茶樹修剪機(jī)設(shè)計(jì)含開題及12張CAD圖,茶樹,修剪,設(shè)計(jì),開題,12,十二,cad
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
?
課題名稱： 茶樹重修剪機(jī)的開發(fā)研究
專 業(yè)：
班 級(jí)：
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)教師：
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年 月 日
1、課題研究的現(xiàn)狀和意義
? 本課題即針對(duì)成齡茶樹的深修剪、衰老茶樹的重修剪或臺(tái)刈面臨的問題及現(xiàn)有修剪設(shè)備的不足，研究出一種全新的茶樹重修剪設(shè)備，將徹底解決老茶樹重修剪困難的問題。
茶樹修剪是人為地抑制頂端主枝生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)的措施，可刺激著生部位較低的芽萌發(fā)新技，增強(qiáng)樹勢(shì)，培養(yǎng)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)樹冠。成齡茶樹經(jīng)多年采摘和輕修剪后，采樹冠摘面上會(huì)形成密集而細(xì)弱的分枝，這就是常說的“雞爪枝”， 這時(shí)，茶樹新梢育芽能力減弱，生長(zhǎng)乏力，茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)下降，為更新樹冠采摘面，就得采用深修剪技術(shù)，剪去密集細(xì)弱的雞爪枝層，使茶樹重新抽發(fā)新枝，提高育芽能力，延長(zhǎng)茶樹高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)年限。深修剪通常剪去冠面10～15cm枝梢，目前茶樹的深修剪工作一般用雙人抬修剪機(jī)來實(shí)施，但雙人抬修剪機(jī)比較笨重，且工作效率低。
重修剪的對(duì)象則是半衰老和未老先衰的茶樹。這種茶樹，雖然骨干枝的抽生能力仍較強(qiáng)，但生產(chǎn)枝的育芽能力已很弱，芽葉瘦小，葉張薄細(xì)，輕伸修剪根本不起作用，即使采用深修剪也不能達(dá)到目的，這時(shí)，就得采用重修剪技術(shù)。重修剪茶樹一般在離地30～40cm處修剪樹干。臺(tái)刈則是比重修剪更為徹底的改造樹冠的修剪技術(shù)，其對(duì)象是嚴(yán)重衰老的茶樹，但目的與重修剪相同；茶樹臺(tái)刈后，從根頸部抽發(fā)的新枝能重新形成樹冠。重修剪及臺(tái)刈由于修剪的茶樹枝干一般較粗，現(xiàn)有的茶樹修剪機(jī)械很難擔(dān)當(dāng)大任、不但效率低，而且常出現(xiàn)露枝現(xiàn)象；因此許多地方還在采用人工以砍柴刀對(duì)枝干進(jìn)行砍切修剪，勞動(dòng)狀況惡劣、勞作水平極其落后，另外人工砍切修剪對(duì)茶樹生長(zhǎng)是十分不利的。
我們的研究將全面提高種茶領(lǐng)域修剪環(huán)節(jié)的機(jī)械化、自動(dòng)化水平，并取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
?2、課題要解決的問題或研究的基本內(nèi)容
?本課題主要研究開發(fā)一種適宜于深修剪和重修剪老茶樹的新型修剪設(shè)備，對(duì)修剪機(jī)所用刀片的材料、結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，使機(jī)器能夠用較小的切割動(dòng)力就能切割較粗的茶樹干，在保證切口平整的同時(shí)，幾乎不會(huì)出現(xiàn)露剪現(xiàn)象；同時(shí)使得這種設(shè)備具備自調(diào)整適應(yīng)性，能夠適用于山區(qū)有較大坡度的茶園老茶樹的重修剪，以便既能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化修剪提高修剪效率，又能提高修剪質(zhì)量。
1、整機(jī)結(jié)構(gòu)
1）修剪機(jī)的雙輪底座采用升降式可調(diào)結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)地形的不同進(jìn)行一定范圍內(nèi)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，以保證機(jī)械的上下自由式移動(dòng)，同時(shí)，對(duì)于修剪高度不一樣的茶樹也能夠保證修剪順利進(jìn)行。
2） 修剪機(jī)的整個(gè)機(jī)頭才用的是山角鋸齒形的固定在架子上，在其里面裝有圓盤形的刀片，用來切斷茶樹枝。
2、修剪機(jī)刀片的結(jié)構(gòu)及材料
1） 刀片結(jié)構(gòu) 刀片的形狀采用圓盤形的多齒刀片，這種刀片更容易把茶樹枝切斷。
2）刀片材料 為切割機(jī)配制一種性能優(yōu)異，具有高強(qiáng)度、耐磨性、韌性良好的、能夠承受劇烈沖擊工作條件的材料制成的刀具
四）、主要技術(shù)指標(biāo)： 五）、主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
1）刀具使用壽命：1000h左右； 效率是人工的25倍
2）修剪樹高：10～70cm； 與人工相比，修剪1 h m2可以節(jié)省1500元費(fèi)用
3）修剪幅寬：10～50cm；
4）工作效率：最高0.24hm2/h；
5）切口平整度：平均80％；
3、課題研究擬采用的手段和工作路線
手段：查閱手冊(cè)．ＣＡＤ繪圖．?dāng)?shù)學(xué)方法分析計(jì)算．電腦編程．
工作路線： １）．方案設(shè)計(jì)分析．
２）．電機(jī)選擇
３）．Ｖ帶和齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
４）．軸及軸承設(shè)計(jì)分析
５）．繪制裝配圖及關(guān)鍵零件工作圖
編寫機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
4、課題研究進(jìn)程計(jì)劃
?起始年月 進(jìn)度目標(biāo)要求
第三周－第四周 開題報(bào)告
第五周 完成結(jié)構(gòu)分析
第六周－第七周 完成主要數(shù)據(jù)的計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
第八周－第九周 完成圖紙的繪制工作
第十周 撰寫畢業(yè)論文
5、課題成果
論文(√) 圖紙（√） 產(chǎn)品或作品（ ） 應(yīng)用程序（ ）
其它：
指導(dǎo)教師意見：
設(shè)計(jì)思路基本正確，傳動(dòng)路線也可行，進(jìn)度安排得當(dāng)，希望在設(shè)計(jì)
過程中不斷提升自己的設(shè)計(jì)思想，同意開題。
指導(dǎo)教師（簽名）：
年 月 日
教研室主任意見：
教研室主任（簽名）：
年 月 日
目錄
第一章 摘要 （1）
第二章 前言 （1）
一、修剪機(jī)的研制 （2）
二、對(duì)修剪機(jī)的應(yīng)用研究 （2）
三、對(duì)茶樹重修剪機(jī)的研究 （2）
第三章 設(shè)計(jì)任務(wù) （3）
第四章 設(shè)計(jì)分析 （4）
一．傳動(dòng)路線的擬訂 （4）
二．汽油機(jī)的選擇 （5）
三．帶輪的設(shè)計(jì)
（1）帶Ⅰ的設(shè)計(jì) （6）
（2）帶Ⅱ的設(shè)計(jì) （9）
*四．軸的設(shè)計(jì)與校驗(yàn)
（1）軸Ⅰ的設(shè)計(jì) （13）
（2）軸Ⅱ的設(shè)計(jì) （16）
（3）軸承的選擇 （18）
（4）鍵的選用 （19）
五．刀片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及材料的選擇
第五章 心得體會(huì) （19）
第六章 參考文獻(xiàn) （20）
第一章 摘要
由于我國(guó)種茶歷史悠久，種植地域廣泛，迫切需要機(jī)械修剪器具來代替手工修剪機(jī)械修剪是解決勞力不足和降低生產(chǎn)成本的根本途徑。而普通修剪機(jī)用于重修剪是屬于破壞性使用，一般不宜提倡。本課題即針對(duì)成齡茶樹的深修剪、衰老茶樹的重修剪或臺(tái)刈面臨的問題及現(xiàn)有修剪設(shè)備的不足，研究出一種全新的茶樹重修剪機(jī)械設(shè)備，并對(duì)整機(jī)各結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行協(xié)調(diào)，對(duì)修剪機(jī)所用刀片的材料、結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，研制配套的傳動(dòng)系統(tǒng)，相應(yīng)的帶輪，軸，機(jī)架，并進(jìn)行計(jì)算和裝配圖的繪制。
關(guān)鍵字：
機(jī)械修剪器具，重修剪，全新的茶樹重修剪機(jī)械設(shè)備，刀片的材料，傳動(dòng)系統(tǒng)，帶輪，軸，機(jī)架。
第二章 前言
茶樹修剪是人為地抑制頂端主枝生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)的措施，可刺激著生部位較低的芽萌發(fā)新技，增強(qiáng)樹勢(shì)，培養(yǎng)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)樹冠。茶樹修剪方法主要有幼齡茶樹的定形修剪、成齡茶樹的輕修剪與深修剪，衰老茶樹的重修剪及臺(tái)刈等。
成齡茶樹經(jīng)多年采摘和輕修剪后，采樹冠摘面上會(huì)形成密集而細(xì)弱的分枝，這就是常說的“雞爪枝”， 這時(shí)，茶樹新梢育芽能力減弱，生長(zhǎng)乏力，茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)下降，為更新樹冠采摘面，就得采用深修剪技術(shù)，剪去密集細(xì)弱的雞爪枝層，使茶樹重新抽發(fā)新枝，提高育芽能力，延長(zhǎng)茶樹高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)年限。
一．緒論
深修剪通常剪去冠面10～15cm枝梢，目前茶樹的深修剪工作一般用雙人抬修剪機(jī)來實(shí)施，但雙人抬修剪機(jī)比較笨重，且工作效率低。
重修剪的對(duì)象則是半衰老和未老先衰的茶樹。這種茶樹，雖然骨干枝的抽生能力仍較強(qiáng)，但生產(chǎn)枝的育芽能力已很弱，芽葉瘦小，葉張薄細(xì)，輕伸修剪根本不起作用，即使采用深修剪也不能達(dá)到目的，這時(shí)，就得采用重修剪技術(shù)。重修剪茶樹一般在離地30～40cm處修剪樹干。臺(tái)刈則是比重修剪更為徹底的改造樹冠的修剪技術(shù)，其對(duì)象是嚴(yán)重衰老的茶樹，但目的與重修剪相同；茶樹臺(tái)刈后，從根頸部抽發(fā)的新枝能重新形成樹冠。重修剪及臺(tái)刈由于修剪的茶樹枝干一般較粗，現(xiàn)有的茶樹修剪機(jī)械很難擔(dān)當(dāng)大任、不但效率低，而且常出現(xiàn)露枝現(xiàn)象；因此許多地方還在采用人工以砍柴刀對(duì)枝干進(jìn)行砍切修剪，勞動(dòng)狀況惡劣、勞作水平極其落后，另外人工砍切修剪對(duì)茶樹生長(zhǎng)是十分不利的。
二．國(guó)內(nèi)外同類研究概況
目前，國(guó)內(nèi)科研人員對(duì)茶樹的修剪研究多集中于茶樹的輕修剪、中修剪機(jī)械研制及應(yīng)用上，而在專門用于老茶樹或未老先衰茶樹的重修剪機(jī)械的研究與應(yīng)用上，還基本處于空白狀態(tài)。
1、修剪機(jī)的研制
由于我國(guó)種茶歷史悠久，種植地域廣泛，迫切需要機(jī)械修剪器具來代替手工修剪，因此國(guó)內(nèi)在茶樹修剪機(jī)具的研制上，已取得了很大進(jìn)步，國(guó)內(nèi)已有多家單位生產(chǎn)出了多款茶樹修剪機(jī)。
如南京秦淮園林機(jī)械廠生產(chǎn)的單人多功能電動(dòng)茶樹修剪機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)為：主機(jī)重量：2.5kg；電壓：24v；桿長(zhǎng)：110cm；功率：100w；轉(zhuǎn)速：6000轉(zhuǎn)/分鐘。該機(jī)具有環(huán)保節(jié)能，效率高，能耗小，對(duì)茶作物無污染等優(yōu)點(diǎn)。
浙江省生產(chǎn)的PSM110型茶樹修剪機(jī)雙人抬跨行作業(yè)機(jī)具，由兩把鋸齒型刀片作相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)完成修剪作業(yè)。修剪機(jī)的動(dòng)力選用日本三菱TL33PVD型汽油機(jī)。當(dāng)汽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到一定速度時(shí)，離合器先帶動(dòng)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，繼而將動(dòng)力傳輸?shù)綔p速齒輪箱，減速齒輪與偏心機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在同一箱體內(nèi)，通過一級(jí)齒輪減速，動(dòng)力傳到偏心機(jī)構(gòu)，偏心機(jī)構(gòu)上有偏心方向?yàn)?80o的雙凸臺(tái)，帶動(dòng)連桿驅(qū)動(dòng)刀片作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成切割作業(yè)。
國(guó)外如日產(chǎn)的Ｅ7Ｂ-750型單人修剪機(jī)配日本單缸二沖程1.03ｋＷ(1.4馬力)汽油機(jī)，采用平刀片往復(fù)式切割，切割幅寬750ｍｍ。具有以下特點(diǎn)：①重量輕、方便于單人操作，平形、弧形樹冠均可使用，適應(yīng)性很好；②發(fā)動(dòng)機(jī)性能好，操作簡(jiǎn)便，機(jī)身上設(shè)有停車按鈕及汽油機(jī)調(diào)速控制手柄，刀片動(dòng)、停、快、慢控制十分方便。
目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)茶樹的輕、中修剪機(jī)械的研制及應(yīng)用均已成熟。并進(jìn)入大面積應(yīng)用的推廣期。
2、對(duì)修剪機(jī)的應(yīng)用研究
人工修剪每人8小時(shí)只能剪0.02hm2，需付酬金1750元/hm2；采用修剪機(jī)修剪，二人8小時(shí)可修剪0.4hm2，人均工效為手工的10倍，與人工相比費(fèi)用降低了1312.5元/hm2。采用修剪機(jī)進(jìn)行重修剪時(shí)，人工重修剪每人8小時(shí)僅能剪0.0133hm2，每天工資需40元，需付酬金3000元/hm2；用修剪機(jī)勉強(qiáng)湊合使用，兩人用雙人修剪機(jī)作主修剪，另一人用單人修剪機(jī)補(bǔ)修遺留枝與邊枝，三人可修剪0.2hm2，工效是手剪的5倍，生產(chǎn)成本是1963元/hm2。與手工相比可降低成本1037元/hm2。1999年單臨安市的深修剪工作就可節(jié)約勞力1050工，節(jié)約生產(chǎn)成本30580余元；重修剪工作可節(jié)約成本13820余元，節(jié)約勞力800工。
通過以上研究，過婉珍等人認(rèn)為：機(jī)械修剪是解決勞力不足和降低生產(chǎn)成本的根本途徑。而普通修剪機(jī)用于重修剪是屬于破壞性使用，一般不宜提倡。并建議生產(chǎn)廠家能生產(chǎn)專用重修剪機(jī)，以滿足用戶需要。
華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的覃松林研究分析了單、雙人茶樹修剪機(jī)使用時(shí)應(yīng)該注意的問題，他重點(diǎn)指出，單人修剪機(jī)和雙人修剪機(jī)不準(zhǔn)作老茶樹的深修剪和重修剪，否則機(jī)器將嚴(yán)重超載而遭到破壞。
3．對(duì)茶樹重修剪機(jī)的研究
通過以上科技人員的研究結(jié)果可以看出，茶樹修剪機(jī)無論是單人型還是雙人型，都難以承擔(dān)起老茶樹的重修剪任務(wù)，這迫切需要國(guó)內(nèi)的科技工作者研究開發(fā)出一種專門用于老茶樹的重修剪機(jī)械。
綜觀國(guó)內(nèi)外，目前對(duì)老茶樹重修剪方面的研究很少，而且研究領(lǐng)域也僅僅側(cè)重于重修剪工作對(duì)茶樹的影響及效應(yīng)分析，對(duì)重修剪機(jī)械的開發(fā)和研制以及應(yīng)用基本上還處于空白狀態(tài)，本課題的開展將打破該領(lǐng)域的空白局面，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。
第三章 設(shè)計(jì)任務(wù)
（一）． 茶樹修剪是人為地抑制頂端主枝生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)的措施，可刺激著生部位較低的芽萌發(fā)新技，增強(qiáng)樹勢(shì)，培養(yǎng)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)樹冠。茶樹修剪方法主要有幼齡茶樹的定形修剪、成齡茶樹的輕修剪與深修剪，衰老茶樹的重修剪及臺(tái)刈等。
（二）、主要技術(shù)指標(biāo)：
1）刀具使用壽命：720h左右；
2）修剪樹高：250cm；
3）修剪幅寬：500cm；
4）工作效率：最高0.24hm2/h；
5）切口平整度：平均80％；
（四）、傳動(dòng)路線的擬定
考慮到經(jīng)濟(jì)性及機(jī)器的整體結(jié)構(gòu)和所需傳動(dòng)的準(zhǔn)確性，我們擬定了整臺(tái)機(jī)器的示意圖
（五）、設(shè)計(jì)步驟
1.基本結(jié)構(gòu)的確定
2.根據(jù)基本結(jié)構(gòu)計(jì)算分析各個(gè)零部件
3.根據(jù)設(shè)計(jì)說明畫出總裝圖
4.根據(jù)計(jì)算結(jié)果及總裝圖，畫出各個(gè)零件圖
第二章．設(shè)計(jì)分析
一． 傳動(dòng)路線的擬定
1.對(duì)傳動(dòng)方案的要求 ?
合理的傳動(dòng)方案，首先應(yīng)滿足工作機(jī)的功能要求，其次還應(yīng)滿足工作可靠、傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、重量輕、成本低、工藝性好、使用和維護(hù)方便等要求
2.擬定傳動(dòng)方案
任何一個(gè)方案，要滿足上述所有要求是十分困難的，要統(tǒng)籌兼顧，滿足最主要的和最基本的要求。
方案一：
方案二：
考慮到經(jīng)濟(jì)性及機(jī)器的整體結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)所需要的準(zhǔn)確性，我們分析決定采用結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的帶輪傳動(dòng)，故我們選擇第一種傳動(dòng)方案。
二.汽油機(jī)的選擇
1、已知給定的參數(shù)如下：
（1）.切削力F=200N；
（2）.切削最大半徑R=60mm;
（3）.刀片轉(zhuǎn)速n=1500r/min;
2、汽油機(jī)的選擇計(jì)算：（如圖）
T=FR=200N×0.06m=12N.m
選擇2E60C型汽油機(jī)，立軸，水冷，P=7.4KW n=2500r/min,T=53N.m
三.帶Ⅰ的設(shè)計(jì)
1.確定計(jì)算功率
工 況
KA
空、輕載起動(dòng)
重載起動(dòng)
每天工作小時(shí)數(shù)/h
<10
10~16
>16
<10
10~16
>16
載荷變動(dòng)微小
液體攪拌機(jī)，通風(fēng)機(jī)，和鼓風(fēng)機(jī)（≤7.5kW）、離心式水泵和壓縮機(jī)、輕型輸送機(jī)
1.0
1.1
1.2
1.1
1.2
1.3
載荷變動(dòng)小
帶式輸送機(jī)（不均勻載荷）、通風(fēng)機(jī)（>7.5kW）、旋轉(zhuǎn)式水泵和壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)金屬切削床、旋轉(zhuǎn)篩、劇木機(jī)和木工機(jī)械
1.1
1.2
1.3
1.2
1.3
1.4
載荷變動(dòng)較大
制磚機(jī)、斗式提升機(jī)、往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)、起重機(jī)、磨粉機(jī)、沖剪機(jī)、橡膠機(jī)械、振動(dòng)篩、紡織機(jī)械、重載運(yùn)送機(jī)
1.2
1.3
1.4
1.4
1.5
1.4
載荷變動(dòng)很大
破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式。顎式等）、磨碎機(jī)（球磨、棒磨、管磨）
1.3
1.4
1.5
1.5
1.6
1.8
表8.21 工作情況系數(shù)KA
由表8.21查得=1.1 由式（8.12）得
==1.1×7.4KW=8.14KW
2. 選擇普通V帶型號(hào)
根據(jù)=8.14KW =2500r/min 由圖8.12選用B型普通V帶
3. 確定帶輪直徑
根據(jù)表8.6和圖8.12選取=140mm 且=140mm>125mm
大帶輪直徑為
=/=2500/1500×140=233mm
按表8.3選取標(biāo)準(zhǔn)植236mm,則實(shí)際傳動(dòng)比I,從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速分別為
i=/=236/140=1.69
=/i=2500/1.69=1479r/min
從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速誤差為
（1479-1500）/1500×100%=-1.4%
在5%以內(nèi)，為允許值
4.驗(yàn)算帶速V
V=/60×1000=18m/s
在5-25m/s的范圍內(nèi)。
5.確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和實(shí)際中心距a
按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求初定中心距
0.7(+)
7.確定V帶根數(shù)Z
由式(8.18)得Z≧/
根據(jù)=140mm ，=2500r/min 查表8.10用內(nèi)插法得
=3.8KW
由式(8.11)得功率增量為
=
由表8.18查得=2.6494×
根據(jù)傳動(dòng)比i=1.69 查表8.19得=1.1202
則=2.6494××2500（1-）=0.7KW
由表8.4查得帶長(zhǎng)度修正系數(shù)=0.92 由表8.11查得包角系數(shù)=0.99 得普通V帶的根數(shù)為
Z=8.14/(3.8+0.7)×0.92×0.99=1.98
圓整后得Z=2跟
8.求初拉力及帶輪軸上的壓力
由表8.6查得B型普通V帶每米質(zhì)量q=0.17kg/m 根據(jù)式(8.19)得單根V帶的初拉力為
=×
=
=227.5N
由式(8.20)可得作用在軸上的壓力
=2Z
=2×227×2
=904N
9. 設(shè)計(jì)結(jié)果
選擇.2跟B-4000GB1171-89V帶 , 中心距a=505mm ,帶輪直徑=140mm , =236mm ,軸上壓力=904N
Ⅱ帶設(shè)計(jì)
主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速1500r/min,從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速1500r/min
1． 確定計(jì)算功率
工 況
KA
空、輕載起動(dòng)
重載起動(dòng)
每天工作小時(shí)數(shù)/h
<10
10~16
>16
<10
10~16
>16
載荷變動(dòng)微小
液體攪拌機(jī)，通風(fēng)機(jī)，和鼓風(fēng)機(jī)（≤7.5kW）、離心式水泵和壓縮機(jī)、輕型輸送機(jī)
1.0
1.1
1.2
1.1
1.2
1.3
載荷變動(dòng)小
帶式輸送機(jī)（不均勻載荷）、通風(fēng)機(jī)（>7.5kW）、旋轉(zhuǎn)式水泵和壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)金屬切削床、旋轉(zhuǎn)篩、劇木機(jī)和木工機(jī)械
1.1
1.2
1.3
1.2
1.3
1.4
載荷變動(dòng)較大
制磚機(jī)、斗式提升機(jī)、往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)、起重機(jī)、磨粉機(jī)、沖剪機(jī)、橡膠機(jī)械、振動(dòng)篩、紡織機(jī)械、重載運(yùn)送機(jī)
1.2
1.3
1.4
1.4
1.5
1.4
載荷變動(dòng)很大
破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式。顎式等）、磨碎機(jī)（球磨、棒磨、管磨）
1.3
1.4
1.5
1.5
1.6
1.8
表8.21 工作情況系數(shù)KA
由表8.21查得=1.1 ，由式（8.12）得
1.1×7=7.7KW
2. 選擇普通V帶型號(hào)
根據(jù)=7.7KW 由圖8.12選用B型普通V帶
3. 確定帶輪基準(zhǔn)直徑
根據(jù)表8.6和圖8.12選取=125mm ,且為B型V帶最小直徑
大帶輪直徑為：
=×125=125mm
按表8.3選取標(biāo)準(zhǔn)值為125mm ,則實(shí)際傳動(dòng)比i ,從動(dòng)輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速分別為：
從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速誤差率為：
×100%=0
在±5%以內(nèi)，為允許值。
4. 驗(yàn)算帶速V
在5-25m/s范圍內(nèi)
5. 確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和實(shí)際中心距a
按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求初定中心距
0.07（）<<()
175<<500
取=200mm
由式(8.15)得
=792.5mm
由表8.4選取基準(zhǔn)長(zhǎng)度=800mm
a≈
=
=
6. 校驗(yàn)小帶輪包角
由式(8.17)得
=
7. 確定V帶根數(shù)Z
根據(jù)=125mm =1500r/min ,查表8.10用內(nèi)插法得
由式(8.11)得功率增量為
由表(8.18)查得
根據(jù)傳動(dòng)i=1 ，查表8.19得=1則
=0
由表8.4查得帶長(zhǎng)度修正系數(shù) ，由圖8.11查得包角系數(shù)
得普通V帶根數(shù)
圓整得Z=2
8. 求初拉力及帶論軸上的壓力
由表8.6查得B型普通V帶的每米質(zhì)量q=0.17kg/m ,根據(jù)式(8.19)得單根V帶的初拉力為：
=284N
由式(8.20)可得作用在軸上的壓力為：
=1136N
9. 計(jì)算結(jié)果
選用2根B-GB1171-89V帶，中心距a=200mm ,帶輪直徑 ，軸上壓力
四．軸Ⅰ的設(shè)計(jì)
（一）.軸的計(jì)算
1. 選擇軸的材料 ，確定許用應(yīng)力
因我們?cè)O(shè)計(jì)的軸對(duì)材料無特殊要求，故選用45鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，由表13.4查得強(qiáng)度極限 ，再由表13.2查得許用彎曲應(yīng)力
2. 按扭強(qiáng)度估算軸徑
根據(jù)表13.1得 ,又由式(13.2)得
因最小軸徑處有鍵槽存在，故將估算增大3%～5%取為19.1mm～21.1mm
由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得標(biāo)準(zhǔn)直徑
3. 設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)并繪制機(jī)構(gòu)草圖
a.確定各軸段直徑
根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)公式
取h=2.5mm
初選軸承6307
的直徑根據(jù)軸承的內(nèi)徑?jīng)Q定取為
的直徑也是根據(jù)軸承來定 取為
b.確定各軸段長(zhǎng)
根據(jù)汽油機(jī)高度及整機(jī)結(jié)構(gòu)，軸的總長(zhǎng)為520mm
軸段Ⅰ的長(zhǎng)度可以根據(jù)所選帶輪寬螺母厚度及安裝結(jié)構(gòu)確定為125mm
軸段Ⅱ的長(zhǎng)度根據(jù)軸承座端面和帶輪的距離確定為26mm
軸段Ⅲ的長(zhǎng)度軸承寬得21mm
軸段Ⅶ用裝刀片，可根據(jù)刀片的厚度，螺母和墊片的厚度確定軸長(zhǎng)為50mm
軸段Ⅴ的長(zhǎng)也為軸承寬21mm
軸段Ⅵ的長(zhǎng)和軸段Ⅱ的一樣為26mm
最后留下的長(zhǎng)度就為軸段Ⅳ的長(zhǎng)
（二）.軸的校驗(yàn)
以B為基點(diǎn) ，
在以C點(diǎn)為基點(diǎn)：
查表13.1得，滿足，故軸的設(shè)計(jì)滿足要求。
(三).軸承的選擇
應(yīng) 所以只要邊的軸承可用即可
初選軸承6307 GB/T276-1994 按文獻(xiàn)8-23，基本額定功率為
軸的預(yù)期壽命取為 查表得
故6307滾動(dòng)軸承滿足要求
(四). 鍵的選用
根據(jù)結(jié)構(gòu)選用10×110 普通A型平鍵
Ⅱ軸的設(shè)計(jì)
（一）.軸的計(jì)算
4. 選擇軸的材料 ，確定許用應(yīng)力
因我們?cè)O(shè)計(jì)的軸對(duì)材料無特殊要求，故選用45鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，由表13.4查得強(qiáng)度極限 ，再由表13.2查得許用彎曲應(yīng)力
5. 按扭強(qiáng)度估算軸徑
根據(jù)表13.1得 ,又由式(13.2)得
因最小軸徑處有鍵槽存在，故將估算增大3%～5%取為18.8～20.06mm
由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得標(biāo)準(zhǔn)直徑
6. 設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)并繪制機(jī)構(gòu)草圖
a.確定各軸段直徑
根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)公式
取h=2.5mm
初選軸承6307
的直徑根據(jù)軸承的內(nèi)徑?jīng)Q定取為
的直徑也是根據(jù)軸承來定 取為
b.確定各軸段長(zhǎng)
根據(jù)汽油機(jī)高度及整機(jī)結(jié)構(gòu)，軸的總長(zhǎng)為470mm
軸段Ⅰ的長(zhǎng)度可以根據(jù)所選帶輪寬螺母厚度及安裝結(jié)構(gòu)確定為66mm
軸段Ⅱ的長(zhǎng)度根據(jù)軸承座端面和帶輪的距離確定為27mm
軸段Ⅲ的長(zhǎng)度軸承寬得21mm
軸段Ⅶ用裝刀片，可根據(jù)刀片的厚度，螺母和墊片的厚度確定軸長(zhǎng)為50mm
軸段Ⅴ的長(zhǎng)也為軸承寬21mm
軸段Ⅵ根據(jù)軸承座端面和帶輪的距離確定為26mm
最后留下的長(zhǎng)度就為軸段Ⅳ的長(zhǎng)
(二).軸的校驗(yàn)
以B點(diǎn)為基點(diǎn)：
在以C點(diǎn)為基點(diǎn)：
查表13.1得，滿足，故軸的設(shè)計(jì)滿足要求。
（三）.軸承的選擇
應(yīng) 所以只要邊的軸承可用即可
初選軸承6307 GB/T276-1994 按文獻(xiàn)8-23，基本額定功率為
軸的預(yù)期壽命取為 查表得
故6307滾動(dòng)軸承滿足要求
（四）.鍵的選用
根據(jù)結(jié)構(gòu)選擇10×56的普通A型平鍵
五．刀片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及材料的選擇
1.刀片的結(jié)構(gòu)采用用圓盤形的刀盤，兩邊有裝有兩個(gè)對(duì)稱的刀片，刀片示意圖入圖所視：
2.材料的選擇：
刀片在高速的環(huán)境下工作，且在剪切過程中，刀片會(huì)受到很大的擠壓力，摩擦也會(huì)很厲害，需要的硬度也比較高。根據(jù)這些我們決定選擇W18Cr4V
W18Cr4V是應(yīng)用最廣泛的高速鋼，其性能只要有：熱處理硬度可達(dá)63-66HRC，抗彎強(qiáng)度可達(dá)3500MPa，可磨性好。其優(yōu)點(diǎn)：通用性強(qiáng)，工藝成熟。
熱處理的主要特點(diǎn)：淬火加高溫（1200攝氏度），以及回火時(shí)溫度高（560攝氏度）左右、次數(shù)多達(dá)三次左右。采用高淬火溫度是為了讓難溶的特殊炭化物能充分溶入奧氏體，最終使馬氏體中W、Mo、V等含量足夠高，保證其熱硬性足夠高；回火溫度
心 得 體 會(huì)
經(jīng)過自己和小組成員的共同努力，終于將畢業(yè)設(shè)計(jì)完成了。
在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，我們遇到了許許多多的問題，一遍又一遍的計(jì)算，一遍又一遍的修改，一遍又一遍的推敲機(jī)械結(jié)構(gòu)，由于一開始對(duì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不太完美，導(dǎo)致我們走了很多彎路。后來，在完全沒老師的指導(dǎo)下，我們進(jìn)一步對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了修改和推敲，并得到了比較完善的框架結(jié)構(gòu)。
盡管這次設(shè)計(jì)的時(shí)間是短暫的，但是對(duì)我來說，收獲卻是很大的，俗話說的好“學(xué)到用時(shí)方狠少”，以前，我們只知道學(xué)知識(shí)，但是對(duì)知識(shí)的吸收和利用并不多，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我們?cè)俅螠亓?xí)了以前學(xué)過的知識(shí)，并聯(lián)系起來，運(yùn)用在自己的設(shè)計(jì)中。同時(shí)也對(duì)知識(shí)有了進(jìn)一步的鞏固，不僅讓我們對(duì)茶樹的生長(zhǎng)和修剪有了進(jìn)以步的了解，而且也讓我們對(duì)office軟件，和計(jì)算機(jī)繪圖軟件AutoCAD等工具軟件有了熟練的掌握
參 考 文 獻(xiàn)
[1]
《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》，吳宗澤，機(jī)械工業(yè)出版社，2003年11
[2]
《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》，陳于萍，機(jī)械工業(yè)出版社，2003年10
[3]
《機(jī)械制圖》李澄，吳天生，聞百橋，高等教育出版社，1997年7
[4]
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》。陳立德，高等教育出版社2000年8
[5]
《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，聯(lián)合編寫化學(xué)工業(yè)出版社，1981年1
[6]
《工程力學(xué)》，張定華 ，高等教育出版社， 2000年8
第21頁(yè) 共21頁(yè)
茶樹修剪機(jī)設(shè)計(jì)
摘 要
由于我國(guó)種茶歷史悠久，種植地域廣泛，迫切需要機(jī)械修剪器具來代替手工修剪機(jī)械修剪是解決勞力不足和降低生產(chǎn)成本的根本途徑。而普通修剪機(jī)用于重修剪是屬于破壞性使用，一般不宜提倡。本課題即針對(duì)成齡茶樹的深修剪，衰老茶樹的重修剪面臨的問題及現(xiàn)有修剪機(jī)設(shè)備的不足，研究出一種全新的茶樹重修剪機(jī)械設(shè)備，并對(duì)整機(jī)各結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行協(xié)調(diào)，對(duì)修剪機(jī)所用刀片的材料，結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，研制配套的傳動(dòng)系統(tǒng)，相應(yīng)的帶輪，軸，機(jī)架，并進(jìn)行計(jì)算和裝配圖的繪制。?
關(guān)鍵字：修剪機(jī)；刀片；傳動(dòng)系統(tǒng)；帶輪；機(jī)架。
Abstract?
Because?China's?long?history?of?tea,?planting?region,?urgent?need?pruning?instruments?
? to?replace?manual?machine?mechanical?clip?clip?is?to?solve?the?labor?shortage?and?reduce?production?cost.?But?ordinary?clip?machine?for?weighing?clip?belongs?to?the?destructive?use,?should?not?be?commonly.?This?topic?is?in?the?deep?clip,?prostagland?tea?tea?of?aging?weighing?clip?and?problems?of?existing?machine?equipment,?trim?a?brand-new?tea?weighing?clip?mechanical?equipment,?and?to?coordinate?the?various?components?of?the?materials?used?machine?clip?blade,?analyzed?the?structure?of?transmission?system,?and?the?corresponding?belt?wheel?shaft,?frame,?and?the?assembly?drawing?and.?
Keywords:Tea?heavy;Materials;?Transmission?systems;?Belt?wheel;?frame.
目 錄
引言 1
1、緒論 2
1.1設(shè)計(jì)目的及意義 2
1.1.1茶樹修剪的目的及意義 2
1.1.2 茶樹修剪機(jī)的設(shè)計(jì)目的及意義 2
1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 3
1.2.1 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 3
1.2.2 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀 4
1.3茶樹修剪機(jī)的應(yīng)用研究 4
1.4本款茶樹修剪機(jī)研發(fā)意義 5
2、設(shè)計(jì)構(gòu)思 5
2.1 設(shè)計(jì)步驟 5
2.2設(shè)計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo) 5
2.3機(jī)器的結(jié)構(gòu)構(gòu)思 6
2.4傳動(dòng)的方案擬定 6
3、零部件的選型和設(shè)計(jì) 7
3.1汽油機(jī)型號(hào)的選擇 7
3.1.1 汽油機(jī)的功率計(jì)算 8
3.1.2 選取的汽油機(jī)型號(hào) 8
3.2 普通V帶傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8
3.2.1 帶Ⅰ的設(shè)計(jì) 9
3.2.2 帶Ⅱ的設(shè)計(jì) 12
3.2.3 帶輪Ⅲ和Ⅳ的設(shè)計(jì) 13
3.3 刀片的設(shè)計(jì) 14
3.3.1 刀片材料的選擇 14
3.3.2 刀片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
3.3.3 刀片加工路線的制定 14
3.4 軸的設(shè)計(jì) 15
3.4.1 軸Ⅰ的設(shè)計(jì) 15
3.4.2 軸Ⅱ的設(shè)計(jì) 18
3.4.3 軸Ⅲ的設(shè)計(jì) 20
3.5 機(jī)架的設(shè)計(jì) 20
3.5.1機(jī)框的設(shè)計(jì) 20
3.5.2 機(jī)頭的設(shè)計(jì) 21
3.5.3 機(jī)架的結(jié)構(gòu)圖 22
4、結(jié) 論 24
5、參考文獻(xiàn) 25
6、附 錄 26
引 言
上個(gè)世紀(jì),世界用機(jī)器制茶的發(fā)展有了很大的提高。近年來,隨著時(shí)間的推移, 傳承名茶文化,茶葉的生產(chǎn)加工逐步擴(kuò)大影響，然而,更多機(jī)械的缺乏普及和落后導(dǎo)致許多生產(chǎn)缺乏集中,無法在更大規(guī)模、更微觀的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化發(fā)展產(chǎn)業(yè),并通過人工采摘和管理很多生產(chǎn)方式。伴隨而來的,還有很多限制因素。勞動(dòng)力短缺,工業(yè)發(fā)展緩慢,加工產(chǎn)品的可靠性得不到保障。在一個(gè)有更多可能性的時(shí)代,我們應(yīng)該為此做出一些改變和進(jìn)步，利用機(jī)械實(shí)現(xiàn)方便,快捷,安全,可靠的生產(chǎn)方式,使更多的人受益, 同時(shí)也完善了當(dāng)代茶葉的發(fā)展,為未來的發(fā)展留下了更多的可能性和基礎(chǔ)。
機(jī)器的發(fā)展和普及在生產(chǎn)生活中占有相當(dāng)?shù)牡匚?茶葉生產(chǎn)也是如此。其中,茶樹的修剪是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié),茶園規(guī)?；a(chǎn)的加工還需要更多的改進(jìn)和提高, 我要用機(jī)械是一種方式,對(duì)促進(jìn)和提高效率有很大的作用,也是非常重要的保障。
1、緒 論
1.1 設(shè)計(jì)目的及意義
1.1.1 茶樹修剪的目的及意義
茶樹的修剪方法主要包括對(duì)老化茶樹的重修剪和臺(tái)階修剪, 并對(duì)成年茶樹進(jìn)行輕修剪和深修剪,對(duì)幼齡茶樹進(jìn)行整形修剪。茶樹修剪的主要目的是人為控制頂主枝的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì), 而是在種植茶樹的地點(diǎn)獲得能刺激下芽生長(zhǎng)的新幼枝，開發(fā)高品質(zhì)的茶樹冠以提高樹木的氣勢(shì)。
重新修剪的對(duì)象是修剪有早衰癥狀的茶樹。或者出現(xiàn)半衰老現(xiàn)象的茶樹。相對(duì)于這些茶樹它的骨干、雖然主枝的生長(zhǎng)能力和提取能力仍然很強(qiáng),但茶樹的產(chǎn)茶往往需要更多的分枝去抽發(fā)新葉，可是有衰老現(xiàn)象的茶樹它的生育枝育能力已經(jīng)很弱了，茶芽質(zhì)量不行，葉片細(xì)而小，而且,與幼齡茶樹和成年茶樹一樣,輕修剪和深修剪都不能達(dá)到目的,因此有必要對(duì)茶樹進(jìn)行更徹底的修剪,修剪茶樹一般在離地30～40cm處修剪樹干，修剪的茶樹干較粗，基本要修剪掉原有的樹面讓茶樹重新生長(zhǎng)，這樣就需要重修剪技術(shù)。
而針對(duì)茶樹防治更嚴(yán)重老化，就用到臺(tái)刈，臺(tái)刈則是比重修剪更加徹底的修剪方法，能徹底的改造茶樹的樹冠，修剪后，讓茶樹從根莖部位直接重新抽發(fā)新的枝干然后長(zhǎng)成新的樹冠。
重修剪和臺(tái)刈修剪的對(duì)象是較粗的茶樹枝干，特別是衰老嚴(yán)重的茶樹，修剪的就的就要求要更加的徹底，現(xiàn)在的機(jī)械修剪還不能克服這一要求，難度比較大，效率也比較不理想，還不能保證不漏枝的情況。用人工對(duì)茶樹進(jìn)行砍切修剪的話，勞動(dòng)力付出艱辛，效率落后，效果不明顯，而且還可能對(duì)茶樹造成開裂，切口不平整的后果，影響茶樹的健康和更新狀況。
成熟茶樹的修剪是因?yàn)槌墒觳铇浣?jīng)過多年的采摘和修剪,茶樹就因此產(chǎn)生很多細(xì)小的分枝“雞爪枝”，不但密集，而且細(xì)弱，這樣生長(zhǎng)出來的茶葉品質(zhì)就會(huì)明顯降低，還影響茶樹的新梢的生長(zhǎng)以及育芽的能力也下降。然后就必須培育新的育芽樹冠，剪去舊的采摘面，既剪去密集的雞爪枝，讓茶樹抽發(fā)新的生長(zhǎng)旺盛且不密集的新枝，以供生產(chǎn)質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)的茶葉。
對(duì)于深修剪，一般是修剪去茶樹頂面的10～15cm，針對(duì)成齡樹苗來說，這個(gè)修剪高度用單人機(jī)械有點(diǎn)不方便且修剪高度有點(diǎn)困難，目前深修剪技術(shù)都是采用雙人抬的修剪機(jī)，但這個(gè)實(shí)施機(jī)械比較笨重，工作效率也比較低。
1.1.2 茶樹修剪機(jī)的設(shè)計(jì)目的及意義?
中國(guó)是世界上最早發(fā)現(xiàn)和使用茶葉的國(guó)家,茶文化源遠(yuǎn)流長(zhǎng),也是當(dāng)然,它也是茶樹的起源地,茶樹在中國(guó)被廣泛種植，許多農(nóng)民種植的主要農(nóng)作，屬于我國(guó)傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)作物。在2010年的《茶葉藍(lán)皮書》中就有提出：2009年在中國(guó)的茶園種植面積和產(chǎn)茶量分別達(dá)到186萬公頃和135噸，位居世界第一; 茶葉出口30.3萬噸，創(chuàng)匯7.05億美元。其中2013年中國(guó)的茶葉貢獻(xiàn)為54億美元，我國(guó)茶產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,經(jīng)濟(jì)進(jìn)入快速發(fā)展階段。又從“2015年國(guó)際茶業(yè)大會(huì)”獲知，依據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織的數(shù)值統(tǒng)計(jì)，至20年來，中國(guó)近10年的價(jià)格都是增長(zhǎng)趨勢(shì)，已然成為了全世界的最重要的茶葉生產(chǎn)和銷售大國(guó)，中國(guó)的茶葉生產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)??
所以現(xiàn)在的情況下，對(duì)于茶樹的修剪技術(shù)工作的發(fā)展和開發(fā)是限制茶葉種植產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的重要原因之一，茶樹修剪也是茶園管理茶樹重要管理內(nèi)容，而對(duì)茶樹的深修剪或重修剪工作一般都依靠茶農(nóng)運(yùn)用大剪刀的人工修剪的傳統(tǒng)方法，然而就有茶樹修剪工作勞動(dòng)強(qiáng)度大而且生產(chǎn)效率非常低，作業(yè)質(zhì)量難以保證。而普通修剪機(jī)用于重修剪是屬于破壞性使用，一般不宜提倡。所以茶農(nóng)迫切需要一款新型茶樹修剪機(jī)來對(duì)茶樹進(jìn)行深修剪和重修剪。當(dāng)然針對(duì)茶樹的輕修剪等工作難度小的修剪作業(yè)也可以進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。
本次設(shè)計(jì)就是對(duì)成熟茶樹進(jìn)行深度修剪,對(duì)老化茶樹進(jìn)行重新修剪，或臺(tái)刈面臨的問題及現(xiàn)有修剪設(shè)備的不足，研究出一種全新的茶樹重修剪機(jī)械設(shè)備，并對(duì)整機(jī)各結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行協(xié)調(diào)，對(duì)修剪機(jī)所用刀片的材料、結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，欲研發(fā)出一種手推式茶樹修剪機(jī)，避免了手提式或背負(fù)式的負(fù)荷作業(yè)，可明顯降低勞動(dòng)強(qiáng)度,提高工作效率一倍,降低生產(chǎn)成本,保證鮮葉質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)高要求的清潔規(guī)模生產(chǎn),可以針對(duì)茶樹的修剪高度調(diào)節(jié)修剪機(jī)高度適應(yīng)更多修剪條件下的修剪，還可以在地形復(fù)雜的山坡上實(shí)現(xiàn)機(jī)械修剪,減少茶農(nóng)的勞動(dòng)力。同時(shí)，設(shè)計(jì)的弧形刀刃能增加了切口的平整度，鎖緊茶樹枝干，能降低修剪對(duì)茶樹的傷害。
1.2?國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.1 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
中國(guó)從1958年開始研究采茶機(jī)械的研發(fā)工作,多年的歷程曲折而漫長(zhǎng)。在1965年以前，我國(guó)就針對(duì)茶園的特點(diǎn)對(duì)茶機(jī)的動(dòng)力方式和采摘原理進(jìn)行的多次研究選擇。到70年代后期，才接著先后提出了十多種單人的采茶機(jī)械，可有許多限制因素沒有得到推廣和大量投入生產(chǎn)。
然后到70年到末，經(jīng)日本茶樹修剪機(jī)械化的影響，我國(guó)才開始了針對(duì)茶樹修剪機(jī)的設(shè)計(jì)研制。而這段時(shí)期開發(fā)的修剪機(jī)的設(shè)計(jì)動(dòng)力源均由日本引進(jìn)，且制造廠企業(yè)又受規(guī)模限制，零部件的質(zhì)量也得不到保證，欠缺穩(wěn)定，因此未得到快速的推廣。
直到80年代末，我國(guó)就開始與國(guó)外合資生產(chǎn)茶樹修剪機(jī)，先后在杭州和長(zhǎng)沙兩個(gè)地方建成了浙江川崎茶葉機(jī)械有限公司和長(zhǎng)沙落合茶葉園林機(jī)械有限公司。都是從日本引進(jìn)進(jìn)口零件完成組裝成型，開始引進(jìn)國(guó)外的生產(chǎn)技術(shù)、吸收和發(fā)展，茶樹修剪機(jī)機(jī)械化開始步入新的發(fā)展階段。
目前，國(guó)內(nèi)外科研人員對(duì)茶樹的修剪研究多集中于茶樹的輕修剪、中修剪機(jī)械研制及應(yīng)用上，而在專門用于老茶樹或未老茶樹的重修剪機(jī)械的研究與應(yīng)用上，還基本出于空白狀態(tài)。
由于我國(guó)種茶歷史悠久，種植地域廣泛，迫切需要機(jī)械修剪器具來代替手工修剪，因此，國(guó)內(nèi)在茶樹修剪機(jī)具的研制上，現(xiàn)在已取得了很大進(jìn)步，國(guó)內(nèi)已有很多家單位生產(chǎn)出了多款茶葉修剪機(jī)。
如南京秦淮園林機(jī)械廠生產(chǎn)的單人多功能電動(dòng)茶樹修剪機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)：主機(jī)重量：2.5千克；電壓：24伏；桿長(zhǎng)：110厘米；功率：100瓦;轉(zhuǎn)速：6000轉(zhuǎn)/分鐘。該機(jī)具有環(huán)保節(jié)能，效率高，能耗小，對(duì)茶葉作物無污染等優(yōu)點(diǎn)。
浙江省生產(chǎn)的psm110型茶樹修剪機(jī),雙升降機(jī),橫排作業(yè)設(shè)備, 修邊操作由兩片鋸齒葉片做相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)完成。微調(diào)器的動(dòng)力選用日本三菱TL33PVD汽油機(jī)。當(dāng)汽油機(jī)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí),離合器首先帶動(dòng)風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn),然后將動(dòng)力傳遞給減速變速箱, 減速齒輪與偏心機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在同一箱體內(nèi),動(dòng)力通過第一檔減速傳遞給偏心機(jī)構(gòu), 偏心機(jī)構(gòu)具有偏心方向180度的雙凸臺(tái),帶動(dòng)連桿驅(qū)動(dòng)葉片前后移動(dòng),完成切割作業(yè)。
1.2.2 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀
國(guó)外對(duì)茶樹修剪機(jī)的研制工作起步比較早。尤其是以日本、前蘇聯(lián)等一些茶葉種植發(fā)達(dá)國(guó)家研究較深，開發(fā)型號(hào)也比較多。早在80年代末期，曾有日本川崎茶機(jī)、滴茶機(jī)進(jìn)入中國(guó)，占領(lǐng)了中國(guó)的大部分茶葉修剪機(jī)市場(chǎng)。除本田外,德國(guó)的斯蒂爾,日本的小松等園林修剪機(jī)在中國(guó)茶園得到了廣泛推廣和應(yīng)用, 以及新大華、日本共存、意大利紅葉,臺(tái)灣的海馬、美國(guó)的百力通等。
在茶樹修剪機(jī)械的研制與開發(fā)過程中，也出現(xiàn)了很多的成果作品。
例如,日產(chǎn)公司的EB?-?750單修剪機(jī)配備了日本單缸二沖程1.03千瓦(?1.4馬力)汽油發(fā)動(dòng)機(jī), 采用平刀片往復(fù)切割,切割寬度750mm。具有以下特點(diǎn)：
①重量輕,便于單次操作,可采用平冠和彎冠,適應(yīng)性好;
2發(fā)動(dòng)機(jī)性能良好,操作方便,車身設(shè)有停車按鈕和汽油機(jī)調(diào)試控制手柄, 葉片運(yùn)行速度快、慢,停止控制非常方便。?
目前，國(guó)外對(duì)茶樹的輕、中修剪機(jī)械的研制及應(yīng)用均已成熟，并進(jìn)入大面積應(yīng)用推廣期。國(guó)內(nèi)外科研人員對(duì)茶樹的修剪研究多集中于茶樹的輕修剪、中修剪機(jī)械研制及應(yīng)用上，而在專門用于老茶樹或未老茶樹的重修剪機(jī)械的研究與應(yīng)用上，還基本出于空白狀態(tài)。
1.3 茶樹修剪機(jī)的應(yīng)用研究
每個(gè)人每八小時(shí)只能人工修剪0.02h㎡，酬金1750元/h㎡；使用修剪機(jī)修剪八小時(shí)兩人可修剪0.4h㎡，人均工效為手工的10倍，與人工比較的花費(fèi)減少了1312.5元/h㎡。重修剪使用修剪機(jī)進(jìn)行時(shí)，人工重新修剪每人只能修剪0.0133h?m?2,修剪時(shí)間為八小時(shí)。日薪100元,獎(jiǎng)勵(lì)7500元/小時(shí)㎡;使用修剪機(jī)勉強(qiáng)支持工作條件，用雙人修剪機(jī)兩人作主修剪，另一人用單人修剪機(jī)補(bǔ)修遺留枝與邊枝，這樣三人可修剪0.2h㎡，工效是手工修剪的5倍，勞動(dòng)成本是4907元/h㎡。與手工相比可降低成本2593元/h㎡。1999年單臨安市的深修剪工作就節(jié)約勞動(dòng)力1050工，節(jié)約生產(chǎn)成本30580余元；重修剪工作可節(jié)約成本13820余元，節(jié)約勞力800工。?
經(jīng)過上面的研究結(jié)果，很多專家和學(xué)者認(rèn)為：采用機(jī)械修剪的方法是解決降低生產(chǎn)成本和消除勞力不足的根本途徑。不過對(duì)于重修剪來說一般的修剪機(jī)不能夠完全的滿足修剪要求，會(huì)對(duì)機(jī)器和茶樹都帶去影響，還需要繼續(xù)改進(jìn)和創(chuàng)新以達(dá)到使用要求，滿足生產(chǎn)使用。?
就有華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的覃松林對(duì)單、雙人茶樹修剪機(jī)使用時(shí)應(yīng)該注意的問題進(jìn)行了針對(duì)的研究分析，曾著重提出，單、雙人修剪機(jī)不能夠作為使用在老茶樹上的深修剪和重修剪，這將對(duì)機(jī)器造成嚴(yán)重超載使其遭到破壞。
1.4 新型茶樹修剪機(jī)研發(fā)意義
通過以上經(jīng)過許多研究人員的研究結(jié)果我們可以得出，茶樹修剪機(jī)在針對(duì)茶樹修剪的工作中起到了很大的作用，對(duì)于茶樹的輕修剪,成熟茶樹的輕、深修剪都是研發(fā)出來的相對(duì)修剪模式的設(shè)備,對(duì)茶樹修剪做出了很多方便和效率的提高，在很大程度上解放了勞動(dòng)力。但是其中任然有很多問題沒有解決，在現(xiàn)有的器械上，針對(duì)老茶樹的修剪沒有得到根本的解決，仍有很大的阻礙，而且現(xiàn)有的器械都偏向于人工操作，單人式、手抬式，很大局限的提高了效率的基礎(chǔ)上沒有解放勞動(dòng)力。這迫切需要國(guó)內(nèi)的科技工作者研究開發(fā)出一種可以用于解決老茶樹的重修剪問題的機(jī)械，且對(duì)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動(dòng)化的方面進(jìn)步。??
綜觀國(guó)內(nèi)外，對(duì)茶樹的整形修剪都有研究，但目前對(duì)老茶樹重修剪這以整形修剪方面的研究很少，而且研究領(lǐng)域也僅僅側(cè)重于重修剪工作對(duì)茶樹的影響及效應(yīng)分析，對(duì)重修剪機(jī)械的開發(fā)和研制以及應(yīng)用基本上還處于空白狀態(tài)，本設(shè)計(jì)將向著這一方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，希望可以得到新的發(fā)現(xiàn)和突破。
2、設(shè)計(jì)構(gòu)思
2.1 設(shè)計(jì)步驟
（1）搜索關(guān)于茶樹的相關(guān)介紹，了解茶樹修剪的基本內(nèi)容；
（2）查閱大量的茶樹修剪設(shè)備及相關(guān)修剪機(jī)械的相關(guān)文獻(xiàn)；
（3）根據(jù)準(zhǔn)確要求擬定茶樹修剪的主要技術(shù)指標(biāo)；?
（4）根據(jù)機(jī)器的技術(shù)指標(biāo)、工作場(chǎng)所等進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，尺寸分析；
（5）初步確定整臺(tái)機(jī)器的結(jié)構(gòu),?擬定傳動(dòng)方案；
（6）具體零部件的選型、設(shè)計(jì)校核；
（7）裝配圖和零件圖的繪制。
2.2 設(shè)計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)
本次設(shè)計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)如下：??
（1）刀具的使用壽命：720h左右；
（2）修剪樹高：30-70cm；
（3）修剪幅寬：80-110cm；?
（4）工作效率：最高0.24h㎡/h；
（5）切口的平整度：平均80%
2.3 機(jī)器的結(jié)構(gòu)構(gòu)思
目前，茶樹修剪機(jī)都是在戶外工作，動(dòng)力不宜選取電動(dòng)機(jī)，柴油動(dòng)力馬達(dá)相對(duì)笨重，一般首選小型的汽油機(jī)。希望在能夠滿足機(jī)械傳動(dòng)動(dòng)力，達(dá)到能夠滿足切割工作的情況下，可以盡量的做出機(jī)械傳動(dòng)的簡(jiǎn)單，同時(shí)降低生產(chǎn)成本，所以不選擇用齒輪的傳動(dòng)，選擇用皮帶傳動(dòng)。在針對(duì)修剪幅寬的方面，根據(jù)茶樹的幅寬，設(shè)計(jì)在機(jī)架前修剪位置，并列安置四個(gè)刀片，通過相對(duì)帶輪結(jié)構(gòu)帶動(dòng)工作，通過軸傳遞，連接帶輪和刀片，軸兩端安裝軸承實(shí)現(xiàn)軸的固定和轉(zhuǎn)動(dòng)。考慮采用手推式作業(yè)，可以靈活工作，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和更廣泛的適應(yīng)多種復(fù)雜地形且能減輕修剪機(jī)的自重和生產(chǎn)成本，在機(jī)架把手與機(jī)架連接處設(shè)計(jì)了一個(gè)角度可調(diào)節(jié)的定位銷，茶樹修剪機(jī)的高度可以調(diào)節(jié),設(shè)計(jì)的每個(gè)部件都安裝在機(jī)架上。在機(jī)架的前端可以裝上機(jī)頭，可以有利于修剪作業(yè)。綜合考慮上述傳動(dòng)、技術(shù)指標(biāo)、結(jié)構(gòu)位置擬定了設(shè)計(jì)思路。
?
2.4?傳動(dòng)的方案擬定
2.4.1?傳動(dòng)方案的要求?
1.滿足工作可靠,傳動(dòng)效率高;
2.使用維護(hù)方便;
3.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小巧、重量輕、成本低、做工好;
4.合理的傳動(dòng)方案應(yīng)首先滿足工作機(jī)器的功能要求;
2.4.2擬定傳動(dòng)方案
根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)構(gòu)思，擬定了兩種傳動(dòng)方案。?
以下兩圖中的四個(gè)刀片結(jié)構(gòu)是垂直于紙面并列安置在機(jī)架上的，以求達(dá)到設(shè)定的修剪幅寬。
傳動(dòng)方案一：1.帶輪 2.汽油機(jī) 3.傳動(dòng)軸 4.刀片
傳動(dòng)方案二：
1.汽油機(jī) 2.聯(lián)軸器 3.減速器 4.帶輪 5.傳動(dòng)軸 6.刀片
方案一中的動(dòng)力直接通過V帶，從汽油機(jī)輸送到帶輪上；
方案二的動(dòng)力則是通過聯(lián)軸器和減速器傳輸?shù)綆л喩系?，提高了機(jī)器的生產(chǎn)成本，維修難度較大，同時(shí)也增大了機(jī)器的結(jié)構(gòu)尺寸和重量。
考慮到經(jīng)濟(jì)性及機(jī)器的整體結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)所需要的準(zhǔn)確性，我們分析決定采用結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的帶輪傳動(dòng)，故我們選擇第一種傳動(dòng)方案。
3、零部件的選型和設(shè)計(jì)
基于上述設(shè)計(jì)構(gòu)思確定的傳動(dòng)方案，接下來就可以進(jìn)行具體零部件的設(shè)計(jì)。本章節(jié)的主要內(nèi)容包括汽油機(jī)型號(hào)的選取、普通V帶傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、刀片的設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)校核和機(jī)架的設(shè)計(jì)。其中V帶傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括皮帶的設(shè)計(jì)和皮帶輪的設(shè)計(jì)兩部分。
3.1汽油機(jī)型號(hào)的選擇
查閱茶樹修剪的相關(guān)資料，確定刀片的切削力、轉(zhuǎn)速和切削半徑，基于上述參數(shù)可以計(jì)算出刀片的功率，進(jìn)而可以選定汽油機(jī)的型號(hào)。確定有關(guān)參數(shù)如下：?
（1）根據(jù)《木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中木材的最大橫紋抗剪強(qiáng)度為3.5N/mm2,最小橫紋抗剪強(qiáng)度為3.2N/mm2,因?yàn)樾藜舨铇漤斆娌柚ο鄬?duì)茶莖較細(xì)小，所以取刀片的切削力F=200N；
（2）刀片切削的最大半徑R=60mm；
（3）刀片轉(zhuǎn)速n=1500r/min；?
刀片示意圖
3.1.1?汽油機(jī)的功率計(jì)算
T1=FR=200×0.06=12N.m
Pw=Tn/9550=12×1500/9550＝1.8kw
P1=1.8/（0.98×0.943）＝2.2kw
P2=1.8/（0.98×0.942）＝2.1kw
P3=1.8/（0.98×0.94）＝2kw
PD=P1+P2+P3=6.3kw
3.1.2?選取的汽油機(jī)型號(hào)
查閱文獻(xiàn)，選擇2E60C型汽油機(jī)，額定功率P=7.4kw，額定轉(zhuǎn)速n1=2500r/min,立軸，扭矩T=53N.m,外形尺寸為317.5×354.5×353mm，凈重15.8kg。
=
3.2?普通V帶傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
普通V帶傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括：帶Ⅰ、帶Ⅱ的設(shè)計(jì)以及相應(yīng)帶輪的設(shè)計(jì)。各帶及帶輪在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的位置如圖所示
由于帶Ⅱ和帶Ⅲ及帶Ⅳ是同步帶，故設(shè)計(jì)其中之一就可以，這里設(shè)計(jì)的是帶二。
3.2.1 帶Ⅰ的設(shè)計(jì)
（1）確定計(jì)算功率Pca1
表3-1工作情況系數(shù)KA
工 況
KA
空、輕載起動(dòng)
重載起動(dòng)
每天工作小時(shí)數(shù)/h
<10
10~16
>16
<10
10~16
>16
載荷變動(dòng)微小
液體攪拌機(jī)，通風(fēng)機(jī)，和鼓風(fēng)機(jī)（≤7.5kW）、離心式水泵和壓縮機(jī)、輕型輸送機(jī)
1.0
1.1
1.2
1.1
1.2
1.3
載荷變動(dòng)小
帶式輸送機(jī)（不均勻載荷）、通風(fēng)機(jī)（>7.5kW）、旋轉(zhuǎn)式水泵和壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)金屬切削床、旋轉(zhuǎn)篩、劇木機(jī)和木工機(jī)械
1.1
1.2
1.3
1.2
1.3
1.4
載荷變動(dòng)較大
制磚機(jī)、斗式提升機(jī)、往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)、起重機(jī)、磨粉機(jī)、沖剪機(jī)、橡膠機(jī)械、振動(dòng)篩、紡織機(jī)械、重載運(yùn)送機(jī)
1.2
1.3
1.4
1.4
1.5
1.4
載荷變動(dòng)很大
破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式。顎式等）、磨碎機(jī)（球磨、棒磨、管磨）
1.3
1.4
1.5
1.5
1.6
1.8
查表得工作情況系數(shù)為Ka=1.1，由查詢公式得
（2）選擇普通V帶的型號(hào)
因?pca1=?8.14kw,?n1=?2500r?/?min,參考文獻(xiàn)中的普通V帶選型圖,選擇B型普通V帶。
（3）確定帶輪直徑 dd1 dd2
查閱文獻(xiàn)，選取dd1=140mm
并且。
大帶輪的直徑為
根據(jù)普通V帶輪的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列表，選取標(biāo)準(zhǔn)值dd2=236mm。
（4）定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld1和實(shí)際中心距ai
按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求初定中心距，由初選帶傳動(dòng)的中心距公式得：
0.7（dd1+dd2）75mm。
大帶輪直徑為：=125mm。
選取標(biāo)準(zhǔn)值為125mm，則實(shí)際的傳動(dòng)比為I，從動(dòng)輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速分別為：
=1
=1500r/min
（5）確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld2和實(shí)際中心距aI
按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求初定中心距a02
由相應(yīng)計(jì)算公式得
0.07（ddI+ddII）
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