(20)-4.1.1 案例一 多功能绿化养护机

机电设计创新第十五讲案例一：多功能绿化养护机一、作品的研究背景目前国产园林绿化机械设备DCM1665型手推式剪草机SY-LM46自走式汽油发动机草坪机(图1)CG428小型背负式割草机(图2)多功能绿篱修剪机(图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园林绿化机械的研究与应用存在以问题机械利用率低适应性不强通用性能差其主要原因一是每种机械的用途单一，如剪草机只用于剪草，而不能再作其它的用途；二是自动化程度较低、操作者劳动强度高、噪音较大等问题；三是工作可靠性差，这主要是由于操作者技术水平以及机械本身性能差，经常发生故障，直接影响园林绿化作业的顺利进行。一、作品的研究背景二、团队的组建二、团队的组建团队：非凡^四道风指导教师牛得学团队成员周平华廖增成苑学龙尚晓峰参赛项目工业与工程设计大赛、机电工程结构设计主要软件SolidworksKeyshotAE会声会影三、主要研究的内容功能绿化养护机以电动四轮小车为平台绿篱修剪机构杂草清理机构草坪修剪机构农药喷洒机构可实现绿篱造型修剪、杂草及低矮灌木丛清理、草坪修剪、自动配比农药喷洒等功能。其整体设计如图1所示。三、主要研究的内容1绿篱修剪刀具；2驱动电机；3角度调节平台；4机械臂；5电动推杆；6控制保护壳；7顶部高压喷枪；8水箱；9高压液泵；10农药箱；11尾部农药喷洒管道；12后轮；13底盘剪草保护罩；14电动千斤顶；15前轮；16升降导轨；17低矮灌木清理刀具；18电动推杆三、主要研究的内容1基于ADAMS和ANSYS的6自由度绿篱修剪机械手的研究6自由度绿篱修剪机械手运动姿态、结构设计及仿真三、主要研究的内容球形绿篱修剪弧形角度可调刀具的研究弧形角度可调刀具三、主要研究的内容球形绿篱修剪弧形角度可调刀具的研究每节刀具单元三、主要研究的内容2前置低矮灌木丛清理修剪机构优化设计研究针对于园林低矮灌木丛、杂草等植物的修剪与清理，设计一种安装于整车前侧的清理修剪机构。三、主要研究的内容

三、主要研究的内容

没有图三、主要研究的内容3底盘及草坪剪草机构的优化设计设计底盘结构为承载式车身骨架和车轮组成，包括后轮驱动机构、前悬挂系统以及前轮转向机构。底盘割草机构由电机驱动割草刀片，降低噪声；升降功能由电动千斤顶配合减速电机实现，确保了均匀的割草高度。三、主要研究的内容3底盘及草坪剪草机构的优化设计三、主要研究的内容4自动农药配比喷洒机构设计农药喷洒系统由电动液压泵提供喷药动力、通过Y形分流管分别与车顶部高压水枪、车尾部扇形喷雾系统连接、可以实现喷药功能。三、主要研究的内容5整机智能控制系统设计与控制策略研究智能控制系统是实现低碳多功能园林绿化装置控制的核心部件。提出6自由度绿篱修剪机械手、前置低矮灌木丛清理修剪机构、草坪剪草机构、农药喷洒机构等部件的协调控制策略，构建实现多功能园林绿化养护装置的智能控制方法，开发基于嵌入式MCU的智能控制系统，实现智能化高效作业。三、主要研究的内容5整机智能控制系统设计与控制策略研究

三、主要研究的内容5整机智能控制系统设计与控制策略研究

三、主要研究的内容6多功能绿化养护机整机结构优化设计利用Solidworks三维建模软件设计低碳多功能园林绿化养护装置虚拟样机，如图8所示，基于多体动力学分析软件ADAMS，开展样机运动学和动力学分析与仿真，优化设计整机结构。三、主要研究的内容三、主要研究的内容三、主要研究的内容三、主要研究的内容

四、研究方法和技术路线围绕项目研究所要解决的关键问题综合虚拟样机机械运动学和动力学分析机械控制理论分析多种实验测试样机制作与试验优化按照多机构融合构建新功能项目调研方案制定图样设计虚拟样机模拟仿真样机试制园林场地试验改进研究四、研究方法和技术路线

五、加工制作过程1首先要根据三维软件优化设计的模型画出详细的图纸大家要注意所出的图纸必须是工程图纸，要有装配图和各个非标的零件图，图纸要尽量详细清晰并符合国家标准，以便后期的零部件的加工和装配。五、加工制作过程1首先要根据三维软件优化设计的模型画出详细的图纸大家要注意所出的图纸必须是工程图纸，要有装配图和各个非标的零件图，图纸要尽量详细清晰并符合国家标准，以便后期的零部件的加工和装配。五、加工制作过程2当所有的图纸都画出后就要进行列出作品的详细结构清单；需要购置那些器件要提前做好计划；比如那些零件是非标准件，需要单独加工的，那些是标准件，可以直接购买的。五、加工制作过程多功能绿化养护机器件购置清单序号名称型号（规格）数量1推杆电机12V,9mm/s22矩形管30mm*50mm2个3白铁皮1000*400014方形管30*30*21.55方形管20*2026方形管40*40*227导轨+光轴700mm2条8滑块HSR20AM4个9丝杠内径12mm外径16mm2根10铜柱法兰内径12mm外径16mm2个11转向推杆电机12V150mm112彩色喷漆500ml913后轮传动链及链轮淬火钢114螺杆M8115螺栓螺母M20*120mm216驱动电机12V117大扭力减速电机12V218滑块SCS10UU219轴承内径10MM1620光轴直径10MM221螺丝、丝杠内径12外径16122继电开关223634蜗轮蜗杆直流减速电机634224555单出轴减速电机555225舵机MG996626定制M20加长螺栓1000mm碳钢1271504轴承座1504228内径20外径40轴承碳钢229继电器模块12V1个30电源12V1个31杜邦线1卷32履带轮Rot—s3履带底盘13312V电瓶i18650234弹簧不锈钢压簧0.68035万向轮1寸836M12空心轴M4137M10空心轴M10138同步轮内孔102五、加工制作过程3当所有的零件备齐后就可以开始加工了可以先做机架、底座等部分；再做各部分的部件；然后把所有的部件都组装起来；最后再做控制部分。五、加工制作过程五、加工制作过程4整机装配好做完后就要进行调试了，在调试的过程中也要注意，先调试手动工作模式，再调试自动工作模式，调试好后要去实验场地进行实验。五、加工制作过程

六、本作品的主要创新点1绿篱修剪机构由二级推杆电机组成的机械臂为平台，通过传感器检测出需要修剪绿篱高度，机械臂自动调节到合适高度，消除了需要人工调节的不准确性，并且通过单片机自动控制推杆电机进给量，实现绿篱修剪刀具的角度定量调节，最终实现绿篱的造型修剪功能；2通过测量绿化带的长度，计算出需要多大的波峰、波长，在程序中输入数据，便可修剪出美丽的波浪形绿化带，消除了需要丰富的操作经验等问题；六、本作品的主要创新点3绿篱修剪刀片采用双曲柄滑块机构作为切刀运动的传动机构，可以将减速电机的转动变成为切刀上下的平动，进而实现对绿篱的高效修剪；4本产品可集草坪割草、绿篱修剪、前置剪草、喷洒农药功能于一体，并且通过编写