园林球形灌木修剪机的设计研制

付保英

（鹤壁职业技术学院 机电工程学院，河南 鹤壁 458030）

为了获得造型各异的树木、绿篱及草坪等，都需要进行不同的修剪作业。绿地是体现设计意图、营造优美景观、展示建设成果的必然要求，也是绿化得以存续、发展的根本保证。只有在全过程中重视了养护和管理工作，园林植物造景效果才能真正实现。

目前，园林用于灌木球形枝叶的修剪一般就是大长剪和平面割草机，大长剪和平面割草机主要用于草木的平面修剪，对于球形灌木的球面修剪，是花工凭经验靠技能进行修剪，一是工作效率低，二是修剪不规范欠美观。园林球形灌木修剪机用于灌木球形枝叶的修剪，不用凭经验进行修剪，修剪机的结构简单、易于操作，工作效率高、修剪规范美观等优点。

1 园林球形灌木修剪机的组成结构

绿篱机械按动力主要有人力、气动和液动的绿篱机械，按工作机构分为往复式、旋转式刀头绿篱机械。园林球形灌木修剪机是往复式空间运动的绿篱修剪机械。

园林球形灌木修剪机由动力机构、传动机构、工作机构和辅助机构组成。从图1 ～3 可以看出，动力机构是电动机1；传动机构是空间传动机构，有传动带2、双联齿轮3、连接球4、大半球壳5、空间双联偏心轮6、右连杆7、左连杆8、球形连接体9（由连接球4 和大半球壳5 组成）；工作机构有上圆弧弯刀10、下圆弧弯刀11；辅助机构有控制板12、上固定板13、下固定板14、箱体15、箱盖16、滑槽17、提手18、定位销19。辅助零部件定位销19 可以在圆弧弯刀的滑槽17 里相对运动，在定位销19、控制板12 控制下，上圆弧弯刀10 和下圆弧弯刀11 在上固定板13 和下固定板14 之间运动，上圆弧弯刀10 和下圆弧弯刀11 的运动是上下往返圆弧曲线运动。

图1 园林球形灌木修剪机示意图

图2 圆弧弯刀及其他零部件位置图

2 园林球形灌木修剪机的制作组装

首先，制作园林球形灌木修剪机的工作部件，即上圆弧弯刀10 和下圆弧弯刀11。按照图1、2 所示，根据需要制造成多种规格（如球径为0.5 米、1.0 米、1.5 米和2.0 米等）的上圆弧弯刀10 和下圆弧弯刀11，上圆弧弯刀10 和下圆弧弯刀11 的有效长度约等于园周长的1/4。

再制作修剪机的传动部件，即按照圆弧弯刀的尺寸，制造与之配套的右连杆7、左连杆8、双联齿轮3、空间双联偏心轮6。其三是制作修剪机的辅助部件，即控制板12、上固定板13、下固定板14、箱体15、箱盖16。动力机构电动机1 以及其他部件传动带2 等标准件，在市场上进行选购即可。

然后，组装园林球形灌木修剪机的所有部件。一是组装修剪机传动机构的关键部件，是两个空间双联偏心轮6和四个球形连接体9。空间双联偏心轮6 由齿轮20 和空间偏心轮21 组成，两个空间双联偏心轮6 由左空间双联偏心轮和右空间双联偏心轮组成。左空间双联偏心轮和右空间双联偏心轮的齿轮20 是左右对称的两个齿轮，左右空间偏心轮21 大小相等、形状一样、偏心相反。二是组装修剪机的四个球形连接体9。四个球形连接体9 由四个连接球4 和四个大半球壳5 组成，大半球壳5 的开口处的直径略小于连接球4 的直径，以保证转动过程中连接球4 在大半球壳5中不会脱落。安装时，用热装法将连接球4 装入大半球壳5中，即首先将连接球4 进行冷却使之体积缩小，将大半球壳5 加热膨胀使之开口扩大，然后，将连接球4 装入大半球壳5 中。随后，对连接球4 和大半球壳5 进行热处理，以增强连接球4 和大半球壳5 的硬度，提高连接球4 和大半球壳5 的耐磨性能。

最后，将修剪机的动力机构、传动机构、工作机构和辅助机构组装在一起，就是一台园林球形灌木修剪机，同时，注意修剪机的润滑，就可以接通电源进行修剪作业。

3 园林球形灌木修剪机的传动特征

首先，看园林球形灌木修剪机传动机构的结构特征。由图3、图4 可以看出，修剪机传动机构的结构特征，一是空间双联偏心轮6 是由一对齿轮和一对空间偏心轮21 组成，右空间偏心轮21 与左空间偏心轮21 大小相等、形状一样、偏心相反，空间偏心轮21 的侧面是凹形的圆柱面。二是空间双联偏心轮6 上有球形连接体9，球形连接体9 包括连接球4 和大半球壳5。三是四个大半球壳5 与右连杆7、左连杆8 的端部是固定连接的，四个球形连接体9 中的四个连接球4 与四个大半球壳5 是活动连接的。二是修剪机工作机构的结构特征，工作机构的上圆弧弯刀10 和下圆弧弯刀11，对于灌木球径不同为0.5 米、1.0 米、1.5 米和2.0 米等，上圆弧弯刀10 和下圆弧弯刀11 的有效长度约等于球园周长的1/4。

然后，看园林球形灌木修剪机的运动特征。其一是修剪机传动机构的运动特征，右连杆7、左连杆8、四个球形连接体9 必须做空间的曲线运动。而四个球形连接体9 中的四个连接球4 与四个大半球壳5 必须做空间的相对转动，才能提供给右连杆7、左连杆8 空间的曲线运动。因此，当大半球壳5 与右连杆7、左连杆8 随空间双联偏心轮6 摆动时，上下球形连接体9 则做空间的曲线运动，从而能够满足工作机构上圆弧弯刀10、下圆弧弯刀11 上下往复的圆弧运动。园林工人只要手持园林球形灌木修剪机围着灌木走一圈，就使上圆弧弯刀10、下圆弧弯刀11 做了一个半球面运动。

最后，是修剪机工作机构的运动特征，其上圆弧弯刀10和下圆弧弯刀11 运动曲线是圆弧，因此，传动机构必须满足上圆弧弯刀10 和下圆弧弯刀11 的圆弧运动。

图3 球形连接体的剖视图

图4 空间双联偏心轮

4 园林球形灌木修剪机的工作原理

（1）园林球形灌木修剪机圆弧运动的工作原理。修剪机的电动机1 的转动通过传动带2 传递给双联齿轮3 转动，双联齿轮3 带动空间双联偏心轮6 转动，空间双联偏心轮6通过下侧的两个球形连接体9 带动右连杆7 和左连杆8 运动，右连杆7 和左连杆8 再通过上侧的两个球形连接体9 分别带动上圆弧弯刀10 和下圆弧弯刀11 做上下（顺时针和逆时针）圆弧运动。

（2）园林球形灌木修剪机修剪灌木枝叶的工作原理。修剪机的电动机1 不停的转动，就会使双联齿轮3 和空间双联偏心轮6 不停地转动，进而带动球形连接体9、右连杆7和左连杆8 运动。最后，带动上圆弧弯刀10 和下圆弧弯刀11 不停的上下往复做圆弧运动。这样进入上圆弧弯刀10 和下圆弧弯刀11 刀口之间的灌木枝叶就会被剪断。

（3）园林球形灌木修剪机的特点。第一在环境保护方面解决了噪音和尾气污染，在工作时电动机设备产生的噪音不到40dB，完全符合环保要求。而且该装置不会产生任何尾气污染环境。环保树墙修剪机具有绿色环保、操作简便、人性化设计等特点。第二是结构简单、维修方便，操作方便，不用凭经验靠技就能进行修剪；第三是省工省时、工作效率高，园林球形灌木修剪机工作效率是灌木平面修剪机的10倍多；第四是修剪规范美观，园林工人只要手持园林球形灌木修剪机，围着灌木走一圈，即可将灌木上半部修剪成半球形，或将灌木的下半部修剪成半球形。