(20)-4.1.1 案例一 多功能綠化養(yǎng)護(hù)機(jī)

機(jī)電設(shè)計(jì)創(chuàng)新第十五講案例一：多功能綠化養(yǎng)護(hù)機(jī)一、作品的研究背景目前國產(chǎn)園林綠化機(jī)械設(shè)備DCM1665型手推式剪草機(jī)SY-LM46自走式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)草坪機(jī)(圖1)CG428小型背負(fù)式割草機(jī)(圖2)多功能綠籬修剪機(jī)(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(jī)械的研究與應(yīng)用存在以問題機(jī)械利用率低適應(yīng)性不強(qiáng)通用性能差其主要原因一是每種機(jī)械的用途單一，如剪草機(jī)只用于剪草，而不能再作其它的用途；二是自動(dòng)化程度較低、操作者勞動(dòng)強(qiáng)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(jī)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(jìn)行。一、作品的研究背景二、團(tuán)隊(duì)的組建二、團(tuán)隊(duì)的組建團(tuán)隊(duì)：非凡^四道風(fēng)指導(dǎo)教師牛得學(xué)團(tuán)隊(duì)成員周平華廖增成苑學(xué)龍尚曉峰參賽項(xiàng)目工業(yè)與工程設(shè)計(jì)大賽、機(jī)電工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要軟件SolidworksKeyshotAE會(huì)聲會(huì)影三、主要研究的內(nèi)容功能綠化養(yǎng)護(hù)機(jī)以電動(dòng)四輪小車為平臺(tái)綠籬修剪機(jī)構(gòu)雜草清理機(jī)構(gòu)草坪修剪機(jī)構(gòu)農(nóng)藥噴灑機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)綠籬造型修剪、雜草及低矮灌木叢清理、草坪修剪、自動(dòng)配比農(nóng)藥噴灑等功能。其整體設(shè)計(jì)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(dòng)電機(jī)；3角度調(diào)節(jié)平臺(tái)；4機(jī)械臂；5電動(dòng)推桿；6控制保護(hù)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(hù)罩；14電動(dòng)千斤頂；15前輪；16升降導(dǎo)軌；17低矮灌木清理刀具；18電動(dòng)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(jī)械手的研究6自由度綠籬修剪機(jī)械手運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究針對(duì)于園林低矮灌木叢、雜草等植物的修剪與清理，設(shè)計(jì)一種安裝于整車前側(cè)的清理修剪機(jī)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(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)構(gòu)、前懸掛系統(tǒng)以及前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。底盤割草機(jī)構(gòu)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)割草刀片，降低噪聲；升降功能由電動(dòng)千斤頂配合減速電機(jī)實(shí)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(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)三、主要研究的內(nèi)容4自動(dòng)農(nóng)藥配比噴灑機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)由電動(dòng)液壓泵提供噴藥動(dòng)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(shí)現(xiàn)噴藥功能。三、主要研究的內(nèi)容5整機(jī)智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制策略研究智能控制系統(tǒng)是實(shí)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(jī)械手、前置低矮灌木叢清理修剪機(jī)構(gòu)、草坪剪草機(jī)構(gòu)、農(nóng)藥噴灑機(jī)構(gòu)等部件的協(xié)調(diào)控制策略，構(gòu)建實(shí)現(xiàn)多功能園林綠化養(yǎng)護(hù)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(shí)現(xiàn)智能化高效作業(yè)。三、主要研究的內(nèi)容5整機(jī)智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制策略研究

三、主要研究的內(nèi)容5整機(jī)智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(hù)機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)利用Solidworks三維建模軟件設(shè)計(jì)低碳多功能園林綠化養(yǎng)護(hù)裝置虛擬樣機(jī)，如圖8所示，基于多體動(dòng)力學(xué)分析軟件ADAMS，開展樣機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析與仿真，優(yōu)化設(shè)計(jì)整機(jī)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(xiàng)目研究所要解決的關(guān)鍵問題綜合虛擬樣機(jī)機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析機(jī)械控制理論分析多種實(shí)驗(yàn)測試樣機(jī)制作與試驗(yàn)優(yōu)化按照多機(jī)構(gòu)融合構(gòu)建新功能項(xiàng)目調(diào)研方案制定圖樣設(shè)計(jì)虛擬樣機(jī)模擬仿真樣機(jī)試制園林場地試驗(yàn)改進(jìn)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(jì)的模型畫出詳細(xì)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(gè)非標(biāo)的零件圖，圖紙要盡量詳細(xì)清晰并符合國家標(biāo)準(zhǔn)，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(jì)的模型畫出詳細(xì)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(gè)非標(biāo)的零件圖，圖紙要盡量詳細(xì)清晰并符合國家標(biāo)準(zhǔn)，以便后期的零部件的加工和裝配。五、加工制作過程2當(dāng)所有的圖紙都畫出后就要進(jìn)行列出作品的詳細(xì)結(jié)構(gòu)清單；需要購置那些器件要提前做好計(jì)劃；比如那些零件是非標(biāo)準(zhǔn)件，需要單獨(dú)加工的，那些是標(biāo)準(zhǔn)件，可以直接購買的。五、加工制作過程多功能綠化養(yǎng)護(hù)機(jī)器件購置清單序號(hào)名稱型號(hào)（規(guī)格）數(shù)量1推桿電機(jī)12V,9mm/s22矩形管30mm*50mm2個(gè)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(dǎo)軌+光軸700mm2條8滑塊HSR20AM4個(gè)9絲杠內(nèi)徑12mm外徑16mm2根10銅柱法蘭內(nèi)徑12mm外徑16mm2個(gè)11轉(zhuǎn)向推桿電機(jī)12V150mm112彩色噴漆500ml913后輪傳動(dòng)鏈及鏈輪淬火鋼114螺桿M8115螺栓螺母M20*120mm216驅(qū)動(dòng)電機(jī)12V117大扭力減速電機(jī)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(jī)634224555單出軸減速電機(jī)555225舵機(jī)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(gè)30電源12V1個(gè)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(dāng)所有的零件備齊后就可以開始加工了可以先做機(jī)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(jī)裝配好做完后就要進(jìn)行調(diào)試了，在調(diào)試的過程中也要注意，先調(diào)試手動(dòng)工作模式，再調(diào)試自動(dòng)工作模式，調(diào)試好后要去實(shí)驗(yàn)場地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。五、加工制作過程

六、本作品的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)1綠籬修剪機(jī)構(gòu)由二級(jí)推桿電機(jī)組成的機(jī)械臂為平臺(tái)，通過傳感器檢測出需要修剪綠籬高度，機(jī)械臂自動(dòng)調(diào)節(jié)到合適高度，消除了需要人工調(diào)節(jié)的不準(zhǔn)確性，并且通過單片機(jī)自動(dòng)控制推桿電機(jī)進(jìn)給量，實(shí)現(xiàn)綠籬修剪刀具的角度定量調(diào)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)綠籬的造型修剪功能；2通過測量綠化帶的長度，計(jì)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(yàn)等問題；六、本作品的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)3綠籬修剪刀片采用雙曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為切刀運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以將減速電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)變成為切刀上下的平動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)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