手推式绿篱修剪机的设计(定稿).doc
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手推式绿篱修剪机的设计(定稿).doc
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江苏农林职业技术学院
毕业设计(论文)
SNL/QR7.5.4-3
手推式绿篱修剪机的设计
专业机械设计与制造
学生姓名赵男见
班级10机械设计与制造2班
学号201010090231
指导教师戴有华
完成日期2013年05月30日
成绩评议
学号 201010090231姓名赵男见
题目手推式绿篱修剪机的设计
指导教师建议成绩:
评阅教师建议成绩:
答辩小组建议成绩:
院答辩委员会评阅意见及评定成绩:
答辩委员会主任签字(盖章):
年月日
毕业设计(论文)任务书
姓名
赵男见
学号
201010090231
班级
10机制
(2)班
题目
手推式绿篱修剪机的设计
设计(论文)主要内容
研读了绿篱修剪机的一些研究进展,制定了手推式绿篱修剪机的整体设计方案和设计步骤;对手推式绿篱修剪机中各主要零件进行了机械设计;应用UG软件对手推式绿篱修剪机进行三维建模并进行了强度分析,根据分析结果对手推式绿篱修剪机进行了改善;最后解决了手推式绿篱修剪机在实际应用中加工图纸、安装过程指导、以及设备操作说明等细节问题。
重点研究问题
1.制定手推式绿篱修剪机的整体设计方案;
2.对手推式绿篱修剪机进行机械结构设计;
3.应用UG软件对手推式绿篱修剪机进行三维建模;
4.应用UG软件对手推式绿篱修剪机主要零部件进行受力分析;
5.依据分析结果对手推式绿篱修剪机的结构进行优化;
6.给出移动式苗床在实际应用中加工图纸、安装过程指导、设备操作说明。
主要技术指标
1.手推式绿篱修剪机的结构符合功能要求;
2.手推式绿篱修剪机的各主要零件进行了机械强度设计安全系数大于1;
3.应用UG软件对手推式绿篱修剪机进行1:
1地三维建模;
4.分析过程中应用的参数符合实际情况;
5.手推式绿篱修剪机的加工图纸要完备、安装过程指导和操作说明要简单直观。
其它要说明的问题
1.学生要要查阅相关资料,独立完成毕业设计工作;
2.手推式绿篱修剪机的修剪范围接近实际使用情况;
3.设计的手推式绿篱修剪机要功能完备、结构简单、操作方便。
指导老师意见
指导教师签字:
年月日
指导教师意见
对论文的简短评价:
1.指出论文存在的问题及错误
2.对创造性工作评价
3.建议成绩
优良中及格不及格
指导教师签字
年月日
评阅教师意见
对论文的简短评价:
1.指出论文存在的问题及错误
2.对创造性工作评价
3.建议成绩
优良中及格不及格
评阅教师签字
年月日
答辩小组评议意见
学号 201010090231姓名赵男见
题目手推式绿篱修剪机的设计
答辩小组意见:
1、对论文的评价
2.建议成绩等级
优良中及格不及格
3.需要说明的问题
答辩小组长签字
年月日
摘要:
绿篱可以被修剪成各种造型,从而提高了观赏效果和隔离防护的作用,因而绿篱在城市道路和园林绿化中占有重要地位。
规则式绿篱每年须修剪数次,以使绿篱基部光照充足、枝叶繁茂。
目前,园林绿地中绿篱修剪仍然主要靠人工进行,不仅劳动量大、效率低,还常常伴有危险发生,因此迫切需要研制一种适应园林绿化中成块面积相对较小,并具有一定自动化程度的移动式绿篱作业机械来提高林业机械的装备水平。
手推式绿篱修剪机正是要解决绿篱修剪表面平齐性、提高修剪效率和保证作业安全、降低工人的工作强度、并且适用于园林绿地的绿篱修剪设备。
本文以实现手推式绿篱修剪机的主要功能为目标,首先制订了手推式绿篱修剪机的总体设计方案,然后对手推式绿篱修剪机的各主要零件进行了结构设计,接着应用UG软件对手推式绿篱修剪机进行了三维建模和静力学分析,在此基础上确定手推式绿篱修剪机的结构尺寸,最后给出了手推式绿篱修剪机的应用情况。
本文的创新点主要有:
⒈应用UG软件对手推式绿篱修剪机进行了静力学分析,使得设计结果更为精确合理;⒉在支撑架部分运用了齿轮齿条传动,做到了修剪高度可以调节;⒊支撑刀头部分可以左右移动,可以调节修剪宽度范围。
4.设计了篱刀的角度位置调节机构,可以实现水平修剪和竖直修剪。
关键词:
绿篱修剪机;结构设计;静力学分析;UG
Abstract:
Hedgecanbecutintovariousshapes,soastoimprovetheviewingeffectandfunctionofisolation,andthereforehedgeinoccupiesanimportantplaceinthecityroadsandlandscaping.Ruletypehedgemustbecutseveraltimesayeartomakehedgesufficientsunlight,leafyatbase.Gardensnow,stillmainlyrelyonartificialtohedgepruning,notonlylargeamountoflabor,theefficiencyislow,andoftenaccompaniedbydangerhappening,sourgentneedtodevelopapieceuptoadapttotheafforestationareaisrelativelysmall,andhavecertainmobilehedgeoperationofmachineryandautomationtoimprovethelevelofforestrymachineryandequipment.
Handpushtypehedgetrimmeristosolvehedgepruningsurfaceflush,pruningandimproveefficiencyandensureoperationsafety,reduceworkingintensity,andissuitableforthebotanicalgardengreenspacehedgepruningdevice.
Thispaperinordertorealizethehandpushtypehedgecuttingmachine'smainfunctionasthegoal,withhishandpushtypehedgepruningmachineoveralldesignscheme,theopponentthenpushhedgetrimmerhascarriedonthestructuredesignofthemainparts,andthenusingUGsoftwarerivalspushhedgetrimmerfor3Dmodelingandstaticmechanicsanalysis,onthebasisofdeterminethestructuresizehandpushtypehedgepruningmachine,handpushtypehedgepruningmachineisgiventheactualapplicationsituation.
Innovationpointsofthispaperare:
Firstly,usingUGsoftwarerivalspushhedgetrimmerstaticsanalysis,makesthedesignresultismoreaccurateandreasonable;Secondly,thesupportingframepartusingthegearracktransmission,achievedpruningheightcanbeadjusted;Thirdly,supporttheheadpartcanmovearound,adjustablecuttingwidth.Fourthly,designofthehedgecutterAnglepositionregulatingmechanism,canachieveleveltrimmingandverticalclip.
keywords:
Hedgetrimmer;Structuredesign;Staticsanalysis;UG
江苏农林职业技术学院毕业论文(设计)
目录
第一章绪论 1
1.1课题的研究背景及意义 1
1.2国外绿篱修剪机的研究现状 1
1.3国内绿篱修剪机的研究现状 2
1.4论文的研究内容与结构 2
第二章手推式绿篱修剪机的整体设计方案 3
2.1手推式绿篱机的功能规划 3
2.2手推式绿篱机的结构组成 3
2.3手推式绿篱修剪机的工作原理 5
2.4手推式绿篱机的总体尺寸要求 5
2.5手推式绿篱机的设计步骤 6
第三章手推式绿篱机关键零部件的设计 7
3.1手推式绿篱修剪机总体尺寸的确定 7
3.2推车架的设计 7
3.3悬伸横梁的设计 8
3.4可升降的支撑架的设计 10
3.5可升降支撑架的高度调节机构的设计 11
3.6可升降支撑架的位置锁紧机构的设计 11
3.7悬伸横梁的伸出长度调节机构的设计 12
3.8篱刀角度位置调节机构的设计 12
第四章基于UG的手推式绿篱修剪机的三维设计 14
4.1UG软件概述 14
4.2基于UG的手推式绿篱修剪机的三维建模过程 14
4.3基于UG的手推式绿篱修剪机的建模参数 14
4.3基于UG的手推式绿篱修剪机的虚拟装配 18
第五章基于UG的手推式绿篱修剪机的分析与优化 19
5.1UG高级仿真概述 19
5.2基于UG的静力学分析的工作流程 19
5.3确定手推式绿篱修剪机中要分析的零部件 20
5.4对悬伸横梁的静力学分析 20
5.5悬伸横梁的分析结果 22
5.6悬伸横梁的结构优化 23
5.7对可升降支撑架的分析与优化 23
第六章手推式绿篱修剪机的应用 25
6.1手推式绿篱修剪机的设计图纸 25
6.2手推式绿篱修剪机的安装过程指示 25
6.3手推式绿篱修剪机的使用说明 26
第七章总结和展望 28
7.1总结 28
7.2展望 28
参考文献 29
致谢 30
赵男见:
手推式绿篱修剪机的设计
第一章绪论
1.1课题的研究背景及意义
绿篱是由灌木或小乔木以近距离株行密植,形成紧密结合的规则的植物篱笆。
绿篱可以被修剪成各种造型,从而提高了观赏效果、并起到隔离防护的作用,因而绿篱在城市道路和园林绿化中占有重要地位。
目前我国园林绿地中绿篱的用量很大,根据CJJ/T1985—2002《城市园林绿地分类标准》,其中G1公共绿地、G4居住区绿地、G5附属绿地中都有大量绿篱应用,但其主要功能仅局限于分隔道路、作为绿地边界以及模纹绿篱。
绿篱在一定程度上还可以作为园林中实体墙的良好替代品,也可以用作引导人们的走动方向和视觉欣赏方向的空间引导墙[1]。
规则式绿篱每年须修剪数次,为使绿篱基部光照充足、枝叶繁茂,其断面常剪成正方形、长方形、梯形、圆顶形、城垛、斜坡形。
目前使用的绿篱修剪机主要有手持式、背负式和机载自行式等几种,园林绿地中绿篱修剪仍然主要靠人工进行,不仅劳动量大、效率低,还常常伴有危险发生[2],因此迫切需要研制一种适应园林绿化中成块面积相对较小,并具有一定自动化程度的移动式绿篱作业机械来提高林业机械的装备水平。
本文着力研制一种手推式绿篱修剪机,以提高园林景观绿化中的绿篱修剪表面平齐性、提高修剪效率和保证作业安全、降低工人的工作强度、并且适用于地块面积不大的场合。
1.2国外绿篱修剪机的研究现状
园林绿化机械设备的发展已有近百年的历史[3],20世纪早期,西方发达国家已开始在园林绿化的繁重作业中应用机械,那时主要使用起重运输机械和农业机械;20世纪50年代以后,各种园林绿化专用机械开始纷纷面世,如植树机、草坪修剪机、园林拖拉机等;20世纪80年代以后,在欧美发达国家,小型园林绿化机械与设备开始进入家庭;到20世纪末,世界各地大部分城市从公共绿地到庭院绿地的建设和养护已全部实现了机械化作业。
国外绿篱修剪设备的发展己有几十年历史,从便携式绿篱修剪机发展到车载式绿篱修剪机。
便携式以手持式为主,例如“KAAZ”、“洋马”、“星湖”等手提式绿篱修剪机,修剪幅宽为400mm~760mm,分单刀片和双刀片往复式运行两种[4]。
日本的小松、德国的STIHL、瑞典的HUSQVARAN等均生产有各种不同规格的便携式绿篱修剪机[5]。
70年代起,美国和日本为了适应高速公路和园林养护发展的需要,研制并推广车载悬挂式和臂架悬挂式绿篱修剪机。
车载悬挂式绿篱修剪机把往复式切割装置和运送装置结合起来;臂架悬挂式绿篱修剪机是把切割装置安装在液压起重臂上[6]。
农林业机器人生产作业环境比较恶劣,劳动强度大,现在的作业使机械的使用性能受到很大的限制,发达国家劳动力缺乏,机器人在国外农林业上得到了广泛的应用。
1.3国内绿篱修剪机的研究现状
我国对于绿篱修剪作业机具的研制起步较早,生产了几种机型[7],如北京园林机械厂研制的以中频电机为动力的双动往复刀片式;上海园林工具厂生产的电动旋刀式;北京小型动力机械厂生产的SJ700绿篱修剪机。
小型绿篱修剪机以手持式为主,切割装置主要是往复式和旋刀式两种,动力有电动机和小型汽油机的两种。
国内生产的LJ3型绿篱修剪机以1.85kW二行程小汽油机为动力,修剪幅宽为500mm,整机质量为8kg。
大型自走式绿篱修剪机主要有车载式和臂架悬挂式两种,技术比较成熟的有以下3种机型:
一是车载式绿篱修剪机;二是车载悬挂式绿篱修剪机;三是臂架悬挂式绿篱修剪机。
1.4论文的研究内容与结构
本论文研究内容是设计一种在园林绿地绿篱使用的、结构简单紧凑、质量轻巧、操作简便的绿篱修剪机。
采用机械设计方法,针对该绿篱修剪机的使用场合和功能要求,进行绿篱修剪机总体结构设计,然后对绿篱修剪机的关键部件进行机械结构设计,再应用计算机辅助设计与分析的办法,对绿篱修剪机进行整机结构建模,并对主要负重部分的结构进行强度分析和结构优化,最后给出绿篱修剪机的加工制造图纸和使用说明书。
论文的组织结构如下:
第一部分:
绪论,主要介绍了课题研究的意义以及国内外的一些研究进展。
第二部分:
手推式绿篱修剪机的整体设计方案,从总体上设计论证了手推式绿篱修剪机的整体结构,分析了设计中的难点,给出了手推式绿篱修剪机的设计步骤。
第三部分:
手推式绿篱修剪机中关键零件的设计,详细地对苗床中的各主要零件进行了机械设计。
第四部分:
手推式绿篱修剪机的三维设计,应用UG软件对手推式绿篱机进行零部件建模,并将其虚拟装配成整机。
第五部分:
手推式绿篱修剪机的分析与优化,应用UG软件对手推式绿篱修剪机中的零部件进行了静强度分析,依据分析结果对绿篱修剪机结构作改善。
第六部分:
手推式绿篱修剪机的应用,给出了绿篱修剪机的设计图纸、安装过程指导和使用说明。
第七部分:
总结与展望,对设计工作进行总结,并提出了对下一步工作的展望。
第二章手推式绿篱修剪机的整体设计方案
2.1手推式绿篱机的功能规划
园林绿地中使用的绿篱,大多数被修剪成宽度为1200mm左右、高度为1000mm左右,不同地方的绿篱在宽度和高度上有一定的差异。
因此,要求绿篱机的篱刀所处的高度位置和悬伸长度在一定范围内可以调节。
通常的绿篱是被修剪成三面垂直的墙体形状,如图2-1所示。
所以要求绿篱机的篱刀能够在水平位置和竖直位置的切换,以修剪水平面和竖直面。
图2-1常见的绿篱形状
整形修剪的要求是[8]:
高度要一致,整齐划一,篱面及四壁要平整,棱角分明。
因此,要求修剪过程的平稳性好。
采用手推式绿篱机,是为了绿篱修剪的平齐性更好,故手推式绿篱机在前进时,要克服园林绿地不是很平整的问题,使得绿篱水平面的修剪一直很平齐,这就要求绿篱机的推车部分所安装的车轮直径要大一些,使其抗波动性好。
园林绿地中的绿篱长度一般不是特别长,但转折较多,形成围墙效果,所以绿篱机的换向性能要好,以适应不断调整修剪的前行方向,这里考虑推车部分安装的轮子中要有方便换向的万向轮。
绿篱机要能长时间在户外作业,又不方便获得电源的情况下,可以考虑采用汽油发动机作为动力源。
为适应篱刀所处的位置和角度都在一定范围内可调节,故考虑采用钢丝软轴进行传动。
另外,手推式绿篱机要结构简单、方便制造,整机质量轻、结构紧凑、方便操作使用,整机的结构要安全可靠。
2.2手推式绿篱机的结构组成
针对手推式绿篱机的这些功能要求,可以初步确定:
手推式绿篱机主要由推车、汽油发动机、高度可升降的支撑架、悬伸长度可调节的横梁、齿轮齿条调节机构、锁紧机构、篱刀、钢丝软轴组成,如图2-2所示。
1.推车2.汽油发动机3.可升降的支撑架4.悬伸横梁5.篱刀6.手轮7.齿轮
图2-2手推式绿篱修剪机结构组成示意图
推车用于支撑整个机身,要有良好的承受压力的性能,而且整体要较为轻便,材料要方便购买,故可选用圆钢折弯、矩形管焊接或角钢焊接。
为了更美观和使用的舒适,扶手部分选择圆钢,车身部分选择角钢焊接。
其中车轮分为前轮和后轮,两只前轮要直径大一些,承载能力好、抗起伏波动性能好;两只后轮可以采用直径小一些的万向轮,其辅助承载作用,换向要灵活。
汽油发动机具有小巧轻便、转速高和易启动等特点,故选用汽油发动机作为动力。
适用于户外作业,一般远离电源的情况。
另外,比柴油发动机质量轻,还更满足高速修剪作业的要求。
目前,汽油发动机技术比较成熟,按工作方式的不同分为活塞发动机和转子发动机。
按缸数可分为3缸、4缸、6缸、8缸等,市场价格也比较低。
活塞式汽油发动机的价格比较便宜,性价比比较高,所以选用活塞式汽油发动机。
高度可升降的支撑架用以承载悬伸长度可调节的横梁及篱刀,可升降支撑架装入推车上的固定支撑架的孔内,通过可升降支撑架上所焊接的齿条与推车上固定支撑架的装有齿轮形成齿轮齿条副,当齿轮转动时,可以实现可升降支撑架的高度位置的调节。
悬伸长度可调节的横梁安装在可升降支撑架上,并配有防翻钩2只和压紧螺钉1只,2只防翻钩拉开距离布置,可以防止横梁在支撑架上移动时或者承受修剪抗力时翻动,压紧螺钉松开时,横梁在支撑架上可以移动,紧定螺钉拧紧时,横梁被紧固在支撑架上的指定位置。
齿轮齿条调节机构是实现可升降支撑架相对于推车上固定支撑架的高度位置的调节机构,通过转动手轮来带动齿轮转动,齿轮在固定位置自转,带动齿条在竖直方位移动,由于齿条是焊接在实现可升降支撑架上的,从而最终是带动了可升降支撑架在竖直方向上的位置调整。
锁紧机构是安装在推车上固定支撑架上的,由于可升降支撑架直接承受了自重、篱刀重量和修剪抗力,当通过齿轮齿条机构将可升降支撑架调节到某一高度位置时,可升降支撑架只有在锁紧作用下才能保持处于这个高度位置而不至于落下。
锁紧机构的组成是在可升降支撑架的方钢管柱的一个竖直面上钻若干个近距均布的孔,在推车上固定支撑架铰链上联接一个把手,把手上焊有与孔匹配的小圆柱。
当将把手转动使得把手上的柱体嵌入可升降支撑架的方钢管柱的孔内时,即可实现了锁紧,此时可升降支撑架就会保持处于该高度位置。
要调节可升降支撑架所处的高度位置时,先要将把手旋转,使把手上的小圆柱退出方钢管柱的孔。
篱刀是实现绿篱修剪作业的执行部件,绿篱刀刀刃一般有双刃式和单刃式,双刃式修剪受力比较均衡,可以往返修剪,修剪效率更高。
所以刀刃选用双刃绿篱刀,前刃修剪完后刃做完善,这样可以保证切割一次便可达到预期效果。
参考现有园林机械的参数,设定刀片单边齿数为20个。
钢丝软轴是对发动机动力输出轴到篱刀进行动力传递的部件,由于手推式绿篱修剪机的篱刀所处的高度位置、水平伸出位置、以及角度都是在一定范围内可变的,要实现距离和角度都可变的传动,选用钢丝软轴传动是适合的。
软轴主要用来传递转矩,对它的基本要求是耐磨。
钢丝软轴由轴本体、护套和轴端接头组成,可以随意弯曲。
软轴传动距离短,且工作杆又可进行全方位操作,能保证安全可靠地传递运动[9]。
2.3手推式绿篱修剪机的工作原理
手推式绿篱修剪机在汽油发动机工作的情况下,通过钢丝软轴将动力传递给篱刀,篱刀产生修剪作业运动,当工作人员推动绿篱修剪机平稳前行时,即可进行绿篱修剪作业。
此作
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