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基于STM32单片机的智能绿篱修剪机的设计摘要：由于绿化养护设备的应用范围不断扩大，未来十年，国内绿化养护设备的市场容量有望达到400亿元。
然而，目前国内绿化养护设备的市场现状存在两大问题：功能单一和自动化程度低。
这些局限性阻碍了它的进一步推广和广泛应用。
绿篱种植面积的指数级增长，使绿篱的维护和修剪成为一项日益重要的任务。
然而这项任务的市场需求量大大增加了对于劳动力的需求，而路边修剪作业中频繁发生的交通事故对工人的安全构成了重大威胁。
本文在现有车载电动绿篱修剪机的基础上，提出了基于STM32微控制器的智能绿篱修剪机的总体设计方案。
该设计是对国内外绿篱修剪机的现状和发展趋势进行全面比较和分析后的结果。
其成本低廉，工作效率高，结构简单。
在设计了硬件方案与软件方案后，对整机系统进行了模拟仿真，子系统的优化设计等。
本文设计的智能绿篱修剪机相较于现有的车载式绿篱机，大幅优化了结构重量，降低了生产作业成本，提高了实际作业中的安全系数，这对提高产品的市场竞争力与性价比具有重要意义。
关键词：绿篱修剪机；STM32单片机；电子控制；远程控制1引言随着中国城市化进程的加快，人们对于环保化，生态化的道路绿化环境的需求不断提高。
这种需求导致了园林养护行业市场的扩大，也对园林企业的设计、技术水平和施工能力提出了更高的要求[1]。
绿篱种植面积的指数级增长，使绿篱的维护和修剪成为一项日益重要的任务，园林养护的市场需求量大大增加了对于劳动力的需求，而路边修剪作业中频繁发生的交通事故对工人的安全构成了重大威胁。
统计数据显示，路边事故在所有交通事故中占到了惊人的30%，凸显了解决这一问题的严重性和紧迫性。
园林企业面临着众多挑战，包括繁重的工作量、安全问题、技术专长、季节性变化和环境因素，所有这些都必须仔细管理，以确保绿篱的健康和外观，同时维护工人的安全。
2绿篱修剪机国内外研究现状（1）国外现状国外绿篱机的历史跨越了几十年，从最初的手动大剪刀式发展到背负便携式绿篱机，最后发展到具有独立动力的机动式修剪机。
茶树修剪机的设计摘要：随着现在对茶树修剪机使用效率的不断提高，茶树修剪机的使用范围也变得越来越广泛。
本设计的茶树修剪机，主要分为行走装置，升降装置，执行机构三大部分。
可以在地势复杂的情况进行高速切割完成茶树的修剪工作，决了目前茶树修剪工作人工劳动强度大、效率低等问题。
关键此：茶树修剪机；行走装置；升降装置随着我国城镇化建设的快速发展，茶树修剪业得到了快速增长，大面积的树木修剪工作非常繁重，传统的手持式修剪机效率低，速度慢，依靠人工手持式劳动，劳动强度大。
本课题是对现有机械结构进行分析，结合茶树的高度，大小等特征来设计修剪机的结构，并且可以在丘陵、盆地等地势复杂的环境下进行工作，使其更加省力，效率更高，使用更方便。
国相关部门出台了相关政策来促进茶树修剪机的发展。
比如：国内生产主要零部件或整套修剪机全部国产、进口散件由国内组装。
由于国内生产的修剪设备质量不够良好，因此我国茶树修剪事业经常处于低迷状态。
国内有关部门对多年以来的生产经验教训做了相关总结：针对我国小型动力机、加工设备水平不够高和原材料的质量良莠掺杂等问题，提出要注重学习国外的修剪机生产技术，将其生产技术与我国茶树目前面临状况相结合，设计出一款能满足我国茶园需要的茶树修剪设备。
伴随国内综合工业程度的不断上升，现在我国国产的茶树修剪机械已经临近国外进口相同机械的水准。
一、茶树修剪机行走机构设计行走机构主要由带传动和齿轮传动、行走轮及轮架组成。
其中带传动由同步带、传动轴、轴承构成，齿轮传动由齿轮和锥齿轮组成，行走轮由轮圈及轮毂构成，如图1所示。
1-传动轴 2-轮架 3-轴承 4-轮毂 5-轮圈 6-锥齿轮 7-同步带 8-齿轮图3.1行走机构结构图行走轮是行走装置的主体部分，其行走功能通过行走电机（微型减速电机）进行驱动来实现的，并使用橡胶专用胶水粘合其轮圈与轮毂，轮毂使用铸铁铸造而成，为了防止其铸铁材料直接接触地面导致地面磨损，所以，外圈用一层橡胶材料制作成的轮圈进行保护。
江苏农林职业技术学院毕业设计（论文）SNL/QR7.5.4-3 手推式绿篱修剪机的设计专业机械设计与制造学生姓名赵男见班级 10机械设计与制造2班学号 ************指导教师戴有华完成日期 2013年05月30日成绩评议答辩小组评议意见摘要：绿篱可以被修剪成各种造型，从而提高了观赏效果和隔离防护的作用，因而绿篱在城市道路和园林绿化中占有重要地位。
规则式绿篱每年须修剪数次，以使绿篱基部光照充足、枝叶繁茂。
目前，园林绿地中绿篱修剪仍然主要靠人工进行，不仅劳动量大、效率低，还常常伴有危险发生，因此迫切需要研制一种适应园林绿化中成块面积相对较小，并具有一定自动化程度的移动式绿篱作业机械来提高林业机械的装备水平。
手推式绿篱修剪机正是要解决绿篱修剪表面平齐性、提高修剪效率和保证作业安全、降低工人的工作强度、并且适用于园林绿地的绿篱修剪设备。
本文以实现手推式绿篱修剪机的主要功能为目标，首先制订了手推式绿篱修剪机的总体设计方案，然后对手推式绿篱修剪机的各主要零件进行了结构设计，接着应用UG软件对手推式绿篱修剪机进行了三维建模和静力学分析，在此基础上确定手推式绿篱修剪机的结构尺寸，最后给出了手推式绿篱修剪机的应用情况。
本文的创新点主要有：⒈应用UG软件对手推式绿篱修剪机进行了静力学分析，使得设计结果更为精确合理；⒉在支撑架部分运用了齿轮齿条传动，做到了修剪高度可以调节；⒊支撑刀头部分可以左右移动，可以调节修剪宽度范围。
4.设计了篱刀的角度位置调节机构，可以实现水平修剪和竖直修剪。
关键词：绿篱修剪机；结构设计；静力学分析；UGAbstract :Hedge can be cut into various shapes, so as to improve the viewing effect and function of isolation, and therefore hedge in occupies an important place in the city roads and landscaping. Rule type hedge must be cut several times a year to make hedge sufficient sunlight, leafy at base. Gardens now, still mainly rely on artificial to hedge pruning, not only large amount of labor, the efficiency is low, and often accompanied by danger happening, so urgent need to develop a piece up to adapt to the afforestation area is relatively small, and have certain mobile hedge operation of machinery and automation to improve the level of forestry machinery and equipment.Hand push type hedge trimmer is to solve hedge pruning surface flush, pruning and improve efficiency and ensure operation safety, reduce working intensity, and is suitable for the botanical garden green space hedge pruning device.This paper in order to realize the hand push type hedge cutting machine's main function as the goal, with his hand push type hedge pruning machine overall design scheme, the opponent then push hedge trimmer has carried on the structure design of the main parts, and then using UG software rivals push hedge trimmer for 3D modeling and static mechanics analysis, on the basis of determine the structure size hand push type hedge pruning machine, hand push type hedge pruning machine is given the actual application situation.Innovation points of this paper are: Firstly，using UG software rivals push hedge trimmer statics analysis, makes the design result is more accurate and reasonable; Secondly, the supporting frame part using the gear rack transmission, achieved pruning height can be adjusted; Thirdly, support the head part can move around, adjustable cutting width.Fourthly,design of the hedge cutter Angle position regulating mechanism, can achieve level trimming and vertical clip.key words: Hedge trimmer; Structure design; Statics analysis; UG目录第一章绪论 (1)1.1课题的研究背景及意义 (1)1.2国外绿篱修剪机的研究现状 (1)1.3国内绿篱修剪机的研究现状 (2)1.4论文的研究内容与结构 (2)第二章手推式绿篱修剪机的整体设计方案 (3)2.1手推式绿篱机的功能规划 (3)2.2手推式绿篱机的结构组成 (3)2.3手推式绿篱修剪机的工作原理 (5)2.4手推式绿篱机的总体尺寸要求 (5)2.5手推式绿篱机的设计步骤 (6)第三章手推式绿篱机关键零部件的设计 (7)3.1手推式绿篱修剪机总体尺寸的确定 (7)3.2推车架的设计 (7)3.3悬伸横梁的设计 (8)3.4可升降的支撑架的设计 (10)3.5可升降支撑架的高度调节机构的设计 (11)3.6可升降支撑架的位置锁紧机构的设计 (11)3.7悬伸横梁的伸出长度调节机构的设计 (12)3.8篱刀角度位置调节机构的设计 (12)第四章基于UG的手推式绿篱修剪机的三维设计 (14)4.1 UG软件概述 (14)4.2基于UG的手推式绿篱修剪机的三维建模过程 (14)4.3基于UG的手推式绿篱修剪机的建模参数 (14)4.3基于UG的手推式绿篱修剪机的虚拟装配 (18)第五章基于UG的手推式绿篱修剪机的分析与优化 (19)5.1 UG高级仿真概述 (19)5.2基于UG的静力学分析的工作流程 (19)5.3确定手推式绿篱修剪机中要分析的零部件 (20)5.4对悬伸横梁的静力学分析 (20)5.5悬伸横梁的分析结果 (22)5.6悬伸横梁的结构优化 (23)5.7对可升降支撑架的分析与优化 (23)第六章手推式绿篱修剪机的应用 (25)6.1 手推式绿篱修剪机的设计图纸 (25)6.2 手推式绿篱修剪机的安装过程指示 (25)6.3 手推式绿篱修剪机的使用说明 (26)第七章总结和展望 (28)7.1总结 (28)7.2展望 (28)参考文献 (29)致谢 (30)赵男见：手推式绿篱修剪机的设计第一章绪论1.1课题的研究背景及意义绿篱是由灌木或小乔木以近距离株行密植，形成紧密结合的规则的植物篱笆。
专用采伐清林机伐木工作头的设计苗振坤;郭克君;满大为;吴立国【摘要】The main components and working principle of most logging mechanisms at home and abroad are introduced. Based on the present situation of forestry and the needs for logging operations in China,the core part,logging head,of har-vesting and clearing equipment is designed. The logging head driven by hydraulic system connecting rod mechanism motion and the rotation of the saw chain along the disc plate at a high speed help realize quick and efficient cutting of trees;a four-claw type is adopted,with each of them controlled by a corresponding hydraulic cylinder,featuring a flexible and con-venient process;disc cutting is used to replace the linear cutting method of the chain saw,greatly reducing the frictional re-sistance during rotary cutting,improving workefficiency;SolidWorks software is used to conduct 3D design and simulation of the logging head and optimize the structural design of each part.%介绍了国内外常用伐木机构的主要结构和工作原理，并根据我国林业现状和采伐作业需求设计了伐木清林两用机的核心部分—伐木工作头。
本刊特稿宜都市茶叶生产机械化技术规范周发喜孙大明（湖北省宜都市五眼泉镇农业公共服务中心，湖北宜都443319）摘要：近年来，宜都市茶叶生产机械化得到了快速发展。
本文对茶叶生产的机械化栽培、田间管理、机械采摘、机械修剪、机械加工等环节提出作业规范,旨在为无公害茶叶生产、加工提出一些建议。
关键词：茶叶生产；机械化；规范1机械化栽植技术规范1.1全园深耕根据宜都市茶园多为坡地、梯田的实际，建议使用较大功率的微耕机配套深耕锄，结合改良土壤施肥进行全园深耕，要求耕深达到30cm以上。
1.2开沟施底肥在定植茶苗的茶幅面积内，用小型农用挖机或较大型开沟机进行放线开挖沟作业，沟深要求达到60cm,宽度达到50〜60cm, —次性按农艺要求在沟中施用农家有机肥、厩肥、农作物秸秆、土杂肥、茶树专用复合肥等，并进行拌匀、覆土、回填呈龟背状。
1.3茶苗栽植茶苗栽植应先用微耕机配套开沟器按农艺要求线，，、、剪等农艺要求。
坡地、梯田茶园以单行栽苗为宜，行距1.5m,丛距0.2m,每丛2株，亩栽中叶类茶苗4000〜5000株;平田茶园以宽窄行即大行距1.4m,小行距0.3m,丛距0.28〜0.3m,每丛2株，亩栽中叶类品种茶苗5000-6000株，栽植时间以立冬前后最为适宜。
2机械化施肥技术规范2.1机械追肥技术机械追肥一般采用田园管理机或微耕机开浅沟施肥,再覆土的方式，开沟深度在5〜10cm,也可在撒施肥料后用微耕机对茶园进行浅耕，达到除草增加肥效的结果。
茶园追肥以专用复合肥为主，配合施用效氮肥-按照农艺要求，茶园追肥不得使用催芽剂、植物生长调节剂，保持茶树自然生长状态。
宜都市茶叶生产已发展成除早春优质茶叶手工采摘芽毛加工外，出现了春、夏、秋5-6道机采收加工大宗茶叶为主的现状,茶叶追肥显得十分重要，一般在春季开采前30〜40d 施入春茶追肥;早春气温高和茶树发芽早的品种，施肥时间在2月上、中旬；早春气温低和发芽迟的品种一般在2月底施入，此后大宗茶叶每次机采前可进行一次追肥,9月后不再施追肥。
茶树重修剪机械设备设计方案摘要由于我国种茶历史悠久，种植地域广泛，迫切需要机械修剪器具来代替手工修剪机械修剪是解决劳力不足和降低生产成本的根本途径。
而普通修剪机用于重修剪是属于破坏性使用，一般不宜提倡。
本课题即针对成龄茶树的深修剪，衰老茶树的重修剪面临的问题及现有修剪机设备的不足，研究出一种全新的茶树重修剪机械设备，并对整机各结构部件进行协调，对修剪机所用刀片的材料，结构进行分析，研制配套的传动系统，相应的带轮，轴，机架，并进行计算和装配图的绘制。
关键字：修剪机；刀片；传动系统；带轮；机架。
1绪论1.1茶树修剪机的发展上个世纪全世界茶叶加工机械化得到了较大发展，但是随着名优茶的发展，茶叶生产加工向小型化、手工化转化，这不利于加工的安全卫生。
目前的茶叶机械加工也是工序间断，自动化程度低。
新世纪茶叶加工须转向机械连续化、自动化，这不仅可以降低劳动强度，而且有利于茶叶加工的规模化及茶叶加工的卫生，增强茶叶的规模竞争力，为茶叶的标准化管理打下基础。
茶叶修剪机在我国有着广阔的发展前景。
茶树修剪是茶叶生产中一项重要的技术措施。
对于机械化茶园来说，要保证树冠整齐，形成理想的茶树采摘面，实现机械化采茶，机器修剪是不可缺少的条件。
1.2对茶树修剪机的认识茶树修剪是人为地抑制顶端主枝生长优势的措施，可刺激着生部位较低的芽萌发新技，增强树势，培养高产优质树冠。
茶树修剪方法主要有幼龄茶树的定形修剪、成龄茶树的轻修剪与深修剪，衰老茶树的重修剪等。
成龄茶树经多年采摘和轻修剪后，采树冠摘面上会形成密集而细弱的分枝，这就是常说的“鸡爪枝”，这时，茶树新梢育芽能力减弱，生长乏力，茶叶产量和品质下降，为更新树冠采摘面，就得采用深修剪技术，剪去密集细弱的鸡爪枝层，使茶树重新抽发新枝，提高育芽能力，延长茶树高产稳产年限。
我国以往的茶树修剪多是采用人工修枝剪进行的，费时费力，作业质量较差。
从70年代中期开始研制茶树修剪机，目前已有单人、双人和重修剪机等机种。
茶树修剪机的设计
中国作为茶叶生产大国，茶树修剪机的科技含量还不是很高，随着社会的发展，茶树修剪机也从重量型以及复杂型逐渐向轻巧型转变，从大功率向小型功率型转变，耗油也越来越少，动力也越来越强劲，故障率也越来越低。
为很快适应社会的发展以及作为大国的责任，中国有足够的潜力和能力来做好这件事，作为中国人，我们应该认识到研究茶树修剪机的重要性，本课题即针对老龄茶树修剪、在茶树修剪过程中面临的问题及现有茶树修剪机的不足，研究出一种全新的茶树修剪机械设备，并对整机各结构部件进行协调，提高茶树修剪效率.
1 前言
茶树修剪机是随着茶的出现而出现并发展起来的，因为我们对茶的需求，所以我们得种植茶树，茶树修剪机就是伴随着茶的发展而发展起来的，是一种生产力，能让我们更好的养茶护茶，能让我们更加轻松的种出大量的茶，它为我们带来了方便。
修剪是人为地抑制顶端主枝生长优势的措施，可刺激着生部位较低的芽萌发新技，增强树势，培养高产优质树冠。
茶树修剪方法主要分为幼龄茶树的定形修剪、成龄茶树的轻修剪与深修剪，衰老茶树的重修剪等。
成龄茶树经多年采摘和轻修剪后，采树冠摘面上会形成密集而细弱的分枝，这时，茶树新梢育芽能力减弱，生长乏力，茶叶产量和品质下降，为更新树冠采摘面，就得采用深修剪技术，剪去密集细弱的枝层，让茶树再次发芽抽枝，增强孕育能力，提高茶叶生产率。
1.1 研究的意义
深修剪通常剪去冠面10～15cm枝梢，目前茶树的深修剪工作一般用双人抬修剪机来实施，但双人抬修剪机比较笨重，且工作效率低。
重修剪的对象则是半衰老和未老先衰的茶树。
这种茶树，虽然骨干枝的抽生能力仍较强，但生产枝的育芽能力已很弱，芽叶瘦小，叶张薄细，轻伸修剪根本不起作用，即使采用深修剪也不能达到目的，这时，就得采用重修剪技术。
重修剪茶树一般在离地20～50cm处修剪树干。
台刈则是比重修剪更为彻底的改造树冠的修剪技术，其对象是严重衰老的茶树，但目的与重修剪相同；茶树台刈后，从根颈部抽发的新枝能重新形成树冠。
重修剪及台刈由于修剪的茶树枝干一般较粗，现有的茶树修剪机械很难担当大任、不但效率低，而且常出现露枝现象；因此许多地方还在采用人工以砍柴刀对枝干进行砍切修剪，劳动状况恶劣、劳作水平极其落后，另外人工砍切修剪对茶树生长是十分不利的。
所以对茶树修剪机的设计迫在眉睫，市场需求量大。
1.2 国内外研究现状
国内已有多家单位生产出了多款茶树修剪机。
如南京秦淮园林机械厂生产的单人多功能电动茶树修剪机；该机具有环保节能，效率高，能耗小，对茶作物无污染等优点。
浙江省生产的PSM110型茶树修剪机双人抬跨行作业机具，由两把锯齿型刀片作相对往复运动完成修剪作业。
修剪机的动力选用日本三菱TL33PVD型汽油机。
当汽油机运转达到一定速度时，离合器先带动风机运转，继而将动力传输到减速齿轮箱，减速齿轮与偏心机构设计在同一箱体内，通过一级齿轮减速，动力传到偏心机构，偏心机构上有偏心方向为180º的双凸台，带动连杆驱动刀片作往复运动，完成切割作业。
国外如日产的Ｅ7Ｂ-750型单人修剪机配日本单缸二冲程1.03ｋＷ(1.4马力)汽油机，采用平刀片往复式切割，切割幅宽750ｍｍ。
具有以下特点：①重量轻、方便于单人操作，平形、弧形树冠均可使用，适应性很好；②发动机性能好，操作简便，机身上设有停车按钮及汽油机调速控制手柄，刀片动、停、快、慢控制十分方便。
目前，国内外对茶树的轻、中修剪机械的研制及应用均已成熟。
并进入大面积应用的推广期。
但是华南农业大学的覃松林研究分析了单、双人茶树修剪机使用时应该注意的问题，他重点指出，单人修剪机和双人修剪机不准作老茶树的深修剪和重修剪，否则机器将严重超载而遭到破坏。
通过以上研究结果可以看出，茶树修剪机无论是单人型还是双人型，都难以承担起老茶树的深修剪任务，这迫切需要国内的科技工作者研究开发出一种专门用于成龄茶树的深修剪机械。
2 总体方案设计
2.1 设计要求
a.茶树修剪成型机的研究
b.研究树修剪器的结构、材料及茶叶枝叶被修剪时修剪机刀片的运动分析主要受力零
件的强度或寿命校核计算
c.行总体设计，画出总体结构图和部件图及零件图
d.完成课题内容，进行设计计算说明书一份
e.茶树修剪机的工作路线图、装配图、部件图和相关零件图，三张零号图纸。
2.2 结构设计及工作原理
茶树修剪是人为地抑制顶端主枝生长优势的措施，可刺激着生部位较低的芽萌发新技，增强树势，培养高产优质树冠。
茶树修剪方法主要有幼龄茶树的定形修剪、成龄茶树的轻修剪与深修剪，衰老茶树的重修剪及台刈等。
机动修剪机械按工作头的型式可分为锯式和剪；按修剪机动力的类型上又可分四种：①汽动；②液压传动；③电动；④以小型汽油机为动力。
采用低能耗、低污染的专用汽油机，开发环保型修剪工具。
切割装置采用水平高旋转钩刀切割，可实现水平旋转切割的机构有曲柄连杆机构、曲柄滑框机构、摆环机构、行星齿轮传动机构、带轮机构，分析比较采用带轮传动机构来实现其传动方式。
3 设计分析
3.1 传动路线的确定
3.1.1 对传动方案的要求
合理的传动方案，首先应满足工作机的功能要求，其次还应满足工作可靠、传动效率高、结构简单、尺寸紧凑、重量轻、成本低、工艺性好、使用和维护方便等要求
3.1.2 拟定传动方案
任何一个方案，要满足上述所有要求是十分困难的，要统筹兼顾，满足最主要的和最基本的要求。
方案一：
图1 机构传动简图一
Fig1.The sketch of machine transimission
方案二：
图2 机构传动简图二
Fig2.The sketch of machine transimission
考虑到经济性及机器的整体结构和传动所需要的准确性及经济性，我们分析决定采用结构比较简单的带轮传动，故我们选择第一种传动方案。
3.2 驱动机的选择
3.2.1 确定参数如下：
（1）切削力F=200N ；
（2）切削最大半径R=60mm ;
（3）刀片转速n=1500r/min ;
图3刀片示意图
Fig3 .The sketch of blade 3.2.2 汽油机的选择计算
T=FR=200N×0.06m=12N.m
kw 8.19550/1500129550/=⨯==Tn P W
kw 2.2)94.098.0/(8.133=⨯=P
kw 1.2)94.098.0/(8.122=⨯=P
kw 0.2)94.098.0/(8.11=⨯=P
123 2.2 2.12 6.3D P P P P kw =++=++=
选择TL33PVD 型汽油机，立轴，水冷，P=7.4KW n=2500r/min, T=60N.m ，启动方式为反冲动，点火方式为无触点点火。
3.3 带Ⅰ的设计
3.3.1 确定计算功率C P
由机械设计第八版查得A K =1.1 由公式（1）得
C P =A K P =1.1×
7.4KW=8.14KW （1） 3.3.2 选择普通V 带型号
根据C P =8.14KW ，1n =2500r/min ， 由机械设计第八版查得选用B 型普通V 带
3.3.3 确定带轮直径 1d d 2d d
根据要求，查表选取1d d =140mm 且1d d =140mm>125mm
大带轮直径为
2d d =1n 1d d /2n =2500/1500×140=233mm (2) 选取标准植2d d =236mm,则实际传动比i 、从动轮的转速分别为:
i=2d d /1d d =236/140=1.69 (3)
2n =1n /i=2500/1.69=1479r/min (4)
从动轮的转速误差为
（1479-1500）/1500×100%=-1.4%
在±5%以内，为允许值
3.3.4 验算带速V
V=p 1d d 1n /60×1000=18m/s (5)
在5-25m/s 的范围内。
3.3.5 确定带的基准长度D L 和实际中心距a
按结构设计要求初定中心距
0.7(1d d +2d d )<a<2(1d d +2d d )
263<a<752
初定a=500mm
由公式(6)得
0l =20a +p (1d d +2d d )/2+221()d d d d -/40a (6) =2×500+p(140+236)/2+(236-140)^2/(4×500)
=1590.5mm。
