全自动模纹修剪机设计毕业设计(编辑修改稿)

全自动模纹修剪机设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

与下刀刃相对移动产生剪切力。 以此便能对其进行力学分析，得到如图 32 所示的受力分析： 图 32 修剪机修剪部受力草图 如图所示，由齿轮的啮合转动对连杆产生作用力，作用力 Fa2 方向沿着齿轮的切线方向，力作用与连杆，因此对其进行受力分析得到 Fa2=Fa1+Fa3 （ 31） 其中 Fa3 的力沿着连杆传递给刀具与连杆的交接螺栓处。 因此，刀具处连杆给予济南大学毕业设计 9 刀具的力为 Fb2=Fa3。 而将 Fb2 进行分解可以得到 Fb2= Fb1+Fb3 （ 32） 参照力矢量关系我们可以得到 Fa3= Fa2 Cos∠ a （ 33） Fb3= Fb2 Cos∠ b= Fa2 Cos∠ a Cos∠ b （ 34） 式中： A： Fa3 和 Fa2 间的夹角 ； b： Fb2 和 Fb3 间的夹角 ； 因此我们可以发现力的传递跟连杆和刀具间的夹角有函数关系，而且连杆长度和传递齿轮和刀具见距离有函数关 系。 传递齿轮与刀具间距离越小力的传递效率越高，反之则传递效率低；连杆的长度越长传递动力的效率越高，反之则效率降低。 因此设计时，在条件允许的范围内，我们应当适当的加长连杆的长度和减小传递齿轮于刀具间的距离。 已达到传递效率的最优化。 在刀具的匀速前进修剪过程中，由于修剪是均匀分布的，因此对于各修剪刀口的受力几乎是一样的，根据 现有的合格修剪刀具的参数，我们可以认为，刀具是符合实际要求的，是经过验证的合格产品。 为了简化设计，就不再对刀具的受力及危险截面的受力进行分析。 另外，刀刃的下刀刃是静片与支撑架焊接在一起，刀 刃的上刀片是动片由连杆 4带动其进行左右往复平移，使上下刀刃产生相对移动。 上下刀刃之间由凹槽想连接，以保证上刀刃的运动保持水平左右运动，而不会产生偏动或变位。 连接间可在内部装如小钢珠以减少摩擦力并固定刀具。 如图 33 所示： 图 33 修剪机修剪部 刀头设计 济南大学毕业设计 10 4 行走装置的运动分析及设计 全自动模纹修剪机靠柴油机提供动力，在工作过程中，机械处于半悬空状态，不能对地面进行碾压，必须采用特殊轮系四种运动形式；运动的四种行进状态分别是：停止、 5km/h 匀速前进、 3km/h 匀速前进和转弯前进。 轮系 装置的 设计 方案 由前面的设计分析我们可以得到对于模纹修剪机我们有很多特殊的要求， 首先，在工作过程中，由于机械处于半悬空状态，不能对地面进行碾压，因此必须采用特殊轮系。 这样我们应该想到模纹修剪机的行走只有两种情况：一是悬空行走，如：吊车或悬挂梁；二是局部支撑，采用局部支撑的方式，如：仿生蜘蛛腿或支架挪移前进。 而由于模纹花坛较大，考虑到修剪的简便效益问题。 我们不得不选择更合理的局部支撑方式，即全自动模纹修剪在行走过程中与地面的接触是点接触，行进属于点挪移方式，而非线型前进。 因此我们得到底部支撑如图 41 所示： 图 41 行走轮系支柱式设计 此设计利用支柱式支撑住模纹修剪机的机体，使其可以自由在上面进行工作，而不会对花坛小灌木造成损坏。 虽然模纹花坛相较于普通土质路面较为结实，但是全自动模纹修剪机使用柴油机、减速器以及钢质支撑架等较为沉重的部件，造成其自身重量非常大，多支柱也未必能很好的起到平稳支撑作用。 因此，我们设计底部的铁片进行辅助支撑，可以有效的将分散力的分布，从而减小模纹修剪机对于地面的压强，保证其不会因为下陷等造成变形。 底部的支撑片可以绕圆柱销范围移动，从而不论支柱与地面的角度为多少，支撑片始终与地面相接触并 平行。 而且，在支撑片与灌木顶部枝叶接触时也会因为受力情况，产生倾斜运动，减少对植株造成的影响。 济南大学毕业设计 11 行走 装置的 设计方案 底部 采用 TRIZ 理论进行设计 ， 参照仿生学水黾的水上行走，将行走系下部设计成为柱状支撑体。 要使 行走系使整个机械平稳前进，因此行走系的上部必须是保持水平运动，显而易见的我们必须抛弃轮式结构，在这里，我们参照履带式的行走过程中履带底部与地面始终保持平行的特点，将轮系的上半步设计为仿履带式结构，从而得到整个轮系的组成。 履带支撑体的设计方案 在这里我们着重解决两方面的问题：第 一，履带式前进的转弯，正常履带转弯将对花坛造成破坏性影响；第二，履带属于软性传动，在行进中必然会产生前倾、偏移和履带变形等情况，造成模纹修剪机的不稳定。 因此必须对其进行更深层的改造，已达到满足在花坛中行走的要求。 履带的转弯我们可以在后面的差速设计中解决。 针对履带的软性，我们可以参考吊挂式传送链，对履带进行约束，使其只能进行前后移动而不能存在其他自由度，以使修剪机运动的稳定。 如图 42 所示： 图 42 履带支撑约束装置设计 底部平行支撑处的履带行进，采用此约束装置，可以支撑约束履带的行进，已达到我们希 望得到的在行进中必然不会产生前倾、偏移和履带变形等情况，使模纹修剪机稳定的以各种状态行驶。 履带的设计方案 模纹修剪机属于中型园林机械，其支柱式行走必然限制了整机的重量。 但是由于使用柴油机、减速器以及钢质支撑架等较为沉重的部件，造成其自身重量非常大。 因此我们必须优化设计所有 部件，以最大化的减小其重量为目标。 模纹修剪机的履带支撑属于约束支撑，普通的履带板状连接会造成内部摩擦力过济南大学毕业设计 12 大、难以行驶、磨损严重等缺点。 因此我们必须重新设计履带的带板，并使其与支撑柱结合在一起。 我们可以参照支架支撑的设计，对其 进行优化改进，在安全承受支撑力的前提下，减少钢材应用。 如图 43 所示： 图 43 履带 单节 设计 方案 以上履带带板的边有四个轮子，能与支撑架产生滚动摩擦，从而可以最大限度的减少能量消耗，从而达到效率最大化。 整机重量较重，但是多节共同支撑可以有效的减少每节履带带板所需分担的压力，因此看似脆弱的履带带板足以保证全自动模纹修剪机的行走设计。 单节履带带板间有前后两 轮间用刚性连接装置连接，以使履带的前进过程中不会产生变形或偏差。 履带零部件的确定 驱动轮时将转动轴传来的动力通过相互咬合来传递给履带， 因此驱动轮应该与履带啮合正确。 为减少磨损和功率损失，将驱动轮置于后部。 由于模纹修剪机属于小型履带，属于创新设计，因此没有标准的履带驱动轮，驱动轮齿块也无专门标准，借鉴履带式推土机驱动轮齿块标准 JB/T。 自定节圆直径为 104mm、齿顶圆直径为 124mm，选用等距齿驱动轮，齿数为 6。 驱动轮每转一周则履带行驶 6 块。 简单计算为： 驱动轮每转一周，修剪机前进 距离： L=6 l=6 115=690(mm) （ 41） 驱动轮轮齿主要受履带销套反作用的弯曲正应力，且轮齿和销套间有磨料磨损。 因此，驱动轮应选用淬透性较好的钢材。 履带带板及驱动轮中的轴和轴套、轴套和铁套、铁套和轮体间均为间隙配合，可济南大学毕业设计 13 起到轴承作用。 由 JB/T 298520xx 选取双金属轴套。 铁套的设计建立在轴套和轮体形状尺寸的选取和结构设计上，外圈小槽可安放密封圈，左端沉孔用于安装浮封环，其形状由 JB/T 确定。 轮体选用蜂孔式，在保证安全使用的基础上，减小其质量。 行走架是行走装置的承重骨架，。