CN105900593A - 可割除路旁护桩周围杂草的双摇杆机构引导式割草执行器 - Google Patents

Abstract

本发明公布一种可割除路旁护桩周围杂草的双摇杆机构引导式割草执行器，主要应用于拥有护栏的道路两傍杂草清理。包括执行器悬吊支架；执行器悬吊支架的一侧固定有外侧执行器部件，另一相对侧固定有内侧执行器部件；外侧执行器部件和内侧执行器部件结构相对称，外侧执行器部件和内侧执行器部件沿执行器的运动方向相错一定距离。以外侧执行器部件为例，外下箱体倾斜布置，在外下箱体上的外导向轮遇到支柱时，外下箱体向外移动，外侧左下摇杆组件和外侧右下摇杆组件转动；越过支柱后，在外侧回复弹簧的作用下，外侧左下摇杆组件和外侧右下摇杆组件复位至外侧限位销的位置，进而使外下箱体复位，成功绕过柱桩。

Description

可割除路旁护桩周围杂草的双摇杆机构引导式割草执行器

技术领域

本发明涉及道路两傍杂草机动式清理技术领域，具体是一种可割除路旁护桩周围杂草的双摇杆机构引导式割草执行器，主要应用于拥有护栏的道路两傍杂草清理。

背景技术

现在的公路多设置护栏，高速公路一定设置护栏，护栏的第一作用是警示行人与车辆不要随意穿越，护栏的第二作用是设置黄色反光模块以引导司机夜间安全行车，为了降低公路的建设费用、减少不行车地面的硬化与吸热效应、有意让杂草在路旁生长以产生绿色、各种野草在风中舞动使司机的心情愉快从而提高行车安全，但杂草长的太高了反而有害，它们会遮挡住黄色反光模块，杂草落花与枯叶随风飘舞分散司机的注意力，为此，需要对公路两旁的杂草进行定期割除。长期以来，道路两傍的杂草清理多由人工割除，速度既较慢又累人也不安全；人力背式机动割草器虽然快一些、也灵活一些，但也挺累人的；人力推式机动割草器虽然快一些、但想绕过垂直路桩与水平护栏不容易，于是，出现了基于四轮驱动与液压旋切的割草执行器，该割草执行器在车子前进时可割除垂直路桩周围的所有杂草，效果很好，但对司机的操作要求较高，即不能跑偏半个垂直路桩的宽度，否则，无法绕行垂直路桩也就无法割除垂直路桩周围的所有杂草。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种可割除路旁护桩周围杂草的双摇杆机构引导式割草执行器，可以采用液压驱动也可以采用电机驱动，它允许跑偏半个垂直路桩的宽度，解决了无障碍割草与可割除路桩周围杂草的问题。

本发明通过以下技术方案实现：一种可割除路旁护桩周围杂草的双摇杆机构引导式割草执行器，包括执行器悬吊支架；所述执行器悬吊支架的一侧固定有外侧执行器部件，另一相对侧固定有内侧执行器部件；

所述外侧执行器部件和内侧执行器部件结构相对称，外侧执行器部件和内侧执行器部件沿所述执行器的运动方向相错一定距离；

所述外侧执行器部件包括外侧电机与机架部件，外侧传动部件，外侧右上摇杆组件，外侧右下摇杆组件，外侧割草部件和外侧左下摇杆组件；

所述外侧电机与机架部件包括机架和固定在机架上的外侧电机；

所述外侧割草部件包括外下箱体；在所述外下箱体内设有一排依次相互啮合连接的外第四齿轮轴组件、外第三齿轮轴组件、外第二齿轮轴组件和外第一齿轮轴组件；所述外第四齿轮轴组件中的外第四齿轮轴下端安装有外第四旋刀组件；所述外第三齿轮轴组件中的外第三齿轮轴下端安装有第三旋刀组件；所述外第二齿轮轴组件中的外第二齿轮轴下端安装有外第二旋刀组件；所述外第一齿轮轴组件中的外第一齿轮轴下端安装有外第一旋刀组件，外第一齿轮轴上端安装有外导向轮；

所述外侧右上摇杆组件和外侧右下摇杆组件上下相对布置，外侧右上摇杆组件和外侧右下摇杆组件一端分别铰接在外第三齿轮轴组件中的外第三齿轮轴的上、下端；外侧右上摇杆组件和外侧右下摇杆组件另一端铰接在机架上；

所述外侧传动部件包括外传动箱体；在所述外传动箱体内设有一排依次相互啮合连接的外传动输入轴组件、外传动第一轴组件、外传动第二轴组件和外传动输出齿轮；所述外传动输入轴组件中的外传动输入轴上端与外侧电机连接；所述外侧割草部件中外第四齿轮轴上端穿入外传动箱体内，所述外传动输出齿轮安装在外第四齿轮轴上；

所述外侧左下摇杆组件与外传动箱体上下相对布置，外侧左下摇杆组件一端铰接在外第四齿轮轴下端，另一端铰接在外传动输入轴下端；

所述外侧右上摇杆组件和外侧右下摇杆组件与机架铰接的一端安装有外侧回复弹簧；在外侧右上摇杆组件和外侧右下摇杆组件远离外传动箱体一侧设有一个固定在机架上的外侧限位销。

其进一步是：所述外第四齿轮轴组件中的外第四齿轮轴上固定安装有外传动第四齿轮；所述外第三齿轮轴组件中的外第三齿轮轴上固定安装有与外传动第四齿轮相啮合的第二输出齿轮；所述外第二齿轮轴组件中的外第二齿轮轴上固定安装有与第二输出齿轮相啮合的外传动第二齿轮；所述外第一齿轮轴组件中的外第一齿轮轴上固定安装有与外传动第二齿轮相啮合的外传动第一齿轮；所述外侧割草部件中外第四齿轮轴上端穿入外传动箱体内，并通过轴承安装在外传动箱体上。

所述外传动输入轴组件中的外传动输入轴上固定安装有外传动输入齿轮；所述外传动第一轴组件包括安装在外传动箱体上的外传动第一轴和固定安装在外传动第一轴上的与外传动输入齿轮相啮合的外传动第一齿轮；所述外传动第二轴组件包括安装在外传动箱体上的外传动第二轴和固定安装在外传动第二轴上的与外传动第一齿轮相啮合的外传动第二齿轮；所述外传动输出齿轮与外传动第二齿轮相啮合。

以外侧执行器部件为例，外侧左下摇杆组件与外传动箱体上下相对布置，它们两端均可围绕外传动输入轴或外第四齿轮轴转动；外侧右上摇杆组件和外侧右下摇杆组件上下相对布置，外下箱体可围绕与外侧右上摇杆组件和外侧右下摇杆组件的铰接点或者外第四齿轮轴转动；外侧右上摇杆组件和外侧右下摇杆组件可围绕与机架的交接点转动；这样，外侧左下摇杆组件和外侧右下摇杆组件组成双摇杆机构的两个摇杆；外下箱体倾斜布置，在外下箱体上的外导向轮遇到支柱时，外下箱体向外移动，外侧左下摇杆组件和外侧右下摇杆组件；越过支柱后，在外侧回复弹簧的作用下，外侧左下摇杆组件和外侧右下摇杆组件复位至外侧限位销的位置，进而使外下箱体复位。本发明能轻松绕过路桩，允许跑偏半个垂直路桩的宽度，实现无障碍割草，能割除路桩周围杂草。

附图说明

图1是路桩与护梁以及杂草的空间布置图；

图2是割草执行器与路旁护栏的纵向相对位置主视图；

图3是外侧割草执行器中传动机构的展开主视图；

图4是外侧割草执行器中执行切割部件的展开主视图；

图5是外侧割草执行器传动与切割部分展开的主视图；

图6是外割草刀具展开的俯视图；

图7是连杆上的导轮避让路桩的双摇杆机构位置图；

图8是连杆上的导轮避让路桩的双摇杆机构运动分析图；

图9是割草执行器在两个路桩之间割草的传动机构图；

图10是外割草执行器遇到路桩并开始向外绕行路桩割草的传动机构图；

图11是外割草执行器绕行路桩并向外侧割草的传动机构图；

图12是外割草执行器绕到路桩外侧并割草的传动机构图；

图13是外割草执行器绕过路桩外侧并割草的传动机构图；

图14是外割草执行器遇到路桩并开始向外绕行路桩割草的传动机构图；

图15是外割草执行器绕过路桩并正常割草的传动机构图；

图16是内割草执行器绕行路桩并割草的传动机构图；

图17是内割草执行器绕过路桩并割草的传动机构图；

图18是割草执行器绕过路桩后的传动机构图；

图19是外传动输入轴系的主视图；

图20是外传动第一轴系的主视图；

图21是外传动第二轴系的主视图；

图22是外传动第一输出齿轮轴系的主视图；

图23是外第三旋刀组件轴系的主视图；

图24是外第二旋刀组件轴系的主视图；

图25是外第一旋刀组件轴系的主视图；

图26是外传动箱体与轴系的主视图；

图27是外传动箱体与轴系的俯视图；

图28是外侧左下摇杆组件的主视图；

图29是外侧左下摇杆组件的俯视图；

图30是外下箱体与轴系展开的主视图；

图31是外下箱体与轴系的俯视图；

图32是外侧右上下摇杆组件的主视图；

图33是外侧右上摇杆组件的主视图；

图34是外侧右上摇杆组件的俯视图；

图35是外侧右下摇杆组件的主视图；

图36是外侧右下摇杆组件的俯视图。

具体实施方式

以下是本发明的一个具体实施例，现结合附图对本发明作进一步说明。

图1所示是公路旁护栏的结构图，包括路边地面A1、水平护梁A2、杂草A3、前支柱P1、P2后支柱和反光模块A4。

结合图2至图5，以及图9所示，一种可割除路旁护桩周围杂草的连杆引导式机动割草执行器，包括执行器悬吊支架1；沿执行器悬吊支架1运动方向的两侧分别固定有外侧执行器部件和内侧执行器部件；外侧执行器部件和内侧执行器部件结构相对称，外侧执行器部件和内侧执行器部件沿执行器的运动方向相错一定距离。现对外侧执行器部件做详细说明，外侧执行器部件包括外侧电机与机架部件2，外侧传动部件3，外侧右上摇杆组件4和外侧右下摇杆组件6，外侧割草部件5和外侧左下摇杆组件7；

外侧电机与机架部件2包括机架和固定在机架上的外侧电机2-1；

外侧割草部件5包括外下箱体5–9；在所述外下箱体5–9内设有一排依次相互啮合连接的外第四齿轮轴组件5–8、外第三齿轮轴组件5–6、外第二齿轮轴组件5–4和外第一齿轮轴组件5–2；所述外第四齿轮轴组件5–8中的外第四齿轮轴5–801下端安装有外第四旋刀组件5–7；所述外第三齿轮轴组件5–6中的外第三齿轮轴5–601下端安装有第三旋刀组件5–5；所述外第二齿轮轴组件5–4中的外第二齿轮轴5–401下端安装有外第二旋刀组件5–3；所述外第一齿轮轴组件5–2中的外第一齿轮轴5–201下端安装有外第一旋刀组件5–1，外第一齿轮轴5–201上端安装有外导向轮5–210；

外侧右上摇杆组件4和外侧右下摇杆组件6上下相对布置，外侧右上摇杆组件4和外侧右下摇杆组件6一端分别铰接在外第三齿轮轴组件5–6中的外第三齿轮轴5–601的上、下端；外侧右上摇杆组件4和外侧右下摇杆组件6另一端铰接在机架上；

外侧传动部件3包括外传动箱体3–5；在所述外传动箱体3–5内设有一排依次相互啮合连接的外传动输入轴组件3–1、外传动第一轴组件3–2、外传动第二轴组件3–3和外传动输出齿轮3–4；所述外传动输入轴组件3–1中的外传动输入轴3–101上端与外侧电机2-1连接；所述外侧割草部件5中外第四齿轮轴5–801上端穿入外传动箱体3–5内，所述外传动输出齿轮3–4安装在外第四齿轮轴5–801上；

外侧左下摇杆组件7与外传动箱体3–5上下相对布置，外侧左下摇杆组件7一端铰接在外第四齿轮轴5–801下端，另一端铰接在外传动输入轴3–101下端；

外侧右上摇杆组件4和外侧右下摇杆组件6与机架铰接的一端安装有外侧回复弹簧；在外侧右上摇杆组件4和外侧右下摇杆组件6远离外传动箱体3–5一侧设有一个固定在机架上的外侧限位销。

结合图26、图27所示，外传动箱体3–5包括上下相对称的水平布置的外传动上侧板3–501和外传动下侧板3–503；在外传动上侧板3–501和外传动下侧板3–503之间焊接连接有一个周向的外传动周侧板3–502；在外传动上侧板3–501和外传动下侧板3–503上依次开有排成一排的四个分别相对的通孔；外传动上侧板3–501四个通孔上依次焊接有外传动第四上支座3–402、外上第二轴承支座3–303、外上第一轴承支座3–203、外输入轴第一轴承支座3–104；外传动下侧板3–503四个通孔上依次焊接有外传动第四下支座3–405、外下第二轴承支座3–306、外下第一轴承支座3–206、外输入轴第二轴承支座3–108。外传动上侧板3–501的外输入轴第一轴承支座3–104一端是向外突出的尺寸较窄的圆形，外输入轴第一轴承支座3–104一端两侧与外传动上侧板3–501整体之间通过圆弧平滑连接，保证外传动上侧板3–501在沿外输入轴第一轴承支座3–104中心转动时，不会与支架干涉。

结合图26和图19所示，外传动输入轴组件3–1中的外传动输入轴3–101上从上至下依次安装有外输入轴第一轴承3–103、外传动输入齿轮3-105、外输入轴第二轴承3–107、外输入轴第三轴承3–109和外输入轴第四轴承3–112；外输入轴第一轴承3–103固定在外传动箱体3–5的外输入轴第一轴承支座3–104上，外输入轴第二轴承3–107固定在外传动箱体3–5的外输入轴第二轴承支座3–108上；外传动输入齿轮3-105通过外传动第一键3–106安装在外传动输入轴3–101上；外输入轴第三轴承3–109安装在外输入轴第三轴承支座3–110上，在外输入轴第三轴承支座3–110内设有用于固定外输入轴第三轴承3–109的外输入轴第一挡圈3–111，其中外输入轴第三轴承支座3–110焊接固定在机架上；外输入轴第四轴承3–112安装在外左下摇杆右支座7–1上，在外左下摇杆右支座7–1内设有用于固定外输入轴第四轴承3–112的输入轴第二挡圈3–113，其中外左下摇杆右支座7–1是外侧左下摇杆组件7中的一个焊接固定件。外侧电机2-1通过外螺栓2-3和外侧电机固定支架2-4固定在机架上，外侧电机输出轴通过外联轴器2-2和外侧电机连接键2-5，以及内联轴器和内电机连接键3-102连接在外传动输入轴3–101上端。

结合图26和图20所示，外传动第一轴组件3–2中外传动第一轴3–201上从上至下依次安装有外上第一轴承3–202、外传动第一齿轮3–205和外下第一轴承3–207；外上第一轴承3–202安装在外传动箱体3–5的外上第一轴承支座3–203内；外下第一轴承3–207安装在外传动箱体3–5的外下第一轴承支座3–206内，在外下第一轴承支座3–206内设有用于固定外下第一轴承3–207的外传动第一轴挡圈3–208；在外上第一轴承3–202和外传动第一齿轮3–205之间安装一个外传动第一轴套3–204。

结合图26和图21所示，外传动第二轴组件3–3中外传动第二轴3–301上从上至下依次安装有外上第二轴承3–302、外传动第二齿轮3–305和外下第二轴承3–307；外上第二轴承3–302安装在外传动箱体3–5的外上第二轴承支座3–303内；外下第二轴承3–307安装在外传动箱体3–5的外下第二轴承支座3–306内，在外下第二轴承支座3–306内设有用于固定外下第二轴承3–307的外传动第二轴挡圈3–308；在外上第二轴承3–302和外传动第二齿轮3–305之间安装一个外传动第二轴套3–304。

结合图26和图22所示，外第四齿轮轴组件5–8中外第四齿轮轴5–801上端从上至下依次安装有外传动第四上轴承3–401、外传动输出齿轮3–4和外传动第四下轴承3–404；外传动第四上轴承3–401安装在外传动箱体3–5的外传动第四上支座3–402内；外传动输出齿轮3–4通过外传动第二键3–403安装在外第三齿轮轴5–601上；外传动第四下轴承3–404安装在外传动箱体3–5的外传动第四下支座3–405内。

结合图30和图31所示，外下箱体5–9包括上下相对的水平布置的外下箱体上侧板5–901和外下箱体下侧板5–903；在外下箱体上侧板5–901和外下箱体下侧板5–903之间焊接连接有一个周向的外下箱体周侧板5–902，外下箱体周侧板5–902右端向一侧有一个折弯。在外下箱体上侧板5–901和外下箱体下侧板5–903上依次开有排成一排的四个分别相对的通孔；从右向左，外下箱体上侧板5–901四个通孔上依次焊接有外传动第一上支座5–203、外传动第二上支座5–403、外传动第三上支座5–603和外第四齿轮轴上支座5–803；从右向左，外下箱体下侧板5–903四个通孔上依次焊接有外传动第一下支座5–207、外传动第二下支座5–407、外传动第三下支座5–607和外第四齿轮轴下支座5–808。其中，外传动第一上支座5–203和外传动第二上支座5–403位于折弯处的两侧。

结合图30和图22所示，外第四齿轮轴组件5–8中外第四齿轮轴5–801下端从上至下依次安装有外第四齿轮轴上轴承5–802、外第四齿轮5–804、外第四齿轮轴下轴承5–806、外下左摇杆左轴承7-3，以及外第四旋刀组件5–7；外第四齿轮轴上轴承5–802安装在外下箱体5–9的外第四齿轮轴上支座5–803内；外第四齿轮5–804通过外传动第四键5–805安装在外第四齿轮轴5–801上；外第四齿轮轴下轴承5–806安装在外下箱体5–9的外第四齿轮轴下支座5–808内；外下左摇杆左轴承7-3安装在外下左摇杆左支座7-2内，在外下左摇杆左支座7-2内设有用于固定外下左摇杆左轴承7-3的外下左摇杆左挡圈7-4，其中外下左摇杆左支座7-2是外侧左下摇杆组件7中的一个焊接固定件。外第四旋刀组件5–7通过外第四轴弹性开口销5–809安装在外第四齿轮轴5–801下端。

结合图30和图23所示，外第三齿轮轴组件5–6中外第三齿轮轴5–601上从上至下依次安装有外上右摇杆前轴承4–102、外传动第三上轴承5–602、外传动第三齿轮5–604、外传动第三下轴承5–606、外下右摇杆前轴承6–103；外上右摇杆前轴承4–102安装在外上右摇杆前支座4-101内，在外上右摇杆前支座4-101内设有用于固定外上右摇杆前轴承4–102的外上右摇杆前挡圈4-104，其中外上右摇杆前支座4-101是外侧右上摇杆组件4中的一个焊接件；在外上右摇杆前轴承4–102和外传动第三上轴承5–602之间设有外上左摇杆前套4-103；外传动第三上轴承5–602安装在外下箱体5–9的外传动第三上支座5–603内，外传动第三齿轮5–604通过外传动第五键5-605安装在外第三齿轮轴5–601上；外传动第三下轴承5–606安装在外下箱体5–9的外传动第三下支座5–607内，在外传动第三下支座5–607内设有用于固定外传动第三下轴承5–606的外第三轴挡圈5-608；外下右摇杆前轴承6–103安装在外下右摇杆前支座6-101内，在外下右摇杆前支座6-101内设有用于固定外下右摇杆前轴承6–103的外下右摇杆前挡圈6-102，其中外下右摇杆前支座6-101是外侧右下摇杆组件6中的一个焊接件；在外传动第三下轴承5–606和外下右摇杆前轴承6–103之间设有外第三轴套5-609；外第三旋刀组件5–5通过外第三弹性开口销外5-610安装在外第三齿轮轴5–601下端。

结合图30和图24所示，外第二齿轮轴组件5–4中外第二齿轮轴5–401上从上至下依次安装外传动第二上轴承5–402、外传动第二齿轮5–404、外传动第二下轴承5–406，以及外第二旋刀组件5–3；外传动第二上轴承5–402安装在外下箱体5–9的外传动第二上支座5–403内；外传动第二齿轮5–404通过外传动第六键5–405安装在外第二齿轮轴5–401上；外传动第二下轴承5–406安装在外下箱体5–9的外传动第二下支座5–407内，外传动第二下支座5–407内设有用于固定外传动第二下轴承5–406的外第二轴挡圈5–408；外第二旋刀组件5–3通过外第二轴弹性开口销5–409安装在外第二齿轮轴5–401下端。

结合图30和图25所示，外第一齿轮轴组件5–2中外第一齿轮轴5–201上从上至下依次安装外导向轮轴承5–211、外传动第一上轴承5–202、外传动第一齿轮5–204、外传动第一下轴承5–206，以及外第一旋刀组件5–1；外导向轮轴承5–211通过外导向轮轴用挡圈5–213、外第一轴孔用挡圈5–212安装在外导向轮5–210内；外传动第一上轴承5–202安装在外下箱体5–9的外传动第一上支座5–203内；外传动第一上轴承5–202和外导向轮轴承5–211之间设有外导向轮定位套5-214；外传动第一齿轮5–204通过外传动第七键5–205安装在外第一齿轮轴5–201上；外传动第一下轴承5–206安装在外下箱体5–9的外传动第一下支座5–207内，外传动第一下支座5–207内设有用于固定外传动第一下轴承5–206的外第一轴挡圈5–208；外第一旋刀组件5–1通过外第一轴弹性开口销5–209安装在外第一齿轮轴5–201下端。

结合图23、图30，图32至图36所示，外侧右上摇杆组件4包括外上右摇杆连板4-105以及焊接在外上右摇杆连板4-105两端的外上右摇杆前支座4–101和外上右摇杆后支座4-106；外侧右下摇杆组件6包括外下右摇杆连板6-104以及焊接在外下右摇杆连板6-104两端的外下右摇杆前支座6–101和外下右摇杆支座6-105；外右摇杆固定销轴2-8上端通过外上摇杆右套4-107可转动安装在外上右摇杆后支座4-106内，外右摇杆固定销轴2-8下端通过外下摇杆右套6-106可转动安装在外下右摇杆支座6-105内；外右摇杆固定销轴2-8上下两端分别通过外上右摇杆固定支架2-6和外下右摇杆固定支架2-7固定，外右摇杆固定销轴2-8下端还设有外右摇杆下挡圈2-9；其中，外上右摇杆固定支架2-6和外下右摇杆固定支架2-7是机架上的焊接件。外侧回复弹簧是一个安装在外右摇杆固定销轴2-8上的外约束扭转弹簧4-108，外约束扭转弹簧4-108两端分别固定在外上右摇杆固定支架2-6和外上右摇杆连板4-105上，保证外上右摇杆连板4-105上转动过后的回位。

结合图22、图30，图28和图29所示，外侧左下摇杆组件7包括外下左摇杆7-5和焊接在外下左摇杆7-5两端的外下左摇杆右支座7-1和外下左摇杆左支座7-2。

如图6所示的外侧割草部件中刀具布置的俯视图，它包括外第一旋刀5–101，外第一旋刀座5–102，外第二旋刀5–301，外第二旋刀座5–302，外第三旋刀5–501，外第三旋刀座5–502，外第四旋刀5–701，外第四旋刀座5–702部分，外第一旋刀5–101与外第一旋刀座5–102为焊接关系，外第二旋刀5–301与外第二旋刀座5–302为焊接关系，外第三旋刀5–501与外第三旋刀座5–502为焊接关系，外第四旋刀5–701与外第四旋刀座5–702为焊接关系。

内侧执行器部件包括内侧电机与机架部件13，内侧传动部件12，内侧左上摇杆组件11，内侧割草部件10，内侧左下摇杆组件9和内侧右下摇杆组件8，以及内侧回复弹簧、内侧限位销。由于内侧执行器部件和外侧执行器部件结构相对称，这里省略对内侧执行器部件的介绍。

结合图9至图18所示，是本发明成功绕过路桩时一组动态示意图。如图7所示的连杆上的导轮避让路桩的双摇杆机构位置图，图8所示的连杆上的导轮避让路桩的双摇杆机构运动分析图，圆角正方几何的截面尺寸为b_z×b_z＝100×100mm²，正方几何的外圆角半径尺寸为R_z＝20mm，圆角正方几何的壁厚b_h＝6mm，正方几何的相对位置系数k₁＝3.52，相对位置b_zx＝k₁b_z＝352mm，(b_y≈124mm)；正方几何中心O₆点的坐标x_O6＝b_zx，y_O6＝–b_y；圆角圆心O₇点的坐标x_O7＝b_zx–0.5b_z+R_z cos45°，y_O7＝–b_y–0.5b_z+R_zsin45°。

左摇杆1的杆长c₁＝O₂B＝75×5+45＝420mm，初始位置角为φ₀(φ₀≈261°≈261×π/180rad)，相对于初始位置的角位移φ₀₁(≈8°＝8×π/180rad)，φ₀₂(≈21.688°＝21.688×π/180rad)。

下连杆2的杆长c₂₁＝BC＝150mm，c₂₂＝CO₅＝150mm，c₂₃＝O₅D＝150mm，连杆2在B₁C₁的位置角δ₁＝27°＝27×π/180rad，BO₅与O₅D的夹角α＝20°＝20×π/180rad，δ₃＝20°＝20×π/180rad。

导向圆5的直径d₁＝150+4+2×4+2×3+2×2＝172mm，以O₂为圆心的齿轮分度圆直径为d₂＝90mm，以O₃、O₄、B、C、O₅、D为圆心的相互啮合齿轮的分度圆直径为d₃＝150mm。

双摇杆机构的尺寸设计如下。

在xO₂y坐标系中，O₂B₁D₁的位置方程、左摇杆1的初始角位移φ₀、圆角正方几何的b_y分别为

于是D₁点的坐标为x_D1＝b_zx，y_D1＝–(b_y+0.5b_z+0.5d₁)；B₁点的坐标为x_B1＝c₁cosφ₀，y_B1＝c₁sinφ₀。

O₅₁点的坐标为x_O51＝x_D1–c₂₃cos(δ₁–α)，y_O51＝y_D1–c₂₃sin(δ₁–α)。

C₁点的坐标为x_C1＝x_B1+c₂₁cosδ₁，y_C1＝y_B1+c₂₁sinδ₁。

令D₂点的坐标为x_D2＝x_O7–(R_z+0.5d₁)sin20°＝b_zx–0.5b_z+R_zcos45°–(R_z+0.5d₁)sin20°，y_D2＝y_O7–(R_z+0.5d₁)cos20°＝–b_y–0.5b_z+R_zsin45°–(R_z+0.5d₁)cos20°，此时，B₁点关于O₂点转动–φ₀₁到B₂点，B₂点的坐标为x_B2＝c₁cos(φ₀–φ₀₁)，y_B2＝c₁sin(φ₀–φ₀₁)。

建立O₂B₂D₂的位置方程，求解δ₂、φ₀₁分别为

令

k₂＝2[y_D2(c₂₁+c₂₂+c₂₃cosα)+x_D2c₂₃sinα]

k₃＝2[x_D2(c₂₁+c₂₂+c₂₃cosα)-y_D2c₂₃sinα]

$k_4=c_1^2-x_{D2}^2-y_{D2}^2-{(c_{21}+c_{22}+c_{23}cos\mathrm{\α})}^2-c_{23}^2{\sin }^2\mathrm{\α}$

得连杆2在B₂C₂的位置角δ₂方程及其解分别

k₂sinδ₂+k₃cosδ₂+k₄＝0

${\mathrm{\δ}}_2=2\arctan \[-k_2+\sqrt{k_2^2+k_3^2-k_4^2}/(k_4-k_3)\]---\left(6\right)$

于是，得左摇杆1的相对角位移为

C₂点的坐标为x_C2＝x_B2+c₂₁cosδ₂＝c₁cos(φ₀–φ₀₁)+c₂₁cosδ₂，y_C2＝y_B2+c₂₁sinδ₂＝c₁sin(φ₀–φ₀₁)+c₂₁sinδ₂。

B₃点的坐标为x_B3＝c₁cos(φ₀–φ₀₂)，y_B3＝c₁sin(φ₀–φ₀₂)；D₃点的坐标为x_D3＝b_zx–(b_z+d₁)/2，δ₃＝20°＝20×π/180rad，建立O₂B₃D₃的位置方程，求解φ₀₂为

C₃点的坐标为x_C3＝x_B3+c₂₁cosδ₃＝c₁cos(φ₀–φ₀₂)+c₂₁cosδ₃，y_C3＝y_B3+c₂₁sinδ₃＝c₁sin(φ₀–φ₀₂)+c₂₁sinδ₃。

C₁C₂的斜率k₁₂＝(y_C2–y_C1)/(x_C2–x_C1)，C₁C₂中点的坐标为x_C12＝(x_C1+x_C2)/2，y_C12＝(y_C1+y_C2)/2。

C₁C₃的斜率k₁₃＝(y_C3–y_C1)/(x_C3–x_C1)，C₁C₃中点的坐标为x_C13＝(x_C1+x_C3)/2，y_C12＝(y_C1+y_C3)/2。

过C₁、C₂中点且垂直于C₁C₂的直线方程为

y＝y₁₂-(x-x₁₂)/k₁₂ (10)

过C₁、C₃中点且垂直于C₁C₃的直线方程为

y＝y₁₃-(x-x₁₃)/k₁₃ (11)

令式(10)、式(11)中的y坐标相等，得C点的圆心坐标x_O1为

y₁₃-(x-x₁₃)/k₁₃＝y₁₂-(x-x₁₂)/k₁₂

y₁₃-x/k₁₃+x₁₃/k₁₃＝y₁₂-x/k₁₂+x₁₂/k₁₂

(1/k₁₂-1/k₁₃)x＝y₁₂+x₁₂/k₁₂-y₁₃-x₁₃/k₁₃

x_O1＝(y₁₂+x₁₂/k₁₂-y₁₃-x₁₃/k₁₃)/(1/k₁₂-1/k₁₃) (12)

由式(10)得C点的圆心坐标y_O1为

y_O1＝y₁₂-(x_O1-x₁₂)/k₁₂ (13)

摇杆3的杆长c₃为

$c_3=\sqrt{{(x_{C1}-X_{O1})}^2+{(y_{C1}-y_{O1})}^2}---\left(14\right)$

O₁O₂的长度c₄与倾斜角度β分别为

$c_4=\sqrt{x_{O1}^2+y_{O1}^2}---\left(15\right)$

β＝arctan[(y_O1-0)/(x_O1-0)] (16)

双摇杆机构的运动分析如下。

当摇杆1的角位移φ从φ₀到φ₀–φ₀₂，再返回，即φ从φ₀–φ₀₂再到φ₀时，双摇杆机构做往复摆动。设摇杆3的角位移为ψ，连杆2的角位移为δ，双摇杆机构O₁O₂BC的运动方程为

令得摇杆3的角位移ψ方程及其解分别

A₁sinψ+A₂cosψ+A₃＝0

$\mathrm{\ψ}=2\arctan 2\[(-A_1+\sqrt{A_1^2+A_2^2-A_3^2})/(A_3-A_2)\]---\left(18\right)$

连杆2的角位移δ为

D点的轨迹坐标为

Claims (3)

1.一种可割除路旁护桩周围杂草的双摇杆机构引导式割草执行器 ，包括执行器悬吊支架（1）；所述执行器悬吊支架（1）的一侧固定有外侧执行器部件，另一相对侧固定有内侧执行器部件；

其特征在于：

所述外侧执行器部件和内侧执行器部件结构相对称，外侧执行器部件和内侧执行器部件沿所述执行器的运动方向相错一定距离；

所述外侧执行器部件包括外侧电机与机架部件（2），外侧传动部件（3），外侧右上摇杆组件（4），外侧右下摇杆组件（6），外侧割草部件（5）和外侧左下摇杆组件（7）；

所述外侧电机与机架部件（2）包括机架和固定在机架上的外侧电机（2-1）；

所述外侧割草部件（5）包括外下箱体（5–9）；在所述外下箱体（5–9）内设有一排依次相互啮合连接的外第四齿轮轴组件（5–8）、外第三齿轮轴组件（5–6）、外第二齿轮轴组件（5–4）和外第一齿轮轴组件（5–2）；所述外第四齿轮轴组件（5–8）中的外第四齿轮轴（5–801）下端安装有外第四旋刀组件（5–7）；所述外第三齿轮轴组件（5–6）中的外第三齿轮轴（5–601）下端安装有第三旋刀组件（5–5）；所述外第二齿轮轴组件（5–4）中的外第二齿轮轴（5–401）下端安装有外第二旋刀组件（5–3）；所述外第一齿轮轴组件（5–2）中的外第一齿轮轴（5–201）下端安装有外第一旋刀组件（5–1），外第一齿轮轴（5–201）上端安装有外导向轮（5–210）；

所述外侧右上摇杆组件（4）和外侧右下摇杆组件（6）上下相对布置，外侧右上摇杆组件（4）和外侧右下摇杆组件（6）一端分别铰接在外第三齿轮轴组件（5–6）中的外第三齿轮轴（5–601）的上、下端；外侧右上摇杆组件（4）和外侧右下摇杆组件（6）另一端铰接在机架上；

所述外侧传动部件（3）包括外传动箱体（3–5）；在所述外传动箱体（3–5）内设有一排依次相互啮合连接的外传动输入轴组件（3–1）、外传动第一轴组件（3–2）、外传动第二轴组件（3–3）和外传动输出齿轮（3–4）；所述外传动输入轴组件（3–1）中的外传动输入轴（3–101）上端与外侧电机（2-1）连接；所述外侧割草部件（5）中外第四齿轮轴（5–801）上端穿入外传动箱体（3–5）内，所述外传动输出齿轮（3–4）安装在外第四齿轮轴（5–801）上；

所述外侧左下摇杆组件（7）与外传动箱体（3–5）上下相对布置，外侧左下摇杆组件（7）一端铰接在外第四齿轮轴（5–801）下端，另一端铰接在外传动输入轴（3–101）下端；

所述外侧右上摇杆组件（4）和外侧右下摇杆组件（6）与机架铰接的一端安装有外侧回复弹簧；在外侧右上摇杆组件（4）和外侧右下摇杆组件（6）远离外传动箱体（3–5）一侧设有一个固定在机架上的外侧限位销。

2.根据权利要求1所述的可割除路旁护桩周围杂草的双摇杆机构引导式割草执行器，其特征在于：所述外第四齿轮轴组件（5–8）中的外第四齿轮轴（5–801）上固定安装有外传动第四齿轮（5–804）；所述外第三齿轮轴组件（5–6）中的外第三齿轮轴（5–601）上固定安装有与外传动第四齿轮（5–804）相啮合的第二输出齿轮（5–604）；所述外第二齿轮轴组件（5–4）中的外第二齿轮轴（5–401）上固定安装有与第二输出齿轮（5–604）相啮合的外传动第二齿轮（5–404）；所述外第一齿轮轴组件（5–2）中的外第一齿轮轴（5–201）上固定安装有与外传动第二齿轮（5–404）相啮合的外传动第一齿轮（5–204）；所述外侧割草部件（5）中外第四齿轮轴（5–801）上端穿入外传动箱体（3–5）内，并通过轴承安装在外传动箱体（3–5）上。

3.根据权利要求1所述的可割除路旁护桩周围杂草的双摇杆机构引导式割草执行器，其特征在于：所述外传动输入轴组件（3–1）中的外传动输入轴（3–101）上固定安装有外传动输入齿轮（3–105）；所述外传动第一轴组件（3–2）包括安装在外传动箱体（3–5）上的外传动第一轴（3–201）和固定安装在外传动第一轴（3–201）上的与外传动输入齿轮（3–105）相啮合的外传动第一齿轮（3–205）；所述外传动第二轴组件（3–3）包括安装在外传动箱体（3–5）上的外传动第二轴（3–301）和固定安装在外传动第二轴（3–301）上的与外传动第一齿轮（3–205）相啮合的外传动第二齿轮（3–305）；所述外传动输出齿轮（3–4）与外传动第二齿轮（3–305）相啮合。