氣動(dòng)二級(jí)伸縮高枝剪設(shè)計(jì)

1、氣動(dòng)二級(jí)伸縮高枝剪設(shè)計(jì)河南農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目氣動(dòng):級(jí)伸縮高枝剪設(shè)計(jì)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)機(jī)制07級(jí)2班學(xué)生姓名李海港指導(dǎo)教師何予鵬撰寫日期：20n年5月18日摘要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是關(guān)于氣動(dòng)高枝剪的設(shè)計(jì)。隨著我國(guó)退耕還林的力度逐漸加大，為了減輕農(nóng)戶修剪樹(shù)枝的勞動(dòng)強(qiáng)度，設(shè)計(jì)了一種新型氣動(dòng)果樹(shù)剪枝機(jī)。該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕，伸縮連接桿可以擴(kuò)大該機(jī)的作業(yè)范圍，該剪枝機(jī)主要由氣缸、伸縮鎖定機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向定距機(jī)構(gòu)、刀片、連桿組成。該課題的主要內(nèi)容為氣動(dòng)高枝剪簡(jiǎn)介及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、氣動(dòng)技術(shù)在果樹(shù)修枝剪中的應(yīng)用、氣缸的選擇、導(dǎo)向定距構(gòu)件的設(shè)計(jì)、鎖緊定位裝置的設(shè)計(jì)、動(dòng)高枝剪的具體工作過(guò)程。該機(jī)能夠修剪直

2、徑在30mm以下的各種果樹(shù)枝條的修剪作業(yè)，作業(yè)質(zhì)量完全符合農(nóng)藝要求。關(guān)鍵詞：氣缸；伸縮鎖定機(jī)構(gòu)；導(dǎo)向定距機(jī)構(gòu)；1 / 23氣動(dòng)二級(jí)伸縮高枝剪設(shè)計(jì)PneumaticHighBranchesScissorsDesignAbstractThegraduationdesignisthedesignofpneumatichighbranchesscissors.Alongwithourcountrythestrengthoffarmlandincreasegradually,inordertoreducethelaborintensitypruningbranchesfarmers,designakin

3、dofnewpneumaticfruittreesprunedmachine.Thismachinestructureissimple,lightquality,telescopiclinkrodcanexpandthescopeoftheoperation,thispruningmachineismainlybycylinder,telescopiclockingmechanism,guidespacerinstitutions,knives,connectingrodcomposition.Thistopicismaincontentpneumatichighbranchesscissor

4、sprofileandtheresearchsituation,pneumatictechnologyapplicationinfruitpruningshears,cylinderselection,guidespacercomponentdesign,lockpositioningdevicedesign,movethespecificworkprocessthemcut.Thismachinecantrimbelowthe30mmindiameteroffruittreebranchescliphomework,operatingqualitycomplieswithagricultur

5、aldemands.Keywords:Cylinder；Telescopiclockingmechzinism；Orientedspacerinstitutions3 / 23氣動(dòng)二級(jí)伸縮高枝剪設(shè)計(jì)目錄1引言錯(cuò)誤!未指定書簽。2氣動(dòng)高枝剪簡(jiǎn)介及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀錯(cuò)誤!未指定書簽。2.1 氣動(dòng)高枝剪簡(jiǎn)介錯(cuò)誤!未指定書簽。2.2 國(guó)內(nèi)外氣動(dòng)剪枝機(jī)廠商及代表產(chǎn)品介紹錯(cuò)誤!未指定書簽。3氣動(dòng)技術(shù)在果樹(shù)修枝剪中的應(yīng)用錯(cuò)誤!未指定書簽。3.1 單作用氣缸與傳統(tǒng)氣動(dòng)修枝剪原理錯(cuò)誤!未指定書簽。3.2 串聯(lián)氣缸與新型氣動(dòng)修枝剪原理錯(cuò)誤!未指定書簽。4氣動(dòng)高枝剪的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!未指定書簽。4.1氣缸的選擇錯(cuò)誤!未指定書

6、簽。4.1.1氣缸理論輸出拉力計(jì)算錯(cuò)誤!未指定書簽。4.1.2氣缸直徑的計(jì)算錯(cuò)誤!未指定書簽。4.1.3驗(yàn)算所選氣缸錯(cuò)誤!未指定書簽。4.1.4氣缸耗氣量的計(jì)算錯(cuò)誤!未指定書簽。4.2導(dǎo)向定距構(gòu)件的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!未指定書簽。4.3鎖緊定位裝置的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!未指定書簽。5氣動(dòng)高枝剪的具體工作過(guò)程錯(cuò)誤!未指定書簽。6結(jié)語(yǔ)錯(cuò)誤!未指定書簽。參考文獻(xiàn)錯(cuò)誤!未指定書簽。致謝錯(cuò)誤!未指定書簽。5 / 23氣動(dòng)二級(jí)伸縮高枝剪設(shè)計(jì)1引言果樹(shù)的修剪是各種水果生產(chǎn)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它關(guān)系到樹(shù)木的長(zhǎng)勢(shì)，水果的產(chǎn)量以及質(zhì)量的高低。目前，國(guó)內(nèi)的果樹(shù)修枝工作基本上靠人工使用手動(dòng)修枝剪和手鋸來(lái)完成，尤其是對(duì)于比較高的樹(shù)枝，修剪時(shí)

7、需要登梯作業(yè)。這種方式勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，而且還具有一定的危險(xiǎn)性。為了改變這種落后的生產(chǎn)方式，設(shè)計(jì)了一種氣動(dòng)果樹(shù)修枝剪。本課題設(shè)計(jì)的果枝剪采用了氣動(dòng)技術(shù)，氣缸是氣動(dòng)技術(shù)中最基礎(chǔ)的組件之一，它將壓縮空氣的動(dòng)力轉(zhuǎn)換為機(jī)械作用力，是氣動(dòng)技術(shù)中使用最多的執(zhí)行組件。根據(jù)使用條件不同，其結(jié)構(gòu)、形狀也有多種形式。最常用的分類就是根據(jù)作用力的方向?qū)⑵浞譃閱巫饔脷飧缀碗p作用氣缸。果樹(shù)修枝剪是果樹(shù)剪枝作業(yè)中最常用的工具。由于果林修枝作業(yè)時(shí)間集中，勞動(dòng)強(qiáng)度大，人們發(fā)明了動(dòng)力修枝機(jī)具。氣動(dòng)修枝剪就是氣動(dòng)技術(shù)應(yīng)用在果林修枝領(lǐng)域的新產(chǎn)品。氣動(dòng)修枝剪以其省力、高效、耐用等特點(diǎn)在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家得到廣泛應(yīng)用，近年來(lái)我國(guó)也有部分地

8、區(qū)引進(jìn)、推廣和應(yīng)用。隨著氣缸技術(shù)的發(fā)展，氣動(dòng)修枝剪也在不斷的應(yīng)用新的氣動(dòng)技術(shù)。從傳統(tǒng)的氣動(dòng)修枝剪到新型的氣動(dòng)修枝剪，朝著輕便、強(qiáng)勁、操作舒適等方向發(fā)展。本論文就氣動(dòng)技術(shù)在氣動(dòng)修枝剪中的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。本課題研究的氣動(dòng)高枝剪是一種伸縮型氣動(dòng)修枝剪，包括由剪刀片和剪架體構(gòu)成的剪刀機(jī)構(gòu)，其中：一相互套疊可伸縮的內(nèi)管和外管，內(nèi)管前端裝置剪刀機(jī)構(gòu)，外管前端裝置鎖緊定位裝置，外管的后端裝置動(dòng)力源，即氣缸，氣缸的活塞與一貫穿于伸縮桿內(nèi)的操縱連桿的一端固裝，該操縱連桿的另一端與剪刀機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)臂連接。一導(dǎo)向定距構(gòu)件緊配合裝置在內(nèi)管里，該機(jī)構(gòu)具有借由固定板固裝在下連桿上的導(dǎo)向套，導(dǎo)向套上留有引導(dǎo)鎖緊定位裝置上的

9、定位銷定向滑動(dòng)的導(dǎo)向槽，可受鎖緊定位裝置上的定位銷觸壓的彈簧片和下連桿依次固裝在固定板上，緊固彈簧片和下連桿的緊固件凸伸形成定位銷，與上連桿的定位孔配合實(shí)現(xiàn)連桿鎖定。2氣動(dòng)高枝剪簡(jiǎn)介及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2. 1氣動(dòng)高枝剪簡(jiǎn)介林果業(yè)迅速的發(fā)展，帶動(dòng)了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，給農(nóng)民奔小康增加了一條路。但是,目前果樹(shù)管理基本上處于人工操作，相對(duì)制約了林果業(yè)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)果樹(shù)管理機(jī)械化是果農(nóng)的迫切要求。在果樹(shù)管理中，剪枝是一項(xiàng)主要環(huán)節(jié)，人工剪枝每天只能剪2030棵樹(shù)，且修剪時(shí)撕裂果樹(shù)枝現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，高枝修剪需用梯子或爬樹(shù)，增加了操作危險(xiǎn)性。此外，人工剪枝時(shí)的攀登還容易造成樹(shù)干或主枝傷斷，影響果樹(shù)產(chǎn)量。應(yīng)用氣動(dòng)

10、剪枝機(jī)不但比人工提高工效12倍，而且也能避免人工剪枝出現(xiàn)的各種問(wèn)題，具有廣泛的推廣前景。該設(shè)備主要包括動(dòng)力源部分、工作件部分及配套附件。其中動(dòng)力源部分由汽油機(jī)及壓縮氣泵組成，額定輸工作部件有氣動(dòng)低枝剪、氣動(dòng)高枝剪、氣動(dòng)低枝剪、氣動(dòng)割灌機(jī)、氣動(dòng)綠籬修剪機(jī)、氣動(dòng)油鋸等。低枝剪重量為550790g,可剪直徑030mm的所有枝條；高枝剪重2000g,可剪直徑0-30mm的所有枝條，剪枝高度可達(dá)4m；綠籬修剪機(jī)重3800g,剪幅為550ram；油鋸重200%,可鋸直徑200mm以下的枝干；害灌機(jī)重2800g,各種工作部件所需工作氣壓均為1.0MP。附件包括高壓輸氣管及快速接頭，每根高壓輸氣管長(zhǎng)30m,可

11、使操作者持工作部件遠(yuǎn)離動(dòng)力氣源進(jìn)行靈活作業(yè)，所有操作只需輕輕按動(dòng)控制手柄在瞬間完成。氣動(dòng)剪枝機(jī)能夠剪各類不同樹(shù)種、樹(shù)齡的果樹(shù)，剪枝質(zhì)量達(dá)到和超過(guò)人工剪枝質(zhì)量，工效提高1.211.77倍；對(duì)樹(shù)齡長(zhǎng)、樹(shù)干較高、樹(shù)枝較粗的果樹(shù)剪枝時(shí)，生產(chǎn)成本低于人工剪枝成本；對(duì)剪枝量少，尤其是大枝剪量較少的果樹(shù)剪枝時(shí)，修剪成本與人工剪枝成本相當(dāng)。氣動(dòng)剪枝技術(shù)有廣泛的推廣應(yīng)用前景。2. 2國(guó)內(nèi)外氣動(dòng)剪枝機(jī)廠商及代表產(chǎn)品介紹氣動(dòng)剪枝機(jī)屬于氣動(dòng)工具技術(shù)領(lǐng)域，國(guó)外由于氣動(dòng)技術(shù)發(fā)展較早，其應(yīng)用與使用很廣泛，歐美、日本都已出現(xiàn)了較為成熟的產(chǎn)品和廠商。我國(guó)的氣動(dòng)技術(shù)發(fā)展較晚，設(shè)計(jì)和制造技術(shù)水準(zhǔn)與國(guó)外還有較大的差距，目前只有在我國(guó)

12、臺(tái)灣地區(qū)，氣動(dòng)剪枝機(jī)有一定的生產(chǎn)和應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外較為著名的廠商主要有意大利CAMPAGNOLA公司、瑞士FELCO公司、日本的ARS公司及我國(guó)臺(tái)灣省的郁馨公司等。(1)意大利CAMPAGNOLA公司及其產(chǎn)品。該公司位于意大利博洛尼亞，成立于1958年，是全世界著名的農(nóng)業(yè)修枝和收獲類氣動(dòng)和電動(dòng)工具生產(chǎn)商。該公司的主要產(chǎn)品有MC、FALCON、LION、TIGER系列氣泵，F(xiàn)系列及Star系列氣動(dòng)剪。以下是該公司部分代表產(chǎn)品。MC系列汽油空氣壓縮機(jī)，該系列空氣壓縮機(jī)主要包括MC820型手推式和MC520型機(jī)動(dòng)式。該系列機(jī)型的發(fā)動(dòng)機(jī)和氣泵安裝在帶有減振功能的底盤上，配備標(biāo)準(zhǔn)型或園林型充氣輪胎，這樣能使

13、其在果園崎嶇的路面上平穩(wěn)移動(dòng)。該系列機(jī)型配備有專門的氣動(dòng)節(jié)流閥控制裝置，當(dāng)氣量消耗大時(shí);發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)加快；當(dāng)耗氣量少時(shí).,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低。這樣可以節(jié)省燃油，減少機(jī)器磨損、尾氣排放和降低噪聲。此外，該機(jī)型還配有氣動(dòng)安全閥。MC520型山自動(dòng)驅(qū)動(dòng)行走系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)2個(gè)行走輪。Falcon系列汽油空氣壓縮機(jī)，該系列主要包括手推式和機(jī)動(dòng)式兩種。他們配有氣動(dòng)自調(diào)節(jié)控制裝置，該裝置使引擎充氣時(shí)才加速運(yùn)轉(zhuǎn)，可以節(jié)油和減少部件磨損。機(jī)體有ABS塑料機(jī)蓋保護(hù)引擎，可避免操作者受傷。整機(jī)輕巧、堅(jiān)固，推薦用于任何場(chǎng)合。手推式有260、450、520型等規(guī)格，其尺寸較小，而且手柄可拆卸。F、Star系列氣動(dòng)剪。F系列氣動(dòng)剪主

14、要有F/4型低枝剪和F/6U型高枝剪。F/4型低枝剪堅(jiān)固耐用，強(qiáng)勁有力，操作省力，最大剪切直徑可達(dá)35mm，適合長(zhǎng)時(shí)間剪枝工作。另外，它可以配套加長(zhǎng)桿，作為高枝剪使用。F/6U型高枝剪和Star系列高枝剪一樣，是CAMPAGNOLA公司最強(qiáng)勁有力的氣動(dòng)剪，最大剪枝直徑達(dá)50mm。它們是“雙操作”氣動(dòng)剪，剪刀的開(kāi)和合都需要按下操縱桿。Star系列氣動(dòng)剪是CAMPAGNOLA公司的主打產(chǎn)品，主要有Star35、Star30V/F/TB.SuperStar2BlackStar及Star50等型號(hào)。該系類產(chǎn)品的剪刀均有經(jīng)熱處理的不銹鋼制造，適合于持久剪枝作業(yè)。Star35型是傳統(tǒng)的單活塞氣動(dòng)剪，但其剪

15、切能力出眾。它對(duì)剪刀的推力可達(dá)2.12KN,每秒可迅速剪切3次，非常適合剪切難度高的場(chǎng)合。Star30型氣動(dòng)高枝剪是新型的雙活塞氣動(dòng)剪，它對(duì)剪刀的推力可達(dá)L85KN,剪刀運(yùn)動(dòng)頻率可達(dá)2次/s。雙活塞系統(tǒng)在保證大推力的同時(shí)減少了活塞的直徑，其手握部分直徑只有42mm，操作舒適性大大增加。根據(jù)適用范圍有V/F/TB3種刀頭，V型適用于葡萄園，F(xiàn)型適R于果園，TB適用于砧木。BlackStar型是理想的適用于任何修剪操作的氣動(dòng)剪。它主要特點(diǎn)是剪切速度快,刀頭和剪體同軸，維護(hù)簡(jiǎn)單。它的閥體由鎂合金制造，有利于熱交換，在冬季可防止壓縮水汽結(jié)冰。SuperStar2P/5具有BlackStar型所有的特點(diǎn)

16、，其剪切速度快，活塞與刀頭同軸，維護(hù)簡(jiǎn)單。此外，設(shè)計(jì)有防結(jié)冰閥，活塞桿防護(hù)裝置采用密封設(shè)計(jì)，可以全面保護(hù)內(nèi)部部件?？杉友b加長(zhǎng)桿，可以不用梯子就能修剪5m高的樹(shù)枝。Star50型是F/6U型的改進(jìn)型。新型的不銹鋼刀頭組合使其剪切能力更出眾，最大剪切直徑達(dá)50mm；可配套各種長(zhǎng)度的加長(zhǎng)桿。(2)瑞士FELCO公司及產(chǎn)品。FELCO公司3 / 23氣動(dòng)二級(jí)伸縮高枝剪設(shè)計(jì)是專業(yè)的修枝剪及附件工具生產(chǎn)商，1974年生產(chǎn)出氣動(dòng)剪枝剪。其氣動(dòng)剪代表產(chǎn)品型號(hào)是FELC070型，其特點(diǎn)是采用雙活塞設(shè)計(jì)，剪枝直徑更大，可達(dá)30mm。推薦用于密集、長(zhǎng)時(shí)間修剪作業(yè)，尤其適用于修剪堅(jiān)硬樹(shù)木。FELCO型氣動(dòng)剪有兩套安全

17、系統(tǒng)，主動(dòng)安全系統(tǒng)以及被動(dòng)系統(tǒng)安全系統(tǒng)，氣剪頭可以圓周旋轉(zhuǎn)。3氣動(dòng)技術(shù)在果樹(shù)修枝剪中的應(yīng)用氣缸是氣動(dòng)技術(shù)中最基礎(chǔ)的組件之一，它將壓縮空氣的動(dòng)力轉(zhuǎn)換為機(jī)械作用力，是氣動(dòng)技術(shù)中使用最多的執(zhí)行組件。根據(jù)使用條件不同，其結(jié)構(gòu)、形狀也有多種形式。最常用的分類就是根據(jù)作用力的方向?qū)⑵浞譃閱巫饔脷飧缀碗p作用氣缸。3. 1單作用氣缸與傳統(tǒng)氣動(dòng)修枝剪原理單作用氣缸是氣缸中較為基礎(chǔ)的元件，它只有一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)是靠氣壓傳動(dòng)，活塞的復(fù)位是靠彈簧力或自重或其他外力。其原理如圖31所示。WWW傳統(tǒng)的氣動(dòng)修III位的單作用氣缸?；钊麠U推動(dòng)的是剪刀組件中的動(dòng)F=EJ士F區(qū)A一分命母動(dòng)作。圖31單作用氣缸簡(jiǎn)圖氣動(dòng)修枝剪作為，I

18、J*小操作簡(jiǎn)單方便,如果使用雙作用氣缸，則需要兩根進(jìn)氣管，會(huì)增加操作麻煩。事實(shí)上，修剪作業(yè)只是在剪切時(shí)需要較大的力量，在回位時(shí)不需要多大的力量，因此，單作用氣缸完全能夠滿足要求。圖3-2a）所示的是傳統(tǒng)氣動(dòng)剪的結(jié)構(gòu)和組成。其工作原理如下：當(dāng)開(kāi)關(guān)閥2（單向閥）按下時(shí)，壓縮空氣由氣接頭12進(jìn)入，推動(dòng)內(nèi)置的活塞11運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力由活塞桿9傳遞給剪刀組件中的動(dòng)刀5,動(dòng)刀5和定刀6咬合完成剪切樹(shù)枝動(dòng)作，動(dòng)作結(jié)束后，由回位彈簧8將活塞11頂回初始位置，并帶動(dòng)動(dòng)刀6回位，無(wú)桿腔內(nèi)空氣從開(kāi)關(guān)閥2的出氣口排除。該類氣動(dòng)剪的代表就是如圖32b）所示的意大利某公司的F/4型傳統(tǒng)氣動(dòng)修枝剪，該剪重量?jī)H為790g,最高工作

19、壓力為l.OMPa,最大剪切直徑可達(dá)35mm,耗氣量為80L/min。該類型的氣動(dòng)修枝剪為了增大推力，以能夠達(dá)到最大剪切直徑，在使用壓力最高時(shí),只能增加氣缸活塞直徑，就導(dǎo)致氣動(dòng)修枝剪手柄處直徑加大，從而使人手操作不便。另外，該類型的氣動(dòng)修枝剪在使用時(shí)對(duì)手臂有較大的反沖作用力，使操作者容易疲勞。為了解決這些問(wèn)題,出現(xiàn)了新型氣動(dòng)修枝剪.a）結(jié)構(gòu)原理b）實(shí)物1,操作桿保護(hù)架2.開(kāi)關(guān)閥3操作桿4.安全桿5定刀6.動(dòng)刀7,限位裝置8,回位彈簧9.活塞桿16氣缸體11.活塞12,氣接頭oC中值上上人皿的后以人怪|3-2氣動(dòng)剪結(jié)構(gòu)圖3. 2串聯(lián)氣缸與新型氣動(dòng)修新型氣動(dòng)修枝剪采用串聯(lián)氣缸工作原理，在同樣氣缸直

20、徑的情況下可以增加輸出推力，這對(duì)于手握式（手握直徑有限，普通人的最大手握直徑在5060mm）的氣動(dòng)修枝剪而言是非常重要的。串聯(lián)型氣缸也可稱為倍力型氣缸。它是兩個(gè)或多個(gè)單桿雙作用氣缸串聯(lián)在一起，且兩個(gè)或多個(gè)活塞串聯(lián)在一根活塞桿上，其輸出推力為單個(gè)氣缸的兩倍或多倍，從而達(dá)到使用小缸徑而獲得較大輸出推力的效果，常用于氣動(dòng)壓力機(jī)上或要求輸出推力較大，且安裝空間較小，不能增加氣缸缸徑，乂允許增長(zhǎng)缸體長(zhǎng)度的場(chǎng)合，如圖33。該類型的氣動(dòng)修枝剪的代表是瑞士某公司的F70氣動(dòng)剪（圖34a）。其工作壓力0.71.5MPa,長(zhǎng)度260mm,重量710g,最大剪切直徑30mlli,耗氣量2450L/min。與上述數(shù)據(jù)

21、同樣重要的是其手柄處直徑僅為42mm（要達(dá)到同樣的推力，傳統(tǒng)型氣動(dòng)剪手柄直徑在55mm以上），還減小了氣缸作用時(shí)對(duì)手臂的反沖力，大大增加了操作舒適度。a）實(shí)物b）結(jié)構(gòu)原理用氣缸和一個(gè)彈簧復(fù)位的單作用氣缸串聯(lián)而成（如圖34b）。它有兩個(gè)進(jìn)氣口（兩個(gè)進(jìn)氣口在內(nèi)部相通），兩個(gè)笈圖34F70氣動(dòng)修枝剪亨一根進(jìn)氣管，保持了操作便利性。另外，匕仔而歸JL付仟、口區(qū)U1X劣，山口1則，一定程度上也減小了反沖力。4氣動(dòng)高枝剪的設(shè)計(jì)4. 1氣缸的選擇5. 1.1氣缸理論輸出拉力計(jì)算取樹(shù)枝的直徑4）=30，樹(shù)枝的許用剪切強(qiáng)度口=3.0M0。則樹(shù)枝的截面面積為A=；nlxS.ldxBoxlO-s）2=706.85x

22、10t/則許用剪切力為F,=4恒=3乂106乂706.85乂10%=2120.55剪刀的的受力如下圖41所示圖3-3串聯(lián)氣缸簡(jiǎn)圖7 / 23氣動(dòng)二級(jí)伸縮高枝剪設(shè)計(jì)圖中一氣缸的理K一定刀片產(chǎn)生的 心一動(dòng)刀片產(chǎn)生的右一動(dòng)刀片的動(dòng)力臂;L,一動(dòng)刀片的阻力臂;圖41剪刀的受力由圖可知鳥(niǎo)=冗=2120.55N由力矩平衡公式F(L = Fj cos6 式中 0 = 40 , L = 55mm , L2 = 30mm ,代入式中得Fo =F,L, cosO2120.55x30xcos4055N = 886.06N4. 1. 2氣缸直徑的計(jì)算氣缸的理論拉力為尸=2式中F氣缸的理論拉力;011 / 23&一氣缸

23、的理論輸出力，即作用于動(dòng)剪刀刀柄上的力夕一負(fù)載率，在剪切樹(shù)枝時(shí)，氣缸的負(fù)載屬于阻性負(fù)載，負(fù)載不產(chǎn)生慣性力，選取負(fù)載率6=0.85。由上式，則氣缸的理論拉力為f3=WSn=1042.422V由于該剪枝機(jī)使用的是單作用氣缸，因此在計(jì)算氣00.85缸的輸出推力時(shí)應(yīng)將復(fù)位彈簧所產(chǎn)生的力計(jì)算在內(nèi)。由于復(fù)位彈簧的阻力相對(duì)于氣缸所產(chǎn)生的推力來(lái)說(shuō)較小，在氣缸工作時(shí)將其阻力忽略不計(jì)，這樣氣缸的理論拉力為F=L冠）2P7,式中D一氣缸缸徑；4p一氣缸工作壓力，取p=1.0MPa；一氣缸的機(jī)械效率，一般在0.70.95,隨著缸徑的增加，機(jī)械效率也有所提高,因此選擇77=0.85。D =則單作用氣缸直徑為4XM)42

24、42+(20,x1=44.27?7由D=43.3nun,1x106x0.85x3.147查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)/氣壓傳動(dòng)與控制表24.232,選取QGAII系列氣缸，型號(hào)為QGAII50X120MF,與該型氣缸所連接的氣閥如下圖4-2所示QA=1TW丁當(dāng)壓下手柄后，一然后由A口進(jìn)入氣缸。圖42氣閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖當(dāng)松開(kāi)手柄時(shí)，則氣閥回復(fù)常態(tài)，接口A、P不通。5.1. 3驗(yàn)算所選氣缸計(jì)算剪枝切削力，氣缸理論拉力為尸=；乃。2_42乃卜0X10-3y_（20xl0-3yxlO6xO.85=l484.47V式中D氣缸的直徑，D=50mm；d活塞桿的直徑，d=20mm：p一氣缸工作壓力，取p=1.0MPa；一氣缸的機(jī)

25、械效率，一般在0.70.95,隨著缸徑的增加，機(jī)械效率也有所提高，因此選擇=0.85氣缸的理論拉力為式中F氣缸的理論拉力；見(jiàn)一氣缸的理論輸出力，即作用于動(dòng)剪刀刀柄上的力夕一負(fù)載率，在剪切樹(shù)枝時(shí)，氣缸的負(fù)載屬于阻性負(fù)載，負(fù)載不產(chǎn)生慣性力，選取負(fù)載率6=0.85。由上式，則氣缸的理論輸出拉力為冗）=7=1484.4x0.85=1261.74N由力矩平衡公式氏人=入心cos。式中及一氣缸的理論輸出拉力，居=1261.74N；尸2動(dòng)刀片產(chǎn)生的剪切力；L1一動(dòng)刀片的動(dòng)力臂，=55mm；L2動(dòng)刀片的阻力臂，L-,=30；8F,與F,垂直于L,上的分力之間的夾角，0=40則代入得，動(dòng)刀片產(chǎn)生的剪切力為=_4

26、乙=1261;=3019.66NF、.=2120.55N,2L2cos030cos402,計(jì)算表明，選用該類型氣缸能把直徑為30mm以下的樹(shù)枝剪斷。4.1. 4氣缸耗氣量的計(jì)算為了給系統(tǒng)配備合適的氣源，需要對(duì)氣缸的耗氣量進(jìn)行計(jì)算。氣缸空載時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度最快，此時(shí)其耗氣量也最大。氣缸耗氣量為夕+式中D一缸徑，D=50mln；4J0.1d一桿徑，由于氣缸為單作用氣缸，取d=20mm；L一氣缸行程，氣缸設(shè)計(jì)行程，L=120mm；P一工作壓力，P=l.OMPa；/一氣缸的容積效率，通常取0.90.95,取7=。-9t一氣缸一次往復(fù)行程所需的時(shí)間，包括氣缸的充氣時(shí)間和放氣時(shí)間。氣缸充氣時(shí)間為，充=（1.2

27、85-玖tt=5.217x1O-3X上f273J6充pjkSTs氣缸放氣時(shí)間為Z聯(lián)=4IAr-1+0.%5d7T產(chǎn)式中p1一充氣前氣缸內(nèi)氣體的初始絕k-p）0.1013）對(duì)壓力，充氣前氣缸內(nèi)氣壓為大氣壓力，/A=QAMPa氣動(dòng)二級(jí)伸縮高枝剪設(shè)計(jì)P、一氣源的絕對(duì)壓力，ps=1.OMPa；t充氣、放氣的時(shí)間常數(shù)(s)；V一氣缸的容積,V=1.57x10-4w3；k絕熱系數(shù)，k=l.4S一充氣的有效截面積，S=7.065xlO_6/2；，一氣源絕對(duì)溫度，取1=293K；P；一放氣前氣缸內(nèi)的初始絕對(duì)壓力，I。=LOMPu；p一放氣臨界絕對(duì)壓力，一般情況下取/=0.192M&，=%+的w0.76s氣缸在

28、工作時(shí)需要考慮到操作人員的操作反應(yīng)時(shí)間，根據(jù)試驗(yàn)測(cè)算得出一個(gè)熟練工人使用該型剪枝機(jī)在修剪樹(shù)枝時(shí)的平均修剪速度大約為4.5s修剪一次，氣缸運(yùn)動(dòng)的速度大于人工修剪的速度，因此在計(jì)算氣缸的耗氣量時(shí)取t=4.5s求得氣缸工作時(shí)的最大耗氣量為q=辿上&.2d=51.2min這樣就可根據(jù)實(shí)際工作時(shí)配備剪枝機(jī)的4小f0.1個(gè)數(shù)選擇合適的空氣壓縮機(jī)進(jìn)行配套。4.2導(dǎo)向定距構(gòu)件的設(shè)計(jì)如下圖42、43所示，導(dǎo)向定距構(gòu)件緊配合裝置在內(nèi)管里，該構(gòu)件具有借由固定板14固裝在下鋼條2上的導(dǎo)向套5,導(dǎo)向套上留有引導(dǎo)鎖緊定位裝置上的定位銷4定向滑動(dòng)的導(dǎo)向槽，可受鎖緊定位裝置上的定位銷4觸壓彈簧片和下鋼條2依次固裝在固定板14

29、上，緊固彈簧片和下鋼條2的緊固件凸伸形成定位銷，與上鋼條6的定位孔配合實(shí)現(xiàn)連桿鎖定。11 / 23氣動(dòng)二級(jí)伸縮高枝剪設(shè)計(jì)4.3鎖緊定位裝置的設(shè)計(jì)如下圖44、45所示的鎖緊定位裝置，該鎖緊定位裝置由鎖緊套15、一對(duì)壓把19、壓把19上裝置的定位銷4構(gòu)成，所述鎖緊套15的內(nèi)徑與外管的外徑相匹配,鎖緊套15能套在外管上，該外管的鎖緊套套合區(qū)設(shè)置可容置雙定位銷的定位孔和固定鎖緊套的外管裝配孔，其直徑與內(nèi)管的外徑相符合，在鎖緊套15的兩側(cè)對(duì)開(kāi)槽口,沿著所述的槽口的各側(cè)邊對(duì)稱設(shè)置裝配鎖緊套15的第一對(duì)側(cè)耳、安裝板把的第二對(duì)側(cè)耳，借第二對(duì)側(cè)耳通過(guò)樞軸將一對(duì)壓把19,分別裝于前述對(duì)稱設(shè)置的槽口間，在樞軸上裝有

30、撥簧，所述的壓把的前端留有豁口，形成兩個(gè)平行伸設(shè)的小臂，該小臂間通過(guò)樞軸安裝定位銷4,鎖緊套15的第一對(duì)側(cè)耳一端設(shè)置插接槽,借由此插接槽可插入定位插件，該定位插件上面凸設(shè)裝配孔，下面凸設(shè)定位凸起,該定位插件插入第一對(duì)側(cè)耳間，定位插件的凸起卡置在外管裝配孔里，所述的定位凸起借由定位插件的裝配孔和第一對(duì)側(cè)耳上的裝配孔固裝。17 / 235氣動(dòng)高枝剪伸縮型氣圖44俯視圖、52所示圖45伸縮鎖定機(jī)構(gòu)如上圖所示，該伸刀等部分組成。具塞運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力由活向定距構(gòu)件實(shí)現(xiàn)定nlli高枝剪主要包括氣缸、件.式是，壓縮空氣由氣接5:給下鋼條2,下鋼條2與從而上鋼條6通過(guò)上連產(chǎn)E向定距構(gòu)件、剪壓縮空氣推動(dòng)活緊定位裝置和

31、導(dǎo)互動(dòng)，動(dòng)刀8圖5-2整體結(jié)構(gòu)圖圖51俯視圖和定刀9咬合，將果枝剪斷，完成剪切操作。動(dòng)作結(jié)束后，由氣缸23里面的回位彈簧將活塞頂回初始位置，并帶動(dòng)動(dòng)刀8回位。當(dāng)壓下鎖緊定位裝置上的兩個(gè)壓把19時(shí)，導(dǎo)向定距構(gòu)件上的彈簧18將上鋼條6彈起，然后拉伸上連桿25實(shí)現(xiàn)高枝剪的伸縮，擴(kuò)大工作的范圍。6結(jié)語(yǔ)本課題一一伸縮型氣動(dòng)高枝剪的設(shè)計(jì)，其說(shuō)明書的編寫終于完成。經(jīng)過(guò)近兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我系統(tǒng)的熟悉并親自設(shè)計(jì)。由于以前并未接觸過(guò)此類設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了相當(dāng)多的困難，包括設(shè)計(jì)理念、思路和設(shè)計(jì)方法等很多方面，不過(guò)在自己艱苦探索和老師的細(xì)心指導(dǎo)下，終于一步一步克服了重重困難，正是在不斷的探索過(guò)程中，學(xué)會(huì)了許多

32、寶貴的知識(shí)。本文設(shè)計(jì)的氣動(dòng)高枝剪采用了可有級(jí)調(diào)節(jié)的伸縮桿，則可調(diào)節(jié)高枝剪連桿的長(zhǎng)度，解決了修剪比較高果枝的問(wèn)題，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。且采用氣缸作為動(dòng)力源，省力，減輕了果農(nóng)的勞動(dòng)強(qiáng)度。但也有不足之處，例如，伸縮鎖定機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向定距構(gòu)件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有待進(jìn)一步改善。在這次設(shè)計(jì)中，我系統(tǒng)地練習(xí)運(yùn)用了大學(xué)四年所學(xué)的基礎(chǔ)課程和專業(yè)知識(shí)。本次設(shè)計(jì)運(yùn)用了機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力學(xué)、理論力學(xué)、機(jī)械制圖等一系列知識(shí)。而且也查閱了許多相關(guān)知識(shí)的書籍和期刊，從中獲取了寶貴的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。這經(jīng)驗(yàn)對(duì)我的設(shè)計(jì)起到了至關(guān)重要的作用。通過(guò)理論與實(shí)踐的結(jié)合，使我對(duì)所學(xué)知識(shí)有了更深的認(rèn)識(shí)、理解和運(yùn)用。總的來(lái)說(shuō)，本次設(shè)計(jì)任務(wù)很重，其中有大量的繪圖和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。通過(guò)這一設(shè)計(jì)實(shí)踐,我感到自己在這方面仍存在許多不足之處。因此著手設(shè)計(jì)時(shí)，必須從實(shí)際情況出發(fā)，力求設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡(jiǎn)單、維修方便的伸縮型氣動(dòng)高枝剪。參考文獻(xiàn)郭輝，韓長(zhǎng)杰.氣動(dòng)果樹(shù)剪枝機(jī)的設(shè)計(jì)與研究J.農(nóng)機(jī)化研究.2009.11（1，148-149左健民.液壓與氣壓傳動(dòng)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.33徐瀕主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).5：第2版M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003張利平等編著.液壓氣動(dòng)技術(shù)速查手冊(cè)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)5第4版M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，200