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X大紅鷹學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
半自動(dòng)園林景觀修剪機(jī)設(shè)計(jì)
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老師
年 月 日
摘要
隨著人們物質(zhì)文化生活需求的提高，人們逐漸環(huán)保要求也在不斷提高，城市綠地建設(shè)和維護(hù)量量的草坪上機(jī)械在社會(huì)需求的同時(shí)提高增長(zhǎng)，導(dǎo)致草坪快速發(fā)展機(jī)械行業(yè)。
這項(xiàng)研究是一個(gè)半自動(dòng)修剪景觀設(shè)計(jì)，介紹了歷史和園林修剪機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)。這一景觀主要用于大中型草坪修剪剪和維護(hù)，都需要有良好的機(jī)械性能，安全性和修剪草坪的質(zhì)量。這種設(shè)計(jì)的園林修剪機(jī)，使用現(xiàn)有的園林修剪機(jī)的車中，只有園林修剪機(jī)葉片和傳動(dòng)設(shè)計(jì)和模型設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分。在現(xiàn)代技術(shù)的基礎(chǔ)上，機(jī)械和美學(xué)原理相結(jié)合，利用機(jī)械設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際情況，選擇合適的工具，電機(jī)等來實(shí)現(xiàn)這種設(shè)計(jì)的終極目標(biāo)。
關(guān)鍵詞：，家居，園林修剪機(jī)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，電池;
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;
目錄
摘要 II
Abstract III
1 緒 論 1
1.1國(guó)內(nèi)外景觀修剪機(jī)的應(yīng)用市場(chǎng)以及開發(fā)現(xiàn)狀 1
1.2景觀修剪機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來發(fā)展方向 1
1.3研究目的及意義 3
1.4景觀修剪機(jī)的工作原理和機(jī)械結(jié)構(gòu) 3
1.5研究的主要內(nèi)容和方法 4
2 景觀修剪機(jī)總體設(shè)計(jì) 5
3 景觀修剪機(jī)系統(tǒng)傳動(dòng)裝置的機(jī)械計(jì)算 6
3.1帶傳動(dòng)動(dòng)力設(shè)計(jì)計(jì)算 6
3.2刀具的設(shè)計(jì)及計(jì)算 12
3.2.1刀具的概述 12
3.2.2刀具的運(yùn)動(dòng)分析 13
3.2.3刀具的結(jié)構(gòu)尺寸及相關(guān)參數(shù) 14
3.3 端面齒輪及撥桿的設(shè)計(jì)部分 15
3.3.1端面齒輪和撥桿的概述 15
3.3.2 端面齒輪和撥桿的運(yùn)動(dòng)分析 15
4 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20
4.1 控制系統(tǒng)總體方案 20
4.2 鑒向 20
4.3 計(jì)數(shù)的擴(kuò)展 21
4.4 中斷的擴(kuò)展 23
4.5 數(shù)摸轉(zhuǎn)換器的選擇 24
4.6 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片選擇 26
總 結(jié) 30
致 謝 31
參考文獻(xiàn) 32
1 緒 論
1.1國(guó)內(nèi)外景觀修剪機(jī)的應(yīng)用市場(chǎng)以及開發(fā)現(xiàn)狀
19世紀(jì)中期，大多數(shù)仍在使用鐮刀修剪草坪或放牧牛羊，保持草整潔性質(zhì)。隨著高爾夫，網(wǎng)球和足球等運(yùn)動(dòng)的興起，保持完美的操場(chǎng)草地使它成為重中之重。英國(guó)人埃德溫萌芽使用發(fā)明滾刀剪草機(jī)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的工作原理，在英國(guó)上市的產(chǎn)品已廣泛歡迎，其次是美國(guó)的繼任者。 1868年，美國(guó)第一專利剪草機(jī)，草坪美國(guó)業(yè)界也由此開始。但這幾年，將有大約剪草機(jī)37項(xiàng)專利發(fā)明。到1881年，共有4萬多臺(tái)進(jìn)行生產(chǎn)和銷售的割草機(jī)。最初的人類動(dòng)力草坪割草機(jī);在1890年，英國(guó)開始設(shè)計(jì)動(dòng)力的剪草機(jī)。從蒸汽動(dòng)力的一個(gè)小內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的最初的發(fā)展帶動(dòng); 1909年，美國(guó)科學(xué)家萊尼制成割草機(jī)機(jī)動(dòng)專利，雖然割草機(jī)由汽油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的，但整個(gè)設(shè)備馬拉仍然行走。
在草坪機(jī)械的發(fā)展歷史，二戰(zhàn)是一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。之前和之后的20世紀(jì)30年代，年生產(chǎn)各類割草機(jī)約3萬臺(tái)的數(shù)量。戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束后，美國(guó)的經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇，使低軍人不付現(xiàn)金買房子，大量的建設(shè)和銷售的房屋，草坪修剪機(jī)械推動(dòng)大幅上漲生產(chǎn)的快速發(fā)展，1947年達(dá)36萬臺(tái)，同比增長(zhǎng)700萬臺(tái)，1974年。自20世紀(jì)70年代末，市場(chǎng)上銷售的割草機(jī)逐漸趨向飽和，但每年依然在500萬-600萬臺(tái)。割草機(jī)的同時(shí)提高其性能的數(shù)目也得到了改善。 1950年，美國(guó)的第一個(gè)無線電控制的割草機(jī)出生; 1978年，C1arence諾克開發(fā)的草坪可以編程的割草機(jī)“;在20世紀(jì)80年代，一些新的草坪設(shè)備投放市場(chǎng)再次，由于地膜覆蓋割草機(jī)，伐木機(jī)，Lawndethatcher，修剪機(jī)，以及清潔與鼓風(fēng)機(jī)，草坪草坪真空，草坪清掃車，到80年代后期，修剪機(jī)被認(rèn)為是一個(gè)普通的家用電器。
中國(guó)的生產(chǎn)割草機(jī)的起步較晚，一般小規(guī)模生產(chǎn)者，該產(chǎn)品采用了單一的，少數(shù)品種，不能滿足要求，質(zhì)量與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大的差距。所以很長(zhǎng)一段時(shí)間，草坪剪草機(jī)大多是進(jìn)口，主要來自日本，美國(guó)，意大利和瑞典。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在1999年約30000臺(tái)，其中80％是進(jìn)口的割草機(jī)銷售;各類在2000年擁有的草坪機(jī)械的總額超過1300萬臺(tái)，割草機(jī)進(jìn)口31,600左右的單位;在過去的兩年里，草坪機(jī)械，圍繞全年國(guó)內(nèi)銷售的草坪機(jī)械的30％的年均增長(zhǎng)速度約為1.2十億至1.3億元，其中機(jī)械從國(guó)外進(jìn)口占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)它自己的85％該產(chǎn)品約占15％，其總銷量約10000臺(tái)。
1.2景觀修剪機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來發(fā)展方向
起初OPEI（戶外電力設(shè)備研究所）園林修剪機(jī)的定義是：“既然產(chǎn)生的功率可以乘坐汽車，草坪花園的割草一般使用，犁地，他們通常不能被用來冷卻空氣的四沖程發(fā)電機(jī)，一般為12。或更少馬力發(fā)動(dòng)機(jī)或由電力或拖動(dòng)（電池）被啟動(dòng)。旋轉(zhuǎn)刀片切割裝置通過皮帶或鏈條與發(fā)動(dòng)機(jī)連接，有些含有一個(gè)軸用于將動(dòng)力傳遞到附加的其他維修工具，但大多數(shù)人不是“其實(shí)OPEI定義園林修剪機(jī)具有很多非常專業(yè)的定義 - 后置發(fā)動(dòng)機(jī)園林修剪機(jī)，園藝拖拉機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)前置的草坪拖拉機(jī)。每個(gè)視圖都有自己的規(guī)范修剪，使公司得以正確分類裝運(yùn)營(yíng)銷。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)的不斷完善，隨著新技術(shù)的電子產(chǎn)品，新材料，導(dǎo)航定位技術(shù)在園林剪不斷的使用。現(xiàn)在人們有更多的不僅僅是園林修剪機(jī)作為一種常見的工具，但給了它很多的其他的意義。
隨著對(duì)環(huán)境的關(guān)注，越來越多的中國(guó)城市的綠化面積，草坪品種往往富含草坪業(yè)的快速發(fā)展使得草坪修剪景觀的需求也越來越大。但是，由于中國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平不高，多數(shù)的綠色是保護(hù)只是低水平，園林修剪機(jī)以前的動(dòng)物被用于更經(jīng)常修剪機(jī)的景觀，由馬或牛牽引完成割草作業(yè)。國(guó)外園林機(jī)械工業(yè)和消費(fèi)市場(chǎng)已經(jīng)相當(dāng)成熟。通過推出電動(dòng)剪景觀，園林修剪機(jī)將在該國(guó)的綠色事業(yè)越來越大的作用。
（1）電子，研究和使用新園林修剪機(jī)的新材料和制造方法的發(fā)展將會(huì)對(duì)未來一個(gè)顯著影響在未來的園林修剪機(jī)的設(shè)計(jì)，內(nèi)部的設(shè)備可以使用更多的電子技術(shù)。人機(jī)界面工具的信息接口將是開發(fā)的重點(diǎn)，包括顯示產(chǎn)生和其他反饋裝置中，而不是目前直接通過操作者的視覺反饋。 HMI自動(dòng)化系統(tǒng)將越來越高，園林修剪機(jī)將發(fā)展朝著智能化的方向發(fā)展，如自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，自動(dòng)定位系統(tǒng)和自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，甚至無人園林修剪機(jī)的出現(xiàn)。
（2）外觀將更加個(gè)性化，更多樣化的類型
從收集到的信息，目前大多數(shù)市場(chǎng)園林修剪機(jī)都是相似的外觀，缺乏創(chuàng)新和變化。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)園林修剪機(jī)形成一個(gè)單一的顏色，如缺乏操作方便和舒適不夠，園林修剪機(jī)應(yīng)該是在功能和外觀上的突破。在不久的將來，肯定會(huì)有越來越多的豐富車型，以滿足不同個(gè)體的需求。園林修剪機(jī)市場(chǎng)將進(jìn)一步完善和多樣化，更適合不同場(chǎng)合和景觀樹種修剪機(jī)不同的切割需求將出現(xiàn)。例如，使用不同的個(gè)性化設(shè)計(jì)的基團(tuán)，以及高度為不同類型的牧場(chǎng)和草地的，所以不同的從周圍環(huán)境的具體設(shè)計(jì)做出相應(yīng)的調(diào)整和變化，分別。
（3）的駕駛性能的改善，將來園林修剪機(jī)，這將使操作員的工作一種享受，或松弛的形式。當(dāng)然，隨著科技和技術(shù)的園林修剪機(jī)的進(jìn)步不斷提高駕駛性能，駕駛舒適性也將繼續(xù)增加。你甚至可以把它看作是交通工具，還是一種休閑方式。在中國(guó)，由于條件等方面的原因，還沒有形成這樣的認(rèn)識(shí)。在國(guó)外，經(jīng)常舉行剪景觀或風(fēng)景設(shè)計(jì)大賽剪游戲，有很多的園林修剪機(jī)俱樂部。這說明，人們不只是園林修剪機(jī)作為一種常見的工具來使用，但給了它很多的其他的意義。
1.3研究目的及意義
隨著人們物質(zhì)文化生活需求的提高，人們逐漸環(huán)保要求也在不斷提高，城市綠地建設(shè)和維護(hù)量量的草坪上機(jī)械在社會(huì)需求的同時(shí)提高增長(zhǎng)，導(dǎo)致草坪快速發(fā)展機(jī)械行業(yè)。市面上出售的有一個(gè)工作園林修剪機(jī)大多低效，勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)，為了改善這種情況上，該研究的設(shè)計(jì)顯示修剪景觀成為必要。
目前研究的設(shè)計(jì)旨在提高園林修剪機(jī)，不改變現(xiàn)有的園林修剪機(jī)的工作原理，提高園林修剪機(jī)觀賞性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，提高了工作效率。這一階段的研究園林修剪機(jī)的目的是現(xiàn)代技術(shù)的基礎(chǔ)上，機(jī)械和美學(xué)原理相結(jié)合，利用機(jī)械設(shè)計(jì)理論，利用簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)，選擇適當(dāng)?shù)墓ぞ邅韺?shí)現(xiàn)這個(gè)設(shè)計(jì)的終極目標(biāo)。
為了更好地滿足研究的目的，設(shè)計(jì)要求，位置園林修剪機(jī)工具，以改善安置觀賞性非常重要的選擇的工具對(duì)工作效率產(chǎn)生重大影響。該研究主要集中在設(shè)計(jì)中既要完成的園林修剪機(jī)的改進(jìn)。
1.4景觀修剪機(jī)的工作原理和機(jī)械結(jié)構(gòu)
割草機(jī)械可以根據(jù)功率和人推遷移率可分為兩大類。按下電源分為柴油，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的三類。在小型汽油動(dòng)力更常見，而用于大型割草機(jī)械，如牧草園林修剪機(jī)的柴油;當(dāng)?shù)馗畈莸哆\(yùn)動(dòng)可分為滾刀，旋轉(zhuǎn)刀和剪切3種;可根據(jù)切刀旋轉(zhuǎn)刀，滾刀的形狀來劃分，往復(fù)式切割器的風(fēng)格和連枷等;通過在分類的形式的驅(qū)動(dòng)程序，可分為推式（步行樣式），自走，（驅(qū)動(dòng)方式）;通過支持電源和做法手推，手實(shí)現(xiàn)風(fēng)格，手自走式，駕駛風(fēng)格，拖拉機(jī)，割草機(jī)等割草寬度一般為400?l000mm，修剪高度為15?l0Omm有幾個(gè)可調(diào)的齒輪。
（1）滾刀剪草機(jī)
它由用刀片和固定底刀鼓。滾刀的形狀像一個(gè)圓筒松鼠，螺旋銑刀安裝在圓筒形表面，爐灶閥桿相對(duì)于所述底部旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)刀切割產(chǎn)生一個(gè)逐漸滑動(dòng)剪切將切割莖。質(zhì)量滾刀割草機(jī)的割草取決于葉片和滾刀滾刀速度，在滾刀刀片的數(shù)目的數(shù)量越多的道路削，草切割和更詳細(xì)的單位長(zhǎng)度的個(gè)數(shù)，葉片的數(shù)量滾刀一般從3至12個(gè);滾刀的速度越高，切下更詳細(xì)的草地上。滾刀割草機(jī)是最常用的高品質(zhì)的割草機(jī)模型高草坪3?80毫米，這是昂貴的，維修的要求很高。
（2）旋轉(zhuǎn)刀的割草機(jī)（也稱為吊刀）
這是命懸橫向直立軸高速旋轉(zhuǎn)的刀片擊中了上刀切草。其工作裝置是草屑的長(zhǎng)條形，或在橫向切刀，高速旋轉(zhuǎn)的刀片的割草機(jī)刀片刀和切莖的碰撞，用于切割無支持。類風(fēng)扇葉片的形狀，以高速，在一定的真空的地面吹出直立莖，容易切割并與殼體形式托珀斯任何人來設(shè)置割的草背后意味著渦流或套管從溢出草坪的適當(dāng)范圍內(nèi)割草噴出，它的價(jià)格相對(duì)低廉，保養(yǎng)，維修，使用方便，是國(guó)內(nèi)外最流行的割草機(jī)。
（3）連枷割草機(jī)
其中切割裝置垂直于地面由多個(gè)在旋轉(zhuǎn)軸鉸接葉片的旋轉(zhuǎn)組合物中，當(dāng)高速旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用，它是垂直于葉片為核心枷的軸線，端部切割刀片不斷沖擊桿。由于刀片銑刀，喬木或鉸鏈，當(dāng)它涉及到連續(xù)硬物的沖擊而不損壞機(jī)器可避免。
（4）甩繩割草機(jī)
其工作設(shè)備由尼龍繩草磁盤恢復(fù)人體盾牌組件構(gòu)建。當(dāng)高速旋轉(zhuǎn)的盤草，尼龍繩在離心力作用下伸出來，像一堆直刀，切斷莖趕緊打草。由于尼龍繩是靈活的，當(dāng)它擊中一個(gè)障礙讓步，不會(huì)損壞機(jī)器本身，它不會(huì)有一個(gè)更大的障礙損壞。
1.5研究的主要內(nèi)容和方法
本文針對(duì)景觀修剪機(jī)，主要的設(shè)計(jì)和分析工具零件的設(shè)計(jì)和聚焦的整體結(jié)構(gòu)。園林修剪機(jī)應(yīng)用普遍持樂觀態(tài)度，因?yàn)榫G色園林修剪機(jī)家族意識(shí)的作用明確和建議。現(xiàn)在的園林修剪機(jī)雖多，但大多數(shù)的園林修剪機(jī)的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，價(jià)格昂貴，很少使用。該園林修剪機(jī)主要設(shè)計(jì)用于家庭草坪，電池驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)規(guī)范，安全。
這項(xiàng)研究的主要內(nèi)容包括：
1）了解國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的應(yīng)用，以及小型園林修剪機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀;
2）熟悉景觀工程和機(jī)械修剪機(jī)的結(jié)構(gòu);特性及設(shè)計(jì)參數(shù)
3）比較市場(chǎng)小園林修剪機(jī)，的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)的詳細(xì)數(shù)據(jù);
4）畫出的小園林修剪機(jī)及關(guān)鍵零件圖的組裝計(jì)劃的結(jié)構(gòu);
2 景觀修剪機(jī)總體設(shè)計(jì)
景園林修剪機(jī)的整體設(shè)計(jì)參數(shù)：
選擇電池驅(qū)動(dòng)，修剪高度20-70mm，園林修剪機(jī)最大寬度240毫米。
第一步是了解的景觀草坪修剪機(jī)的功能。草坪面積會(huì)影響你的選擇的發(fā)動(dòng)機(jī)馬力和草坪地形特點(diǎn)決定了園林修剪機(jī)應(yīng)具備的性能。
如果驅(qū)動(dòng)器的DC馬達(dá)沒有問題，只要在額定電壓的電池組，并在其上??的直流電動(dòng)機(jī)的電壓匹配。如果交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，就需要用交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的逆變器的交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)相匹配。如果是其他的馬達(dá)也需要以驅(qū)動(dòng)其它電機(jī)一個(gè)與其他電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的匹配。
此款是小型的家庭園林修剪機(jī)。選擇是電池驅(qū)動(dòng)。
由于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的成本高，經(jīng)常需要維修，設(shè)計(jì)的首選電池驅(qū)動(dòng)，綠色環(huán)保，操作方便，更適合風(fēng)景修剪。
園林修剪機(jī)切割寬度因修剪，以確保及時(shí)完成工作的大草坪。手工園林修剪機(jī)需要?jiǎng)哟?，效率低下。園林修剪機(jī)修剪完成一天所需的任務(wù)，在園林修剪機(jī)只需要幾個(gè)小時(shí)才能完成。手推遠(yuǎn)更有效。
數(shù)據(jù)的原始設(shè)計(jì)：“半自動(dòng)剪景觀”的驅(qū)動(dòng)程序使用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)1.5KW;修剪剪速度：1.5M2 /每分鐘;修剪過程完全自動(dòng)化。
3 景觀修剪機(jī)系統(tǒng)傳動(dòng)裝置的機(jī)械計(jì)算
3.1帶傳動(dòng)動(dòng)力設(shè)計(jì)計(jì)算
輸出功率P=1.5kW,轉(zhuǎn)速n1=1500r/min,n2=850r/min
計(jì)算設(shè)計(jì)功率Pd
表4 工作情況系數(shù)
工作機(jī)
原動(dòng)機(jī)
ⅰ類
ⅱ類
一天工作時(shí)間/h
10~16
10~16
載荷
平穩(wěn)
液體攪拌機(jī)；離心式水泵；通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)（）；離心式壓縮機(jī)；輕型運(yùn)輸機(jī)
1.0
1.1
1.2
1.1
1.2
1.3
載荷
變動(dòng)小
帶式運(yùn)輸機(jī)（運(yùn)送砂石、谷物），通風(fēng)機(jī)（）；發(fā)電機(jī)；旋轉(zhuǎn)式水泵；金屬切削機(jī)床；剪床；壓力機(jī)；印刷機(jī)；振動(dòng)篩
1.1
1.2
1.3
1.2
1.3
1.4
載荷
變動(dòng)較大
螺旋式運(yùn)輸機(jī)；斗式上料機(jī)；往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)；鍛錘；磨粉機(jī)；鋸木機(jī)和木工機(jī)械；紡織機(jī)械
1.2
1.3
1.4
1.4
1.5
1.6
載荷
變動(dòng)很大
破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、顎式等）；球磨機(jī)；棒磨機(jī)；起重機(jī)；挖掘機(jī)；橡膠輥壓機(jī)
1.3
1.4
1.5
1.5
1.6
1.8
根據(jù)V帶的載荷平穩(wěn)，兩班工作制（16小時(shí)），查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P296表4，
取KA＝1.1。即
選擇帶型
普通V帶的帶型根據(jù)傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率Pd和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1按《機(jī)械設(shè)計(jì)》P297圖13－11選取。
根據(jù)算出的Pd＝1.65kW及小帶輪轉(zhuǎn)速n1＝1500r/min ，查圖得：dd=80～100可知應(yīng)選取A型V帶。
確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P298表13－7查得，小帶輪基準(zhǔn)直徑為80～100mm
則取dd1= 100mm> ddmin.=75 mm（dd1根據(jù)P295表13-4查得）
表3. V帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑
槽型
Y
Z
A
B
C
D
E
20
50
75
125
200
355
500
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P295表13-4查“V帶輪的基準(zhǔn)直徑”，得=160mm
誤差驗(yàn)算傳動(dòng)比： （為彈性滑動(dòng)率）
誤差 符合要求
② 帶速
滿足5m/s
300mm，所以宜選用E型輪輻式帶輪。
總之，小帶輪選H型孔板式結(jié)構(gòu)，大帶輪選擇E型輪輻式結(jié)構(gòu)。
帶輪的材料：選用灰鑄鐵，HT200。
確定帶的張緊裝置
選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。
計(jì)算壓軸力
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P303表13－12查得，A型帶的初拉力F0＝123.75N，上面已得到=171.81o，z=4，則
對(duì)帶輪的主要要求是質(zhì)量小且分布均勻、工藝性好、與帶接觸的工作表面加工精度要高，以減少帶的磨損。轉(zhuǎn)速高時(shí)要進(jìn)行動(dòng)平衡，對(duì)于鑄造和焊接帶輪的內(nèi)應(yīng)力要小, 帶輪由輪緣、腹板（輪輻）和輪轂三部分組成。帶輪的外圈環(huán)形部分稱為輪緣，輪緣是帶輪的工作部分，用以安裝傳動(dòng)帶，制有梯形輪槽。由于普通V帶兩側(cè)面間的夾角是40°，為了適應(yīng)V帶在帶輪上彎曲時(shí)截面變形而使楔角減小，故規(guī)定普通V帶輪槽角 為32°、34°、36°、38°（按帶的型號(hào)及帶輪直徑確定），輪槽尺寸見表7-3。裝在軸上的筒形部分稱為輪轂，是帶輪與軸的聯(lián)接部分。中間部分稱為輪幅（腹板），用來聯(lián)接輪緣與輪轂成一整體。
表 普通V帶輪的輪槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92）
項(xiàng)目
?
符號(hào)
槽型
Y
Z
A
B
C
D
E
基準(zhǔn)寬度
b p
5.3
8.5
11.0
14.0
19.0
27.0
32.0
基準(zhǔn)線上槽深
h amin
1.6
2.0
2.75
3.5
4.8
8.1
9.6
基準(zhǔn)線下槽深
h fmin
4.7
7.0
8.7
10.8
14.3
19.9
23.4
槽間距
e
8 ± 0.3
12 ± 0.3
15 ± 0.3
19 ± 0.4
25.5 ± 0.5
37 ± 0.6
44.5 ± 0.7
第一槽對(duì)稱面至端面的距離
f min
6
7
9
11.5
16
23
28
最小輪緣厚
5
5.5
6
7.5
10
12
15
帶輪寬
B
B =( z -1) e + 2 f ? z —輪槽數(shù)
外徑
d a
輪 槽 角
32°
對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)直徑 d d
≤ 60
-
-
-
-
-
-
34°
-
≤ 80
≤ 118
≤ 190
≤ 315
-
-
36°
60
-
-
-
-
≤ 475
≤ 600
38°
-
＞ 80
＞ 118
＞ 190
＞ 315
＞ 475
＞ 600
極限偏差
± 1
± 0.5
V帶輪按腹板（輪輻）結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾種型式：
（1） 實(shí)心帶輪：用于尺寸較小的帶輪(dd≤(2.5～3)d時(shí))，如圖7 -6a。
（2） 腹板帶輪：用于中小尺寸的帶輪(dd≤ 300mm 時(shí))，如圖7-6b。
（3） 孔板帶輪：用于尺寸較大的帶輪((dd－d)＞ 100 mm 時(shí))，如圖7 -6c 。
（4） 橢圓輪輻帶輪：用于尺寸大的帶輪(dd＞ 500mm 時(shí))，如圖7-6d。
（a） （b） （c） （d）
圖7-6 帶輪結(jié)構(gòu)類型
根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，可以得出結(jié)論：小帶輪選擇實(shí)心帶輪，如圖（a）,大帶輪選擇腹板帶輪如圖（b）
3.2刀具的設(shè)計(jì)及計(jì)算
3.2.1刀具的概述
剪切機(jī)采用剛性切割式，運(yùn)動(dòng)方式選擇往復(fù)式運(yùn)動(dòng)。
往復(fù)式切割裝置由上、下兩組刀片組成，分動(dòng)和雙動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng)方式。本設(shè)計(jì)采用單動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式。單動(dòng)切割器是動(dòng)刀片在定刀上作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；其特點(diǎn)是：，刀片的行程與上、下刀片的距離均相等。
剪切機(jī)的上、下刀片形狀相同，剪切時(shí)，草兩側(cè)同時(shí)受到切割，在一個(gè)行程中，運(yùn)動(dòng)速度的大小有變化，合理切割的方法是利用較大的速度來剪切。刀片的速度圖如圖2—11所示。剪刀自點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，其速度自零逐漸增加，在沒有達(dá)到之前，因切刀不相接觸，不發(fā)生切割。刀片到達(dá)時(shí)，兩刀刃開始接觸，這時(shí)稱為始切速，然后刀片繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)而進(jìn)入切割，直到刀片到達(dá)時(shí)，兩刀刃相向接觸完畢，這以后不再切割，這時(shí)稱為終切速。由到為切割速度的變化范圍。由圖2—11可知，大于終切速。
圖2—11 切割速度的變化
在切割過程中，有些草是在被一刀刃頂斜著推向另一刀刃和剪切機(jī)前進(jìn)而向前傾斜狀態(tài)下切割的，使草叢表面稍欠平整。
3.2.2刀具的運(yùn)動(dòng)分析
刀片一個(gè)行程時(shí)間內(nèi)機(jī)器前進(jìn)的距離稱為切刀的進(jìn)程，以H表示，切刀一秒鐘內(nèi)運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)距離為：
式中：——機(jī)器的前進(jìn)速度
——刀具水平運(yùn)動(dòng)的距離
——輪子的周長(zhǎng)
一個(gè)行程所需要的時(shí)間為：
一個(gè)行程運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)距離：
可得切刀的進(jìn)程H為：
由于端面齒輪旋轉(zhuǎn)一周刀具往復(fù)運(yùn)動(dòng)6次，刀具行程運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)對(duì)稱的加速減速運(yùn)動(dòng)，速度由變化，從0到達(dá)的所需的時(shí)間與到達(dá)0的時(shí)間均為。
運(yùn)動(dòng)分析可知，刀具呈現(xiàn)勻加速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方程式為：
可得：
切刀的平均速度：
將切刀的平均速度與機(jī)器的前進(jìn)速度的比值稱為刀機(jī)速比。
，據(jù)類似的茶樹修剪機(jī)和采茶機(jī)的試驗(yàn)分析，可得動(dòng)力轉(zhuǎn)速較小的手推式剪草機(jī)傳動(dòng)的效率較高。
3.2.3刀具的結(jié)構(gòu)尺寸及相關(guān)參數(shù)
刀片是切割裝置的主要部件，由于使用條件和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的不同，使刀片的參數(shù)隨不同的機(jī)型而有些差異。
表2—2手推式剪草機(jī)的主要參數(shù)
項(xiàng)目
切割器的形式
切割幅寬
刀片間距
刀片運(yùn)動(dòng)形式
刀片往復(fù)頻率
刀片形狀
配套動(dòng)力
操作人數(shù)
凈重
手推式剪草機(jī)
往復(fù)切割
240mm
20mm
單動(dòng)
860r/min
平形
149.1W
113r/min
1人
30kg
切割角的增大使切口變得不整齊。當(dāng)?shù)镀谐淘跁r(shí)，刀片的切割角和楔角不影響剪草的質(zhì)量。往復(fù)式刀刃的切割角和楔角如圖2—12所示。
圖2—12往復(fù)式刀刃的切割角和楔角
試驗(yàn)分析可知行程與剪草質(zhì)量的關(guān)系：
刀片的刀距行程對(duì)剪草的質(zhì)量沒有顯著的影響。剪草質(zhì)量比較好的行程在，碎片也相應(yīng)較少。切割間距在時(shí)，切口平整；切割間距在30mm以上時(shí)，切口就不平整；切割間距大于40mm時(shí)，采摘面就象抓采樣的，漏采的也增多。
切割速度比與正常草芽葉、碎片的關(guān)系
手推式剪切機(jī)刀片的切割速度比在2.5以下時(shí)，正常芽葉多，碎片少。對(duì)采摘質(zhì)量沒有大的影響。對(duì)類似作物的試驗(yàn)，任何往復(fù)刀片，當(dāng)切割速度比在2.5以下時(shí)，正常芽葉稍有減少的趨勢(shì)；切割速比在時(shí)，剪草質(zhì)量無明顯的差別。切割速度比在小于3時(shí)，剪草面切口出現(xiàn)明顯的不平整。
表2—3往復(fù)式刀片的主要技術(shù)參數(shù)
項(xiàng)目
刀片
刀間距
刀高
切割角
刀角
硬度（HRC）
往復(fù)式刀片
動(dòng)刀片
20mm
定刀片
3.3 端面齒輪及撥桿的設(shè)計(jì)部分
3.3.1端面齒輪和撥桿的概述
手推式剪草機(jī)中端面齒輪和撥桿一對(duì)運(yùn)動(dòng)組合類似于凸輪和推桿，而撥桿的運(yùn)動(dòng)直接影響其刀具的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由撥桿在端面齒輪凹凸曲面上的規(guī)則運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)刀具的運(yùn)動(dòng)。
3.3.2 端面齒輪和撥桿的運(yùn)動(dòng)分析
端面齒輪的形狀如圖2—13所示：
圖2—13 端面齒輪的形狀
對(duì)撥桿的運(yùn)動(dòng)要求為：
當(dāng)端面齒輪轉(zhuǎn)過時(shí)，推桿上升20mm；
端面齒輪再轉(zhuǎn)過時(shí)，撥桿下降20mm；
推桿繼續(xù)轉(zhuǎn)過時(shí)，撥桿又停止不動(dòng)。
運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如圖2—14所示。
圖2—14 運(yùn)動(dòng)分析圖
撥桿在端面齒輪處安裝，圖中a與b為撥桿上升對(duì)應(yīng)的端面齒輪所旋轉(zhuǎn)的角度，c為。在端面齒輪上撥桿與端面齒輪接觸點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的角度所對(duì)應(yīng)的行程為：
式中d為撥桿與端面齒輪接觸點(diǎn)在端面齒輪上離中心位置的直徑大小。
圖2—15 端面齒輪的輪廓曲線
假設(shè)在端面齒輪上的運(yùn)動(dòng)行程為,接觸點(diǎn)上下運(yùn)動(dòng)的位移為,可得運(yùn)動(dòng)軌跡方程為：
在式中各參數(shù)：
為端面齒輪旋轉(zhuǎn)的角度；
k為與端面齒輪運(yùn)動(dòng)行程與接觸點(diǎn)上下運(yùn)動(dòng)的位移的相關(guān)參數(shù)。
代入特殊值，可得：
從而得出接觸點(diǎn)上下運(yùn)動(dòng)位移的軌跡方程為：
推程階段
遠(yuǎn)休止階段
回程階段
近休止階段
通過上述運(yùn)動(dòng)分析可以求出撥桿在端面齒輪上的工作輪廓線。
由于端面齒輪為六個(gè)相同的近似于凸輪的結(jié)構(gòu)。故只需研究撥桿一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的工作輪廓線即可。
計(jì)算結(jié)果可得端面齒輪的工作輪廓線對(duì)應(yīng)的值
表2—4 端面齒輪的工作輪廓線
（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
通過上述表中參數(shù)，我們可以近似加工出端面齒輪的工作輪廓線。度數(shù)越分的密，端面齒輪的形狀越精確。工作輪廓線如圖2—16所示。
圖2—16 端面齒輪的工作輪廓線
4 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.1 控制系統(tǒng)總體方案
該系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)為核心的控制操作部分。脈沖信號(hào)被連接到當(dāng)電動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行時(shí)，通過設(shè)計(jì)和產(chǎn)生脈沖鑒別器電路發(fā)出的馬達(dá)數(shù)字編碼器，就可以得到旋轉(zhuǎn)方向;從鑒別器電路相反方向的脈沖信號(hào)為兩個(gè)計(jì)數(shù)器8253計(jì)數(shù)，以獲得旋轉(zhuǎn)速度和馬達(dá)的排量;通過對(duì)AT89C51各種控制程序運(yùn)行后適當(dāng)?shù)牟僮鳎ㄟ^兩個(gè)DAC1208轉(zhuǎn)換成模擬輸出的控制輸出，以2 UC3637直流電動(dòng)機(jī)的脈沖寬度調(diào)制器，由H橋的開關(guān)放大器，作為致動(dòng)器的速度或給定的時(shí)刻，來控制電動(dòng)機(jī)的操作，以使整個(gè)AGV自動(dòng)制導(dǎo)車輛完成的控制任務(wù)的設(shè)計(jì)。
整個(gè)控制系統(tǒng)的組成框圖如圖3.1所示：
圖3.1 控制系統(tǒng)的組成框圖
4.2 鑒向
伺服電機(jī)根據(jù)控制要求能夠工作在四個(gè)不同的象限，作為系統(tǒng)的狀態(tài)檢測(cè)部分，必須能夠檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速及分辨電機(jī)不同的旋轉(zhuǎn)方向。安裝在電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸上的數(shù)字編碼器在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)能夠產(chǎn)生相位相差90度的兩路脈沖信號(hào)，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向可以由鑒向電路對(duì)此兩路脈沖進(jìn)行鑒向后獲得，其原理如圖3.2所示。
圖3.2 鑒向原理
伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，A相脈沖超前于B相脈沖90度，在cp十端輸出反向計(jì)數(shù)脈沖，當(dāng)正轉(zhuǎn)時(shí)，B相脈沖超前于A相脈沖90度，在cp一端輸出正向計(jì)數(shù)脈沖，見圖3.3中的(b)和(c}所示，分辨出的脈沖進(jìn)入脈沖計(jì)數(shù)電路進(jìn)行計(jì)數(shù)，再由計(jì)算機(jī)讀入進(jìn)行處理。其電路圖見圖3.3中的(a)所示。
圖3.3 電機(jī)轉(zhuǎn)向分辨電路
本次設(shè)計(jì)使用的數(shù)字編碼器為500P/ R ,即電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周輸出500個(gè)脈沖,電機(jī)到車輪的減速齒輪的減速比為62 : 1 ,因此車輪每前進(jìn)或者后退一周產(chǎn)生500×62 即31000個(gè)脈沖,可見分辯率非常高。編碼器的脈沖輸出為差動(dòng)形式,鑒向電路接收差動(dòng)形式的脈沖信號(hào),鑒向后輸入到8253計(jì)數(shù)器。
4.3 計(jì)數(shù)的擴(kuò)展
為了得到驅(qū)動(dòng)輪運(yùn)轉(zhuǎn)的速度、位移等,而數(shù)字編碼器的輸出經(jīng)過鑒向電路提供的是電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)脈沖,必須對(duì)這些脈沖分別進(jìn)行計(jì)數(shù)、運(yùn)算才能得到所要的速度、位移等狀態(tài)量。本系統(tǒng)中使用了兩塊8253計(jì)數(shù)器,每塊芯片具有三個(gè)16 位計(jì)數(shù)器。四個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)器即1# 、2 # 、3 # 和4 # 分別用于兩臺(tái)電機(jī)的正/ 反轉(zhuǎn)脈沖的計(jì)數(shù)。
8253可編程定時(shí)器／計(jì)數(shù)器可由軟件設(shè)定定時(shí)與計(jì)數(shù)功能，設(shè)定后與CPU并行工作，不占用CPU時(shí)間，功能強(qiáng)，使用靈活。它具有3個(gè)獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)器通道，每個(gè)計(jì)數(shù)器都可以按照二進(jìn)制或二－十進(jìn)制計(jì)數(shù)，每個(gè)計(jì)數(shù)器都有6種工作方式，計(jì)數(shù)頻率可高達(dá)2MHz，芯片所有的輸入輸出都與TTL兼容。
8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖3.4所示；引腳如圖3.5所示。
圖3.4 8253內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 圖3.5 8253引腳圖
U6地址為：8000H計(jì)數(shù)器0 8001H計(jì)數(shù)器1 8002H計(jì)數(shù)器2 8003H控制字
U7地址為：6000H計(jì)數(shù)器0 6001H計(jì)數(shù)器1 6002H計(jì)數(shù)器2 6003H控制字
U6讀/寫控制邏輯接線：，，；
U7讀/寫控制邏輯接線：，，。
U6芯片中計(jì)數(shù)器0和計(jì)數(shù)器1用于左輪電機(jī)正反轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)，并處于工作方式3。U7芯片中計(jì)數(shù)器0和計(jì)數(shù)器1用于右輪電機(jī)正反轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)，并處于工作方式3。在中斷服務(wù)程序中，這四個(gè)計(jì)數(shù)器分別對(duì)兩臺(tái)伺服電機(jī)的正/ 反脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，所得到的計(jì)數(shù)值減掉上一次的計(jì)數(shù)值，就可以得到在這一時(shí)間周期內(nèi)的各路脈沖數(shù)。右輪反轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)和左論反轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)的結(jié)果分別存于臨時(shí)變量temp 1、temp 2、temp 3 和temp 4 中，在主程序中通過對(duì)它們進(jìn)行運(yùn)算就可以得到移動(dòng)機(jī)器人的狀態(tài)量了。
4.4 中斷的擴(kuò)展
AT89C51單片機(jī)是使用兩個(gè)級(jí)聯(lián)的8259A 中斷控制器來控制中斷的。主8259A 芯片上的IRQ2 擴(kuò)展成從片上的IRQ8~IRQ15 使用。8259A作為一種可編程中斷控制器，是一種集成芯片。它用來管理輸入到CPU的各種中斷申請(qǐng)，主要外圍設(shè)備，能提供中斷向量、屏蔽各種中斷輸入等功能。每一個(gè)8259A芯片都能直接管理8級(jí)中斷，最多可用于9片8259A芯片級(jí)連，由其構(gòu)成級(jí)連機(jī)構(gòu)可以管理64級(jí)中斷。
圖3.6 8259A引腳圖
8259A的外部引腳：
：數(shù)據(jù)線，CPU通過數(shù)據(jù)線向8259A發(fā)送各種控制命令和讀取各種狀態(tài)信息。
INT：中斷請(qǐng)求，和CPU的INTR引腳相連，用來向CPU提出中斷請(qǐng)求。
：中斷響應(yīng)，接收CPU的中斷響應(yīng)信號(hào)。
：讀信號(hào)，低電平有效，通知8259A將某個(gè)寄存器的內(nèi)容送到數(shù)據(jù)總線上。
：寫信號(hào)，低電平有效，通知8259A從數(shù)據(jù)線上接受數(shù)據(jù)（即命令字）。
：片選信號(hào)，低電平有效。
：端口選擇，指出當(dāng)前哪個(gè)端口被訪問。
：接收設(shè)備的中斷請(qǐng)求。
：級(jí)聯(lián)端，指出具體的從片。在采用主從式級(jí)聯(lián)的多片8259A的系統(tǒng)中，主從片的對(duì)應(yīng)連接在一起。
：主從片/緩沖器允許，雙功能引腳，雙向。它有兩個(gè)用處：當(dāng)作為輸入時(shí)，用來決定本片8259A是主片還是從片。作為輸出時(shí)，當(dāng)從8259A往CPU傳送數(shù)據(jù)時(shí)，由引出的信號(hào)作為總線啟動(dòng)信號(hào)，以控制總線緩沖器的接收和發(fā)送。
本次設(shè)計(jì)采用兩片8259A進(jìn)行級(jí)聯(lián)：主片的引腳連接從片的中斷請(qǐng)求INT，如果某一個(gè)引腳下面沒有連接從片，則可以直接連接外部中斷請(qǐng)求；而主片、從片的中斷響應(yīng)信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)互相連在一起。主片CAS和從片CAS互相連在一起，當(dāng)從片數(shù)量較多時(shí)，可以在主片CAS和從片CAS之間增加驅(qū)動(dòng)器。主片的接高電平。從片的接低電平。在8259A的主從式級(jí)聯(lián)方式中，中斷的優(yōu)先級(jí)設(shè)置類似于單片機(jī)的情況。級(jí)聯(lián)如圖3.7所示。
圖3.7 8259A的級(jí)聯(lián)
4.5 數(shù)摸轉(zhuǎn)換器的選擇
將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量的器件稱為數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(digital-analog converter),簡(jiǎn)稱為DAC。數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)有分辨率、轉(zhuǎn)換精度、線性誤差和建立時(shí)間。
分辨率 指最小輸出電壓與最大輸出電壓之比。本次設(shè)計(jì)采用DAC1208芯片，故其分辨率為。
轉(zhuǎn)換精度 以最大的靜態(tài)轉(zhuǎn)換誤差的形式給出。DAC1208芯片為12位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器其最大誤差為:,精度為。
線性度 指DAC的實(shí)際轉(zhuǎn)換特性曲線和理想直線之間的最大偏移差。
建立時(shí)間 在數(shù)字輸入端發(fā)生滿量程碼的變化以后，數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的模擬輸出穩(wěn)定到最終值±1/2LSB時(shí)所需要的時(shí)間，當(dāng)輸出的模擬量為電流時(shí)，這個(gè)時(shí)間很短。
DAC1208的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳如圖3.8和圖3.9所示。
圖
3
-
8
D
A
C 圖3.8 DAC1208的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖3.9 DAC1208的引腳圖
DAC1208內(nèi)部對(duì)輸入數(shù)據(jù)具有兩級(jí)緩存：8位輸入寄存器、4位輸入寄存器和12位DAC寄存器，這三個(gè)寄存器可以分別選通。
DAC1208有三種工作方式：?jiǎn)尉彌_方式、雙緩沖方式、直通方式。
所謂的單緩沖方式就是使DAC1208的兩個(gè)輸入寄存器中有一個(gè)處于直通方式，而另一個(gè)處于受控的鎖存方式。在實(shí)際應(yīng)用中，如果只有一路模擬量輸出。
所謂雙緩沖方式，就是把DAC1208的兩個(gè)鎖存器都接成受控鎖存方式。本次設(shè)計(jì)采用雙緩沖方式，目的是為了讓兩個(gè)直流伺服電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)同步。
所謂直通方式，輸入寄存器和DAC寄存器都接成直通方式，即信號(hào)均有效，數(shù)據(jù)被直接送入數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換。
圖3.10 DAC1208雙緩沖連接方式
U9輸入寄存器地址為3FFFH DAC寄存器地址為5FFFH
U10輸入寄存器地址為1FFFH DAC寄存器地址為5FFFH
本次設(shè)計(jì)采用DAC1208芯片的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器其連接方式如圖3.10所示。為高電平時(shí)，選中數(shù)據(jù)輸入到8位輸入寄存器；當(dāng)為低電平時(shí)，選中數(shù)據(jù)輸入到4位輸入寄存器；片選信號(hào)，低電平有效，和輸入鎖存信號(hào)一起決定第一級(jí)數(shù)據(jù)鎖存是否有效。第一級(jí)允許鎖存，高電平有效。寫信號(hào)1，作為第一級(jí)鎖存信號(hào)，必須和同時(shí)有效。寫信號(hào)2，作為第二級(jí)鎖存信號(hào)，必須和同時(shí)有效?？刂菩盘?hào)，低電平有效，和一起決定第二級(jí)數(shù)據(jù)鎖存是否有效。模擬電流輸出端，DAC寄存器全1時(shí)最大，全0時(shí)為0。模擬電流輸出端，和有一個(gè)常數(shù)差：常數(shù)，此常數(shù)對(duì)應(yīng)一個(gè)固定基準(zhǔn)電壓的滿量程電流。參考電壓輸入端，可正可負(fù)，-10～+10v。
4.6 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片選擇
電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用PWM技術(shù)來驅(qū)動(dòng)直流伺服電動(dòng)機(jī)。PWM技術(shù)為脈寬調(diào)制技術(shù)其可通過輸入直流電壓，在其輸出可以得到頻率固定、脈沖幅度一定、脈沖寬度與輸入信號(hào)成線性關(guān)系的方波脈沖串，利用該方波脈沖串驅(qū)動(dòng)功率放大電路，從而控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速。采用PWM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是，PWM具有較高的切換頻率，這有助于克服伺服電機(jī)的靜摩擦力矩，與其線性功率放大器相比，功耗低且效率高，因而在伺服系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)運(yùn)用。為了改善伺服電機(jī)的運(yùn)行特性，必須適當(dāng)選擇PWM的切換頻率，其選擇可參考以下原則：
（1）切換頻率應(yīng)能使電機(jī)軸產(chǎn)生微振，以克服靜摩擦，改善運(yùn)行特性。即
(3.1)
其中，為力矩常數(shù)，為PWM電源電壓，為電感，為電機(jī)靜摩擦力矩。
（2）微振的最大角位移應(yīng)小于設(shè)定的位置誤差。即
(3.2)
其中J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，為設(shè)定的位置誤差。
（3）盡量減少電機(jī)產(chǎn)生的高頻功耗。即應(yīng)使得
(3.3)
其中為電內(nèi)阻。
一般伺服電機(jī)的電感很小，如果切換頻率不高，導(dǎo)致交流分量很大，很容易損壞功率晶體管。在此采用PWM芯片UC3637和H功率橋放大電路來驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，其UC3637原理如圖3.11所示，根據(jù)上述原則選擇切換頻率為30KHz。
UC3637的特點(diǎn)：
單電源或雙電源工作，～
雙路PWM信號(hào)輸出，驅(qū)動(dòng)電流能力為100mA
限流保護(hù)
欠電壓封鎖
有溫度補(bǔ)償，2.5V閥值的關(guān)機(jī)控制
圖3.11 UC3637原理框圖
UC3637的結(jié)構(gòu)與功能：
三角波發(fā)生器：CP，CN，S1，SR1；PWM比較器：CA，CB；輸出控制門：NA，NB；
限流電路：CL，SRA，SRB；誤差放大器：EA；關(guān)機(jī)比較器：CS；
欠電壓封鎖電路：UVL。
UC3637最具特色的是三角波振蕩器，三角波產(chǎn)生電路如圖3.12所示。
圖3.12 恒幅三角波產(chǎn)生電路
三角波參數(shù)的計(jì)算
取PWM定時(shí)電路充電電流為0.5Ma,則有
(3.4)
(3.5)
其中，為PWM頻率。由允許電機(jī)最大電流決定。
(3.6)
對(duì)于圖3.12所示的控制系統(tǒng)，要求：
PWM頻率f=30KHz 限流Imax=8A
取
計(jì)算得
(3.7)
(3.8)
(3.9)
(3.10)
式中：為三角波峰值的轉(zhuǎn)折（閾值）電壓；為電源電壓；為定時(shí)電阻；為定時(shí)電容；為恒流充電電流；為振蕩頻率。C3637具有一個(gè)高速、帶寬為kHz、輸出低阻抗的誤差放大器，既可以作為一般的快速運(yùn)放，亦可作為反饋補(bǔ)償運(yùn)放。
總 結(jié)
本文介紹了園林修剪機(jī)的各個(gè)部分，基于各種系統(tǒng)的全面分析的園林修剪機(jī)，詳細(xì)設(shè)計(jì)，對(duì)于一些在研究過程中遇到的問題，系統(tǒng)也進(jìn)行了深入的研究。
園林修剪機(jī)是園林修剪機(jī)，在操作不便起著結(jié)構(gòu)這一景觀設(shè)計(jì)中非常重要的角色設(shè)計(jì)修剪機(jī)，包括機(jī)身，肘，腕和抓手，其主要工作如下一個(gè)極具研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景：
l通過功能分析和設(shè)計(jì)任務(wù)，園林修剪機(jī)的總體方案的初步發(fā)展。
l其次是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
l應(yīng)力分析和檢查要害部位。
l電機(jī)選擇和計(jì)算。
l主要部分工程圖紙。
通過這樣的設(shè)計(jì)，知識(shí)在大學(xué)期間學(xué)到的綜合運(yùn)用，而這又加深了我對(duì)所學(xué)知識(shí)的印象，提高了我的使用知識(shí)的能力。但是，由于我有限的能力和水平，這樣的設(shè)計(jì)必須有一些不合理的，希望老師給予批評(píng)和指正。
在本文中，完成的工作，以達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，但進(jìn)一步的研究仍然是必要的，需要進(jìn)一步改進(jìn)工作，是考慮到本文的設(shè)計(jì)，做工剪范圍流動(dòng)的風(fēng)景仍然有限將來在車體集成更多的傳感器，以便移動(dòng)，以更好地適應(yīng)室外平臺(tái)的工作環(huán)境。
在設(shè)計(jì)過程中，我通過大量查閱相關(guān)資料，與學(xué)生和自我經(jīng)驗(yàn)的交流，并請(qǐng)教老師等，讓他學(xué)到了很多知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但同樣大有收獲。在設(shè)計(jì)中，我知道了很多東西，也培養(yǎng)了我的獨(dú)立工作能力，樹立信心，在他們的工作，學(xué)習(xí)和將來的工作，我相信會(huì)對(duì)生活??中非常顯著影響力的能力。同時(shí)也大大提高動(dòng)手能力，讓我充分體會(huì)探索的艱難和成功的創(chuàng)作過程中的喜悅。雖然這樣做是不完美的，但在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的最大收獲和財(cái)富的設(shè)計(jì)，所以我會(huì)持續(xù)一生。
致 謝
在本文中，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的XX，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，老師給了我很大的幫助，不僅是對(duì)我在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，而且還讓我學(xué)到了很多有益的經(jīng)驗(yàn)。在這里，我要感謝高老師。我還要感謝在過去四年中我的知識(shí)可以教的老師，沒有幫助我的同學(xué)。
經(jīng)過幾個(gè)月的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)已接近尾聲。由于缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這樣的設(shè)計(jì)難免考慮不周的地方。如果沒有教師這一群體的指導(dǎo)和支持人員可能就不會(huì)這么順利完成設(shè)計(jì)。由于一個(gè)懸而未決的問題向老師經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，以指導(dǎo)各個(gè)方面，從數(shù)據(jù)訪問修改的具體方案，教師提出寶貴意見，幫助了我很多。此外，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和深厚的科學(xué)知識(shí)是我永遠(yuǎn)不會(huì)借鑒。再次表示衷心感謝老師和學(xué)生在這組！
感恩已指示和老師幫我！是辛勤付出，一旦你有我今天所積累的知識(shí)。
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