一种手推式苗木修剪机的结构设计.doc

1、摘要苗木在我们的日常生活中随处可见，但是用于修剪苗木的机械往往十分笨重，工人的劳动量很大。因此我们迫切需要一种可以修剪多种造型苗木的手推式苗木修剪机。为了完成本次设计工作，首先确定手推式苗木修剪机的重要结构，然后分别设计和计算包括液压系统在内的重要零部件。本文的创新点主要有：运用creo软件对修剪车进行三维建模，并机械有限源分析，对结构进行优化2.运用液压升降机构，使修剪的高度可以自动调节；3.为了使修剪机的修剪高度可以得到调节，在机体的支撑架用到了齿轮齿条传动；4.为了使修剪的宽度范围得到调节，修剪的篱刀可以左右移动； 5.篱刀的可以调整三个角度，能够修剪更多造型的苗木；关键词：苗木修剪机；

2、结构设计；有限元分析；creo；液压系统AbstractNursery stock can be seen everywhere in our daily life, but the machinery used to prune seedlings is often very cumbersome and the workers are very productive. Therefore, we urgently need a kind of hand - pushing pruning machine for pruning seedlings.In order to complete

3、the design work, the important structure of hand type seedling pruning machine is firstly determined, then the important parts, including hydraulic system, are designed and calculated respectively.The main innovations of this paper are: 1. Using 3D modeling creo software of trim car, and machinery L

4、imited source analysis, optimize the use of the 2 hydraulic lifting mechanism on the structure, which can automatically adjust the height of pruning; 3 in order to make the mower mowing height can be adjusted, in the body of the support frame used in gear rack transmission in order to make the adjus

5、tment; 4 trim width, Hedgerow pruning knife can move around; 5 hedge knife can be adjusted from three angles, can trim more seedlings;Key words: Seedling pruning machine; structure design; finite element analysis; creo; hydraulic systemII目 录摘要IIIAbstractIV1 绪论11.1 课题的研究背景及意义11.1.1 课题的研究背景11.1.2 课题的研

6、究意义11.2 苗木修剪机在国外的发展11.3 苗木修剪机在国内的发展22 手推式苗木修剪机的整体结构32.1 功能规划32.2 整体设计方案33 重要机构的方案论证53.1 手动调节支撑架升降结构的方案论证53.2 支撑架高度锁紧机构的方案论证53.3自动调节支撑架升降结构的方案论证63.4 可伸缩横梁的结构83.5 修剪刀的角度转换机构的设计84 手推式苗木修剪机重要零件的设计与计算104.1 手推式苗木修剪机尺寸要求104.2 推车架的设计与计算104.3悬臂梁的设计与计算124.4可升降的支撑架的设计与计算135 液压传动系统的设计与计算155.1 确定设计需求155.2制定液压系统的

7、基本方案155.2.1确定液压执行元件的形式155.2.2 确定液压缸的类型165.2.3 确定液压缸的安装方式165.2.4 缸盖联接的类型165.3确定液压系统的主要参数175.3.1载荷的组成与计算：175.3.2初选系统压力185.3.3液压缸主要尺寸的确定195.3.4确定液压泵的参数21 5.4 绘制液压系统原理图225.4.1 液压系统原理图的绘制过程225.4.2 液压系统原理图的工作说明236 使用creo对设计进行配合优化256.1 creo软件概述256.2 用creo对手推式苗木修剪机的重要部件进行三维建模256.3 使用creo对修剪车进行装配267 基于creo对手

8、推式苗木修剪机重要零件的分析与改进287.1分析方法概述287.2对悬臂梁进行有限元分析287.3悬臂梁的结构优化308 总结31参考文献32II 第一章 绪论1 绪论1.1 课题的研究背景及意义1.1.1 课题的研究背景为了提高苗木的观赏效果和更好地起到防护隔离的效果，苗木需要修剪成各种各样的形状。苗木在我们的生活中随处可见，在道路、园林、生活区都有着大量的苗木。而且苗木的生长速度较快，每隔一段时间就需要园林工人对苗木进行一次修剪。苗木的作用不仅在于美化环境，同时作为树篱可以起到隔离、指向的作用。因为苗木每年需要修剪多次来保持现状的规整，所占用的社会劳动力很多，我们可以用机器来较少苗木修剪的

9、劳动强度。通过修剪的苗木不仅造型美观，而且苗木可以得到更多的光照，时苗木保持健康。当前使用的苗木修剪机大多是手持式和背负式，这两种修剪机在进行苗木修剪时仍然依靠人工进行，不仅效率低下，而且劳动力很大、容易发生危险。所以我们急切需要一种能够适应成块的面积较小的，能够有一定的自动化的手推式苗木修剪机械来填补这方面的缺失。我们需要一种能够完成对小区、道路、广场等公用场合的冬青苗木枝叶（非草坪的修剪）修剪工作的小型手推式苗木修剪机，可以移动，可以减少环卫工人修剪的劳动量。1.1.2 课题的研究意义手推式的木苗修剪机目的在于改变传统的作业方式，当修剪苗木的高度和倾斜角度设定时，就不能随时改变。当电机不停

10、地工作时，园艺工人推动小车按路线匀速前进，就可以快速并且高质量地完成修剪工作，从而大大降低了对工人的技术要求。劳动强度方面，虽然手持式修剪机的重量一般6公斤左右，但是需要工人长时间持握，长时间工作很容易疲劳。而手推式的修剪机虽然重一百斤以上，但是装有车轮，正常的成年人都可以长时间操作且比较轻松。1.2 苗木修剪机在国外的发展机械化的苗木修剪在国外的发展较早，在步入21世纪以前，很多国家的苗木修剪工作就步入了机械化。在国外机械化苗木修剪发展的几十年时间里，用于修剪的机械发展处很多种类，有手持式苗木修剪机，车载式苗木修剪机等。日本的品牌“小松”、瑞典的品牌“HUSQVARAN”、德国的品牌“STI

11、HL” 等品牌都生产各种规格的手持式苗木修剪机。手持式修剪机相比修剪刀来说效率高、速度快，但是由于手持式修剪机上往往装有发动机等多种部件，自重较大有一定缺点。由日本和美国最先发明的臂架悬挂式和车载悬挂式苗木修剪机则是70年代的产物。这种苗木修剪机的体型较大，且只需要人们作一些比较轻松的控制工作就能实现苗木的修剪，所以这种机械在国外的使用十分频繁。1.3 苗木修剪机在国内的发展苗木修剪机在我国的发展开始的时间比较早，发展出来多种型号的苗木修剪机。例如成都绿化制造公司生产的双动往复刀片式，四川绿化制造公司的电动旋刀式苗木修剪机苗木修剪机刀片的形式有往复式和旋刀式为主。我国生产的小型苗木修剪机多为手

12、持式苗木修剪机，多以小型汽油机和电动机为动力。这种小型苗木修剪机的重量大概是6到10kg，功率在1kw到3kw之间。大型苗木修剪机有车载式苗木修剪机，臂架悬挂式苗木修剪机等，都可以有效地减少工人的劳动强度，提高劳动效率。虽然，我国的苗木修剪器械种类较为丰富，但是在使用的普及率方面与国外相比有较大差距。32 第二章 手推式苗木修剪机的整体结构2 手推式苗木修剪机的整体结构2.1 功能规划无论是园林中还是道路旁的苗木大多被修剪成高度大约在一米，宽度大约在半米的立方体。但是往往被修剪的苗木需要被修剪的形状不尽相同，所以修剪机的刀具需要调整高度和角度。在有些园林绿地中作为苗木的苗木呈现不同的形状，例如

13、波浪形或上端有一定的坡度。这就要求苗木修剪机能够在前进的过程中可以自动调节高度。为了保证所修剪的苗木的断面平整，要求修剪车在修剪的过程中运动平稳，所以需要手推车的前轮采用较大的尺寸。在实际生活中需要修剪的苗木往往不是平直的，需要多次转换修剪的方向，所以需要修剪车可以灵活地转向。同时，所设计的苗木修剪机需要尽量简单，可靠耐用。2.2 整体设计方案根据以上的功能规划的要求，初步设计的整体方案如图2-1。图2-11. 手推车架 2.齿轮齿条升降机构 3.可升降支撑架 4.水平悬臂梁 5.篱刀与铝管 6.锁紧机构 7.液压控制系统 手推车架的作用是安装各个部件，并安装有前轮和万向轮能够平稳地行走。需要

14、有一定的强度，可以承受各个部件的重量。在动力方面，由于采用了液压控制回路需要电源，所以采用电瓶提供能量。与此同时电动机具有工作效率高，不污染环境，噪声小，运行可靠，结构牢固，价格低廉等优点，所以采用电动机为篱刀提供动力。在高度调节方面，齿条安装在可升降支撑架上，齿轮安装在固定架上。通过手轮旋转齿轮，使齿轮齿条在啮合过程中齿条带动支撑架的上升。同时也可以控制支撑架的下降。移动到合适的高度时需要锁紧机构锁死。在水平位置调节方面，固定架上有滑槽，悬臂梁上带有防翻钩。防翻钩在滑槽内移动，就可以实现悬臂梁的水平移动，使得修剪的范围得到调节。当移动到合适的位置时，用紧定螺钉锁死，时悬臂梁可以相对固定架位置

15、不变。液压控制系统能够自动控制修剪车的支撑架上下运动。在使用液压控制系统时，支撑架可以自动上下运动，与小车的前进运动复合，可以修剪出形状较为美观造型的苗木，例如波浪形，梯形等。 第三章 重要机构的方案论证3 重要机构的方案论证3.1 手动调节支撑架升降结构的方案论证 手动调节的升降结构，由齿轮和齿条的啮合运动来实现。如图3-1，齿轮通过齿轮轴安装在齿轮固定罩上，齿轮固定罩安装在固定架上，手轮与齿轮轴相焊接。齿条安装在支撑架上，与安装在固定架上的齿轮啮合。在图4-1中，当需要支撑架上升时，需逆时针方向转动手轮。需要支撑架下降时，需顺时针转动手轮。因为当支撑架运动时，会带动修剪刀运动，所以通过摇动手轮可以控制修剪的上下运动。