半自动园林景观修剪机设计【10张cad图纸+说明书完整资料】

喜欢就充值下载吧。。资源目录里展示的文件全都有，，请放心下载，，有疑问咨询QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜欢就充值下载吧。。资源目录里展示的文件全都有，，请放心下载，，有疑问咨询QQ:414951605或者1304139763 ======================== X大红鹰学院 毕业设计(论文) 半自动园林景观修剪机设计 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 摘要 随着人们物质文化生活需求的提高，人们逐渐环保要求也在不断提高，城市绿地建设和维护量量的草坪上机械在社会需求的同时提高增长，导致草坪快速发展机械行业。 这项研究是一个半自动修剪景观设计，介绍了历史和园林修剪机的当前状态。这一景观主要用于大中型草坪修剪剪和维护，都需要有良好的机械性能，安全性和修剪草坪的质量。这种设计的园林修剪机，使用现有的园林修剪机的车中，只有园林修剪机叶片和传动设计和模型设计的一个重要组成部分。在现代技术的基础上，机械和美学原理相结合，利用机械设计理论的基础上，根据实际情况，选择合适的工具，电机等来实现这种设计的终极目标。 关键词：，家居，园林修剪机，结构设计，电池; 33 Abstract With the requirement of people for material and cultural life level improving, people gradually to the environmental requirements are also rising, the amount of urban green building and repair quantity increased, at the same time the community on the turf machinery growing demand, driven by the high-speed development of lawn machinery industry. This paper is a kind of semi automatic pruning machine landscape design, introduces the history and present situation of landscape trimmers. This landscape pruning machine is mainly used for large and medium-sized lawn mowing and maintenance requirements, with mechanical properties, safety performance and good quality of lawn. In this paper, the design is a key component of landscape trimmers, landscape trimmers use existing car, only to the landscape trimmer blade and transmission mechanism design and model design. Based on modern technology, combined with mechanics and aesthetics, the use of mechanical design theory, according to the actual situation, select the appropriate tool, motor to achieve the ultimate goal of this design. Keywords: landscape, household, trimming machine, structure design, battery; 目录 摘要 II Abstract III 1 绪 论 1 1.1国内外景观修剪机的应用市场以及开发现状 1 1.2景观修剪机的发展现状及未来发展方向 1 1.3研究目的及意义 3 1.4景观修剪机的工作原理和机械结构 3 1.5研究的主要内容和方法 4 2 景观修剪机总体设计 5 3 景观修剪机系统传动装置的机械计算 6 3.1带传动动力设计计算 6 3.2刀具的设计及计算 12 3.2.1刀具的概述 12 3.2.2刀具的运动分析 13 3.2.3刀具的结构尺寸及相关参数 14 3.3 端面齿轮及拨杆的设计部分 15 3.3.1端面齿轮和拨杆的概述 15 3.3.2 端面齿轮和拨杆的运动分析 15 4 控制系统的设计 20 4.1 控制系统总体方案 20 4.2 鉴向 20 4.3 计数的扩展 21 4.4 中断的扩展 23 4.5 数摸转换器的选择 24 4.6 电机驱动芯片选择 26 总 结 30 致 谢 31 参考文献 32 1 绪 论 1.1国内外景观修剪机的应用市场以及开发现状 19世纪中期，大多数仍在使用镰刀修剪草坪或放牧牛羊，保持草整洁性质。随着高尔夫，网球和足球等运动的兴起，保持完美的操场草地使它成为重中之重。英国人埃德温萌芽使用发明滚刀剪草机旋转机械的工作原理，在英国上市的产品已广泛欢迎，其次是美国的继任者。 1868年，美国第一专利剪草机，草坪美国业界也由此开始。但这几年，将有大约剪草机37项专利发明。到1881年，共有4万多台进行生产和销售的割草机。最初的人类动力草坪割草机;在1890年，英国开始设计动力的剪草机。从蒸汽动力的一个小内燃机驱动的最初的发展带动; 1909年，美国科学家莱尼制成割草机机动专利，虽然割草机由汽油发动机驱动的，但整个设备马拉仍然行走。 在草坪机械的发展历史，二战是一个转折点。之前和之后的20世纪30年代，年生产各类割草机约3万台的数量。战争结束后，美国的经济复苏，使低军人不付现金买房子，大量的建设和销售的房屋，草坪修剪机械推动大幅上涨生产的快速发展，1947年达36万台，同比增长700万台，1974年。自20世纪70年代末，市场上销售的割草机逐渐趋向饱和，但每年依然在500万-600万台。割草机的同时提高其性能的数目也得到了改善。 1950年，美国的第一个无线电控制的割草机出生; 1978年，C1arence诺克开发的草坪可以编程的割草机“;在20世纪80年代，一些新的草坪设备投放市场再次，由于地膜覆盖割草机，伐木机，Lawndethatcher，修剪机，以及清洁与鼓风机，草坪草坪真空，草坪清扫车，到80年代后期，修剪机被认为是一个普通的家用电器。 中国的生产割草机的起步较晚，一般小规模生产者，该产品采用了单一的，少数品种，不能满足要求，质量与发达国家相比还有很大的差距。所以很长一段时间，草坪剪草机大多是进口，主要来自日本，美国，意大利和瑞典。据统计，在1999年约30000台，其中80％是进口的割草机销售;各类在2000年拥有的草坪机械的总额超过1300万台，割草机进口31,600左右的单位;在过去的两年里，草坪机械，围绕全年国内销售的草坪机械的30％的年均增长速度约为1.2十亿至1.3亿元，其中机械从国外进口占国内生产它自己的85％该产品约占15％，其总销量约10000台。 1.2景观修剪机的发展现状及未来发展方向 起初OPEI（户外电力设备研究所）园林修剪机的定义是：“既然产生的功率可以乘坐汽车，草坪花园的割草一般使用，犁地，他们通常不能被用来冷却空气的四冲程发电机，一般为12。或更少马力发动机或由电力或拖动（电池）被启动。旋转刀片切割装置通过皮带或链条与发动机连接，有些含有一个轴用于将动力传递到附加的其他维修工具，但大多数人不是“其实OPEI定义园林修剪机具有很多非常专业的定义 - 后置发动机园林修剪机，园艺拖拉机和发动机前置的草坪拖拉机。每个视图都有自己的规范修剪，使公司得以正确分类装运营销。 随着科学技术的发展，新技术的不断完善，随着新技术的电子产品，新材料，导航定位技术在园林剪不断的使用。现在人们有更多的不仅仅是园林修剪机作为一种常见的工具，但给了它很多的其他的意义。 随着对环境的关注，越来越多的中国城市的绿化面积，草坪品种往往富含草坪业的快速发展使得草坪修剪景观的需求也越来越大。但是，由于中国的经济水平不高，多数的绿色是保护只是低水平，园林修剪机以前的动物被用于更经常修剪机的景观，由马或牛牵引完成割草作业。国外园林机械工业和消费市场已经相当成熟。通过推出电动剪景观，园林修剪机将在该国的绿色事业越来越大的作用。 （1）电子，研究和使用新园林修剪机的新材料和制造方法的发展将会对未来一个显著影响在未来的园林修剪机的设计，内部的设备可以使用更多的电子技术。人机界面工具的信息接口将是开发的重点，包括显示产生和其他反馈装置中，而不是目前直接通过操作者的视觉反馈。 HMI自动化系统将越来越高，园林修剪机将发展朝着智能化的方向发展，如自动导航系统，自动定位系统和自动测试系统，甚至无人园林修剪机的出现。 （2）外观将更加个性化，更多样化的类型 从收集到的信息，目前大多数市场园林修剪机都是相似的外观，缺乏创新和变化。针对目前国内园林修剪机形成一个单一的颜色，如缺乏操作方便和舒适不够，园林修剪机应该是在功能和外观上的突破。在不久的将来，肯定会有越来越多的丰富车型，以满足不同个体的需求。园林修剪机市场将进一步完善和多样化，更适合不同场合和景观树种修剪机不同的切割需求将出现。例如，使用不同的个性化设计的基团，以及高度为不同类型的牧场和草地的，所以不同的从周围环境的具体设计做出相应的调整和变化，分别。 （3）的驾驶性能的改善，将来园林修剪机，这将使操作员的工作一种享受，或松弛的形式。当然，随着科技和技术的园林修剪机的进步不断提高驾驶性能，驾驶舒适性也将继续增加。你甚至可以把它看作是交通工具，还是一种休闲方式。在中国，由于条件等方面的原因，还没有形成这样的认识。在国外，经常举行剪景观或风景设计大赛剪游戏，有很多的园林修剪机俱乐部。这说明，人们不只是园林修剪机作为一种常见的工具来使用，但给了它很多的其他的意义。 1.3研究目的及意义 随着人们物质文化生活需求的提高，人们逐渐环保要求也在不断提高，城市绿地建设和维护量量的草坪上机械在社会需求的同时提高增长，导致草坪快速发展机械行业。市面上出售的有一个工作园林修剪机大多低效，劳动强度大等缺点，为了改善这种情况上，该研究的设计显示修剪景观成为必要。 目前研究的设计旨在提高园林修剪机，不改变现有的园林修剪机的工作原理，提高园林修剪机观赏性，结构简单，提高了工作效率。这一阶段的研究园林修剪机的目的是现代技术的基础上，机械和美学原理相结合，利用机械设计理论，利用简单的机械结构，选择适当的工具来实现这个设计的终极目标。 为了更好地满足研究的目的，设计要求，位置园林修剪机工具，以改善安置观赏性非常重要的选择的工具对工作效率产生重大影响。该研究主要集中在设计中既要完成的园林修剪机的改进。 1.4景观修剪机的工作原理和机械结构 割草机械可以根据功率和人推迁移率可分为两大类。按下电源分为柴油，汽油发动机和电动机驱动的三类。在小型汽油动力更常见，而用于大型割草机械，如牧草园林修剪机的柴油;当地割草刀运动可分为滚刀，旋转刀和剪切3种;可根据切刀旋转刀，滚刀的形状来划分，往复式切割器的风格和连枷等;通过在分类的形式的驱动程序，可分为推式（步行样式），自走，（驱动方式）;通过支持电源和做法手推，手实现风格，手自走式，驾驶风格，拖拉机，割草机等割草宽度一般为400〜l000mm，修剪高度为15〜l0Omm有几个可调的齿轮。 （1）滚刀剪草机 它由用刀片和固定底刀鼓。滚刀的形状像一个圆筒松鼠，螺旋铣刀安装在圆筒形表面，炉灶阀杆相对于所述底部旋转带动刀切割产生一个逐渐滑动剪切将切割茎。质量滚刀割草机的割草取决于叶片和滚刀滚刀速度，在滚刀刀片的数目的数量越多的道路削，草切割和更详细的单位长度的个数，叶片的数量滚刀一般从3至12个;滚刀的速度越高，切下更详细的草地上。滚刀割草机是最常用的高品质的割草机模型高草坪3〜80毫米，这是昂贵的，维修的要求很高。 （2）旋转刀的割草机（也称为吊刀） 这是命悬横向直立轴高速旋转的刀片击中了上刀切草。其工作装置是草屑的长条形，或在横向切刀，高速旋转的刀片的割草机刀片刀和切茎的碰撞，用于切割无支持。类风扇叶片的形状，以高速，在一定的真空的地面吹出直立茎，容易切割并与壳体形式托珀斯任何人来设置割的草背后意味着涡流或套管从溢出草坪的适当范围内割草喷出，它的价格相对低廉，保养，维修，使用方便，是国内外最流行的割草机。 （3）连枷割草机 其中切割装置垂直于地面由多个在旋转轴铰接叶片的旋转组合物中，当高速旋转，在离心力的作用，它是垂直于叶片为核心枷的轴线，端部切割刀片不断冲击杆。由于刀片铣刀，乔木或铰链，当它涉及到连续硬物的冲击而不损坏机器可避免。 （4）甩绳割草机 其工作设备由尼龙绳草磁盘恢复人体盾牌组件构建。当高速旋转的盘草，尼龙绳在离心力作用下伸出来，像一堆直刀，切断茎赶紧打草。由于尼龙绳是灵活的，当它击中一个障碍让步，不会损坏机器本身，它不会有一个更大的障碍损坏。 1.5研究的主要内容和方法 本文针对景观修剪机，主要的设计和分析工具零件的设计和聚焦的整体结构。园林修剪机应用普遍持乐观态度，因为绿色园林修剪机家族意识的作用明确和建议。现在的园林修剪机虽多，但大多数的园林修剪机的复杂的结构，价格昂贵，很少使用。该园林修剪机主要设计用于家庭草坪，电池驱动，结构规范，安全。 这项研究的主要内容包括： 1）了解国内外市场的应用，以及小型园林修剪机的发展现状; 2）熟悉景观工程和机械修剪机的结构;特性及设计参数 3）比较市场小园林修剪机，的优点和缺点的详细数据; 4）画出的小园林修剪机及关键零件图的组装计划的结构; 2 景观修剪机总体设计 景园林修剪机的整体设计参数： 选择电池驱动，修剪高度20-70mm，园林修剪机最大宽度240毫米。 第一步是了解的景观草坪修剪机的功能。草坪面积会影响你的选择的发动机马力和草坪地形特点决定了园林修剪机应具备的性能。 如果驱动器的DC马达没有问题，只要在额定电压的电池组，并在其上​​的直流电动机的电压匹配。如果交流电机驱动，就需要用交流电机驱动的逆变器的交流电动机驱动相匹配。如果是其他的马达也需要以驱动其它电机一个与其他电动机驱动器的匹配。 此款是小型的家庭园林修剪机。选择是电池驱动。 由于汽油发动机的成本高，经常需要维修，设计的首选电池驱动，绿色环保，操作方便，更适合风景修剪。 园林修剪机切割宽度因修剪，以确保及时完成工作的大草坪。手工园林修剪机需要动粗，效率低下。园林修剪机修剪完成一天所需的任务，在园林修剪机只需要几个小时才能完成。手推远更有效。 数据的原始设计：“半自动剪景观”的驱动程序使用汽油发动机1.5KW;修剪剪速度：1.5M2 /每分钟;修剪过程完全自动化。 3 景观修剪机系统传动装置的机械计算 3.1带传动动力设计计算 输出功率P=1.5kW,转速n1=1500r/min,n2=850r/min 计算设计功率Pd 表4 工作情况系数 工作机 原动机 ⅰ类 ⅱ类 一天工作时间/h 10~16 10~16 载荷 平稳 液体搅拌机；离心式水泵；通风机和鼓风机（）；离心式压缩机；轻型运输机 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 载荷 变动小 带式运输机（运送砂石、谷物），通风机（）；发电机；旋转式水泵；金属切削机床；剪床；压力机；印刷机；振动筛 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 载荷 变动较大 螺旋式运输机；斗式上料机；往复式水泵和压缩机；锻锤；磨粉机；锯木机和木工机械；纺织机械 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 载荷 变动很大 破碎机（旋转式、颚式等）；球磨机；棒磨机；起重机；挖掘机；橡胶辊压机 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 根据V带的载荷平稳，两班工作制（16小时），查《机械设计》P296表4， 取KA＝1.1。即 选择带型 普通V带的带型根据传动的设计功率Pd和小带轮的转速n1按《机械设计》P297图13－11选取。 根据算出的Pd＝1.65kW及小带轮转速n1＝1500r/min ，查图得：dd=80～100可知应选取A型V带。 确定带轮的基准直径并验证带速 由《机械设计》P298表13－7查得，小带轮基准直径为80～100mm 则取dd1= 100mm> ddmin.=75 mm（dd1根据P295表13-4查得） 表3. V带带轮最小基准直径 槽型 Y Z A B C D E 20 50 75 125 200 355 500 由《机械设计》P295表13-4查“V带轮的基准直径”，得=160mm 误差验算传动比： （为弹性滑动率） 误差 符合要求 ② 带速 满足5m/s300mm，所以宜选用E型轮辐式带轮。 总之，小带轮选H型孔板式结构，大带轮选择E型轮辐式结构。 带轮的材料：选用灰铸铁，HT200。 确定带的张紧装置 选用结构简单，调整方便的定期调整中心距的张紧装置。 计算压轴力 由《机械设计》P303表13－12查得，A型带的初拉力F0＝123.75N，上面已得到=171.81o，z=4，则 对带轮的主要要求是质量小且分布均匀、工艺性好、与带接触的工作表面加工精度要高，以减少带的磨损。转速高时要进行动平衡，对于铸造和焊接带轮的内应力要小, 带轮由轮缘、腹板（轮辐）和轮毂三部分组成。带轮的外圈环形部分称为轮缘，轮缘是带轮的工作部分，用以安装传动带，制有梯形轮槽。由于普通V带两侧面间的夹角是40°，为了适应V带在带轮上弯曲时截面变形而使楔角减小，故规定普通V带轮槽角 为32°、34°、36°、38°（按带的型号及带轮直径确定），轮槽尺寸见表7-3。装在轴上的筒形部分称为轮毂，是带轮与轴的联接部分。中间部分称为轮幅（腹板），用来联接轮缘与轮毂成一整体。 表 普通V带轮的轮槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92） 项目   符号 槽型 Y Z A B C D E 基准宽度 b p 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基准线上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基准线下槽深 h fmin 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 19.9 23.4 槽间距 e 8 ± 0.3 12 ± 0.3 15 ± 0.3 19 ± 0.4 25.5 ± 0.5 37 ± 0.6 44.5 ± 0.7 第一槽对称面至端面的距离 f min 6 7 9 11.5 16 23 28 最小轮缘厚 5 5.5 6 7.5 10 12 15 带轮宽 B B =( z -1) e + 2 f   z —轮槽数 外径 d a 轮 槽 角 32° 对应的基准直径 d d ≤ 60 - - - - - - 34° - ≤ 80 ≤ 118 ≤ 190 ≤ 315 - - 36° 60 - - - - ≤ 475 ≤ 600 38° - ＞ 80 ＞ 118 ＞ 190 ＞ 315 ＞ 475 ＞ 600 极限偏差 ± 1 ± 0.5 V带轮按腹板（轮辐）结构的不同分为以下几种型式： （1） 实心带轮：用于尺寸较小的带轮(dd≤(2.5～3)d时)，如图7 -6a。  （2） 腹板带轮：用于中小尺寸的带轮(dd≤ 300mm 时)，如图7-6b。 （3） 孔板带轮：用于尺寸较大的带轮((dd－d)＞ 100 mm 时)，如图7 -6c 。 （4） 椭圆轮辐带轮：用于尺寸大的带轮(dd＞ 500mm 时)，如图7-6d。 （a） （b） （c） （d） 图7-6 带轮结构类型 根据设计结果，可以得出结论：小带轮选择实心带轮，如图（a）,大带轮选择腹板带轮如图（b） 3.2刀具的设计及计算 3.2.1刀具的概述 剪切机采用刚性切割式，运动方式选择往复式运动。 往复式切割装置由上、下两组刀片组成，分动和双动两种运动方式。本设计采用单动运动方式。单动切割器是动刀片在定刀上作往复运动；其特点是：，刀片的行程与上、下刀片的距离均相等。 剪切机的上、下刀片形状相同，剪切时，草两侧同时受到切割，在一个行程中，运动速度的大小有变化，合理切割的方法是利用较大的速度来剪切。刀片的速度图如图2—11所示。剪刀自点向右运动时，其速度自零逐渐增加，在没有达到之前，因切刀不相接触，不发生切割。刀片到达时，两刀刃开始接触，这时称为始切速，然后刀片继续向右运动而进入切割，直到刀片到达时，两刀刃相向接触完毕，这以后不再切割，这时称为终切速。由到为切割速度的变化范围。由图2—11可知，大于终切速。 图2—11 切割速度的变化 在切割过程中，有些草是在被一刀刃顶斜着推向另一刀刃和剪切机前进而向前倾斜状态下切割的，使草丛表面稍欠平整。 3.2.2刀具的运动分析 刀片一个行程时间内机器前进的距离称为切刀的进程，以H表示，切刀一秒钟内运动的绝对距离为： 式中：——机器的前进速度 ——刀具水平运动的距离 ——轮子的周长 一个行程所需要的时间为： 一个行程运动的绝对距离： 可得切刀的进程H为： 由于端面齿轮旋转一周刀具往复运动6次，刀具行程运动呈现对称的加速减速运动，速度由变化，从0到达的所需的时间与到达0的时间均为。 运动分析可知，刀具呈现匀加速运动，运动方程式为： 可得： 切刀的平均速度： 将切刀的平均速度与机器的前进速度的比值称为刀机速比。 ，据类似的茶树修剪机和采茶机的试验分析，可得动力转速较小的手推式剪草机传动的效率较高。 3.2.3刀具的结构尺寸及相关参数 刀片是切割装置的主要部件，由于使用条件和运动参数的不同，使刀片的参数随不同的机型而有些差异。 表2—2手推式剪草机的主要参数 项目 切割器的形式 切割幅宽 刀片间距 刀片运动形式 刀片往复频率 刀片形状 配套动力 操作人数 净重 手推式剪草机 往复切割 240mm 20mm 单动 860r/min 平形 149.1W 113r/min 1人 30kg 切割角的增大使切口变得不整齐。当刀片行程在时，刀片的切割角和楔角不影响剪草的质量。往复式刀刃的切割角和楔角如图2—12所示。 图2—12往复式刀刃的切割角和楔角 试验分析可知行程与剪草质量的关系： 刀片的刀距行程对剪草的质量没有显著的影响。剪草质量比较好的行程在，碎片也相应较少。切割间距在时，切口平整；切割间距在30mm以上时，切口就不平整；切割间距大于40mm时，采摘面就象抓采样的，漏采的也增多。 切割速度比与正常草芽叶、碎片的关系 手推式剪切机刀片的切割速度比在2.5以下时，正常芽叶多，碎片少。对采摘质量没有大的影响。对类似作物的试验，任何往复刀片，当切割速度比在2.5以下时，正常芽叶稍有减少的趋势；切割速比在时，剪草质量无明显的差别。切割速度比在小于3时，剪草面切口出现明显的不平整。 表2—3往复式刀片的主要技术参数 项目 刀片 刀间距 刀高 切割角 刀角 硬度（HRC） 往复式刀片 动刀片 20mm 定刀片 3.3 端面齿轮及拨杆的设计部分 3.3.1端面齿轮和拨杆的概述 手推式剪草机中端面齿轮和拨杆一对运动组合类似于凸轮和推杆，而拨杆的运动直接影响其刀具的往复运动。由拨杆在端面齿轮凹凸曲面上的规则运动，从而带动刀具的运动。 3.3.2 端面齿轮和拨杆的运动分析 端面齿轮的形状如图2—13所示： 图2—13 端面齿轮的形状 对拨杆的运动要求为： 当端面齿轮转过时，推杆上升20mm； 端面齿轮再转过时，拨杆下降20mm； 推杆继续转过时，拨杆又停止不动。 运动状态如图2—14所示。 图2—14 运动分析图 拨杆在端面齿轮处安装，图中a与b为拨杆上升对应的端面齿轮所旋转的角度，c为。在端面齿轮上拨杆与端面齿轮接触点旋转的角度所对应的行程为： 式中d为拨杆与端面齿轮接触点在端面齿轮上离中心位置的直径大小。 图2—15 端面齿轮的轮廓曲线 假设在端面齿轮上的运动行程为,接触点上下运动的位移为,可得运动轨迹方程为： 在式中各参数： 为端面齿轮旋转的角度； k为与端面齿轮运动行程与接触点上下运动的位移的相关参数。 代入特殊值，可得： 从而得出接触点上下运动位移的轨迹方程为： 推程阶段 远休止阶段 回程阶段 近休止阶段 通过上述运动分析可以求出拨杆在端面齿轮上的工作轮廓线。 由于端面齿轮为六个相同的近似于凸轮的结构。故只需研究拨杆一个往复运动的工作轮廓线即可。 计算结果可得端面齿轮的工作轮廓线对应的值 表2—4 端面齿轮的工作轮廓线 （mm） (mm) 0 0 2.269 0.118 4.538 0.474 6.807 1.066 9.076 1.895 11.345 2.960 13.614 4.263 15.883 5.802 18.152 7.578 20.421 9.591 22.690 11.841 24.959 14.328 27.228 17.051 29.497 20.000 通过上述表中参数，我们可以近似加工出端面齿轮的工作轮廓线。度数越分的密，端面齿轮的形状越精确。工作轮廓线如图2—16所示。 图2—16 端面齿轮的工作轮廓线 4 控制系统的设计 4.1 控制系统总体方案 该系统采用AT89C51单片机为核心的控制操作部分。脉冲信号被连接到当电动机正在运行时，通过设计和产生脉冲鉴别器电路发出的马达数字编码器，就可以得到旋转方向;从鉴别器电路相反方向的脉冲信号为两个计数器8253计数，以获得旋转速度和马达的排量;通过对AT89C51各种控制程序运行后适当的操作，通过两个DAC1208转换成模拟输出的控制输出，以2 UC3637直流电动机的脉冲宽度调制器，由H桥的开关放大器，作为致动器的速度或给定的时刻，来控制电动机的操作，以使整个AGV自动制导车辆完成的控制任务的设计。 整个控制系统的组成框图如图3.1所示： 图3.1 控制系统的组成框图 4.2 鉴向 伺服电机根据控制要求能够工作在四个不同的象限，作为系统的状态检测部分，必须能够检测电机的转速及分辨电机不同的旋转方向。安装在电机旋转轴上的数字编码器在电机运转时能够产生相位相差90度的两路脉冲信号，电机的旋转方向可以由鉴向电路对此两路脉冲进行鉴向后获得，其原理如图3.2所示。 图3.2 鉴向原理 伺服电机反转时，A相脉冲超前于B相脉冲90度，在cp十端输出反向计数脉冲，当正转时，B相脉冲超前于A相脉冲90度，在cp一端输出正向计数脉冲，见图3.3中的(b)和(c}所示，分辨出的脉冲进入脉冲计数电路进行计数，再由计算机读入进行处理。其电路图见图3.3中的(a)所示。 图3.3 电机转向分辨电路 本次设计使用的数字编码器为500P/ R ,即电机每旋转一周输出500个脉冲,电机到车轮的减速齿轮的减速比为62 : 1 ,因此车轮每前进或者后退一周产生500×62 即31000个脉冲,可见分辩率非常高。编码器的脉冲输出为差动形式,鉴向电路接收差动形式的脉冲信号,鉴向后输入到8253计数器。 4.3 计数的扩展 为了得到驱动轮运转的速度、位移等,而数字编码器的输出经过鉴向电路提供的是电机的正转和反转脉冲,必须对这些脉冲分别进行计数、运算才能得到所要的速度、位移等状态量。本系统中使用了两块8253计数器,每块芯片具有三个16 位计数器。四个独立的计数器即1# 、2 # 、3 # 和4 # 分别用于两台电机的正/ 反转脉冲的计数。 8253可编程定时器／计数器可由软件设定定时与计数功能，设定后与CPU并行工作，不占用CPU时间，功能强，使用灵活。它具有3个独立的16位计数器通道，每个计数器都可以按照二进制或二－十进制计数，每个计数器都有6种工作方式，计数频率可高达2MHz，芯片所有的输入输出都与TTL兼容。 8253的内部结构框图如图3.4所示；引脚如图3.5所示。 图3.4 8253内部结构框图 图3.5 8253引脚图 U6地址为：8000H计数器0 8001H计数器1 8002H计数器2 8003H控制字 U7地址为：6000H计数器0 6001H计数器1 6002H计数器2 6003H控制字 U6读/写控制逻辑接线：，，； U7读/写控制逻辑接线：，，。 U6芯片中计数器0和计数器1用于左轮电机正反转计数，并处于工作方式3。U7芯片中计数器0和计数器1用于右轮电机正反转计数，并处于工作方式3。在中断服务程序中，这四个计数器分别对两台伺服电机的正/ 反脉冲进行计数，所得到的计数值减掉上一次的计数值，就可以得到在这一时间周期内的各路脉冲数。右轮反转、正转和左论反转、正转的结果分别存于临时变量temp 1、temp 2、temp 3 和temp 4 中，在主程序中通过对它们进行运算就可以得到移动机器人的状态量了。 4.4 中断的扩展 AT89C51单片机是使用两个级联的8259A 中断控制器来控制中断的。主8259A 芯片上的IRQ2 扩展成从片上的IRQ8~IRQ15 使用。8259A作为一种可编程中断控制器，是一种集成芯片。它用来管理输入到CPU的各种中断申请，主要外围设备，能提供中断向量、屏蔽各种中断输入等功能。每一个8259A芯片都能直接管理8级中断，最多可用于9片8259A芯片级连，由其构成级连机构可以管理64级中断。 图3.6 8259A引脚图 8259A的外部引脚： ：数据线，CPU通过数据线向8259A发送各种控制命令和读取各种状态信息。 INT：中断请求，和CPU的INTR引脚相连，用来向CPU提出中断请求。 ：中断响应，接收CPU的中断响应信号。 ：读信号，低电平有效，通知8259A将某个寄存器的内容送到数据总线上。 ：写信号，低电平有效，通知8259A从数据线上接受数据（即命令字）。 ：片选信号，低电平有效。 ：端口选择，指出当前哪个端口被访问。 ：接收设备的中断请求。 ：级联端，指出具体的从片。在采用主从式级联的多片8259A的系统中，主从片的对应连接在一起。 ：主从片/缓冲器允许，双功能引脚，双向。它有两个用处：当作为输入时，用来决定本片8259A是主片还是从片。作为输出时，当从8259A往CPU传送数据时，由引出的信号作为总线启动信号，以控制总线缓冲器的接收和发送。 本次设计采用两片8259A进行级联：主片的引脚连接从片的中断请求INT，如果某一个引脚下面没有连接从片，则可以直接连接外部中断请求；而主片、从片的中断响应信号和数据信号互相连在一起。主片CAS和从片CAS互相连在一起，当从片数量较多时，可以在主片CAS和从片CAS之间增加驱动器。主片的接高电平。从片的接低电平。在8259A的主从式级联方式中，中断的优先级设置类似于单片机的情况。级联如图3.7所示。 图3.7 8259A的级联 4.5 数摸转换器的选择 将数字量转换为模拟量的器件称为数/模转换器(digital-analog converter),简称为DAC。数/模转换器的主要技术指标有分辨率、转换精度、线性误差和建立时间。 分辨率 指最小输出电压与最大输出电压之比。本次设计采用DAC1208芯片，故其分辨率为。 转换精度 以最大的静态转换误差的形式给出。DAC1208芯片为12位数/模转换器其最大误差为:,精度为。 线性度 指DAC的实际转换特性曲线和理想直线之间的最大偏移差。 建立时间 在数字输入端发生满量程码的变化以后，数/模转换器的模拟输出稳定到最终值±1/2LSB时所需要的时间，当输出的模拟量为电流时，这个时间很短。 DAC1208的内部结构及引脚如图3.8和图3.9所示。 图 3 - 8 D A C 图3.8 DAC1208的内部结构图 图3.9 DAC1208的引脚图 DAC1208内部对输入数据具有两级缓存：8位输入寄存器、4位输入寄存器和12位DAC寄存器，这三个寄存器可以分别选通。 DAC1208有三种工作方式：单缓冲方式、双缓冲方式、直通方式。 所谓的单缓冲方式就是使DAC1208的两个输入寄存器中有一个处于直通方式，而另一个处于受控的锁存方式。在实际应用中，如果只有一路模拟量输出。 所谓双缓冲方式，就是把DAC1208的两个锁存器都接成受控锁存方式。本次设计采用双缓冲方式，目的是为了让两个直流伺服电机能够实现同步。 所谓直通方式，输入寄存器和DAC寄存器都接成直通方式，即信号均有效，数据被直接送入数/模转换电路进行数/模转换。 图3.10 DAC1208双缓冲连接方式 U9输入寄存器地址为3FFFH DAC寄存器地址为5FFFH U10输入寄存器地址为1FFFH DAC寄存器地址为5FFFH 本次设计采用DAC1208芯片的数/模转换器其连接方式如图3.10所示。为高电平时，选中数据输入到8位输入寄存器；当为低电平时，选中数据输入到4位输入寄存器；片选信号，低电平有效，和输入锁存信号一起决定第一级数据锁存是否有效。第一级允许锁存，高电平有效。写信号1，作为第一级锁存信号，必须和同时有效。写信号2，作为第二级锁存信号，必须和同时有效。控制信号，低电平有效，和一起决定第二级数据锁存是否有效。模拟电流输出端，DAC寄存器全1时最大，全0时为0。模拟电流输出端，和有一个常数差：常数，此常数对应一个固定基准电压的满量程电流。参考电压输入端，可正可负，-10～+10v。 4.6 电机驱动芯片选择 电机驱动采用PWM技术来驱动直流伺服电动机。PWM技术为脉宽调制技术其可通过输入直流电压，在其输出可以得到频率固定、脉冲幅度一定、脉冲宽度与输入信号成线性关系的方波脉冲串，利用该方波脉冲串驱动功率放大电路，从而控制伺服电机的转速。采用PWM技术的优点是，PWM具有较高的切换频率，这有助于克服伺服电机的静摩擦力矩，与其线性功率放大器相比，功耗低且效率高，因而在伺服系统中得到了广泛的应运用。为了改善伺服电机的运行特性，必须适当选择PWM的切换频率，其选择可参考以下原则： （1）切换频率应能使电机轴产生微振，以克服静摩擦，改善运行特性。即 (3.1) 其中，为力矩常数，为PWM电源电压，为电感，为电机静摩擦力矩。 （2）微振的最大角位移应小于设定的位置误差。即 (3.2) 其中J为转动惯量，为设定的位置误差。 （3）尽量减少电机产生的高频功耗。即应使得 (3.3) 其中为电内阻。 一般伺服电机的电感很小，如果切换频率不高，导致交流分量很大，很容易损坏功率晶体管。在此采用PWM芯片UC3637和H功率桥放大电路来驱动伺服电机，其UC3637原理如图3.11所示，根据上述原则选择切换频率为30KHz。 UC3637的特点： 单电源或双电源工作，～ 双路PWM信号输出，驱动电流能力为100mA 限流保护 欠电压封锁 有温度补偿，2.5V阀值的关机控制 图3.11 UC3637原理框图 UC3637的结构与功能： 三角波发生器：CP，CN，S1，SR1；PWM比较器：CA，CB；输出控制门：NA，NB； 限流电路：CL，SRA，SRB；误差放大器：EA；关机比较器：CS； 欠电压封锁电路：UVL。 UC3637最具特色的是三角波振荡器，三角波产生电路如图3.12所示。 图3.12 恒幅三角波产生电路 三角波参数的计算 取PWM定时电路充电电流为0.5Ma,则有 (3.4) (3.5) 其中，为PWM频率。由允许电机最大电流决定。 (3.6) 对于图3.12所示的控制系统，要求： PWM频率f=30KHz 限流Imax=8A 取 计算得 (3.7) (3.8) (3.9) (3.10) 式中：为三角波峰值的转折（阈值）电压；为电源电压；为定时电阻；为定时电容；为恒流充电电流；为振荡频率。C3637具有一个高速、带宽为kHz、输出低阻抗的误差放大器，既可以作为一般的快速运放，亦可作为反馈补偿运放。 总 结 本文介绍了园林修剪机的各个部分，基于各种系统的全面分析的园林修剪机，详细设计，对于一些在研究过程中遇到的问题，系统也进行了深入的研究。 园林修剪机是园林修剪机，在操作不便起着结构这一景观设计中非常重要的角色设计修剪机，包括机身，肘，腕和抓手，其主要工作如下一个极具研究价值和应用前景： l通过功能分析和设计任务，园林修剪机的总体方案的初步发展。 l其次是结构设计。 l应力分析和检查要害部位。 l电机选择和计算。 l主要部分工程图纸。 通过这样的设计，知识在大学期间学到的综合运用，而这又加深了我对所学知识的印象，提高了我的使用知识的能力。但是，由于我有限的能力和水平，这样的设计必须有一些不合理的，希望老师给予批评和指正。 在本文中，完成的工作，以达到预期的目标，但进一步的研究仍然是必要的，需要进一步改进工作，是考虑到本文的设计，做工剪范围流动的风景仍然有限将来在车体集成更多的传感器，以便移动，以更好地适应室外平台的工作环境。 在设计过程中，我通过大量查阅相关资料，与学生和自我经验的交流，并请教老师等，让他学到了很多知识，也经历了不少艰辛，但同样大有收获。在设计中，我知道了很多东西，也培养了我的独立工作能力，树立信心，在他们的工作，学习和将来的工作，我相信会对生活​​中非常显著影响力的能力。同时也大大提高动手能力，让我充分体会探索的艰难和成功的创作过程中的喜悦。虽然这样做是不完美的，但在设计过程中所学到的最大收获和财富的设计，所以我会持续一生。 致 谢 在本文中，在导师的指导下完成的XX，在本次毕业设计，老师给了我很大的帮助，不仅是对我在规定的时间内完成毕业设计，而且还让我学到了很多有益的经验。在这里，我要感谢高老师。我还要感谢在过去四年中我的知识可以教的老师，没有帮助我的同学。 经过几个月的努力，毕业设计已接近尾声。由于缺乏实践经验，这样的设计难免考虑不周的地方。如果没有教师这一群体的指导和支持人员可能就不会这么顺利完成设计。由于一个悬而未决的问题向老师经过精心设计，以指导各个方面，从数据访问修改的具体方案，教师提出宝贵意见，帮助了我很多。此外，老师严谨的治学态度和深厚的科学知识是我永远不会借鉴。再次表示衷心感谢老师和学生在这组！ 感恩已指示和老师帮我！是辛勤付出，一旦你有我今天所积累的知识。 参考文献 [1] 成大先. 《机械设计手册》 [M]. 北京：化学工业出版社,2008． [2] 尚久浩. 《自动机械设计》[M]. 北京：中国轻工业出版社,2006． [3] 顾晓勤.工程力学ⅠⅡ[M]. 北京：机械工业出版社,2008． [4] 卢秉恒.机械制造技术基础[M] ．北京：机械工业出版社,2008． [5] 单辉祖. 材料力学[M]．北京：高等教育出版社， 2010． [6] 张铁,谢存禧.景观修剪机学[M].广州:华南理工大学出版社,2001. 17-18 [7] 余达太,马香峰.工业景观修剪机应用工程[M].北京:冶金工业出版社,2001. 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