電動(dòng)茶園修剪機(jī)的設(shè)計(jì)【三維CATIA】【19張CAD圖紙和文檔資料】

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Hedge exuberant growth, enhance the density of the canopy shoots, have a good effect, and can meet the requirements of the canopy surface nurturing. Therefore, Hedge trimmer is the growth of the main technical measures. There is an existing hedge trimmers hand some of the weight is too heavy, labor-intensive shortcomings. This paper presents a double-hedgde surface portable reciprocating hedge trimmers, power section using portable structure, using a small internal combusion engine, the power transmitted through the shaft to the working parts are connected with reducer. Using spur gear reducer, reducer will power to the slider-crank mechanism, slider-crank mechanism driven by a reciprocating cutting blade, cutting blade is desgned based on field research with the existing hedgerow planting width corresponding to the width of the plant, single action, double-hedged blade. This article is designed reciprocating hedge trimmer function largely reduce worksneat crown job. This design of this portable reciprocating hedge trimmers have the following characteristics.1:The body comes generators, power without an external power supply, adaptable, safe operation.2:Reducing the labor intensity of workers when operating.3:The job quality is better and stable performance.4:A multi-purpose machine, both as a hedge trimmer shaping, but also as a lawn edges.5:Wide.Keywords: Hedge; Trimmers; Reciprocating; Reduce - 16 -1緒論1.1 茶園修剪機(jī)的發(fā)展1.1.1國內(nèi)外電展概況茶園修剪機(jī)的知名品牌主要有 STIHL、HUSQVARNA和HOMELITE 等。美國RYOBI公司生產(chǎn)的HT系列茶園修剪機(jī)有3個(gè)型號(hào),即HT816R、 HT818R和HT822R,都使用工頻交流電動(dòng)機(jī),HT822R的功率為348 W,重量2.7 kg,修剪枝條最大直徑9.5mm。HUSQVARNA生產(chǎn)的600HEL型茶園修剪機(jī),功率600W,重量3.3 kg,修剪枝條直徑為1.4 cm,割幅55cm。德國STIHL生產(chǎn)的鋸鏈導(dǎo)板式高枝剪,功率0.9 kW,重量6.7 kg,裝在伸縮桿上可用于修剪高 或?qū)挼牟鑸@。日本小松公司生產(chǎn)的E7B70和HT750型，具有體積小、質(zhì)量輕、噪音小和工作效率高等特點(diǎn)。我國對(duì)于茶園修剪機(jī)的研制起步比較早，有如下幾種類型，比如北京園林機(jī)械廠研制的以中頻電機(jī)動(dòng)力的雙動(dòng)往復(fù)刀片式，上海園林工具廠研究的電動(dòng)旋刀式。我國生產(chǎn)的LJ3型便攜式茶園修剪機(jī)由二沖程小汽油機(jī)驅(qū)動(dòng),功率0.75kW,切割裝置為雙刀片往復(fù)式,每分鐘往復(fù)1000次,修剪枝條直徑15mm,割幅500mm,重量8kg。目前在我國采用的是各種茶園修剪機(jī)，主要有手持式、背負(fù)式和機(jī)載自行式等幾種，由于修剪茶園和茶樹造型的作業(yè)地點(diǎn)變化較大，多采用以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的設(shè)備，也有一些小型的修剪設(shè)備以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，1.1.2 對(duì)茶園修剪機(jī)識(shí)茶園修剪機(jī)又稱茶園機(jī)，是指以汽油機(jī)或電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力用作茶園的修剪、整形等專用的機(jī)械，主要用于茶園修剪。茶園修剪機(jī)按其動(dòng)力可分為手持式汽油修剪機(jī)和手持式電動(dòng)修剪機(jī)；按刀刃數(shù)量又分為單刃茶園修剪機(jī)和雙刃茶園修剪機(jī)。目前以小型汽油機(jī)為動(dòng)力的茶園剪機(jī)是主流產(chǎn)品。茶園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 低的芽萌電新技，增強(qiáng)樹勢，培養(yǎng)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)樹冠。茶園修剪方法主要有幼齡茶園的定形修剪、成齡茶園的輕修剪與深修剪，衰老茶園的重修剪等。我國以往的茶園修剪多是采用人工修枝剪進(jìn)行的，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，作業(yè)質(zhì)量較差。從70年代中期開始研制茶園修剪機(jī)，目前已有單人、雙人和重修剪機(jī)等機(jī)種。本文是根據(jù)單人修剪機(jī)修改進(jìn)行設(shè)計(jì)電動(dòng)式的單人茶樹修剪機(jī)，而單人修剪機(jī)是由 一人手提操作，主要用于茶園的輕修剪和深修剪，同時(shí),也可用作機(jī)械化茶園的修邊，使 茶園行間留出20厘米的間距，以利機(jī)器的通過和操作。單人修剪機(jī)有機(jī)動(dòng)和電動(dòng)兩種類型。70 年代中期，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所等單位研制的中頻電動(dòng)手提式茶園修剪機(jī)，就是以汽油機(jī)帶動(dòng)的中頻電電機(jī)組為電源，中頻微型電機(jī)作動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)型，使用雙動(dòng)往復(fù)刀片，切割幅寬300毫米。但是，使用較多的還是以汽油機(jī)為動(dòng)力的機(jī)動(dòng)型，采用平行往復(fù)刀片，切割幅寬750毫米，中國農(nóng)科院茶葉研究所和安徽省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所近年來研制的單人修剪機(jī)都屬這種類型。這種修剪機(jī)由動(dòng)力、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、減速機(jī)構(gòu)等組成。 動(dòng)力為0.75kw小汽油機(jī)切割器使用往復(fù)式刀片，動(dòng)，往復(fù)頻率為1000次/分。整機(jī)重量5公斤，工作時(shí)由一人手提操作，產(chǎn)生的動(dòng)力，通過離合器、減速器和偏心凸輪帶動(dòng)刀片作往復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)茶樹的切割，每小時(shí)可修剪茶地0.3畝左右。由于使用的汽油機(jī)應(yīng)用了膜片式汽化器，并且吸油裝置采用軟管形式，使進(jìn)油口在任何時(shí)候均可處于油箱內(nèi)最低處，因此，可保證電動(dòng)機(jī)能正常工作。由于刀片鋒利，轉(zhuǎn)速高，所以直徑在10毫米以下的枝條，可一刀利落地切斷。修剪后的蓬面整齊，能修剪出所要求的形狀，修剪質(zhì)量大大超過人工。在我國廣大茶園，尤其在山區(qū)中特別適用。圖1-1 單人手提式茶園修剪機(jī)2系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案根據(jù)圖1-1修改設(shè)計(jì)的電動(dòng)茶園修剪機(jī)首先要通過一個(gè)動(dòng)力源將動(dòng)力傳遞出去。為了讓往復(fù)式剪刀片達(dá)到所需要的速度，傳遞出去的動(dòng)力應(yīng)通過減速機(jī)構(gòu)傳遞給轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)再傳遞到執(zhí)行構(gòu)件。 圖2-1電動(dòng)茶園修剪機(jī)的結(jié)構(gòu)組成 本文可用的方案可分為蓄電池置于機(jī)架桿上和置于背架上兩種，因此該機(jī)器有以下幾種可能的方案可供選擇：a電瓶和電機(jī)組合，且電瓶和電機(jī)都置于機(jī)架上的方案,；由于電瓶的能量密度不高不適于較長時(shí)間的工作，且電瓶和電機(jī)的尺寸空間和重量受到限制因此影響切削的進(jìn)行。b將電機(jī)置于機(jī)架上，考慮到使用時(shí)的方便性，把電瓶放在背部背著。這樣不僅整體的空間更大，也使整機(jī)更加輕巧，所以此方案為更好。 圖2-2a方案a的設(shè)計(jì) 圖2-2b方案b的設(shè)計(jì) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方案：執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是刀片，刀片有圓盤鋸和往復(fù)式刀片，本文采用的是單動(dòng)雙刃往復(fù)式刀片。圖2-3 往復(fù)式刀片最終的方案：確定總方案為電機(jī)置于機(jī)架上，電瓶放在背部背著，刀片為單動(dòng)雙刃往復(fù)式刀片。2.1總體結(jié)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)由以下幾個(gè)方面組成（結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-4所示）：（1）動(dòng)力源： 電動(dòng)機(jī)；（2）減速機(jī)構(gòu)：齒輪減速器；（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：往復(fù)式刀片機(jī)構(gòu)；（4）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：主要是轉(zhuǎn)動(dòng)軸；圖2-4 總體布置圖圖2-4 總體布置圖2.1.1主要技術(shù)參數(shù)剪切力F=100N；切割幅寬750mm（茶樹寬大約1000mm）；剪切最大直徑10mm；刀片切割頻率1000次/min；整機(jī)重8kg（根據(jù)所選材料并稱量所得，機(jī)器5kg，電瓶3kg）效率：0.3畝/小時(shí)；3動(dòng)力選取修剪過程中的功率：本文采用無刷直流電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，刀片為單動(dòng)雙刃往復(fù)式刀片。由上文提到汽油機(jī)式的修剪機(jī)功率為0.75KW，由此查找相匹配的無刷式直流電動(dòng)機(jī)功率為0.8KW，電機(jī)轉(zhuǎn)速為4000r/min,由上文結(jié)構(gòu)圖2-1可以了解總體機(jī)構(gòu)為3級(jí)傳動(dòng)，則有=123，根據(jù)主要技術(shù)參數(shù)可知刀片切割頻率為1000次/min因此傳動(dòng)比取4為合適。計(jì)算傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比計(jì)算為： i=nm/nw=4000/1000=4 n2=n1/i=4000/4=1000r/min n3=n2=1000r/min電機(jī)的選擇所選電機(jī)型號(hào)：10DK230-12圖3-2 電機(jī)構(gòu)造圖 4.傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)4.1齒輪設(shè)計(jì)該機(jī)一天工作8小時(shí)，工作年限為10年，鋸切工作較平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。齒輪傳動(dòng)有直齒和圓錐齒。電動(dòng)茶園修剪機(jī)為往復(fù)式剪刀切，沖擊較小，工作速度不是很高，故可選用7級(jí)精度。根據(jù)1選擇直齒圓柱齒輪為45號(hào)鋼。硬度為240HBS，而齒輪的材料為20Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為56-60HRC，精度等級(jí)為7級(jí)。按硬度下限值，由1中圖10-21（d）中的MQ級(jí)質(zhì)量指標(biāo)查的lim1=lim2=600MPa；由2圖10-20（d）中的MQ級(jí)質(zhì)量指標(biāo)查得EF1=EF2=420Mpa, Flim1=Flim2=200MPa選小齒輪齒數(shù)Z1=14，大齒輪齒數(shù)Z2=414=564.1.1試求小齒輪分度圓直徑由1中設(shè)計(jì)計(jì)算公式（109a） 進(jìn)行試算。既;d1t2.323(KtT1/du+1/uZHZE/H) (4-1)4.1.2計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)V=4.68m/s，7級(jí)精度，由1圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv=1.14直齒輪KHa=KFa=1.2,由1表10-2查得使用系數(shù)Ka=2由1表10-4查得7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)于支承非對(duì)稱布置時(shí)，KHb=1.423由b/h=11.17/2.79=4.00，KHb =1.423查1圖10-13得KFb=1.38故 : K=KaKvKHaKHb=21.141.21.423=3.894.1.3按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑由式1（10-10a）得m=d1/z1=26.46/18=1.47 (4-6)4.1.4按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式1（10-5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為m(2KT1/d(YFaYsa/F)1/3 (4-7)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）由1圖10-2c查得FE1=420MPa；FE2=420MPa；2）由1圖10-18查得系數(shù)KFN1=0.87；KFN2=0.90；取安全系數(shù)S=1.4，由式（10-12）得F1= KFN1FE1/S=(0.87420)/1.4=261F2= KFN2FE2/S=(0.90420)/1.4=270載荷系數(shù) K=3.773）查齒形系數(shù) YFa1= 2.91；YFa2=2.236；4）查應(yīng)力校正系數(shù)由1表10-5查得Ysa2=2.45Ysa1=1.53；5）計(jì)算大、小齒輪的F并加以比較YFa1Ysa1/F1=(2.911.53)/261=0.01956YFa2Ysa2/F2=(2.2361.754)/270=0.01453小齒輪的數(shù)值大設(shè)計(jì)計(jì)算m(2KT1/d(YFaYsa/F)1/3 (4-8)=1.289綜合分析考慮，取 m=1.5 d1=21mm算出小齒輪齒數(shù)Z1=d1/m=21/1.5=14大齒輪的齒數(shù) Z2=uZ1=414=56這樣設(shè)計(jì)出來的齒輪傳動(dòng)，即滿足了接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根疲勞強(qiáng)度。幾何尺寸計(jì)算計(jì)算分度圓直徑d1=z1m=141.5=21d2=z2m=561.5=84a=(d1+d2)/2=52.5計(jì)算齒輪寬度b=dd1=0.521=10.5B1=6 B2=8驗(yàn)算Ft=2T1/d1=23300/27=102.22NKaFt/b=2102.22/13.5=15.14N/mm24000h (4-16)由此可見，軸承的壽命高于預(yù)期計(jì)算壽命，符合要求。5 背架的設(shè)計(jì)及其他部件的選擇1）根據(jù)減速器和電動(dòng)機(jī)得尺寸來初步確定背架的外型2) 保護(hù)罩3) 齒輪罩4) 背帶5) 控制架6）蓄電池的選擇圖5 配電接線6 結(jié)論畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程綜合應(yīng)用實(shí)踐訓(xùn)練，是從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過程。我今天認(rèn)真的進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。說實(shí)話，畢業(yè)設(shè)計(jì)真的有點(diǎn)累。然而，當(dāng)我一著手清理自己的設(shè)計(jì)成果，慢慢回味這幾個(gè)月的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消。雖然這是我剛學(xué)會(huì)走完的第一步，也是人生的一點(diǎn)小小的勝利，然而它令我感到自己成熟的許多，另我有了一中“春眠不知曉”的感悟。 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我深深體會(huì)到，干任何事都必須耐心，細(xì)致。畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，許多計(jì)算有時(shí)不免令我感到有些心煩意亂：有幾次次因?yàn)椴恍⌒奈矣?jì)算出錯(cuò)，只能毫不留情地重來但一想起全臘珍教授平時(shí)對(duì)我們耐心的教導(dǎo)，想到今后自己應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任，想到世界上因?yàn)槟承┘?xì)小失誤而出現(xiàn)的令世人無比震驚的事故，我不禁時(shí)刻提示自己，一定呀養(yǎng)成一種高度負(fù)責(zé)，認(rèn)真對(duì)待的良好習(xí)慣。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我在工作作風(fēng)上得到了一次難得的磨練， 短短幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識(shí)是真正如此的缺乏，自己綜合應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)能力是如此的不足，幾年來的學(xué)習(xí)了那么多的課程，今天才知道自己并不會(huì)用。想到這里，我真的心急了，老師卻對(duì)我說，這說明畢業(yè)設(shè)計(jì)確實(shí)使你有收獲了。老師的親切鼓勵(lì)了我的信心，使我更加自信。 最后，我要感謝我的指導(dǎo)老師教授，是您嚴(yán)厲批評(píng)喚醒了我，是您的敬業(yè)精神感動(dòng)了我，是您的教誨啟發(fā)了我，是您的期望鼓勵(lì)了我，我感謝老師您今天又為我增添了一幅堅(jiān)硬的翅膀。今天我為你們而驕傲，明天你們?yōu)槲叶院?。參考文獻(xiàn)1西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室.機(jī)械設(shè)計(jì)第八版.高等教育出版社.2002：395-773.2吳宗澤，羅圣國.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2006.3南京林產(chǎn)工業(yè)學(xué)院.木材切削原理與刀具M(jìn).北京：中國林業(yè)出版社.1993：177-181.4肖正福，劉淑琴，胡宣萱.木材切削刀具學(xué)M.哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社.1993：383-387.5劉學(xué)龍，金洪，于濤，5ZDB-185A型便攜式電動(dòng)園林整枝機(jī)J.林業(yè)機(jī)械于木工機(jī)械，2000，（8）：32-33.6H李斯特A匹辛格.內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)總輪M.機(jī)械工業(yè)出版社，1983：286-292.7溫松明.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)M.湖南大學(xué)出版社，2003：8-17.8洪鐘德.簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊M.同濟(jì)大學(xué)出版社，2002：395-773.9木工技術(shù)問答編寫組.木工技術(shù)問答M.北京出版社，1986：82-128.10中國建筑西南設(shè)計(jì)院，四川省建筑科學(xué)研究院，重慶建筑工程設(shè)計(jì)院.木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊，1993：1-17.11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)M. 高等教育出版社,2002.12 朱東梅,胥北瀾.畫法幾何與機(jī)械制圖M.北京: 高等教育出版社,2001.13 Johan n BorensteinExperimental Results from Internal Odometry ErrorCorrection with the OmniMate Mobile RobotJIEEE Translations onRobotics and Automation199814(6)：963969.14 王先魁.機(jī)械制造工藝學(xué)M.北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,1995.15 楊旭,王兆安.開關(guān)電源技術(shù)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.16 劉晉春,趙家齊，趙萬生.特種加工M.北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2004.致 謝畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們知識(shí)運(yùn)用能力的一次全面的考核，也是對(duì)我們進(jìn)行科學(xué)研究基本功的訓(xùn)練，培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立地分析問題和解決問題的能力，為以后撰寫專業(yè)學(xué)術(shù)論文和工作打下良好的基礎(chǔ)。本次設(shè)計(jì)能夠順利完成，首先我要感謝我的母校，是她為我們提供了學(xué)習(xí)知識(shí)的土壤，使我們在這里茁壯成長；其次我要感謝工學(xué)院的老師們，他們不僅教會(huì)我們專業(yè)方面的知識(shí)，而且教會(huì)我們做人做事的道理。最后感謝校方為我們提供一個(gè)良好的環(huán)境，使本次設(shè)計(jì)圓滿完成。