多功能園林機(jī)械整機(jī)建模設(shè)計(jì)探析

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摘要：以多功能園林機(jī)械整機(jī)建模及快速接口設(shè)計(jì)為研究對(duì)象，結(jié)合當(dāng)下多功能園林機(jī)械車設(shè)計(jì)特征、多功能車功能模塊建立和多功能機(jī)械整機(jī)快速接口設(shè)計(jì)需求，從穩(wěn)定性、尺寸小結(jié)構(gòu)緊湊、具有良好通過性、機(jī)械比模塊、清洗模塊、工具模塊、動(dòng)力輸出模塊、承載模塊、快速接口液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、機(jī)械臂快速接口液壓缸載荷組成以及計(jì)算多個(gè)方面進(jìn)行深入探討和分析，旨在加強(qiáng)多功能機(jī)械整機(jī)運(yùn)作效率，為相關(guān)研究提供參考資料。

關(guān)鍵詞：多功能園林；機(jī)械整機(jī)建模；快速接口

隨著我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展以及城市建設(shè)推進(jìn)，人們對(duì)城市綠化景觀需求不斷提升，城市綠化化景觀成為了文明城市的基本標(biāo)志。因此，城市綠化景觀水平需要不斷提升。想要提升城市綠化景觀，就要對(duì)機(jī)械整機(jī)進(jìn)行建模處理，對(duì)其快速接口進(jìn)行深入分析，保證整個(gè)社會(huì)清潔。

1多功能園林機(jī)械車設(shè)計(jì)特征

1.1穩(wěn)定性特征

穩(wěn)定性是指在靜態(tài)形式，抵抗翻傾和滑移的基本功能，在汽車范圍內(nèi)，用極限傾翻角以及下滑臨界角來表示，普通汽車極限傾翻角以及下滑臨界角一般不小于25°。但對(duì)于多功能車加裝機(jī)械臂，在伸展期間會(huì)不斷增加自身不穩(wěn)定性，所以多功能車靜態(tài)穩(wěn)定性一般會(huì)比普通汽車靜態(tài)穩(wěn)定性要高，能夠更好地保證動(dòng)態(tài)工作下自身的穩(wěn)定性。

1.2尺寸結(jié)構(gòu)緊湊特征

城市交通擁堵是阻礙城市發(fā)展的主要因素，所以設(shè)計(jì)多功能車過程中，不能占據(jù)過多道路，避免在正常行駛中出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)矶卢F(xiàn)象。另外，車體尺寸也要保證自身基本功能基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，越小越好，使之發(fā)揮其正常功能，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊性特點(diǎn)。1.3良好通過性特征同隊(duì)形是指車輛可以在一定程度上通過路況的基本情況，因?yàn)槎喙δ苘囋趯?shí)際工作期間，需要對(duì)不規(guī)則低段進(jìn)行合理清掃和分析，對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格清洗和修剪工作。因此多功能車自身會(huì)存在一定通過性，能夠輕松翻過坡度和下馬路。

2多功能車功能模塊建立

多功能車在實(shí)實(shí)際工作中的基本功能主要有清掃、除雪、修剪以及回收垃圾等。因此，可以將多功能車模塊分為機(jī)械臂、吸掃模塊、工具和承載等部分。

2.1機(jī)械比模塊

此模塊是多功能的中心內(nèi)容，多功能車基本作業(yè)主要是借助自身機(jī)械臂完成的。針對(duì)此，可以設(shè)計(jì)一個(gè)六自由度的機(jī)械臂，以便完成機(jī)械臂各種基本功能。

2.2清洗模塊

此模塊基本功能是對(duì)路面進(jìn)行合理清掃工作，對(duì)周圍旁護(hù)欄、立柱等進(jìn)行有效清洗。因此，需要對(duì)多功能車以及其他相關(guān)作業(yè)進(jìn)行垃圾情路和回收工作設(shè)計(jì)，這個(gè)過程中，涉及的主要工作部位有三個(gè)旋轉(zhuǎn)吸掃刷、水箱和垃壓箱。

2.3工具模塊

此模塊是機(jī)械臂配置的工具庫內(nèi)容，工具庫是存放需要作業(yè)工具主要部位。在快速接口體系操作下，依據(jù)工作實(shí)際需求，對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)更換工作存在，使用工具庫中的作業(yè)源頭實(shí)現(xiàn)所有基本任務(wù)和工作內(nèi)容，設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括工具架以及多功能車。

2.4動(dòng)力輸出模塊

此模塊的作用是為整個(gè)車體行走以及動(dòng)力設(shè)備提供源源不斷的動(dòng)力和電力，確保多功能車能夠有效運(yùn)行和工作，涉及內(nèi)容時(shí)主要包括車載發(fā)動(dòng)機(jī)和油箱。

2.5承載模塊

承載模塊也就是指多功能車底盤，作用是提升環(huán)保價(jià)值。使用電動(dòng)車底盤進(jìn)行工作工作時(shí)，需要在底盤上安裝一個(gè)加載功能的真實(shí)模塊。

3多功能機(jī)械整機(jī)快速接口設(shè)計(jì)需求以及形式

實(shí)際設(shè)計(jì)中，作業(yè)內(nèi)容、對(duì)象、環(huán)境以及空間因素會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)工作產(chǎn)生嚴(yán)重影響，所以需要及時(shí)對(duì)機(jī)器人操作器以及相關(guān)裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行更換，保證良好的連接剛度以及整體體積要緊湊，快速實(shí)現(xiàn)更換工作，在多功能車快速裝置設(shè)計(jì)工作前期，對(duì)接口進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。第一，保證去具有足夠的連接強(qiáng)度，承受末端執(zhí)行器的重量、動(dòng)態(tài)和靜態(tài)荷載。第二，基于連接強(qiáng)度基礎(chǔ)上，接口設(shè)計(jì)的重量越輕越好，保證機(jī)械臂實(shí)際工作中的精準(zhǔn)度。第三，要具備可靠的連接保護(hù)機(jī)構(gòu)，保證其在失電和失氣基礎(chǔ)上進(jìn)行工作，防止接口和作業(yè)頭分離[4]。第四，確保整體具備足夠的位置精度，確保其在換接中能夠有效實(shí)現(xiàn)連接和釋放工作，在實(shí)際作業(yè)中能夠準(zhǔn)確進(jìn)行操作等。第五，快速接口要具備一定動(dòng)力電線和信號(hào)線內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)信號(hào)線和氣路的有效連接，確?？焖俳涌谀軌蚩焖倜撾x，實(shí)現(xiàn)各個(gè)連接端的聯(lián)接工作。對(duì)于多功能車來說，快速接口屬于一種大型換接裝置系統(tǒng)，并且自身屬于移動(dòng)設(shè)備，因此不管是在電源還是室內(nèi)作業(yè)中都要保證一定的輸出作用，因此要針對(duì)接口進(jìn)行深入分析和研究，結(jié)合快速接口的真實(shí)需求，使用微型液壓的接口形式，中心內(nèi)容主要是借助四個(gè)小型液壓缸，活塞桿等形式，通過活塞桿的運(yùn)動(dòng)和收縮運(yùn)動(dòng)形式實(shí)現(xiàn)接口部位的連接和脫離工作。

3.1快速接口液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一般情況下要要依據(jù)實(shí)際步驟，對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。需要注意的是，所有工作步驟都要建立在穿插工作基礎(chǔ)上，接口設(shè)計(jì)具體情況如下：第一，明確液壓元件基本形式；第二，對(duì)其工況進(jìn)行深入分析和研究，確定系統(tǒng)具體參數(shù)；第三，對(duì)液壓元件進(jìn)行合理選擇；第四，制作工作圖，對(duì)技術(shù)文件進(jìn)行合理編制工作。

3.2機(jī)械臂快速接口液壓缸載荷組成以及計(jì)算

首先，計(jì)算工作載荷Fg。因?yàn)橐簤焊谆钊麠U在其中起到銷桿作用，其自身軸線方向并不受力，因此Fg=0。其次，求導(dǎo)軌摩擦載荷Fgn，多功能車機(jī)械臂快接口液壓桿導(dǎo)軌屬于平導(dǎo)軌形式，因此對(duì)于重力來說，要進(jìn)行最重作業(yè)分析，將重力作為桿件能夠承受的基本重力，對(duì)最重作業(yè)進(jìn)行除雪裝置。質(zhì)量設(shè)置為40kg，因?yàn)榻涌谑褂玫氖撬膫€(gè)微型液壓缸，因此在實(shí)際作業(yè)重量設(shè)計(jì)中，一定要在四個(gè)活塞桿基礎(chǔ)上，選擇合適的摩擦系數(shù)，本設(shè)計(jì)中選0.1。由于外載荷應(yīng)用在導(dǎo)軌上壓力為零，那么能夠得到Ff=u（G+FN）=0.1×100=10N。最后，計(jì)算慣性載荷Fa。多功能機(jī)械臂快速接口液壓桿件比較小，在實(shí)際運(yùn)動(dòng)中會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重慣性，進(jìn)而可以在實(shí)際計(jì)算中其忽略不計(jì)，也就是將其記為0，因此外載荷FW=Ff+Fa=10N。通過上式，可以分析出活塞桿的外荷載為11N。

4結(jié)語

本文針對(duì)多功能車進(jìn)行了分析，對(duì)其機(jī)械臂等不同部位進(jìn)行研究，對(duì)其接口內(nèi)容進(jìn)行合理分析和設(shè)計(jì)，首先闡述了多功能車的基本特征和價(jià)值；其次，對(duì)各個(gè)部位進(jìn)行接口設(shè)計(jì)，對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行計(jì)算和分析，并將將其引入到整體方案設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂換裝工作；最后，對(duì)路徑有效整合和整車穩(wěn)定性進(jìn)行詳細(xì)分析，使整個(gè)汽車具有一定穩(wěn)定性。

作者:萬立軍 陳勇 張進(jìn) 張穎 何志強(qiáng) 單位:浙江亞特電器有限公司