I摘要中國綠植栽培歷史源遠流長，且栽培區(qū)域廣闊，因此發(fā)展機械修整工具顯得至關(guān)重要，它能有效替代傳統(tǒng)修整方法，從根本上解決勞動力短缺問題并縮減生產(chǎn)成本。然而，對普通修整機進行重修理通常會導(dǎo)致過度損耗，故通常不建議采取此類做法。由此設(shè)計出一種全新的綠植修剪機械設(shè)備，并對整機各結(jié)構(gòu)部件進行設(shè)計。采用的傳動系統(tǒng)主要由發(fā)動機、傳動軸、齒輪箱以及傳動帶等部件組成。汽油機產(chǎn)生的動力通過傳動軸傳遞至齒輪箱，齒輪箱內(nèi)部的齒輪轉(zhuǎn)換動力方向并調(diào)整轉(zhuǎn)速，最后通過傳動帶驅(qū)動修剪部分的旋轉(zhuǎn)刀片當傳動帶開始運轉(zhuǎn)時，它帶動刀片進行高速旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)對綠化帶的修剪。對修剪機所用刀片的材料、結(jié)構(gòu)進行分析，研制配套的傳動系統(tǒng)，相應(yīng)的帶輪，軸，機架，并進行計算和裝配圖的繪制。關(guān)鍵字：修剪機刀片綠植AbstractThehistoryofgreenplantcultivationinChinaislongandextensive,makingthedevelopmentofmechanicaltrimmingtoolscrucial.Theycaneffectivelyreplacetraditionaltrimmingmethods,fundamentallysolvelaborshortages,andreduceproductioncosts.However,heavyrepairstoordinaryrepairmachinesoftenleadtoexcessivewearandtear,soitisgenerallynotrecommendedtoadoptsuchpractices.Abrandnewgreenplantpruningmechanicalequipmentwasdesignedbasedonthis,andthevariousstructuralcomponentsoftheentiremachineweredesigned.Thetransmissionsystemusedmainlyconsistsofcomponentssuchastheengine,transmissionshaft,gearbox,andtransmissionbelt.Thepowergeneratedbythegasolineengineistransmittedtothegearboxthroughthetransmissionshaft.Thegearsinsidethegearboxchangethedirectionofpowerandadjustthespeed.Finally,therotatingbladesofthetrimmingpartaredrivenbythetransmissionbelt.Whenthetransmissionbeltstartstooperate,itdrivesthebladestorotateathighspeed,therebyachievingthetrimmingofthegreenbelt.Analyzethematerialandstructureofthebladesusedinthetrimmingmachine,developamatchingtransmissionsystem,correspondingpulleys,shafts,andframes,andperformcalculationsanddrawassemblydrawings.Keywords:TrimmingmachineBladeGreenplant目錄TOC\o"1-3"\h\u11160第1章緒論 2133831.1研究的背景及意義 2247211.2內(nèi)國外研究現(xiàn)狀 293771.2.1內(nèi)國外研究現(xiàn)狀 2270981.2.2內(nèi)國外研究現(xiàn)狀 3249341.3綠植修剪機的應(yīng)用價值 429387第2章總體設(shè)計 5116342.1設(shè)計步驟和技術(shù)指標 5276942.2設(shè)計思路 5292702.3整體設(shè)計 611636第3章零部件設(shè)計與分析 754443.1傳動設(shè)計方案 7195953.2汽油機型號的確定? 8276533.2.1汽油機功率計算 8187763.2.2汽油機的選取 869213.3普通V帶傳動設(shè)計 9210353.3.1普通V帶Ⅰ設(shè)計 9114103.3.2普通V帶Ⅱ設(shè)計 12206453.4刀片的設(shè)計 14293133.4.1刀片材料的選擇 15109783.4.2刀片的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1539253.4.3刀片加工路線 16171283.5軸的設(shè)計 17103313.5.1軸Ⅰ的設(shè)計 17201433.5.2軸Ⅱ的設(shè)計 1946393.5.3軸Ⅲ的設(shè)計 21136243.6機架設(shè)計 2245093.6.1機框的設(shè)計 22167853.6.2機頭的設(shè)計 2324515結(jié)論 2517073參考文獻 2619013致謝 27第1章緒論1.1研究的背景及意義綠植修剪是一項重要的園藝技術(shù)，旨在通過人為干預(yù)調(diào)控植物的生長過程。通過抑制頂端主枝的生長優(yōu)勢，激發(fā)低位芽的萌發(fā)，可以有效增強樹勢，優(yōu)化樹冠結(jié)構(gòu)，進而提升產(chǎn)量和品質(zhì)。修剪方法多種多樣，主要是針對重新種植綠植的定型修剪、成齡綠植的輕修剪和深度修剪，也有針對老化綠植的重修剪等。重度修剪是針對半老先衰和未老先衰的植物.雖然這幾種植物的主干枝生長能力很強，但其結(jié)果枝的萌芽力已經(jīng)明顯下降。輕度和深度的修枝通常都不能達到理想的效果，所以需要進行重修。重修剪通常是在離地面30-40厘米的高度進行修剪。臺刈是一種更加全面地改變樹冠結(jié)構(gòu)的修剪方法，特別適合那些老化嚴重的植物。綠色植物可以從根部長出新的枝條，再長成新的樹冠。但因其所需枝條粗壯，目前的修枝設(shè)備很難完成，造成了作業(yè)效率低下和露枝現(xiàn)象頻發(fā)。所以，很多地區(qū)還在使用手工劈、剪、修的方式，這種方式不但工作環(huán)境差，技術(shù)也比較落后，還嚴重影響了綠色植物的生長。1.2國內(nèi)國外研究現(xiàn)狀1.2.1國內(nèi)國外研究現(xiàn)狀目前，國科研人員在綠植修剪領(lǐng)域的研究主要聚焦于輕度和中度修剪機械的研發(fā)與應(yīng)用。盡管如此，針對老化或早衰綠植的重度修剪機械研究與應(yīng)用尚處于初級階段。鑒于國綠植種植歷史悠久且地域分布廣泛，對機械修剪工具的需求日益迫切。在綠植修剪機具的研制方面，國內(nèi)已取得顯著進展，多家單位成功推出了多款綠植修剪機。南京秦淮園林機械廠是一種單人多用途電動綠化修剪設(shè)備，其主要性能如下：主機重2.5kg，電壓24V，桿長110cm，功率100W，最高轉(zhuǎn)速為6000rpm。該設(shè)備具有環(huán)保、節(jié)能、效率高、能耗低、綠色環(huán)保等優(yōu)勢，在國內(nèi)綠化整形行業(yè)取得了重大突破。浙江省生產(chǎn)的PSM110綠化修剪機，是一種兩人同時操作的雙提式綠化修剪設(shè)備。該機采用兩個鋸齒形葉片作相對往復(fù)的動作來實現(xiàn)修整作業(yè)。本機以日本三菱TL33PVD汽油為動力，保證了整枝工作的效率和穩(wěn)定性。在發(fā)動機轉(zhuǎn)速達到一定轉(zhuǎn)速后，離合器先帶動風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，再把功率傳送到減速器。減速器和偏心機構(gòu)都是在一個箱體中進行的，經(jīng)過一階傳動裝置的減速，然后把動力傳給偏心機構(gòu)。偏心機構(gòu)上的雙凸臺，其偏心角度為180°，使連接桿帶動葉片作往復(fù)運動，實現(xiàn)了精確、有效的切削工作。1.2.2國內(nèi)國外研究現(xiàn)狀日產(chǎn)E7B-750單人剪草機，采用日本生產(chǎn)的二沖程1.03kW單缸汽油機，采用平刃往復(fù)切削工藝，可實現(xiàn)750mm的裁斷寬度。本發(fā)明的優(yōu)點是：設(shè)計輕便，方便一人作業(yè)，平、彎的傘蓋均能適應(yīng)，適應(yīng)性強；本機具有優(yōu)異的性能，操作簡便，在機體上設(shè)置了方便的駐車按鍵和速度調(diào)節(jié)把手，使刀片的動，停，快，慢均可自由調(diào)整。當前，我國綠化中、輕型修剪機械的研發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，并逐漸向規(guī)?；l(fā)展。手工刈割作業(yè)，每個人工作8個小時，只能作業(yè)0.02公頃，報酬為每公頃1750元；而使用剪草機，2人8小時可割0.4公頃，平均人手可達10倍以上，比手工刈割可節(jié)約每公頃1312.5元。當進行大規(guī)模整枝作業(yè)時，一個人平均工作八個小時，只能作業(yè)0.0133公頃，每天的報酬為40元，報酬為3000元；如果采用剪草機，則由兩名工作人員進行主要的修剪工作，一名工作人員負責對剩余枝和側(cè)枝進行清理，三個人就可以完成0.2公頃的修剪工作，效率比手動剪高出五倍，每公頃的產(chǎn)量為1963元，與人工修剪相比，每公頃可以節(jié)約1037元。例如，在臨安市，一九九九年進行深松作業(yè)，可節(jié)省人工1050人，節(jié)省生產(chǎn)費用30580多元；大量的整枝作業(yè)可以節(jié)省費用13820多元，節(jié)省800個人工。在上述研究的基礎(chǔ)上，劉萬真提出了采用機械式修枝技術(shù)來解決人工短缺、降低生產(chǎn)成本的方法。但是，一般的剪草機被用來進行再修剪是有損的，所以不推薦。同時，他們也提出了一些建議，希望制造商能夠研制出專門的重型剪板機，來滿足客戶的需要。此外，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的覃松林對單、雙人綠植修剪機的使用進行了深入研究，并特別指出，單人修剪機和雙人修剪機都不建議使用于老綠植的深修剪和重修剪，以避免機器因超載而損壞。經(jīng)過科技人員的深入研究，可以明確指出，無論是單人還是雙人操作的綠植修剪機，都無法滿足對老化綠植進行重型修剪的需求。因此，國內(nèi)科技界急需研發(fā)出專門用于老化綠植重型修剪的機械裝置。從全球范圍來看，當前對于老化綠植重型修剪的研究相當有限，主要聚焦于修剪工作對綠植的具體影響及效應(yīng)分析。至于重型修剪機械的開發(fā)、研制及應(yīng)用，幾乎仍處于空白狀態(tài)。1.3綠植修剪機的應(yīng)用價值每人每8小時可進行0.02小時的人工刈割，報酬1750元/小時；八個小時的時間，兩個人就可以完成0.4個小時的工作，每個人的效率是手動的十倍，相比于人力，每小時可以節(jié)省1312.5元。當再修時，再修一人僅可修0.0133小時2米，修枝時間8個小時。日工資100，獎金每平方米7500元；用剪草機來維持工作環(huán)境，兩個人負責修剪，一個人用一臺機器，對殘留的樹枝和邊緣的樹枝進行修剪，三個人可以修剪0.2h/㎡，效率是手工修剪的5倍，勞動成本是4907元/h㎡。相對于人工操作，每小時平方米節(jié)約成本2593元。一九九九年，僅臨安市一項深松作業(yè)，就節(jié)省了1050名勞力，節(jié)省了30580多元的生產(chǎn)成本；加強整枝作業(yè)可以節(jié)省費用13820多元，節(jié)省800人的勞動力。綠化剪草機可以極大地提高修剪作業(yè)的效率與品質(zhì)。與傳統(tǒng)的人工修剪方法相比，該機器能更快、更精確地完成修剪工作，極大地節(jié)約了人工和時間成本。與此同時，修剪過的植物也變得更加美麗、整潔，因為它們的操作更加準確、更加穩(wěn)定。

第2章總體設(shè)計2.1設(shè)計步驟和技術(shù)指標經(jīng)過深入研究綠植相關(guān)知識，對綠植修剪的基本理論與操作步驟形成了全面透徹的理解。為了設(shè)備設(shè)計與研發(fā)的準確性，廣泛參閱了與綠植修剪設(shè)備及機械技術(shù)緊密相關(guān)的權(quán)威文獻資料。根據(jù)實際工作需求，精確制定了綠植修剪設(shè)備的技術(shù)規(guī)格與性能標準。結(jié)合設(shè)備的技術(shù)參數(shù)及實際工作環(huán)境，進行了系統(tǒng)而周密的設(shè)計與尺寸分析。在此基礎(chǔ)上，初步構(gòu)建了整機的構(gòu)造框架，并詳細規(guī)劃了傳動系統(tǒng)的實施方案。精心挑選并設(shè)計了每一個零部件，確保所有部件的性能均達到預(yù)設(shè)標準，并經(jīng)過了嚴格的校驗與審核。最終，完成了設(shè)備的裝配圖紙及各零部件的詳細制圖。關(guān)于設(shè)備性能參數(shù)，刀具的使用壽命預(yù)計為720小時左右。設(shè)備能夠修剪樹高在30-70cm之間的綠植，修剪幅寬范圍為80-110cm。在工作效率方面，設(shè)備最高可達到0.24公頃/小時的工作效率。同時，注重修剪質(zhì)量，確保切口平整度平均達到80%，以滿足高標準的修剪需求。2.2設(shè)計思路經(jīng)過審慎分析，當前綠植修剪機主要在戶外作業(yè)，因此電動機作為動力源并不適宜。相較之下，雖然柴油動力馬達比較笨重，但小型汽油機成為首選，以確保機械傳動動力滿足切割工作的需求。在追求機械傳動簡化的同時，力求降低生產(chǎn)成本。鑒于此，摒棄了齒輪傳動，選擇了皮帶傳動方案。在修剪幅寬方面，根據(jù)綠植的實際幅寬，設(shè)計了機架前端的修剪位置，并在此處并列安裝了四個刀片。這些刀片通過相對帶輪結(jié)構(gòu)驅(qū)動工作，并通過軸傳遞動力，連接帶輪和刀片。為了確保軸的穩(wěn)固和順暢轉(zhuǎn)動，在軸的兩端安裝了軸承。為提高操作的柔性、高效、減輕勞動強度，以及對各種復(fù)雜地形的適應(yīng)性，可以考慮使用手動推進的方法。這樣既可以降低修剪機的重量，又可以提高修剪機的適應(yīng)性。針對這一問題，本發(fā)明提出了一種可調(diào)角度的定位銷釘，用于對綠化修剪機進行高度調(diào)節(jié)。全部零件都裝在架子上，架子前面也可以裝上鼻子，以便最大限度地提高修剪工作的效率。綜合考量傳動方式、技術(shù)指標和結(jié)構(gòu)位置等因素，已經(jīng)形成了清晰的設(shè)計思路。2.3整體設(shè)計整體設(shè)計必須確保工作穩(wěn)定可靠，傳動效率達到最優(yōu)水平。同時，設(shè)計應(yīng)便于使用和維護，結(jié)構(gòu)力求簡潔，體積小巧，重量輕，成本低，且工藝精良。在規(guī)劃傳動方案時，首要考慮的是滿足工作機器的功能需求，確保各項性能指標達標，從而為用戶提供高效、可靠的設(shè)備體驗。從經(jīng)濟角度出發(fā)，結(jié)合整機的總體結(jié)構(gòu)，以及對傳動精度的要求，繪制出了整機的原理圖，如圖2.1所示。圖2.1整體設(shè)計結(jié)構(gòu)圖第3章零部件設(shè)計與分析3.1傳動設(shè)計方案根據(jù)前述的結(jié)構(gòu)設(shè)計，提出了兩種傳動方案。在這兩幅圖示中，四個刀片結(jié)構(gòu)以垂直于紙面的方式并列安裝在機架上，以確保實現(xiàn)預(yù)設(shè)的修剪幅寬。這一設(shè)計思路旨在確保刀片結(jié)構(gòu)能夠高效、穩(wěn)定地完成修剪任務(wù)。1.帶輪2.汽油機3.傳動軸4.刀片圖3.1傳動方案一1.汽油機2.聯(lián)軸器3.減速器4.帶輪5.傳動軸6.刀片圖3.2傳動方案二方案一采納了V帶傳動機制，由汽油機直接驅(qū)動帶輪，以簡潔高效的結(jié)構(gòu)展現(xiàn)其優(yōu)勢。相反，方案二選擇通過聯(lián)軸器和減速器來傳遞動力給帶輪，盡管同樣能完成動力傳輸，但這無疑提高了制造成本，加大了維修復(fù)雜性，并且不可避免地使設(shè)備體積膨脹，重量增加。綜合考慮經(jīng)濟性、機器整體結(jié)構(gòu)以及傳動精度等因素，在進行了詳細的分析之后，我們決定使用一種比較簡單的滑輪傳動，也就是第一種。3.2汽油機型號的確定?經(jīng)過對綠植修剪相關(guān)資料的深入研究，確定了刀片在修剪過程中的關(guān)鍵參數(shù)。依據(jù)《木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定的木材橫紋抗剪強度范圍，即最大值為3.5N/mm2，最小值為3.2N/mm2?？紤]到修剪綠植時，頂面枝葉相較于莖更為細小，因此，將刀片的切削力設(shè)定為F=200N。此外，為了確保修剪效率與效果，將刀片的切削最大半徑設(shè)定為R=60mm，并將刀片轉(zhuǎn)速設(shè)定為n=1500r/min。基于這些參數(shù)，可以進一步計算刀片的功率需求，從而選擇適合的汽油機型號。刀片如圖3.3所示。?圖3.3刀片示意圖3.2.1汽油機功率計算T1=FR=200×0.06=12N.mPw=Tn/9550=12×1500/9550＝1.8kwP1=1.8/（0.98×0.943）＝2.2kwP2=1.8/（0.98×0.942）＝2.1kwP3=1.8/（0.98×0.94）＝2kwPD=P1+P2+P3=6.3kw3.2.2汽油機的選取經(jīng)過文獻調(diào)研，選定2E60C型汽油機。其額定功率P=7.4kw，額定轉(zhuǎn)速n1=2500r/min。它的外觀大小是317.5×354.5×353毫米，凈重15.8公斤。3.3普通V帶傳動設(shè)計普通V帶傳動系統(tǒng)的設(shè)計核心涵蓋了對帶Ⅰ與帶Ⅱ的精確設(shè)計，以及與之匹配的帶輪設(shè)計。在傳動機構(gòu)中，各帶及帶輪的具體布局如附圖所示。由于帶Ⅱ和帶Ⅲ及帶Ⅳ是同步帶，故設(shè)計其中之一就可以，這里設(shè)計的是帶二。圖3.4各帶及帶輪的具體布局3.3.1普通V帶Ⅰ設(shè)計設(shè)計V帶傳動時，一般已知條件是：傳遞的功率P，轉(zhuǎn)速、（或傳動比i），旋轉(zhuǎn)定位需求及操作環(huán)境。設(shè)計涵蓋的內(nèi)容涉及選擇皮帶的截面形狀、長度、數(shù)量、傳動軸間距，以及帶輪的基本直徑和構(gòu)造尺寸等要素。設(shè)計計算通常遵循以下流程：確定計算功率、選擇V帶型號。依據(jù)所要傳輸?shù)念~定功率P、負荷特性及每日運行時長等條件來決定V帶的類型。式中——工況系數(shù)，查表3.1可得。表3.1工作情況系數(shù)KA工況KA空、輕載起動重載起動每天工作小時數(shù)/h<1010~16>16<1010~16>16載荷變動微小液體攪拌機，通風(fēng)機，和鼓風(fēng)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(fēng)機（>7.5kW）、旋轉(zhuǎn)式水泵和壓縮機、發(fā)電機金屬切削床、旋轉(zhuǎn)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(fù)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(zhuǎn)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(shù)為Ka=1.1，由查詢公式得（3.1）選擇V帶型號經(jīng)過參考相關(guān)文獻中的普通V帶選型圖，并結(jié)合給定的數(shù)據(jù)（pca1=8.14kw，n1=2500r/min），經(jīng)過嚴謹?shù)挠嬎闩c分析，決定選擇B型普通V帶以滿足使用需求。這一選擇基于其優(yōu)良的傳動性能和適中的成本效益，能夠確保設(shè)備的穩(wěn)定運行和長久使用壽命。根據(jù)帶傳動總體尺寸的限制條件或者是要求的中心距，確定帶輪直徑：表3.2v帶輪最小直徑帶型基準直徑Y(jié)20,22.4,25,28,31.5,35.5,40,45,50,56,80,90,100,112,125Z50,56,63,71,75,80,90,100,112,125,132,140,150,160,180,200,224,250,280,315,355,400,500,630A75,80,85,90,95,100,106,112,118,125,132,140,150,160,180,200,224,250,280,315,355,400,450,500,560,630,710,800B125,132,140,150,160,170,180,200,224,250,280,315,355,400,450,500,560,600,630,710,750,800,900,1000,1120C200,212,224,236,250,265,280,300,315,335,355,400,450,500,560,600,630,710,750,800,900,1000,1120,1250,1400,1600,2000D355,375,400,425,450,475,500,560,600,630,710,750,800,900,1000,1060,1120,1250,1400,1500,1600,1800,2000E500,530,560,600,630,670,710,800,900,1000,1120,1250,1400,1500,1600,1800,2000,2240,2500計算大帶輪的基準直徑，根據(jù)表3.2選取dd1=140mm并且。大帶輪的直徑為（3.2）根據(jù)普通V帶輪的標準直徑系列表，選取標準值dd2=236mm。（3）確定V帶的中心距和基準長度按結(jié)構(gòu)設(shè)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）<a01<2(dd1+dd2)263mm<a01<752mm初定中心距為a01=500mm由帶長公式得：（3.3）=1590.5mm由V帶的基準長度系列表查得，基準長度Ld1=1600mm根據(jù)實際中心距公式得（3.4）=505mm中心距范圍計算帶的根數(shù)，根據(jù)dd1=140mm，n1=2500r/min,查文獻中V帶基本額定功率表，用插值法得：P01=3.8kw。查文獻中表得，帶長度修正系數(shù)KL1=0.93。查得包角修正系數(shù)Ka1=0.99。根據(jù)傳動比i=1.2，查V帶額定功率的增量表得，。由確定帶的根數(shù)公式得（3.5）圓整后得Z1=23.3.2普通V帶Ⅱ設(shè)計（1）確定帶Ⅱ上的功率P1=P2==6.8kw（3.6）主動輪的轉(zhuǎn)速為nI=1500r/min,從動輪的轉(zhuǎn)速為nII=1500r/min查表得KA=1.1。Pca2=KAP1==7.48kw （3.7）選擇V帶的帶型根據(jù)Pca2=7.48kw，nI=1500r/min,選用B型普通V帶。確定帶輪的基準直徑選取ddI=125mm，且ddI=125mm>75mm。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(zhuǎn)速分別為：=1（3.8）=1500r/min（3.9）（4）確定帶的基準長度Ld2和實際中心距aI按結(jié)構(gòu)設(shè)計要求初定中心距a02由相應(yīng)計算公式得0.07（ddI+ddII）<a02<2(ddI+ddII)175mm<a02<500mm，取a02=200mm。由中心距近似公式得（3.10）==792.5mm選取基準長度Ld2=800mm。aI≈（3.11）=200+=204mm中心距的范圍amin2=aI-0.015Ld2=304-0.015800=188mmamax2=aI+0.03Ld2=304+0.03800=224mm（5）計算V帶的根數(shù)根據(jù)ddI=125mm，nI=1500r/min,用插值法得：P02=3.23kw。帶長度修正系數(shù)KL2=0.97，包角修正系數(shù)Ka2=1。根據(jù)傳動比I=1，查表得額定功率增量為：。（3.12）==1.9圓整后得帶II的根數(shù)為：Z2=2。鑒于帶輪Ⅲ與Ⅳ的基準直徑相等，且安裝位置的軸直徑也一致，為了簡化加工流程和確?；Q性，決定采用與帶輪Ⅰ規(guī)格完全一致的帶輪。3.4刀片的設(shè)計綠植修剪機中，刀片是實現(xiàn)高效切割功能的核心組件，對于確保修剪作業(yè)的質(zhì)量與效率至關(guān)重要。國產(chǎn)刀片在設(shè)計和制造過程中，注重材料的選擇與結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，以確保其使用壽命達到300小時以上的穩(wěn)定表現(xiàn)。為了滿足不同切割場景的需求，刀片在材料選擇上要兼顧硬度和韌性，以承受切割過程中的高強度應(yīng)力。同時，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，刀片需具備合理的幾何形狀和刃口設(shè)計，以提供穩(wěn)定的切割效果和延長使用壽命。通過綜合考慮材料與結(jié)構(gòu)因素，國產(chǎn)刀片在綠植修剪機中展現(xiàn)出卓越的性能和可靠性。3.4.1刀片材料的選擇在切割作業(yè)中，刀片通過帶輪機構(gòu)驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)，使刀片在軸端高速旋轉(zhuǎn)以完成切割任務(wù)。在此過程中，刀片會承受巨大的摩擦力、阻抗力和擠壓力。因此，刀片的材料必須具備出色的耐磨性、韌性和高硬度。其中，W18Cr4V高速工具鋼因其廣泛的應(yīng)用而備受推崇。經(jīng)熱處理，硬度達到63~66HRC，彎曲強度達到3500MPa，顯示出卓越的硬度特性。此外，該材料通用性強，易于進行磨削加工，且工藝成熟，為切割作業(yè)提供了可靠的支持。3.4.2刀片的結(jié)構(gòu)設(shè)計刀片采用獨特的圓形刀盤結(jié)構(gòu)，兩側(cè)對稱安裝刀片，確保切削過程的穩(wěn)定性與平衡性。刀片采用一次性精密鑄造工藝，確保刀刃的堅固與耐用。在高速旋轉(zhuǎn)過程中，滾刀與樹干緊密貼合，層層剝離樹干表面，實現(xiàn)高效切削。刀刃部分特別設(shè)計了一個半徑為30mm的弧度，這一創(chuàng)新設(shè)計不僅有效鎖定樹干，還能在切削過程中順勢割斷樹枝，顯著降低了撕裂現(xiàn)象，大幅提升了切口的平滑度與整潔度。這一結(jié)構(gòu)特點使得刀片在林業(yè)、木工等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。圖3.5刀片結(jié)構(gòu)示意圖3.4.3刀片加工路線高速工具鋼的加工工藝已經(jīng)實現(xiàn)高度的成熟度和穩(wěn)定性，足以精準地打造出所述的刀片結(jié)構(gòu)。從原材料的選擇到最終的包裝環(huán)節(jié)，刀具的生產(chǎn)過程需要歷經(jīng)超過三十道精細打磨的工序，每一道工序都體現(xiàn)了嚴謹與精密的工藝要求。刀具的制造流程如下：先原材料的開料處理，接著是沖坯，形成刀具的初步形狀，進行打嘜和沖眼，為刀具的進一步加工做準備。調(diào)直和迫刀，確保刀具的直線度和精確度。熱處理是提升刀具性能的關(guān)鍵步驟，緊接著是水磨，包括單面和雙面磨削，以達到所需的表面光滑度。刀具進入打砂階段，包括刀背、刀面和刀柄的打磨；隨后是拋光，采用機械拋光技術(shù)，進一步提升表面質(zhì)量。接下來是開刃口，采用機械方式精確開刃，確保刀具的鋒利度和使用壽命。打披鋒是為了去除刃口上的毛刺，提升刀具的安全性。釘?shù)董h(huán)節(jié)，將刀具固定到刀柄上；注塑是為刀柄增加握持部分，提供舒適的握感。批水口和改刀是進一步調(diào)整和完善刀具形態(tài)的過程。接著是打水磨砂帶，對刀具進行最后的打磨，去除可能存在的瑕疵。最后，經(jīng)過除臘和表面處理，刀具的制造流程完成。3.5軸的設(shè)計3.5.1軸Ⅰ的設(shè)計（1）軸Ⅰ的設(shè)計計算P4=P12=7.40.94=7kw（3.13）為了確保軸在承受載荷時能夠表現(xiàn)出良好的力學(xué)性能和安全性，必須對其許用應(yīng)力進行合理的評估和確定。經(jīng)過深入的分析與研究，選擇使用45鋼作為軸的材料，并對其進行了調(diào)質(zhì)處理，以提高其綜合機械性能。根據(jù)常用材料及其主要力學(xué)性能的數(shù)據(jù)，得知45鋼經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后的拉伸強度極限達到了640MPa。這一數(shù)值反映了材料在拉伸狀態(tài)下所能承受的最大應(yīng)力，為軸的設(shè)計提供了重要的參考依據(jù)。同時，還確定了45鋼的許用彎曲應(yīng)力為60MPa。（2）按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑DI查得A0=107～118cm。由軸的直徑公式可得(3.14)≈18.19～20.1mm取DI=20mm。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=（0.07～0.1）DI=（1.4～2.0）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=（0.07～0.1）DII=（1.75～2.5）mm。取h2=2.5mm，則DIII=DII+2h2=30mm，該軸段專用于軸承的安置。初步?jīng)Q定采用型號為6406GB/T276-1994的軸承，其內(nèi)徑為30mm,外徑90mm,寬度為23mm。依據(jù)據(jù)軸承內(nèi)圈的最小安裝尺寸為dmin=39mm，取DIV=42mm第V段軸同為軸承的安裝位置，所以DV=DIII=30mm。在軸承的另一端，需利用軸肩進行定位，damin<DIV<d，綜合考慮此處定位?？紤]到軸承的安裝需要與刀片應(yīng)保持適當間距，取第VI段軸的直徑設(shè)為DVI=DII=25mm。第VII段軸其作用在于固定刀片，為了加工便利，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：依據(jù)汽油機的高度及其整體構(gòu)造，確定軸Ⅰ的總長為470mm。參照帶輪Ⅰ的設(shè)計，得知帶輪Ⅰ的寬度B1=37mm。采用的墊圈為鋼結(jié)構(gòu)用扭剪型螺栓配套墊圈，其最大厚度Smax=4.8mm。在直徑為DI處的軸段，考慮到雙槽帶輪的配置，結(jié)合帶輪寬度、墊圈厚度以及裝配要求，該處軸的長度LI=140mm。直徑為DII處的軸段長度，依據(jù)設(shè)計慣例，我們設(shè)定定軸承端面至帶輪的距離為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處的軸段是用來承載刀片，依據(jù)刀片的厚度、螺母的長度以及墊片的厚度確定軸長設(shè)定為LVII=50mm。直徑為D5處的軸段同樣用于安裝軸承，所以長度設(shè)為LV=23mm。直徑為D6處的軸段和D2處一樣長LVI=24mm。剩余的軸長則構(gòu)成第4段軸的長度了，LIV=186mm。軸Ⅰ的最終尺寸如圖3.6所示。圖3.6軸Ⅰ結(jié)構(gòu)圖三個軸承在軸線方向上的位置是一致的，為了保證整個結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一和穩(wěn)定，這里只對I軸的位置進行了詳細的說明。在此基礎(chǔ)上，對軸、軸承的支承進行了設(shè)計，以保證結(jié)構(gòu)的可靠性和適應(yīng)性。為保證軸承的準確安裝和穩(wěn)定工作，必須按照特定的外部尺寸進行設(shè)計。使用12根直徑7毫米的螺釘，把軸承牢固地固定在軸承支座上。（4）鍵的選?。?考慮到此處要求的結(jié)構(gòu)應(yīng)當便于安裝和拆卸，并確保高精度的對準，我們決定采用平鍵連接作為主要設(shè)計選擇。決定采用鍵6×110GB/T1096-2003的圓頭普通A型平鍵，以滿足連接要求。3.5.2軸Ⅱ的設(shè)計（1）軸Ⅱ的功率計算（3.15）由于設(shè)計的軸對于材料沒有特定限制，我們選用經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理的45鋼，以保證其足夠的抗拉強度，許用彎曲應(yīng)力[]=60MPa查表得A0=107～118cm（3.16）≈17.1～18.9mm對于d100mm的軸，當在最小軸徑位置設(shè)置一個鍵槽時，需相應(yīng)地增加軸徑的尺寸5%～7%，為18.8mm～20.6mm根據(jù)軸的長度標準GB2822-81，取DI=20mm（2）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=（0.07～0.1）DI=（1.4～2.0）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=（0.07～0.1）DII=（1.75～2.5）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6406GB/T276-1994的軸承，軸承寬度B=23mm。軸承內(nèi)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，damin<DIV<d，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=42mm（3）確定各軸段長度基于汽油發(fā)動機的高度和整體構(gòu)造，確定軸Ⅱ的總長為360mm帶輪寬公式為B=（z-1）e+2f(3.17)式中：z-輪槽數(shù)；e-槽間距；f-槽邊距；取e=15mm，f=11mm，代入數(shù)據(jù)得2輪槽的帶輪寬度B3=37mm。墊圈采用鋼結(jié)構(gòu)用扭剪型螺栓用墊圈，其最大厚度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，該長度考慮了帶輪寬度和墊圈厚度以及安裝結(jié)構(gòu)確定此處的軸長LI=100mm。直徑為DII處的軸段長度，可以根據(jù)設(shè)計經(jīng)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(jù)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。剩余的軸長則構(gòu)成了第4段軸的長度了，LIV=116mm。軸Ⅱ的最終結(jié)構(gòu)尺寸如圖3.7所示。圖3.7軸Ⅱ結(jié)構(gòu)圖（4）鍵的選取經(jīng)過深入的文獻查閱與技術(shù)分析，決定選用符合6×90GB/T1096-2003標準的圓頭普通A型平鍵。該選擇旨在確保設(shè)備的穩(wěn)定性與安全性，同時符合現(xiàn)行國家與行業(yè)標準。3.5.3軸Ⅲ的設(shè)計（1）軸Ⅲ的功率計算（3.18）由于設(shè)計的軸對于材料沒有特定限制，我們選用經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理的45鋼，以保證其足夠的抗拉強度，許用彎曲應(yīng)力[]=60MPa軸Ⅲ的最終尺寸如圖3.8所示。圖3.8軸Ⅲ結(jié)構(gòu)圖（2）鍵的選取選取鍵6×40GB/T1096-2003的圓頭普通A型平鍵。3.6機架設(shè)計在上述設(shè)計工作完成之后，根據(jù)所確定的設(shè)計元素，對車架的具體結(jié)構(gòu)和尺寸進行了說明。其中包括機身與機頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計、前文所提到的皮帶、主軸等尺寸參數(shù)的確定。車架是車架的主要部件，它承擔著發(fā)動機、機頭和車輪支承軸的作用，同時也為后面的傳動軸、滑輪和皮帶的安裝奠定了基礎(chǔ)。在對各種設(shè)計參數(shù)進行全面考慮之后，才能編制出滿足需求的總體框架結(jié)構(gòu)尺寸方案。3.6.1機框的設(shè)計設(shè)計參數(shù)：修剪寬度500毫米；發(fā)動機排氣量15.8千克，外型尺寸317.5×354.5×353毫米；一個人大約有170厘米高。安裝電源的位置尺寸可以從汽油發(fā)動機的外部尺寸來確定，因為人的高度是170厘米，在斜坡上的水平長度是277厘米，所以傾斜角度是：在安裝支架上的直徑在51毫米的標準系列中被選擇，而修剪的寬度是500毫米，所以機器框架的寬度是500毫米，其它尺寸的設(shè)計參照非標零件的設(shè)計，在此省略。設(shè)計的機框的結(jié)構(gòu)尺寸如圖3.9