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南京林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書）
南京林業(yè)大學(xué)
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書）
題
學(xué)
專
學(xué)
目：雙刃面綠籬修剪機(jī)的設(shè)計(jì)
院：南方學(xué)院
業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
號：
學(xué)生姓名:
指導(dǎo)教師：
職
稱: 講師
二 O 一三年
1
五 月
南京林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書）
摘要
綠籬修剪機(jī)是一種小型園林修剪機(jī)械。每年，綠籬必須進(jìn)行修剪，這對維
護(hù)綠籬旺盛的生長，加強(qiáng)樹冠新梢的密度，有著良好的作用，并能達(dá)到培
育有要求的樹冠面．因此．修剪是綠籬生長的主要技術(shù)措施之一?，F(xiàn)有綠
籬修剪機(jī)存在著手持部分重量過重，勞動強(qiáng)度大的缺點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)了一種
便攜式雙刃面往復(fù)式綠籬修剪機(jī)，采用汽油機(jī)為動力，選用小型內(nèi)燃機(jī)，
動力通過飛快摩擦式離合器傳遞到工作部分，與減速器相連接。
減速器采用直齒圓柱齒輪，減速器將動力傳到曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，由曲柄
滑塊機(jī)構(gòu)帶動切割刀片做往復(fù)運(yùn)動，切割刀片根據(jù)實(shí)地調(diào)研設(shè)計(jì)成與現(xiàn)種
植綠籬植物的寬幅相應(yīng)的寬度，采用單動、雙面刃刀片。本文所設(shè)計(jì)的往
復(fù)式綠籬修剪機(jī)能在很大程度上降低勞動者的工整冠作業(yè)。
本文所設(shè)計(jì)的手提往復(fù)式綠籬修剪機(jī)具有以下特點(diǎn)：
1、機(jī)體自帶發(fā)電機(jī),電不需外接電源，適應(yīng)性強(qiáng)，操作安全。
2、減輕了工人操作時勞動的強(qiáng)度。
3、作業(yè)質(zhì)量較好，性能穩(wěn)定。
4、一機(jī)多用，既可用作綠籬修剪整形，又可作為茶樹修剪。
5、適應(yīng)范圍廣
關(guān)鍵詞
綠籬修剪機(jī) 往復(fù)式
2
雙刃面
南京林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書）
Abstract
.
Hedge trimmer is a small garden pruning machinery.Each year,the hedge
must be trimmed,which maintains Hedge exuberant growth,enhance 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 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
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 largely reduce workers'neat 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 better and stable performance.
4,a multi-purpose machine,both as a hedge trimmer shaping,but also as a
lawn edges.
5,wide
Keywords
hedge trimmers
reciprocating
double-face
3
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目錄
1 緒論.................................................................................................. 6
1.1 綠籬修剪機(jī)的發(fā)展.................................................................6
1.1.1、國內(nèi)外發(fā)展概況.........................................................6
1.2 對綠籬修剪機(jī)的認(rèn)識.............................................................7
2 整體設(shè)計(jì)........................................................................................ 10
2.1 技術(shù)設(shè)計(jì)的要求...................................................................10
2.2 傳送路線的擬定...................................................................10
2.2.1 對傳動方案的要求......................................................10
2.2.2 擬定傳動方案..............................................................10
2.3 綠籬修剪機(jī)的組成及工作原理...........................................11
3 設(shè)計(jì)內(nèi)容........................................................................................13
3.1 發(fā)動機(jī)的選擇.......................................................................13
3.2 離合器的設(shè)計(jì).......................................................................14
3.3 減速器的設(shè)計(jì).......................................................................20
3.3.1 初定減速器的類型......................................................21
3.4 刀具的設(shè)計(jì)..........................................................................26
3.4.1 刀片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及材料的選擇..................................26
4
南京林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書）
3.4.2 刀具的傳動設(shè)計(jì)..........................................................27
4 綠籬修剪機(jī)操作規(guī)程....................................................................28
5 綠籬修剪機(jī)的操作順序................................................................29
5.1 修剪機(jī)的操作順序...............................................................29
6 綠籬修剪機(jī)的維護(hù)........................................................................30
6.1 維護(hù)保養(yǎng)要點(diǎn).......................................................................30
6.2 操作使用要點(diǎn).......................................................................30
7 綠籬修剪機(jī)的故障及排除............................................................32
7.1 起動機(jī)故障排除方法...........................................................32
7.1.1 起動困難故障排除方法..............................................32
7.2 綠籬修剪機(jī)故障及排除方法...............................................34
7.2.1 修剪機(jī)綠籬修剪機(jī)故障排除方法..............................34
致 謝............................................................................................... 38
參考文獻(xiàn)........................................................................................... 39
附錄................................................................................................... 40
5
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1 緒論
1.1 綠籬修剪機(jī)的發(fā)展
1.1.1、國內(nèi)外發(fā)展概況
（一）綠籬修剪機(jī)的知名品牌主要有 STIHL、HUSQVARNA和HOMELITE
等。美國RYOBI公司生產(chǎn)的HT系列電動綠籬修剪機(jī)有3個型號,即HT 816R、
HT 818R和HT 822R,都使用工頻交流電動機(jī) ,HT 822R的功率為348 W,重量
2.7 kg,修剪枝條最大直徑9.5mm。HUSQVARNA生產(chǎn)的600HEL型綠籬修剪
機(jī),功率600W,重量3.3 kg,修剪枝條直徑為1.4 cm,割幅55 cm。德國STIHL生
產(chǎn)的鋸鏈導(dǎo)板式高枝剪,功率0.9 kW,重量6.7 kg,裝在伸縮桿上可用于修剪高
或?qū)挼木G籬、綠墻、灌木叢。日本小松公司生產(chǎn)的E7B70和HT750型，具有
體積小、質(zhì)量輕、噪音小和工作效率高等特點(diǎn)。懸掛式綠籬修剪機(jī)在歐洲
使用比較普遍,它一般裝在拖拉機(jī)上,由切割裝置和液壓起重臂組成,切割裝
置安裝在起重臂臂架末端,因此有比較大的機(jī)動性,伸距可達(dá)7 m,可以修剪綠
墻、高大綠籬和灌木叢。
（二)我國對于綠籬修剪機(jī)的研制起步比較早，有如下幾種類型，比如北京
園林機(jī)械廠研制的以中頻電機(jī)動力的雙動往復(fù)刀片式，上海園林工具廠研
究的電動旋刀式。我國生產(chǎn)的 LJ3 型便攜式綠籬修剪機(jī)由二沖程小汽油機(jī)
驅(qū)動,功率 1.85 kW,切割裝置為雙刀片往復(fù)式,每分鐘往復(fù) 1918 次,修剪枝條
直徑 1.5cm,割幅 50 cm,重量 8 kg。目前在我國，城市道路以及企事業(yè)單位
的道路綠籬，普遍采用的是各種綠籬修剪機(jī)。使用的主要有手持式、背負(fù)
式和機(jī)載自行式等幾種，由于修剪綠籬和樹木造型的作業(yè)地點(diǎn)變化較大，
多采用以內(nèi)燃機(jī)為動力的設(shè)備，也有一些小型的修剪設(shè)備以電動機(jī)為動力，
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南京林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書）
電源用蓄電池或用電線引用公共電網(wǎng)的工頻電。以內(nèi)燃機(jī)為動力的手持式
綠籬修剪機(jī)一般以小型風(fēng)冷二行程汽油機(jī)為動力，汽油發(fā)動機(jī)的排量較小，
大多數(shù)為進(jìn)口產(chǎn)品。大型車載或自行式的綠籬修剪機(jī)在我國使用的較少。
我國使用的綠籬修剪機(jī)主要以進(jìn)口產(chǎn)品為主，市場前景十分廣闊，研究和
開發(fā)綠籬修剪機(jī)十分必要。
1.2 對綠籬修剪機(jī)的認(rèn)識
綠籬修剪機(jī)又稱綠籬機(jī)，是指以汽油機(jī)或電動機(jī)為動力用作綠籬的修
剪、整形、打枝等專用的機(jī)械，主要用于茶園、公園、庭院、路旁的樹籬
修剪。綠籬修剪機(jī)按其動力可分為手持式汽油綠籬修剪機(jī)和手持式電動綠
籬修剪機(jī)；按刀刃數(shù)量又分為單刃綠籬修剪機(jī)和雙刃綠籬修剪機(jī)。目前以
小型汽油機(jī)為動力的綠籬剪機(jī)是主流產(chǎn)品。
綠籬修剪是人為地抑制頂端主枝生長優(yōu)勢的措施，可刺激著生部位較
低的芽萌發(fā)新技，增強(qiáng)樹勢，培養(yǎng)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)樹冠。綠籬修剪方法主要有幼
齡綠籬的定形修剪、成齡綠籬的輕修剪與深修剪，衰老綠籬的重修剪等。
我國以往的綠籬修剪多是采用人工修枝剪進(jìn)行的，費(fèi)時費(fèi)力，作業(yè)質(zhì)量較
差。從 70 年代中期開始研制綠籬修剪機(jī)，目前已有單人、雙人和重修剪機(jī)
等機(jī)種。
單人修剪機(jī)由一人手提操作，主要用于綠籬的輕修剪和深修剪，同時，
也可用作機(jī)械化茶園的修邊，使綠籬行間留出 20 厘米的間距，以利機(jī)器的
通過和操作。單人修剪機(jī)有機(jī)動和電動兩種類型。70 年代中期，中國農(nóng)業(yè)
科學(xué)院茶葉研究所等單位研制的中頻電動手提式綠籬修剪機(jī)，就是以汽油
機(jī)帶動的中頻發(fā)電機(jī)組為電源，中頻微型電機(jī)作動力的電動機(jī)型，使用雙
動往復(fù)刀片，切割幅寬 300 毫米。但是，使用較多的還是以汽油機(jī)為動力
的機(jī)動型，采用平行往復(fù)刀片，切割幅寬 750 毫米，中國農(nóng)科院茶葉研究
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所和安徽省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所近年來研制的單人修剪機(jī)都屬這種類型。這種
修剪機(jī)由動力、傳動機(jī)構(gòu)（減速和凸輪往復(fù)機(jī)構(gòu)等）、切割器等部分組成。
動力為 0.8 馬力小汽油機(jī)．切割器使用平行往復(fù)刀片，雙動，往復(fù)頻率為
1000 次／分。整機(jī)重量 5 公斤，作業(yè)時由一人手提操作，汽油機(jī)產(chǎn)生的動
力，通過飛塊摩擦式離合器、減速齒輪和偏心凸輪帶動刀片作往復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)，
實(shí)現(xiàn)對綠籬枝條的切割，每小時可修剪茶地 0.3 畝左右。由于該機(jī)使用的
汽油機(jī)應(yīng)用了膜片式汽化器，并且吸油管采用軟管形式，使吸油口在任何
時候均可處于油箱內(nèi)最低處，因此，可保證發(fā)動機(jī)在任何角度下都能正常
工作，故操作方便，機(jī)動靈活，可高低左右修剪，運(yùn)用自如。由于單人修
剪機(jī)刀片鋒利，往復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)速度高，所以直徑在 10 毫米以下的枝條，可一刀
利落地切斷，切口平整。修剪后的蓬面整齊，能修剪出所要求的形狀，修
剪質(zhì)量大大超過人工。在我國廣大茶區(qū)，尤其在山區(qū)小塊茶園中特別適用。
雙人綠籬修剪機(jī)由兩人手抬操作，切割器有弧形和平形兩種形式，這
兩種形式的雙人修剪機(jī)除刀片和力架一為弧形一為平形外，其余結(jié)構(gòu)完全
一樣，并且機(jī)架可以通用，從而使一臺機(jī)器有兩種使用形式?；⌒吻懈钇?
的雙人修剪機(jī)主要用于中、小葉種灌木型綠籬的輕修剪和深修剪。而平形
修剪機(jī)主要用于幼齡綠籬的定型修剪和大葉種小喬木型綠籬的輕、深修剪。
雙人修剪機(jī)由動力、切割器、傳動機(jī)構(gòu)、機(jī)架和操作手柄等部分組成。動
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力為 1 馬力汽油機(jī)，刀片為往復(fù)切割式，弧形刀片的弧形半徑為 1200 毫米，
切割幅寬 1040 毫米，雙動，往復(fù)頻率 1000 次／分。作業(yè)時由兩人手抬跨
行作業(yè)，汽油機(jī)產(chǎn)生的動力，經(jīng)飛塊摩擦式離合器、減速和凸輪等傳動機(jī)
構(gòu)驅(qū)動上、下刀片作往復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)施對綠籬的修剪。這種修剪機(jī)由兩人手
抬作業(yè)，并且在茶蓬蓬面上跨行作業(yè)，因此勞動強(qiáng)度比單人修剪機(jī)低，作
業(yè)效率也較高，每行蓬面如修剪一次，臺時工效為 3.5-4.0 畝；每行綠籬
蓬面若需修剪兩次，臺時工效為 1.5-2.0 畝，比人工修剪可提高工效 10 倍
以上．雙人修剪機(jī)同樣切割干脆利落，直徑在 10 毫米以下的枝條可一次切
下，切口平滑，不碎不裂，修剪后的蓬面劃一，并且由于該機(jī)的刀片弧度
與雙人采茶機(jī)完全一致，可與雙人綠籬機(jī)配套使用，和上述單人修剪機(jī)一
樣，應(yīng)是我國綠籬作業(yè)中重點(diǎn)推廣的機(jī)種。
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2 整體設(shè)計(jì)
綠籬修剪是人為地抑制頂端主枝生長優(yōu)勢的措施，可刺激著生部位較低
的芽萌發(fā)新技，增強(qiáng)樹勢，培養(yǎng)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)樹冠。綠籬修剪方法主要有幼齡
綠籬的定形修剪、成齡綠籬的輕修剪與深修剪，衰老綠籬的重修剪等。
2.1 技術(shù)設(shè)計(jì)的要求
（1）機(jī)器能切割直徑 d≤15mm
（2）手柄振動加速度值 g≤10m/s2
（3）工作幅寬 70cm
（4）工作部件應(yīng)有可靠防護(hù)裝置
（5）機(jī)器總重量 G≤8Kg
2.2 傳送路線的擬定
2.2.1 對傳動方案的要求
合理的傳動方案，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、傳動效率高、結(jié)構(gòu)簡單、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。
2.2.2 擬定傳動方案
任何一個方案，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。
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圖(1)結(jié)構(gòu)示意圖
1 安全開關(guān) 2 開關(guān) 3 油門扳機(jī) 4 手柄旋轉(zhuǎn)按鈕 5 后手柄
6 啟動器手柄 7 油泵 8 油箱 9 齒輪箱 10 空濾罩 11 風(fēng)門調(diào)節(jié)器
12 火花塞帽 13 前手柄 14 前護(hù)罩 15 刀片保護(hù)板 16 刀片
考慮到經(jīng)濟(jì)性及機(jī)器的整體結(jié)構(gòu)和傳動所需要的準(zhǔn)確性，通過分析決定采
用結(jié)構(gòu)比較簡單的方案。
2.3 綠籬修剪機(jī)的組成及工作原理
綠籬修剪機(jī)主要由動力、減速傳動裝置、切割工作裝置及操作控制裝
置等幾部分組成.動力裝置是單杠二沖程小型汽油發(fā)動機(jī);減速傳動裝置是
齒輪減速,汽油機(jī)輸出軸通過離心式離合器與減速傳動裝置的第一齒輪(小
齒輪)軸連接,當(dāng)汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到結(jié)合轉(zhuǎn)速時,小齒輪(主動)通過大齒輪
(被動)將動力和運(yùn)動傳到切割工作裝置,切割裝置的往復(fù)運(yùn)動是由大齒輪
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連接的 180°對置的雙偏心滑塊機(jī)構(gòu)驅(qū)動;操縱控制裝置是固定在手把上的
油門,改變油門的大小即可控制汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速而改變切割工作裝置的往復(fù)
次數(shù),以及停止切割.工作裝置的切割部件是由兩片、雙面切削刃的滑切型
刀片往復(fù)運(yùn)動.
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3 設(shè)計(jì)內(nèi)容
根據(jù)第一章中對于設(shè)計(jì)要求和傳動合理性經(jīng)濟(jì)合理性考慮,
3.1 發(fā)動機(jī)的選擇
發(fā)動機(jī)一般選用風(fēng)冷二沖程，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為7500r/min，排量為23.6cc，
功率0.8KW（1.1PS），油箱0.47L，因此選擇小松HTZ7510/CHTZ6010風(fēng)冷二
沖程發(fā)動機(jī)。
發(fā)動機(jī)的工作原理如下：發(fā)動機(jī)氣缸體上有三個孔，即進(jìn)氣孔、排氣
孔和換氣孔，這三個孔分別在一定時刻由活塞關(guān)閉。其工作循環(huán)包含兩個
行程：1.第一行程：活塞自下止點(diǎn)向上移動，三個氣孔同時被關(guān)閉后，進(jìn)
入氣缸的混合氣被壓縮；在進(jìn)氣孔露出時，可燃混合氣流入曲軸箱。2.第
二沖程：活塞壓縮到上止點(diǎn)附近時，火花塞點(diǎn)燃可燃混合氣，燃?xì)馀蛎浲?
動活塞下移作功。這時進(jìn)氣孔關(guān)閉，密閉在曲軸箱內(nèi)的可燃混合氣被壓縮；
當(dāng)活塞接近下止點(diǎn)時排氣孔開啟，廢氣沖出；隨后換氣孔開啟，受預(yù)壓的
可燃混合氣沖人氣缸，驅(qū)除廢氣，進(jìn)行換氣過程。如圖2所示，是發(fā)動機(jī)的
結(jié)構(gòu)圖：
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圖2發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)圖
3.2 離合器的設(shè)計(jì)
1）.確定總體設(shè)計(jì)方案
由于滑塊為兩塊，而離合器允許外徑偏小，考慮到便于布置零件，故
采用壓縮彈簧的形式，離心塊與被動盤間隙取為 1mm，滿足要求且便于計(jì)算。
滑塊離心式摩擦離合器主要用于草坪機(jī)械。
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圖(4)離合器示意圖
2).確定離合器需要傳遞的扭矩：
由最大輸出扭矩為 5.93N.m，a≥1─扭矩儲備系數(shù)，故發(fā)動機(jī)最大輸出
扭矩= = 7.116N ? M
3）.初定結(jié)合轉(zhuǎn)速：
因結(jié)合轉(zhuǎn)速 n2 ≥ (1.25 ~ 1.45)n1
這里系數(shù)取 1.25，由發(fā)動機(jī)怠速
n1 = 2900r / min
計(jì)算得 n2 = 3625r / min
4）.確定離合器結(jié)構(gòu)形式
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由初始給定數(shù)據(jù)條件，離心塊數(shù)量為 2，即 Z=2；
確定被動盤直徑 D=50mm,壁厚取 2mm，離合器離心塊與被動盤間隙，因
摩 擦 配 合 為 石 棉 — — 石 棉 ， 石 棉 厚 度 取 為 4mm ， 則 被 動 盤 半 徑
R=25-2-6-1=16mm；
由離心塊質(zhì)心半徑選取范圍 r = (0.6 ~ 0.8)R ，再結(jié)合初步確定的離心塊
結(jié)構(gòu)和形狀，初步選 r=13mm；
離心塊與被動盤材料均選 45 號鋼，由于摩擦配合為石棉——石棉，
故離心塊與被動盤結(jié)合面均貼一層石棉，摩擦系數(shù) f 選為 0.5.
5）.初定離心塊質(zhì)量
離心塊質(zhì)量須滿足兩個條件：
①結(jié)合轉(zhuǎn)速 n2 時
P 2 = Pn = m ? r ? w2 2
式中： P 2 ─結(jié)合轉(zhuǎn)速 n2時離心塊產(chǎn)生的離心力；
Pn ─彈簧對離心塊張緊力的徑向分力；
w2 ─結(jié)合轉(zhuǎn)速 n2時的角速度。
②傳遞最大扭矩 Mf 時
(P 4 ? Pn) ? f ? R ? Z =
P 4 = m ? r ? w4 2
Mf = (m ? r ? w4 2 ? m ? r ? w2 2 ) ? f ? R ? Z = m ? r(w4 2 ? w2 2 ) ? f ? R ? Z
m =
2 2
Mf
2
=
2
Mf ? 900
式中：
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n4 ─發(fā)動機(jī)最大扭矩 Mf 時的轉(zhuǎn)速；
w4 ─發(fā)動機(jī)最大扭矩 Mf 時的角速度；
f─離心塊與被動盤內(nèi)表面的摩擦系數(shù)（鋼對鋼：f＝0.15；鋼對石棉：
f＝0.30；石棉對石棉：f＝0.36～0.50，這里取 0.5）
由發(fā)動機(jī)外特性參數(shù)： n4 = 7500r / min ， n2 = 3625r / min ，
代入其他數(shù)據(jù)： R = 16mm ， Z = 2 ， f = 0.5 ， Mf = 7.116N ? M ， r = 13mm ，
計(jì)算得 m = 0.072kg 。
6）.計(jì)算彈簧在各個工況下受力
結(jié)合轉(zhuǎn)速時：
P 2 = Pn = mrw2 2 = 0.072 ×13×10?3 × (
3625
60
× 2e ) 2 = 134.74 N 。
怠速時彈簧壓縮力： P1 = 0.072 ×13×10?3 × (
2900
60
× 2e ) 2 = 86.24N 。
7）驗(yàn)證離合器高度
因離合器允許高度為 20mm，而 h 取值范圍為（1~2）d；
選定滑塊結(jié)構(gòu)為扇形，包角? = 120° ，中間挖空一定尺寸放置彈簧與螺
栓，則由 ?V = m ，列方程得
1
3
12 2
2
材料為 45 鋼，故這里 ? = 7.8 ×103 kg / m3
解得 h ≈ 15mm ，
h ≤ 24mm 。故離合器高度滿足要求。
8）滑塊的質(zhì)心驗(yàn)算
17
)?18]×10?6=0.072
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由扇形形心計(jì)算公式： X = 2r sin á ，設(shè)計(jì)滑塊 á = ? = 60? ；
3á 2
再由組合圖形的形心計(jì)算公式：
x =
A1x1 ? A2 x 2
A1 ? A2
, y =
A1 y1 ? A2 y 2 ，計(jì)算得滑塊質(zhì)心約為 21mm；
A1 ? A2
驗(yàn)算結(jié)合轉(zhuǎn)速 n2 = 2925r / min ，與理論計(jì)算值 n2 = 3625r / min 相差不
大，故初選質(zhì)心符合要求。
9）彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算
①計(jì)算彈簧剛度
由：怠速時彈簧所受壓力： P1 = 81.2 N
結(jié)合時彈簧最大工作壓力： Pn = 126.8N
由胡克定律： Pn ? P1 = KX , X = 1mm ，
計(jì)算得 K = 45.6 N / mm
故彈簧初始壓縮量為 X 0 = P1 = 1.78mm
K
②選擇與驗(yàn)算彈簧具體參數(shù)
彈簧材料選 ∏ 類65M n 碳素鋼絲，初選彈簧指數(shù) C=5，中徑 D 2 = 8mm ，
查表得 K=1.31
估 算 簧 絲 直 徑 d = D / C = 1.6mm ， 查 表 得 óB = 1800MPa ，
[? ] ∏ = 0.4óB,?j = 1.25? ∏ = 900MPa
簧絲直徑：
由 d ≥ 1.6
KFnC
[? ] ∏
計(jì)算得 d = 1.6 × 1.31×126.8 × 5 = 1.72mm
0.4 ×1800
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圓整為 d = 1.8mm
18
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工作圈數(shù) n1 ：由 n1 =
Gd? max
8F max C 3
，而 ? max = x + x 0 = 1 + 1.78 = 2.78mm
計(jì)算得 n1 = 3.2 ，圓整為 3.5.
總?cè)?shù) n：彈簧選擇冷卷，則總?cè)?shù) n=2+3.5=5.5
工作極限載荷： Pj =
ed 3
8KD 2
?j = 205.6 N
工作極限載荷下的變形： Fj =
eD 2 2 n1
GKd
?j = 4.2mm
余隙： ? = 0.1d = 0.18mm
節(jié)距： t = (0.3 ~ 0.5) ， D 2 取為 3.6mm
中徑： D 2 = Cd = 9mm
外徑： D = D 2 + d = 10.8mm
內(nèi)徑： D1 = D 2 ? d = 7.2mm
自由高度： H 0 = n1t + 1.5d = 16.3mm ，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圓整為 18mm
螺紋升角： á = arctan
t
eD 2
= 5.74? ，在 5? ~ 9? 之間，符合使用條件
展開長度： L =
eD 2n
cosá
≈ eD 2n = 155mm
驗(yàn)算穩(wěn)定性： b =
H 0
D 2
= 2 ≤ [b] = 3.7 ，故 C 值符合要求
疲勞強(qiáng)度校核：? max =
8KD 2
3
Pn =
8 ×1.31× 9
3.14 ×1.83
×126.8 = 653MPa? [? ]e
彈簧滿足條件，可用。
10）軸承的選取與校核
由輸出軸直徑與軸所受的載荷，初選軸承為 GB/T292—1994 7004AC 角
接觸球軸承，
主要尺寸為 d = 22mm, D = 44mm, B = 12mm
由于軸承所受的最大徑向力為 Fr = Pn = 126.8N ，
軸向力主要為軸的軸向竄動，可認(rèn)為 Fa / Fr ≤ e ，故 P = Fr = 126.8N 。
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由機(jī)械的工作情況查表可得軸承在此離合器中壽命為 4000 ~ 8000h
而由：
Lh =
( )
60n P
n 取最高轉(zhuǎn)速 8000r / min ， ? = 3， P = 126.8N ，此軸承的基本額定載荷
Cr = 10.5KN 。
極限動載荷 Cj =
fh ? fd
fn ? ft
? P
fh ——壽命系數(shù)，由軸承要求壽命查表取得 2.52
fn ——轉(zhuǎn)速系數(shù)，由輸出軸最高轉(zhuǎn)速查表取得 0.16
fd ——動載荷系數(shù)，由軸承工作環(huán)境情況查表取得 1.4
ft ——溫度系數(shù)，由軸承估計(jì)工作溫度查表取得 1
計(jì)算得 Cj = 2.796KN ，得 Cj? Cr ，故軸承滿足工作條件。
11）螺釘與墊片
根據(jù)實(shí)際使用情況，選擇 GB/T65—2000 M4 開槽圓柱頭螺釘 6 個，M6
開槽圓柱頭螺釘一個，GB/T29.1—1988 M4 六角頭頭部帶槽螺栓兩個；
GB/T894.1—1986 A 型軸用彈性擋圈一個；GB/T95—2002 C 級平墊圈七個；
GB/T855—1988 雙耳止動墊圈兩個。
12）膠粘劑的選擇：
石棉與滑塊，石棉與被動盤的連接均使用膠粘劑，根據(jù)離合器各項(xiàng)性
能參數(shù)，為保證穩(wěn)定持久和高強(qiáng)度粘接，選用熱固性樹脂：環(huán)氧—聚硫橡
膠類膠粘劑。
3.3 減速器的設(shè)計(jì)
根據(jù)計(jì)算選用如圖(5)所示一級圓柱齒輪減速器
20106C?
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圖(5)
3.3.1 初定減速器的類型
1)選擇材料、精度
a . 按圖 3.3 所示傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動
b . 本綠化修剪機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 8 級精度
（GB10095-88）
c . 材料選擇。查機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖表（P75 表 6-2），選擇小齒輪材料為 40Cr
（調(diào)質(zhì)），硬度為 280 HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240 HBS，
二者的硬度差為 40 HBS。
2)初定齒輪參數(shù)
設(shè)定齒輪的模數(shù)均為 m = 4 ,小齒輪的齒數(shù)為 z1 = 9
3)按照接觸強(qiáng)度初步設(shè)計(jì)齒輪主要尺寸
由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》查得
ó H lim 1 = 580 MPa ,ó H lim 2 = 530 MPa ,SHlim = 1
ó F lim 1 = 215 MPa ,ó F lim 2 = 200 MPa , S F lim = 1
21
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μ = n1 / n2 = 235 / 57.331 = 4.099
由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》查得
ZN1 = ZN2 = 1
YN1 = YN2 = 1.1
由 [ó H 1 ] =
ó H lim 1Z N 1
S H lim
=
580 ×1
1
= 580MPa
[ó H 2 ] = ó H lim 2 Z N 2
S H lim
=
530 ×1
1
= 530MPa
[ó F1 ] = ó F lim 1YN 1
S F lim
=
215 ×1.1
1
= 244MPa
[ó F 2 ] = ó F lim 2YN 2
S F lim
=
200 ×1.1
1
= 204MPa
（一）小齒輪的轉(zhuǎn)矩 T I
T1 = 9550 P1 / n1 = 9550 ×1.990/235 = 80.870( N ? m)
(二) 選載荷系數(shù) K
由原動機(jī)為電動機(jī)，工作機(jī)為帶式輸送機(jī)，載荷平穩(wěn)，齒輪在兩
軸承間對稱布置。查《機(jī)械原理與機(jī)械零件》教材中表得，取 K＝1.1
(三)計(jì)算尺數(shù)比 μ
μ =4.099
(四) 選擇齒寬系數(shù)? d
根據(jù)齒輪為軟齒輪在兩軸承間為對稱布置。查《機(jī)械原理與機(jī)械零
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件》教材中表得，取? d ＝1
(五) 計(jì)算小齒輪分度圓直徑 d 1
d1 ≥766
3
KT I (u + 1)
? d [ó H 2 ] 2 u
=766
3
1.1× 90.153× (4.099+1)
1× 5302 × 4.099
= 47.103( mm)
(六) 確定齒輪模數(shù) m
a =
d1
2
(1 + μ ) = 47.103 (1 + 4.099) = 120.089(mm)
2
m =(0.007～0.02)a = (0.007～0.02)×198.764
取 m=2
(七) 確定齒輪的齒數(shù) Z1和
z 2
Z1 =
d1
m
=
47.103
2
= 23.552
取
Z1 = 24
Z 2 = μZ1 = 4.099 × 24 = 98.376
（八）實(shí)際齒數(shù)比 μ '
取
Z2 = 100
μ ' =
Z 2
Z1
=
100
24
= 4.167
齒數(shù)比相對誤差
?μ =
μ ? μ '
μ
= 0.017
Δ μ <±2.5% 允許
(九) 計(jì)算齒輪的主要尺寸
d1 = mZ1 = 2 × 24 = 48(mm)
23
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d 2 = mZ 2 = 2 ×100 = 200(mm)
中心距
a =
1
2
(d1 +d 2 ) = 1 (48 + 200) = 128(mm)
2
齒輪寬度 B2 = ? d d1 = 1 × 48 = 48(mm)
B1 = B2 + (5～10) = 53～58(mm)
取 B1 =57 (mm)
(十) 計(jì)算圓周轉(zhuǎn)速 v 并選擇齒輪精度
v =
ed1n1
60 ×1000
=
3.14 × 48 × 235
60 ×1000
= 0.590(m / s)
根據(jù)設(shè)計(jì)要求齒輪的精度等級為 7 級。
4)齒輪彎曲強(qiáng)度校核
（一）由 3.2.1 中的式子知兩齒輪的許用彎曲應(yīng)力
\
[ó F1 ] = 244MPa
[ó F 2 ] = 204MPa
(二) 計(jì)算兩齒輪齒根的彎曲應(yīng)力
由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》得
YF 1 =2.65
YF 2 =2.18
比較 YF /[ó F ]的值
Y F 1 /[ ó F1 ]=2.65/244=0.0109> YF 2 /[ ó F 2 ]=2.19/204=0.0107
計(jì)算大齒輪齒根彎曲應(yīng)力為
24
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ó F 1 =
2000KT1YF 1
2
=
2000 × 90.153 × 2.65
48 × 2 2 × 24
= 103.692(MPa) < [ó F 1 ]
齒輪的彎曲強(qiáng)度足夠
5)齒輪幾何尺寸的確定
齒頂圓直徑 d a
* *
?
d a 2 = d 2 + 2ha 2
= (Z
2
a
?
齒距
齒根高
齒頂高
齒根圓直徑 d
P = 2×3.14=6.28(mm)
h f = (h ? a + c ? )m = 2.5(mm)
ha = h ? a m = 1 × 2 = 2(mm)
f
d f 1 = d1 ? 2h f = 48 ? 2 × 2.5 = 43(mm)
d f 2 = d 2 ? 2h f = 204 ? 2 × 2.5 = 199(mm)
25
由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》得ha=1c=0.25
()
+2h)m=(100+2×1)×2=204(mm)
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3.4 刀具的設(shè)計(jì)
3.4.1 刀片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及材料的選擇
(1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由于修剪幅度較大,故單個刀刃設(shè)計(jì)較大，一方面可以增加單個刀刃的強(qiáng)
度，另一方面也可以增強(qiáng)整個刀片的剛度，具體設(shè)計(jì)如下圖所示
圖(6)
現(xiàn)有的綠籬修剪的刀具形式主要有旋轉(zhuǎn)式刀具修剪和直線往復(fù)式刀具修
剪兩種形式，考慮成本及安裝空間的影響，選用直線往復(fù)式刀具的形式設(shè)
計(jì)刀具。
有上下兩個刀片,下刀片固定在基座上,上刀片和下刀片各有五個相同的
可以移動并可鏈接的滑孔。每個滑孔均成長圓形,既可以做為螺栓的連接孔,
也能減輕刀片的質(zhì)量。而滑孔的長度也是上下刀片修剪枝條時作相對往復(fù)
直線運(yùn)動時的行程距離。同時多個滑孔在上刀片和下刀片上延長度方向一
字排開。所述的上刀片和下刀片穿插內(nèi)六角的螺栓的滑孔內(nèi)設(shè)有相同的滑
塊,并要求上刀片與下刀片之間的活動間隙等于滑塊厚度減去上下刀片厚
度之和,活動間隙在 0.1mm-0.2mm 之間。這樣上下刀片在修剪時就能避免出
現(xiàn)枝葉夾縫的現(xiàn)象。使刀片運(yùn)轉(zhuǎn)更流暢,也增強(qiáng)了刀片的切割效果,提高了
刀片的壽命。所述的下刀片與上刀片設(shè)有與綠籬機(jī)傳動機(jī)構(gòu)相連接。
單刃長×寬= 20 ×16mm ，工作過程中，主刀組有效切削刀刃數(shù)為 19 個，
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有效切削寬度為 0.7m ，側(cè)刀組有效切削刀刃數(shù)為 19 個，有效切削寬度為
0.7m ，刀刃中心線間距 32mm ，則刀片相對運(yùn)動行程為 100mm。刀刃切削
的重復(fù)度按 50%計(jì)算，則切屑速度為 1000次 /分鐘 ，一次往復(fù)運(yùn)動實(shí)現(xiàn) 2
次切割，每分鐘剪切 1000 次，則刀片往復(fù)運(yùn)動為 500次 / 分鐘。
(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，刀片會受到很大的擠壓力，
摩擦也會很厲害，需要的硬度也比較高。根據(jù)這些因素我決定選擇 W18Cr4V。
W18Cr4V 是應(yīng)用比較廣泛的的高速鋼，其性能主要有：熱處理硬度可達(dá)高，
抗彎強(qiáng)度可達(dá) 3500MPa 左右，可磨性好。其優(yōu)點(diǎn)：通用性強(qiáng)，工藝成熟。
3.4.2 刀具的傳動設(shè)計(jì)
曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是通過主動桿的轉(zhuǎn)動，通過從動連桿帶動滑塊在固定軌道
上滑動。為了使設(shè)計(jì)過程更加簡便和便于控制，采用無偏距的對心曲柄滑
塊機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)簡圖如圖(7)與圖(8)所示。考慮空間位置布局，設(shè)定主刀具的
曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) 的 壓 力 角 á z = 8? ， 側(cè) 刀 具 的 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) 的 壓 力 角 為
á c = 12? 。
圖(7)刀具曲柄滑塊機(jī)構(gòu)傳動簡圖
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4 綠籬修剪機(jī)操作規(guī)程
（1）操作者應(yīng)按產(chǎn)品使用說明書規(guī)定，正常使用。
（2）修剪綠籬帶的枝條密度最大枝桿直徑應(yīng)與使用的綠籬修剪機(jī)性能參
數(shù)相符。
（3）工作時修剪機(jī)必須處于正常的技術(shù)狀態(tài)。刀片轉(zhuǎn)動或往復(fù)運(yùn)動應(yīng)靈
活。旋刀式修剪機(jī)定刀和動力間隙 1mm 以下，往復(fù)式修剪機(jī)閉合后接觸面
間隙不超過 0.15mm。
（4）發(fā)動機(jī)在常溫下正常工作時，起動三次允許拉動起動繩三回。其中至
少有一回起動成功。若發(fā)動不著或起動困難，應(yīng)找出原因，排除故障后，
才能繼續(xù)使用。
（5）工作過程中要經(jīng)常注意緊固聯(lián)接件。按修剪質(zhì)量情況及時調(diào)整刀片間
隙或更換損壞零件。不允許帶著故障工作。
（6）剪后后的質(zhì)量應(yīng)平整，基本無漏剪、撕裂率小于 10％。
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5 綠籬修剪機(jī)的操作順序
5.1 修剪機(jī)的操作順序
（1）加油。將無鉛汽油（二行程機(jī)器）和機(jī)油按容積比為 25：1 的比例混
合。將油充入油箱。加油時切記關(guān)閉發(fā)動機(jī)。
（2）起動：
1）把發(fā)動機(jī)開關(guān)撥到“開”（ON）的位置。
2）推動注油閥，直到溢油管中有油液流動。
3）拉起動繩起動（或起動器）。
（3）把阻塞桿撥到半開的位置，讓發(fā)動機(jī)空轉(zhuǎn) 3-5 分鐘。
（4）把阻塞桿撥到“開”（ON）的位置，輕輕地捏緊油門調(diào)節(jié)杠桿，然后
突然松開，使得自鎖解除。此時發(fā)動機(jī)按額定轉(zhuǎn)速正常工作。
（5）開始修剪綠籬時應(yīng)保持平順整齊，高低一致。一般把修剪機(jī)向下傾斜
5°-10°（度）。相對修剪對象引成微少傾角能使修剪省力，輕便，并確保
具有較好的剪切質(zhì)量。
（6）要保持操作者身體處在汽化器一側(cè)，絕不允許處于排氣管一端，以免
被廢氣燙傷。
（7）按工作需要調(diào)節(jié)控制油門（即轉(zhuǎn)速）。發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度過高是不必要
的。
（8）工作完畢后停機(jī)，關(guān)閉油門。清潔外殼。待用。
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6 綠籬修剪機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)要點(diǎn)
6.1 維護(hù)保養(yǎng)要點(diǎn)
（1）機(jī)具在使用前、使用中和使用后都要對各部件進(jìn)行仔細(xì)檢查。如發(fā)現(xiàn)
機(jī)件損壞和緊固件松動、脫落，應(yīng)及時更換與調(diào)整。不允許機(jī)具帶病或缺
件作業(yè)。
（2）刀片每工作 1—2 小時要用機(jī)油潤滑一次。每使用 20—30 小時，給齒
輪箱加注 ZFG—2 復(fù)合鈣基潤滑脂一次。
（3）修剪機(jī)最大的剪枝直徑應(yīng)不超過 10 毫米。作業(yè)中如剪到較粗的樹枝
或異物，感到機(jī)具聲音異常，振動較大，應(yīng)迅速關(guān)機(jī)，排出異物。