(20)-4.1.1 案例一 多功能綠化養(yǎng)護機

機電設(shè)計創(chuàng)新第十五講案例一：多功能綠化養(yǎng)護機一、作品的研究背景目前國產(chǎn)園林綠化機械設(shè)備DCM1665型手推式剪草機SY-LM46自走式汽油發(fā)動機草坪機(圖1)CG428小型背負式割草機(圖2)多功能綠籬修剪機(圖3)一、作品的研究背景

一、作品的研究背景

一、作品的研究背景

一、作品的研究背景目前園林綠化機械的研究與應用存在以問題機械利用率低適應性不強通用性能差其主要原因一是每種機械的用途單一，如剪草機只用于剪草，而不能再作其它的用途；二是自動化程度較低、操作者勞動強度高、噪音較大等問題；三是工作可靠性差，這主要是由于操作者技術(shù)水平以及機械本身性能差，經(jīng)常發(fā)生故障，直接影響園林綠化作業(yè)的順利進行。一、作品的研究背景二、團隊的組建二、團隊的組建團隊：非凡^四道風指導教師牛得學團隊成員周平華廖增成苑學龍尚曉峰參賽項目工業(yè)與工程設(shè)計大賽、機電工程結(jié)構(gòu)設(shè)計主要軟件SolidworksKeyshotAE會聲會影三、主要研究的內(nèi)容功能綠化養(yǎng)護機以電動四輪小車為平臺綠籬修剪機構(gòu)雜草清理機構(gòu)草坪修剪機構(gòu)農(nóng)藥噴灑機構(gòu)可實現(xiàn)綠籬造型修剪、雜草及低矮灌木叢清理、草坪修剪、自動配比農(nóng)藥噴灑等功能。其整體設(shè)計如圖1所示。三、主要研究的內(nèi)容1綠籬修剪刀具；2驅(qū)動電機；3角度調(diào)節(jié)平臺；4機械臂；5電動推桿；6控制保護殼；7頂部高壓噴槍；8水箱；9高壓液泵；10農(nóng)藥箱；11尾部農(nóng)藥噴灑管道；12后輪；13底盤剪草保護罩；14電動千斤頂；15前輪；16升降導軌；17低矮灌木清理刀具；18電動推桿三、主要研究的內(nèi)容1基于ADAMS和ANSYS的6自由度綠籬修剪機械手的研究6自由度綠籬修剪機械手運動姿態(tài)、結(jié)構(gòu)設(shè)計及仿真三、主要研究的內(nèi)容球形綠籬修剪弧形角度可調(diào)刀具的研究弧形角度可調(diào)刀具三、主要研究的內(nèi)容球形綠籬修剪弧形角度可調(diào)刀具的研究每節(jié)刀具單元三、主要研究的內(nèi)容2前置低矮灌木叢清理修剪機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究針對于園林低矮灌木叢、雜草等植物的修剪與清理，設(shè)計一種安裝于整車前側(cè)的清理修剪機構(gòu)。三、主要研究的內(nèi)容

三、主要研究的內(nèi)容

沒有圖三、主要研究的內(nèi)容3底盤及草坪剪草機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計設(shè)計底盤結(jié)構(gòu)為承載式車身骨架和車輪組成，包括后輪驅(qū)動機構(gòu)、前懸掛系統(tǒng)以及前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)。底盤割草機構(gòu)由電機驅(qū)動割草刀片，降低噪聲；升降功能由電動千斤頂配合減速電機實現(xiàn)，確保了均勻的割草高度。三、主要研究的內(nèi)容3底盤及草坪剪草機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計三、主要研究的內(nèi)容4自動農(nóng)藥配比噴灑機構(gòu)設(shè)計農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)由電動液壓泵提供噴藥動力、通過Y形分流管分別與車頂部高壓水槍、車尾部扇形噴霧系統(tǒng)連接、可以實現(xiàn)噴藥功能。三、主要研究的內(nèi)容5整機智能控制系統(tǒng)設(shè)計與控制策略研究智能控制系統(tǒng)是實現(xiàn)低碳多功能園林綠化裝置控制的核心部件。提出6自由度綠籬修剪機械手、前置低矮灌木叢清理修剪機構(gòu)、草坪剪草機構(gòu)、農(nóng)藥噴灑機構(gòu)等部件的協(xié)調(diào)控制策略，構(gòu)建實現(xiàn)多功能園林綠化養(yǎng)護裝置的智能控制方法，開發(fā)基于嵌入式MCU的智能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)智能化高效作業(yè)。三、主要研究的內(nèi)容5整機智能控制系統(tǒng)設(shè)計與控制策略研究

三、主要研究的內(nèi)容5整機智能控制系統(tǒng)設(shè)計與控制策略研究

三、主要研究的內(nèi)容6多功能綠化養(yǎng)護機整機結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計利用Solidworks三維建模軟件設(shè)計低碳多功能園林綠化養(yǎng)護裝置虛擬樣機，如圖8所示，基于多體動力學分析軟件ADAMS，開展樣機運動學和動力學分析與仿真，優(yōu)化設(shè)計整機結(jié)構(gòu)。三、主要研究的內(nèi)容三、主要研究的內(nèi)容三、主要研究的內(nèi)容三、主要研究的內(nèi)容

四、研究方法和技術(shù)路線圍繞項目研究所要解決的關(guān)鍵問題綜合虛擬樣機機械運動學和動力學分析機械控制理論分析多種實驗測試樣機制作與試驗優(yōu)化按照多機構(gòu)融合構(gòu)建新功能項目調(diào)研方案制定圖樣設(shè)計虛擬樣機模擬仿真樣機試制園林場地試驗改進研究四、研究方法和技術(shù)路線

五、加工制作過程1首先要根據(jù)三維軟件優(yōu)化設(shè)計的模型畫出詳細的圖紙大家要注意所出的圖紙必須是工程圖紙，要有裝配圖和各個非標的零件圖，圖紙要盡量詳細清晰并符合國家標準，以便后期的零部件的加工和裝配。五、加工制作過程1首先要根據(jù)三維軟件優(yōu)化設(shè)計的模型畫出詳細的圖紙大家要注意所出的圖紙必須是工程圖紙，要有裝配圖和各個非標的零件圖，圖紙要盡量詳細清晰并符合國家標準，以便后期的零部件的加工和裝配。五、加工制作過程2當所有的圖紙都畫出后就要進行列出作品的詳細結(jié)構(gòu)清單；需要購置那些器件要提前做好計劃；比如那些零件是非標準件，需要單獨加工的，那些是標準件，可以直接購買的。五、加工制作過程多功能綠化養(yǎng)護機器件購置清單序號名稱型號（規(guī)格）數(shù)量1推桿電機12V,9mm/s22矩形管30mm*50mm2個3白鐵皮1000*400014方形管30*30*21.55方形管20*2026方形管40*40*227導軌+光軸700mm2條8滑塊HSR20AM4個9絲杠內(nèi)徑12mm外徑16mm2根10銅柱法蘭內(nèi)徑12mm外徑16mm2個11轉(zhuǎn)向推桿電機12V150mm112彩色噴漆500ml913后輪傳動鏈及鏈輪淬火鋼114螺桿M8115螺栓螺母M20*120mm216驅(qū)動電機12V117大扭力減速電機12V218滑塊SCS10UU219軸承內(nèi)徑10MM1620光軸直徑10MM221螺絲、絲杠內(nèi)徑12外徑16122繼電開關(guān)223634蝸輪蝸桿直流減速電機634224555單出軸減速電機555225舵機MG996626定制M20加長螺栓1000mm碳鋼1271504軸承座1504228內(nèi)徑20外徑40軸承碳鋼229繼電器模塊12V1個30電源12V1個31杜邦線1卷32履帶輪Rot—s3履帶底盤13312V電瓶i18650234彈簧不銹鋼壓簧0.68035萬向輪1寸836M12空心軸M4137M10空心軸M10138同步輪內(nèi)孔102五、加工制作過程3當所有的零件備齊后就可以開始加工了可以先做機架、底座等部分；再做各部分的部件；然后把所有的部件都組裝起來；最后再做控制部分。五、加工制作過程五、加工制作過程4整機裝配好做完后就要進行調(diào)試了，在調(diào)試的過程中也要注意，先調(diào)試手動工作模式，再調(diào)試自動工作模式，調(diào)試好后要去實驗場地進行實驗。五、加工制作過程

六、本作品的主要創(chuàng)新點1綠籬修剪機構(gòu)由二級推桿電機組成的機械臂為平臺，通過傳感器檢測出需要修剪綠籬高度，機械臂自動調(diào)節(jié)到合適高度，消除了需要人工調(diào)節(jié)的不準確性，并且通過單片機自動控制推桿電機進給量，實現(xiàn)綠籬修剪刀具的角度定量調(diào)節(jié)，最終實現(xiàn)綠籬的造型修剪功能；2通過測量綠化帶的長度，計算出需要多大的波峰、波長，在程序中輸入數(shù)據(jù)，便可修剪出美麗的波浪形綠化帶，消除了需要豐富的操作經(jīng)驗等問題；六、本作品的主要創(chuàng)新點3綠籬修剪刀片采用雙曲柄滑塊機構(gòu)作為切刀運動的傳動機構(gòu)，可以將減速電機的轉(zhuǎn)動變成為切刀上下的平動，進而實現(xiàn)對綠籬的高效修剪；4本產(chǎn)品可集草坪割草、綠籬修剪、前置剪草、噴灑農(nóng)藥功能于一體，并且通過編寫