包树机设计说明书

中国杭州 第三界全国大学生机械创新设计大赛慧鱼组预赛 1 目 录 1 1 研究背景及意义研究背景及意义.2 2 2 理论设计方案理论设计方案 .3 2.1 底板运动机构设计.4 2.2 动力机构的设计.4 2.3 传动机构的设计.5 2.4 包树执行机构的设计.6 2.4.1 圆盘旋转机构的设计.7 2.4.2 排线机构的设计.8 2.4.3 绕线机构的设计.9 3 3 功能与实用性分析功能与实用性分析 .9 3.1 功能分析.9 3.2 实用性分析.10 4 4 样机功能分析及最终效果样机功能分析及最终效果 .10 4.1 包树机可实现功能.10 4.2 样机的整体效果图.11 5 5 设计心得设计心得 .11 参考文献参考文献.12 中国杭州 第三界全国大学生机械创新设计大赛慧鱼组预赛 2 摘摘 要：要：阐述了用于对绿化树木自动包绳以提高其防寒能力和移植成活率的 包树机的设计过程以及在设计过程中遇到的一些问题，及设计者在制作自动包 树机过程中的一些心得体会。该包树机主要由底板运动机构、动力机构、传动 机构、包树执行机构四部分组成。 关键词：关键词：自动包树机 包树 排线 自动 升降 1 1 研究背景及意义研究背景及意义 城市绿化是当今环保的一项重要内容，于是树木的存活率就显得极其重要。 人工包树相当枯燥无味而且效率低下，然而市场上现有的绑树机存在许多缺陷， 只有在移植树木时可用。我们的机器很好的解决了这些问题。如果该机器和升 降装置相结合，便可以克服围栏等限制因素，随时随地方便地包树，如果在绕 线动作上稍作改进，它还可以给树根包扎草绳，再加上它结构简单，成本低廉， 所以它将是一款市场潜力巨大的环卫机械。 （上图为目前市场上相关产品） 中国杭州 第三界全国大学生机械创新设计大赛慧鱼组预赛 3 2 2 理论设计方案理论设计方案 我们设计的自动包树机整体效果如下： 图 3 整体模型图 图 4 整体效果图 驱动电机驱动电机 绕线滚筒绕线滚筒 传动系统传动系统 转盘旋转转盘旋转 机构机构 排线机构排线机构 中国杭州 第三界全国大学生机械创新设计大赛慧鱼组预赛 4 2.12.1 底板运动机构的设计底板运动机构的设计 底板的主要功能为固定和连接其它四个功能装置，是包树机的移动及底座 部分，其大小主要有其上主体部分决定。其效果图如下 底座效果图 2.22.2 动力机构的设计动力机构的设计 方案一 ：动力结构采用自带蓄电池和减速箱的驱动电机，其主要参数为 型号 齿轮轴圆轴 输出功 率 kW 电压 V 电流 A 额定转 速 r/min 起动转 距mN m 额定转距 mNm 运行电容 0.116001925 60YR06GV2260YR06DV221.5 直流 36V0.17502020 0.7F/ 50V 驱动电机驱动电机 中国杭州 第三界全国大学生机械创新设计大赛慧鱼组预赛 5 驱动电机图 方案二： 为便于长期连续使用，也可采用柴油机驱动，配合离合器和变速箱使 用，技术参数与电动机相近。 2.32.3 传动机构设计传动机构设计 传动机构主要将动力传给包树执行机构及绕绳机构，由带轮，齿轮组，传动带组成，带 传动机构实现相对较远距离的动力传送，齿轮组直接与圆盘旋转机构啮合实现圆盘的转动。 也可通过离合器的切换，使绕绳机构运行，实现绕绳动作。具体如图 减速箱减速箱 中国杭州 第三界全国大学生机械创新设计大赛慧鱼组预赛 6 2.42.4 包树执行机构的设计包树执行机构的设计 包树执行机构由圆盘旋转机构，排线机构，绕线机构三大部分组成，共同完 成了包树功能。 中国杭州 第三界全国大学生机械创新设计大赛慧鱼组预赛 7 2.4.12.4.1 圆盘旋转机构设计圆盘旋转机构设计 圆盘旋转机构主要为带缺口的圆环，因为大部分树均为竖直站立，所以包树机需有一 缺口（如图）以方便树木进入包树机中央，同时缺口处采用平滑过渡以避免过大冲击，为 使机构能平稳运行，不致产生过大噪音和摩擦，影响使用，故采用导轨结构。具体见图 中国杭州 第三界全国大学生机械创新设计大赛慧鱼组预赛 8 2.4.22.4.2 排线机构的设计排线机构的设计 排线机构主要保证绕绳紧密排列，避免每匝绳之间有过大间隙，确保树木冬季防寒的效 果。排线机构核心为螺栓和螺母，螺母下端有一齿轮，整个机构随圆盘一起旋转，圆盘每 旋转一周，齿轮和螺杆也通过与另外两个齿轮啮合传动，使螺杆被带动旋转特定角度，进 而实现螺母上升一定距离，保证绕线高度逐渐上升或下降，具体如图 中国杭州 第三界全国大学生机械创新设计大赛慧鱼组预赛 9 2.4.32.4.3 绕线机构的设计绕线机构的设计 绕线机构主要实现将绳子绕在滚筒之上，为下一步排线机构包树连续提供绳子，同时为 避免缠死和打结，我们将滚筒做在导轨上。具体如图 3 3 功能与实用性能指标功能与实用性能指标 3.13.1 功能分析功能分析 1、目前市场上的绑树机只能在已经挖起来的树上绕绳。我们的机器采用了 特殊设计的转盘，树可以通过转盘上的缺口直接进入转盘的中心，因此可以用 于已经植好的树木。为了传动这个转盘，我们采用“两点齿轮传动”的方法 两个齿轮在不同位置同时和转盘啮合，从而保证在任何时间，至少有一个齿 轮带动转盘。 2、我们设计了专门的排线装置，不仅可以保证草绳缠绕的紧密度，还能在 保证缠线紧密地前提下对一定范围内任意直径的树木进行缠绕。 3、我们设计了专门的绕绳装置，此装置可以作为草绳的储存和供给机构， 还可以自动绕线，减少了对绳子的限制。 4、 我们提出了一种配套的打结方案，使打结变得相当方便。 中国杭州 第三界全国大学生机械创新设计大赛慧鱼组预赛 10 3.23.2 实用性能指标实用性能指标 1、该机构基本实现可靠的包树功能，但实现自动打结仍需要很大时间和精力。 2、因圆盘开口大小限制，包树机对树木的直径有一定限制，可包胸径小于 400mm 的树木，包绳高度可达 1.3m，能对我们日常见到的树木正常完成包树功 能。 3、底座有人工随意移动，方便灵活，基本适应日常树木所处地形。 4、最大绕绳高度有排线机构中螺栓长度决定，可配套使用，以满足不同高度要 求。 5、预期实物包树效率为分钟 600mm 左右。 6、系统估计大小（12008001800mm3） ，重量 100kg。 4 4 样机样机功能分析及最终效果功能分析及最终效果 4.14.1 包树机可实现功能包树机可实现功能 1、可基本实现包树所需要的旋转和逐步上升功能； 2、可实现对日常所见树木的包树防寒，在一定范围内，基本对树木直径不要求； 3、加上适当平台后，可初步实现对大部分树木所处地形的适应（如小车和类似 下图装置） ； 4、可保证绳子每匝紧密接触，基本无缝隙，达到预定功能加上适当平台后 中国杭州 第三界全国大学生机械创新设计大赛慧鱼组预赛 11 4.24.2 样机的整体效果图样机的整体效果图 中国杭州 第三界全国大学生机械创新设计大赛慧鱼组预赛 12 5 5 设计心得设计心得 设计自动包树机的过程，也是组队参加本次机械设计大赛的过程。从一开 始的毫无头绪，到设计思路的渐渐清晰，到难题被一个个的克服，到实物样机 的最终完成，这个过程给了我们太多的知识和经历。 我们团队的基本运作模式： 新问题产生 分头搜索资料 独立思考解决方案 集中讨论、全面 分析 选取最优的解决方案； 我们一直相信团队是产生创意的地方，靠着团队的这种特质，我们解决了 一个又一个看似棘手的困难，最终做出了比较理想的理论设计方案和基本实现 设计功能的实物样机，算是对我们几个不眠奋斗夜的最好回报。 为着同一个目标，怀着同一个信念，我们相互鼓励，贡献着自己的智慧和 力量。也曾为了不同的意见争得面红耳赤，也曾为了分工的问题而激动地争吵， 但当我们站在如今这个时间点上回望时，我们都不约而同地发现，留在我们记 忆深处的却是遇到困难时的相互鼓励和解决困难时的开心笑容，而对于彼此， 我们更加了解、更加宽容、更加欣赏。这就是团队的神奇力量，这就是合作的 甘甜果实，而我们这些尝到甜头的幸运儿又怎会忘记？这个用实践验证理论的 过程，这段用合作激发创