茶樹修剪機設計含開題及12張CAD圖

茶樹修剪機設計含開題及12張CAD圖,茶樹,修剪,設計,開題,12,十二,cad 畢業(yè)設計（論文）開題報告課題名稱： 茶樹重修剪機的開發(fā)研究 專 業(yè)： 班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 年 月 日1、課題研究的現狀和意義 本課題即針對成齡茶樹的深修剪、衰老茶樹的重修剪或臺刈面臨的問題及現有修剪設備的不足，研究出一種全新的茶樹重修剪設備，將徹底解決老茶樹重修剪困難的問題。 茶樹修剪是人為地抑制頂端主枝生長優(yōu)勢的措施，可刺激著生部位較低的芽萌發(fā)新技，增強樹勢，培養(yǎng)高產優(yōu)質樹冠。成齡茶樹經多年采摘和輕修剪后，采樹冠摘面上會形成密集而細弱的分枝，這就是常說的“雞爪枝”， 這時，茶樹新梢育芽能力減弱，生長乏力，茶葉產量和品質下降，為更新樹冠采摘面，就得采用深修剪技術，剪去密集細弱的雞爪枝層，使茶樹重新抽發(fā)新枝，提高育芽能力，延長茶樹高產穩(wěn)產年限。深修剪通常剪去冠面1015cm枝梢，目前茶樹的深修剪工作一般用雙人抬修剪機來實施，但雙人抬修剪機比較笨重，且工作效率低。 重修剪的對象則是半衰老和未老先衰的茶樹。這種茶樹，雖然骨干枝的抽生能力仍較強，但生產枝的育芽能力已很弱，芽葉瘦小，葉張薄細，輕伸修剪根本不起作用，即使采用深修剪也不能達到目的，這時，就得采用重修剪技術。重修剪茶樹一般在離地3040cm處修剪樹干。臺刈則是比重修剪更為徹底的改造樹冠的修剪技術，其對象是嚴重衰老的茶樹，但目的與重修剪相同；茶樹臺刈后，從根頸部抽發(fā)的新枝能重新形成樹冠。重修剪及臺刈由于修剪的茶樹枝干一般較粗，現有的茶樹修剪機械很難擔當大任、不但效率低，而且常出現露枝現象；因此許多地方還在采用人工以砍柴刀對枝干進行砍切修剪，勞動狀況惡劣、勞作水平極其落后，另外人工砍切修剪對茶樹生長是十分不利的。 我們的研究將全面提高種茶領域修剪環(huán)節(jié)的機械化、自動化水平，并取得良好的經濟效益和社會效益。2、課題要解決的問題或研究的基本內容本課題主要研究開發(fā)一種適宜于深修剪和重修剪老茶樹的新型修剪設備，對修剪機所用刀片的材料、結構進行分析，使機器能夠用較小的切割動力就能切割較粗的茶樹干，在保證切口平整的同時，幾乎不會出現露剪現象；同時使得這種設備具備自調整適應性，能夠適用于山區(qū)有較大坡度的茶園老茶樹的重修剪，以便既能實現自動化修剪提高修剪效率，又能提高修剪質量。1、整機結構1）修剪機的雙輪底座采用升降式可調結構，可以根據地形的不同進行一定范圍內的自適應調節(jié)，以保證機械的上下自由式移動，同時，對于修剪高度不一樣的茶樹也能夠保證修剪順利進行。2） 修剪機的整個機頭才用的是山角鋸齒形的固定在架子上，在其里面裝有圓盤形的刀片，用來切斷茶樹枝。2、修剪機刀片的結構及材料 1） 刀片結構 刀片的形狀采用圓盤形的多齒刀片，這種刀片更容易把茶樹枝切斷。 2）刀片材料 為切割機配制一種性能優(yōu)異，具有高強度、耐磨性、韌性良好的、能夠承受劇烈沖擊工作條件的材料制成的刀具四）、主要技術指標： 五）、主要經濟指標1）刀具使用壽命：1000h左右； 效率是人工的25倍2）修剪樹高：1070cm； 與人工相比，修剪1 h m2可以節(jié)省1500元費用3）修剪幅寬：1050cm；4）工作效率：最高0.24hm2/h；5）切口平整度：平均80；3、課題研究擬采用的手段和工作路線手段：查閱手冊繪圖數學方法分析計算電腦編程 工作路線： ）方案設計分析）電機選擇）帶和齒輪傳動設計）軸及軸承設計分析）繪制裝配圖及關鍵零件工作圖編寫機械設計課程設計報告4、課題研究進程計劃起始年月 進度目標要求 第三周第四周 開題報告 第五周 完成結構分析 第六周第七周 完成主要數據的計算和結構設計 第八周第九周 完成圖紙的繪制工作第十周 撰寫畢業(yè)論文 5、課題成果論文() 圖紙（） 產品或作品（ ） 應用程序（ ） 其它：指導教師意見： 設計思路基本正確，傳動路線也可行，進度安排得當，希望在設計過程中不斷提升自己的設計思想，同意開題。 指導教師（簽名）： 年 月 日教研室主任意見： 教研室主任（簽名）： 年 月 日目錄第一章 摘要 （1） 第二章 前言 （1）一、修剪機的研制 （2） 二、對修剪機的應用研究 （2）三、對茶樹重修剪機的研究 （2）第三章 設計任務 （3）第四章 設計分析 （4） 一傳動路線的擬訂 （4） 二汽油機的選擇 （5） 三帶輪的設計 （1）帶的設計 （6）（2）帶的設計 （9） *四軸的設計與校驗 （1）軸的設計 （13）（2）軸的設計 （16） （3）軸承的選擇 （18）（4）鍵的選用 （19）五刀片結構的設計及材料的選擇 第五章 心得體會 （19）第六章 參考文獻 （20）第一章 摘要 由于我國種茶歷史悠久，種植地域廣泛，迫切需要機械修剪器具來代替手工修剪機械修剪是解決勞力不足和降低生產成本的根本途徑。而普通修剪機用于重修剪是屬于破壞性使用，一般不宜提倡。本課題即針對成齡茶樹的深修剪、衰老茶樹的重修剪或臺刈面臨的問題及現有修剪設備的不足，研究出一種全新的茶樹重修剪機械設備，并對整機各結構部件進行協(xié)調，對修剪機所用刀片的材料、結構進行分析，研制配套的傳動系統(tǒng)，相應的帶輪，軸，機架，并進行計算和裝配圖的繪制。關鍵字：機械修剪器具，重修剪，全新的茶樹重修剪機械設備，刀片的材料，傳動系統(tǒng)，帶輪，軸，機架。第二章 前言茶樹修剪是人為地抑制頂端主枝生長優(yōu)勢的措施，可刺激著生部位較低的芽萌發(fā)新技，增強樹勢，培養(yǎng)高產優(yōu)質樹冠。茶樹修剪方法主要有幼齡茶樹的定形修剪、成齡茶樹的輕修剪與深修剪，衰老茶樹的重修剪及臺刈等。成齡茶樹經多年采摘和輕修剪后，采樹冠摘面上會形成密集而細弱的分枝，這就是常說的“雞爪枝”， 這時，茶樹新梢育芽能力減弱，生長乏力，茶葉產量和品質下降，為更新樹冠采摘面，就得采用深修剪技術，剪去密集細弱的雞爪枝層，使茶樹重新抽發(fā)新枝，提高育芽能力，延長茶樹高產穩(wěn)產年限。一緒論 深修剪通常剪去冠面1015cm枝梢，目前茶樹的深修剪工作一般用雙人抬修剪機來實施，但雙人抬修剪機比較笨重，且工作效率低。重修剪的對象則是半衰老和未老先衰的茶樹。這種茶樹，雖然骨干枝的抽生能力仍較強，但生產枝的育芽能力已很弱，芽葉瘦小，葉張薄細，輕伸修剪根本不起作用，即使采用深修剪也不能達到目的，這時，就得采用重修剪技術。重修剪茶樹一般在離地3040cm處修剪樹干。臺刈則是比重修剪更為徹底的改造樹冠的修剪技術，其對象是嚴重衰老的茶樹，但目的與重修剪相同；茶樹臺刈后，從根頸部抽發(fā)的新枝能重新形成樹冠。重修剪及臺刈由于修剪的茶樹枝干一般較粗，現有的茶樹修剪機械很難擔當大任、不但效率低，而且常出現露枝現象；因此許多地方還在采用人工以砍柴刀對枝干進行砍切修剪，勞動狀況惡劣、勞作水平極其落后，另外人工砍切修剪對茶樹生長是十分不利的。二國內外同類研究概況目前，國內科研人員對茶樹的修剪研究多集中于茶樹的輕修剪、中修剪機械研制及應用上，而在專門用于老茶樹或未老先衰茶樹的重修剪機械的研究與應用上，還基本處于空白狀態(tài)。1、修剪機的研制由于我國種茶歷史悠久，種植地域廣泛，迫切需要機械修剪器具來代替手工修剪，因此國內在茶樹修剪機具的研制上，已取得了很大進步，國內已有多家單位生產出了多款茶樹修剪機。如南京秦淮園林機械廠生產的單人多功能電動茶樹修剪機，其主要技術參數為：主機重量：2.5kg；電壓：24v；桿長：110cm；功率：100w；轉速：6000轉/分鐘。該機具有環(huán)保節(jié)能，效率高，能耗小，對茶作物無污染等優(yōu)點。浙江省生產的PSM110型茶樹修剪機雙人抬跨行作業(yè)機具，由兩把鋸齒型刀片作相對往復運動完成修剪作業(yè)。修剪機的動力選用日本三菱TL33PVD型汽油機。當汽油機運轉達到一定速度時，離合器先帶動風機運轉，繼而將動力傳輸到減速齒輪箱，減速齒輪與偏心機構設計在同一箱體內，通過一級齒輪減速，動力傳到偏心機構，偏心機構上有偏心方向為180的雙凸臺，帶動連桿驅動刀片作往復運動，完成切割作業(yè)。國外如日產的7-750型單人修剪機配日本單缸二沖程1.03(1.4馬力)汽油機，采用平刀片往復式切割，切割幅寬750。具有以下特點：重量輕、方便于單人操作，平形、弧形樹冠均可使用，適應性很好；發(fā)動機性能好，操作簡便，機身上設有停車按鈕及汽油機調速控制手柄，刀片動、停、快、慢控制十分方便。目前，國內外對茶樹的輕、中修剪機械的研制及應用均已成熟。并進入大面積應用的推廣期。2、對修剪機的應用研究人工修剪每人8小時只能剪0.02hm2，需付酬金1750元/hm2；采用修剪機修剪，二人8小時可修剪0.4hm2，人均工效為手工的10倍，與人工相比費用降低了1312.5元/hm2。采用修剪機進行重修剪時，人工重修剪每人8小時僅能剪0.0133hm2，每天工資需40元，需付酬金3000元/hm2；用修剪機勉強湊合使用，兩人用雙人修剪機作主修剪，另一人用單人修剪機補修遺留枝與邊枝，三人可修剪0.2hm2，工效是手剪的5倍，生產成本是1963元/hm2。與手工相比可降低成本1037元/hm2。1999年單臨安市的深修剪工作就可節(jié)約勞力1050工，節(jié)約生產成本30580余元；重修剪工作可節(jié)約成本13820余元，節(jié)約勞力800工。通過以上研究，過婉珍等人認為：機械修剪是解決勞力不足和降低生產成本的根本途徑。而普通修剪機用于重修剪是屬于破壞性使用，一般不宜提倡。并建議生產廠家能生產專用重修剪機，以滿足用戶需要。華南農業(yè)大學的覃松林研究分析了單、雙人茶樹修剪機使用時應該注意的問題，他重點指出，單人修剪機和雙人修剪機不準作老茶樹的深修剪和重修剪，否則機器將嚴重超載而遭到破壞。3對茶樹重修剪機的研究 通過以上科技人員的研究結果可以看出，茶樹修剪機無論是單人型還是雙人型，都難以承擔起老茶樹的重修剪任務，這迫切需要國內的科技工作者研究開發(fā)出一種專門用于老茶樹的重修剪機械。綜觀國內外，目前對老茶樹重修剪方面的研究很少，而且研究領域也僅僅側重于重修剪工作對茶樹的影響及效應分析，對重修剪機械的開發(fā)和研制以及應用基本上還處于空白狀態(tài)，本課題的開展將打破該領域的空白局面，屬國內首創(chuàng)。第三章 設計任務 （一） 茶樹修剪是人為地抑制頂端主枝生長優(yōu)勢的措施，可刺激著生部位較低的芽萌發(fā)新技，增強樹勢，培養(yǎng)高產優(yōu)質樹冠。茶樹修剪方法主要有幼齡茶樹的定形修剪、成齡茶樹的輕修剪與深修剪，衰老茶樹的重修剪及臺刈等。 （二）、主要技術指標：1）刀具使用壽命：720h左右；2）修剪樹高：250cm；3）修剪幅寬：500cm；4）工作效率：最高0.24hm2/h；5）切口平整度：平均80； （四）、傳動路線的擬定考慮到經濟性及機器的整體結構和所需傳動的準確性，我們擬定了整臺機器的示意圖 （五）、設計步驟 1.基本結構的確定 2.根據基本結構計算分析各個零部件 3.根據設計說明畫出總裝圖4.根據計算結果及總裝圖，畫出各個零件圖 第二章設計分析一 傳動路線的擬定 1.對傳動方案的要求 合理的傳動方案，首先應滿足工作機的功能要求，其次還應滿足工作可靠、傳動效率高、結構簡單、尺寸緊湊、重量輕、成本低、工藝性好、使用和維護方便等要求 2.擬定傳動方案 任何一個方案，要滿足上述所有要求是十分困難的，要統(tǒng)籌兼顧，滿足最主要的和最基本的要求。方案一： 方案二： 考慮到經濟性及機器的整體結構和傳動所需要的準確性，我們分析決定采用結構比較簡單的帶輪傳動，故我們選擇第一種傳動方案。 二.汽油機的選擇 1、已知給定的參數如下： （1）.切削力F=200N； （2）.切削最大半徑R=60mm; （3）.刀片轉速n=1500r/min; 2、汽油機的選擇計算：（如圖）T=FR=200N0.06m=12N.m 選擇2E60C型汽油機，立軸，水冷，P=7.4KW n=2500r/min,T=53N.m三.帶的設計1.確定計算功率 工 況 KA空、輕載起動重載起動每天工作小時數/h1616載荷變動微小液體攪拌機，通風機，和鼓風機（7.5kW）、離心式水泵和壓縮機、輕型輸送機1.01.11.21.11.21.3載荷變動小帶式輸送機（不均勻載荷）、通風機（7.5kW）、旋轉式水泵和壓縮機、發(fā)電機金屬切削床、旋轉篩、劇木機和木工機械1.11.21.31.21.31.4載荷變動較大制磚機、斗式提升機、往復式水泵和壓縮機、起重機、磨粉機、沖剪機、橡膠機械、振動篩、紡織機械、重載運送機1.21.31.41.41.51.4載荷變動很大破碎機（旋轉式。顎式等）、磨碎機（球磨、棒磨、管磨）1.31.41.51.51.61.8 表8.21 工作情況系數KA由表8.21查得=1.1 由式（8.12）得=1.17.4KW=8.14KW2. 選擇普通V帶型號 根據=8.14KW =2500r/min 由圖8.12選用B型普通V帶3. 確定帶輪直徑 根據表8.6和圖8.12選取=140mm 且=140mm125mm 大帶輪直徑為 =/=2500/1500140=233mm按表8.3選取標準植236mm,則實際傳動比I,從動輪的轉速分別為 i=/=236/140=1.69 =/i=2500/1.69=1479r/min 從動輪的轉速誤差為 （1479-1500）/1500100%=-1.4%在5%以內，為允許值4.驗算帶速VV=/601000=18m/s在5-25m/s的范圍內。5.確定帶的基準長度和實際中心距a 按結構設計要求初定中心距 0.7(+)a2(+) 263a 7.確定V帶根數Z 由式(8.18)得Z/ 根據=140mm ，=2500r/min 查表8.10用內插法得 =3.8KW 由式(8.11)得功率增量為 = 由表8.18查得=2.6494 根據傳動比i=1.69 查表8.19得=1.1202 則=2.64942500（1-）=0.7KW 由表8.4查得帶長度修正系數=0.92 由表8.11查得包角系數=0.99 得普通V帶的根數為 Z=8.14/(3.8+0.7)0.920.99=1.98 圓整后得Z=2跟 8.求初拉力及帶輪軸上的壓力 由表8.6查得B型普通V帶每米質量q=0.17kg/m 根據式(8.19)得單根V帶的初拉力為 = = =227.5N 由式(8.20)可得作用在軸上的壓力 =2Z =22272 =904N 9. 設計結果 選擇.2跟B-4000GB1171-89V帶 , 中心距a=505mm ,帶輪直徑=140mm , =236mm ,軸上壓力=904N帶設計 主動輪的轉速1500r/min,從動輪轉速1500r/min1 確定計算功率 工 況 KA空、輕載起動重載起動每天工作小時數/h1616載荷變動微小液體攪拌機，通風機，和鼓風機（7.5kW）、離心式水泵和壓縮機、輕型輸送機1.01.11.21.11.21.3載荷變動小帶式輸送機（不均勻載荷）、通風機（7.5kW）、旋轉式水泵和壓縮機、發(fā)電機金屬切削床、旋轉篩、劇木機和木工機械1.11.21.31.21.31.4載荷變動較大制磚機、斗式提升機、往復式水泵和壓縮機、起重機、磨粉機、沖剪機、橡膠機械、振動篩、紡織機械、重載運送機1.21.31.41.41.51.4載荷變動很大破碎機（旋轉式。顎式等）、磨碎機（球磨、棒磨、管磨）1.31.41.51.51.61.8 表8.21 工作情況系數KA由表8.21查得=1.1 ，由式（8.12）得1.17=7.7KW2. 選擇普通V帶型號根據=7.7KW 由圖8.12選用B型普通V帶3. 確定帶輪基準直徑 根據表8.6和圖8.12選取=125mm ,且為B型V帶最小直徑大帶輪直徑為： =125=125mm按表8.3選取標準值為125mm ,則實際傳動比i ,從動輪的實際轉速分別為： 從動輪的轉速誤差率為： 100%=0 在5%以內，為允許值。4. 驗算帶速V 在5-25m/s范圍內5. 確定帶的基準長度和實際中心距a 按結構設計要求初定中心距 0.07（）() 175500取=200mm由式(8.15)得 =792.5mm由表8.4選取基準長度=800mm a = =6. 校驗小帶輪包角由式(8.17)得 =7. 確定V帶根數Z 根據=125mm =1500r/min ,查表8.10用內插法得 由式(8.11)得功率增量為 由表(8.18)查得 根據傳動i=1 ，查表8.19得=1則 =0 由表8.4查得帶長度修正系數 ，由圖8.11查得包角系數 得普通V帶根數 圓整得Z=28. 求初拉力及帶論軸上的壓力由表8.6查得B型普通V帶的每米質量q=0.17kg/m ,根據式(8.19)得單根V帶的初拉力為： =284N由式(8.20)可得作用在軸上的壓力為： =1136N9. 計算結果 選用2根B-GB1171-89V帶，中心距a=200mm ,帶輪直徑 ，軸上壓力四軸的設計 （一）.軸的計算 1. 選擇軸的材料 ，確定許用應力 因我們設計的軸對材料無特殊要求，故選用45鋼并經調質處理，由表13.4查得強度極限 ，再由表13.2查得許用彎曲應力2. 按扭強度估算軸徑根據表13.1得 ,又由式(13.2)得 因最小軸徑處有鍵槽存在，故將估算增大3%5%取為19.1mm21.1mm由設計手冊查得標準直徑3. 設計軸的結構并繪制機構草圖a.確定各軸段直徑 根據設計手冊公式 取h=2.5mm 初選軸承6307的直徑根據軸承的內徑決定取為的直徑也是根據軸承來定 取為b.確定各軸段長 根據汽油機高度及整機結構，軸的總長為520mm 軸段的長度可以根據所選帶輪寬螺母厚度及安裝結構確定為125mm 軸段的長度根據軸承座端面和帶輪的距離確定為26mm 軸段的長度軸承寬得21mm 軸段用裝刀片，可根據刀片的厚度，螺母和墊片的厚度確定軸長為50mm軸段的長也為軸承寬21mm 軸段的長和軸段的一樣為26mm 最后留下的長度就為軸段的長（二）.軸的校驗 以B為基點 ， 在以C點為基點： 查表13.1得，滿足，故軸的設計滿足要求。 (三).軸承的選擇 應 所以只要邊的軸承可用即可 初選軸承6307 GB/T276-1994 按文獻8-23，基本額定功率為 軸的預期壽命取為 查表得 故6307滾動軸承滿足要求(四). 鍵的選用根據結構選用10110 普通A型平鍵軸的設計 （一）.軸的計算 4. 選擇軸的材料 ，確定許用應力 因我們設計的軸對材料無特殊要求，故選用45鋼并經調質處理，由表13.4查得強度極限 ，再由表13.2查得許用彎曲應力5. 按扭強度估算軸徑根據表13.1得 ,又由式(13.2)得 因最小軸徑處有鍵槽存在，故將估算增大3%5%取為18.820.06mm由設計手冊查得標準直徑6. 設計軸的結構并繪制機構草圖a.確定各軸段直徑 根據設計手冊公式 取h=2.5mm 初選軸承6307的直徑根據軸承的內徑決定取為的直徑也是根據軸承來定 取為b.確定各軸段長 根據汽油機高度及整機結構，軸的總長為470mm 軸段的長度可以根據所選帶輪寬螺母厚度及安裝結構確定為66mm 軸段的長度根據軸承座端面和帶輪的距離確定為27mm 軸段的長度軸承寬得21mm 軸段用裝刀片，可根據刀片的厚度，螺母和墊片的厚度確定軸長為50mm軸段的長也為軸承寬21mm 軸段根據軸承座端面和帶輪的距離確定為26mm 最后留下的長度就為軸段的長 (二).軸的校驗 以B點為基點： 在以C點為基點： 查表13.1得，滿足，故軸的設計滿足要求。 （三）.軸承的選擇 應 所以只要邊的軸承可用即可 初選軸承6307 GB/T276-1994 按文獻8-23，基本額定功率為 軸的預期壽命取為 查表得 故6307滾動軸承滿足要求 （四）.鍵的選用 根據結構選擇1056的普通A型平鍵五刀片結構的設計及材料的選擇 1.刀片的結構采用用圓盤形的刀盤，兩邊有裝有兩個對稱的刀片，刀片示意圖入圖所視： 2.材料的選擇：刀片在高速的環(huán)境下工作，且在剪切過程中，刀片會受到很大的擠壓力，摩擦也會很厲害，需要的硬度也比較高。根據這些我們決定選擇W18Cr4VW18Cr4V是應用最廣泛的高速鋼，其性能只要有：熱處理硬度可達63-66HRC，抗彎強度可達3500MPa，可磨性好。其優(yōu)點：通用性強，工藝成熟。熱處理的主要特點：淬火加高溫（1200攝氏度），以及回火時溫度高（560攝氏度）左右、次數多達三次左右。采用高淬火溫度是為了讓難溶的特殊炭化物能充分溶入奧氏體，最終使馬氏體中W、Mo、V等含量足夠高，保證其熱硬性足夠高；回火溫度心 得 體 會經過自己和小組成員的共同努力，終于將畢業(yè)設計完成了。在這次畢業(yè)設計過程中，我們遇到了許許多多的問題，一遍又一遍的計算，一遍又一遍的修改，一遍又一遍的推敲機械結構，由于一開始對結構的設計不太完美，導致我們走了很多彎路。后來，在完全沒老師的指導下，我們進一步對結構進行了修改和推敲，并得到了比較完善的框架結構。盡管這次設計的時間是短暫的，但是對我來說，收獲卻是很大的，俗話說的好“學到用時方狠少”，以前，我們只知道學知識，但是對知識的吸收和利用并不多，這次畢業(yè)設計，讓我們再次溫習了以前學過的知識，并聯(lián)系起來，運用在自己的設計中。同時也對知識有了進一步的鞏固，不僅讓我們對茶樹的生長和修剪有了進以步的了解，而且也讓我們對office軟件，和計算機繪圖軟件AutoCAD等工具軟件有了熟練的掌握 參 考 文 獻1機械零件設計手冊，吳宗澤，機械工業(yè)出版社，2003年112互換性與測量技術基礎，陳于萍，機械工業(yè)出版社，2003年103機械制圖李澄，吳天生，聞百橋，高等教育出版社，1997年74機械設計基礎。陳立德，高等教育出版社2000年85機械設計手冊，聯(lián)合編寫化學工業(yè)出版社，1981年16工程力學，張定華 ，高等教育出版社， 2000年8第21頁 共21頁茶樹修剪機設計摘 要 由于我國種茶歷史悠久，種植地域廣泛，迫切需要機械修剪器具來代替手工修剪機械修剪是解決勞力不足和降低生產成本的根本途徑。而普通修剪機用于重修剪是屬于破壞性使用，一般不宜提倡。本課題即針對成齡茶樹的深修剪，衰老茶樹的重修剪面臨的問題及現有修剪機設備的不足，研究出一種全新的茶樹重修剪機械設備，并對整機各結構部件進行協(xié)調，對修剪機所用刀片的材料，結構進行分析，研制配套的傳動系統(tǒng)，相應的帶輪，軸，機架，并進行計算和裝配圖的繪制。 關鍵字：修剪機；刀片；傳動系統(tǒng)；帶輪；機架。Abstract BecauseChinaslonghistoryoftea,plantingregion,urgentneedpruninginstruments toreplacemanualmachinemechanicalclipclipistosolvethelaborshortageandreduceproductioncost.Butordinaryclipmachineforweighingclipbelongstothedestructiveuse,shouldnotbecommonly.Thistopicisinthedeepclip,prostaglandteateaofagingweighingclipandproblemsofexistingmachineequipment,trimabrand-newteaweighingclipmechanicalequipment,andtocoordinatethevariouscomponentsofthematerialsusedmachineclipblade,analyzedthestructureoftransmissionsystem,andthecorrespondingbeltwheelshaft,frame,andtheassemblydrawingand. Keywords:Teaheavy;Materials;Transmissionsystems;Beltwheel;frame.目 錄引言11、緒論21.1設計目的及意義21.1.1茶樹修剪的目的及意義21.1.2 茶樹修剪機的設計目的及意義21.2 國內外發(fā)展現狀31.2.1 國內發(fā)展現狀31.2.2 國外發(fā)展現狀41.3茶樹修剪機的應用研究41.4本款茶樹修剪機研發(fā)意義52、設計構思52.1 設計步驟52.2設計的主要技術指標52.3機器的結構構思62.4傳動的方案擬定63、零部件的選型和設計73.1汽油機型號的選擇73.1.1 汽油機的功率計算83.1.2 選取的汽油機型號83.2 普通V帶傳動系統(tǒng)的設計83.2.1 帶的設計93.2.2 帶的設計123.2.3 帶輪和的設計133.3 刀片的設計143.3.1 刀片材料的選擇143.3.2 刀片的結構設計143.3.3 刀片加工路線的制定143.4 軸的設計153.4.1 軸的設計153.4.2 軸的設計183.4.3 軸的設計203.5 機架的設計203.5.1機框的設計203.5.2 機頭的設計213.5.3 機架的結構圖224、結 論245、參考文獻256、附 錄26引 言上個世紀,世界用機器制茶的發(fā)展有了很大的提高。近年來,隨著時間的推移, 傳承名茶文化,茶葉的生產加工逐步擴大影響，然而,更多機械的缺乏普及和落后導致許多生產缺乏集中,無法在更大規(guī)模、更微觀的范圍內實現工業(yè)化發(fā)展產業(yè),并通過人工采摘和管理很多生產方式。伴隨而來的,還有很多限制因素。勞動力短缺,工業(yè)發(fā)展緩慢,加工產品的可靠性得不到保障。在一個有更多可能性的時代,我們應該為此做出一些改變和進步，利用機械實現方便,快捷,安全,可靠的生產方式,使更多的人受益, 同時也完善了當代茶葉的發(fā)展,為未來的發(fā)展留下了更多的可能性和基礎。機器的發(fā)展和普及在生產生活中占有相當的地位,茶葉生產也是如此。其中,茶樹的修剪是一個非常重要的環(huán)節(jié),茶園規(guī)?；a的加工還需要更多的改進和提高, 我要用機械是一種方式,對促進和提高效率有很大的作用,也是非常重要的保障。1、緒 論1.1 設計目的及意義1.1.1 茶樹修剪的目的及意義茶樹的修剪方法主要包括對老化茶樹的重修剪和臺階修剪, 并對成年茶樹進行輕修剪和深修剪,對幼齡茶樹進行整形修剪。茶樹修剪的主要目的是人為控制頂主枝的生長優(yōu)勢, 而是在種植茶樹的地點獲得能刺激下芽生長的新幼枝，開發(fā)高品質的茶樹冠以提高樹木的氣勢。重新修剪的對象是修剪有早衰癥狀的茶樹?；蛘叱霈F半衰老現象的茶樹。相對于這些茶樹它的骨干、雖然主枝的生長能力和提取能力仍然很強,但茶樹的產茶往往需要更多的分枝去抽發(fā)新葉，可是有衰老現象的茶樹它的生育枝育能力已經很弱了，茶芽質量不行，葉片細而小，而且,與幼齡茶樹和成年茶樹一樣,輕修剪和深修剪都不能達到目的,因此有必要對茶樹進行更徹底的修剪,修剪茶樹一般在離地3040cm處修剪樹干，修剪的茶樹干較粗，基本要修剪掉原有的樹面讓茶樹重新生長，這樣就需要重修剪技術。而針對茶樹防治更嚴重老化，就用到臺刈，臺刈則是比重修剪更加徹底的修剪方法，能徹底的改造茶樹的樹冠，修剪后，讓茶樹從根莖部位直接重新抽發(fā)新的枝干然后長成新的樹冠。重修剪和臺刈修剪的對象是較粗的茶樹枝干，特別是衰老嚴重的茶樹，修剪的就的就要求要更加的徹底，現在的機械修剪還不能克服這一要求，難度比較大，效率也比較不理想，還不能保證不漏枝的情況。用人工對茶樹進行砍切修剪的話，勞動力付出艱辛，效率落后，效果不明顯，而且還可能對茶樹造成開裂，切口不平整的后果，影響茶樹的健康和更新狀況。成熟茶樹的修剪是因為成熟茶樹經過多年的采摘和修剪,茶樹就因此產生很多細小的分枝“雞爪枝”，不但密集，而且細弱，這樣生長出來的茶葉品質就會明顯降低，還影響茶樹的新梢的生長以及育芽的能力也下降。然后就必須培育新的育芽樹冠，剪去舊的采摘面，既剪去密集的雞爪枝，讓茶樹抽發(fā)新的生長旺盛且不密集的新枝，以供生產質量優(yōu)質的茶葉。對于深修剪，一般是修剪去茶樹頂面的1015cm，針對成齡樹苗來說，這個修剪高度用單人機械有點不方便且修剪高度有點困難，目前深修剪技術都是采用雙人抬的修剪機，但這個實施機械比較笨重，工作效率也比較低。1.1.2 茶樹修剪機的設計目的及意義 中國是世界上最早發(fā)現和使用茶葉的國家,茶文化源遠流長,也是當然,它也是茶樹的起源地,茶樹在中國被廣泛種植，許多農民種植的主要農作，屬于我國傳統(tǒng)經濟作物。在2010年的茶葉藍皮書中就有提出：2009年在中國的茶園種植面積和產茶量分別達到186萬公頃和135噸，位居世界第一; 茶葉出口30.3萬噸，創(chuàng)匯7.05億美元。其中2013年中國的茶葉貢獻為54億美元，我國茶產業(yè)規(guī)模不斷擴大,經濟進入快速發(fā)展階段。又從“2015年國際茶業(yè)大會”獲知，依據聯(lián)合國糧農組織的數值統(tǒng)計，至20年來，中國近10年的價格都是增長趨勢，已然成為了全世界的最重要的茶葉生產和銷售大國，中國的茶葉生產量持續(xù)增長所以現在的情況下，對于茶樹的修剪技術工作的發(fā)展和開發(fā)是限制茶葉種植產業(yè)快速發(fā)展的重要原因之一，茶樹修剪也是茶園管理茶樹重要管理內容，而對茶樹的深修剪或重修剪工作一般都依靠茶農運用大剪刀的人工修剪的傳統(tǒng)方法，然而就有茶樹修剪工作勞動強度大而且生產效率非常低，作業(yè)質量難以保證。而普通修剪機用于重修剪是屬于破壞性使用，一般不宜提倡。所以茶農迫切需要一款新型茶樹修剪機來對茶樹進行深修剪和重修剪。當然針對茶樹的輕修剪等工作難度小的修剪作業(yè)也可以進行改進和創(chuàng)新。本次設計就是對成熟茶樹進行深度修剪,對老化茶樹進行重新修剪，或臺刈面臨的問題及現有修剪設備的不足，研究出一種全新的茶樹重修剪機械設備，并對整機各結構部件進行協(xié)調，對修剪機所用刀片的材料、結構進行分析，欲研發(fā)出一種手推式茶樹修剪機，避免了手提式或背負式的負荷作業(yè)，可明顯降低勞動強度,提高工作效率一倍,降低生產成本,保證鮮葉質量,實現高要求的清潔規(guī)模生產,可以針對茶樹的修剪高度調節(jié)修剪機高度適應更多修剪條件下的修剪，還可以在地形復雜的山坡上實現機械修剪,減少茶農的勞動力。同時，設計的弧形刀刃能增加了切口的平整度，鎖緊茶樹枝干，能降低修剪對茶樹的傷害。1.2國內外發(fā)展現狀 1.2.1 國內發(fā)展現狀中國從1958年開始研究采茶機械的研發(fā)工作,多年的歷程曲折而漫長。在1965年以前，我國就針對茶園的特點對茶機的動力方式和采摘原理進行的多次研究選擇。到70年代后期，才接著先后提出了十多種單人的采茶機械，可有許多限制因素沒有得到推廣和大量投入生產。然后到70年到末，經日本茶樹修剪機械化的影響，我國才開始了針對茶樹修剪機的設計研制。而這段時期開發(fā)的修剪機的設計動力源均由日本引進，且制造廠企業(yè)又受規(guī)模限制，零部件的質量也得不到保證，欠缺穩(wěn)定，因此未得到快速的推廣。直到80年代末，我國就開始與國外合資生產茶樹修剪機，先后在杭州和長沙兩個地方建成了浙江川崎茶葉機械有限公司和長沙落合茶葉園林機械有限公司。都是從日本引進進口零件完成組裝成型，開始引進國外的生產技術、吸收和發(fā)展，茶樹修剪機機械化開始步入新的發(fā)展階段。目前，國內外科研人員對茶樹的修剪研究多集中于茶樹的輕修剪、中修剪機械研制及應用上，而在專門用于老茶樹或未老茶樹的重修剪機械的研究與應用上，還基本出于空白狀態(tài)。由于我國種茶歷史悠久，種植地域廣泛，迫切需要機械修剪器具來代替手工修剪，因此，國內在茶樹修剪機具的研制上，現在已取得了很大進步，國內已有很多家單位生產出了多款茶葉修剪機。如南京秦淮園林機械廠生產的單人多功能電動茶樹修剪機，其主要技術參數：主機重量：2.5千克；電壓：24伏；桿長：110厘米；功率：100瓦;轉速：6000轉/分鐘。該機具有環(huán)保節(jié)能，效率高，能耗小，對茶葉作物無污染等優(yōu)點。浙江省生產的psm110型茶樹修剪機,雙升降機,橫排作業(yè)設備, 修邊操作由兩片鋸齒葉片做相對往復運動完成。微調器的動力選用日本三菱TL33PVD汽油機。當汽油機達到一定轉速時,離合器首先帶動風扇運轉,然后將動力傳遞給減速變速箱, 減速齒輪與偏心機構設計在同一箱體內,動力通過第一檔減速傳遞給偏心機構, 偏心機構具有偏心方向180度的雙凸臺,帶動連桿驅動葉片前后移動,完成切割作業(yè)。1.2.2 國外發(fā)展現狀國外對茶樹修剪機的研制工作起步比較早。尤其是以日本、前蘇聯(lián)等一些茶葉種植發(fā)達國家研究較深，開發(fā)型號也比較多。早在80年代末期，曾有日本川崎茶機、滴茶機進入中國，占領了中國的大部分茶葉修剪機市場。除本田外,德國的斯蒂爾,日本的小松等園林修剪機在中國茶園得到了廣泛推廣和應用, 以及新大華、日本共存、意大利紅葉,臺灣的海馬、美國的百力通等。在茶樹修剪機械的研制與開發(fā)過程中，也出現了很多的成果作品。例如,日產公司的EB-750單修剪機配備了日本單缸二沖程1.03千瓦(1.4馬力)汽油發(fā)動機, 采用平刀片往復切割,切割寬度750mm。具有以下特點：重量輕,便于單次操作,可采用平冠和彎冠,適應性好;2發(fā)動機性能良好,操作方便,車身設有停車按鈕和汽油機調試控制手柄, 葉片運行速度快、慢,停止控制非常方便。 目前，國外對茶樹的輕、中修剪機械的研制及應用均已成熟，并進入大面積應用推廣期。國內外科研人員對茶樹的修剪研究多集中于茶樹的輕修剪、中修剪機械研制及應用上，而在專門用于老茶樹或未老茶樹的重修剪機械的研究與應用上，還基本出于空白狀態(tài)。1.3 茶樹修剪機的應用研究每個人每八小時只能人工修剪0.02h，酬金1750元/h；使用修剪機修剪八小時兩人可修剪0.4h，人均工效為手工的10倍，與人工比較的花費減少了1312.5元/h。重修剪使用修剪機進行時，人工重新修剪每人只能修剪0.0133hm2,修剪時間為八小時。日薪100元,獎勵7500元/小時;使用修剪機勉強支持工作條件，用雙人修剪機兩人作主修剪，另一人用單人修剪機補修遺留枝與邊枝，這樣三人可修剪0.2h，工效是手工修剪的5倍，勞動成本是4907元/h。與手工相比可降低成本2593元/h。1999年單臨安市的深修剪工作就節(jié)約勞動力1050工，節(jié)約生產成本30580余元；重修剪工作可節(jié)約成本13820余元，節(jié)約勞力800工。經過上面的研究結果，很多專家和學者認為：采用機械修剪的方法是解決降低生產成本和消除勞力不足的根本途徑。不過對于重修剪來說一般的修剪機不能夠完全的滿足修剪要求，會對機器和茶樹都帶去影響，還需要繼續(xù)改進和創(chuàng)新以達到使用要求，滿足生產使用。就有華南農業(yè)大學的覃松林對單、雙人茶樹修剪機使用時應該注意的問題進行了針對的研究分析，曾著重提出，單、雙人修剪機不能夠作為使用在老茶樹上的深修剪和重修剪，這將對機器造成嚴重超載使其遭到破壞。1.4 新型茶樹修剪機研發(fā)意義通過以上經過許多研究人員的研究結果我們可以得出，茶樹修剪機在針對茶樹修剪的工作中起到了很大的作用，對于茶樹的輕修剪,成熟茶樹的輕、深修剪都是研發(fā)出來的相對修剪模式的設備,對茶樹修剪做出了很多方便和效率的提高，在很大程度上解放了勞動力。但是其中任然有很多問題沒有解決，在現有的器械上，針對老茶樹的修剪沒有得到根本的解決，仍有很大的阻礙，而且現有的器械都偏向于人工操作，單人式、手抬式，很大局限的提高了效率的基礎上沒有解放勞動力。這迫切需要國內的科技工作者研究開發(fā)出一種可以用于解決老茶樹的重修剪問題的機械，且對實現機械化，自動化的方面進步。 綜觀國內外，對茶樹的整形修剪都有研究，但目前對老茶樹重修剪這以整形修剪方面的研究很少，而且研究領域也僅僅側重于重修剪工作對茶樹的影響及效應分析，對重修剪機械的開發(fā)和研制以及應用基本上還處于空白狀態(tài)，本設計將向著這一方面進行設計，希望可以得到新的發(fā)現和突破。2、設計構思 2.1 設計步驟（1）搜索關于茶樹的相關介紹，了解茶樹修剪的基本內容；（2）查閱大量的茶樹修剪設備及相關修剪機械的相關文獻；（3）根據準確要求擬定茶樹修剪的主要技術指標； （4）根據機器的技術指標、工作場所等進行設計分析，尺寸分析；（5）初步確定整臺機器的結構,擬定傳動方案；（6）具體零部件的選型、設計校核；（7）裝配圖和零件圖的繪制。2.2 設計的主要技術指標本次設計的主要技術指標如下：（1）刀具的使用壽命：720h左右；（2）修剪樹高：30-70cm；（3）修剪幅寬：80-110cm； （4）工作效率：最高0.24h/h；（5）切口的平整度：平均80%2.3 機器的結構構思 目前，茶樹修剪機都是在戶外工作，動力不宜選取電動機，柴油動力馬達相對笨重，一般首選小型的汽油機。希望在能夠滿足機械傳動動力，達到能夠滿足切割工作的情況下，可以盡量的做出機械傳動的簡單，同時降低生產成本，所以不選擇用齒輪的傳動，選擇用皮帶傳動。在針對修剪幅寬的方面，根據茶樹的幅寬，設計在機架前修剪位置，并列安置四個刀片，通過相對帶輪結構帶動工作，通過軸傳遞，連接帶輪和刀片，軸兩端安裝軸承實現軸的固定和轉動?？紤]采用手推式作業(yè)，可以靈活工作，降低勞動強度和更廣泛的適應多種復雜地形且能減輕修剪機的自重和生產成本，在機架把手與機架連接處設計了一個角度可調節(jié)的定位銷，茶樹修剪機的高度可以調節(jié),設計的每個部件都安裝在機架上。在機架的前端可以裝上機頭，可以有利于修剪作業(yè)。綜合考慮上述傳動、技術指標、結構位置擬定了設計思路。 2.4傳動的方案擬定2.4.1傳動方案的要求 1.滿足工作可靠,傳動效率高;2.使用維護方便; 3.結構簡單、體積小巧、重量輕、成本低、做工好;4.合理的傳動方案應首先滿足工作機器的功能要求;2.4.2擬定傳動方案根據上述的結構構思，擬定了兩種傳動方案。 以下兩圖中的四個刀片結構是垂直于紙面并列安置在機架上的，以求達到設定的修剪幅寬。傳動方案一：1.帶輪 2.汽油機 3.傳動軸 4.刀片 傳動方案二：1.汽油機 2.聯(lián)軸器 3.減速器 4.帶輪 5.傳動軸 6.刀片方案一中的動力直接通過V帶，從汽油機輸送到帶輪上；方案二的動力則是通過聯(lián)軸器和減速器傳輸到帶輪上的，提高了機器的生產成本，維修難度較大，同時也增大了機器的結構尺寸和重量?？紤]到經濟性及機器的整體結構和傳動所需要的準確性，我們分析決定采用結構比較簡單的帶輪傳動，故我們選擇第一種傳動方案。3、零部件的選型和設計 基于上述設計構思確定的傳動方案，接下來就可以進行具體零部件的設計。本章節(jié)的主要內容包括汽油機型號的選取、普通V帶傳動系統(tǒng)的設計、刀片的設計、軸的設計校核和機架的設計。其中V帶傳動系統(tǒng)的設計包括皮帶的設計和皮帶輪的設計兩部分。3.1汽油機型號的選擇 查閱茶樹修剪的相關資料，確定刀片的切削力、轉速和切削半徑，基于上述參數可以計算出刀片的功率，進而可以選定汽油機的型號。確定有關參數如下： （1）根據木結構設計規(guī)范中木材的最大橫紋抗剪強度為3.5N/mm,最小橫紋抗剪強度為3.2N/mm,因為修剪茶樹頂面茶枝相對茶莖較細小，所以取刀片的切削力F=200N；（2）刀片切削的最大半徑R=60mm；（3）刀片轉速n=1500r/min； 刀片示意圖3.1.1汽油機的功率計算T1=FR=2000.06=12N.mPw=Tn/9550=121500/95501.8kwP1=1.8/（0.980.94）2.2kwP2=1.8/（0.980.94）2.1kwP3=1.8/（0.980.94）2kwPD=P1+P2+P3=6.3kw3.1.2選取的汽油機型號查閱文獻，選擇2E60C型汽油機，額定功率P=7.4kw，額定轉速n1=2500r/min,立軸，扭矩T=53N.m,外形尺寸為317.5354.5353mm，凈重15.8kg。=3.2普通V帶傳動系統(tǒng)的設計普通V帶傳動系統(tǒng)的設計主要內容包括：帶、帶的設計以及相應帶輪的設計。各帶及帶輪在傳動機構中的位置如圖所示由于帶和帶及帶是同步帶，故設計其中之一就可以，這里設計的是帶二。 3.2.1 帶的設計（1）確定計算功率Pca1表3-1工作情況系數KA工 況 KA空、輕載起動重載起動每天工作小時數/h1616載荷變動微小液體攪拌機，通風機，和鼓風機（7.5kW）、離心式水泵和壓縮機、輕型輸送機1.01.11.21.11.21.3載荷變動小帶式輸送機（不均勻載荷）、通風機（7.5kW）、旋轉式水泵和壓縮機、發(fā)電機金屬切削床、旋轉篩、劇木機和木工機械1.11.21.31.21.31.4載荷變動較大制磚機、斗式提升機、往復式水泵和壓縮機、起重機、磨粉機、沖剪機、橡膠機械、振動篩、紡織機械、重載運送機1.21.31.41.41.51.4載荷變動很大破碎機（旋轉式。顎式等）、磨碎機（球磨、棒磨、管磨）1.31.41.51.51.61.8查表得工作情況系數為Ka=1.1，由查詢公式得（2）選擇普通V帶的型號因pca1=8.14kw,n1=2500r/min,參考文獻中的普通V帶選型圖,選擇B型普通V帶。（3）確定帶輪直徑 dd1 dd2查閱文獻，選取dd1=140mm并且。大帶輪的直徑為 根據普通V帶輪的標準直徑系列表，選取標準值dd2=236mm。（4）定帶的基準長度Ld1和實際中心距ai按結構設計要求初定中心距，由初選帶傳動的中心距公式得：0.7（dd1+dd2）a012(dd1+dd2)263mma0175mm。大帶輪直徑為：=125mm。選取標準值為125mm，則實際的傳動比為I，從動輪的實際轉速分別為：=1 =1500r/min（5）確定帶的基準長度Ld2和實際中心距aI按結構設計要求初定中心距a02由相應計算公式得0.07（ddI+ddII）a022(ddI+ddII)175mma02500mm，取a02=200mm。由中心距近似公式得=792.5mm選取基準長度Ld2=800mm。aI=200+=204mm中心距的范圍amin2=aI-0.015Ld2=304-0.015800=188mmamax2=aI+0.03Ld2=304+0.03800=224mm（8）確定V帶的根數Z2根據ddI=125mm，nI=1500r/min,用插值法得：P02=3.23kw。帶長度修正系數KL2=0.97，包角修正系數Ka2=1。根據傳動比I=1，查表得額定功率增量為：。=1.9圓整后得帶II的根數為：Z2=2。3.2.3 帶輪和的設計由于帶輪和的基準直徑相同，安裝處的軸直徑相同，為了便于加工，取用和帶輪完全相同的帶輪。3.3刀片的設計刀片是茶樹修剪機上實現切割步驟的重要部件，一般的國產的刀片的使用壽命在300h以上。為了能夠達到相應切割效果，適應切割強度，應從刀片的材料選擇、結構設計等方面讓刀片達到使用效果。3.3.1 刀片材料的選擇刀片在切割的工作環(huán)境下，通過帶輪機構帶動軸轉動，使軸端刀片高速轉動實現切割工作，期間，刀片受到很大的摩擦力，阻抗力及擠壓力。所以刀片的材料必須具備良好的耐磨性、韌性還有很高的硬度。W18Cr4V高速工具鋼是應用最廣的，熱處理后硬度可達到63-66HRC,抗彎強度可達到3500MPa，具有較高的硬度。優(yōu)點：通用性好，易于磨削加工，工藝成熟。3.3.2 刀片的結構設計 刀片的結構采用圓形的刀盤，兩邊裝有兩個對稱的刀片，刀片是一次性鑄造而成的，滾刀在高速旋轉的同時與樹干緊密接觸，將樹干一層層刨削掉。由于刀刃有一個半徑為30mm的弧度，能很好的鎖緊樹干，順勢把樹枝割斷，降低了撕裂度，增加了切口的平整度。其結構示意圖如下：. . 刀片結構示意圖3.3.3 刀片加工路線的制定 高速工具鋼的加工工藝已經成熟，完全可以加工出上述結構的刀片。刀具從選材到包裝，經過精細打磨，需要30多道工序才能完成。（1） 刀具制造工序流程剪板（開料）沖坯 打嘜沖眼調直迫刀熱處理水磨（單面、雙面磨）打砂（打刀背、打刀面、打刀柄）拋光（機拋）開刃口（機械開刃口）打披鋒釘刀注塑批水口改刀打水磨砂帶除臘表面處理。3.4 軸的設計本章軸的設計主要包括軸I、軸II、軸III和軸IV的設計3.4.1 軸的設計（1）軸的設計計算P4=P12=7.40.94=7kw1）選擇軸的材料，確定許用應力選用45鋼進行調質處理。通過常用材料及其主要力學性能得到拉伸強度極限=640MPa,許用彎曲應力=60MPa。2）按扭轉強度估算軸的最小直徑DI查得A0=107118cm。由軸的直徑公式可得 (3-11)18.1920.1mm取DI=20mm。3）設計軸的結構并繪制機構草圖a.確定各軸段的直徑帶輪的另一端需要軸肩定位，由DI=20mm，軸肩高度h1=（0.070.1）DI =（1.42.0）mm。取h1=2.5mm,則DII=DI+2h1=25mm。直徑為DII處的軸段是一軸環(huán)，軸環(huán)的寬度L11.4h1=3.5mm，取L1=10mm。再由h2=（0.070.1）DII=（1.752.5）mm。 取h2=2.5mm，則DIII=DII+2h2=30mm，這段軸是用來安裝軸承的。查文獻，初步選用型號為6406 GB/T 276-1994的軸承，內徑30mm,外徑90mm,寬度23mm。根據軸承內圈安裝尺寸dmin=39mm，取DIV=42mm第V段軸也是來安裝軸承的，故DV=DIII=30mm。軸承另一端需要軸肩定位，daminDIVd，綜合考慮此處定位。由于軸承的安裝需要和刀片保持一定距離，取第VI段軸的直徑為DVI=DII=25mm。第VII段軸是用來安裝刀片的，為了便于加工，取第VII段軸的直徑為DVII=DI=20mm。綜上所述:DI=DVII=20mmDII=DVI=25mmDIII=DV=30mmDIV=42mmb.確定各軸段長度根據汽油機的高度及整機結構，確定軸的總長為470mm。由上述帶輪的設計可知，帶輪的寬度B1=37mm。查閱文獻6中高強度墊圈表3.2-92（GB/T 3632-1995），墊圈選用鋼結構用扭剪型螺栓用墊圈，最大厚度Smax=4.8mm。直徑為DI處的軸段主要是用來安裝2個2輪槽的帶輪輪槽的帶輪，根據帶輪寬度、墊圈的厚度以及安裝的結構確定此處的軸長LI=140mm。直徑為DII處的軸段長度，可以根據設計經驗，確定軸承端面和帶輪的距離為LII=24mm。直徑為DIII處的軸段長度是軸承的寬度LIII=B=23mm。直徑為D7處的軸段是用來安裝刀片，根據刀片的厚度、螺母的長度以及墊片的厚度確定軸長為LVII=50mm。直徑為D5處的軸段也是用來安裝軸承，長度LV=23mm。直徑為D6處的軸段和D2處一樣長LVI=24mm。最后留下的軸長就是第4段軸的長度了，LIV=186mm。軸的最終尺寸如下圖所示：軸結構圖 (2) 軸承的定位 三個軸承的軸向定位方式相同，現只設計軸I上的軸承定位。 首先設計了安裝軸和軸承的支架，再根據軸承的外形尺寸而設計出了軸承座，最終將軸承座通過12個直徑為7mm的螺栓固定在軸承支架上，進而就可以固定軸承了。軸承座的結構圖如下： 軸承座結構圖 （3）鍵的選擇考慮到此處連接需要結構簡單、裝拆方便、對中性要好，故選用平鍵連接。查閱文獻6中普通平鍵型式尺寸表5.1-32，選用鍵6110GB/T 1096-2003的圓頭普通A型平鍵。3.4.2 軸的設計（1） 軸的功率計算 1) 選擇軸的材料，確定許用應力 因我們設計的軸對材料無特殊的要求，故選用45鋼并經調質處理，其抗拉強度極限，許用彎曲應力=60MPa2) 按扭轉強度估算軸的最小直徑DI查表得A0=107118cm17.118.9mm對于d100mm的軸，最小軸徑處有1個鍵槽時，應將軸徑增大5%7%，為18.8mm20.6mm根據軸的長度標準GB2822-81，取DI=20mm3) 設計軸的結構并繪制機構草圖a.確定各軸段的直徑帶輪的另一端需要軸肩定位，由DI=20mm，軸肩高度h1=（0.070.1）DI =（1.42.0）mm。取h1=2.5mm,則DII=DI+2h1=25mm，直徑為DII處的軸段是一軸環(huán)，軸環(huán)的寬度L21.4h1=3.5mm，取L2=10mm。再由h2=（0.070.1）DII=（1.752.5）mm。取h2=2.5mm，則DIII=DII+2h2=30mm，這段軸是用來安裝軸承的。查表初步選用型號為6406 GB/T 276-1994的軸承，軸承寬度B=23mm。軸承內圈安裝尺寸damin=39mm，取DIV=42mm。第V段軸也是來安裝軸承的，故DV=DIII=30mm。軸承另一端需要軸肩定位，daminDIVd，綜合考慮此處定位。由于軸承的安裝需要和刀片保持一定距離，取第VI段軸的直徑為DVI=DII=25mm。第VII段軸是用來安裝刀片的，為了便于加工，取第VII段軸的直徑為DVII=DI=20mm。綜上所述:DI=DVII=20mmDII=DVI=25mmDIII=DV=30mmDIV=42mmb.確定各軸段長度根據汽油機的高度及整機結構，確定軸的總長為360mm帶輪寬B=（z-1）e+2f式中：z-輪槽數；e-槽間距；f-槽邊距；取e=15mm，f=11mm，代入數據得2輪槽的帶輪寬度B3=37。墊圈選用鋼結構用扭剪型螺栓用墊圈，最大厚度Smax=4.8mm。直徑為DI處的軸段主要用來安裝1個2輪槽的帶輪，根據帶輪寬度、墊圈的厚度以及安裝的結構確定此處的軸長LI=100mm。直徑為DII處的軸段長度，可以根據設計經驗，確定軸承端面和帶輪的距離為LII=24mm。直徑為DIII處的軸段長度是軸承的寬度LIII=B=23mm。直徑為D7處的軸段是用來安裝刀片，根據刀片的厚度、螺母的長度以及墊片的厚度確定軸長為LVII=50mm。直徑為D5處的軸段也是用來安裝軸承，長度LV=23mm。直徑為D6處的軸段和D2處一樣長LVI=24mm。最后留下的軸長就是第4段軸的長度了，LIV=116mm。 2）軸的最終結構尺寸如下圖所示：軸結構圖 (2） 鍵的選擇查閱文獻，選用鍵690GB/T 1096-2003的圓頭普通A型平鍵。3.4.3 軸的設計1）軸的功率計算 1) 選擇軸的材料，確定許用應力 因我們設計的軸對材料無特殊的要求，故選用45鋼并經調質處理，其抗拉強度極限，許用彎曲應力=60MPa2）軸的最終尺寸如下圖所示：軸結構圖（2）鍵的選擇選取鍵640GB/T 1096-2003的圓頭普通A型平鍵。3.5 機架的設計 在完成上述設計后，可根據以上設計內容確定機架的結構和尺寸。主要內容包括以下幾個方面的設計：機框和機頭的設計，加上上述帶和軸的尺寸。機框是用來放置汽油機、安置機頭和車輪支撐軸的，進而才能安裝傳動軸、帶輪和帶。基于設計參數，綜合考慮，就可以設計出機架的整體結構尺寸。3.5.1 機框的設計（1）設計參數1）修剪幅寬為500mm2）汽油機量15.8kg，外形尺寸317.5354.5353mm3）人的身高估計為170cm（2）設計過程根據汽油機的外形尺寸可以定出安裝動力處的位置尺寸，由于人的身高為170mm，斜坡處的水平長度為277mm，故傾斜角為安裝支撐軸處的直徑選為標準系列內的51mm，修剪幅寬為500mm，故機框的寬度為500mm，其他尺寸的設計參見非標件的設計，這里過程略去。設計的機框的結構尺寸如下所示機框3.5.2 機頭的設計機頭的作用是在修剪機向前移動的過程中，將茶樹的枝干分開，使其更好地與刀片接觸，刀片可以鎖緊枝干，降低切口的撕裂度。機頭的材料選用40Cr的鋼材，厚度取為10mm，長度就是修剪幅寬500mm。為了在夾角的最低處能將枝干固定住，便于刀片的切割，留出了一定的弧度，故機頭夾角設計為58o。最終的機頭結構圖如下所示：機頭3.5.3 機架的結構圖最終機架的結構圖如下所示：機架的結構圖4、結 論這個畢業(yè)設計,一般來說,可以分為兩個階段。第一階段是在獲取大量信息的基礎上,進行總體設計和零部件設計。首先要確定茶樹修剪機的整體結構和傳動方案,然后進入零件的設計。在整個設計過程中,公式的應用較多,加上大量的計算和參考資料, 感覺比較枯燥,大部分結構和尺寸都要計算或借鑒可靠設計原則的經驗。主要是刀片和機架都是非標件，結構很難確定，為此我專門了解了刀具的設計資料，最終采用弧形的刃口來切割茶樹枝干，可以降低對茶樹的損傷。機架的結構尺寸只能根據技術指標和設計的各個零部件的尺寸來確定。第二個階段是圖紙的繪制以及設計說明書的編寫。這個階段我需要完成刀具和帶輪的零件圖以及裝配圖的繪制。對機械制圖和公差配合等知識要求較高，先需要查閱大量的資料，然后再根據設計好的尺寸結構進行繪制和標注。這次設計中不足之處在于自己設計方面的知識很匱乏，導致我設計過程進展的很困難。例如：在設計機架時，我只能根據緒論里的技術指標以及設計好的各個零部件的尺寸來確定機架的尺寸，尤其在設計各個零件之間如何固定連接很困難。在設計期間,我過著非常充實的生活。在一次次解決困難的過程中,我一次次體會到了解決問題的樂趣。通過這次設計提高了我收集資料的能力、思維能力、解決問題的能力以及繪圖等各方面的能力。5、參考文獻1 胡健，何增富，詹國祥等茶樹修剪采摘機械的現狀及展望J農業(yè)裝備技術，2011，37（5）：21.2 權啟愛我國茶葉機械化的發(fā)展現狀與展望J中國茶葉，2006，28（6）：4-8.3 潘周光，毛文茶樹重修剪機的研制概況J林業(yè)機械與木工設備，2008，36（7）：6-8.4 權啟愛國內采茶機械化的新進展J茶葉機械雜志，1994，（1）：14-16，37.5 周章添，譚小紅，潘周光茶樹重修剪機研制進展及改進設計J茶葉雜志，2008，34（2）：111-114.6 王少懷，徐東安，高紅霞機械設計實用手冊M北京：機械工業(yè)出版社，20097 王建軍，譚旭光，孫祖梅等內燃機及配附件產品供應目錄M北京：機械工業(yè)出版社，20108 濮良貴機械設計M北京：高等教育出版社，20069 劉鴻文材料力學M北京：高等教育出版社，200411 甘永立幾何量公差與檢測M上海：上海科學技術出版社，200812 朱冬梅，胥北瀾，何建英等畫法幾何及機械制圖M北京：高等教育出版社，200813 趙健，張紅松，胡仁喜等Autocad 2009中文版教程機械設計實例M北京：機械工業(yè)出版社，200914 JB/T 56742007茶樹修剪機S北京：機械工業(yè)出版社，2007.15 趙程，楊建民機械工程材料M北京：機械工業(yè)出版社，200916 陸玉，馮立艷機械設計課程設計M北京：機械工業(yè)出版社，2010.6、附 錄圖紙刀片示意圖帶輪的結構圖帶輪的結構圖刀片結構示意圖軸示意圖軸結構圖軸結構圖軸結構圖機框機頭機架的結構圖44