双刃面绿篱修剪机的设计.docx

1、双刃面绿篱修剪机的设计摘要绿篱修剪机是一种小型园林修剪机械。每年，绿篱必须进行修剪，这对维 护绿篱旺盛的生长，加强树冠新梢的密度，有着良好的作用，并能达到培 育有要求的树冠面因此修剪是绿篱生长的主要技术措施之一。现有绿 篱修剪机存在着手持部分重量过重，劳动强度大的缺点。本文设计了一种 便携式双刃面往复式绿篱修剪机，采用汽油机为动力，选用小型内燃机， 动力通过飞快摩擦式离合器传递到工作部分，与减速器相连接。减速器采用直齿圆柱齿轮，减速器将动力传到曲柄滑块机构，由曲柄 滑块机构带动切割刀片做往复运动，切割刀片根据实地调研设计成与现种 植绿篱植物的宽幅相应的宽度，采用单动、双面刃刀片。本文所设计的往

2、 复式绿篱修剪机能在很大程度上降低劳动者的工整冠作业。 本文所设计的手提往复式绿篱修剪机具有以下特点：1、机体自带发电机,电不需外接电源，适应性强，操作安全。2、减轻了工人操作时劳动的强度。3、作业质量较好，性能稳定。4、一机多用，既可用作绿篱修剪整形，又可作为茶树修剪。5、适应范围广关键词 绿篱修剪机 往复式 双刃面Abstract. Hedge trimmer is a small garden pruning machinery.Each year,the hedge must be trimmed,which maintains Hedge exuberant growth,enhan

3、ce the density of the canopy shoots,have a good effect,and can meet the requirements of the canopy surface nurturing.Therefore.Hedge trimming 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

4、presents a double-edged surface portable reciprocating hedge trimmers,power section using portable structure,using a small internal combustion 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

5、 mechanism,slider-crank mechanism driven by a reciprocating cutting blade,cutting blade is designed based on field research with the existing hedgerow planting width corresponding to the width of the plant,single action,double-edged blade.This article is designed reciprocating hedge trimmer function

6、 largely reduce workersneat crown job.The 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

7、better and stable performance.4,a multi-purpose machine,both as a hedge trimmer shaping,but also as a lawn edges.5,wideKeywords hedge trimmers reciprocating double-face1 绪论. 61.1 绿篱修剪机的发展. 61.1.1、国内外发展概况. 61.2 对绿篱修剪机的认识. 72 整体设计. 102.1 技术设计的要求. 102.2 传送路线的拟定. 102.2.1 对传动方案的要求.102.2.2 拟定传动方案. 102.3 绿

8、篱修剪机的组成及工作原理. 113 设计内容.133.1 发动机的选择. 133.2 离合器的设计. 143.3 减速器的设计. 203.3.1 初定减速器的类型.213.4 刀具的设计.263.4.1 刀片结构的设计及材料的选择.263.4.2 刀具的传动设计. 274 绿篱修剪机操作规程. 285 绿篱修剪机的操作顺序. 295.1 修剪机的操作顺序. 296 绿篱修剪机的维护.306.1 维护保养要点. 306.2 操作使用要点. 307 绿篱修剪机的故障及排除.327.1 起动机故障排除方法. 327.1.1 起动困难故障排除方法.327.2 绿篱修剪机故障及排除方法.347.2.1

9、修剪机绿篱修剪机故障排除方法.34 致 谢. 38 参考文献. 39 附录. 401 绪论1.1 绿篱修剪机的发展1.1.1、国内外发展概况（一）绿篱修剪机的知名品牌主要有 STIHL、HUSQVARNA和HOMELITE 等。美国RYOBI公司生产的HT系列电动绿篱修剪机有3个型号,即HT 816R、 HT 818R和HT 822R,都使用工频交流电动机,HT 822R的功率为348 W,重量2.7 kg,修剪枝条最大直径9.5mm。HUSQVARNA生产的600HEL型绿篱修剪 机,功率600W,重量3.3 kg,修剪枝条直径为1.4 cm,割幅55 cm。德国STIHL生 产的锯链导板式

10、高枝剪,功率0.9 kW,重量6.7 kg,装在伸缩杆上可用于修剪高 或宽的绿篱、绿墙、灌木丛。日本小松公司生产的E7B70和HT750型，具有 体积小、质量轻、噪音小和工作效率高等特点。悬挂式绿篱修剪机在欧洲 使用比较普遍,它一般装在拖拉机上,由切割装置和液压起重臂组成,切割装 置安装在起重臂臂架末端,因此有比较大的机动性,伸距可达7 m,可以修剪绿 墙、高大绿篱和灌木丛。（二)我国对于绿篱修剪机的研制起步比较早，有如下几种类型，比如北京 园林机械厂研制的以中频电机动力的双动往复刀片式，上海园林工具厂研 究的电动旋刀式。我国生产的 LJ3 型便携式绿篱修剪机由二冲程小汽油机 驱动,功率 1.

11、85 kW,切割装置为双刀片往复式,每分钟往复 1918 次,修剪枝条 直径 1.5cm,割幅 50 cm,重量 8 kg。目前在我国，城市道路以及企事业单位 的道路绿篱，普遍采用的是各种绿篱修剪机。使用的主要有手持式、背负 式和机载自行式等几种，由于修剪绿篱和树木造型的作业地点变化较大， 多采用以内燃机为动力的设备，也有一些小型的修剪设备以电动机为动力，电源用蓄电池或用电线引用公共电网的工频电。以内燃机为动力的手持式绿篱修剪机一般以小型风冷二行程汽油机为动力，汽油发动机的排量较小， 大多数为进口产品。大型车载或自行式的绿篱修剪机在我国使用的较少。 我国使用的绿篱修剪机主要以进口产品为主，市场

12、前景十分广阔，研究和 开发绿篱修剪机十分必要。1.2 对绿篱修剪机的认识绿篱修剪机又称绿篱机，是指以汽油机或电动机为动力用作绿篱的修 剪、整形、打枝等专用的机械，主要用于茶园、公园、庭院、路旁的树篱 修剪。绿篱修剪机按其动力可分为手持式汽油绿篱修剪机和手持式电动绿 篱修剪机；按刀刃数量又分为单刃绿篱修剪机和双刃绿篱修剪机。目前以 小型汽油机为动力的绿篱剪机是主流产品。绿篱修剪是人为地抑制顶端主枝生长优势的措施，可刺激着生部位较 低的芽萌发新技，增强树势，培养高产优质树冠。绿篱修剪方法主要有幼 龄绿篱的定形修剪、成龄绿篱的轻修剪与深修剪，衰老绿篱的重修剪等。 我国以往的绿篱修剪多是采用人工修枝剪

13、进行的，费时费力，作业质量较 差。从 70 年代中期开始研制绿篱修剪机，目前已有单人、双人和重修剪机 等机种。单人修剪机由一人手提操作，主要用于绿篱的轻修剪和深修剪，同时， 也可用作机械化茶园的修边，使绿篱行间留出 20 厘米的间距，以利机器的 通过和操作。单人修剪机有机动和电动两种类型。 70 年代中期，中国农业 科学院茶叶研究所等单位研制的中频电动手提式绿篱修剪机，就是以汽油 机带动的中频发电机组为电源，中频微型电机作动力的电动机型，使用双 动往复刀片，切割幅宽 300 毫米。但是，使用较多的还是以汽油机为动力 的机动型，采用平行往复刀片，切割幅宽 750 毫米，中国农科院茶叶研究所和安徽

14、省农业机械研究所近年来研制的单人修剪机都属这种类型。这种修剪机由动力、传动机构（减速和凸轮往复机构等）、切割器等部分组成。 动力为 0.8 马力小汽油机切割器使用平行往复刀片，双动，往复频率为1000 次分。整机重量 5 公斤，作业时由一人手提操作，汽油机产生的动 力，通过飞块摩擦式离合器、减速齿轮和偏心凸轮带动刀片作往复运转， 实现对绿篱枝条的切割，每小时可修剪茶地 0.3 亩左右。由于该机使用的 汽油机应用了膜片式汽化器，并且吸油管采用软管形式，使吸油口在任何 时候均可处于油箱内最低处，因此，可保证发动机在任何角度下都能正常 工作，故操作方便，机动灵活，可高低左右修剪，运用自如。由于单人修

15、 剪机刀片锋利，往复运转速度高，所以直径在 10 毫米以下的枝条，可一刀 利落地切断，切口平整。修剪后的蓬面整齐，能修剪出所要求的形状，修 剪质量大大超过人工。在我国广大茶区，尤其在山区小块茶园中特别适用。双人绿篱修剪机由两人手抬操作，切割器有弧形和平形两种形式，这 两种形式的双人修剪机除刀片和力架一为弧形一为平形外，其余结构完全 一样，并且机架可以通用，从而使一台机器有两种使用形式。弧形切割器 的双人修剪机主要用于中、小叶种灌木型绿篱的轻修剪和深修剪。而平形 修剪机主要用于幼龄绿篱的定型修剪和大叶种小乔木型绿篱的轻、深修剪。 双人修剪机由动力、切割器、传动机构、机架和操作手柄等部分组成。动力

16、为 1 马力汽油机，刀片为往复切割式，弧形刀片的弧形半径为 1200 毫米，切割幅宽 1040 毫米，双动，往复频率 1000 次分。作业时由两人手抬跨 行作业，汽油机产生的动力，经飞块摩擦式离合器、减速和凸轮等传动机 构驱动上、下刀片作往复运转，实施对绿篱的修剪。这种修剪机由两人手 抬作业，并且在茶蓬蓬面上跨行作业，因此劳动强度比单人修剪机低，作 业效率也较高，每行蓬面如修剪一次，台时工效为 3.5-4.0 亩；每行绿篱 蓬面若需修剪两次，台时工效为 1.5-2.0 亩，比人工修剪可提高工效 10 倍 以上双人修剪机同样切割干脆利落，直径在 10 毫米以下的枝条可一次切 下，切口平滑，不碎不

17、裂，修剪后的蓬面划一，并且由于该机的刀片弧度 与双人采茶机完全一致，可与双人绿篱机配套使用，和上述单人修剪机一 样，应是我国绿篱作业中重点推广的机种。2 整体设计绿篱修剪是人为地抑制顶端主枝生长优势的措施，可刺激着生部位较低 的芽萌发新技，增强树势，培养高产优质树冠。绿篱修剪方法主要有幼龄 绿篱的定形修剪、成龄绿篱的轻修剪与深修剪，衰老绿篱的重修剪等。2.1 技术设计的要求（1）机器能切割直径 d15mm（2）手柄振动加速度值 g10m/s2（3）工作幅宽 70cm（4）工作部件应有可靠防护装置（5）机器总重量 G8Kg2.2 传送路线的拟定2.2.1 对传动方案的要求 合理的传动方案，首先应

18、满足工作机的功能要求，其次还应满足工作可靠、传动效率高、结构简单、尺寸紧凑、重量轻、成本低、工艺性好、 使用和维护方便等要求。2.2.2 拟定传动方案 任何一个方案，要满足上述所有要求是十分困难的，要统筹兼顾，满足最主要的和最基本的要求。图(1)结构示意图1 安全开关 2 开关 3 油门扳机 4 手柄旋转按钮 5 后手柄6 启动器手柄 7 油泵 8 油箱 9 齿轮箱 10 空滤罩 11 风门调节器12 火花塞帽 13 前手柄 14 前护罩 15 刀片保护板 16 刀片考虑到经济性及机器的整体结构和传动所需要的准确性，通过分析决定采 用结构比较简单的方案。2.3 绿篱修剪机的组成及工作原理绿篱修

19、剪机主要由动力、减速传动装置、切割工作装置及操作控制装 置等几部分组成.动力装置是单杠二冲程小型汽油发动机;减速传动装置是 齿轮减速,汽油机输出轴通过离心式离合器与减速传动装置的第一齿轮(小 齿轮)轴连接,当汽油机的转速达到结合转速时,小齿轮(主动)通过大齿轮 (被动)将动力和运动传到切割工作装置,切割装置的往复运动是由大齿轮连接的 180对置的双偏心滑块机构驱动;操纵控制装置是固定在手把上的油门,改变油门的大小即可控制汽油机的转速而改变切割工作装置的往复 次数,以及停止切割.工作装置的切割部件是由两片、双面切削刃的滑切型 刀片往复运动.3 设计内容根据第一章中对于设计要求和传动合理性经济合理

20、性考虑,3.1 发动机的选择发动机一般选用风冷二冲程，发动机转速为7500r/min，排量为23.6cc， 功率0.8KW（1.1PS），油箱0.47L，因此选择小松HTZ7510/CHTZ6010风冷二 冲程发动机。发动机的工作原理如下：发动机气缸体上有三个孔，即进气孔、排气 孔和换气孔，这三个孔分别在一定时刻由活塞关闭。其工作循环包含两个 行程：1.第一行程：活塞自下止点向上移动，三个气孔同时被关闭后，进 入气缸的混合气被压缩；在进气孔露出时，可燃混合气流入曲轴箱。2.第 二冲程：活塞压缩到上止点附近时，火花塞点燃可燃混合气，燃气膨胀推 动活塞下移作功。这时进气孔关闭，密闭在曲轴箱内的可燃

21、混合气被压缩； 当活塞接近下止点时排气孔开启，废气冲出；随后换气孔开启，受预压的 可燃混合气冲人气缸，驱除废气，进行换气过程。如图2所示，是发动机的 结构图：图2发动机结构图3.2 离合器的设计1）.确定总体设计方案由于滑块为两块，而离合器允许外径偏小，考虑到便于布置零件，故 采用压缩弹簧的形式，离心块与被动盘间隙取为 1mm，满足要求且便于计算。 滑块离心式摩擦离合器主要用于草坪机械。图(4)离合器示意图2).确定离合器需要传递的扭矩：由最大输出扭矩为 5.93N.m，1扭矩储备系数，故发动机最大输出 扭矩= = 7.116N M3）.初定结合转速：因结合转速 n 2 (1.25 1.45)

22、n1这里系数取 1.25，由发动机怠速n1 = 2900r/ min计算得 n 2 = 3625r/ min4）.确定离合器结构形式由初始给定数据条件，离心块数量为 2，即 Z=2；确定被动盘直径 D=50mm,壁厚取 2mm，离合器离心块与被动盘间隙，因 摩 擦 配 合 为 石 棉 石 棉 ， 石 棉 厚 度 取 为 4mm ， 则 被 动 盘 半 径 R=25-2-6-1=16mm；由离心块质心半径选取范围 r = (0.6 0.8)R，再结合初步确定的离心块 结构和形状，初步选 r=13mm；离心块与被动盘材料均选 45 号钢，由于摩擦配合为石棉石棉，故离心块与被动盘结合面均贴一层石棉，

23、摩擦系数 f 选为 0.5.5）.初定离心块质量离心块质量须满足两个条件：结合转速 n 2 时P 2 = Pn = m r w22式中： P 2 结合转速 n2 时离心块产生的离心力；Pn 弹簧对离心块张紧力的径向分力；w2 结合转速 n2 时的角速度。传递最大扭矩 Mf 时(P 4 Pn) f R Z =P 4 = m r w4 2Mf = (m r w4 2 m r w2 2 ) f R Z = m r (w4 2 w2 2 ) f R Zm=r (w4 2 w2Mf2 ) f R Z2=r (n 4 2Mf 900 n 2 2 ) f R Z2式中：n 4 发动机最大扭矩 Mf 时的转速

24、；w4 发动机最大扭矩 Mf 时的角速度；f离心块与被动盘内表面的摩擦系数（钢对钢：f0.15；钢对石棉：f0.30；石棉对石棉：f0.360.50，这里取 0.5） 由发动机外特性参数： n 4 = 7500r/ min ， n 2 = 3625r/ min ， 代入其他数据： R = 16mm， Z = 2 ， f = 0.5 ， Mf = 7.116N M ， r = 13mm，计算得 m= 0.072kg 。6）.计算弹簧在各个工况下受力结合转速时：P 2 = Pn = mrw2 2 = 0.072 13103 ( 3625 2)2 = 134.74N 。60怠速时弹簧压缩力： P1 = 0.072 13103 ( 2900 2)2 = 86.24N 。607）验证离合器高度因离合器允许高度为 20mm，而 h 取值范围为（12）d； 选定滑块结构为扇形，包角 = 120 ，中间挖空一定尺寸放置弹簧与螺栓，则由 V = m，列方程得 1 (R 7 6)2 h 22 2 (12 )2 18106 = 0.0723 2材料为 45 钢，故这里 =