的最大直徑為 15mm，按照相似設計的原則， 參照技術成熟的割灌機的動力， 再考慮到該機有自走裝置， 選擇功率為 0.75kW 的直流電動機. 3.2 確定電動機的功率 3.2.1 確定電動機的功率 電動機所需工作功率為 因 因此 (3-1) Pd—電動機所需要的實際功率，單位為kw —工作機所需要的輸入功率，單位為kw —電動機工作機之間傳動裝置的總效率 按照設計手冊確定各部分效率為：V帶傳動效率 滾動軸承座傳動效率 鏈的傳動效率= 0.9 代入得 由設計要求知n =2800 r/min 所以 所以 取質量m =10 kg，R =100 mm 而 0.005 所以 所需電動機功率為： 因載荷平穩(wěn)，電動機額定功率 由參考資料中電動機技術數(shù)據(jù)表，所以初步定為電動機功率為0.8 KW。 額定功率相等的同類型電動機，可以有好幾種轉速可選擇，電動機的轉速高，極對數(shù)少，尺寸和質量小，價格也便宜，但會使傳動裝置的傳動比加大，結構尺寸偏長，成本也會變高，若選用低轉速的電動機則相反。根據(jù)小型飼料攪拌機的總體設計以及其傳動裝置的設計，應選用同步轉速為2800 r/min的電動機，該電動機型號為ZQ-4 3.3 鏈及鏈輪設計 3.3.1 選擇鏈輪齒數(shù)Z1、Z2 根據(jù)工作條件，初步確定傳動比為3：1，由機械設計手冊，參數(shù)由表1得： 選取小鏈輪齒數(shù)為=25，大鏈輪為=75 表1小鏈輪的齒數(shù)選擇 ，取奇數(shù)，鏈節(jié)數(shù)L為偶數(shù)時，可使鏈條和鏈輪輪齒磨損均勻。 3.3.2 確定鏈條節(jié)距p 小鏈輪轉速，小鏈輪齒數(shù)系數(shù) = （3-2） 得修正系數(shù)=1.34. 則。為使運動平穩(wěn)，結構緊湊，宜選取小節(jié)距單排鏈。根據(jù)工作要求確定其小鏈輪轉速為每分鐘180轉，由機械設計手冊，參數(shù)由表3確定鏈號為10A-1-87 GB/T1243-1997，再由機械設計基礎手冊查得鏈節(jié)距 3.3.3 確定鏈長L及中心距 若鏈傳動中心距過小，則小鏈輪上的包角也小，同時嚙合的鏈輪齒數(shù)也減??；若中心距過大，則易使；鏈條抖動。一般可取中心距,最大中心距。 鏈條長度用鏈的節(jié)數(shù)表示。按帶傳動求帶長的公式可導出 （3-3） 初定中心距，即中心距為635 中心距減小量：= 實際中心距：633.73 取=634 鏈的節(jié)數(shù)，由式（3-3）可得 3.3.4 驗證鏈速 又公式 （3-4） 即： 3.4 鏈輪尺寸 3.4.1 小鏈輪 分度圓直徑 （3-5） 注：d——齒輪分度圓直徑，mm； ——鏈條節(jié)距，mm； ——鏈輪的齒數(shù); 計算得： 齒頂圓直徑 （3-6） 注：——鏈輪齒頂圓直徑，mm； ——鏈條的節(jié)距，mm； ——鏈輪的齒數(shù) 計算得： 136.68 齒根圓直徑 (3-7) 注：——鏈輪齒根圓直徑，mm； ——滾子外徑，mm 計算得： 116.84 如圖3-1所示 圖3-1 小鏈輪示意圖 3.4.2 大鏈輪 分度圓直徑 即： 齒頂圓直徑=d+1.25p-d 261.58 齒根圓直徑=d- d 241.74 加工連輪還需要確定鏈輪的參數(shù)：齒側圓弧半徑滾子定位圓弧半徑和滾子定位角。查閱機械設計手冊，這三個參數(shù)均有一定的取值范圍如下表2所示。 表2 鏈輪打參數(shù)表 表中表示滾子外徑， 。對于鏈輪1和鏈輪2，都取最大值， mm 對于鏈輪1 =65.43 mm (3-8) =140- =136.4 (3-9) 對于鏈輪2 =217.83 mm =138.2 為實現(xiàn)鏈輪與鏈輪軸的配合，兩鏈輪都應在起中心開有直徑為50 mm（即軸的直徑為50 mm）的通孔。根據(jù)軸的直徑大小，查閱《實用機械設計手冊》，兩連輪和與其配合的軸都應開有16×10mm的鍵槽。 由于綠籬的高度不一樣，為了使綠籬修剪機在不同的高度進行修剪工作，在鏈的傳動設置一個張緊鏈輪，以適應刀具在不同的高度中工作。刀具高度升降調整高度在30cm范圍內。 3.4 帶及帶輪的設計 3.4.1 V帶的選擇 根據(jù)設計要求選擇普通V帶 3.4.2 設計功率 根據(jù)工作情況由表13-8，得。則有公式 （4-1） 得 0.75KW 3.4.3 選定帶型 根據(jù)0.75KW和，有圖13-15知：位于A區(qū)域，選定A型帶。 3.4.4 帶輪的基準直徑 由機械手冊表13-9,d不應小于90，取d=150mm，由于傳動比為3：1，d1=250mm。 3.4.5 驗算帶速 由公式 （4-2） 得： ， 在的范圍內， V過小則傳遞的功率小，過大則離心率大。 3.4.6 初定軸間距 取a=800 3.4.7 V帶的基準長度 （4-3） 得：mm 查機械設計手冊表13-2對A型帶選用2240mm 3.4.8 計算實際中心距 （4-4） 得：809mm 考慮帶傳動的安裝、調整和V張緊的需要，中心距變動范圍為： 小輪包角由 （4-5） 得： 3.4.9 求V帶根數(shù) 由 （4-6） n=2800r/min d=120mm 查機械設計手冊表13-4 得1.45KW 傳動比為3：1 查機械設計手冊表13-5 得0.34 查機械設計手冊表13-7 得0.99 查機械設計手冊表13-2 得 得：1.6 取Z=2 3.4.10 單根V帶的預緊力 查表13-1 得q=0.1kg/m （4-7） 解得：81.5N 3.4.11 壓軸力 （4-8） 解得：326N 如圖3-2所示 圖3-2 帶輪示意圖 3.5軸及軸承的設計 3.5.1主軸設計 根據(jù)皮帶輪的大小可以計算出來和帶輪配合的軸的直徑，根據(jù)設計和安裝的要求軸的尺寸如下：軸長：830mm，連接有帶輪的軸端到軸肩的距離55mm，軸的連接帶輪的軸徑為：32mm;軸肩軸徑為38mm，與滾動軸承座配合的軸徑為：40mm,與鏈輪相連接的軸徑為20mm,軸肩軸徑為22mm，鏈輪與帶輪的軸肩距離為30mm。安裝時先把皮帶輪安裝好固定住，在安裝鏈輪。 主軸的示意圖如3-3所示 圖3-3 軸示意圖 軸的材料：軸的材料主要是碳剛和合金剛。由于碳剛比合金剛價格便宜，對應力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，所以本設計采用Q235作為軸的材料，調制處理。 3.5.2 軸上零件的定位 為了防止軸上零件受力時發(fā)生沿軸向或周向的相對運動，軸上零件除了有游動或空轉的要求以外，都必須進行軸向和周向定位，以保證其準確的工作位置。在固定帶輪和鏈輪時，用B型平鍵固定帶輪、鏈輪與軸的相對運動，軸套起固定帶輪的軸向定位作用。 帶輪：鍵B 12×8×30， 滾動軸承座的內圈和軸采用過盈配合 鏈輪：鍵B 6×6×20， 滾動軸承座的內圈和軸采用過盈配合 3.5.3 選擇材料，決定最小直徑 按扭轉強度計算，用于只承受轉矩的傳動軸的精確計算，也可用于既受彎矩又受扭矩的軸的計算。 （5-1） 由于軸的選材為Q235，所以查表可知Q235的許用扭切應力為，查《機械設計基礎》表14-2得：τ取，C=160～135,取150。 軸上有兩個鍵糟 查手冊，取標準值， 3.5.4 軸的校核 其強度條件為： （5-2） 注：——切應力， ; ——軸傳遞的功率， KW； ——軸的轉速， r/min; ——軸的計算直徑， mm; ——許用切應力， 所以，把相關的數(shù)據(jù)帶入公式中得： 6.38 由于軸的選材為Q235號鋼，所以查表13-2可知Q235的許用扭切應力為， 。經(jīng)校核設計的軸符合要求，可發(fā)以正常工作。 3.5.5 軸承的選擇 3.5.3.1 軸承的組成： 滾動軸承一般由內圈、外圈、滾動體和保持架四部分組成。內圈的作用是與軸相配合并與軸一起旋轉；外圈作用是與軸承座相配合，起支撐作用；滾動體是借助于保持架均勻的將滾動體分布在內圈和外圈之間，其形狀大小和數(shù)量直接影響著滾動軸承的使用性能和壽命；保持架能使?jié)L動體均勻分布，防止?jié)L動體脫落，引導滾動體旋轉起潤滑作用。 3.5.3.2 滾動軸承的作用 滾動軸承使用維護方便，工作可靠，起動性能好，在中等速度下承載能力較高。與滑動軸承比較，滾動軸承的徑向尺寸較大，減振能力較差，高速時壽命低，聲響較大。滾動軸承座，它包括軸承座、軸承座上溉、第一螺栓組件、軸承座端蓋、密封裝置、密封壓蓋，軸承座底座與軸承座上蓋的左右兩端分別由第一螺栓組件固定連接，軸承座底座與軸承座上蓋內為軸承孔，軸承座端蓋中部為旋轉軸孔，軸承座底座、軸承座上蓋的前后兩側分別由螺栓與軸承座端蓋固定連接，軸承座端蓋外側設有密封腔，密封裝置位于密封腔內，密封裝置外設有密封壓蓋，密封壓蓋由螺栓與軸承座端蓋固定連接；其特征在于：軸承座底座、軸承座上蓋上一共設有三個潤滑孔，三個潤滑孔與軸承孔相通，三個潤滑孔成１２０°布置。本實用新型具有潤滑效果好、安裝方便、可靠性好的特點。 軸承座圖如3-4所示 圖3-4 軸承座示意圖 3.5.3.3 軸承的選擇 選用標準：深溝球軸承(GB/T276-1994)蝸輪軸上的軸承，以及移動支架上軸承主要承受徑向載荷，深溝球軸承滿足需要 各軸承的主要參數(shù): 本設計中有四處使用到了軸承，一處是主軸上兩個軸承，已知此處軸徑d=40mm，所以選內徑為40mm的軸承，在機械設計課程設計手冊中選擇深溝球軸承；查表6-1，選擇型號為6008的軸承。第二處是在曲軸；已知此處軸徑為d=30mm，所以選內徑為30mm的軸承，在機械設計課程設計手冊中選擇深溝球軸承軸承；查表4，選擇型號為6006的軸承。第三處是張緊輪上，根據(jù)載荷的大小選擇型號為6008的軸承。 4其他零部件 4.1 刀片 如圖4-1所示： 圖4-1 刀具圖 有上下兩個刀片，下刀片固定在基座上，上刀片與下刀片中房間有相同發(fā)的五個移動并可鏈接的滑空。，每個滑孔均呈長圓形，既能作為螺栓的連接孔，也能減輕刀片重量。而滑孔的長度也是上、下刀片修剪枝條時作相對直線往復運動的行程距離。同時，多個滑孔在下刀片和上刀6上沿長度方向呈一字型排列設置。所述的下刀片和上刀片穿插內六角螺栓的滑孔內設有相同的滑塊，并要求上刀片與下刀片之間的活動間隙a等于滑塊厚度減去上刀片與下刀片厚度之和，活動間隙a = 0. lmm一0. 2mm。這樣在上、下刀片修剪時，就能避免出現(xiàn)枝葉夾縫的現(xiàn)象，使刀片運轉更順暢、也增強了刀片的切割效果，提高刀片使用壽命。所述的下刀片和上刀片末端設有與綠籬機傳動機構(圖中未示)相連接的連接. 4.2 手動式液壓 液壓泵是液壓傳動系統(tǒng)中的能量轉換元件，是由原動力驅動，把輸入的機械能轉換成為油液的壓力能，再以壓力、流量的形式輸送到系統(tǒng)中去，是液壓傳動系統(tǒng)的心臟，也是液壓系統(tǒng)的動力源。 4.2.1 液壓缸 液壓缸是液壓傳動系統(tǒng)的執(zhí)行元件之一，它是將油液的壓力能轉換為機械能、實現(xiàn)往復直線運動或擺動的能量轉換裝置（輸出力或扭矩），也是液壓系統(tǒng)中應用最多的執(zhí)行元件。 4.2.2 液壓缸的結構 液壓缸通常由端蓋、缸筒、活塞桿、活塞組件、前端蓋等主要部分組成；為防止油液向液壓缸外泄或由高壓腔向低壓腔泄露，在缸筒與端蓋、活塞與活塞桿、活塞與缸筒、活塞桿與前端蓋之間均設置有密封裝置，在前端蓋外側，還裝有防塵裝置；為防止活塞快速退回到行程終端時撞擊缸蓋，液壓缸端部還設置緩沖裝置；有時還需設置排氣裝置。 4.3 滑塊與曲柄連桿 滑塊一端與動刀片相連接，一端與曲柄連桿的一端相連接，曲柄連桿兩端與軸承連接，曲柄連桿一端與傳動的大鏈輪鏈接，這樣可以使刀片在一定的距離內做往復式運動，可以修剪綠籬。 4.4 座位裝配 在該綠籬修剪機上安裝上座位，車架上有支架、刀具、動力機構等做成。目的是為了讓操作人員安全舒適的工作。還有配套的腳輪，給人省力，方便操作人員把車推到工作區(qū)間里。這也是設計中不能忽視的一個地方，設備雖然小，用料也不是很多而且材料也很便宜，但是它的作用也不能小視了，人身安全在任何的設計中都是要考慮到的，一定要做好的任務。 4.5支撐架及其底座的設計 機架支撐著刀具的全部重量，還有帶輪、鏈輪等的重量，在發(fā)動機啟動時同時受著復雜的受載狀態(tài)，因此機架的結構設計，不僅要滿足剛度、抗彎的強度，還要使結構設計合理、穩(wěn)定性好。 槽鋼的矩形截面的具有一定得抗彎強度和抗扭強度。 工字鋼的工字型截面的抗彎強度最高，而抗扭強度最低，適合于受彎為主的機架。 底座框架采用槽鋼焊接，用工字鋼焊接于框架內，作為固定梁。 5 結論 在這次城市綠籬修剪機的設計過程中參考了許多機械零部件設計和機械傳動設計方面的手冊和教科書。這次畢業(yè)設計的目的是綜合我們大學四年所學的專業(yè)知識，結合專業(yè)以外的實際情況，將我們的專業(yè)知識運用到現(xiàn)實的機械設計當中，將所學的專業(yè)知識形成一個較完整的體系。本設計是圍繞園林機械——綠籬修剪機的設計，實現(xiàn)了綠籬修剪的機械化，應用本機器后，可使廣大園林工作人員大大節(jié)省勞動量，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質量。本說明書介紹了綠籬修剪機原理及裝備，并對綠籬修剪機機械的發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展前景作出了簡明的概括和分析。 通過本次課程設計，我深深體會到自己在理論知識方面的欠缺，同時也感到自己在知識的運用上也不夠靈活，這也說明我在學習知識的過程中存在著一些缺點，總結有以下幾點： 1：一開始，沒有把設計的方案確定好，造成在后面的設計中有許多違背機械設計原理的想法，考慮不夠全面，也不是很合理。 2：作為一種產(chǎn)品，外觀的設計也是很關鍵的，這一點我設計的不夠合理。圖紙的布局也不是合理，美觀。 限于本人設計水平存在的局限性，再加上時間比較緊，這次設計并非完美無暇，難免會有一些不合理甚至錯誤之處，懇請各位老師批評指正。 通過這次個人完成的畢業(yè)設計實踐，我全面地復習了大學四年所學的農業(yè)機械專業(yè)知識，初步掌握了一般零件設計和制造原則和方法，也培養(yǎng)了我分析和解決實際問題的能力，進一步提高了我對生產(chǎn)設計的理性認識，對我以后的工作和個人成長有很大的益處。 總體來說，此次課程設計，收獲了很多，平時在學知識的時候，認為用不到，在此次設計中，我感到自己的知識面很窄，對知識掌握得不夠，在設計時，能想到一面，而考慮不到另一面。導致設計做了多次的修改。雖然經(jīng)過了多次的修改，想使其完美，但由于種種原因，也未能使其盡善盡美。 本次設計是對我四年的大學生活做出的總結，同時為將來工作進行了一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后自己的工作生活打下良好的基礎。但是從這次設計中也看出自己的一些不足之處： 1.心態(tài):應該保持認真的態(tài)度,堅持冷靜獨立的解決問題 2.基本:認真學好基本知識,扎實自己的基本知識,使面對問題時不會遇到很多挫折,從而打擊自己的信心,結果使自己很浮躁,越來越不想搞這設計,故應該好好學習基本知識,一步一步的來,不要急功近利! 3.樹立自己的良好形象,樂觀的面對生活,堅持自己的想法和意識 總的說來,雖然在這次設計中自己學到了很多的東西,取得一定的成績,但同時也存在一定的不足和缺陷,我想這都是這次設計的價值所在,以后的日子自己應該更加努力認真,以冷靜沉著的心態(tài)去辦好每一件事情! 致 謝 經(jīng)過兩個多月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。 ??? 在這里首先要感謝我的導師李傳峰老師。李老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從實踐考察到查閱資料，設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。我的設計較為復雜煩瑣，但是李老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。導師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。不僅使我樹立了遠大的學術目標、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導師的指導下完成的，傾注了導師大量的心血。在此，謹向導師表示崇高的敬意和衷心的感謝。 然后還要感謝大學四年來所有的老師，為我們打下機械專業(yè)知識的基礎；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設計才會順利完成。 最后感謝機械電氣化工程學院和我的母校—塔里木大學四年來對我的大力栽培。 參 考 文 獻 [1] 王偉,唐傳茵,張宏,馬少輝,杜志高,移動式綠籬修剪機設計[J].農機化研究, 2010（6）：122～129. 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