CN106718164A - 单簇灌木蟠桃型修剪执行器 - Google Patents

Abstract

本发明公布一种单簇灌木蟠桃型修剪执行器，属于园林绿化修剪技术领域。安装在上支座上的支架转位电机可以带动上支架转动；上支架下侧设有型槽组件和用于固定型槽组件的侧支架；型槽组件槽型滑道上安装型面切削电机和切刀；安装在上支架上的刀具升降电机通过升降钢丝绳带动型面切削电机和切刀上下运动；这样，就形成刀具在三维立体空间上的修剪运动。本发明可以将单簇灌木或已被修剪的灌木修剪成蟠桃形，给司机带来美味的感觉并提醒安全行车平安回家吃蟠桃，公园里蟠桃型的单簇灌木增加了游人联想的空间，蟠桃型的单簇灌木与其他形态的单簇灌木并存，使行人、游人、学子感觉更加具有空间异质感。

Description

单簇灌木蟠桃型修剪执行器

技术领域

本发明涉及园林绿化修剪技术领域，具体是一种单簇灌木蟠桃型修剪执行器。

背景技术

城市道路一边或两边的绿化带里时普遍栽植灌木，有连续型灌木，沿着道路方向看，连续型灌木的内外侧被修剪成竖直平面，顶面也几乎被修剪为平面，间或在连续型灌木中间等间距分布一些高出于连续灌木顶面的球冠形状的灌木；也有分散型灌木，灌木之间的地面上被种上草，分散型灌木的形状多为近似球形、近似球冠形、近似旋转抛物面形、近似双叶双曲面形，形态各异，不仅给人带来绿色的美感，也带来立体造型上的美感，高速公路隔离带上种植连续型灌木或密集的松树群，道路隔离带上的连续的灌木或密集的松树群不仅是起到了隔离的作用，更是净化了空气、降低了噪音、向司机与行人呈现出了绿色与立体景观。

尽管城市道路隔离带上的单簇灌木被修剪成了近似球形、近似球冠形、近似旋转抛物面形与近似双叶双曲面形，但是感觉还是形态不够丰富，应用到的立体数量还是过于偏少，产生这些现象的主要原因是修剪工作多由人工完成，园林工人使用一把剪刀凭感觉修剪单簇灌木或连续型灌木，很难修剪出一些更复杂的形态。

发明内容

本发明提供一种单簇灌木蟠桃型修剪执行器，用于解决道路绿化带里的单簇灌木、公园里的单簇灌木、图书馆周围的单簇灌木的造型问题，根据审美的需要，可以选择蟠桃形曲线的参数、单簇灌木的分段高度、直线段的粗细六个系数，设计出不同的引导构件，从而获得形状不同的蟠桃型单簇灌木，使单簇灌木更加具有立体感与多样性。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种单簇灌木蟠桃型修剪执行器，包括上下依次相叠放的上转盘、上支座和下支座；所述上转盘、下支座呈圆环状，上转盘、下支座夹在上支座的边缘位置，上转盘、下支座之间连接固定；在所述上支座上下表面分别开有一圈圆弧槽；在所述上转盘下表面开有一圈与上支座上表面圆弧槽相对的圆弧槽，上转盘圆弧槽与上支座上表面圆弧槽之间安装有上滚珠；在所述下支座上表面开有一圈与上支座下表面圆弧槽相对的圆弧槽，下支座圆弧槽与上支座下表面圆弧槽之间安装有下滚珠；

所述下支座下连接有上支架；所述上支座中部安装有转位减速器，以及与转位减速器连接的支架转位电机；所述转位减速器输出轴垂直穿过上支架并与上支架相连接；

所述上支架下方设有型槽组件；所述型槽组件上有槽型滑道，型槽组件的槽型滑道上滑动安装有切削电机支架；所述切削电机支架上安装有型面切削电机；所述型面切削电机上安装有切刀；

所述上支架一端下侧固定有侧支架；所述侧支架通过多个筋板与型槽组件连接；

所述上支架下侧固定有内导轮和外导轮；所述侧支架下端固定有外下导轮；所述型槽组件中槽型滑道的上端固定有左上导轮，槽型滑道的下端固定有内下导轮；所述上支架一端固定有升降减速器，以及与升降减速器连接的刀具升降电机；所述升降减速器输出轴安装有主动绳轮；所述主动绳轮上饶有升降钢丝绳，升降钢丝绳的一端依次绕过外导轮、外下导轮、内下导轮后固定在切削电机支架上，升降钢丝绳的另一端依次绕过内导轮、左上导轮后固定在切削电机支架上。

其进一步是：所述型槽组件包括弯曲形的底导槽板；底导槽板左、右边分别固定内导槽板、外导槽板；由所述内导槽板、底导槽板和外导槽板组成的槽型滑道上滑动安装所述切削电机支架。

所述底导槽板左右边界等距，底导槽板左右边呈由下至上依次连接的直线、圆弧、蟠桃形曲线组成的曲线型。

所述内导槽板的内侧面上，沿内导槽板的长度方向固定有一排内槽导轮，所述升降钢丝绳靠在内槽导轮的内侧。

所述侧支架包括外竖板，外竖板上端固定有外上座板，外竖板下端固定有下横板；所述外上座板固定在上支架上；所述下横板一端与型槽组件下端固定，下横板与外竖板之间固定有三角筋板；所述筋板包括连接在型槽组件与外竖板之间的右上筋板和右中筋板，以及连接在型槽组件与上支架下侧之间的左竖筋板。

所述上支架上开有用于安装左竖筋板的长条形的左竖筋板安装导槽和用于安装外上座板的长条形的外上座板安装导槽；上支架上还开有用于安装外导轮的外导轮支座安装导槽；

所述上支座上固定有上套筒，所述转位减速器、支架转位电机位于上套筒内部；所述上套筒顶板的中部过盈连接有一个外挂定轴，外挂定轴上开有两个连接孔。

所述切削电机支架包括横梁和固定在横梁上的竖梁；所述型面切削电机安装在横梁上；

所述竖梁上安装有位于外导槽板外侧的并与外导槽板平行的外前上销轴；所述外前上销轴上可转动安装有外后导轮和外前导轮，外后导轮和外前导轮的圆周面上设有周向式的台肩；所述外后导轮滚动安装在外导槽板外侧面上，外后导轮台肩抵在外导槽板一边；所述外后导轮滚动安装在外导槽板外侧面上，外后导轮台肩抵在外导槽板另一边；

所述竖梁上还安装有位于内导槽板外侧的并与内导槽板平行的内销轴；所述内销轴上可转动安装有内轴承；所述内轴承滚动安装在内槽板外侧面上。

所述竖梁上还安装有位于内导槽板和外导槽板之间的并与内导槽板和外导槽板平行的中销轴；所述中销轴上可转动安装有中滚轮；所述中滚轮滚动安装在内导槽板和外导槽板之间。

所述中销轴上小间隙配合套装有中套筒，中套筒位于竖梁和中滚轮之间；所述中套筒上开有一圈沉槽，所述升降钢丝绳的两端分别缠绕在中套筒沉槽内；在所述中套筒上以过盈的方式套装有压紧套，同时，压紧套压在中套筒沉槽内的升降钢丝绳上。

所述竖梁上还安装有位于外导槽板外侧的并与外导槽板平行的外前下销轴；所述外前下销轴上可转动安装有外轴承；所述外轴承滚动安装在外槽板外侧面上。

使用时，本发明可以安装在25马力左右的拖拉机前部的平板车上，可以由拖拉机的柴油机提供电力，带动一台支架转位电机，经转位减速器减速后驱动上支架，转位减速器的传动比为280.25，上支架的转速为5r/min，实现了单簇灌木被修剪成蟠桃型所需要的周向运动，带动一台刀具升降电机，经升降减速器减速后驱动主动绳轮，升降减速器的传动比为560，主动绳轮的转速为2.5r/min，实现了单簇灌木被修剪成蟠桃型所需要的轴向运动，带动另一台型面切削电机，电机的转速为710r/min，切刀的转速为710r/min，实现了单簇灌木被修剪成蟠桃型所需要的枝叶剪切运动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：可以将种植在城市道路一边或两边的绿化带里的一棵一棵自然形态的单簇灌木或已被修剪的灌木、公园里一棵一棵自然形态的单簇灌木或已被修剪的灌木、图书馆周围一棵一棵自然形态的单簇灌木或已被修剪的灌木修剪成蟠桃形，蟠桃型模样的灌木上部用蟠桃形曲线表达，灌木中下部用圆弧过渡，灌木下部类似蟠桃的把，用直线表达，分散在道路两旁的蟠桃型单簇灌木使司机感觉一个个蟠桃从大地上长出，给司机带来美味的感觉并提醒安全行车平安回家吃蟠桃，公园里蟠桃型的单簇灌木增加了游人联想的空间，图书馆周围蟠桃型的单簇灌木使学子看到了数学的价值并具有催人进取的支撑作用，蟠桃型的单簇灌木与其他形态的单簇灌木并存，使行人、游人、学子感觉更加具有空间异质感。

附图说明

图1是蟠桃顶形曲线与过渡曲线的组合图形；

图2是蟠桃顶型曲线与等距曲线；

图3是蟠桃顶型曲线与刀具的等距曲线；

图4是本发明结构的主视图；

图5是外下导轮、内下导轮与左上导轮的主视图；

图6是外下导轮、内下导轮与左上导轮的左视图；

图7是内导轮与外导轮的主视图；

图8是内导轮与外导轮的左视图；

图9是上支架的主视图；

图10是上支架的俯视图；

图11是图4中A–A向视图；

图12是型槽组件与侧支架以及升降钢丝绳的主视图；

图13是型槽组件与侧支架关于内下导轮处的局部剖视图；

图14是型槽组件与侧支架关于外下导轮处的局部剖视图；

图15是型面切削电机与切削电机支架的相对位置主视图；

图16是图15中左视图；

图17是图15中俯视图；

图18是图17中D向视图；

图19是图17中E向视图；

图20是图17中F–F截面图；

图21是竖梁结构示意图；

图22是图20中G–G截面图；

图23是型槽组件横截面图；

图24是图23中H–H截面图；

图25是压紧套的主视图；

图26是压紧套的左视图；

图27是上转盘的主视图；

图28是上转盘的俯视图；

图29是下支座的主视图；

图30是下支座的俯视图；

图31是上支座的主视图；

图32是上支座的俯视图；

图33是主动绳轮的剖面图；

图34是转位减速器的传动图；

图35是升降减速器的传动图；

图36是基于平面四杆机构生成的非完整桃形曲线；

图37是基于平面四杆机构生成的完整桃形曲线。

图中：1第一键；2主动绳轮；3第一螺栓；4第一螺母；5升降减速器；6第二螺栓；7第二螺母；8刀具升降电机；9第三螺栓；10第三螺母；11上转盘；12第四螺栓；13第四螺母；14第五螺栓；15第五螺母；16外挂定轴；17上套筒；18支架转位电机；19转位减速器；20上支座；21上滚珠；22下滚珠；23下支座；24上支架；25升降钢丝绳；26第六螺栓；27第六螺母；28第七螺栓；29第七螺母；30外导轮支座；31外导轮支轴；32外导轮；33型槽组件；34侧支架；35型面切削电机；36切削电机支架；37切刀；38外下导轮支轴；39外下导轮；40外下支座；41内下支座；42内下导轮支轴；43内下导轮；44第八螺栓；45第八螺母；46下支座定位销；47第二键；48内导轮；49内导轮支座；50内导轮支轴；51左上导轮支轴；52左上导轮；53内上支座；54第九螺栓；55第九螺母；

5–1升降输入齿轮；5–2升降行星轮左端；5–2'升降行星轮右端；5–3升降左端内齿轮；5–4升降右端内齿轮；H2升降系杆；

19–1转位输入齿轮；19–2转位行星轮左端；19–2'转位行星轮右端；19–3转位左端内齿轮；19–4转位右端内齿轮；H1转位系杆；

33–1内导槽板；33–2底导槽板；33–3外导槽板；33–4内槽导轮；33–5内导轮销；

34–1外竖板；34–2外上座板；34–3右上筋板；34–4右中筋板；34–5三角筋板；34–6下横板；34–7左竖筋板；34–8左支座；

36–1下螺栓；36–2下螺母；36–3横梁；36–4竖梁；36–5外前导轮；36–6外前套；36–7外前上销轴；36–8外前下销轴；36–9外前下套筒；36–10外轴承；36–11外前下挡圈；36–12外前下销钉；36–13外前挡圈；36–14外前销钉；36–15外后套；36–16外后导轮；36–17外前套筒；36–18内销轴；36–19内套筒；36–20内轴承；36–21内挡圈；36–22内销钉；36–23中销轴；36–24中套筒；36–25中滚轮；36–26压紧套；36–27下竖梁销；

37–1切刀本体；37–2刀刃；37–3切刀键。

图中符号：O蟠桃形曲线的坐标系原点；O₁蟠桃形图形y上的最低点；x水平坐标轴；y垂直坐标轴；x₀过O₁点平行于x的坐标轴；d₁蟠桃形下节回转体的直径；d₂蟠桃形回转体的最大直径；d₃蟠桃形下节刀具轴线回转体的直径；d₄蟠桃形下节刀具包络线回转体的直径；b_O1引导刀具的导槽宽度；d_O1刀具切削圆的直径；

h₁蟠桃顶型下节的造型高度；h₂蟠桃顶型曲线对应的高度；h₃蟠桃形回转体的总高度；h₄蟠桃形顶心的高度；n–n蟠桃型曲线在任意点的法线；O₂₁右圆弧段的圆心；O₂₂左圆弧段的圆心；

C_z切削刀具轴线对应的曲线；C_n切削刀具内侧对应的曲线即蟠桃顶型曲线；C_w切削刀具外侧对应的曲线；C_d1导槽内引导面对应的曲线；C_d2导槽外引导面对应的曲线；

A₁对应蟠桃体下端的直线与d₁圆的交点；A_1z对应蟠桃体下端的直线与圆d₃的交点；A_1w对应蟠桃体下端的直线与d₄圆的交点；

B₁对应蟠桃体中下端的直线与d₁圆的交点；B_1z对应蟠桃体中下端的直线与圆d₃的交点；B_1w对应蟠桃体中下端的直线与d₄圆的交点；

P曲面上任意圆与对应直径的交点；P₀蟠桃形理论轮廓的最低点；B₂蟠桃形曲线与圆弧的切点；P_n刀具切削圆与C_n的交点；P_z刀具轴线与C_z的切点；P_w刀具切削圆与C_w的交点；

B_1d1导槽内引导面圆弧段下端点；B_2d1导槽内引导面圆弧段上端点；B_1d2导槽外引导面圆弧段下端点；B_2d2导槽外引导面圆弧段上端点；

d_s钢丝绳缠绕圆柱的直径；h₀刀片的高度；b₀上下导轮之间的距离；C₁左竖筋板安装导槽；C₂外上座板安装导槽；C₃外导轮支座安装导槽；C₄中销轴上的第一润滑脂槽；C₅中销轴上的第二润滑脂槽；C₆下竖梁安装下横梁的孔；C₇下竖梁安装外前上销轴的孔；C₈下竖梁安装外前下销轴的孔；C₉下竖梁安装中销轴的孔；C₁₀下竖梁安装内销轴的孔；C₁₁下与左钢丝绳导槽；C₁₂内与外钢丝绳导槽；C₁₃右上开槽；C₁₄右下开槽；

S₁被修剪后单簇灌木外边界A₁B₁直线的长度；S₂被修剪后单簇灌木外边界B₁B₂圆弧的长度；S₃被修剪后单簇灌木外边界B₂O曲线的长度；

Ⅰ切削电机支架组件的最低位置；Ⅱ切削电机支架组件的中下位置；Ⅲ切削电机支架组件的最外位置；Ⅳ切削电机支架组件的中上位置；Ⅴ切削电机支架组件接近中心的位置。

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做进一步说明。

如图4，以及图27至图32所示，一种单簇灌木蟠桃型修剪执行器，包括由上转盘11、上支座20、下支座23和上支架24上下依次相叠放组成的回转支架。如图27、28，上转盘11呈圆环状，在上转盘11边沿开有安装孔，在上转盘11下端面开有一个台阶止口。如图31、32，上支座20呈圆盘状，上支座20安装在上转盘11下端面台阶止口内；上支座20上下端面各开有一圈圆弧槽，在上转盘11下端面台阶止口内开有与上转盘11上端面圆弧槽相对的圆弧槽；在上转盘11圆弧槽与上支座20上表面圆弧槽之间安装有上滚珠21，上转盘11与上支座20组成回转支撑。如图29、30，下支座23呈圆环状，下支座23边沿开有与上转盘11边沿安装孔相对的安装孔，上转盘11和下支座23之间通过第三螺栓9和第三螺母10固定连接，上转盘11、下支座23夹在上支座20的边缘位置，在下支座23上表面开有一圈与上支座20下表面圆弧槽相对的圆弧槽，下支座23圆弧槽与上支座20下表面圆弧槽之间安装有下滚珠22；下支座23与上支座20组成回转支撑。再如图9、10所示，上支架24与下支座23通过下支座定位销46定位，然后通过焊接固定连接。

转位减速器19焊接在上支座20上表面中部，支架转位电机18通过第五螺栓14和第五螺母15与转位减速器19固连；转位减速器19的输出轴朝下垂直穿过上支架24并通过第二键47与上支架24连接。上套筒17通过第四螺栓12、第四螺母13与上支座20固定连接，转位减速器19、支架转位电机18位于上套筒17内部；上套筒17顶板的中部过盈连接有一个外挂定轴16，外挂定轴16上开有两个连接孔。外挂定轴16与转位减速器19的输出轴同轴线，工作时，外挂定轴16的轴线与被造型灌木的轴线重合。

如图4，以及图12至图14所示，型槽组件33：

型槽组件33用于安装切削电机支架36。型槽组件33包括弯曲形的底导槽板33–2；底导槽板33–2左、右边分别焊接固定内导槽板33-1、外导槽板33-3；底导槽板33–2左右边界等距，底导槽板33–2左右边呈由下至上依次连接的直线、圆弧、蟠桃形曲线组成的曲线型。切削电机支架36滑动安装在由内导槽板33-1、底导槽板33–2和外导槽板33-3组成的槽型滑道上。

侧支架34：

侧支架34用于将型槽组件33固定在上支架24下方。外竖板34-1上端焊接固定有外上座板34-2，外竖板34-1下端焊接固定有下横板34-6；外上座板34-2通过第七螺栓28和第七螺母29安装在上支架24上；下横板34-6另一端与型槽组件33下端固定；下横板34-6与外竖板34-1之间焊接固定有加强用的三角筋板34-5。右上筋板34–3与右中筋板34–4的内端焊接在型槽组件33中底导槽板33–2上，右上筋板34–3与右中筋板34–4的外端焊接在外竖板34–1上。左竖筋板34–7顶端焊接在左支座34–8上，左支座34–8通过第八螺栓44和第八螺母45安装在上支架24上，左竖筋板34–7底端焊接在型槽组件33中外导槽板33–3的上部。

升降钢丝绳25传动：

刀具升降电机8通过第二螺栓6和第二螺母7与升降减速器5固定连接，升降减速器5通过第一螺栓3和第一螺母4固定在上支架24一端；升降减速器5输出轴安装有主动绳轮2；如图33，主动绳轮2上开有一圈弧形槽，升降钢丝绳25缠绕在主动绳轮2弧形槽内。结合图7、8，内导轮支座49通过第九螺栓54和第九螺母55与上支架24连接，内导轮48以间隙配合安装在内导轮支轴50上，内导轮支轴50以过盈配合安装在内导轮支座49上。外导轮支座30通过第六螺栓26和第六螺母27与上支架24连接，外导轮32以间隙配合安装在外导轮支轴31上，外导轮支轴31以过盈配合安装在外导轮支座30上。内导轮48和外导轮32上开有用于安装升降钢丝绳25的下与内与外钢丝绳导槽C₁₂。结合图5、6，外下支座40焊接在侧支架34的右下端，外下导轮39以间隙配合安装在外下导轮支轴38上，外下导轮支轴38以过盈配合安装在侧支架34和外下支座40上。内下支座41焊接在型槽组件33中槽型滑道的下端，内下导轮43以间隙配合安装在内下导轮支轴42上，内下导轮支轴42以过盈配合安装在型槽组件33和内下支座41上。内上支座53焊接在型槽组件33中槽型滑道的顶端，左上导轮52以间隙配合安装在上导轮支轴51上，上导轮支轴51以过盈配合安装在型槽组件33和内上支座53上。外下导轮39、内下导轮43和左上导轮52上开有用于安装升降钢丝绳25的下与左钢丝绳导槽C₁₁。如图12，升降钢丝绳25的一端依次绕过外导轮32、外下导轮39、内下导轮43后固定在切削电机支架36上，升降钢丝绳25的另一端依次绕过内导轮48、左上导轮52后固定在切削电机支架36上；升降钢丝绳25的两端与切削电机支架组件36组成闭环。另外，如图23、图24所示，为保证升降钢丝绳25在型槽组件33中槽型滑道内的移动，在内导槽板33-1的内侧面上，沿内导槽板33-1的长度方向通过内导轮销33-5固定有一排内槽导轮33-4，升降钢丝绳25靠在内槽导轮33-4的内侧。

结合图15至图22，以及图25、图26所示，切削电机支架36：

横梁36–3右端通过下螺栓36–1和下螺母36–2与型面切削电机35的法兰连接，型面切削电机35输出轴上通过切刀键37–3安装有切刀本体37-1；切刀本体37-1的边缘设有刀刃37–2。横梁36–3左端插入竖梁36–4顶部的下竖梁安装下横梁的孔C₆孔中并用下竖梁销36–27固定。竖梁36–4下部的下竖梁安装外前上销轴的孔C₇孔中插入外前上销轴36–7并组成小过盈配合；外前套36–6、外后套36–15、外前套筒36–17以间隙配合安装在外前上销轴36–7上，外前套36–6与外前导轮36–5为小过盈配合，外后套36–15与外后导轮36–16为小过盈配合；外前挡圈36–13与外前销钉36–14用于定位外后导轮36–16；外后导轮36-16和外前导轮36-5的圆周面上设有周向式的台肩；外后导轮36-16滚动安装在外导槽板26-3外侧面上，外后导轮36-16台肩抵在外导槽板26-3一边；外后导轮36-16滚动安装在外导槽板26-3外侧面上，外后导轮36-16台肩抵在外导槽板26-3另一边。竖梁36–4下部的下竖梁安装外前下销轴的孔C₈孔中插入外前下销轴36–8并组成小过盈配合，外前下套筒36–9与外前下销轴36–8为小间隙配合，外轴承36–10与外前下销轴36–8为小过盈配合，外前下挡圈36–11、外前下销钉36–12用于定位外轴承36–10；外轴承36-10滚动安装在外槽板26-3外侧面上。竖梁36–4下部的下竖梁安装中销轴的孔C₉孔中插入中销轴36–23并组成小过盈配合，中套筒36–24与中销轴36–23为小间隙配合，中滚轮36–25与中销轴36–23为小间隙配合；升降钢丝绳13的两端以烧结的方式获得接头，接头的直径是升降钢丝绳13直径的1.6倍，升降钢丝绳13的两端分别缠绕在中套筒36–24的槽内，压紧套36–26以过盈的方式压紧升降钢丝绳13的两端，压紧套36–26右端的右上开槽C₁₃槽允许升降钢丝绳13的上端出来，压紧套36–26右端的右下开槽C₁₄槽允许升降钢丝绳13的下端出来；中滚轮36-25滚动安装在内导槽板26-1和外导槽板26-3之间；中销轴上的第一润滑脂槽C₄、中销轴上的第二润滑脂槽C₅用于储存润滑脂。竖梁36–4下部的下竖梁安装内销轴的孔C₁₀孔中插入内销轴36–18并组成小过盈配合；内套筒36–19与内销轴36–18为小间隙配合，内轴承36–20与内销轴36–18为小过盈配合，内挡圈36–21、内销钉36–22用于定位内轴承36–20，内轴承36–20与内导槽板26–1组成滚动副。

外前上销轴36–7与外前下销轴36–8之间的距离为b₀，切刀37的姿态与b₀相关，也就是用b₀上端点与b₀下端点连线的斜率近似代替分段函数在b₀中点的斜率，由于b₀比单簇灌木周围的造型分段曲线长度S₁、S₂、S₃小很多，在直线长度S₁上的相对误差为零，在圆弧长度S₂上的相对误差为零，在蟠桃形曲线长度S₃上的最大相对误差≤8.2％，在距离蟠桃形心200mm以外的蟠桃形曲线长度上的最大相对误差≤4.3％，所以这样的替代产生的造型误差很小，但机构设计与对应的结构设计简便，从而简化了机构与结构的复杂性。

如图9至图11所示，上支架24上开有用于安装左竖筋板34-7的长条形的左竖筋板安装导槽C₁和用于安装外上座板34-2的长条形的外上座板安装导槽C₂；左竖筋板安装导槽C₁和外上座板安装导槽C₂用于调节型槽组件33和侧支架34的位置，以应对单簇灌木粗细不同时修剪的需要。上支架24上还开有用于安装外导轮32的外导轮支座安装导槽C₃；外导轮支座安装导槽C₃用于调节外导轮32的安装位置，以便调节升降钢丝绳25张力的大小。

如图34所示，支架转位电机18通过转位减速器19减速后驱动上支架24转动，实现单簇灌木被修剪成蟠桃型所需要的周向运动，支架转位电机18的转速为1400r/min，转位减速器19的传动比i_18-19＝280.25，输出转速为5r/min，由3K–H型行星轮系减速器实现。此3K–H型行星轮系减速器具体是：包括转位输入齿轮19–1，转位行星轮左端19–2，转位行星轮右端19–2'，转位左端内齿轮19–3，转位右端内齿轮19–4，转位系杆H1组成，转位减速器属于3K–H型的行星轮系，转位左端内齿轮19–3的转速n_19–3＝0，设转位输入齿轮19–1的齿数z₁＝16，转位行星轮左端19–2与转位行星轮右端19–2'组成一个双联齿轮，转位行星轮左端19–2与转位行星轮右端19–2'的齿数z₂＝z'₂＝22，转位左端内齿轮19–3的齿数z₃＝60，转位右端内齿轮19–4的齿数z₄＝59，转位输入齿轮19–1的转速为n_19–1，转位右端内齿轮19–4的转速为n_19–4，其传动比i_19-1/19-4＝n_19-1/n_19-4计算为

如图35所示，刀具升降电机8通过升降减速器5减速后最终驱动切刀37做上下运动，实现单簇灌木被修剪成蟠桃型所需要的轴向运动，刀具升降电机8的转速为1400r/min，升降减速器5的传动比i_8-5＝560，输出转速为2.5r/min，由3K–H型行星轮系减速器实现。此3K–H型行星轮系减速器具体是：包括升降输入齿轮5–1，升降行星轮左端5–2，升降行星轮右端5–2'，升降左端内齿轮5–3，升降右端内齿轮5–4，升降系杆H2组成，升降减速器属于3K–H型的行星轮系，升降左端内齿轮5–3的转速n_5–3＝0，设升降输入齿轮5–1的齿数z₅₁＝15，升降行星轮左端5–2与升降行星轮右端5–2'组成一个双联齿轮，升降行星轮左端5–2与升降行星轮右端5–2'的齿数z₅₂＝z'₅₂＝35，升降左端内齿轮5–3的齿数z₅₃＝85，升降右端内齿轮5–4的齿数z₅₄＝84，升降输入齿轮5–1的转速为n_5–1，升降右端内齿轮5–4的转速为n_5–4，其传动比i_5-1/5-4＝n_5-1/n_5-4计算为

主动绳轮2的转速为2.5r/min，主动绳轮2转半圈对应切刀37升降一个刀具的高度，上支架24被转位减速器19的输出轴驱动，上支架24的转速为5r/min，上支架24转一圈对应切刀组件37绕单簇灌木转一圈，实现单簇灌木被修剪成蟠桃型所需要的周向运动，设主动绳轮2的直径为d_s，切刀组件37中切刀的高度为h₀，得0.5πd_s＝h₀，即d_s＝h₀/(0.5π)，比如，h₀＝90mm，d_s＝h₀/(0.5π)＝57.296mm。

如图1至图3所示，型槽组件33的槽型滑道可以用由六个系数确定的蟠桃形曲线、过渡圆弧、直线组合函数的旋转面进行表达，设k为蟠桃形的扁平系数，d_P为蟠桃形几何中心高度的一半，P为蟠桃形曲线上的任意一点，P₀为完整蟠桃形曲线的下极限点，x_P为蟠桃形的x坐标，y_P为蟠桃形的y坐标，φ为独立的参变量，完整的蟠桃形对应0≤φ≤2π，实际取φ的初始值为φ₀，22°≤φ₀≤26°，在xOy坐标系中，蟠桃形曲线的参数方程为

当k＝1时，为桃形曲线，可以用平面四杆机构连杆上的特殊点生成桃形曲线，蟠桃形曲线无对应的平面机构，当φ＝0时，x_P＝0、y_P＝OP₀＝2d_P，当φ＝π/2时，x_P＝kd_P、y_P＝0，当φ＝π时，x_P＝0、y_P＝0，现在求y_P的极大值y_Pmax，对式(1)、式(2)求关于φ的导数分别为

极值的条件为

为此，得y_Pmax为

φ＝φ₁＝2π/3，即y_Pmax为

y_Pmax＝-d_P[1+cos(2π/3)]cos(2π/3)＝0.25d_P (6)

当φ＝φ₀＝24°时，蟠桃形曲线y_P对应的值y_B2、x_P对应的极值x_B2分别为

由式(6)、式(7)得蟠桃形曲线对应的高度h₂为

由式(3)求x_P的极大值x_Pmax对应的φ₂与x_Pmax、y_Px分别为

令z＝cosφ，得关于z的二次方程及其解分别为2z²+z-1＝0，于是，φ₂与x_Pmax、y_Px分别为

x_Pmax＝kd_P[1+cos(π/3)]sin(π/3)＝1.299kd_P (11)

y_Px＝-d_P[1+cos(π/3)]cos(π/3)＝-0.75d_P (12)

当φ＝φ₀时，蟠桃形曲线与蟠桃中间部分的圆弧曲线B₁B₂相切，圆弧段B₁B₂的半径为R₁，d₁为灌木下部周边直线段的直径，圆弧的圆心O₁坐标为x_O1、y_O1，在xOy坐标系中，圆弧段B₁B₂的方程为

圆弧段B₁B₂在B₂点与蟠桃形曲线相切，圆弧段在B₂点的切线方程为

(x_B2-x_O1)+(y_B2-y_O1)dy_B2/dy_B2＝0

dy_B2/dy_B2＝-(x_B2-x_O1)/(y_B2-y_O1) (14)

蟠桃形曲线在B₂点的切线方程为

由式(14)、式(15)得关于x_O1、y_O1的方程为

令

k₁(y_B2-y_O1)=-(x_B2-x_O1)，k₁(-y_B2+y_O1)=x_B2-x_O1，y(_O1=(x_B2-x_O1)/k₁+y_B2，

y_O1＝-x_O1/k₁+x_B2/k₁+y_B2，令k₂＝x_B2/k₁+y_B2

y_O1＝-x_O1/k₁+k₂ (17)

x_O1满足以下条件

x_O1＝0.5d₁+R₁ (18)

由式(17)、式(18)得y_O1为

y_O1＝-(0.5d₁+R₁)/k₁+k₂ (19)

将式(18)、式(19)代入式(13)得R₁为

令k₃＝x_B2-0.5d₁，k₄＝y_B2+0.5d₁/k₁-k₂

设切刀轴线对应的曲线为C_z，切刀内侧对应的曲线即蟠桃顶型曲线为C_n，切刀外侧对应的曲线为C_w，设引导刀具的导槽宽度为b_O1，切刀导槽宽度的中线与切刀轴线对应的曲线C_z重合，导槽内引导面对应的曲线为C_d1，导槽外引导面对应的曲线为C_d2，灌木右边直线段A₁B₁(以x、y坐标表达)、切刀轴线对应的曲线与导槽宽度中线重合、直线段A_1zB_1z(以x₁、y₁坐标表达)、导槽内引导面的直线段A_1d1B_1d1(以x₂、y₂坐标表达)、导槽外引导面的直线段A_1d2B_1d2(以x₃、y₃坐标表达)的方程分别为

x＝0.5d₁ -h₄≤y≤-h₄+h₁ (21)

x₁＝0.5d₃ -h₄≤y≤-h₄+h₁ (22)

x₂＝0.5d₃-0.5b_O1 -h₄≤y≤-h₄+h₁ (23)

x₃＝0.5d₃+0.5b_O1 -h₄≤y≤-h₄+h₁ (24)

灌木右边圆弧段B₁B₂由式(13)表达，切刀轴线对应的圆弧与导槽宽度中线重合、圆弧段B_1zB_2z(以x₁、y₁坐标表达)、导槽内引导面的圆弧段B_1d1B_2d1(以x₂、y₂坐标表达)、导槽外引导面的直线段B_1d2B_2d2(以x₃、y₃坐标表达)方程分别为

(x₁-x_O1)²+(y₁-y_O1)²＝(R₁-0.5d_O1)² (25)

(x₂-x_O1)²+(y₂-y_O1)²＝(R₁-0.5d_O1+0.5b_O1) (26)

(x₃-x_O1)²+(y₃-y_O1)²＝(R₁-0.5d_O1-0.5b_O1) (27)

灌木右边蟠桃形曲线B₂O由式(1)、式(2)表达，切刀轴线与导槽宽度中线重合、为蟠桃顶型曲线的等距曲线、以x₁、y₁坐标表达，导槽内引导面为蟠桃形曲线的等距曲线、以x₂、y₂坐标表达，导槽外引导面为蟠桃形曲线的等距曲线、以x₃、y₃坐标表达，首先求解式(1)、式(2)在任意点的法线斜率k_n以及法线与x轴的夹角θ的sinθ与cosθ，由式(1)、式(2)得

于是，得

x₁＝x-0.5d_O1cosθ (31)

y₁＝y-0.5d_O1sinθ (32)

x₂＝x-(0.5d_O1-0.5b_O1)cosθ (33)

y₂＝y-(0.5d_O1-0.5b_O1)sinθ (34)

x₃＝x-(0.5d_O1+0.5b_O1)cosθ (35)

y₃＝y-(0.5d_O1+0.5b_O1)sinθ (36)

6个独立变量，2.85≤k≤3.25，22°≤φ₀≤26°，0.12≤d_P/d₂≤0.14，0.32≤h₁/d₂≤0.355，0.755≤h₃/d₂≤0.855，0.25≤d₁/d₂≤0.45，在以上范围内蟠桃的形态都很宜人。

如图36所示是基于VB制作的平面四杆机构生成的非完整桃形曲线，图37所示是基于VB制作的平面四杆机构生成的完整桃形曲线，用于说明蟠桃形封闭曲线与桃形封闭曲线的差异，蟠桃形数学方程为发明人提出，现有的文献没有查找到，桃形封闭曲线的高度与宽度的比值约为0.87，蟠桃形封闭曲线的高度与宽度的比值通过扁平系数k调节，当2.85≤k≤3.25时，蟠桃的形态都很宜人。

Claims (10)

1.一种单簇灌木蟠桃型修剪执行器，其特征在于：包括上下依次相叠放的上转盘（11）、上支座（20）和下支座（23）；所述上转盘（11）、下支座（23）呈圆环状，上转盘（11）、下支座（23）夹在上支座（20）的边缘位置，上转盘（11）、下支座（23）之间连接固定；在所述上支座（20）上下表面分别开有一圈圆弧槽；在所述上转盘（11）下表面开有一圈与上支座（20）上表面圆弧槽相对的圆弧槽，上转盘（11）圆弧槽与上支座（20）上表面圆弧槽之间安装有上滚珠（21）；在所述下支座（23）上表面开有一圈与上支座（20）下表面圆弧槽相对的圆弧槽，下支座（23）圆弧槽与上支座（20）下表面圆弧槽之间安装有下滚珠（22）；

所述下支座（23）下连接有上支架（24）；所述上支座（20）中部安装有转位减速器（19），以及与转位减速器（19）连接的支架转位电机（18）；所述转位减速器（19）输出轴垂直穿过上支架（24）并与上支架（24）相连接；

所述上支架（24）下方设有型槽组件（33）；所述型槽组件（33）上有槽型滑道，型槽组件（33）的槽型滑道上滑动安装有切削电机支架（36）；所述切削电机支架（36）上安装有型面切削电机（35）；所述型面切削电机（35）上安装有切刀（37）；

所述上支架（24）一端下侧固定有侧支架（34）；所述侧支架（34）通过多个筋板与型槽组件（33）连接；

所述上支架（24）下侧固定有内导轮（48）和外导轮（32）；所述侧支架（34）下端固定有外下导轮（39）；所述型槽组件（33）中槽型滑道的上端固定有左上导轮（52），槽型滑道的下端固定有内下导轮（43）；所述上支架（24）一端固定有升降减速器（5），以及与升降减速器（5）连接的刀具升降电机（8）；所述升降减速器（5）输出轴安装有主动绳轮（2）；所述主动绳轮（2）上饶有升降钢丝绳（25），升降钢丝绳（25）的一端依次绕过外导轮（32）、外下导轮（39）、内下导轮（43）后固定在切削电机支架（36）上，升降钢丝绳（25）的另一端依次绕过内导轮（48）、左上导轮（52）后固定在切削电机支架（36）上。

2.根据权利要求1所述的单簇灌木蟠桃型修剪执行器，其特征在于：所述型槽组件（33）包括弯曲形的底导槽板（33–2）；底导槽板（33–2）左、右边分别固定内导槽板（33-1）、外导槽板（33-3）；由所述内导槽板（33-1）、底导槽板（33–2）和外导槽板（33-3）组成的槽型滑道上滑动安装所述切削电机支架（36）。

3.根据权利要求2所述的单簇灌木蟠桃型修剪执行器，其特征在于：所述底导槽板（33–2）左右边界等距，底导槽板（33–2）左右边呈由下至上依次连接的直线、圆弧、蟠桃形曲线组成的曲线型。

4.根据权利要求2所述的单簇灌木蟠桃型修剪执行器，其特征在于：所述内导槽板（33-1）的内侧面上，沿内导槽板（33-1）的长度方向固定有一排内槽导轮（33-4），所述升降钢丝绳（25）靠在内槽导轮（33-4）的内侧。

5.根据权利要求2所述的单簇灌木蟠桃型修剪执行器，其特征在于：所述侧支架（34）包括外竖板（34-1），外竖板（34-1）上端固定有外上座板（34-2），外竖板（34-1）下端固定有下横板（34-6）；所述外上座板（34-2）固定在上支架（24）上；所述下横板（34-6）一端与型槽组件（33）下端固定，下横板（34-6）与外竖板（34-1）之间固定有三角筋板（34-5）；所述筋板包括连接在型槽组件（33）与外竖板（34-1）之间的右上筋板（34-3）和右中筋板（34-4），以及连接在型槽组件（33）与上支架（24）下侧之间的左竖筋板（34-7）。

6.根据权利要求5所述的单簇灌木蟠桃型修剪执行器，其特征在于：所述上支架（24）上开有用于安装左竖筋板（34-7）的长条形的左竖筋板安装导槽（C ₁）和用于安装外上座板（34-2）的长条形的外上座板安装导槽（C ₂）；上支架（24）上还开有用于安装外导轮（32）的外导轮支座安装导槽（C ₃）；

所述上支座（20）上固定有上套筒（17），所述转位减速器（19）、支架转位电机（18）位于上套筒（17）内部；所述上套筒（17）顶板的中部过盈连接有一个外挂定轴（16），外挂定轴（16）上开有两个连接孔。

7.根据权利要求2所述的单簇灌木蟠桃型修剪执行器，其特征在于：所述切削电机支架（36）包括横梁（36-3）和固定在横梁（36-3）上的竖梁（36-4）；所述型面切削电机（35）安装在横梁（36-3）上；

所述竖梁（36-4）上安装有位于外导槽板（33-3）外侧的并与外导槽板（33-3）平行的外前上销轴（36-7）；所述外前上销轴（36-7）上可转动安装有外后导轮（36-16）和外前导轮（36-5），外后导轮（36-16）和外前导轮（36-5）的圆周面上设有周向式的台肩；所述外后导轮（36-16）滚动安装在外导槽板（33-3）外侧面上，外后导轮（36-16）台肩抵在外导槽板（33-3）一边；所述外后导轮（36-16）滚动安装在外导槽板（33-3）外侧面上，外后导轮（36-16）台肩抵在外导槽板（33-3）另一边；

所述竖梁（36-4）上还安装有位于内导槽板（33-1）外侧的并与内导槽板（33-1）平行的内销轴（36-18）；所述内销轴（36-18）上可转动安装有内轴承（36-20）；所述内轴承（36-20）滚动安装在内槽板（33-1）外侧面上。

8.根据权利要求7所述的单簇灌木蟠桃型修剪执行器，其特征在于：所述竖梁（36-4）上还安装有位于内导槽板（33-1）和外导槽板（33-3）之间的并与内导槽板（33-1）和外导槽板（33-3）平行的中销轴（36-23）；所述中销轴（36-23）上可转动安装有中滚轮（36-25）；所述中滚轮（36-25）滚动安装在内导槽板（33-1）和外导槽板（33-3）之间。

9.根据权利要求8所述的单簇灌木蟠桃型修剪执行器，其特征在于：所述中销轴（36-23）上小间隙配合套装有中套筒（36-24），中套筒（36-24）位于竖梁（36-4）和中滚轮（36-25）之间；所述中套筒（36-24）上开有一圈沉槽，所述升降钢丝绳（25）的两端分别缠绕在中套筒（36-24）沉槽内；在所述中套筒（36-24）上以过盈的方式套装有压紧套（36-26），同时，压紧套（36-26）压在中套筒（36-24）沉槽内的升降钢丝绳（25）上。

10.根据权利要求7所述的单簇灌木蟠桃型修剪执行器，其特征在于：所述竖梁（36-4）上还安装有位于外导槽板（33-3）外侧的并与外导槽板（33-3）平行的外前下销轴（36-8）；所述外前下销轴（36-8）上可转动安装有外轴承（36-10）；所述外轴承（36-10）滚动安装在外槽板（33-3）外侧面上。