HT18高枝剪產(chǎn)品設(shè)計分析

趙燕翔，黃其慶

（ 江蘇蘇美達(dá)五金工具有限公司，江蘇 南京 210032 ）

0 引言

近年來，國內(nèi)園林工具制造企業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)銷量不斷提高。以修剪樹枝為主要功能的園林工具產(chǎn)品獲得了歐美家庭以及國內(nèi)外園林、園藝、綠化養(yǎng)護(hù)單位的青睞。其修枝工作原理為：由電機(jī)驅(qū)動，通過偏心輪將上、下刀片由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為往復(fù)運(yùn)動，以切割灌木、綠籬等。本文以HT18高枝剪為例，介紹并分析該款產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與性能。

1 概述

HT18高枝剪采用可自由更換的雙工作頭設(shè)計，即修枝刀頭和圓鋸，見圖1。

通常，18 V直流高枝剪修枝刀頭在實(shí)際作業(yè)中較難剪切Φ20 mm以上的樹枝，更換工作頭后，配合Φ102 mm圓鋸，可使同一把工具輕松鋸斷Φ50 mm粗樹枝。圓鋸機(jī)頭可在150°范圍內(nèi)進(jìn)行10個檔位調(diào)節(jié)，有效提供操作便利性。

圖1 HT18高枝剪工作頭

2 結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

1）傳動方式

傳統(tǒng)修枝剪的傳動系統(tǒng)一般采用齒輪傳動，常見的齒輪材料為粉末冶金件或尼龍注塑件。HT18高枝剪大膽采用兩級同步帶傳動、鋁合金帶輪，減速比可達(dá)15，見圖2。

同步帶傳動為嚙合傳動，實(shí)現(xiàn)無滑差的同步傳動，傳動效率可達(dá)98%。采用該方式無需潤滑，可吸收振動、緩和沖擊，故噪音較低。與同類型齒輪傳動修枝剪測試對比，在功率、刀片長度增加20%的情況下，工具噪音值和耳旁噪音值均下降5 dB左右，效果明顯；同時可加大軸間距，為雙工作頭設(shè)計提供空間。

HT18高枝剪采用了輕量化設(shè)計，機(jī)體同步帶重量幾乎可以忽略，整機(jī)（含刀具和電池包）凈重僅為 2.25 kg。

圖2 傳動機(jī)構(gòu)

2）飛輪形式

HT18高枝剪將飛輪與一級小帶輪整合為一體。飛輪具有一定的轉(zhuǎn)動慣量，具有儲能作用，當(dāng)遇到較大阻力時更易克服，故其切割能力更為強(qiáng)勁，同時可降低周期性轉(zhuǎn)動的波動，對降低振動有一定幫助。

3）機(jī)頭旋轉(zhuǎn)

傳統(tǒng)修枝機(jī)機(jī)頭調(diào)節(jié)一般設(shè)置在轉(zhuǎn)軸處按壓，機(jī)頭易滑檔，HT18高枝剪可一手握桿、一手滿握住機(jī)身調(diào)節(jié)，人機(jī)工學(xué)設(shè)計合理，見圖3。

圖3 機(jī)頭旋轉(zhuǎn)

4）卡扣設(shè)計與超聲波焊接

HT18高枝剪傳承了家用電器結(jié)構(gòu)設(shè)計風(fēng)格，卡扣設(shè)計較多；手柄部分采用整體式設(shè)計以及局部覆蓋，內(nèi)部螺釘連接，整體感較好（圖4）。塑料機(jī)殼采用超聲波焊接，如電機(jī)艙上下蓋（圖5），提升外觀美感。

圖4 卡扣設(shè)計

圖5 超聲波焊接

5）機(jī)頭與握桿分離

機(jī)頭與握桿分離以減小包裝體積，為二次開發(fā)留有余地，四節(jié)接桿可延展并增加作業(yè)高度至3.5 m，充分發(fā)揮整機(jī)重量輕的優(yōu)勢。

圖6 接桿

3 軟件控制

采用串口轉(zhuǎn)USB通訊，硬件連接簡單，BMS上位機(jī)軟件設(shè)計功能強(qiáng)大，界面設(shè)置及功能參數(shù)呈現(xiàn)，直觀簡便操作性強(qiáng)。

1）Monitor界面

面向售后服務(wù)維修人員，分析、判斷電池包是否正常。

顯示電池包中每節(jié)電芯的電壓、電池包/BMS生產(chǎn)日期、序列號、當(dāng)前電壓、溫度、電流、充電容量、剩余容量等信息；電池包充電狀態(tài)信息、電池包使用過程信息。售后維修服務(wù)人員可靈活讀取身份信息，追蹤電池包生產(chǎn)日期及序列號，從而反饋至生產(chǎn)商以便對該批產(chǎn)品進(jìn)行追查核對，見圖7。

圖7 Monitor界面

2）Parameter界面

面向開發(fā)人員，進(jìn)行電池包/BMS參數(shù)二次開發(fā)，讀寫調(diào)試。

顯示電池包充、放電配置參數(shù)以及電機(jī)配置參數(shù)，開發(fā)人員可靈活調(diào)整相應(yīng)參數(shù)，便于調(diào)試，并可設(shè)置密碼進(jìn)行管控，見圖8。

圖8 Parameter界面

3）Pack Test界面

面向生產(chǎn)操作人員，進(jìn)行電池包一致性的批量管控。

通過USB通訊接口，可與電池包進(jìn)行通訊、檢測溫度，寫入電壓參數(shù)后顯示實(shí)測電壓及壓差、檢查充電時電池包的電流和電壓、檢查電機(jī)負(fù)載下電池包的電流和電壓、寫入序列號，生產(chǎn)人員可靈活讀取信息，與設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)信息相比較，見圖9。

圖9 Pack Test界面

4 結(jié)語

HT18修枝剪將小家電中的多種設(shè)計技巧和特點(diǎn)運(yùn)用在電動工具中，材料的選取、表面處理的要求、結(jié)構(gòu)排布等，都不再局限于傳統(tǒng)電動工具的設(shè)計思路和方法。敢于嘗試，形成“去工業(yè)化”設(shè)計的特點(diǎn)，采用兩級同步帶傳動，有效降低產(chǎn)品噪音和振動并降低產(chǎn)品重量。事實(shí)上，皮帶傳動結(jié)構(gòu)在串激電機(jī)割草機(jī)產(chǎn)品上早有應(yīng)用，但是在高扭矩的輸出情況下，外界變負(fù)載沖擊對皮帶損傷較大，由此帶來的故障發(fā)生率較高。故不同工具對是否能采用帶傳動還需具體問題具體分析，即使同一類工具，也應(yīng)考慮具體工況，以達(dá)到最佳效果。

[1]Hand-heldmotor-operated electric tools particular requirements for hedgetrimmer：EN 60745-2-15[S].