手提往复式绿篱修剪机设计.docx

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手提往复式绿篱修剪机设计

摘要

草坪修剪机是一种小型园林修剪机械。

每年，草坪必须进行修剪，这对维护草坪旺盛的生长，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．修剪是草坪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草坪修剪机，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草坪植物的宽幅相应的宽度，采用单动、双面刃刀片。

本文所设计的往复式草坪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草坪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，既可用作草坪修剪整形，又可作为茶树修剪。

5、适应范围广

关键词草坪修剪机往复式双刃面

Abstract

.Hedgetrimmerisasmallgardenpruningmachinery.Eachyear,thehedgemustbetrimmed,whichmaintainsHedgeexuberantgrowth,enhancethedensityofthecanopyshoots,haveagoodeffect,andcanmeettherequirementsofthecanopysurfacenurturing.Therefore.Hedgetrimmingisthegrowthofthemaintechnicalmeasures.Thereisanexistinghedgetrimmershandsomeoftheweightistooheavy,labor-intensiveshortcomings.Thispaperpresentsadouble-edgedsurfaceportablereciprocatinghedgetrimmers,powersectionusingportablestructure,usingasmallinternalcombustionengine,thepowertransmittedthroughtheshafttotheworkingpartsareconnectedwithreducer.

Usingspurgearreducer,reducerwillpowertotheslider-crankmechanism,slider-crankmechanismdrivenbyareciprocatingcuttingblade,cuttingbladeisdesignedbasedonfieldresearchwiththeexistinghedgerowplantingwidthcorrespondingtothewidthoftheplant,singleaction,double-edgedblade.Thisarticleisdesignedreciprocatinghedgetrimmerfunctionlargelyreduceworkers'neatcrownjob.Thedesignofthisportablereciprocatinghedgetrimmershavethefollowingcharacteristics:

1,thebodycomesgenerators,powerwithoutanexternalpowersupply,adaptable,safeoperation.

2,reducingthelaborintensityofworkerswhenoperating.

3,thejobqualityisbetterandstableperformance.

4,amulti-purposemachine,bothasahedgetrimmershaping,butalsoasalawnedges.

5,wide

Keywordshedgetrimmersreciprocatingdouble-face

1绪论..................................................................................................6

1.1草坪修剪机的发展.................................................................6

1.1.1、国内外发展概况.........................................................6

1.2对草坪修剪机的认识.............................................................7

2整体设计........................................................................................10

2.1技术设计的要求...................................................................10

2.2传送路线的拟定...................................................................10

2.2.1对传动方案的要求......................................................10

2.2.2拟定传动方案..............................................................10

2.3草坪修剪机的组成及工作原理...........................................11

3设计内容........................................................................................13

3.1发动机的选择.......................................................................13

3.2离合器的设计.......................................................................14

3.3减速器的设计.......................................................................20

3.3.1初定减速器的类型......................................................21

3.4刀具的设计..........................................................................26

3.4.1刀片结构的设计及材料的选择..................................26

3.4.2刀具的传动设计..........................................................27

4草坪修剪机操作规程....................................................................28

5草坪修剪机的操作顺序................................................................29

5.1修剪机的操作顺序...............................................................29

6草坪修剪机的维护........................................................................30

6.1维护保养要点.......................................................................30

6.2操作使用要点.......................................................................30

7草坪修剪机的故障及排除............................................................32

7.1起动机故障排除方法...........................................................32

7.1.1起动困难故障排除方法..............................................32

7.2草坪修剪机故障及排除方法...............................................34

7.2.1修剪机草坪修剪机故障排除方法..............................34致谢...............................................................................................38参考文献...........................................................................................39附录...................................................................................................40

1绪论

1.1草坪修剪机的发展

1.1.1、国内外发展概况

（一）草坪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系列电动草坪修剪机有3个型号,即HT816R、HT818R和HT822R,都使用工频交流电动机,HT822R的功率为348W,重量

2.7kg,修剪枝条最大直径9.5mm。

HUSQVARNA生产的600HEL型草坪修剪机,功率600W,重量3.3kg,修剪枝条直径为1.4cm,割幅55cm。

德国STIHL生产的锯链导板式高枝剪,功率0.9kW,重量6.7kg,装在伸缩杆上可用于修剪高或宽的草坪、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。

悬挂式草坪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7m,可以修剪绿墙、高大草坪和灌木丛。

（二）我国对于草坪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型便携式草坪修剪机由二冲程小汽油机驱动,功率1.85kW,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50cm,重量8kg。

目前在我国，城市道路以及企事业单位的道路草坪，普遍采用的是各种草坪修剪机。

使用的主要有手持式、背负式和机载自行式等几种，由于修剪草坪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

草坪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草坪修剪机在我国使用的较少。

我国使用的草坪修剪机主要以进口产品为主，市场前景十分广阔，研究和开发草坪修剪机十分必要。

1.2对草坪修剪机的认识

草坪修剪机又称草坪机，是指以汽油机或电动机为动力用作草坪的修剪、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。

草坪修剪机按其动力可分为手持式汽油草坪修剪机和手持式电动绿篱修剪机；按刀刃数量又分为单刃草坪修剪机和双刃草坪修剪机。

目前以小型汽油机为动力的草坪剪机是主流产品。

草坪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。

草坪修剪方法主要有幼龄草坪的定形修剪、成龄草坪的轻修剪与深修剪，衰老草坪的重修剪等。

我国以往的草坪修剪多是采用人工修枝剪进行的，费时费力，作业质量较差。

从70年代中期开始研制草坪修剪机，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，主要用于草坪的轻修剪和深修剪，同时，也可用作机械化茶园的修边，使草坪行间留出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草坪修剪机，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，实现对草坪枝条的切割，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。

双人草坪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、小叶种灌木型草坪的轻修剪和深修剪。

而平形修剪机主要用于幼龄草坪的定型修剪和大叶种小乔木型草坪的轻、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，实施对草坪的修剪。

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；每行草坪蓬面若需修剪两次，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，可与双人草坪机配套使用，和上述单人修剪机一样，应是我国草坪作业中重点推广的机种。

2整体设计

草坪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。

草坪修剪方法主要有幼龄草坪的定形修剪、成龄草坪的轻修剪与深修剪，衰老草坪的重修剪等。

2.1技术设计的要求

（1）机器能切割直径d≤15mm

（2）手柄振动加速度值g≤10m/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G≤8Kg

2.2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草坪修剪机的组成及工作原理

草坪修剪机主要由动力、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，β≥1─扭矩储备系数，故发动机最大输出扭矩==7.116N⋅M

3）.初定结合转速：

因结合转速n2≥（1.25~1.45）n1

这里系数取1.25，由发动机怠速

n1=2900r/min

计算得n2=3625r/min

4）.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，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：

①结合转速n2时

P2=Pn=m⋅r⋅w2

2

式中：

P2─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。

②传递最大扭矩Mf时

（P4−Pn）⋅f⋅R⋅Z=

P4=m⋅r⋅w42

Mf=（m⋅r⋅w42−m⋅r⋅w22）⋅f⋅R⋅Z=m⋅r（w42−w22）⋅f⋅R⋅Z

m=

r（w42

−w2

Mf

2）⋅f⋅R⋅Z⋅ð2

=

r（n42

Mf⋅900

−n22）⋅f⋅R⋅Z⋅ð2

式中：

n4─发动机最大扭矩Mf时的转速；

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：

f＝0.15；钢对石棉：

f＝0.30；石棉对石棉：

f＝0.36～0.50，这里取0.5）由发动机外特性参数：

n4=7500r/min，n2=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：

P2=Pn=mrw22=0.072×13×10−3×（3625×2ð）2=134.74N。

60

怠速时弹簧压缩力：

P1=0.072×13×10−3×（2900×2ð）2=86.24N。

60

7）验证离合器高度

因离合器允许高度为20mm，而h取值范围为（1~2）d；选定滑块结构为扇形，包角ø=120°，中间挖空一定尺寸放置弹簧与螺

栓，则由ñV=m，列方程得

ñ⋅[1ð（R−7−6）2⋅h−ð⋅22⋅2−ð⋅（12）2⋅18]×10−6=0.072

32

材料为45钢，故这里ñ=