電動茶園修剪機的設(shè)計【三維CATIA】【19張CAD圖紙、文檔全套】【NJ系列】

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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 茶園修剪機的發(fā)展1.1.1國內(nèi)外電展概況茶園修剪機的知名品牌主要有 STIHL、HUSQVARNA和HOMELITE 等。美國RYOBI公司生產(chǎn)的HT系列茶園修剪機有3個型號,即HT816R、 HT818R和HT822R,都使用工頻交流電動機,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,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。我國對于茶園修剪機的研制起步比較早，有如下幾種類型，比如北京園林機械廠研制的以中頻電機動力的雙動往復(fù)刀片式，上海園林工具廠研究的電動旋刀式。我國生產(chǎn)的LJ3型便攜式茶園修剪機由二沖程小汽油機驅(qū)動,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，主要有手持式、背負式和機載自行式等幾種，由于修剪茶園和茶樹造型的作業(yè)地點變化較大，多采用以內(nèi)燃機為動力的設(shè)備，也有一些小型的修剪設(shè)備以電動機為動力，1.1.2 對茶園修剪機識茶園修剪機又稱茶園機，是指以汽油機或電動機為動力用作茶園的修剪、整形等專用的機械，主要用于茶園修剪。茶園修剪機按其動力可分為手持式汽油修剪機和手持式電動修剪機；按刀刃數(shù)量又分為單刃茶園修剪機和雙刃茶園修剪機。目前以小型汽油機為動力的茶園剪機是主流產(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行的，費時費力，作業(yè)質(zhì)量較差。從70年代中期開始研制茶園修剪機，目前已有單人、雙人和重修剪機等機種。本文是根據(jù)單人修剪機修改進行設(shè)計電動式的單人茶樹修剪機，而單人修剪機是由 一人手提操作，主要用于茶園的輕修剪和深修剪，同時,也可用作機械化茶園的修邊，使 茶園行間留出20厘米的間距，以利機器的通過和操作。單人修剪機有機動和電動兩種類型。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手提式茶園修剪機，就是以汽油機帶動的中頻電電機組為電源，中頻微型電機作動力的電動機型，使用雙動往復(fù)刀片，切割幅寬300毫米。但是，使用較多的還是以汽油機為動力的機動型，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)機械研究所近年來研制的單人修剪機都屬這種類型。這種修剪機由動力、傳動機構(gòu)、減速機構(gòu)等組成。 動力為0.75kw小汽油機切割器使用往復(fù)式刀片，動，往復(fù)頻率為1000次/分。整機重量5公斤，工作時由一人手提操作，產(chǎn)生的動力，通過離合器、減速器和偏心凸輪帶動刀片作往復(fù)運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對茶樹的切割，每小時可修剪茶地0.3畝左右。由于使用的汽油機應(yīng)用了膜片式汽化器，并且吸油裝置采用軟管形式，使進油口在任何時候均可處于油箱內(nèi)最低處，因此，可保證電動機能正常工作。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2系統(tǒng)的設(shè)計方案根據(jù)圖1-1修改設(shè)計的電動茶園修剪機首先要通過一個動力源將動力傳遞出去。為了讓往復(fù)式剪刀片達到所需要的速度，傳遞出去的動力應(yīng)通過減速機構(gòu)傳遞給轉(zhuǎn)換機構(gòu)再傳遞到執(zhí)行構(gòu)件。 圖2-1電動茶園修剪機的結(jié)構(gòu)組成 本文可用的方案可分為蓄電池置于機架桿上和置于背架上兩種，因此該機器有以下幾種可能的方案可供選擇：a電瓶和電機組合，且電瓶和電機都置于機架上的方案,；由于電瓶的能量密度不高不適于較長時間的工作，且電瓶和電機的尺寸空間和重量受到限制因此影響切削的進行。b將電機置于機架上，考慮到使用時的方便性，把電瓶放在背部背著。這樣不僅整體的空間更大，也使整機更加輕巧，所以此方案為更好。 圖2-2a方案a的設(shè)計 圖2-2b方案b的設(shè)計 執(zhí)行機構(gòu)的方案：執(zhí)行機構(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：確定總方案為電機置于機架上，電瓶放在背部背著，刀片為單動雙刃往復(fù)式刀片。2.1總體結(jié)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)由以下幾個方面組成（結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-4所示）：（1）動力源： 電動機；（2）減速機構(gòu)：齒輪減速器；（3）執(zhí)行機構(gòu)：往復(fù)式刀片機構(gòu)；（4）傳動機構(gòu)：主要是轉(zhuǎn)動軸；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；整機重8kg（根據(jù)所選材料并稱量所得，機器5kg，電瓶3kg）效率：0.3畝/小時；3動力選取修剪過程中的功率：本文采用無刷直流電動機為動力，刀片為單動雙刃往復(fù)式刀片。由上文提到汽油機式的修剪機功率為0.75KW，由此查找相匹配的無刷式直流電動機功率為0.8KW，電機轉(zhuǎn)速為4000r/min,由上文結(jié)構(gòu)圖2-1可以了解總體機構(gòu)為3級傳動，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因此傳動比取4為合適。計算傳動裝置傳動比計算為： i=nm/nw=4000/1000=4 n2=n1/i=4000/4=1000r/min n3=n2=1000r/min電機的選擇所選電機型號：10DK230-12圖3-2 電機構(gòu)造圖 4.傳動部分的設(shè)計4.1齒輪設(shè)計該機一天工作8小時，工作年限為10年，鋸切工作較平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。齒輪傳動有直齒和圓錐齒。電動茶園修剪機為往復(fù)式剪刀切，沖擊較小，工作速度不是很高，故可選用7級精度。根據(jù)1選擇直齒圓柱齒輪為45號鋼。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，精度等級為7級。按硬度下限值，由1中圖10-21（d）中的MQ級質(zhì)量指標查的lim1=lim2=600MPa；由2圖10-20（d）中的MQ級質(zhì)量指標查得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)計計算公式（109a） 進行試算。既;d1t2.323(KtT1/du+1/uZHZE/H) (4-1)4.1.2計算載荷系數(shù)根據(jù)V=4.68m/s，7級精度，由1圖10-8查得動載荷系數(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級精度，小齒輪相對于支承非對稱布置時，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按齒根彎曲強度設(shè)計由式1（10-5）得彎曲強度的設(shè)計公式為m(2KT1/d(YFaYsa/F)1/3 (4-7)確定公式內(nèi)的各計算數(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)計計算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)計出來的齒輪傳動，即滿足了接觸疲勞強度，又滿足了齒根疲勞強度。幾何尺寸計算計算分度圓直徑d1=z1m=141.5=21d2=z2m=561.5=84a=(d1+d2)/2=52.5計算齒輪寬度b=dd1=0.521=10.5B1=6 B2=8驗算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)期計算壽命，符合要求。5 背架的設(shè)計及其他部件的選擇1）根據(jù)減速器和電動機得尺寸來初步確定背架的外型2) 保護罩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)計是我們專業(yè)課程綜合應(yīng)用實踐訓(xùn)練，是從事職業(yè)工作前一個必不少的過程。我今天認真的進行畢業(yè)設(shè)計，學(xué)會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)。說實話，畢業(yè)設(shè)計真的有點累。然而，當我一著手清理自己的設(shè)計成果，慢慢回味這幾個月的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消。雖然這是我剛學(xué)會走完的第一步，也是人生的一點小小的勝利，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，使我深深體會到，干任何事都必須耐心，細致。畢業(yè)設(shè)計過程中，許多計算有時不免令我感到有些心煩意亂：有幾次次因為不小心我計算出錯，只能毫不留情地重來但一想起全臘珍教授平時對我們耐心的教導(dǎo)，想到今后自己應(yīng)當承擔的社會責任，想到世界上因為某些細小失誤而出現(xiàn)的令世人無比震驚的事故，我不禁時刻提示自己，一定呀養(yǎng)成一種高度負責，認真對待的良好習慣。這次畢業(yè)設(shè)計使我在工作作風上得到了一次難得的磨練， 短短幾個月的畢業(yè)設(shè)計，使我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識是真正如此的缺乏，自己綜合應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識能力是如此的不足，幾年來的學(xué)習了那么多的課程，今天才知道自己并不會用。想到這里，我真的心急了，老師卻對我說，這說明畢業(yè)設(shè)計確實使你有收獲了。老師的親切鼓勵了我的信心，使我更加自信。 最后，我要感謝我的指導(dǎo)老師教授，是您嚴厲批評喚醒了我，是您的敬業(yè)精神感動了我，是您的教誨啟發(fā)了我，是您的期望鼓勵了我，我感謝老師您今天又為我增添了一幅堅硬的翅膀。今天我為你們而驕傲，明天你們?yōu)槲叶院馈⒖嘉墨I1西北工業(yè)大學(xué)機械原理及機械零件教研室.機械設(shè)計第八版.高等教育出版社.2002：395-773.2吳宗澤，羅圣國.機械設(shè)計手冊M.北京：機械工業(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.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型便攜式電動園林整枝機J.林業(yè)機械于木工機械，2000，（8）：32-33.6H李斯特A匹辛格.內(nèi)燃機設(shè)計總輪M.機械工業(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.簡明機械設(shè)計手冊M.同濟大學(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)計院，四川省建筑科學(xué)研究院，重慶建筑工程設(shè)計院.木結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊，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.機械制造工藝學(xué)M.北京: 機械工業(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: 機械工業(yè)出版社,2004.致 謝畢業(yè)設(shè)計是對我們知識運用能力的一次全面的考核，也是對我們進行科學(xué)研究基本功的訓(xùn)練，培養(yǎng)我們綜合運用所學(xué)知識獨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)習知識的土壤，使我們在這里茁壯成長；其次我要感謝工學(xué)院的老師們，他們不僅教會我們專業(yè)方面的知識，而且教會我們做人做事的道理。最后感謝校方為我們提供一個良好的環(huán)境，使本次設(shè)計圓滿完成。