本發(fā)明涉及園林綠化修剪技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種單株柏樹油燈罩型修剪機(jī)。

背景技術(shù)：

城市道路一邊或兩邊的綠化帶里時而種植柏樹，成行的柏樹不僅擋住了車輛噪音向遠(yuǎn)處的傳播，而且柏樹主枝干的挺拔與濃密枝葉的翠綠給人春天常在的感覺，多數(shù)柏樹為自然形態(tài)，也有被修形的，如修剪成近似錐面，截錐面上再切出螺旋槽，近似倒立陀螺形與寶塔形等，這些形態(tài)給人一些立體感。但是形態(tài)還是過于簡單、應(yīng)用的立體數(shù)量還是過于少，產(chǎn)生這些現(xiàn)象的主要原因是修剪工作多由人工完成，園林工人使用一把剪刀站在梯子上憑感覺修剪柏樹，很難修剪出一些更復(fù)雜的形態(tài)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種單株柏樹油燈罩型修剪機(jī)，用于解決道路綠化帶里的柏樹、公園里的柏樹、圖書館周圍的柏樹的造型問題，根據(jù)審美的需要，可以選擇兩節(jié)指數(shù)函數(shù)的兩個系數(shù)，設(shè)計出不同的引導(dǎo)構(gòu)件，從而獲得形狀不同的油燈罩型，使柏樹更加具有立體感與多樣性。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種單株柏樹油燈罩型修剪機(jī)，包括外掛軸和可轉(zhuǎn)動安裝在外掛軸上的上支架；所述外掛軸下端固定安裝有從動鏈輪；在所述上支架一側(cè)安裝有轉(zhuǎn)位減速電機(jī)，轉(zhuǎn)位減速電機(jī)輸出軸與外掛軸平行；在所述轉(zhuǎn)位減速電機(jī)輸出軸上固定安裝有主動鏈輪；所述主動鏈輪和從動鏈輪之間連接有鏈條；所述上支架下側(cè)固定有型槽組件，型槽組件上有一條滑道；在所述型槽組件滑道上滑動安裝有切削電機(jī)支架；所述切削電機(jī)支架上安裝有型面切削電機(jī)；所述型面切削電機(jī)上安裝有切刀；所述型槽組件上端一側(cè)的上支架上安裝有導(dǎo)輪支座；所述導(dǎo)輪支座上可轉(zhuǎn)動安裝有導(dǎo)輪；在所述外掛軸下端圓周面上連接有升降鋼絲繩；所述升降鋼絲繩另一端繞過導(dǎo)輪后連接在所述切削電機(jī)支架上。

其進(jìn)一步是：所述型槽組件包括彎曲形的底槽板，底槽板的左右邊界呈兩節(jié)指數(shù)函數(shù)平面曲線型；在所述底槽板左、右邊分別固定內(nèi)槽板、外槽板；所述內(nèi)槽板、底槽板和外槽板的上端固定連接有頂板，頂板固定在上支架下；所述切削電機(jī)支架滑動安裝在由內(nèi)槽板、底槽板和外槽板組成的滑道上。

所述切削電機(jī)支架包括橫梁和固定在橫梁上的豎梁；所述型面切削電機(jī)安裝在橫梁上，橫梁上還固定有用于連接升降鋼絲繩的吊耳；在所述豎梁上固定有上下相對的上銷軸、下銷軸；所述上銷軸、下銷軸的另一端分別安裝有上導(dǎo)輪、下導(dǎo)輪；所述上導(dǎo)輪、下導(dǎo)輪滾動安裝在型槽組件中內(nèi)槽板、外槽板之間；所述豎梁上還固定有側(cè)板，側(cè)板的一端固定有位于型槽組件中底槽板背面的后銷軸；所述后銷軸上可轉(zhuǎn)動安裝有導(dǎo)向軸承，導(dǎo)向軸承滾動安裝在型槽組件中底槽板背面。

所述上支架包括上支架橫梁；在所述上支架橫梁中心位置焊接有用于套裝在外掛軸上的上支架套筒；上支架橫梁上開有用于安裝型槽組件的型槽安裝導(dǎo)槽；上支架橫梁上側(cè)垂直焊接有一條上支架筋板。

所述外掛軸下端面軸線位置固定有一段短軸，升降鋼絲繩的上端與短軸圓周面固定連接。

使用時，本發(fā)明可以安裝在25馬力左右的拖拉機(jī)前部的平板車上，可以由拖拉機(jī)的柴油機(jī)提供電力，帶動一臺轉(zhuǎn)位減速電機(jī)，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為5r/min左右，再帶動另一臺型面切削電機(jī)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速為600r/min左右。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：可以將種植在城市道路一邊或兩邊的綠化帶里的一棵一棵自然形態(tài)的柏樹、公園里一棵一棵自然形態(tài)的柏樹、圖書館周圍一棵一棵自然形態(tài)的柏樹修剪成油燈罩型，其數(shù)學(xué)方程為兩節(jié)指數(shù)函數(shù)曲線的旋轉(zhuǎn)面，油燈罩型的柏樹使司機(jī)感覺一盞盞油燈在罩子里燃燒，想到了家，想到了安全回家，更加具有提醒司機(jī)注意行車安全的作用，公園里的油燈罩型柏樹使游人更加心曠神怡，圖書館周圍的油燈罩型柏樹使學(xué)子聯(lián)想到燈在燃燒光在散射催人奮進(jìn)，油燈罩型的柏樹與其它形態(tài)的灌木并存，使行人、游人、學(xué)子感覺更加具有空間異質(zhì)感。

附圖說明

圖1是兩節(jié)指數(shù)函數(shù)的平面圖；

圖2是兩節(jié)指數(shù)函數(shù)的空間圖；

圖3是未修剪前柏樹的形態(tài)圖；

圖4是本發(fā)明所剪切出的兩節(jié)指數(shù)函數(shù)的空間切痕圖；

圖5是經(jīng)本發(fā)明剪切后的柏樹的形態(tài)圖；

圖6是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明中行星鏈傳動的主視圖；

圖8是圖7中B–B截面圖；

圖9是圖8中C–C截面圖；

圖10是上支架主視圖；

圖11是上支架俯視圖；

圖12是圖6中A–A向視圖；

圖13是型槽組件主視圖；

圖14是型槽組件左視圖；

圖15是切削電機(jī)支架的相對位置主視圖；

圖16是切削電機(jī)支架的左視圖；

圖17是切削電機(jī)支架的俯視圖。

圖中：1主動鏈輪；2主動鏈輪鍵；3鏈條；4從動鏈輪；5從動鏈輪鍵；6從動鏈輪銷；7轉(zhuǎn)位減速電機(jī)；8左螺栓；9左螺母；10上支架；11推力軸承；12外掛軸；13升降鋼絲繩；14型槽上螺栓；15型槽上螺母；16導(dǎo)輪上螺栓；17導(dǎo)輪上螺母；18導(dǎo)輪支座；19導(dǎo)輪支軸；20導(dǎo)輪；21導(dǎo)輪套；22鋼板螺栓；23鋼板螺母；24外側(cè)鋼板；25外上鋼板；26型槽組件；27第一筋；28第二筋；29型面切削電機(jī)；30切削電機(jī)支架；31切刀；32切刀鍵；33第三筋；34第四筋；35下支撐板；

10–1上支架橫梁；10–2上支架套筒；10–3上支架筋板；10–4上支架側(cè)板；

26–1內(nèi)槽板；26–2底槽板；26–3外槽板；26–4頂板；

30–1下螺栓；30–2下螺母；30–3橫梁；30–4豎梁；30–5上銷軸；30–6上導(dǎo)輪；30–7后銷釘；30–8后導(dǎo)向軸承；30–9后銷軸；30–10側(cè)板；30–11前上銷軸；30–12前上銷釘；30–13第一吊耳；30–14第二吊耳；30–15下橫梁銷軸；30–16前下銷軸；30–17前下銷釘；30–18下銷軸；30–19下導(dǎo)輪；

圖中符號：O油燈罩型的坐標(biāo)中心；x垂直坐標(biāo)軸；y第一水平坐標(biāo)軸；z第二水平坐標(biāo)軸；d₁油燈罩型的底圓直徑；d₂油燈罩型的中部圓直徑；d₃油燈罩型的頂圓直徑；h₁油燈罩型下節(jié)高度；h₂油燈罩型上節(jié)高度；A₁、B₁油燈罩型的底圓與直徑的交點(diǎn)；A₂、B₂油燈罩型的中部圓與直徑的交點(diǎn)；A₃、B₃油燈罩型的頂圓與直徑的交點(diǎn)；P₁、P₂油燈罩型的任意圓與對應(yīng)直徑的交點(diǎn)；d_s鋼絲繩纏繞圓柱的直徑；d₁₁主動鏈輪的節(jié)圓直徑；d₄₁從動鏈輪的節(jié)圓直徑；h₀刀片的高度；b₀上下導(dǎo)輪之間的距離；G₁上外掛孔；G₂下外掛孔；C₁型槽安裝導(dǎo)槽；C₂鋼板安裝導(dǎo)槽。

具體實(shí)施方式

以下是本發(fā)明的一個具體實(shí)施例，現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

如圖6，以及圖7至圖9所示，一種單株柏樹油燈罩型修剪機(jī)，在上支架10的中心位置可轉(zhuǎn)動安裝有外掛軸12；外掛軸12上的上外掛孔G₁、下外掛孔G₂用于與外部機(jī)器連接；工作時，外掛軸12的軸線與被造型柏樹的軸線重合。在外掛軸12下端與上支架10邊緣之間安裝一個行星鏈傳動結(jié)構(gòu)，行星鏈傳動結(jié)構(gòu)用于帶動上支架10繞外掛軸12轉(zhuǎn)動。行星鏈傳動結(jié)構(gòu)：外掛軸12下端有周向式臺肩，外掛軸12上從上至下依次套裝上支架10、推力軸承11和從動鏈輪4；從動鏈輪4通過從動鏈輪銷6定位在外掛軸12上，并通過從動鏈輪鍵5與外掛軸12連接；推力軸承11布置在上支架10和從動鏈輪4之間，保證上支架10的正常轉(zhuǎn)動；在上支架10一端安裝轉(zhuǎn)位減速電機(jī)7，轉(zhuǎn)位減速電機(jī)7輸出軸朝下布置，轉(zhuǎn)位減速電機(jī)7的機(jī)座通過左螺栓8與左螺母9與上支架組件10連接；轉(zhuǎn)位減速電機(jī)7輸出軸與外掛軸12平行，主動鏈輪1通過主動鏈輪鍵2安裝在轉(zhuǎn)位減速電機(jī)7輸出軸上；主動鏈輪1和從動鏈輪4之間通過鏈條3連接；當(dāng)主動鏈輪1相對于上支架10轉(zhuǎn)動時，上支架組件10相對于固定的外掛軸12做反方向轉(zhuǎn)動。

如圖6，以及圖12至圖14所示，在型槽組件26滑道上滑動安裝有切削電機(jī)支架30；切刀31通過切刀鍵32與型面切削電機(jī)29的輸出軸固連，型面切削電機(jī)29的支座通過螺栓與螺母固定安裝在切削電機(jī)支架30上。型槽組件26是一個，當(dāng)切削電機(jī)支架30在高度方向上運(yùn)動時，切削電機(jī)支架30在水平方向半徑也產(chǎn)生相應(yīng)變化的引導(dǎo)構(gòu)件；型槽組件26包括一個彎曲的底槽板26–2，底槽板26–2的左右邊界等距，底槽板26–2的左右邊界呈兩節(jié)指數(shù)函數(shù)平面曲線型；在底槽板26–2左、右邊分別固定內(nèi)槽板26-1、外槽板26-3；內(nèi)槽板26–1、外槽板26-3沿著柏樹的半徑方向與高度方向也為兩節(jié)指數(shù)函數(shù)平面曲線，這樣，內(nèi)槽板26-1、底槽板26-2和外槽板26-3之間就圍城了一個兩節(jié)指數(shù)函數(shù)平面曲線型的槽型滑道，切削電機(jī)支架30安裝在此槽型滑道內(nèi)；在內(nèi)槽板26-1、底槽板26-2和外槽板26-3的上端焊接頂板26-4，頂板26-4通過型槽上螺栓14、型槽上螺母15固定在上支架10下。為了提升槽型滑道的剛度，在外槽板26-3的右側(cè)由上至下一側(cè)焊接有第一筋27、第二筋28、第三筋33；第一筋27、第二筋28、第三筋33的右端焊接有一條外側(cè)鋼板24；外側(cè)鋼板24上端焊接有外上鋼板25，外上鋼板25通過鋼板螺栓22、鋼板螺母23固定在上支架10一端下側(cè)；在外側(cè)鋼板24下端和內(nèi)槽板26-1、底槽板26-2和外槽板26-3下端焊接連接下支撐板35，在下支撐板35與外側(cè)鋼板24之間焊接有第四筋34。

如圖6所示，導(dǎo)輪支座18通過導(dǎo)輪上螺栓16、導(dǎo)輪上螺母17安裝在上支架10上；導(dǎo)輪20可轉(zhuǎn)動安裝在導(dǎo)輪支軸19上，導(dǎo)輪支軸19通過小過盈配合安裝在導(dǎo)輪支座18上的耳孔內(nèi)；聚胺酯材料制作的導(dǎo)輪套21熱裝在導(dǎo)輪20上。在外掛軸12下端面軸線位置固定有一段短軸，升降鋼絲繩13的一端與短軸圓周面固定連接；升降鋼絲繩13另一端繞過導(dǎo)輪20后連接在切削電機(jī)支架30上。

工作時：

上支架10相對于固定的外掛軸12的轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)切刀31相對于柏樹的圓周運(yùn)動，升降鋼絲繩13纏繞在外掛軸12的下端短軸上的過程為對切削電機(jī)支架30與切刀31的提升過程，升降鋼絲繩13從外掛軸12的下端短軸上放開的過程為切削電機(jī)支架30與切刀31的下放過程，切刀31相對于外掛軸12的圓周運(yùn)動與升降運(yùn)動的合成，實(shí)現(xiàn)了切刀31相對于被造型柏樹的三維運(yùn)動。

設(shè)上支架10相對于大地的轉(zhuǎn)速為n₁₀，主動鏈輪1的節(jié)圓直徑為d₁₁、相對于大地的轉(zhuǎn)速為n₁，從動鏈輪4的節(jié)圓直徑為d₄₁、相對于大地的轉(zhuǎn)速為n₄＝0，d₁₁＝d₄₁，主動鏈輪1、上支架10、從動鏈輪4與鏈條3組成一個行星傳動機(jī)構(gòu)，該行星傳動機(jī)構(gòu)的傳動比為

(n₁-n₁₀)/n₁₀＝-d₄₁/d₁₁

(n₁-n₁₀)＝-n₁₀×d₄₁/d₁₁

n₁₀＝-(n₁-n₁₀)×d₁₁/d₄₁

n₁₀＝-(n₁-n₁₀)

這表明，主動鏈輪1相對于上支架10的相對轉(zhuǎn)速n₁-n₁₀等于上支架10相對于大地轉(zhuǎn)速n₁₀的反方向，比如，當(dāng)n₁–n₁₀＝5r/min時，n₁₀＝–5r/min，支撐上支架10的外掛軸12是不轉(zhuǎn)動的，這樣，n₁₀就是上支架10相對于外掛軸12的轉(zhuǎn)動，由于升降鋼絲繩13是安裝在上支架10上，所以，n₁₀就是升降鋼絲繩13相對于外掛軸12的轉(zhuǎn)動，設(shè)外掛軸12下端用于纏繞升降鋼絲繩13的短軸的直徑為d_s，刀片31的高度為h₀，令πd_s＝h₀，即上支架10與升降鋼絲繩13相對于外掛軸12轉(zhuǎn)一圈，切刀31以螺旋的方式升降一個刀片的高度h₀，這樣，n₁₀＝–(n₁–n₁₀)產(chǎn)生了造型所需要的刀片31的升降運(yùn)動，上支架10的回轉(zhuǎn)運(yùn)動n₁₀為剪切周向分布的柏樹枝葉的相對轉(zhuǎn)動，從而解決了使用一個電機(jī)實(shí)現(xiàn)相對于柏樹的回轉(zhuǎn)運(yùn)動與相對于柏樹的升降運(yùn)動這兩個相關(guān)運(yùn)動的問題；刀片31相對于上支架10的相對轉(zhuǎn)動為對柏樹枝葉的剪切運(yùn)動，該相對轉(zhuǎn)動由型面切削電機(jī)29產(chǎn)生。

結(jié)合圖15至圖17所示，切削電機(jī)支架30：

橫梁30–3通過下螺栓30–1和下螺母30–2與型面切削電機(jī)29的底座連接；第一吊耳30–13、第二吊耳30–14分別焊接在橫梁30–3上，其上的孔用于連接升降鋼絲繩13；豎梁30–4上端的孔安裝在橫梁30–3的左端，下豎梁銷軸30–15用于將豎梁30–4定位在橫梁30–3的左端；豎梁30–4下端的兩個孔分別安裝上銷軸30–5與下銷軸30–18；上銷軸30–5的左端安裝上導(dǎo)輪30–6，下銷軸30–18的左端安裝下導(dǎo)輪30–19；上導(dǎo)輪30–6和下導(dǎo)輪30–19或者與內(nèi)槽板26–1組成滾動副，或者與外槽板26–3組成滾動副，從而實(shí)現(xiàn)對切刀31沿著柏樹高度方向運(yùn)動時在半徑方向上進(jìn)行引導(dǎo)；側(cè)板30–10通過前上銷軸30–11、前下銷軸30–16與豎梁30–4的左側(cè)連接，前上銷釘30–12安裝在前上銷軸30–11上對側(cè)板30–10限位，前下銷釘30–17安裝在前下銷軸30–16上對側(cè)板30–10限位；后銷軸30–9安裝在側(cè)板30–10的后端；一對后導(dǎo)向軸承30–8安裝在后銷軸30–9上，后銷釘30–7安裝在后銷軸30–9上用于對一對后導(dǎo)向軸承30–8的限位；一對后導(dǎo)向軸承30–8與底槽板26–2組成滾動副，從而限制上導(dǎo)輪30–6、下導(dǎo)輪30–19脫離型槽組件26，也就是確保切刀31做確定的三維運(yùn)動。上導(dǎo)輪30–6與下導(dǎo)輪30–19之間的距離為b₀，切刀31的姿態(tài)與b₀相關(guān)，也就是用b₀上端點(diǎn)與b₀下端點(diǎn)連線的斜率近似代替指數(shù)函數(shù)在b₀中點(diǎn)的斜率，由于b₀比油燈罩型下節(jié)高度h₁與油燈罩型上節(jié)高度h₂之和小很多，b₀/(h₁+h₂)≤0.035，所以這樣的替代產(chǎn)生的造型誤差很小，但給機(jī)構(gòu)設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來簡便，從而簡化了機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。

結(jié)合圖10至圖12所示，上支架10用于解決外掛軸12、轉(zhuǎn)位減速電機(jī)7、型槽組件26、導(dǎo)輪支座18、外上鋼板25的安裝問題；上支架套筒10–2焊接在支架橫梁10–1的中間，用于安裝外掛軸12；上支架筋板10–3橫向焊接在支架橫梁10–1的前側(cè)，提高上支架10整體強(qiáng)度；上支架側(cè)板10–4焊接在支架橫梁10–1的前面，用于安裝導(dǎo)輪支座18；上支架橫梁10–1上開有長形的用于安裝型槽組件26的型槽安裝導(dǎo)槽C₁和用于安裝外上鋼板25的鋼板安裝導(dǎo)槽C₂，型槽安裝導(dǎo)槽C₁和鋼板安裝導(dǎo)槽C₂安裝半徑半徑可選，以應(yīng)對柏樹粗細(xì)不同時修剪的需要。

結(jié)合圖1至圖5所示，油燈罩型可以用兩節(jié)指數(shù)函數(shù)旋轉(zhuǎn)面進(jìn)行表達(dá)，設(shè)A₁、A₂分別為下節(jié)指數(shù)函數(shù)上的兩個點(diǎn)，下節(jié)指數(shù)函數(shù)回轉(zhuǎn)體的下端直徑為d₁，下節(jié)指數(shù)函數(shù)回轉(zhuǎn)體的上端直徑為d₂，A₂、A₃分別為上節(jié)指數(shù)函數(shù)上的兩個點(diǎn)，上節(jié)指數(shù)函數(shù)回轉(zhuǎn)體的下端直徑為d₂，上節(jié)指數(shù)函數(shù)回轉(zhuǎn)體的上端直徑為d₃，a為確定回轉(zhuǎn)體粗細(xì)的系數(shù)，h₁為柏樹下節(jié)造型的高度，k₂為柏樹下節(jié)造型的收縮系數(shù)，h₂為柏樹上節(jié)造型的高度，k₁為柏樹上節(jié)造型的收縮系數(shù)，柏樹下節(jié)平面曲線的第一節(jié)為A₁A₂段，第二節(jié)為A₂A₃段，A₁A₂段與A₂A₃段的函數(shù)分別為

B₁B₂段與A₁A₂段關(guān)于x軸對稱、B₂B₃段與A₂A₃段關(guān)于x軸對稱，當(dāng)x＝0時，y＝d₂/2，得a＝d₂/2，

當(dāng)x＝–h₁時，y＝d₁/2，則k₂為當(dāng)x＝h₂時，y＝d₃/2，則k₁為a根據(jù)柏樹的粗細(xì)選擇，k₁在0.45～0.50，k₂在0.36～0.42范圍內(nèi)形態(tài)都很優(yōu)美。