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38%，成为全球最重要的茶叶产销大国，其中2013年中国的茶叶贡献为54亿美元，中国茶叶经济进入了快速发展阶段，产业规模不断扩大。
目前情况下，茶树修剪工作是制约茶叶种植产业发展的重要因素之一，茶树修剪是茶园管理重要工作内容，而对茶树的深修剪或重修剪主要依靠茶农采用手持大剪刀的传统方法，这就导致茶树修剪工作劳动强度大而且生产效率非常低，作业质量难以保证。而普通修剪机用于重修剪是属于破坏性使用，一般不宜提倡。所以茶农迫切需要一款新型茶树修剪机来对茶树进行深修剪和重修剪。
本次设计就是针对成龄茶树的深修剪、衰老茶树的重修剪或台刈面临的问题及现有修剪设备的不足，研究出一种全新的茶树重修剪机械设备，并对整机各结构部件进行协调，对修剪机所用刀片的材料、结构进行分析，欲研发出一种手推式茶树修剪机，避免了手提式或背负式的负荷作业，可明显降低劳动强度，成倍地提高工作效率，降低生产成本，保证鲜叶品质，实现高要求的清洁化规模生产，不仅可以自由地选择茶树的修剪高度，而且可以在地形复杂的山坡上作业。同时，设计的弧形刀刃能锁紧茶树枝干，增加了切口的平整度，将对茶树的伤害降到最低。
1.2 国内外发展现状
1.2.1 国内发展现状
我国采茶机械研究开发工作始于1958年，至今已走过50多年漫长曲折的历程。1965年以前，主要是根据我国茶园特点对采茶机的采摘原理而动力类型进行反复的研究和选择。此后，采茶机的研制工作在我国各产茶省普遍展开。到70年代后期，先后提出过十多种单人采茶机型，并组织过几次全国性的对比实验，但最终因这些机具动力、软轴不过关和机器本身制造质量水平不高，未能在生产中大量应用。到70年代末期，受日本机械化茶树修剪的影响，我国开始了茶树修剪机的研制。这一时期开发的数种平形、弧形往复切割式以及各种轻、深、重茶树修剪机，因机具的动力需向日本引进，而且还受制造厂企业规模的限制，部分零部件的质量欠稳定，因此推广应用进展较慢。80年代末期，我国开始与国外合资生产茶树修剪机，在杭州和长沙先后组建了浙江川崎茶叶机械有限公司和长沙落后茶叶园林机械有限公司。这两家合资企业均从日本进口零部件进行装配成台，为了抓住这一契机，农业部等部门自80年代末期开始，一方面组织各主要采茶省份的有关机械厂家对茶树修剪机的生产技术进行引进、吸收，加速国产茶树修剪机的发展速度，另一方面大力抓推广应用工作，
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从而使我国的茶树修剪机机械化事业步入了新的发展阶段。
为了满足国内茶区对茶树修剪机的需求，我国有关部门十分重视和支持国内有关厂家采取多种形式生产茶树修剪机。例如完全国产、主件进口配件国产和散件进口国内组装等。浙江川崎茶叶机械有限公司和长沙落合茶叶园林机械有限公司为进口日本散件在国内组装修剪机的中外合资厂家，而杭州采茶机械厂、南昌飞机制造公司、宁波电机厂、无锡扬名采茶机厂，福州建新农机厂和泰州林业机械厂等，以零部件全部国产或个别零件进口，大部分零部件式生产茶树修剪机。
我国茶树修剪机械化事业之所以长期徘徊不前，主要原因之一是国产的修剪机械质量不过关，这主要是我国小型动力机、机械加工、技术设备水平低和原材料质量良莠不齐等综合因素造成的。近几年来，国内有关部门认真总结了经验教训，开始重视对国外茶树修剪机技术的消化吸收，从而设计开发了符合我国国情的茶树修剪机械，并形成了自己的特色，加之国内综合工业的水平的不断提高，使我国国产的茶树修剪机械现已接近国外进口同类机械的水平。 1.2.2 国外发展现状
国外对茶树修剪机的研制工作起步比较早。在茶树修剪机械的研制与开发过程中，尤以日本、前苏联等一些茶叶种植发达国家研究的较深，开发的重修剪机型号也较多。例如，日产的E7B-750型单人修剪机配日本单缸二冲程1.03kw（1.4马力）汽油机，采用平刀片往复式切割，切割幅宽750mm。具有以下特点：①重量轻，方便单人操作，平形、弧形树冠均可使用，适应性好；②发动机性能好，操作简便，机身上设有停车按钮及汽油机调试控制手柄，刀片运转速度快、慢、停控制十分方便。
早在80年代末期，日本川崎茶机和落合茶机公司先后进入中国，在国内引进组装采茶机和茶树修剪机等，基本上占领了中国的茶树修剪机市场，取得了良好销售业绩[2]。此外，日本的小松和德国施蒂尔等园林绿化修剪机也在中国茶园中得到大量推广应用，还有日本共立、新大华、本田，意大利红叶、美国百力通、台湾海马等。
目前，国外对茶树的轻、中修剪机械的研制及应用均已成熟，并进入大面积应用推广期。
1.3茶树修剪机的应用研究
人工修剪每人8小时只能剪0.02h㎡，需付酬金1750元/h㎡；采用修剪机修剪，二人8小时可修剪0.4h㎡，人均工效为手工的10倍，与人工相比费用降低了1312.5元/h㎡。采用修剪机进行重修剪时，人工重修剪每人8小时仅能剪0.0133h㎡，每
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天工资需80元，需付酬金6000元/h㎡；用修剪机勉强凑合使用，两人用双人修剪机作主修剪，另一人用单人修剪机补修遗留枝与边枝，三人可修剪0.2h㎡，工效是手剪的5倍，生产成本是3963元/h㎡。与手工相比可降低成本2037元/h㎡。
通过以上研究，许多专家和学者都认为：机械修剪是解决劳力不足和降低生产成本的根本途径。而普通修剪机用于重修剪是属于破坏性使用，一般不宜提倡。并建议生产厂家能生产专用重修剪机，以满足用户需要。
华南农业大学的覃松林研究分析了单、双人茶树修剪机使用时应该注意的问题，他重点指出，单人修剪机和双人修剪机不准作老茶树的深修剪和重修剪，否则机器将严重超载而遭到破坏。
1.4本款茶树修剪机研发意义
通过以上科技人员的研究结果可以看出，茶树修剪机无论是单人型还是双人型，都难以承担起老茶树的重修剪任务，这迫切需要国内的科技工作者研究开发出一种专门用于老茶树的重修剪机械。
综观国内外，目前对老茶树重修剪方面的研究很少，而且研究领域也仅仅侧重于重修剪工作对茶树的影响及效应分析，对重修剪机械的开发和研制以及应用基本上还处于空白状态，本设计的开展将打破该领域的空白局面，属国内首创。
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2 设计构思
2.1 设计步骤
（1）查阅大量的茶树和茶树修剪设备的相关文献； （2）拟定茶树修剪的主要技术指标；
（3）根据机器的技术指标、工作场所等进行设计分析； （4）初步确定整台机器的结构, 拟定传动方案； （5）具体零部件的选型、设计校核； （6）装配图和零件图的绘制。
2.2设计的主要技术指标
本次设计的主要技术指标如下： （1）刀具的使用寿命：720h左右； （2）修剪树高：30-70cm； （3）修剪幅宽：500cm；
（4）工作效率：最高0.24h㎡/h； （5）切口的平整度：平均80%。
2.3机器的结构构思
目前，茶树修剪机都是在户外工作，动力不宜选取电动机，柴油动力马达相对笨重，一般首选小型的汽油机。在能达到动力输出要求的前提下，为了降低生产成本，传动方式首选普通V带传动。为了达到设计幅宽的要求，在机架的前排并列的安置了三个刀片及带轮结构，在轴的两端安装轴承可以实现轴的固定。考虑到要降低劳动强度和更广泛的适应多种复杂地形，选择采用手推式作业，可以灵活工作，且能都减轻修剪机的自重和生产成本，为实现茶树修剪机修剪茶树的高度可调节，在机架把手与机架连接处设计了一个角度可调节的定位销，将设计的各个构件装置在机架上。并且，在机架的前端可以装上机头，有利于修剪作业。综合考虑上述技术指标、机器的经济性和所需传动的准确性，拟定了整台机器的示意图。
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1— 汽油机 2—带轮 3—V带 4—传动轴5—机头 6—刀片 7—定位销 8—机架把手
图2-1 机器的示意图
注：在图中刀片（6）的位置处，垂直纸面并列的安置了三个刀片及带轮结构。
2.3 拟定传动方案
根据上述的结构构思，拟定了两种传动方案。
以下图中的三个刀片结构是垂直于纸面并列安置在机架上的，以求达到设定的修剪幅宽。
方案一：
图 2-2 第一种传动方案
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